专利名称：混合型生物人工肝体外支持装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种医疗设备，特别涉及一种暂时替代人体肝脏功能的混合型生 物人工肝体外支持装置。
背景技术：
人工肝装置可为患者提供短暂的肝功能支持，是目前肝功能衰竭等疾病的有 效辅助治疗手段，具有良好的应用前景。
在本发明之前，人工肝装置主要分为非生物人工肝和生物人工肝两大类。
非生物人工肝目前发展得比较成熟，其常用的人工肝装置有以下几种血浆 置换、血浆灌注吸附、血液透析和血液滤过装置等。血浆置换装置是通过血浆分 离技术，将患者血液中的细胞成分及血浆成分分离开，将后者用正常人血浆或血 浆替代品置换，从而除去肝衰患者体内血浆中的有毒成分，其缺点是费用昂贵且 易造成血浆浪费。血浆灌注装置是指将血浆通过体外循环，引入到装有吸附剂(树 脂或活性炭)的容器中，以吸附清除某些内源性或外源性毒物，如胆红素等，其 缺点是吸附过程没有选择性，在清除毒性物质的同时，血浆中的很多有益的活性 成分也被吸附掉。血液透析装置是将血液与透析液在半透膜两侧通过弥散的方式 进行物质交换，从而清除肝衰患者体内一些中小分子的物质，如尿素、肌酐等， 同时通过超滤的方式调节水平衡，稳定内环境，但该装置只能清除肝衰患者体内 部分毒素，对一些大分子物质无效。
上述各种非生物人工肝虽然能在一定程度上清除毒素，但均不能持续地补充 患者体内所需要的各种活性物质，无法完成真正意义上的人工肝装置的功能和作用。
生物人工肝装置的出现弥补了这一缺陷。生物人工肝装置主要是通过在反应 器中培养高活力的外源肝细胞，来模拟正常人体内肝脏功能的装置。生物人工肝
装置除了解毒功能外，还具有合成、代谢、转化等多种生物功能，能实现真正意 义上的肝脏替代治疗，但目前生物人工肝装置的技术尚不成熟，还处在探索阶段。 而且，'如果将肝衰患者体内大量积累的毒素和代谢产物与生物反应器中的肝细胞直接进行物质交换，很有可能会造成肝细胞活性及功能的急剧丧失，影响生物人
工肝功能的发挥。
发明内容
本发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， 设计、研制一种混合型生物人工肝体外支持装置。
本发明的技术方案是
混合型生物人工肝体外支持装置，外壳内左上部是培养箱控制按钮，右上部 是培养箱，其主要技术特征在于培养箱内设置生物反应器，生物反应器一端连接 反应器循环泵，另一端连接膜肺，膜肺另一端连接交换柱，交换柱另一端连接反 应器循环泵；外壳中间部分设置血泵，其输入泵一端连接血液入口，另一端连接 分离管，血浆灌流泵一端连接三通，另一端连接活性炭吸附柱，生物人工肝泵一 端连接活性炭吸附柱，另一端连接交换柱，透析泵一端连接交换柱，另一端连接 透析管；外壳内下部设置肝素泵，分离管另一端连接血液池，血液池另一端连接 三通，三通另二端分别连接废弃血浆罐、血浆灌流泵，活性炭吸附柱一端连接血 浆灌流泵，另一端连接生物人工肝泵；透析管一端连接透析泵，另一端连接血液 池，透析管上两个侧孔，其中一侧孔连接透析液袋，另一侧孔连接废弃液罐，血 液池一端连接血浆袋、血浆分离管及透析管，血液池另一端连接血液出口。
本发明的优点和效果在于有机和巧妙地将非生物人工肝装置和生物人工肝 装置结合在一起，避免二者各自的缺陷，使之既能够发挥非生物人工肝装置的优 点，又发挥人工肝装置的优点，且使二者结合在一起发挥协同作用；同时，二者 的结合使得生物人工肝装置得到实际应用。
本发明的混合型生物人工肝体外支持装置具有结构简单、可靠，易于实现， 操作方便。
本发明的优点具体如下
1、 将血浆置换、血浆灌流、生物人工肝、血液透析等方式整合至一台机器。
2、 混合型生物人工肝组合使用时，首先通过血浆置换和血浆灌流进行初步 的解毒，避免了血浆中有毒物质对后面生物人工肝中肝细胞的毒性作用。
3、 混合型生物人工肝组合使用时，通过生物人工肝的分泌、合成、代谢等 功能，补充了血浆中被前面活性炭吸附损失掉的有益活性成分。
4、 混合型生物人工肝组合使用时，最后的血液透析保证了血液在经过前面各种人工肝装置后，仍能保持良好的水和电解质平衡回到人体内，并能进一步清 除尿素和肌酐等小分子物质。
5、本发明所采用的生物人工肝回路中设置了膜肺，并在培养液中加入了红 细胞，从而通过红细胞携氧来解决反应器中肝细胞的氧供问题。
本发明的其它优点和效果将在下面继续说明。
图1——本发明结构原理示意图。
图2—一图1的右视图。
图3—_图1的左^见图。
具体实施例方式
本发明的发明概要如下
1. 血浆置换血浆置换部件包括输入泵、肝素泵、血浆分离器、血浆袋、废弃 血浆罐及血液池，血浆置换部件位于血浆灌流部件之前。血液通过血浆分离 器分出血浆后直接丢弃，新鲜血浆由血浆袋同步同速补充。通过血浆置换除 去部分有毒物质。
2. 血浆灌流血浆灌流部件包括血液灌流泵和胆红素吸附柱，吸附柱内装有活 性炭，血浆灌流部件位于血浆置换部件之后，生物人工肝部件之前。由血浆 分离器分出的血浆通过活性炭吸附柱吸附掉胆红素等。
3. 生物人工肝生物人工肝部件包括生物人工肝泵、生物反应器泵、膜肺、生 物反应器和交换柱。这些元件组成一个回路，位于血浆灌流部件之后，血液 透析部件之前，且置于37。C及5% C02的恒温培养箱中，以保持其内肝细胞 最佳生存环境。该回路中循环有培养液，培养液中混有红细胞，经过膜肺时 进行氧合，并携氧至肝细胞，从而保证氧供。该回路中的培养液与血液回路 中的血浆构成双循环，在交换柱中进行物质交换，从而避免了免疫反应的发 生。并且通过物质交换，血浆中的有毒成分进入反应器，被肝细胞代谢；而 肝细胞分泌的活性物质进入血浆，补充血浆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、透析液袋和废弃液袋，血液 透析部件位于生物人工肝部件之后。血浆在透析管内进一步除去尿素、肌酐 等小分子物质，并调节水电解质平衡后，再回到患者体内。
下面是本发明的具体实施内容如图1、图2、图3所示
在本发明外壳21内的左上部是控制按钮22,控制右上部培养箱23中的温 度、氧气浓度、二氧化碳浓度等；在右上部的培养箱23内设置有生物反应器11， 生物反应器ll 一端连接反应器循环泵12,另一端连接膜肺IO，膜肺10另一端 连接交换柱9，交换柱9还分别连接反应器循环泵12、透析泵13、生物人工肝 泵8;外壳21内中间部分设置有血泵，其中输入泵2—端连接血液入口 1,另一 端连接分离管4，分离管4另二端分别连接血液池17、三通5,三通5另二端分 别连接废弃血浆罐18、血浆灌流泵6;血浆灌流泵6另一端连接活性炭吸附柱7， 活性炭吸附柱7另一端连接生物人工肝泵8,透析泵13另一端连接透析管14; 外壳21内下部设置有肝素泵3,透析管14另一端连接血液池17,透析管14上 的两个侧孔，其中一个侧孔连接透析液袋16，另一个侧孔连接废弃液罐19;血 液池17分别连接血浆袋15、分离管4、透析管14及血液出口 20。
本发明的具体应用
1、 部分血浆置换
使用前将三通5旋至5a位置。血液由血液入口 1经输入泵2泵入，经肝素 泵3肝素化后进入分离管4，分离出的血浆经过三通5后进入废弃血浆罐18;新 鲜血浆由血浆袋15同步同速进入血液池17，与分离管4分离出的红细胞混合后， 经血液出口20回到体内。在这一过程中，新鲜血浆补充速度与有毒血浆丢弃速 度相同，通过血浆置换达到除去部分有毒物质目的。
2、 血浆灌流
部分血浆置换步骤结束后，继续分离血浆，血浆灌流泵6将血浆泵人活性炭 吸附柱7中，将分离的血浆通过活性炭吸附柱7吸附掉胆红素等，进一步除去血 浆中的有毒物质。
3、 生物人工肝
血浆经活性炭吸附柱7解毒后，进入生物人工肝装置，在交换柱9内与生物 反应器ll中的肝细胞分泌的活性物质进行物质交换，完成肝细胞的分泌、代谢、 合成等功能，从而补充血浆灌流步骤中被吸附掉的活性成分。
4、 血液透析
血浆经过生物人工肝后，进入透析管14透析，进一步去除尿素、肌酐等小 分子物质，并调节水电解质平衡，从而保证患者内稳态的稳定。血浆经过透析管
614后，与红细胞混合，经血液出口 20回到患者体内。 第2~4步的具体步骤是
将三通5旋至5b位置。血液由血液入口 1经输入泵2泵入，经肝素泵3肝 素化后进入分离管4，分离出的血浆则经过三通5后进入血浆灌流泵6，被泵至 活性炭吸附柱7，经吸附解毒后由生物人工肝泵8泵至交换柱9,生物反应器11 中的培养液经膜肺10氧合后被反应器循环泵12泵入交换柱9，两者在交换柱9 内进行物质交换后，血浆由交换柱9流出并由透析泵13泵至透析管14;新鲜透 析液由透析袋16进入透析管14，透析后的废液则进入到废弃液罐19中；血浆 经透析后进入血液池17，与分离出的红细胞混合后，经过血液出口 20回到体内。
本发明中，生物人工肝回路中增加一个交换柱9，从而通过双循环的方式进 行物质交换，避免了免疫反应的发生。
由此可知，本发明是将非生物人工肝与生物人工肝装置有机结合，产生协同 作用，得到良好的效果。
权利要求
1. 混合型生物人工肝体外支持装置，外壳内左上部是培养箱控制按钮，右上部是培养箱，其特征在于培养箱内设置生物反应器，生物反应器一端连接反应器循环泵，另一端连接膜肺，膜肺另一端连接交换柱，交换柱另一端连接反应器循环泵；外壳中间部分设置血泵，其输入泵一端连接血液入口，另一端连接分离管，血浆灌流泵一端连接三通，另一端连接活性炭吸附柱，生物人工肝泵一端连接活性炭吸附柱，另一端连接交换柱，透析泵一端连接交换柱，另一端连接透析管；外壳内下部设置肝素泵，分离管另一端连接血液池，血液池另一端连接三通，三通另二端分别连接废弃血浆罐、血浆灌流泵，活性炭吸附柱一端连接血浆灌流泵，另一端连接生物人工肝泵；透析管一端连接透析泵，另一端连接血液池，透析管上两个侧孔，其中一侧孔连接透析液袋，另一侧孔连接废弃液罐，血液池一端连接血浆袋、血浆分离管及透析管，血液池另一端连接血液出口。
2. 根据权利要求1所述的混合型生物人工肝体外支持装置，其特征在于生物反 应器置于37。C及5% C02的恒温培养箱中。
全文摘要
本发明涉及一种暂时替代人体肝脏功能的混合型生物人工肝体外支持装置。本发明结构是培养箱内的生物反应器接反应器循环泵、膜肺，膜肺接交换柱，交换柱接反应器循环泵，血泵接血液入口、分离管，血浆灌流泵接三通、活性炭吸附柱，生物人工肝泵接活性炭吸附柱、接交换柱，透析泵接交换柱、透析管，分离管接血液池、三通，三通接废弃血浆罐、血浆灌流泵，活性炭吸附柱接生物人工肝泵，透析管接血液池、透析液袋、废弃液罐，血液池接血液出口。本发明解决了非生物人工肝和生物人工肝各自缺陷。本发明使非生物人工肝和生物人工肝有机结合，产生协同作用，达到血浆置换、血浆灌流、生物人工肝和血液透析。
文档编号A61M1/14GK101455864SQ200810243330
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者丁义涛, 施晓雷, 褚薛慧, 顾劲扬 申请人:南京大学医学院附属鼓楼医院