專利名稱：生物人工肝支持系統(tǒng)及其組合式儲(chǔ)液池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于進(jìn)行生物人工肝治療的醫(yī)療設(shè)備，特別涉及一種可有效提高 生物人工肝治療效果的裝置及其組合式儲(chǔ)液池，屬于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物人工肝支持系統(tǒng)是一種為肝功能衰竭患者提供體外肝功能支持的裝置，該技 術(shù)的出現(xiàn)為肝衰竭的治療開(kāi)辟了新途徑。其基本原理是將體外分離的原代肝細(xì)胞(豬肝細(xì) 胞、人肝細(xì)胞等)或體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞株(永生化肝細(xì)胞株等)置于生物反應(yīng)器中，使肝衰 竭患者的血漿通過(guò)具有一定分子截留量半透膜與肝細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換，從而達(dá)到糾正代謝 紊亂等治療目的。在這個(gè)領(lǐng)域中，針對(duì)細(xì)胞源和生物反應(yīng)器的研究是兩大熱點(diǎn)。但是，生物 人工肝支持系統(tǒng)構(gòu)建中的一些其他問(wèn)題，如儲(chǔ)液池的設(shè)計(jì)，也有著重要的應(yīng)用價(jià)值，卻未得 到深入的研究。儲(chǔ)液池是生物人工肝支持系統(tǒng)中的組件之一，設(shè)計(jì)合理的儲(chǔ)液池可以提高肝衰竭 患者血漿(或血液)與生物反應(yīng)器之間的物質(zhì)交換效率，提高療效。國(guó)外已研發(fā)的較成熟的 生物人工肝支持系統(tǒng)有AMC-BAL、BLSS、ELAD、HepatAssist,MELS等，大致存在兩類問(wèn)題1) 未安裝儲(chǔ)液池，肝衰竭血漿流經(jīng)生物反應(yīng)器的速度僅能與肝衰竭血漿自患者體內(nèi)的引出速 度相一致，而血漿自肝衰竭患者體內(nèi)的引出速度是根據(jù)患者的生理狀況受到嚴(yán)格限制的， 影響了肝衰竭血漿與生物反應(yīng)器之間的物質(zhì)交換效率。2)使用單腔儲(chǔ)液池，雖然肝衰竭血 漿流經(jīng)生物反應(yīng)器的速度可大大超過(guò)肝衰竭血漿自患者體內(nèi)的引出速度，但已流經(jīng)生物反 應(yīng)器的凈化血漿與未流經(jīng)生物反應(yīng)器的肝衰竭血漿直接混合，無(wú)法避免部分肝衰竭血漿未 與生物反應(yīng)器內(nèi)肝細(xì)胞作用即返回患者體內(nèi)，無(wú)效循環(huán)的存在是其嚴(yán)重缺陷。為解決該問(wèn)題，中國(guó)專利申請(qǐng)200910155039. X公開(kāi)了一種生物人工肝支持系統(tǒng) 用雙腔儲(chǔ)液池。但在應(yīng)用該雙腔儲(chǔ)液池進(jìn)行生物人工肝治療過(guò)程中，已經(jīng)生物反應(yīng)器作用 的凈化血漿與未經(jīng)生物反應(yīng)器作用的肝衰竭血漿之間的單向流動(dòng)是通過(guò)泵的抽吸作用實(shí) 現(xiàn)的，在遭遇意外停泵等機(jī)械故障和操作錯(cuò)誤時(shí)，雙腔內(nèi)血漿的單向流動(dòng)會(huì)受到干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于生物人工肝治療的生物 人工肝支持系統(tǒng)及其組合式儲(chǔ)液池。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該用于生物人工肝支持系統(tǒng)的組合 式儲(chǔ)液池包括位于同一水平面上的封閉式入液池和封閉式返液池，入液池的頂部設(shè)有第一 液體入口和第一氣壓平衡孔，入液池的底部設(shè)有第一液體出口和第二液體入口 ；返液池的 頂部設(shè)有第三液體入口和第二氣壓平衡孔，返液池的底部設(shè)有第二液體出口和第三液體出 口 ；第二液體出口通過(guò)第一連通管與第二液體入口連通，第一連通管上安裝有方向及流量 控制裝置。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方向及流量控制裝置包括單向活瓣和夾管閥，所述單向活瓣和夾管閥分別安裝于第一連通管上。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述第一氣壓平衡孔和第二氣壓平衡孔的直徑為0. 5cm。本發(fā)明的使用上述組合式儲(chǔ)液池的生物人工肝支持系統(tǒng)包括血漿分離器和生物 反應(yīng)器，還包括組合式儲(chǔ)液池和三通管，所述組合式儲(chǔ)液池包括位于同一水平面上的封閉 式入液池和封閉式返液池，入液池的頂部設(shè)有第一液體入口和第一氣壓平衡孔，入液池的 底部設(shè)有第一液體出口和第二液體入口 ；返液池的頂部設(shè)有第三液體入口和第二氣壓平衡 孔，返液池的底部設(shè)有第二液體出口和第三液體出口 ；第二液體出口通過(guò)第一連通管與第 二液體入口連通，第一連通管上安裝有方向及流量控制裝置；所述第一 液體出口與生物反 應(yīng)器的入口通過(guò)第二連通管連通，在第二連通管上安裝有循環(huán)泵；所述第三液體出口與所 述三通管的第一支管連接，所述血漿分離器的血細(xì)胞出口與所述三通管的第二支管，在所 述三通管的第一支管上安裝有返漿泵；所述第三液體入口與生物反應(yīng)器的出口連通；所述 第一液體入口與血漿分離器的血漿出口通過(guò)第三連通管連通，在第三連通管上安裝有分離 泵；所述血漿分離器的入口連接有第四連通管。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述方向及流量控制裝置包括單向活瓣和夾管閥，所述單向活 瓣和夾管閥分別安裝于第一連通管上。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述第一氣壓平衡孔和第二氣壓平衡孔的直徑為0. 5cm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益之處在于將本發(fā)明組合式儲(chǔ)液池應(yīng)用到生物人 工肝支持系統(tǒng)時(shí)，可以提高肝衰竭血漿與生物反應(yīng)器之間的物質(zhì)交換效率，避免無(wú)效循環(huán)， 而且已經(jīng)生物反應(yīng)器作用的凈化血漿與未經(jīng)生物反應(yīng)器作用的肝衰竭血漿之間的單向流 動(dòng)是利用第一連通管作為媒介通過(guò)重力勢(shì)能差和單向活瓣實(shí)現(xiàn)的，而不是依賴泵的抽吸作 用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，有利于提高生物人工肝支持系統(tǒng)的療效。本發(fā)明提供的生物人工 肝支持系統(tǒng)用組合式儲(chǔ)液池可根據(jù)具體需求，調(diào)整入液池和返液池的容積，以適于臨床應(yīng) 用。


圖1為本發(fā)明用于生物人工肝支持系統(tǒng)的組合式儲(chǔ)液池的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明生物人工肝支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，將使本發(fā)明的目的和效果更易于理解。如圖1所示，本發(fā)明用于生物人工肝支持系統(tǒng)的組合式儲(chǔ)液池主要由封閉式入液 池1和封閉式返液池2組成。入液池1和返液池2可為尺寸完全相同的圓柱形容器，由透 明有機(jī)玻璃制成；去除壁厚，池高7cm，底面直徑6cm，容積約200ml。入液池1的頂部開(kāi)有 第一液體入口 4和第一氣壓平衡孔7，底部開(kāi)有第一液體出口 5和第二液體入口 6。返液池 2的頂部有第三液體入口 8和第二氣壓平衡孔11，底部有第二液體出口 9和第三液體出口 10。以上所有液體入口及液體出口的管徑均可設(shè)置為內(nèi)直徑約0.6cm、外部長(zhǎng)度lcm。第一 氣壓平衡孔7和第二氣壓平衡孔11可用于保持池內(nèi)外氣壓平衡，它們的半徑均可為0. 5cm, 孔內(nèi)裝有孔徑為0. 22微米的微孔濾膜，可阻止細(xì)菌進(jìn)入池內(nèi)，微孔濾膜材料可為聚偏二氟 乙烯等。返液池2底部的第二液體出口 9經(jīng)由第一連通管3與入液池1底部的第二液體入口 6連接，即第一連通管3的兩端分別與返液池2底部的第二液體出口 9和入液池1底部 的第二液體入口 6相連接，第一連通管3的管腔內(nèi)直徑為0. 5cm,由硅膠制成，在第一連通管 3上安裝有單向活瓣12和夾管閥13，以用于對(duì)液體的流動(dòng)方向及流量進(jìn)行控制。單向活瓣 12可由聚醚氨酯等材料制成，橫截面為圓形，內(nèi)直徑為1.5cm，來(lái)自第二液體出口 9的壓力 大于來(lái)自第二液體入口 6的壓力時(shí)，單向活瓣12自動(dòng)開(kāi)放，反之，單向活瓣12會(huì)在壓力作 用下自動(dòng)關(guān)閉，保證了液體自返液池2底部的第二液體出口 9向入液池1底部的第二液體 入口 6單向流動(dòng)。夾管閥13由硬質(zhì)塑料制成，可在需要時(shí)隨時(shí)夾閉第一連通管3將本發(fā)明的組合式儲(chǔ)液池用于生物人工肝支持系統(tǒng)時(shí)，生物人工肝支持系統(tǒng)主要 包括血漿分離器16、生物反應(yīng)器19和所述組合式儲(chǔ)液池構(gòu)成。其中，組合式儲(chǔ)液池的入液 池1的第一液體出口 5與生物反應(yīng)器19的入口通過(guò)第二連通管23連通，在第二連通管23 上安裝有循環(huán)泵18 ；入液池1的第三液體出口 10與三通管的第一支管14連接，血漿分離 器16的血細(xì)胞出口與所述三通管的第二支管15，在所述三通管的第一支管14上安裝有返 漿泵20 ；組合式儲(chǔ)液池中的返液池2的第三液體入口 8與生物反應(yīng)器19的出口連通；入液 池1的第一液體入口 4與血漿分離器16的血漿出口通過(guò)第三連通管24連通，在第三連通 管24上安裝有分離泵17 ；血漿分離器16的入口連接有第四連通管22。如圖1、圖2所示，使用本發(fā)明的生物人工肝支持系統(tǒng)時(shí)，血液自肝衰竭患者的靜 脈引出，經(jīng)第四連通管22流經(jīng)血漿分離器16，血液的細(xì)胞成分由分離器16的血細(xì)胞出口 直接經(jīng)三通管的第二支管15和第三支管21返回人體；肝衰竭血漿則由分離器16的血漿出 口在分離泵17的抽吸作用下被分離出，經(jīng)第三連通管24由入液池1頂部的第一液體入口 4進(jìn)入入液池1，與入液池1內(nèi)預(yù)沖的IOOml林格氏液相混合。在循環(huán)泵18的抽吸作用下， 入液池1內(nèi)的肝衰竭血漿經(jīng)由池底部的第一液體出口 5引出，經(jīng)第二連通管23流經(jīng)生物反 應(yīng)器19，與生物反應(yīng)器19內(nèi)的肝細(xì)胞作用后，成為凈化血漿，經(jīng)由返液池2頂部的第三液體 入口 8進(jìn)入返液池2，與返液池2內(nèi)預(yù)沖的IOOml林格氏液相混合。一部分返液池2內(nèi)的凈 化血漿在返漿泵20的抽吸作用下經(jīng)池底部的第三液體出口 10引出，進(jìn)人三通管的第一支 管14和第三支管21，在第三支管21內(nèi)，血液的細(xì)胞成分和血漿相混合，共同返回肝衰竭患 者體內(nèi)。由于入液池1和返液池2置于同一水平高度，而循環(huán)泵18的流速大于返漿泵20， 會(huì)出現(xiàn)返液池2內(nèi)的液面高度迅速超過(guò)入液池1內(nèi)的液面高度的趨勢(shì)，造成入液池1內(nèi)的 肝衰竭血漿和返液池2內(nèi)的凈化血漿之間存在重力勢(shì)能差，來(lái)自返液池2底部的第二液體 出口 9的壓力大于來(lái)自入液池1底部的第二液體入口 6的壓力，單向活瓣12在壓力作用下 自動(dòng)開(kāi)放，一部分返液池2內(nèi)的凈化血漿自池底部的第二液體出口 9進(jìn)入第一連通管3，經(jīng) 入液池1底部的第二液體入口 6返回入液池1，反復(fù)流經(jīng)生物反應(yīng)器19，實(shí)現(xiàn)了肝衰竭血漿 與生物反應(yīng)器19內(nèi)的肝細(xì)胞的多次作用，提高了物質(zhì)交換效率，有助于增強(qiáng)生物人工肝支 持系統(tǒng)的療效。由于已經(jīng)生物反應(yīng)器作用凈化的血漿與未經(jīng)生物反應(yīng)器作用的肝衰竭血漿 之間的單向流動(dòng)通過(guò)重力勢(shì)能差實(shí)現(xiàn)，入液池1內(nèi)的液面高度與返液池2內(nèi)的液面高度能 夠自動(dòng)趨向于平衡。由于單向活瓣12的存在，即使在遭遇循環(huán)泵18意外停泵等機(jī)械故障 或人為操作錯(cuò)誤，如循環(huán)泵18的反向運(yùn)轉(zhuǎn)等情況時(shí)，入液池1內(nèi)的液面高度超過(guò)返液池2 內(nèi)的液面高度，單向活瓣12會(huì)在壓力作用下自動(dòng)關(guān)閉，入液池1內(nèi)的肝衰竭血漿仍不會(huì)流 入返液池2，保證肝衰竭血漿不會(huì)未與生物反應(yīng)器19內(nèi)的肝細(xì)胞作用即返回肝衰竭患者體 內(nèi)。治療結(jié)束前，先停止分離泵17和返漿泵20，入液池1內(nèi)的肝衰竭血漿繼續(xù)在循環(huán)泵18的抽吸作用下反復(fù)流經(jīng)生物反應(yīng)器19，待其被充分凈化后，夾閉連通管3上的夾管閥13，凈 化血漿由返液池2向入液池1的流動(dòng)停止，入液池1內(nèi)的所有肝衰竭血漿在循環(huán)泵18的抽 吸作用下進(jìn)入返液池2。同時(shí)啟動(dòng)返漿泵20，返液池2內(nèi)的所有凈化血漿緩慢返回干衰竭 患者體內(nèi)，治療結(jié)束。 本發(fā)明的生物人工肝支持系統(tǒng)用組合式儲(chǔ)液池，其返液池內(nèi)僅容納已經(jīng)生物反應(yīng) 器作用的凈化血漿，可絕對(duì)避免未經(jīng)生物反應(yīng)器作用的肝衰竭血漿直接返回患者體內(nèi)，從 而避免了無(wú)效循環(huán)，提高了物質(zhì)交換效率，與普通單腔儲(chǔ)液池相比，有明顯的創(chuàng)新。此外，本 發(fā)明所提供的生物人工肝支持系統(tǒng)用組合式儲(chǔ)液池與現(xiàn)有的生物人工肝支持系統(tǒng)用雙腔 儲(chǔ)液池相比，也有明顯的改進(jìn)。在生物人工肝支持系統(tǒng)用雙腔儲(chǔ)液池的運(yùn)行過(guò)程中，已經(jīng)生 物反應(yīng)器作用的凈化血漿與未經(jīng)生物反應(yīng)器作用的肝衰竭血漿之間的單向流動(dòng)是通過(guò)泵 的抽吸作用實(shí)現(xiàn)的，在遭遇意外停泵等機(jī)械故障和操作錯(cuò)誤時(shí)，雙腔內(nèi)血漿的單向流動(dòng)會(huì) 受到干擾。本發(fā)明所提供的生物人工肝支持系統(tǒng)用組合式儲(chǔ)液池，不但具備生物人工肝支 持系統(tǒng)用雙腔儲(chǔ)液池提高肝衰竭患者血漿與生物反應(yīng)器之間的物質(zhì)交換效率的功能，而且 已經(jīng)生物反應(yīng)器作用的凈化血漿與未經(jīng)生物反應(yīng)器作用的肝衰竭血漿之間的單向流動(dòng)是 利用第一連通管作為媒介通過(guò)重力勢(shì)能差和單向活瓣實(shí)現(xiàn)的，而不是依賴泵的作用，不受 機(jī)械故障和人為操作失誤等的干擾，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)行更加穩(wěn)定，更有利于提高生物人工肝 支持系統(tǒng)的療效。本發(fā)明所提供的生物人工肝支持系統(tǒng)用組合式儲(chǔ)液池，設(shè)計(jì)新穎合理，可有效提 高生物人工肝治療過(guò)程中的物質(zhì)交換效率，且運(yùn)行穩(wěn)定，易于操作，在生物人工肝治療領(lǐng)域 具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種用于生物人工肝支持系統(tǒng)的組合式儲(chǔ)液池，其特征在于包括位于同一水平面上的封閉式入液池(1)和封閉式返液池(2)，入液池(1)的頂部設(shè)有第一液體入口(4)和第一氣壓平衡孔(7)，入液池(1)的底部設(shè)有第一液體出口(5)和第二液體入口(6)；返液池(2)的頂部設(shè)有第三液體入口(8)和第二氣壓平衡孔(11)，返液池(2)的底部設(shè)有第二液體出口(9)和第三液體出口(10)；第二液體出口(9)通過(guò)第一連通管(3)與第二液體入口(6)連通，第一連通管(3)上安裝有方向及流量控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物人工肝支持系統(tǒng)的組合式儲(chǔ)液池，其特征在于所 述方向及流量控制裝置包括單向活瓣(12)和夾管閥(13)，所述單向活瓣(12)和夾管閥 (13)分別安裝于第一連通管(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于生物人工肝支持系統(tǒng)的組合式儲(chǔ)液池，其特征在于所 述第一氣壓平衡孔(7)和第二氣壓平衡孔(11)的直徑為0. 5cm。
4.一種使用權(quán)利要求1的組合式儲(chǔ)液池的生物人工肝支持系統(tǒng)，包括血漿分離器(16) 和生物反應(yīng)器(19)，其特征在于還包括組合式儲(chǔ)液池和三通管，所述組合式儲(chǔ)液池包括 位于同一水平面上的封閉式入液池(1)和封閉式返液池(2)，入液池(1)的頂部設(shè)有第一液 體入口(4)和第一氣壓平衡孔(7)，入液池(1)的底部設(shè)有第一液體出口(5)和第二液體入 口(6)；返液池(2)的頂部設(shè)有第三液體入口(8)和第二氣壓平衡孔(11)，返液池(2)的底 部設(shè)有第二液體出口(9)和第三液體出口(10)；第二液體出口(9)通過(guò)第一連通管(3)與 第二液體入口(6)連通，第一連通管(3)上安裝有方向及流量控制裝置；所述第一液體出口 (5)與生物反應(yīng)器(19)的入口通過(guò)第二連通管(23)連通，在第二連通管(23)上安裝有循 環(huán)泵(18)；所述第三液體出口(10)與所述三通管的第一支管(14)連接，所述血漿分離器 (16)的血細(xì)胞出口與所述三通管的第二支管(15)，在所述三通管的第一支管(14)上安裝 有返漿泵(20)；所述第三液體入口(8)與生物反應(yīng)器(19)的出口連通；所述第一液體入口 (4)與血漿分離器(16)的血漿出口通過(guò)第三連通管(24)連通，在第三連通管(24)上安裝 有分離泵(17)；所述血漿分離器(16)的入口連接有第四連通管(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物人工肝支持系統(tǒng)，其特征在于所述方向及流量控制裝 置包括單向活瓣(12)和夾管閥(13)，所述單向活瓣(12)和夾管閥(13)分別安裝于第一連 通管(3)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物人工肝支持系統(tǒng)，其特征在于所述第一氣壓平衡孔(7) 和第二氣壓平衡孔(11)的直徑為0.5cm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生物人工肝支持系統(tǒng)及其組合式儲(chǔ)液池，其中，組合式儲(chǔ)液池包括封閉式入液池和封閉式返液池，入液池的頂部設(shè)有第一液體入口和第一氣壓平衡孔，入液池的底部設(shè)有第一液體出口和第二液體入口；返液池的頂部設(shè)有第三液體入口和第二氣壓平衡孔，返液池的底部設(shè)有第二液體出口和第三液體出口；第二液體出口通過(guò)第一連通管與第二液體入口連通，第一連通管上安裝有方向及流量控制裝置。本發(fā)明可提高肝衰竭血漿與生物反應(yīng)器之間物質(zhì)交換效率，避免無(wú)效循環(huán)，無(wú)需依賴泵的抽吸作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，有利于提高生物人工肝支持系統(tǒng)的療效。本發(fā)明可根據(jù)具體需求，調(diào)整入液池和返液池的容積，以適于臨床應(yīng)用。
文檔編號(hào)A61M1/36GK101966352SQ20101028167
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者呂國(guó)良, 周鵬程, 張安業(yè), 李蘭娟, 李建州, 楊英, 潘小平, 章益民, 虞曉鵬, 趙立夫, 陳佳佳, 陳月美 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)