專利名稱：混合型生物人工肝體外支持裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫療設備，特別涉及一種暫時替代人體肝臟功能的混合型生 物人工肝體外支持裝置。
背景技術：
人工肝裝置可為患者提供短暫的肝功能支持，是目前肝功能衰竭等疾病的有 效輔助治療手段，具有良好的應用前景。
在本發明之前，人工肝裝置主要分為非生物人工肝和生物人工肝兩大類。
非生物人工肝目前發展得比較成熟，其常用的人工肝裝置有以下幾種血漿 置換、血漿灌注吸附、血液透析和血液濾過裝置等。血漿置換裝置是通過血漿分 離技術，將患者血液中的細胞成分及血漿成分分離開，將后者用正常人血漿或血 漿替代品置換，從而除去肝衰患者體內血漿中的有毒成分，其缺點是費用昂貴且 易造成血漿浪費。血漿灌注裝置是指將血漿通過體外循環，引入到裝有吸附劑(樹 脂或活性炭)的容器中，以吸附清除某些內源性或外源性毒物，如膽紅素等，其 缺點是吸附過程沒有選擇性，在清除毒性物質的同時，血漿中的很多有益的活性 成分也被吸附掉。血液透析裝置是將血液與透析液在半透膜兩側通過彌散的方式 進行物質交換，從而清除肝衰患者體內一些中小分子的物質，如尿素、肌酐等， 同時通過超濾的方式調節水平衡，穩定內環境，但該裝置只能清除肝衰患者體內 部分毒素，對一些大分子物質無效。
上述各種非生物人工肝雖然能在一定程度上清除毒素，但均不能持續地補充 患者體內所需要的各種活性物質，無法完成真正意義上的人工肝裝置的功能和作用。
生物人工肝裝置的出現彌補了這一缺陷。生物人工肝裝置主要是通過在反應 器中培養高活力的外源肝細胞，來模擬正常人體內肝臟功能的裝置。生物人工肝
裝置除了解毒功能外，還具有合成、代謝、轉化等多種生物功能，能實現真正意 義上的肝臟替代治療，但目前生物人工肝裝置的技術尚不成熟，還處在探索階段。 而且，'如果將肝衰患者體內大量積累的毒素和代謝產物與生物反應器中的肝細胞直接進行物質交換，很有可能會造成肝細胞活性及功能的急劇喪失，影響生物人
工肝功能的發揮。
發明內容
本發明的目的就在于克服上述非生物人工肝和生物人工肝各自存在的缺陷， 設計、研制一種混合型生物人工肝體外支持裝置。
本發明的技術方案是
混合型生物人工肝體外支持裝置，外殼內左上部是培養箱控制按鈕，右上部 是培養箱，其主要技術特征在于培養箱內設置生物反應器，生物反應器一端連接 反應器循環泵，另一端連接膜肺，膜肺另一端連接交換柱，交換柱另一端連接反 應器循環泵；外殼中間部分設置血泵，其輸入泵一端連接血液入口，另一端連接 分離管，血漿灌流泵一端連接三通，另一端連接活性炭吸附柱，生物人工肝泵一 端連接活性炭吸附柱，另一端連接交換柱，透析泵一端連接交換柱，另一端連接 透析管；外殼內下部設置肝素泵，分離管另一端連接血液池，血液池另一端連接 三通，三通另二端分別連接廢棄血漿罐、血漿灌流泵，活性炭吸附柱一端連接血 漿灌流泵，另一端連接生物人工肝泵；透析管一端連接透析泵，另一端連接血液 池，透析管上兩個側孔，其中一側孔連接透析液袋，另一側孔連接廢棄液罐，血 液池一端連接血漿袋、血漿分離管及透析管，血液池另一端連接血液出口。
本發明的優點和效果在于有機和巧妙地將非生物人工肝裝置和生物人工肝 裝置結合在一起，避免二者各自的缺陷，使之既能夠發揮非生物人工肝裝置的優 點，又發揮人工肝裝置的優點，且使二者結合在一起發揮協同作用；同時，二者 的結合使得生物人工肝裝置得到實際應用。
本發明的混合型生物人工肝體外支持裝置具有結構簡單、可靠，易于實現， 操作方便。
本發明的優點具體如下
1、 將血漿置換、血漿灌流、生物人工肝、血液透析等方式整合至一臺機器。
2、 混合型生物人工肝組合使用時，首先通過血漿置換和血漿灌流進行初步 的解毒，避免了血漿中有毒物質對后面生物人工肝中肝細胞的毒性作用。
3、 混合型生物人工肝組合使用時，通過生物人工肝的分泌、合成、代謝等 功能，補充了血漿中被前面活性炭吸附損失掉的有益活性成分。
4、 混合型生物人工肝組合使用時，最后的血液透析保證了血液在經過前面各種人工肝裝置后，仍能保持良好的水和電解質平衡回到人體內，并能進一步清 除尿素和肌酐等小分子物質。
5、本發明所采用的生物人工肝回路中設置了膜肺，并在培養液中加入了紅 細胞，從而通過紅細胞攜氧來解決反應器中肝細胞的氧供問題。
本發明的其它優點和效果將在下面繼續說明。
圖1——本發明結構原理示意圖。
圖2—一圖1的右視圖。
圖3—_圖1的左^見圖。
具體實施例方式
本發明的發明概要如下
1. 血漿置換血漿置換部件包括輸入泵、肝素泵、血漿分離器、血漿袋、廢棄 血漿罐及血液池，血漿置換部件位于血漿灌流部件之前。血液通過血漿分離 器分出血漿后直接丟棄，新鮮血漿由血漿袋同步同速補充。通過血漿置換除 去部分有毒物質。
2. 血漿灌流血漿灌流部件包括血液灌流泵和膽紅素吸附柱，吸附柱內裝有活 性炭，血漿灌流部件位于血漿置換部件之后，生物人工肝部件之前。由血漿 分離器分出的血漿通過活性炭吸附柱吸附掉膽紅素等。
3. 生物人工肝生物人工肝部件包括生物人工肝泵、生物反應器泵、膜肺、生 物反應器和交換柱。這些元件組成一個回路，位于血漿灌流部件之后，血液 透析部件之前，且置于37。C及5% C02的恒溫培養箱中，以保持其內肝細胞 最佳生存環境。該回路中循環有培養液，培養液中混有紅細胞，經過膜肺時 進行氧合，并攜氧至肝細胞，從而保證氧供。該回路中的培養液與血液回路 中的血漿構成雙循環，在交換柱中進行物質交換，從而避免了免疫反應的發 生。并且通過物質交換，血漿中的有毒成分進入反應器，被肝細胞代謝；而 肝細胞分泌的活性物質進入血漿，補充血漿灌流吸附掉的活性成分。
4. 血液透析血液透析部件包括透析泵、透析管、透析液袋和廢棄液袋，血液 透析部件位于生物人工肝部件之后。血漿在透析管內進一步除去尿素、肌酐 等小分子物質，并調節水電解質平衡后，再回到患者體內。
下面是本發明的具體實施內容如圖1、圖2、圖3所示
在本發明外殼21內的左上部是控制按鈕22,控制右上部培養箱23中的溫 度、氧氣濃度、二氧化碳濃度等；在右上部的培養箱23內設置有生物反應器11， 生物反應器ll 一端連接反應器循環泵12,另一端連接膜肺IO，膜肺10另一端 連接交換柱9，交換柱9還分別連接反應器循環泵12、透析泵13、生物人工肝 泵8;外殼21內中間部分設置有血泵，其中輸入泵2—端連接血液入口 1,另一 端連接分離管4，分離管4另二端分別連接血液池17、三通5,三通5另二端分 別連接廢棄血漿罐18、血漿灌流泵6;血漿灌流泵6另一端連接活性炭吸附柱7， 活性炭吸附柱7另一端連接生物人工肝泵8,透析泵13另一端連接透析管14; 外殼21內下部設置有肝素泵3,透析管14另一端連接血液池17,透析管14上 的兩個側孔，其中一個側孔連接透析液袋16，另一個側孔連接廢棄液罐19;血 液池17分別連接血漿袋15、分離管4、透析管14及血液出口 20。
本發明的具體應用
1、 部分血漿置換
使用前將三通5旋至5a位置。血液由血液入口 1經輸入泵2泵入，經肝素 泵3肝素化后進入分離管4，分離出的血漿經過三通5后進入廢棄血漿罐18;新 鮮血漿由血漿袋15同步同速進入血液池17，與分離管4分離出的紅細胞混合后， 經血液出口20回到體內。在這一過程中，新鮮血漿補充速度與有毒血漿丟棄速 度相同，通過血漿置換達到除去部分有毒物質目的。
2、 血漿灌流
部分血漿置換步驟結束后，繼續分離血漿，血漿灌流泵6將血漿泵人活性炭 吸附柱7中，將分離的血漿通過活性炭吸附柱7吸附掉膽紅素等，進一步除去血 漿中的有毒物質。
3、 生物人工肝
血漿經活性炭吸附柱7解毒后，進入生物人工肝裝置，在交換柱9內與生物 反應器ll中的肝細胞分泌的活性物質進行物質交換，完成肝細胞的分泌、代謝、 合成等功能，從而補充血漿灌流步驟中被吸附掉的活性成分。
4、 血液透析
血漿經過生物人工肝后，進入透析管14透析，進一步去除尿素、肌酐等小 分子物質，并調節水電解質平衡，從而保證患者內穩態的穩定。血漿經過透析管
614后，與紅細胞混合，經血液出口 20回到患者體內。 第2~4步的具體步驟是
將三通5旋至5b位置。血液由血液入口 1經輸入泵2泵入，經肝素泵3肝 素化后進入分離管4，分離出的血漿則經過三通5后進入血漿灌流泵6，被泵至 活性炭吸附柱7，經吸附解毒后由生物人工肝泵8泵至交換柱9,生物反應器11 中的培養液經膜肺10氧合后被反應器循環泵12泵入交換柱9，兩者在交換柱9 內進行物質交換后，血漿由交換柱9流出并由透析泵13泵至透析管14;新鮮透 析液由透析袋16進入透析管14，透析后的廢液則進入到廢棄液罐19中；血漿 經透析后進入血液池17，與分離出的紅細胞混合后，經過血液出口 20回到體內。
本發明中，生物人工肝回路中增加一個交換柱9，從而通過雙循環的方式進 行物質交換，避免了免疫反應的發生。
由此可知，本發明是將非生物人工肝與生物人工肝裝置有機結合，產生協同 作用，得到良好的效果。
權利要求
1. 混合型生物人工肝體外支持裝置，外殼內左上部是培養箱控制按鈕，右上部是培養箱，其特征在于培養箱內設置生物反應器，生物反應器一端連接反應器循環泵，另一端連接膜肺，膜肺另一端連接交換柱，交換柱另一端連接反應器循環泵；外殼中間部分設置血泵，其輸入泵一端連接血液入口，另一端連接分離管，血漿灌流泵一端連接三通，另一端連接活性炭吸附柱，生物人工肝泵一端連接活性炭吸附柱，另一端連接交換柱，透析泵一端連接交換柱，另一端連接透析管；外殼內下部設置肝素泵，分離管另一端連接血液池，血液池另一端連接三通，三通另二端分別連接廢棄血漿罐、血漿灌流泵，活性炭吸附柱一端連接血漿灌流泵，另一端連接生物人工肝泵；透析管一端連接透析泵，另一端連接血液池，透析管上兩個側孔，其中一側孔連接透析液袋，另一側孔連接廢棄液罐，血液池一端連接血漿袋、血漿分離管及透析管，血液池另一端連接血液出口。
2. 根據權利要求1所述的混合型生物人工肝體外支持裝置，其特征在于生物反 應器置于37。C及5% C02的恒溫培養箱中。
全文摘要
本發明涉及一種暫時替代人體肝臟功能的混合型生物人工肝體外支持裝置。本發明結構是培養箱內的生物反應器接反應器循環泵、膜肺，膜肺接交換柱，交換柱接反應器循環泵，血泵接血液入口、分離管，血漿灌流泵接三通、活性炭吸附柱，生物人工肝泵接活性炭吸附柱、接交換柱，透析泵接交換柱、透析管，分離管接血液池、三通，三通接廢棄血漿罐、血漿灌流泵，活性炭吸附柱接生物人工肝泵，透析管接血液池、透析液袋、廢棄液罐，血液池接血液出口。本發明解決了非生物人工肝和生物人工肝各自缺陷。本發明使非生物人工肝和生物人工肝有機結合，產生協同作用，達到血漿置換、血漿灌流、生物人工肝和血液透析。
文檔編號A61M1/14GK101455864SQ200810243330
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年12月26日
發明者丁義濤, 施曉雷, 褚薛慧, 顧勁揚 申請人:南京大學醫學院附屬鼓樓醫院