CN109380213A - 一种离体动物脏器灌注装置 - Google Patents

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Abstract

一种离体动物脏器灌注装置，包括：储液组件，储存灌注溶液；温控组件，保持输送中的灌注溶液的温度；氧合组件，向输送中的灌注溶液引入氧气，使其产生氧合作用；灌注组件，包括外层保温子系统和内层灌注子系统，内层灌注子系统包括带有盖子的灌注腔室，盖子上设置有灌注管和胆汁引流管，灌注腔室由用于放置待灌注动物肝脏的带孔隔板分割为上下两层，下层通过回收管道回接至储液组件。本发明在实现动物灌注技术的基础上，提供了可控的温度环境以及灌注液氧浓度环境。能为相关离体的动物器官组织实验提供更加多变更加完善的实验条件。在实验过程中本装置的温度探头，氧气浓度探头及pH探头能提供更多的实验数据。

Description

一种离体动物脏器灌注装置
技术领域
本发明属于动物实验器械技术领域，特别涉及一种离体动物脏器灌注装置。
背景技术
在实验动物实施脏器移植造模及脏器离体观察/干预的研究中，离体灌注是一种常用的研究方法，传统的离体灌注技术需要各实验中心独立设计相关的离体灌注及保存的相关仪器，增加了实验实施的难度，延长了实验周期，增加了实验成本，并且一定程度上延长了研究人员的学习周期。
对于一些动物脏器移植实验及脏器离体观察的实验，现阶段缺乏一种系统的离体灌注及保存器械来提供稳定的、可控的外部环境，并且通过传感器收集更多的及时数据的综合仪器，传统的试验方法会导致实验过程中外部环境对结果的影响更加巨大。为此急需一种装置填补相关技术空缺。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种离体动物脏器灌注装置，可实现体外离体大鼠/小鼠等动物肝脏的可调温灌注，为实验提供更加可靠可控的外部环境，解决了现有的环境条件不可控的问题，从而提高了实验结果稳定性，并且降低了实验技术的学习难度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种离体动物脏器灌注装置，包括：
储液组件1，储存灌注溶液；
温控组件2，保持输送中的灌注溶液的温度；
氧合组件3，向输送中的灌注溶液引入氧气，使其产生氧合作用；
灌注组件4，包括外层保温子系统和内层灌注子系统，所述内层灌注子系统包括带有盖子的灌注腔室，所述盖子上设置有灌注管41和胆汁引流管42，灌注腔室由用于放置待灌注动物肝脏的带孔隔板43分割为上下两层，下层通过回收管道44回接至储液组件1。
所述储液组件1为透明的带有容量刻度条的圆柱形容器，容器盖子上设置有回流导管接口11、出液接口12和注液阀13。
所述温控组件2包括冷却容器以及压缩机，在冷却容器中设置有冷凝器和电热器21，以纯水作为导热媒介，出储液组件1的灌注溶液管路经过冷却容器的纯水，实现温控。
所述氧合组件3包括透明容器31，透明容器31中设置环柱形透明隔层32将内部分隔为两层空间，环柱形透明隔层32的顶部连接在透明容器31的顶部，底部通过过滤网一33连接在透明容器31的底部，灌注溶液输送管路穿过透明容器31的顶部进入内层空间，在内层空间设置氧气管道34，灌注溶液流出口位于外层空间的中下部。
所述氧气管道34包括竖向管路和水平管路，竖向管路的侧壁开有气孔，其上端穿过透明容器31的顶部，外接氧气导管，下端连接水平管路，水平管路位于所述内层空间的中下部，包括十字交叉管，在十字交叉管上设置有向上的气孔。
所述灌注组件4由薄壁导热材料制作，所述外层保温子系统和内层灌注子系统之间填充纯水作为导热媒介，通过预留管道阀门进行填充和更换，外层保温子系统底部布置有循环泵45作为导热媒介循环动力。
所述温控组件2与氧合组件3之间的灌注溶液管道上设置氧合泵51，所述氧合组件3与灌注组件4之间的灌注溶液管道上设置灌注泵52，所述回收管道44穿过内层灌注子系统的侧壁和外层保温子系统的侧壁，回接至储液组件1，所述回收管道44上设置回收泵53。
所述氧合组件3与灌注组件4之间的灌注溶液管道上设置温度传感器一61和溶解氧传感器一62，所述回收管道44上设置温度传感器二63、pH传感器64和溶解氧传感器二65。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在实现动物灌注技术的基础上，提供了可控的温度环境以及灌注液氧浓度环境。能为相关离体的动物器官组织实验提供更加多变更加完善的实验条件。在实验过程中本装置的温度探头，氧气浓度探头及pH探头能提供更多的实验数据。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明储液组件结构示意图(主视图)。
图3是本发明储液组件结构示意图(侧视图)。
图4是本发明储液组件结构示意图(俯视图)。
图5是本发明温控组件结构示意图(主视图)。
图6是本发明温控组件结构示意图(侧视图)。
图7是本发明温控组件结构示意图(俯视图)。
图8是本发明冷凝管结构示意图(主视图)。
图9是本发明冷凝管结构示意图(侧视图)。
图10是本发明冷凝管结构示意图(俯视图)。
图11是本发明氧合组件结构示意图(主视图)。
图12是本发明氧合组件结构示意图(侧视图)。
图13是本发明氧合组件结构示意图(俯视图)。
图14是本发明氧气管道结构示意图(主视图)。
图15是本发明氧气管道结构示意图(俯视图)。
图16是本发明灌注组件结构示意图(主视图)。
图17是本发明灌注组件结构示意图(侧视图)。
图18是本发明灌注组件结构示意图(俯视图)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种离体动物脏器灌注装置，包括：
储液组件1，储存灌注溶液；
温控组件2，保持输送中的灌注溶液的温度；
氧合组件3，向输送中的灌注溶液引入氧气，使其产生氧合作用；
灌注组件4，向待灌注动物肝脏灌注溶液。
如图2、图3和图4所示，储液组件1为透明的带有容量刻度条的圆柱形容器，容器盖子上设置有回流导管接口11、出液接口12和注液阀13。高度20cm，底面直径10cm，可最多容纳1200mL溶液，并预留两条导管通路，可连接下游温控组件2以及上游灌注组件4的回收管道44。
如图5、图6和图7所示，温控组件2包括冷却容器以及压缩机，在冷却容器中设置有冷凝器和电热器21，以纯水作为导热媒介，出储液组件1的灌注溶液管路经过冷却容器的纯水，实现温控。
其中，冷却容器为高度为20cm，宽10cm，厚3cm的立方体容器，外部侧面及地面覆盖有厚1cm的柔性保温材料，上端保留带密封条的盖子。内部有冷凝器和电热器21及防水电线，填充纯水作为导热媒介。灌注液管道布置如图所示。近端通过蠕动泵连接上游储液组件1，远端通过转换头同下游灌氧合组件3连接。
本装置选择比热容较大，容易获取且易于维护的纯净水作为冷媒，填充功能在冷却容器以及灌注组件外层，由于有较大的比热容，可以很好的降低本设备实验环境的稳定性及可控性。
如图8、图9和图10所示，冷凝管选择配套钢制导管，压缩机选择全封闭式活塞压缩机，功率在200w左右。
如图11、图12和图13所示，氧合组件3包括透明容器31，透明容器31中设置环柱形透明隔层32将内部分隔为两层空间，环柱形透明隔层32的顶部连接在透明容器31的顶部，底部通过过滤网一33连接在透明容器31的底部，灌注溶液输送管路穿过透明容器31的顶部进入内层空间，在内层空间设置氧气管道34，灌注溶液流出口位于外层空间的中下部。
透明容器31的外沿高20cm，中心高23cm，底直径为10cm，环柱形透明隔层32的直径为8cm，高21cm。
如图14和图15所示，氧气管道34包括竖向管路和水平管路，竖向管路的侧壁开有0.3mm的气孔，其上端穿过透明容器31的顶部，外接氧气导管，下端连接水平管路，水平管路位于内层空间的中下部，包括十字交叉管，在十字交叉管上设置有向上的气孔。
如图16、图17和图18所示，灌注组件4由薄壁导热材料制作，包括外层保温子系统和内层灌注子系统，外层保温子系统和内层灌注子系统之间填充纯水作为导热媒介，通过预留管道阀门进行填充和更换，外层保温子系统底部布置有循环泵45作为导热媒介循环动力。内层灌注子系统包括带有保温盖子的灌注腔室，盖子上预留导管孔3个，至少包括灌注管41和胆汁引流管42，灌注腔室由用于放置待灌注动物肝脏的带孔隔板43分割为上下两层，下层高度为2cm，上层高度为10cm，内层下隔层侧壁开孔，与外层开孔对齐，中间穿过回收管并做好密封，下层通过回收管道44回接至储液组件1。
本发明的泵组件，由蠕动式泵、供电电路、控制电路组成，蠕动式泵采用市面上可以买到的蠕动式泵，供电电路与电源连接，控制电路与相关控制元件连接，具体为：温控组件2与氧合组件3之间的灌注溶液管道上设置的氧合泵51，氧合组件3与灌注组件4之间的灌注溶液管道上设置的灌注泵52，回收管道44上设置的回收泵53，回收管道44穿过内层灌注子系统的侧壁和外层保温子系统的侧壁，回接至储液组件1。
本发明的控制组件包括控制芯片、泵速控制电子元件、显示芯片、显示屏等。
本发明的传感器组件包括温度及PH传感器，温度探头使用热敏电阻、接触式温度探头，pH传感器采用市面上可购买的pH探头。具体为：氧合组件3与灌注组件4之间的灌注溶液管道上设置的温度传感器一61和溶解氧传感器一62，回收管道44上设置的温度传感器二63、pH传感器64和溶解氧传感器二65。
本发明的附件包括各种管道，其中，连接灌注相关功能组件之间以及温控组件与压缩机之间的连接管道为普通管道，采用外径0.8cm，内径0.6-0.7cm的乳胶管，连接灌注组件接口与组织标本预留管的管道为灌注组件管道，采用外径0.6-0.8mm的刚性管，后端连接乳胶管，标本预留管道采用外径0.8mm、内径0.5mm以上的软质硅胶管道，远端有侧孔，取样通道与探头安装采用三通管道：传感器安装三通到末端包含有一段5cm长，内径1cm圆形导管，导管距离三通接头处4cm处安装。取样管在末端连接橡皮密封盖，取样式由注射器穿刺并抽取。
利用本发明进行灌注的步骤如下：
实施步骤1——试验实施前的准备
1)、实施要求：间隔1个月左右或者更换了不同性质的灌注溶液时，在实施灌注前必须执行以下步骤。
2)、按示意图连接各组件，充分填充温控组件各冷媒，最低没过冷凝管2cm以上。
3)、储液器内置入500mL左右肝素生理盐水，大概各循环泵，启动温控装置，设定流素为20mL/min，循环冲洗30分钟，打开弃液阀门，继续循环至无液体流出，彻底倾倒氧合组件和灌注组件中的参与肝素生理盐水。再次密闭阀门备用。
4)、pH探头矫正：配置pH矫正液，将pH探头置入校正液，按操作要求完成矫正。
5)、组装pH探头到三通道管
6)、实施前准备完成。
实施步骤2——实施脏器灌注(以大鼠肝脏为例)
1、获取标本：获取标本后将标本预留管1、预留管2置入预留门静脉、胆道中5mm以上并丝线结扎固定，本操作保证标本浸没于保存液中进行。
2、在储液器中置入1000mL左右灌注溶液，并在氧合组件中倒入300mL
4、连接氧气供应组件与氧气瓶，调节流量至2L/min，确保平衡阀处于打开位置；连接标本留置管道与灌注管道：连接灌注器入路接口1与标本留置接口，连接胆汁引流管与标本留置口2；
5、开始后将灌注器盖子及灌注器保温盒盖子盖上，设定灌注流速为3mL/min，温度设置为4℃。
6、测定氧饱和度需要从取样管中穿刺抽取3mL样品，测定氧气浓度需要利用血气分析仪完成，而取样可直接进行相关分析或保存。
7、灌注结束后暂停泵后断开标本留置导管与灌注容器的连接，取出标本。
8、将储液器中溶液清除后置入250mL纯水后开启灌注阀门与灌注泵，调至清洁档位后运转20分钟，断开各个连接组件的导管并充分晾干后低温灭菌，封闭保存。
实施步骤3——灌注参数调整
在实施步骤2的过程中，通过控制面板调节灌注液体的流速，从2mL/min到10mL/min，通过对温控组件进行调整可以灌注液温度变化在4摄氏度到38摄氏度，通过对氧气流速控制，可以改变氧气分压从40mmHg到120mmHg。
实施步骤4——灌注成果在完成实施步骤2后，实验者获取的离体肝脏已经经过预设的实验条件进行了离体灌注试验，通过对组织标本的进一步检测(包括：组织切片以及蛋白、DNA、mRNA等)，可以获得试验具体数据，进而评估试验灌注液或者试验干预方法对脏器的影响。

Claims (8)

1.一种离体动物脏器灌注装置，其特征在于，包括：
储液组件(1)，储存灌注溶液；
温控组件(2)，保持输送中的灌注溶液的温度；
氧合组件(3)，向输送中的灌注溶液引入氧气，使其产生氧合作用；
灌注组件(4)，包括外层保温子系统和内层灌注子系统，所述内层灌注子系统包括带有盖子的灌注腔室，所述盖子上设置有灌注管(41)和胆汁引流管(42)，灌注腔室由用于放置待灌注动物肝脏的带孔隔板(43)分割为上下两层，下层通过回收管道(44)回接至储液组件(1)。
2.根据权利要求1所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述储液组件(1)为透明的带有容量刻度条的圆柱形容器，容器盖子上设置有回流导管接口(11)、出液接口(12)和注液阀(13)。
3.根据权利要求1所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述温控组件(2)包括冷却容器以及压缩机，在冷却容器中设置有冷凝器和电热器(21)，以纯水作为导热媒介，出储液组件(1)的灌注溶液管路经过冷却容器的纯水，实现温控。
4.根据权利要求1所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述氧合组件(3)包括透明容器(31)，透明容器(31)中设置环柱形透明隔层(32)将内部分隔为两层空间，环柱形透明隔层(32)的顶部连接在透明容器(31)的顶部，底部通过过滤网一(33)连接在透明容器(31)的底部，灌注溶液输送管路穿过透明容器(31)的顶部进入内层空间，在内层空间设置氧气管道(34)，灌注溶液流出口位于外层空间的中下部。
5.根据权利要求4所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述氧气管道(34)包括竖向管路和水平管路，竖向管路的侧壁开有气孔，其上端穿过透明容器(31)的顶部，外接氧气导管，下端连接水平管路，水平管路位于所述内层空间的中下部，包括十字交叉管，在十字交叉管上设置有向上的气孔。
6.根据权利要求1所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述灌注组件(4)由薄壁导热材料制作，所述外层保温子系统和内层灌注子系统之间填充纯水作为导热媒介，通过预留管道阀门进行填充和更换，外层保温子系统底部布置有循环泵(45)作为导热媒介循环动力。
7.根据权利要求1所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述温控组件(2)与氧合组件(3)之间的灌注溶液管道上设置氧合泵(51)，所述氧合组件(3)与灌注组件(4)之间的灌注溶液管道上设置灌注泵(52)，所述回收管道(44)穿过内层灌注子系统的侧壁和外层保温子系统的侧壁，回接至储液组件(1)，所述回收管道(44)上设置回收泵(53)。
8.根据权利要求1所述离体动物脏器灌注装置，其特征在于，所述氧合组件(3)与灌注组件(4)之间的灌注溶液管道上设置温度传感器一(61)和溶解氧传感器一(62)，所述回收管道(44)上设置温度传感器二(63)、pH传感器(64)和溶解氧传感器二(65)。
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