一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统的制作方法
【专利摘要】一种生物人工肝支持系统，包括血液循环系统、血浆分离循环系统、肝细胞微球循环系统三个循环系统。采用血氧、pH、血压、温度集成传感器，不仅能够实时监测系统中的各项生理参数，而且使得整个系统的复杂程度降低，便于数据的处理，同时，采用肝细胞微球培养液存储装置和反复循环方式，不仅提高了营养物质、氧气的传输能力，能够维持肝细胞较长的功能与活性，又有利于肝细胞与血浆的充分接触，能在较长时间内替代肝功能衰竭患者肝脏功能，此外，在肝细胞微球培养液存储装置上设置培养液提取口和培养液添加口，实现了在不影响系统正常运行的情况下，提取细胞样品，检测细胞活性以及添加含有肝细胞微球的新鲜培养液。
【专利说明】一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗设备【技术领域】，特别涉及一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统。
【背景技术】
[0002]生物型人工肝是将肝细胞培养技术与血液净化技术相结合的产物，其基本原理是将体外培养增殖的肝细胞，置于特殊的生物反应器内，利用体外循环装置将肝衰竭患者血液或血浆引入生物反应器，通过反应器内的半透膜与肝细胞进行物质交换和生物作用。它利用肝细胞分泌内源性活性物质和转化外源性毒素而发挥作用，其中内源性活性物质包括各种蛋白、代谢酶和活性因子等。生物人工肝是与正常肝脏最为接近的人工肝支持系统，可以比较全面地替代肝脏解毒、生物合成和分泌代谢等功能。生物型人工肝从理论上讲，可以代偿肝脏的全部功能，可以弥补非生物型人工肝的缺陷，其依赖接种于生物反应器中的活性肝细胞。因此，构建生物人工肝已经成为人工肝研究领域的新热点。
[0003]生物反应器是生物人工肝的核心装置，在生物人工肝中的地位就相当于人体的“心脏”，它提供外源性肝细胞生长以及与患者血浆进行物质交换的场所，其性能直接关系到人工肝支持系统的效果。
[0004]目前广泛使用的生物型人工肝支持系统主要包括血液循环系统和血浆循环系统。血液循环系统是将人体的血液引出，经过血浆分离器将血液分离成血浆和血细胞。血浆循环系统是使分离后的血浆进入生物反应器中，实现血浆的解毒等目的。生物反应器的外腔放置体外培养增殖的肝细胞，血浆流过生物反应器的内腔，通过反应器内的半透膜与肝细胞进行物质交换和生物作用。系统循环中的各项生理参数通过某一类传感器来监测，细胞的活性通过抽取细胞样品进行检测。该项技术理论上能实现一定的肝脏功能，但存在一些不足:1)不能实时监测人工肝支持系统的运行状态，也就不能及时发现和处理系统中的问题。此外，采用某一类传感器，造成传感器种类繁多，不仅不利于数据的处理，而且使得系统的结构复杂。2)生物反应器外腔中的肝细胞由于缺少支架细胞活性只能维持较短的时间，仅能短时间代替肝功能不全患者的肝脏功能。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统，生物人工肝支持系统中用集成传感器代替多种单一传感器，在血液循环和血浆循环系统的基础上增加了肝细胞微球循环系统。它包括肝细胞微球培养液循环进入生物反应器外腔以及肝细胞微球培养液循环供氧。同时采用海藻酸钠作为支架材料培养肝细胞，能使细胞活性保持较长的时间。整个系统具有集成化程度高，操作简单、数据处理方便，效率闻等特点。
[0006]为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]—种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统，包括血液循环系统、血浆循环系统和肝细胞微球循环系统。血液循环系统包括血浆分离器5，血浆分离器5的血液入口依次与血氧、PH、血压、温度集成传感器4、血液循环恒流装置3、血管夹I和病人的动脉连接，肝素泵2通过“T”型管接头与血路夹I和血液恒流装置3之间的管路连接，血浆分离器5的血细胞出口依次与加热器6、漏血、压力检测装置7、过滤器、空气捕捉器装置8、血路夹9和病人的静脉连接，血浆分离器5的血浆出口和血浆循环系统连接；
[0008]血浆循环系统包括中空纤维生物反应器12，中空纤维生物反应器12的内腔入口依次经过氧合器11、血浆循环恒流装置10与血浆分离器5的血浆出口连接，中空纤维生物反应器12的内腔出口与血浆分离器5的血细胞出口连接。中空纤维生物反应器12放置在温度为37°C、C02浓度为5%的恒温箱中，中空纤维生物反应器12的外腔出口、外腔入口分别和肝细胞微球循环系统连接；
[0009]肝细胞微球循环系统包括肝细胞微球培养液存储装置13，肝细胞微球培养液存储装置13的肝细胞微球培养液入口 a和中空纤维生物反应器12的外腔培养液出口连接，肝细胞微球培养液存储装置13的肝细胞微球培养液出口 b通过肝细胞微球培养液循环恒流装置16和中空纤维生物反应器12的外腔培养液入口连接。肝细胞微球培养液存储装置13通过隔板分成两个A、B两个腔室，A腔室中存储新鲜肝细胞微球培养液，B腔室中存储经过中空纤维生物反应器12外腔的肝细胞微球培养液，B腔室出口 f与A腔室的出口 e连接之后再经过氧合器14、肝细胞微球培养液供氧循环恒流装置15与A腔室的入口 g连接，肝细胞微球培养液存储装置13的A腔室上表面开有培养液提取、添加口 C、取样口 d。
[0010]所述的为血液循环系统、血浆循环系统和肝细胞微球循环系统内外的连接管路采用医用硅胶管或医用聚丙乙烯管。
[0011]所述的为血液循环系统、血浆循环系统，肝细胞微球循环系统置于一个箱体中。
[0012]本发明采用血氧、PH、血压、温度集成传感器4，不仅能够实时监测系统中的各项生理参数，而且使得整个系统的复杂程度降低，便于数据的处理。同时，采用肝细胞微球培养液存储装置13和反复循环的方式，不仅有利于提高营养物质、氧气的传输能力，维持肝细胞较长的活性，而且有利于肝细胞与血浆的充分接触，能在较长时间内替代肝功能衰竭患者肝脏功能。此外，在肝细胞微球培养液存储装置13的A腔室上表面开有培养液提取、添加口 c，实现了在不影响系统正常运行的情况下，向肝细胞微球培养液存储装置13中添加新鲜肝细胞微球培养液或从中提取肝细胞微球培养液。在肝细胞微球培养液存储装置13的A腔室上表面开有提取口，提取细胞样品，检测细胞活性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。
[0015]参照附图，一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统，包括血液循环系统、血浆循环系统和肝细胞微球循环系统，血液循环系统包括血浆分离器5，血浆分离器5的血液入口依次与血氧、PH、血压、温度集成传感器4、血液循环恒流装置3、血管夹I和病人的动脉连接，肝素泵2通过“T”型管接头与血路夹I和血液恒流装置3之间的管路连接，血浆分离器5的血细胞出口依次与加热器6、漏血、压力检测装置7、过滤器、空气捕捉器装置8、血路夹9和病人的静脉连接，血浆分离器5的血浆出口和血浆循环系统连接；
[0016]血浆循环系统包括中空纤维生物反应器12，中空纤维生物反应器12的内腔入口依次经过氧合器11、血浆循环恒流装置10与血浆分离器5的血浆出口连接，中空纤维生物反应器12的内腔出口与血浆分离器5的血细胞出口连接。中空纤维生物反应器12放置在温度为37°C、C02浓度为5%的恒温箱中，中空纤维生物反应器12的外腔出口、外腔入口分别和肝细胞微球循环系统连接；
[0017]肝细胞微球循环系统包括肝细胞微球培养液存储装置13，肝细胞微球培养液存储装置13的肝细胞微球培养液入口 a和中空纤维生物反应器12的外腔培养液出口连接，肝细胞微球培养液存储装置13的肝细胞微球培养液出口 b通过肝细胞微球培养液循环恒流装置16和中空纤维生物反应器12的外腔培养液入口连接。肝细胞微球培养液存储装置13通过隔板分成两个A、B两个腔室，A腔室中存储新鲜肝细胞微球培养液，B腔室中存储经过中空纤维生物反应器12外腔的肝细胞微球培养液，B腔室出口 f与A腔室的出口 e连接之后再经过氧合器14、肝细胞微球培养液供氧循环恒流装置15与A腔室的入口 g连接，肝细胞微球培养液存储装置13的A腔室上表面开有培养液提取、添加口 C、取样口 d。
[0018]所述的为血液循环系统、血浆循环系统和肝细胞微球循环系统内外的连接管路采用医用硅胶管或医用聚丙乙烯管。
[0019]所述的为血液循环系统、血浆循环系统，肝细胞微球循环系统置于一个箱体中。
[0020]本发明的工作原理是:血液循环系统中动脉血液在血液循环恒流装置3的带动下经过血路夹1，然后通过血氧、血压、PH、温度集成传感器4进入到血浆分离器5。肝素泵2通过“T”型管接头向血液中加入抗凝剂，防止血液凝固。血液在血浆分离器中被分离为血浆和血细胞，在血浆循环恒流装置10的带动下，血浆首先经过氧合器11，然后通过中空纤维生物反应器12的内腔入口进入到中空纤维生物反应器内腔，最后从中空纤维生物反应器12的内腔出口流出。与此同时，肝细胞微球培养液存储装置13的A腔室中含有足够量新鲜海藻酸钠包裹的肝细胞培养液在培养液恒流装置16的驱动下通过中空纤维生物反应器12的外腔培养液入口进入到生物反应器12的外腔。中空纤维生物反应器12外腔中的肝细胞微球通过半透膜制成的中空纤维管与血浆进行中、小分子物质交换，完成合成、代谢、生物转化等肝脏功能。然后中空纤维生物反应器12外腔中肝细胞微球培养液通过该生物反应器的外腔培养液出口，进入到肝细胞微球培养液存储装置13的腔室B。此外，腔室A中存储的新鲜肝细胞微球培养液和腔室B中存储的经过中空纤维生物反应器12外腔的肝细胞微球培养液在恒流装置15的驱动下分别从肝细胞微球培养液存储装置13的B腔室出口f和A腔室出口 e流出，经过氧合器14，然后通过A腔室的入口 g进入到肝细胞微球培养液存储装置13的A腔室，如此循环地给用海藻酸钠包裹的肝细胞微球供氧。这不仅有助于使进入生物反应器的肝细胞微球具有更高的活性，而且提高了肝细胞微球培养液中高活性肝细胞的比例，使得系统的效率提高。物质交换后患者的血浆则经过中空纤维生物反应器12的内腔出口，与从血浆分离器5的血浆出口出来的血细胞汇合，形成血液并返回到人体静脉。肝细胞微球培养液存储装置13的腔室A上表面开有出口 d用于取样培养液，检测其中的各项参数。肝细胞微球培养液存储装置13的腔室A上表面开有出口 c则用于添加、更换含有肝细胞微球的培养液。
【权利要求】
1.一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统，包括血液循环系统、血浆循环系统、肝细胞微球循环系统三个循环系统，其特征在于:血液循环系统包括血浆分离器(5)，血浆分离器(5)的血液入口依次与血氧、PH、血压、温度集成传感器(4)、血液循环恒流装置(3)、血管夹(I)和病人的动脉连接，肝素泵(2)通过“T”型管接头与在血路夹(I)和血液恒流装置(3)之间的管路连接，血浆分离器(5)的血细胞出口依次与加热器￠)、漏血、压力检测装置(7)、过滤器、空气捕捉器装置(8)、血路夹(9)和病人的静脉连接，血浆分离器(5)的血浆出口和血浆循环系统连接； 血浆循环系统包括中空纤维生物反应器(12)，中空纤维生物反应器(12)的内腔入口依次经氧合器(11)、血浆循环恒流装置(10)与血浆分离器(5)的血浆出口连接，中空纤维生物反应器(12)的内腔出口与血浆分离器(5)的血细胞出口连接，中空纤维生物反应器(12)放置在温度为37°C、C02浓度为5%的恒温箱中，中空纤维生物反应器(12)的外腔出口、外腔入口分别和肝细胞微球循环系统连接； 肝细胞微球循环系统包括肝细胞微球培养液存储装置(13)，肝细胞微球培养液存储装置(13)的肝细胞微球培养液入口 a和中空纤维生物反应器(12)的外腔培养液出口连接，肝细胞微球培养液存储装置(13)的肝细胞微球培养液出口 b通过肝细胞微球培养液循环恒流装置(16)和中空纤维生物反应器(12)的外腔培养液入口连接，肝细胞微球培养液存储装置(13)通过隔板分成两个A、B两个腔室，A腔室中存储新鲜肝细胞微球培养液，B腔室中存储经过中空纤维生物反应器(12)外腔的肝细胞微球培养液，B腔室出口 f与A腔室的出口 e连接之后再经过氧合器(14)、肝细胞微球培养液供氧循环恒流装置(15)与腔室A的入口 g连接，肝细胞微球培养液存储装置(13)的腔室A上表面开有培养液提取、添加口C、取样口 d。
2.根据权利要求1所述的一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统，其特征在于:所述的为血液循环系统、血浆循环系统和肝细胞微球循环系统的内外连接管路采用医用硅胶管或医用聚丙乙烯管。
3.根据权利要求1所述的一种肝细胞微球循环生物人工肝支持系统，其特征在于:所述的为血液循环系统、血衆循环系统，肝细胞微球循环系统置于一个箱体中。
【文档编号】A61M1/14GK104225698SQ201410445472
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】韦学勇, 刘晓龙, 黄峰, 廖乃顺, 刘景丰 申请人:西安交通大学