专利名称：多功能生物人工肝支持装置柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及医疗器械，具体是一种应用于肝衰竭患者的临床救治中、根据患者的实际治疗需要可选择进行血浆置换、血浆吸附、血液过滤加吸附、分子吸附再循环、混合生物人工肝、单纯生物人工肝、腹水浓缩回输、离心式血浆分离的临床操作的多功能生物人工肝支持装置柜。
背景技术：
目前，公知的生物人工肝支持装置主要由集成电路、控制器、监测器、血泵、泵管、吸附器、分离器、生物反应器组成。将肝衰竭患者的血液通过血泵引入血浆分离器，丢弃患者的血浆，补充新鲜的正常人血浆，完成血浆交换；将患者的血液或血浆引入吸附器，完成血浆或血液吸附；将患者的血浆引入生物反应器，通过生物反应器中培养的肝脏细胞，达到生物合成及解毒的目的。
然而，现有生物人工肝支持装置的不足主要表现如下①当肝衰竭患者出现肾衰竭时，现有生物人工肝支持装置不能为患者进行透析、滤过处理；②当肝衰竭患者出现大量腹水，现有的生物人工肝支持装置不能进行腹水浓缩回输治疗；③将所有循环管路暴露于生物人工肝支持装置外，造成回输给患者的血液温度下降，治疗中患者有寒冷的感觉；④将血液循环管路暴露于支持装置外，治疗中会给患者带来恐惧感。
因此，目前的生物人工肝支持装置存在功能不全，不能满足临床治疗的需要。
发明目的本实用新型的目的是提供一种能够满足生物人工肝临床治疗肝衰竭患者的实际需要的多功能生物人工肝支持装置柜，该装置柜在满足目前生物人工肝支持装置的功能基础上，还可以进行血液滤过加吸附、离心式血浆分离机构、以及分子吸附再循环、腹水浓缩回输；能够将所有循环管路密闭于37℃恒温培养箱内，保证回输给患者的血液温度与体温相差无几，避免治疗中患者存在的寒冷现象，同时也解除了血液循环外露给患者带来的恐惧感；采用离心式血浆分离方式避免行深静脉穿刺，减轻患者的痛苦，减少了患者的经济负担。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这样的，即一种多功能生物人工肝支持装置柜，包括带观察窗的柜体；其特征是柜体侧壁或/和顶，底上安装有阻断阀组、电机及其驱动器、柜体内具有恒温室；其中所述恒温室内安装有离心机、精密挤压泵组、阻断阀组、夹持器和/或安装座；恒温室内或/和其侧壁上安装有传感器组；恒温室具有与室外连通的带密封件的穿孔。
所述传感器组包括光电浆液检测器组、光电红细胞检测器、光电液位传感器、光电漏夜传感器、压力传感器组、称重传感器组。
根据临床的需要，可以将上述设置在柜体内的部件与其它部件分别构建成血浆置换功能机构、血浆吸附功能机构、血液超滤加吸附功能的机构、分子吸附再循环功能的机构、混合生物人工肝功能的机构、单纯生物人上肝功能的机构、腹水浓缩回输功能的机构、离心式血浆分离的机构中的至少一个。
本实用新型的有益效果是，装置结构简单，通过高清晰、防暴观察窗能了解培养箱内所有循环情况，且装置柜功能多样化，临床医师可根据病人的实际治疗需要，选择构建一种或多种治疗方式的机构；将所有管路及循环密闭于37℃恒温箱内，保证回入患者血液温度与体温相差无几，避免了治疗中患者存在的寒冷现象，同时解除了血液外露给患者带来的恐惧感；采用离心式血浆分离方法无需作深静脉穿刺，减轻了患者的痛苦，也减少了患者的经济负担。
图1是本实用新型的功能部分电信号传递和控制连接图图2是本实用新型的恒温培养箱部分的电连接和控制图图3是本实用新型的结构主视图；图4是本实用新型的侧面示意图；图5是本实用新型的结构后视图；图6是本实用新型的去掉后盖板的结构后视图；图7是本实用新型血浆置换功能机构的结构示意图；图8为本实用新型血浆吸附功能机构的结构示意图；图9为本实用新型血液超滤加吸附功能的结构示意图；图10为本实用新型分子吸附再循环功能的结构示意图；图11为本实用新型混合生物人工肝功能的结构示意图；图12为本实用新型单纯生物人工肝功能的结构示意图；图13为本实用新型腹水浓缩回输功能的结构示意图；图14为本实用新型离心式血浆分离的结构示意图。
具体实施方式
参见附图1图1中1.HITECH人机界面，2.可编程逻辑控制器1(PLC1)，3.可编程逻辑控制器2(PLC2)，4.可编程逻辑控制器3(PLC3)，5.7017数据采集模块，6.阻断阀1，7.阻断阀2，8.阻断阀3，9.高速电机驱动器，10.高速电机，11.浆液检测器1，12.浆液检测器2，13.浆液检测器3，14.红细胞检测器，15.液位传感器，16.漏液传感器，17伺服电机，18.伺服电机驱动器，19称重传感器1，20.称重传感器2，21.称重传感器3，22.压力传感器1，23压力传感器2，24.压力传感器3。
其连接方式是HITECH人机界面的接口与PLC 2的RS323接口连接，PLC 2的RS485接口与PLC组的其它RS485接口和7017数据采集模块的RS485接口连接，PLC 2的继电器接口与阻断阀6、7、8接口连接，开关量输出接口同浆液检测器组、红细胞检测器、液位传感器、漏夜传感器、高速电机驱动器接口连接，PLC组3、4所有开关量输出接口与伺服电机驱动器接口连接，伺服电机驱动器接口再同伺服电机的接口连接，7017数据采集模块5的摸拟量输入接口与压力传感器组、称重传感器组的接口连接，构成该生物人工肝支持装置功能部分的信号传递和控制系统。
参见附图2，图2中25.温箱培养箱控制界面，26.可编程逻辑控制器4(PLC4)，27.温箱加热器，28.CO2传感器，29.电磁阀。由恒温培养箱包括功能控制界面25、可编程逻辑控制器(PLC)26、CO2传感器28、恒温加热器27、电池阀组29。其连接方式是培养箱功能控制界面的接口连接PLC 26的RS323接口，PLC 26的开关量输出接口与CO2传感器、恒温加热器、电池阀接口连接，构成该生物人工肝支持装置的恒温培养箱功能的信号传递和控制系统。
参见附图3，图3中1.HITECH人机界面，30.药物推进器，25.温箱培养箱控制界面，31.恒温培养箱，32.观察窗，33.药物挂架，34.急停开关，35.精密挤压泵组，11.浆液检测器1，12.浆液检测器2，13.浆液检测器3，36.进出管密封，37.血浆池，15.液位传感器，38.多用途夹持器组，22.压力传感器1，23.压力传感器2，24.压力传感器3，39.高速离心血浆分离器，6.阻断阀1，7.阻断阀2。
柜体包括恒温培养箱31、观察窗32、药物挂架33；其中精密挤压泵组36、高速离心血浆分离器39、多用途夹持器38、由玻璃器皿构成的血浆池37等位于恒温培养箱31内，在恒温培养箱31的侧壁上安装有传感器。
参见附图4，图4中40为称重传感器的挂钩。
参见附图5，图5中41.机箱锁，42.气体入口，43.电源输入口，44.总电源开关，45.温箱电源开关。
参见附图6，图6中16.漏液传感器，3.可编程逻辑控制器2(PLC2)，46.继电器，2.可编程逻辑控制器(PLC1)，9.高速电机驱动器，47.开关电源1，48.开关电源2，49.步进电机驱动器，18.伺服电机驱动器，50.布线槽，51.接线柱，4.可编程逻辑控制器3(PLC3)，5.7017数据采集模块，52.光纤收发器1，53.光纤收发器2，22.压力传感器1，23.压力传感器2，24.压力传感器3。
本实用新型的工作原理如下打开电源后，根据治疗要求，在恒温培养箱功能控制界面上，选择恒温培养箱的条件；在HITECH人机界面出现功能采单，临床医师根据病人治疗的实际需要，可选择以下治疗方式达到有效的治疗目的；打开电源开关，HITECH人机界面1出现功能菜单模式，然后选择所需菜治疗方式。
①血浆置换功能(参见附图7)将管路经精密挤压泵35连接血浆分离器入端，出端再与管路相连，完成血液循环通路，另一管路经其他精密挤压泵35与出端管路连接，补充新鲜血浆通路。精密挤压泵驱动血液及正常人血浆流动，在血浆分离器入端用压力传感器1(22)检测入端压力，压力传感器2(23)检测出端压力，完成血浆置换功能。其功能示意图如下②血浆吸附功能(参见附图8)管路经精密挤压泵35连接血浆分离器进端，出端再与管路相连，完成血液循环通路，另一管路经其他精密挤压泵(35)与血浆分离器中分离血浆的端口连接，另一端连接血浆吸附器入端，同时用管路将血浆吸附器出端和血液循环通路的回端连接，完成循环通路。在血浆分离器入端用压力传感器1(22)检测入端压力，压力传感器2(23)检测出端压力，同时在血浆吸附器入端用压力传感器3(24)检测入端压力，完成血浆吸附功能。
③血液超滤加吸附功能(参见附图9)管路经精密挤压泵35连接血液过滤器的入端，血液过滤器的出端经管路与血浆分离器入端连接，出端再与管路相连，完成血液循环通路；管路经透析液精密挤压泵与血液过滤器的外腔端口、然后管路与废液精密挤压泵连接，完成血液过滤通路；利用废液精密挤压泵35与透析液精密挤压泵的差值，形成负压，完成血液超滤，同时将管路与精密挤压泵连接血液过滤器出端，作为补充置换液通路；管路经精密挤压泵连接血浆分离器血浆出口，同时连接血浆吸附器入端，血浆吸附器出端再经管路与血液循环通路的回端连接，完成血液过滤加吸附功能。在血液过滤器入端用压力传感器1(22)检测入端压力，血浆分离器入端用压力传感器2(23)检测入端压力，血浆吸附器入端用压力传感器3(24)检测入端压力。其功能示意图如下④分子吸附再循环功能(参见附图10)管路经精密挤压泵(35)连接物资交换器的内腔入端，出端与管路相连，完成血液循环通路；管路经另一精密挤压泵与吸附器、透析器内腔及物资交换器的外腔端口连接，实现白蛋白循环通路；管路经精密挤压泵与透析器外腔入口、外腔出口、管路、精密挤压泵结合，组成透析通路；血液中与白蛋白结合的毒物与白蛋白循环通路的白蛋白在物质交换器中交换毒性物质，交换后的血液输回患者，白蛋白循环通路中与毒物结合的白蛋白经透析、吸附处理毒性物质后，再去结合血液中的毒性物质，达到血液中与白蛋白结合毒性物质被清除的目的，完成分子吸附再循环功能。在物质交换器入端用压力传感器1(22)检测入端压力，在吸附器入端用压力传感器2(23)检测出端压力，同时在血浆吸附器入端用压力传感器3(24)检测入端压力。
⑤混合生物人工肝功能(参见附图11)选择①、②、③、④的方式处理后，患者体内的毒性物资减少，然后将管路经精密挤压泵35连接血浆分离器入端，出端再与管路相连，完成血液循环通路；管路经精密挤压泵连接血浆分离器血浆出口和血浆池37，血浆池再与管路、精密挤压泵及血液循环回路连接；管路、血浆池、精密挤压泵、生物反应器内腔连接，组成生物作用循环通路；管路、精密挤压泵、生物反应器外腔，组成培养细胞营养供给循环通路；血浆与反应器中培养的肝细胞相互作用，通过血浆池然后输回患者体内，完成混合生物人工肝功能。精密挤压泵驱动血液及正常人血浆流动，在血浆分离器入端用压力传感器1(22)检测入端压力，压力传感器2(23)检测出端压力。
⑥单纯生物人工肝功能(参见附图12)将管路经精密挤压泵35连接血浆分离器入端，出端再与管路相连，完成血液循环通路；管路经精密挤压泵连接血浆分离器血浆出口和血浆池37，血浆池再与管路、精密挤压泵及血液循环回路连接；管路、血浆池、精密挤压泵、生物反应器内腔连接，组成生物作用循环通路；管路、精密挤压泵、生物反应器外腔，组成培养细胞营养供给循环通路；血浆与反应器中培养的肝细胞相互作用，通过血浆池然后输回患者体内，完成混合生物人工肝功能。精密挤压泵驱动血液及正常人血浆流动，在血浆分离器入端用压力传感器1(22)检测入端压力，压力传感器2(23)检测出端压力。
⑦腹水浓缩回输功能(参见附图13)管路经精密挤压泵35连接腹水过滤器的进端，出端再与管流连接，完成腹水循环，通过负压将患者的水分再过滤器中滤出，其他有用的蛋白回输入人体，完成腹水浓缩回输功能。其功能示意图如下⑧离心式血浆分离(参见附图14)管路经精密挤压泵35、阻断阀1(6)、阻断阀2(7)及高速血浆分离器39连接，组成血浆分离通路。在高速血浆分离器中分离血浆，当血浆分离到一定量时，通过红细胞检测器14，指示阻断阀2(7)关闭，精密挤压泵反转，将血浆分离后的血液输回人体；通过浆液检测器11，指示阻断阀1(6)关闭，精密挤压泵反转停止，同时打开阻断阀1(6)和阻断阀2(7)，继续进行血浆分离。在分离血浆的同时通过输液通道补充新鲜血浆，完成离心式血浆置换功能。
权利要求1.一种多功能生物人工肝支持装置柜，包括带观察窗(32)的柜体；其特征是柜体侧壁或/和顶，底上安装有阻断阀组(6、7)、电机及其驱动器、柜体内具有恒温室(31)；其中所述恒温室内安装有离心机(39)、精密挤压泵组(35)、阻断阀组、夹持器(38)和/或安装座；恒温室内或/和其侧壁上安装有传感器组；恒温室具有与室外连通的带密封件的穿孔(36)。
2.根据权利要求1所述的多功能生物人工肝支持装置柜，其特征是所述传感器组包括光电浆液检测器组(11、12、13)、光电红细胞检测器(14)、光电液位传感器(15)、光电漏液传感器(16)、压力传感器组(22、23、24)、称重传感器组(19、20、21)。
专利摘要一种多功能生物人工肝支持装置柜，包括带观察窗的柜体；其特征是柜体侧壁或/和顶，底上安装有阻断阀组、电机及其驱动器、柜体内具有恒温室；其中所述恒温室内安装有离心机、精密挤压泵组35、阻断阀组、夹持器38和/或安装座；恒温室内或/和其侧壁上安装有传感器组；恒温室具有与室外连通的带密封件的穿孔36。本实用新型通过观察窗能了解培养箱内所有循环情况，且装置柜功能多样化，可根据实际治疗需要，选择构建一种或多种治疗方式的机构；将所有管路及循环密闭于37℃恒温箱内，保证回入患者血液温度与体温相差无几，同时解除了血液外露给患者带来的恐惧感；采用离心式血浆分离方法无需作深静脉穿刺，减轻了患者的痛苦。
文档编号A61B17/00GK2801170SQ20052000945
公开日2006年8月2日 申请日期2005年6月8日 优先权日2005年6月8日
发明者向德栋, 王宇明 申请人:中国人民解放军第三军医大学第一附属医院