CN109456891A - 一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，血浆储液器内储存有血浆，血浆储液器中的血浆经血浆泵到达血浆分离器，经血浆分离器分离后产生的血浆经血浆组分分离泵到达血浆组分分离器内；经血浆组分分离器内分离后产生的血浆经第一入口进入血浆中转器的第一腔体内；进入第一腔体血浆从其自身的第一出口进入净化装置，经净化装置净化后的净化血浆经第二入口进入血浆中转器的第二腔体内，经第二出口流出，经血浆引流泵到达血浆置换器，将仿生组织工程表皮膜片的培养基置换为血浆。该系统将培养基中的动物血清及生长因子去除，避免了移植后的免疫排斥反应；另一方面，置换后的血浆得到循环净化使用，血浆达到很高的利用率。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其是一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统。
背景技术
皮肤是维持内环境稳定和阻止微生物侵入的屏障，皮肤缺损的覆盖是外科临床的几大难题之一。任何直径大于4厘米的全层皮肤缺损都必须借助皮肤覆盖物才能愈合,特别在烧伤外科，大面积烧烫伤发生的皮肤缺损，常因缺乏可供移植的自体皮肤而修复困难，严重影响机体形态和功能,甚至危及生命。
以往主要采用自体皮瓣、皮肤、粘膜的移植，或同种异体、异种皮肤移植的方法来暂时覆盖创面，但由于供区不足、免疫排斥及传播疾病等缺点，寻找一种理想的皮肤替代物一直是临床上一个急需解决的难题。而人工皮肤的研究开发，为这一问题的解决开创了崭新的方法。
近年来，随着组织工程学的兴起，人工皮肤的研究取得了长足发展。自1975年Rheinwald和Green体外大规模培养角朊细胞获得成功以来，国内外学者对人表皮细胞培养并移植进行了深入的研究。理想的皮肤替代物应该具备容易得到、不增加病人的疼痛和疤痕、组织结构较完整、不排斥、永久覆盖创面、弹性好、稳定性好、有选择渗透性和挛缩轻的特点，还应具有表皮和真皮两层结构，两者之间连结紧密且皮棘丰富。现在临床使用的皮肤代用品多是体外培养的人工皮片，培养后有较大的收缩，脆性大且薄，不宜临床操作，移植后耐磨性差且易起疱，而异体真皮复合皮有一定的免疫原性，可引起排斥反应，还有可能传播疾病。现在需要的是既能克服单纯自体表皮片移植后外观及功能差等缺点，又能使异体真皮移植后不产生或少产生排斥，能够为患者大量提供的有效的皮肤代用品。
正常体内环境对组织工程皮肤种子细胞的免疫应答反应是非常复杂的，免疫排斥通常以淋巴细胞为中心，但还有很多的其它因素，包括各种细胞间的相互作用、细胞与基质间的作用以及多种炎症因子和细胞因子的作用，都不同程度地影响着免疫应答反应的发生、发展和结局。
在免疫排斥过程中，宿主抗体对移植物抗原识别和结合后，靶器官的内皮细胞被激活，选择素等粘附分子大量表达，在选择素的介导下白细胞向供器官血管壁趋化、滚动、粘附，继之，在整合素的作用下，白细胞与内皮细胞紧密粘着并向内皮外游出，向移植物浸润。由于杀伤细胞的细胞毒作用及吞噬细胞和补体系统的激活，使移植物内皮细胞死亡并导致移植物毁损和移植受者的全身反应，其中，内皮细胞直接与血液接触且表面有多种抗原表达又是白细胞向移植物趋化和浸润的桥梁，因此它是移植免疫反应发生的主战场；而内皮细胞选择素的表达及其介导的白细胞趋化成为免疫排斥反应的重要环节。在同种器官移植时由于抗原抗体反应及缺血再灌注损伤等因素使供器官内皮细胞激活，大量表达选择素P和E，从而介导了白细胞对供体器官的攻击。Allen等研究表明，在同种心脏移植后选择素E的表达增高与排斥反应的程度密切相关；Shreeniwas等证实在同种肺移植时选择素E的表达与急性排斥反应密切相关，其相关程度超过人类白细胞抗原II(HLAII)。Naka等将同种肺原位移植入敲除P选择素基因的小鼠后，移植排斥明显减轻，白细胞在移植物中的浸润较对照组明显减少。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，包括血浆储液器、血浆泵、血浆分离器、血浆组分分离泵、血浆组分分离器、血浆中转器、血浆引流泵、血浆置换器和净化装置；
血浆中转器内设有两个独立的腔体，第一腔体和第二腔体，第一腔体上设有第一入口和第一出口，第二腔体上设有第二入口和第二出口；
血浆储液器内储存有血浆，血浆储液器中的血浆经血浆泵到达血浆分离器，经血浆分离器分离后产生的血浆经血浆组分分离泵到达血浆组分分离器内；
经血浆组分分离器内分离后产生的血浆经第一入口进入血浆中转器的第一腔体内；
进入第一腔体血浆从其自身的第一出口进入净化装置，经净化装置净化后产生的净化血浆经第二入口进入血浆中转器的第二腔体内，经其自身的第二出口流出，经血浆引流泵到达血浆置换器，将仿生组织工程表皮膜片的培养基置换为血浆。
进一步的，血浆置换器包括第三入口、上部腔体、置换腔体和滤出液瓶，滤出液瓶底部设有滤出液出口；
经第三入口进入血浆置换器的净化血浆，依次进入上部腔体和置换腔体内，经置换腔体将仿生组织工程表皮膜片的培养基置换为血浆，流出的置换液进入滤出液瓶中，再经滤出液出口进入净化装置内。
进一步的，置换腔体上部设有上层滤网，下部设有下层滤网。
进一步的，净化装置包括胆红素吸附器、活性炭吸附器、高通量滤过器、废液缸和回流血浆泵；
进入净化装置的血浆经回流血浆泵到达高通量滤过器内，经高通量滤过器过滤后产生的杂质进入废液缸内；
经高通量滤过器过滤后的血浆依次经过活性炭吸附器和胆红素吸附器后产生的净化血浆经第二入口进入血浆中转器的第二腔体内，经第二腔体的第二出口流出，经血浆引流泵到达血浆置换器，将仿生组织工程表皮膜片的培养基置换为血浆。
进一步的，第二腔体底部设有单向活瓣，第二腔体内的净化血浆经单向活瓣能够再次进入第一腔体内。
进一步的，血浆引流泵入口处设有加热器，净化血浆进入血浆引流泵之前经过加热器的加热。
进一步的，血浆引流泵出口处设有可预警压力传感器。
进一步的，血浆引流泵出口处还设有温度传感器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的仿生组织工程表皮膜片血浆置换系统，首先通过血浆泵、血浆分离器、血浆组分分离泵依次将血浆进行分离，分离后的血浆输送至血浆中转器中，血浆中转器中的血浆通过回流血浆泵输送到净化装置进行过滤和净化，净化血浆进入到血浆中转器中，血浆中转器内的净化血浆可经过血浆引流泵输入至血浆置换器，将仿生组织工程表皮膜片中的培养基置换为血浆；血浆置换器产生的滤出液能够再次进入到净化装置内，实现系统中血浆的二次利用。该系统将培养基中的动物血清及生长因子去除，避免了移植后的免疫排斥反应；另一方面，置换后的血浆得到循环净化使用，使得系统中的血浆达到很高的利用率。
附图说明
图1为本发明的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统的整体示意图；
图2为本发明的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统中的血浆置换器的结构示意图；
图3为本发明的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统中的血浆中转器的结构示意图。
其中：1-血浆储液器；2-血浆泵；3-血浆分离器；4-血浆组分分离泵；5-血浆组分分离器；6-血浆中转器；66-第一腔体；67-第二腔体；61-第一入口；64-第一出口；62-第二入口；63-第二出口；65-单向活瓣；7-胆红素吸附器；8-活性炭吸附器；9-高通量滤过器；10-废液缸；11-回流血浆泵；12-加热器；13-血浆引流泵；14-温度传感器；15-可预警压力传感器；16-血浆置换器；161-第三入口；162-上部腔体；163-上层滤网；164-仿生组织工程表皮膜片；165-下层滤网；166-置换腔体；167-滤出液瓶；168-滤出液出口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统的整体示意图；一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，包括血浆储液器1、血浆泵2、血浆分离器3、血浆组分分离泵4、血浆组分分离器5、血浆中转器6、血浆置换器16、净化装置及废液缸；
血浆泵2的输入口与血浆储液器1连接，血浆泵2的输出口与血浆分离器3连接，血浆分离器3与所述血浆组分分离泵4的入口连接；血浆组分分离泵4与所述血浆组分分离器5连接，血浆组分分离器5与血浆中转器6的第一入口61连接，所述血浆中转器6的第二出口63与所述血浆置换器16的入口连接，所述血浆置换器16的出口与回流血浆泵11连接。
血浆中转器6具有第一入口61、第一出口64、第二入口62及第三出口63，血浆中转器6的第一入口61与所述血浆组分分离器5的出口连接，所述血浆中转器6的第一出口64与所述回流血浆泵11的入口连接，所述净化装置的净化出口与所述血浆中转器6的第二入口62连接，所述净化装置的废液出口与所述废液缸10连接，所述血浆中转器6的第二出口63与所述血浆引流泵13的入口连接，所述血浆引流泵13的出口与所述血浆置换器16的入口连接。
血浆置换器16包括第三入口161、上部腔体162、置换腔体166、滤出液瓶167及滤出液出口168；所述置换腔体166由上层滤网163、仿生组织工程表皮膜片164及下层滤网165组成；所述血浆置换器16的第三入口161与所述血浆引流泵13的出口连接；所述血浆置换器16的滤出液出口168与所述净化装置的回流血浆泵11的入口连接。
在仿生组织工程表皮膜片164血浆置换过程中，血浆通过血浆泵2运送至血浆分离器3进行血浆分离，分离后的血浆通过血浆组分分离泵4进入血浆组分分离器5中进行再一次分离，分离后的血浆输送至血浆中转器6中的第一腔体66，经血浆中转器6中第一出口64后通过回流血浆泵11输送到净化装置，经过净化装置对血浆进行过滤和净化，净化后的血浆通过第二入口62进入到血浆中转器6中的第二腔体67内，净化过程中形成的废液则由净化装置的废液出口排至废液缸10内；血浆中转器6第二腔体67中的净化血浆经第二出口63流出，通过血浆引流泵13输入至血浆置换器16，将仿生组织工程表皮膜片164的培养基置换为血浆，实现血浆的二次利用；第二腔体67内的净化血浆经单向活瓣65进入到第一腔体66中，由第一出口64能够再次进入到净化装置，进行循环净化。
参见图2，图2为本发明的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统中的血浆置换器的结构示意图；血浆置换器16包括上部腔体162、置换腔体166、滤出液瓶167，三者组成一个大的密闭容器，可整体灭菌，以保证仿生组织工程表皮膜片164所需的无菌环境。该无菌容器上部设计有与上部腔体162连通的第三入口161，密闭容器底部设计有与净化装置中的回流血浆泵11连通的滤出液出口168。
第三入口161中流入由依次经血浆分离器3分离、血浆组分分离器5分离及净化装置净化后的血浆，第三入口161的血浆进入上部腔体162中，在置换腔体166中将仿生组织工程表皮膜片164中的培养基置换为血浆，置换过程中，流出的置换液储存在滤出液瓶167中，滤出液瓶167底部的滤出液出口168与所述净化装置的回流血浆泵11的入口连接；通过滤出液出口168将置换后的血浆输送至血浆净化装置，经过净化装置后，这一部分的血浆得到过滤及净化，实现了血浆的二次利用。
置换腔体166中的上层滤网163与下层滤网165之间形成密闭无菌的空腔，使得仿生组织工程表皮膜片164能够在其中完成培养基与血浆间的置换。置换过程完成后的仿生组织工程表皮膜片能够继续在无菌的血浆环境下继续培养生存，极大的避免了组织工程皮肤移植到人体后，由动物血清及生长因子所引起的对的不良影响。
由于仿生组织工程表皮膜片164质地较为柔软，上层滤网163与下层滤网165能够防止在注入净化血浆液时以及血浆液的流动过程中对仿生组织工程表皮膜片164的冲击作用而导致仿生组织工程表皮膜片164移动或褶皱，因而上层滤网163与下层滤网165既起到过滤杂质的作用，又起到固定和保护仿生组织工程表皮膜片164的作用。
参照图3，图3为本发明的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统中的血浆中转器的结构示意图，血浆中转器6包括第一腔体66以及第二腔体67，二者组成一个大的密闭容器；该密闭容器上部设计有与腔体一66连通的第一入口61，与第二腔体67连通的第二入口62；密闭容器底部设计有与第一腔体66连通的第一出口64，与第二腔体67连通的第二出口63。
第一入口61接收由血浆组分分离器5分离后的血浆，第一入口61的血浆进入第一腔体66中，第一出口64将血浆输送至净化装置，经过净化装置后得到净化血浆，净化血浆经第二入口62进入到第二腔体67中，第二腔体内的净化血浆经第二出口63流出，由血浆引流泵13输入至血浆置换器16，实现了血浆的二次利用。
该装置中将血浆组分分离器5中输出的分离血浆和经血浆净化装置得到的净化血浆通过第一腔体66和第二腔体67得到隔离，因而能够极大地提高系统中血浆的净化效率，使得输入血浆置换器16中的血浆均是净化血浆。
第二腔体67的底部设有单向活瓣65，单向活瓣65能够使第二腔体67中的净化血浆流入第一腔体66内。第二腔体67中的净化血浆通过单向活瓣65进入到第一腔体66中，再通过第一腔体66底部的第一出口64输出至净化装置，经过血浆净化装置使得系统中的血浆得到循环净化。
在本发明的实施例中，血浆引流泵13与所述第二出口63之间设有加热器12。经过加热器12将净化血浆提前进行加热，加热至适合仿生组织工程表皮膜片培养的温度，例如37℃，再通过血浆引流泵13输入至血浆置换器16，因而使得表皮膜片中的培养基置换为血浆时的效果更好。
进一步的，在血浆引流泵13和血浆置换器16之间设计有温度传感器14和可预警压力传感器15；通过温度传感器14和可预警压力传感器15能够对输入进血浆置换器16的温度和压力进行检测，以便于仿生组织工程表皮膜片中的培养基与血浆置换时能够顺利进行。
在本发明的实施例中，净化装置包括依次连接在第一出口64后和第二入口62前的高通量滤过器9、活性炭吸附器8以及胆红素吸附器7，高通量滤过器9能够对血浆进行过滤，活性炭吸附器8能够对毒素等物质进行过滤，胆红素吸附器7则能够除去血浆中的胆红素等物质，使得系统中的血浆能够得到更好的净化效果。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，包括血浆储液器(1)、血浆泵(2)、血浆分离器(3)、血浆组分分离泵(4)、血浆组分分离器(5)、血浆中转器(6)、血浆引流泵(13)、血浆置换器(16)和净化装置；
血浆中转器(6)内设有两个独立的腔体，第一腔体(66)和第二腔体(67)，第一腔体(66)上设有第一入口(61)和第一出口(64)，第二腔体(67)上设有第二入口(62)和第二出口(63)；
血浆储液器(1)内储存有血浆，血浆储液器(1)中的血浆经血浆泵(2)到达血浆分离器(3)，经血浆分离器(3)分离后产生的血浆经血浆组分分离泵(4)到达血浆组分分离器(5)内；
经血浆组分分离器(5)内分离后产生的血浆经第一入口(61)进入血浆中转器(6)的第一腔体(66)内；
进入第一腔体(66)血浆从其自身的第一出口(64)进入净化装置，经净化装置净化后产生的净化血浆经第二入口(62)进入血浆中转器(6)的第二腔体(67)内，经其自身的第二出口(63)流出，经血浆引流泵(13)到达血浆置换器(16)，将仿生组织工程表皮膜片(164)的培养基置换为血浆。
2.根据权利要求1所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，血浆置换器(16)包括第三入口(161)、上部腔体(162)、置换腔体(166)和滤出液瓶(167)，滤出液瓶(167)底部设有滤出液出口(168)；
经第三入口(161)进入血浆置换器(16)的净化血浆，依次进入上部腔体(162)和置换腔体(166)内，经置换腔体(166)将仿生组织工程表皮膜片(164)的培养基置换为血浆，流出的置换液进入滤出液瓶(167)中，再经滤出液出口(168)进入净化装置内。
3.根据权利要求2所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，置换腔体(166)上部设有上层滤网(163)，下部设有下层滤网(165)。
4.根据权利要求1所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，净化装置包括胆红素吸附器(7)、活性炭吸附器(8)、高通量滤过器(9)、废液缸(10)和回流血浆泵(11)；
进入净化装置的血浆经回流血浆泵(11)到达高通量滤过器(9)内，经高通量滤过器(9)过滤后产生的杂质进入废液缸(10)内；
经高通量滤过器(9)过滤后的血浆依次经过活性炭吸附器(8)和胆红素吸附器(7)后产生的净化血浆经第二入口(62)进入血浆中转器(6)的第二腔体(67)内，经第二腔体(67)的第二出口(63)流出，经血浆引流泵(13)到达血浆置换器(16)，将仿生组织工程表皮膜片(164)的培养基置换为血浆。
5.根据权利要求4所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，第二腔体(67)底部设有单向活瓣(65)，第二腔体(67)内的净化血浆经单向活瓣(65)能够再次进入第一腔体(66)内。
6.根据权利要求1所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，血浆引流泵(13)入口处设有加热器(12)，净化血浆进入血浆引流泵(13)之前经过加热器(12)的加热。
7.根据权利要求1所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，血浆引流泵(13)出口处设有可预警压力传感器(15)。
8.根据权利要求7所述的仿生组织工程表皮膜片高效血浆置换系统，其特征在于，血浆引流泵(13)出口处还设有温度传感器(14)。
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