带氧供的细胞循环生物人工肝装置的制作方法

本发明涉及医用器材技术，特别是涉及一种带氧供的细胞循环生物人工肝装置的技术。

背景技术：

人工肝支持系统为肝衰竭患者的康复或等待肝移植带来了机遇和希望，是目前肝病治疗领域的重要研究课题。按照是否含有具备生物活性的肝细胞，人工肝支持系统主要分为两大类：非生物人工肝和生物人工肝。

非生物人工肝以解毒功能为主，由血浆分离器、血浆吸附器和血液透析器等组件和与其相适应的体外循环装置组成。由于肝脏的功能非常复杂，除了解毒功能之外，还包括生物合成和生物转化等功能，因此非生物人工肝并不能完全替代其功能。

生物人工肝以装载肝细胞的生物反应器为核心，将体外培养的肝细胞置于体外循环装置（生物反应器）中，使病人的血液或血浆通过半透膜间接与肝细胞进行物质交换，具有高活性和正常功能的肝细胞在生物反应器中可以发挥肝脏的解毒、代谢、合成功能。

现有的人工肝生物反应器主要有以下四种：

1）中空纤维膜式：该反应器中的中空纤维管分为内腔和外腔，一般将肝细胞黏附生长于外腔，内腔有血浆通过，是目前应用最多的一类反应器。中空纤维管反应器最大优点是具有较大的表面积/体积比，便于代谢物转运，且保持最小死腔，但由于肝细胞在反应器中分布不均，易造成细胞活力下降；

2）单层/多层平板式：该反应器是将肝细胞直接种植于平板上，优点是细胞分布均匀，微环境一致，但其表面积与体积之比相对较小，而且设备面积及死腔也较大，工作效率低；

3）灌流床/支架式：该生物反应器提供固相载体使肝细胞黏附固定，肝细胞黏附并生长于孔隙中，大大降低因介质流动而造成的剪切力损伤，细胞可维持较高功能活力，其缺点是灌注不均一，工作效率较低，系统易堵塞；

4）微囊悬液式：该生物反应器是将肝细胞用一种半透膜材料包裹，制成多孔微囊，然后进行灌注培养。其优点是所有细胞具有相同微环境，有大量细胞培养空间，减少了免疫反应发生，其缺点是细胞稳定性差，物质交换能力受限，系统易堵塞。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种肝细胞活性成分功能好，而且死腔少，工作效率高的带氧供的细胞循环生物人工肝装置。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种带氧供的细胞循环生物人工肝装置，其特征在于：包括血液导入管、血液回输管、肝细胞泵、膜式氧合器、细胞培养器、一级血浆分离器、二级血浆分离器、一级血泵、二级血泵；所述一级血浆分离器、二级血浆分离器均为中空纤维膜式血浆分离器；

所述血液导入管的出液端管口接到一级血泵的进液口，一级血泵的出液口接到一级血浆分离器的一次侧液体进口，一级血浆分离器的一次侧液体出口接到血液回输管的进液端管口，一级血浆分离器的二次侧液体出口接到二级血泵的进液口，一级血浆分离器的二次侧液体进口封闭；

所述二级血泵的出液口接到二级血浆分离器的一次侧液体进口，二级血浆分离器的一次侧液体出口接到血液回输管的进液端管口，二级血浆分离器的二次侧液体出口接到肝细胞泵的进液口，肝细胞泵的出液口接到膜式氧合器的进液口，膜式氧合器的进气口接到氧气气源；

所述细胞培养器是一容器，细胞培养器放置在一恒温腔体内，细胞培养器的上端开设有进液口，细胞培养器的下端开设有出液口，膜式氧合器的出液口接到细胞培养器的进液口，细胞培养器的出液口接到二级血浆分离器的二次侧液体进口。

本发明提供的带氧供的细胞循环生物人工肝装置，采用中空纤维膜式的两级血浆分离器将血液细胞、外源性生物肝细胞进行分离，通过弥散和对流方式，使肝细胞充分与血浆反应，继承了传统中空纤维膜式反应器具有较大的表面积/体积比，便于代谢物转运，及死腔少的特点；并且将肝细胞投入循环中，利用氧合器改善肝细胞无氧供状态，能增加肝细胞活性，保证肝细胞功能及生存率，还避免了传统的细胞阻隔装置带来的阻隔器阻塞、肝细胞破裂风险等问题，具有肝细胞活性成分功能好及工作效率高的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的带氧供的细胞循环生物人工肝装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种带氧供的细胞循环生物人工肝装置，其特征在于：包括血液导入管1、血液回输管2、肝细胞泵5、膜式氧合器6、细胞培养器7、一级血浆分离器41、二级血浆分离器42、一级血泵31、二级血泵32；所述一级血浆分离器41、二级血浆分离器42均为中空纤维膜式血浆分离器；

所述血液导入管1的出液端管口接到一级血泵31的进液口，一级血泵31的出液口接到一级血浆分离器41的一次侧液体进口，一级血浆分离器41的一次侧液体出口接到血液回输管2的进液端管口，一级血浆分离器41的二次侧液体出口接到二级血泵32的进液口，一级血浆分离器41的二次侧液体进口封闭；

所述二级血泵32的出液口接到二级血浆分离器42的一次侧液体进口，二级血浆分离器42的一次侧液体出口接到血液回输管2的进液端管口，二级血浆分离器42的二次侧液体出口接到肝细胞泵5的进液口，肝细胞泵5的出液口接到膜式氧合器6的进液口，膜式氧合器6的进气口接到氧气气源；

所述细胞培养器7是一容器，细胞培养器7放置在一恒温腔体8内，细胞培养器的上端开设有进液口，细胞培养器的下端开设有出液口，膜式氧合器6的出液口接到细胞培养器7的进液口，细胞培养器7的出液口接到二级血浆分离器42的二次侧液体进口。

本发明实施例中，所述血浆分离器采用的是型号为旭化成op-05w的血浆分离器。

本发明实施例可作为生物人工肝使用，其工作原理如下：

患者体内的血液通过血液导入管1引出，由一级血泵31泵送入一级血浆分离器41的一次侧（中空纤维管的内部），血液中的血浆渗过中空纤维管的管壁进入二次侧（中空纤维管的外部），一次侧的余液通过血液回输管2回输至患者体内，分离至二次侧的血浆，由二级血泵32泵送入二级血浆分离器42的一次侧（中空纤维管的内部）；

血浆进入二级血浆分离器42的一次侧后，与二次侧（中空纤维管的外部）的搭载肝细胞的基质进行跨膜的物质逆向交换，之后再通过血液回输管2回输至患者体内；

培养好的肝细胞灌注至细胞培养器7中，并放置到37℃的恒温腔体8内，在肝细胞泵5的驱动下，搭载肝细胞的基质从细胞培养器的下端出液口流出，进入二级血浆分离器42的二次侧，与一次侧的血浆进行物质交换，并且其流动方向与一次侧的血浆的流动方向相反，具有高活性和正常功能的肝细胞可以发挥肝脏的解毒、代谢、合成功能，实施物质交换后，搭载肝细胞的基质经过肝细胞泵进入膜式氧合器6，在膜式氧合器6内调整氧及二氧化碳浓度后送回细胞培养器。

技术特征：

1.一种带氧供的细胞循环生物人工肝装置，其特征在于：包括血液导入管、血液回输管、肝细胞泵、膜式氧合器、细胞培养器、一级血浆分离器、二级血浆分离器、一级血泵、二级血泵；所述一级血浆分离器、二级血浆分离器均为中空纤维膜式血浆分离器；

所述血液导入管的出液端管口接到一级血泵的进液口，一级血泵的出液口接到一级血浆分离器的一次侧液体进口，一级血浆分离器的一次侧液体出口接到血液回输管的进液端管口，一级血浆分离器的二次侧液体出口接到二级血泵的进液口，一级血浆分离器的二次侧液体进口封闭；

所述二级血泵的出液口接到二级血浆分离器的一次侧液体进口，二级血浆分离器的一次侧液体出口接到血液回输管的进液端管口，二级血浆分离器的二次侧液体出口接到肝细胞泵的进液口，肝细胞泵的出液口接到膜式氧合器的进液口，膜式氧合器的进气口接到氧气气源；

所述细胞培养器是一容器，细胞培养器放置在一恒温腔体内，细胞培养器的上端开设有进液口，细胞培养器的下端开设有出液口，膜式氧合器的出液口接到细胞培养器的进液口，细胞培养器的出液口接到二级血浆分离器的二次侧液体进口。

技术总结
一种带氧供的细胞循环生物人工肝装置，涉及医用器材技术领域，所解决的是提高工作效率及肝细胞活性的技术问题。该装置包括血液导入管、血液回输管、肝细胞泵、膜式氧合器、细胞培养器，及两级血浆分离器、两级血泵；患者体内血液由血液导入管导出后，依次经一级血泵、一级血浆分离器的一次侧、血液回输管，再回输至患者体内；一级血浆分离器二次侧分离出的血浆依次经二级血泵、二级血浆分离器的一次侧、血液回输管，再回输至患者体内；细胞培养器中搭载肝细胞的基质从出液口流出后，依次经二级血浆分离器的二次侧、肝细胞泵、膜式氧合器，再回入细胞培养器。本发明提供的装置，可实现肝脏的解毒、代谢、合成功能。

技术研发人员：刘杨;马少林;王学斌;王祥瑞;徐玮;李辰;吕兴平
受保护的技术使用者：上海市东方医院(同济大学附属东方医院)
技术研发日：2019.09.16
技术公布日：2019.11.15