CN104524653B - 一种人工肝及血液净化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种人工肝及血液净化系统。由血液循环回路、血浆循环回路、白蛋白供给装置和管道组成；所述血液循环回路和血浆循环回路构成透析液循环回路；所述血液循环回路由依次串联的血泵、血浆分离器和透析器组成；所述血浆循环回路由依次串联的血浆泵，浓缩器和毒素吸附装置组成；本发明可附加在现有肝衰竭支持治疗系统中；本发明系统工作时，对分离的含毒素的血浆进行浓缩；随后，带有相对较高毒素浓度的血浆直接与吸附剂接触；最后，进一步去除不易与白蛋白结合类的毒素。本发明优点在于：提高了对血液中毒素的吸附效率，和白蛋白结合毒素的能力，补充损失白蛋白，减少了对血细胞的损伤，缩短治疗时间以及降低治疗成本。

Description

一种人工肝及血液净化系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种用于急、慢性肝功能衰竭，肝硬化等疾病的新型肝功能支持系统。
背景技术
肝病通常治愈率低且死亡率高达60%-80%，无论是急性还是慢性肝病都可能演变成对生命构成威胁的危重疾病。乙肝病毒的传染性是造成肝病发病率高的原因之一。在中国，每年有超过26万人死于肝病造成的肝癌、肝硬化等疾病，而全世界由肝病造成的死亡率达到37%-50%。
肝脏移植是目前治疗晚期肝病最有效的方式，但由于肝脏捐献的数目有限和需要等待供移植肝脏的时间较长，因此关于肝脏支持功能的医疗设备的研究越来越受到重视。对于目前已有的几种典型的肝脏功能支持系统SPAD（single pass albumin dialysis ），MARS（molecular adsorbents recirculation system）和Prometheus系统，其研究重点均在于清除不溶于水的、与蛋白质结合的毒素的清除效果，但都存在各自的缺点和问题。
MARS中，吸附柱置于白蛋白循环中，利用白蛋白溶液与血液在透析器中的质传递清除毒素，该系统毒素的吸附效率不仅受吸附剂的影响，同时也受到纤维膜传质效率的限制，清除毒素的效率不高。Prometheus系统利用了血浆分离器，分离出的血浆流过吸附剂，再向血液中补充白蛋白流回人体，此方法不仅毒素被吸附，人体自身的白蛋白也大量损失，取而代之的是大量人造蛋白流回人体。SPAD系统也由于其对人造蛋白的大量需要，使利用该系统的设备价格昂贵。
肝脏支持系统的基本原理是用于支持肝病患者去除其体内由于肝脏功能丧失而积累的代谢物毒素，这些代谢物毒素将促使肝脏组织无法再生，硬化，以致癌变。现有技术采用活性炭和树脂对血液中与白蛋白结合的代谢物毒素进行吸附分离。而在整个系统中，活性炭和树脂将被盛装于一个装置，经血浆分离得到的血浆流经该装置而实现毒素的吸附。但是，对于固定的吸附剂，其吸附能力是有限的，并不是其在每一种条件下均能达到吸附极限。
实验证明在一定条件下，每种吸附剂对于一定浓度毒素的吸附过程都存在一个吸附平衡的状态。因为在整个系统中，初始条件没有改变，而初始条件决定吸附毒素的平衡状态，吸附平衡状态常常发生在较高的初始毒素浓度处，而现有系统工作过程中，毒素浓度并不是很高，故其吸附过程基本没有达到吸附完全的平衡状态。这样在系统中很难提高毒素的清除总量，而且造成了大量吸附剂的浪费和毒素清除效率低。
发明内容
本发明目的是提供一种既吸收了Prometheus系统吸附能力的优点又结合了MARS的优点的新型的人工肝及血液净化系统。
一种人工肝及血液净化系统由血液循环回路、血浆循环回路、白蛋白供给装置101和管道组成。
所述血液循环回路由依次串联的血泵201、血浆分离器301和透析器601组成；所述透析器601的第一入口和第一出口之间串联透析袋构成透析液循环回路。
所述血浆循环回路由依次串联的血浆泵202，浓缩器401和毒素吸附装置501组成，其中血浆泵202的入口连通着血浆分离器301的血浆出口，毒素吸附装置501的出口连通着透析器601的第二入口。
所述血浆分离器301将血泵201泵出的血液分离成血浆和血细胞，所述血细胞不与吸附剂接触，直接流入透析器601的第二入口，所述血浆在血浆泵202的作用下经过浓缩器401和毒素吸附装置501流入透析器601的第二入口。
所述透析器601的第二出口连通着白蛋白供给装置101的出口。
所述浓缩器401的超滤出口和透析器601的第二入口之间串联着浓缩泵203；浓缩器的超滤出口4013处的水溶液中不含毒素；浓缩器的进口4011处和浓缩器的出口4012处的血浆中毒素的浓度不同，其中浓缩器的出口4012处的血浆中毒素的浓度远大于浓缩器的进口4011处的血浆中毒素的浓度。
所述血泵201、血浆泵202和浓缩泵203均为医用蠕动泵。
所述血浆分离器301为医用血浆分离器。
所述浓缩器401为医用血液透析器。
所述毒素吸附装置501为含吸附剂的密封容器，密封容器的一侧设有进口，另一侧设有出口。
所述吸附剂为医用的液相的活性炭。
所述透析器601为医用血液透析器。
所述白蛋白供给装置101为泵驱动的注射器，注射器内为白蛋白溶液。
本发明可对肝病患者进行血液透析，减少并补充患者自身白蛋白的损失量；在不改变系统运行初始条件的情况下，预浓缩分离血浆中毒素的浓度，提高现有系统中吸附剂的使用效率和毒素清除效率，使吸附剂得到充分的利用，提高系统对毒素的吸附总量，节约成本，缩短了治疗时间和减少并补充损失白蛋白。
本发明同时解决了针对肝病病人治疗模式下治疗效率不高，白蛋白损失大和不必要治疗成本浪费的问题。
本发明的有益技术效果具体体现在以下方面：
1.本发明系统工作时，带有毒素的血浆直接与毒素吸附装置501中的吸附剂接触，而不是通过纤维膜的传质作用来去除毒素，因此能提高吸附效率；
2.本系统由于采用了白蛋白供给系统，提高自身白蛋白结合毒素的能力，同时对患者血液透析时自身损失的白蛋白进行补充，提高毒素清除的效率；
3.本系统实现了血浆及血细胞分离后进行毒素的吸附，减少了对血细胞的损伤；
4.本系统利用超滤的原理将血浆进行浓缩，当浓缩器进出口毒素浓度比为2.59时，吸附装置501中活性炭的吸附效率提高36%；进出口胆红素浓度从19.3mg/dl降到13.0mg/dl过程中，预浓缩装置所用毒素吸附时间（60min）为不含预浓缩装置所用时间（180min）时的1/3，因此，可提高吸附驱动力和吸附效率，节省成本，缩短了治疗时间。
附图说明
图1为本发明系统示意图。
图2为图1的局部放大图。
上图中序号说明：白蛋白供给装置101、血泵201、血浆泵202、浓缩泵203、血浆分离器301、血浆出口3011、浓缩器401、浓缩器的入口4011、浓缩器的出口4012、浓缩器的超滤口4013、毒素吸附装置501、透析器601。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参见图1和图2，一种人工肝及血液净化系统由血液循环回路、血浆循环回路、白蛋白供给装置101和管道组成；液循环回路和血浆循环回路构成透析液循环回路。
血液循环回路由依次串联的血泵201、血浆分离器301和透析器601组成。
血浆循环回路由依次串联的血浆泵202，浓缩器401和毒素吸附装置501组成，其中血浆泵202的入口连通着血浆分离器301的入口，毒素吸附装置501的出口连通着透析器601的入口。
血浆分离器301将血泵201泵出的血液分离成血浆和血细胞，所述血细胞不与吸附剂接触，直接流入透析器601的入口，所述血浆在血浆泵202的作用下经过浓缩器401和毒素吸附装置501流入透析器601的入口。
透析器601的出口连通着白蛋白供给装置101的出口，流回人体的血液中的白蛋白与正常血液中白蛋白含量相同。
在浓缩器401的超滤出口和透析器601的入口之间串联着浓缩泵203；浓缩器401的超滤出口处的水溶液中不含毒素；浓缩器401的进口处和出口处的血浆中毒素的浓度不同，其中浓缩器401的出口处的血浆中毒素的浓度远大于进口处的血浆中毒素的浓度，毒素吸附装置501入口处毒素浓度较大。
工作时，所述血泵201的入口接人体的动脉；所述透析器601的第二出口接人体的静脉；
上述血泵201、血浆泵202和浓缩泵203均为Masterflex® Easy-Load® Ⅱ蠕动泵；血浆分离器301为医用血浆分离器，比如Plasmaflo（AP-05H(L)；浓缩器401为医用血液透析器，比如Gambro 6LR；毒素吸附装置501为含液相的活性炭带进出口的密封装置，其中液相的活性炭为医用液相活性炭，比如Norit® RO 0.8；透析器601为医用血液透析器，比如Gambro® PhoenixTM；白蛋白供给装置101为泵驱动的注射器，注射器内含白蛋白溶液，其中白蛋白为牛血清蛋白且其为Cohn fraction Ⅴ，泵为微流体注射泵，其型号可为NE-1000；所述注射器为50ml医用无菌注射器。
本发明的工作原理说明如下：
本发明可附加在现有肝衰竭支持治疗系统中，使用时，具体的工作原理如下：
1、待处理的血液由系统的输入端进入，经血泵201泵入血浆分离器301，经血液侧通过的一部分（主要为细胞）进入透析器601，除了细胞之外的其他成分例如毒素分子、蛋白质分子的另一部分由血浆泵202泵入浓缩器401；
2、浓缩器401中一部分不含毒素的水溶液经浓缩泵203由浓缩器401的超滤口4013泵入透析器601，另一部分浓缩后含高浓度毒素的血浆流入毒素吸附装置501，毒素吸附装置501中吸附剂在高浓度毒素浓度条件下达其吸附平衡，吸附去除易于白蛋白结合类毒素；
3、分离的血液、浓缩泵超滤出的水溶液和被吸附去除毒素后的血浆再次混合，流入透析器601，进一步去除不易与白蛋白结合类毒素；被去除毒素后的血液由透析器601的出口流出，和白蛋白供给装置101提供的白蛋白溶液混合并构成系统的输出端，补充系统中减少的白蛋白。
图1和图2所示人工肝及血液净化系统有以下典型应用。
该系统主要用于肝病患者治疗模式下治疗效率不高，白蛋白损失大和不必要治疗成本浪费的问题。例如对于体内含有易与白蛋白结合类及其他多类毒素的不同患者，在用传统的方法时，吸附装置中的吸附过程并未达到吸附完全平衡，吸附剂利用率小且浪费大，毒素清除效率低。而利用图1和图2所示的人工肝支持系统可通过提高进入吸附装置的毒素浓度，使得毒素吸附装置的吸附过程达到其吸附完全平衡，提高吸附剂的利用效率，减少治疗成本，同时补充系统损失的白蛋白。

Claims (8)

1.一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述系统由血液循环回路、血浆循环回路、白蛋白供给装置(101)和管道组成；
所述血液循环回路由依次串联的血泵(201)、血浆分离器(301)和透析器(601)组成；所述透析器(601)的第一入口和第一出口之间串联透析袋构成透析液循环回路；
所述血浆循环回路由依次串联的血浆泵(202)，浓缩器(401)和毒素吸附装置(501)组成，其中血浆泵(202)的入口连通着血浆分离器(301)的血浆出口，毒素吸附装置(501)的出口连通着透析器(601)的第二入口；
所述血浆分离器(301)将血泵(201)泵出的血液分离成血浆和血细胞，所述血细胞不与吸附剂接触，直接流入透析器(601)的第二入口，所述血浆在血浆泵(202)的作用下经过浓缩器(401)和毒素吸附装置(501)流入透析器(601)的第二入口；
所述透析器(601)的第二出口连通着白蛋白供给装置(101)的出口；
所述浓缩器(401)的超滤出口和透析器(601)的第二入口之间串联着浓缩泵(203)；浓缩器的超滤出口(4013)处的水溶液中不含毒素；浓缩器的进口(4011)处和浓缩器的出口(4012)处的血浆中毒素的浓度不同，其中浓缩器的出口(4012)处的血浆中毒素的浓度远大于浓缩器的进口(4011)处的血浆中毒素的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述血泵(201)、血浆泵(202)和浓缩泵(203)均为医用蠕动泵。
3.根据权利要求1所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述血浆分离器(301)为医用血浆分离器。
4.根据权利要求1所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述浓缩器(401)为医用血液透析器。
5.根据权利要求1所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述毒素吸附装置(501)为含吸附剂的密封容器，密封容器的一侧设有进口，另一侧设有出口。
6.根据权利要求5所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述吸附剂为医用的液相的活性炭。
7.根据权利要求1所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述透析器(601)为医用血液透析器。
8.根据权利要求1所述的一种人工肝及血液净化系统，其特征在于：所述白蛋白供给装置(101)为泵驱动的注射器，注射器内为白蛋白溶液。
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