本實(shí)用新型屬于生物人工肝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三合一式生物人工肝在線監(jiān)測與恒溫加熱一體系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

肝衰竭是多因素誘發(fā)肝細(xì)胞死亡，導(dǎo)致機(jī)體代謝紊亂，毒素累積，出現(xiàn)凝血功能障礙、黃疸、肝性腦病等癥狀的一種臨床綜合征。中國為肝病大國，肝衰竭患者眾多，因目前無特效治療藥物其死亡率仍居高不下。其中，人工肝系統(tǒng)是肝衰患者等待供體肝或者自身肝臟再生恢復(fù)時(shí)期的重要輔助治療手段。人工肝系統(tǒng)主要分為物理人工肝系統(tǒng)，生物人工肝系統(tǒng)和混合型人工肝系統(tǒng)。本專利屬于生物人工肝系統(tǒng)領(lǐng)域。

生物人工肝系統(tǒng)主要包括血漿分離器，氧合器，生物反應(yīng)器和恒溫部件四部分。部件之間管路連接復(fù)雜，接口較多，操作復(fù)雜，加大污染風(fēng)險(xiǎn)。且患者血液凈化治療情況也需要將標(biāo)本送至檢驗(yàn)科檢測，送檢量大，等待時(shí)間較長，無法第一時(shí)間反饋患者生理狀態(tài)。目前已有的生物人工肝反應(yīng)器只是利用增溫器進(jìn)行增溫，并不能對生物人工肝反應(yīng)器進(jìn)行恒溫加熱，加熱不穩(wěn)定，影響生物人工肝反應(yīng)器的效率。

理想的生物人工肝系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：系統(tǒng)簡單、操作簡便；能為細(xì)胞提供適宜代謝環(huán)境包括適宜的溶氧和pH值，保障細(xì)胞活性；灌注的細(xì)胞分布均勻，細(xì)胞能與血漿充分接觸進(jìn)行物質(zhì)交換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于重構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、簡化操作、實(shí)現(xiàn)血漿分離、氧合器及生物反應(yīng)器三合一；實(shí)現(xiàn)pH調(diào)控、恒溫加熱、細(xì)胞均勻分布并進(jìn)行充分的物質(zhì)交換；提供一種三合一式生物人工肝在線監(jiān)測與恒溫加熱一體系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的三合一式生物人工肝在線監(jiān)測與恒溫加熱一體系統(tǒng)，包括順序相連的血液輸入口、血泵、動(dòng)脈壺、三合一生物反應(yīng)器、靜脈壺和血液回輸口；

所述三合一生物反應(yīng)器包括腔體及設(shè)置在所述腔體內(nèi)的第一隔板和第二隔板；第一隔板和第二隔板將所述腔體分隔為從左到右的三個(gè)獨(dú)立空間，依次為血漿分離器、氧合器和反應(yīng)器；

所述血漿分離器與所述氧合器通過器室連接管從外側(cè)將兩者內(nèi)腔連通，所述器室連接管上設(shè)有分離泵；所述反應(yīng)器與所述氧合器通過第二隔板上開設(shè)的連通孔將兩者內(nèi)腔連通；

位于所述血漿分離器處的左側(cè)腔體上端設(shè)有血液/預(yù)充液入

口，下端設(shè)有血細(xì)胞出口，所述血液/預(yù)充液入口和血細(xì)胞出口之間以設(shè)于所述血漿分離器的內(nèi)部的中空纖維束連通；

位于所述氧合器處的中間部分的腔體上端設(shè)有氧氣/二氧化碳入口，所述氧合器的內(nèi)部設(shè)有與所述氧氣/二氧化碳入口相連通的透氣纖維膜管；

位于所述反應(yīng)器處的右側(cè)腔體上設(shè)有營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液入口、營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液出口及血漿/預(yù)充液出口，所述連通孔和血漿/預(yù)充液出口以設(shè)于所述反應(yīng)器的內(nèi)部的中空纖維膜管連通；

所述血液/預(yù)充液入口與動(dòng)脈壺的出口相連，所述血漿/預(yù)充液出口與血細(xì)胞出口一并與所述靜脈壺的入口相連；

所述一體系統(tǒng)還設(shè)有管路加熱裝置。

進(jìn)一步地，所述器室連接管的進(jìn)液口端位于所述血漿分離器的側(cè)壁下端，出液口端位于所述氧合器的下端；所述連通孔位于第二隔板的上端。

更進(jìn)一步地，所述氧合器內(nèi)部沿其橫截面方向還設(shè)有用于阻隔血漿/預(yù)充液的密封支架板，所述密封支架板位于連通孔的上方；所述密封支架板上開設(shè)有多個(gè)小孔，所述透氣纖維膜管的上端卡設(shè)在小孔內(nèi)，且通過密封支架板與氧合器內(nèi)腔頂部形成的空間，與氧氣/二氧化碳入口相連通。

上述更進(jìn)一步方案的有益效果是：通過密封支架板將透氣纖維膜管固定于氧合器內(nèi)，既可以保證氧氣/二氧化碳入口與透氣纖維膜管連通，氣體不受阻隔，又能起到阻隔血漿/預(yù)充液的作用。

再進(jìn)一步地，所述血漿分離器內(nèi)部沿其橫截面方向還設(shè)有兩個(gè)用于阻隔細(xì)胞及液體通過的聚氨酯樹脂支架板，兩個(gè)聚氨酯樹脂支架板分別位于血漿分離器上下兩端且與血漿分離器端部內(nèi)腔保持距離，所述聚氨酯樹脂支架板上開設(shè)有多個(gè)通孔，所述中空纖維束的兩端分別卡設(shè)于不同聚氨酯樹脂支架板的通孔內(nèi)，所述器室連接管的進(jìn)液口端位于兩個(gè)聚氨酯樹脂支架板之間。設(shè)置聚氨酯樹脂支架板可以實(shí)現(xiàn)中空纖維束在血漿分離器內(nèi)部均勻分布的目的，而不是將中空纖維束的端部全部塞入血液/預(yù)充液入口和血細(xì)胞出口。

優(yōu)選地，所述反應(yīng)器內(nèi)部沿其橫截面方向還設(shè)有兩個(gè)用于阻隔細(xì)胞及液體通過的聚氨酯樹脂支架片，兩個(gè)聚氨酯樹脂支架片分別位于反應(yīng)器上下兩端且與反應(yīng)器端部內(nèi)腔保持距離，聚氨酯樹脂支架片上開設(shè)有多個(gè)通孔，所述中空纖維膜管的兩端分別卡設(shè)于不同聚氨酯樹脂支架片的通孔內(nèi)，所述連通孔位于聚氨酯樹脂支架片的上方，營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液入口和營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液出口位于兩個(gè)聚氨酯樹脂支架片之間。設(shè)置聚氨酯樹脂支架片可以實(shí)現(xiàn)中空纖維膜管在反應(yīng)器內(nèi)部均勻分布的目的。

進(jìn)一步地，所述一體系統(tǒng)還包括用于連續(xù)在線監(jiān)測生化指標(biāo)的生化監(jiān)測裝置，所述生化監(jiān)測裝置包括監(jiān)測控系統(tǒng)、信號反饋系統(tǒng)及與所述監(jiān)測控系統(tǒng)電信號連接的上游理生化指標(biāo)探測頭和下游理生化指標(biāo)探測頭；所述上游理生化指標(biāo)探測頭設(shè)于所述血液輸入口處，所述下游理生化指標(biāo)探測頭設(shè)于所述血液回輸口處。

再進(jìn)一步地，所述動(dòng)脈壺上、靜脈壺上、血泵與血液輸入口之間分別設(shè)有用于添加藥物或液體的支管；所述血泵與動(dòng)脈壺之間設(shè)有用于注入肝素的肝素支管。

可選地，所述靜脈壺與所述血液回輸口之間還設(shè)有用于監(jiān)測管路中是否有空氣的空氣監(jiān)測裝置。

可選地，所述管路加熱裝置為水浴鍋，且所述三合一生物反應(yīng)器至于水浴鍋內(nèi)，其采用外掛式與系統(tǒng)連接。

優(yōu)選地，所述一體系統(tǒng)還包括多個(gè)壓力檢測裝置，分別設(shè)于動(dòng)脈壺上、靜脈壺上、血液輸入口與血泵之間。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、通過將傳統(tǒng)的血漿分離器、氧合器及常規(guī)生物反應(yīng)器合三為一，使生物人工肝支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為簡潔，操作便捷；

2、血液進(jìn)入血漿分離器后，被中空纖維束分離出的血漿直接依次進(jìn)入氧合器和反應(yīng)器，減少不必要的管路；

3、通過在氧合器的內(nèi)部曲折設(shè)置有透氣纖維膜，為反應(yīng)器提供足量的氧氣，同時(shí)向透氣纖維膜適時(shí)適量參入二氧化碳實(shí)現(xiàn)pH調(diào)節(jié)，維持生物反應(yīng)器內(nèi)較穩(wěn)定的pH環(huán)境，能為細(xì)胞提供適宜代謝環(huán)境，保障細(xì)胞活性；

4、通過管路加熱裝置的作用，使得生物人工肝反應(yīng)器中的細(xì)胞可以進(jìn)行水浴恒溫加熱，加熱均勻，加熱穩(wěn)定性好；且管路加熱裝置采用外掛式，節(jié)省空間，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；

5、通過生化監(jiān)測裝置的作用，使得系統(tǒng)能夠?qū)ι笜?biāo)、血漿或血液的壓力進(jìn)行在線監(jiān)測。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型三合一式生物人工肝在線監(jiān)測與恒溫加熱一體系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中的三合一生物反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖1中的管路加熱裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，三合一生物反應(yīng)器1、血漿分離器1.1、血液/預(yù)充液入口1.1.1、血細(xì)胞出口1.1.2、血漿分離器備用加樣口1.1.3、血漿分離器備用出樣口1.1.4、氧合器1.2、氧氣/二氧化碳入口1.2.1、加樣口1.2.2、氧合器備用加樣口1.2.3、氧合器備用出樣口1.2.4、反應(yīng)器1.3、營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液入口1.3.1、營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液出口1.3.2、血漿/預(yù)充液出口1.3.3、腔體1.4、第一隔板1.5、第二隔板1.6、血液輸入口2、血泵3、動(dòng)脈壺4、管路加熱裝置5、支架5.1、靜脈壺6、血液回輸口7、中空纖維束8、透氣纖維膜管9、中空纖維膜管10、器室連接管11、連通孔12、生化監(jiān)測裝置13、監(jiān)測控系統(tǒng)13.1、信號反饋系統(tǒng)13.2、上游理生化指標(biāo)探測頭13.3、下游理生化指標(biāo)探測頭13.4、聚氨酯樹脂支架板14、聚氨酯樹脂支架片15、聚醚砜過濾膜16、支管17、肝素支管18、空氣監(jiān)測裝置19、壓力檢測裝置20、密封支架板21、分離泵22、微泵備用接口23。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1～5所示的三合一式生物人工肝在線監(jiān)測與恒溫加熱一體系統(tǒng)，包括順序相連的血液輸入口2、血泵3、動(dòng)脈壺4、三合一生物反應(yīng)器1、靜脈壺6和血液回輸口7；

三合一生物反應(yīng)器1包括腔體1.4及設(shè)置在腔體1.4內(nèi)的第一隔板1.5和第二隔板1.6；第一隔板1.5和第二隔板1.6將腔體1.4分隔為從左到右的三個(gè)獨(dú)立空間，依次為血漿分離器1.1、氧合器1.2和反應(yīng)器1.3；

血漿分離器1.1與氧合器1.2通過器室連接管11從外側(cè)將兩者內(nèi)腔連通，器室連接管11上設(shè)有分離泵22；反應(yīng)器1.3與氧合器1.2通過第二隔板1.6上開設(shè)的連通孔12將兩者內(nèi)腔連通；

位于血漿分離器1.1處的左側(cè)腔體1.4上端設(shè)有血液/預(yù)充液入口1.1.1，下端設(shè)有血細(xì)胞出口1.1.2，血液/預(yù)充液入口1.1.1和血細(xì)胞出口1.1.2之間以設(shè)于血漿分離器1.1的內(nèi)部的中空纖維束8連通；

位于氧合器1.2處的中間部分的腔體1.4上端設(shè)有氧氣/二氧化碳入口1.2.1，氧合器1.2的內(nèi)部設(shè)有與氧氣/二氧化碳入口1.2.1相連通的透氣纖維膜管9；

位于反應(yīng)器1.3處的右側(cè)腔體1.4上設(shè)有營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液入口1.3.1、營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液出口1.3.2及血漿/預(yù)充液出口1.3.3，連通孔12和血漿/預(yù)充液出口1.3.3以設(shè)于反應(yīng)器1.3的內(nèi)部的中空纖維膜管10連通；

血液/預(yù)充液入口1.1.1與動(dòng)脈壺4的出口相連，血漿/預(yù)充液出口1.3.3與血細(xì)胞出口1.1.2一并與靜脈壺6的入口相連；

一體系統(tǒng)還設(shè)有管路加熱裝置5。

器室連接管11的進(jìn)液口端位于血漿分離器1.1的側(cè)壁下端，出液口端位于氧合器1.2的下端；連通孔12位于第二隔板1.6的上端。

氧合器1.2內(nèi)部沿其橫截面方向還設(shè)有用于阻隔血漿/預(yù)充液的密封支架板21，密封支架板21位于連通孔12的上方；密封支架板21上開設(shè)有多個(gè)小孔，透氣纖維膜管9的上端卡設(shè)在小孔內(nèi)，且通過密封支架板21與氧合器1.2內(nèi)腔頂部形成的空間，與氧氣/二氧化碳入口1.2.1相連通。

血漿分離器1.1內(nèi)部沿其橫截面方向還設(shè)有兩個(gè)用于阻隔細(xì)胞及液體通過的聚氨酯樹脂支架板14，兩個(gè)聚氨酯樹脂支架板14分別位于血漿分離器1.1上下兩端且與血漿分離器1.1端部內(nèi)腔保持距離，聚氨酯樹脂支架板14上開設(shè)有多個(gè)通孔，中空纖維束8的兩端分別卡設(shè)于不同聚氨酯樹脂支架板14的通孔內(nèi)，器室連接管11的進(jìn)液口端位于兩個(gè)聚氨酯樹脂支架板14之間。

反應(yīng)器1.3內(nèi)部沿其橫截面方向還設(shè)有兩個(gè)用于阻隔細(xì)胞及液體通過的聚氨酯樹脂支架片15，兩個(gè)聚氨酯樹脂支架片15分別位于反應(yīng)器1.3上下兩端且與反應(yīng)器1.3端部內(nèi)腔保持距離，聚氨酯樹脂支架片15上開設(shè)有多個(gè)通孔，中空纖維膜管10的兩端分別卡設(shè)于不同聚氨酯樹脂支架片15的通孔內(nèi)，連通孔12位于聚氨酯樹脂支架片15的上方，營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液入口1.3.1和營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液出口1.3.2位于兩個(gè)聚氨酯樹脂支架片15之間。

位于血漿分離器1.1處的左側(cè)腔體1.4在兩個(gè)聚氨酯樹脂支架板14之間還設(shè)有與血漿分離器1.1內(nèi)腔連通的血漿分離器備用加樣口1.1.3和血漿分離器出樣口1.1.4；氧合器1.2的下端設(shè)有氧合器加樣口1.2.4；器室連接管11的進(jìn)液口端與血漿分離器出樣口1.1.4連通；器室連接管11的出液口端與氧合器加樣口1.2.4連通。

位于氧合器1.2處的中間部分的腔體1.4上端還設(shè)有氧合器備用加樣口1.2.3，氧合器備用加樣口1.2.3與密封支架板21下方的空間相連通；位于氧合器1.2處的中間部分的腔體1.4的下端設(shè)有用于輸液加藥的加樣口1.2.2。

透氣纖維膜管9曲折設(shè)置，其上端與氧氣/二氧化碳入口1.2.1連通，下端為封閉端。

血漿/預(yù)充液出口1.3.3設(shè)有聚醚砜過濾膜16、聚乙烯過濾膜或聚乙烯乙烯醇過濾膜，其膜厚為100μm±25μm，膜孔徑為0.5μm±0.1μm。

氧合器加樣口1.2.4上還設(shè)有與其連通的用于補(bǔ)給葡萄糖等營養(yǎng)物質(zhì)的微泵備用接口23。一體系統(tǒng)還包括用于連續(xù)在線監(jiān)測生化指標(biāo)的生化監(jiān)測裝置13，生化監(jiān)測裝置13包括監(jiān)測控系統(tǒng)13.1、信號反饋系統(tǒng)13.2及與監(jiān)測控系統(tǒng)13.1電信號連接的上游理生化指標(biāo)探測頭13.3和下游理生化指標(biāo)探測頭13.4；上游理生化指標(biāo)探測頭13.3設(shè)于血液輸入口2處，下游理生化指標(biāo)探測頭13.4設(shè)于血液回輸口7處。

動(dòng)脈壺4上、靜脈壺6上、血泵3與血液輸入口2之間分別設(shè)有用于添加藥物或液體的支管17；血泵3與動(dòng)脈壺4之間設(shè)有用于注入肝素的肝素支管18。

靜脈壺6與血液回輸口7之間還設(shè)有用于監(jiān)測管路中是否有空氣的空氣監(jiān)測裝置19。

管路加熱裝置5為水浴鍋，且三合一生物反應(yīng)器1至于水浴鍋內(nèi)，其采用外掛式與系統(tǒng)連接。水浴鍋內(nèi)也可設(shè)置一個(gè)可取出的支架5.1，加熱時(shí)三合一生物反應(yīng)器1放入支架5.1內(nèi)。

一體系統(tǒng)還包括多個(gè)壓力檢測裝置20，分別設(shè)于動(dòng)脈壺4上、靜脈壺6上、血液輸入口2與血泵3之間。

使用三合一生物反應(yīng)器1時(shí)，首先打開氧氣/二氧化碳入口1.2.1，然后打開血液/預(yù)充液入口1.1.1和血漿/預(yù)充液出口1.3.3，并通過血液/預(yù)充液入口1.1.1注入生理鹽水以預(yù)沖洗三合一生物反應(yīng)器1；再關(guān)閉血液/預(yù)充液入口1.1.1，在無菌條件下將帶有肝細(xì)胞微載體懸液從營養(yǎng)液/肝細(xì)胞懸浮液入口1.3.1注入反應(yīng)器1.3，使整個(gè)反應(yīng)器1.3充滿微載體細(xì)胞懸液；隨后將急性肝衰竭豬模型的血液從血液/預(yù)充液入口1.1.1引入血漿分離器1.1，血液經(jīng)過中空纖維束8后，血細(xì)胞和部分血漿從血細(xì)胞出口1.1.2排出，剩余的血漿在分離泵22的作用下通過器室連接管11進(jìn)入氧合器1.2內(nèi)腔，并通過連通孔12進(jìn)入反應(yīng)器1.3內(nèi)腔，最后經(jīng)血漿/預(yù)充液出口1.3.3排出反應(yīng)器1.3；血細(xì)胞出口1.1.2排出的血細(xì)胞和部分血漿與血漿/預(yù)充液出口1.3.3排出的血漿混合后回輸至豬體內(nèi)，形成一個(gè)治療循環(huán)回路。在治療過程中，氧氣/二氧化碳入口1.2.1向氧合器1.2內(nèi)腔充入氣體，氣體從透氣纖維膜管9上端進(jìn)入透氣纖維膜管9內(nèi)，由于透氣纖維膜管9置于氧合器1.2內(nèi)腔，從而在保證一定的溶氧、pH(二氧化碳調(diào)節(jié))的情況下，可以維持血漿的循環(huán)治療長達(dá)數(shù)十個(gè)小時(shí)，結(jié)束治療，Kaplan-Meier生存分析顯示此治療可以顯著延長受試動(dòng)物的存活時(shí)間。

治療開始，肝衰竭病人的血液引出體外后，由血液/預(yù)充液入口1.1.1進(jìn)入三合一式生物人工肝在線監(jiān)測與恒溫加熱一體系統(tǒng)，血液進(jìn)入三合一生物反應(yīng)器1中解毒，解毒完后經(jīng)血液回輸口7返回至患者或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物體內(nèi)。

治療進(jìn)行中，由生化監(jiān)測裝置13利用其兩端的上游理生化指標(biāo)探測頭13.3、下游理生化指標(biāo)探測頭13.4分別監(jiān)測進(jìn)出三合一生物反應(yīng)器1的血漿中膽紅素、氨、肌酐、尿素氮、肝酶、白蛋白、血紅蛋白、紅細(xì)胞、白細(xì)胞等生化指標(biāo)的變化，監(jiān)測控系統(tǒng)13.1即時(shí)獲取和處理所監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過信號反饋系統(tǒng)13.2對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行反饋以實(shí)施控制。

治療結(jié)束后，將使用過的耗材進(jìn)行處理；將聚醚砜過濾膜16、血液管路等從人工肝機(jī)設(shè)備上取下且按照醫(yī)院設(shè)施的廢棄步驟予以廢棄。