CN109717184B - 一种用于离体双肾保存的机械灌注系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于离体双肾保存的机械灌注系统，所述的系统包括：(1)用于盛装灌注液的灌注液温控槽；(2)两套用于盛放离体肾脏的离体肾脏保存槽；(3)连接在灌注液温控槽和离体肾脏保存槽之间、且用于向离体肾脏输送灌注液的管路；(4)用于检测管路压力的压力检测模块；(5)用于检测管路流量的流量检测模块；(6)用于检测管路气泡的气泡检测模块；(7)用于控制夜路通断的电磁阀模块；(8)用于提取灌注液的取样模块；(9)用于控制蠕动泵和电磁阀模块的控制模块；(10)用于显示管路压力、流量、肾脏器官阻力系数的显示模块。

Description

一种用于离体双肾保存的机械灌注系统

技术领域

本发明属于肾移植技术领域，具体涉及一种用于离体双肾保存的机械灌注系统。

背景技术

肾脏移植技术是肾病终末期最有效的疗法，随着免疫耐受技术的进步、调节性T细胞(Treg)在肾移植领域的应用、胞介导的排斥反应已经能得到有效控制，肾脏移植术后受者生存率不断提高。随着我国正式启用公民逝世后器官捐献，脑死亡供体(DBD)、心脏死亡供体(DCD)及脑-心双死亡供体(donation after brain death awaitingcardiac death，DBCD)，但是肾器官来源短缺仍然严峻。而边缘性供体器官移植的PNF和移植肾功能恢复延迟(DGF)风险较高。

目前临床供肾采用静态冷保存方法，该方法操作简单，使用安全，价格便宜以及保存效果较好的优点，但是该技术也存在保存时间短，冷保存损伤的问题，以及移植肾功能恢复延迟(DGF)风险较高。

机械灌注组在住院时间、DGF发生率等方面均优于静态冷保存组；机械灌注组灌注后，器官阻力系数明显下降，而流量明显上升，低温供体器官灌注优势是兼具保护和修复作用，有助于减轻缺血－再灌注损伤(IRI)，控制及减轻炎症过程，促进组织细胞修复和再生，并增加供体器官利用。

发明内容

本发明提供了一种用于离体双肾保存的机械灌注系统，解决了现有静态冷保存技术难以解决的多个器官的保存和运输的问题。

本发明首先涉及一种用于离体双肾保存的机械灌注系统，所述的系统包括：

(1)用于盛装灌注液的灌注液温控槽；

(2)两套用于盛放离体肾脏的离体肾脏保存槽；

(3)连接在灌注液温控槽和离体肾脏保存槽之间、且用于向离体肾脏输送灌注液的管路；

(4)用于检测管路压力的压力检测模块；

(5)用于检测管路流量的流量检测模块；

(6)用于检测管路气泡的气泡检测模块；

(7)用于控制夜路通断的电磁阀模块；

(8)用于提取灌注液的取样模块；

(9)用于控制蠕动泵和电磁阀模块的控制模块；

(10)用于显示管路压力、流量、肾脏器官阻力系数的显示模块；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统的主管路上设置有蠕动泵用于提供灌注液流动的动力；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统设置有灌注液过滤装置，用于过滤灌注液中的杂质；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统在主管路压力传感器(3)检测模块后设置有取样阀(4)用于采集从离体肾脏流出的灌注液，以便检测经灌注后肾脏的生化指标；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统在主管路气泡传感器(6)后管路上设置T型管路分叉缓冲盒(5)，该缓冲盒装置设置一个排气管路接口用于排出管路气泡，两个离体肾脏管路接口用于连接两个肾脏器官；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统在T型管路分叉缓冲盒(5)的两灌注出口端分别连接肾脏A支路流通路和肾脏B支路流通路；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统在肾脏A支路流通路上设有肾脏A支路气泡传感器(7)、肾脏A支路流量传感器(13)和肾脏A支路压力传感器(15)；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统在肾脏B支路流通路上设有肾脏B支路气泡传感器(8)、肾脏B支路流量传感器(12)和肾脏B支路压力传感器(14)；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统设置有肾脏A支路电磁阀(10)和肾脏B支路电磁阀(11)控制灌流液的通断；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统设置有显示单元用于压力、流量和阻力系数数据实时数字显示及所有数字曲线显示的显示单元，当阻力系数大于0.4mmHg/(ml.min)时有蜂鸣声报警，提示灌注肾脏有异常，或灌注肾脏损伤；

所述的离体双肾保存的机械灌注系统设置有用于数据收集、处理和控制主流通路、排气流通路、肾脏A支流通路和肾脏B支流通路灌注液的通断以及灌注液的压力和流量的控制单元，优选的，所述的控制单元的核心控制元件为ST32系列超低功耗单片机。

本发明还提供一种使用所述的离体双肾保存的机械灌注系统对离体双肾进行灌注方法，包括：

1)将灌注液装入灌注液储存盒(18)，使用温控槽(16)调节灌注液温度至(4～6℃)、(20～25℃)、(36～37℃)，所述的灌注液包括但不限于HTK溶液、KPS-1溶液、UW溶液和生理盐水；

2)开启除泡模式，T型管路分叉缓冲盒(5)装置中出气口开启，两液路出口端关闭，排除管路中的空气。开启灌注模式，T型管路分叉缓冲盒(5)装置中出气口关闭，两液路出口端开启，运行30秒，将肾脏A支路流通路和肾脏B支路流通路空气排尽；

3)将离体双肾分别置入离体肾脏保存槽中，将肾脏A支路流通路和肾脏B支路流通路分别接通到两肾脏的动脉管路，使灌注液进入离体肾脏；

4)开启蠕动泵，灌注液通过主灌注管路后，通过T型管路分叉缓冲盒的分流作用进入肾脏A支路流通路和肾脏B支路流通路，经过肾动脉进入肾脏内循环后从肾静脉流入灌注液储存盒；

5)通过ST32系列超低功耗单片机控制单元以PID算法实时调节蠕动泵、除泡管路电磁阀、肾脏A支路电磁阀和肾脏B支路电磁阀控制灌注流量在80-100ml/min、灌注压力在25-30mmHg；

6)当主管路气泡传感器(6)、肾脏A支路气泡传感器(7)或肾脏B支路气泡传感器(8)检测气泡时，控制单元立即控制肾脏A支路电磁阀(10)和肾脏B支路电磁阀(11)断开液路防止气泡流入肾脏器官，开启排气支路开始除泡，气泡除尽时重新开始灌注；

7)当主管路压力传感器(3)检测压力超过或低于50～80mmHg时，控制单元立即控制蠕动泵(1)降低压力或提高压力来保护灌注器官和缓冲盒。

与现有技术相比，本发明的增益效果为：

(1)本发明的离体双肾保存的机械灌注系统体内的生存环境，适用于离体肾脏的保存及转运，可以显著缓解肾脏再灌注损伤，有效保证肾脏生命活性；可以查看灌注过程中的灌注压力、流量及阻力系数的数据曲线判定肾脏的好坏状态；通过检测灌注过程中灌注液的生物活性变化，可以进行药理性研究。

(2)本发明的离体双肾保存的机械灌注系统可以在低温(4～6℃)、亚低温(20～25℃)、常温(36～37℃)条件下对离体肾脏进行保存，改变了现有技术只能在低温下保存的局限性。

附图说明

图1、一种离体双肾保存的机械灌注系统，其包括：蠕动泵(1)、过滤器(2)、主管路压力传感器(3)、取样阀(4)、T型管路分叉缓冲盒(5)、主管路气泡传感器(6)、肾脏A支路气泡传感器(7)、肾脏B支路气泡传感器(8)、排气支路电磁阀(9)、肾脏A支路电磁阀(10)、肾脏B支路电磁阀(11)、肾脏A支路流量传感器(13)、肾脏B支路流量传感器(12)、肾脏A支路压力传感器(15)、肾脏B支路压力传感器(14)、温控槽(16)、灌注液储存盒(18)、肾脏A保存槽(17)、肾脏B保存槽(21)、肾脏A(20)、肾脏B(22)、肾脏A接口(19)、肾脏B接口(24)、控制单元(23)、显示单元(25)。

图2、离体双肾保存的机械灌注系统的T型管路分叉缓冲盒(5)，其包括：灌注液进口(51)、排气支路接口(52)、肾脏B支路接口(53)、肾脏A支路接口(54)。

具体实施方式

如图1所示本发明涉及的一种离体双肾保存的机械灌注系统的工作状态，包含：蠕动泵(1)、过滤器(2)、主管路压力传感器(3)、取样阀(4)、T型管路分叉缓冲盒(5)、主管路气泡传感器(6)、肾脏A支路气泡传感器(7)、肾脏B支路气泡传感器(8)、排气支路电磁阀(9)、肾脏A支路电磁阀(10)、肾脏B支路电磁阀(11)、肾脏A支路流量传感器(13)、肾脏B支路流量传感器(12)、肾脏A支路压力传感器(15)、肾脏B支路压力传感器(14)、温控槽(16)、灌注液储存盒(18)、肾脏A保存槽(17)、肾脏B保存槽(21)、肾脏A(20)、肾脏B(22)、肾脏A接口(19)、肾脏B接口(24)、控制单元(23)、显示单元(25)。

1)本实施例所述的离体双肾保存的机械灌注系统，包含用于盛放离体双肾的肾脏A保存槽(17)、肾脏B保存槽(21)；用于盛放灌注液的灌注液储存盒(18)；用于温度控制的温控槽(16)；用于压力检测的主管路压力传感器(3)、肾脏A支路压力传感器(15)、肾脏B支路压力传感器(14)；用于流量检测的肾脏B支路流量传感器(12)、肾脏A支路流量传感器(13)；用于气泡检测的主管路气泡传感器(6)、肾脏A支路气泡传感器(7)、肾脏B支路气泡传感器(8)；用于管路通断的排气支路电磁阀(9)、肾脏A支路电磁阀(10)、肾脏B支路电磁阀(11)；用于灌注液分流的T型管路分叉缓冲盒(5)；用于灌注液取样的取样阀(4)；用于过滤液路灌注液杂质的过滤器(2)；用于灌注过程灌注数据显示的显示单元(25)；用于灌注过程中灌注控制的控制单元(23)；

2)使用时，首先，将灌注液导入灌注液储存盒(18)中，并将灌注液储存盒(18)置入温控槽(16)中；

3)将肾脏A(20)、肾脏B(22)分别放入肾脏A保存槽(17)和肾脏B保存槽(21)中，并置入灌注液储存盒(18)；

4)操作控制单元(23)进入排气模式排除管路中的气泡，将肾脏A接口(19)、肾脏B接口(24)分别与肾脏A(20)和肾脏B(22)接好；

5)通过ST32系列超低功耗单片机控制单元以PID算法实时调节蠕动泵、除泡管路电磁阀、肾脏A支路电磁阀和肾脏B支路电磁阀控制灌注流量在80-100ml/min、灌注压力在25-30mmHg；

6)当主管路气泡传感器(6)、肾脏A支路气泡传感器(7)或肾脏B支路气泡传感器(8)检测到气泡时，控制单元(23)控制排气支路电磁阀(9)、肾脏A支管电磁阀(10)和肾脏B支路电磁阀(11)停止灌注并切换至排气模式，当管路中气泡除尽后，控制单元(23)将系统重新切换为灌注模式继续灌注；

7)当主管路压力传感器(3)检测压力超过或低于50～80mmHg时，控制单元立即控制蠕动泵(1)降低压力或提高压力来保护灌注器官和缓冲盒；

8)灌注管路的压力和流量数据传输达到控制单元(23)并通过控制单元(23)的公式计算以阻力系数通过显示模块(25)实时显示。

Claims (5)

1.一种离体双肾保存的机械灌注系统，包括：

用于盛装灌注液的灌注液储存盒(18)；

用于盛放离体双肾脏的肾脏A保存槽和肾脏B保存槽(17、21)；

用于气液分离的T型管路缓冲盒(5)；

连接在灌注液保存盒和T型管路缓冲盒之间、且用于向T型管路缓冲盒输送灌注液的主流通路；

连接在T型管路缓冲盒和灌注液储存盒之间、且用于向灌注液储存盒输送灌注液的排气流通路；

连接在T型管路缓冲盒和肾脏A保存槽之间、且用于向肾脏A输送灌注液的肾脏A支路流通路；

肾脏A支路流通路上设有：

用于监测肾脏A支路流通路灌注液气泡的肾脏A支路气泡传感器(7)；

与所述肾脏A支路气泡传感器相连、用于控制肾脏A支路流通路灌注液通断的肾脏A支路电磁阀(10)；

与所述肾脏A支路压力传感器相连、用于监测肾脏A支路流通路灌注液流量的肾脏A支路流量传感器(13)；

与所述肾脏A支路电磁阀相连、用于监测肾脏A支路流通路灌注液压力的肾脏A支路压力传感器(15)；

与所述肾脏A支路流量传感器相连、用于连接肾脏A的肾脏A接口(19)；

连接在T型管路缓冲盒和肾脏B保存槽之间、且用于向肾脏B输送灌注液的肾脏B支路流通路；

肾脏B支路流通路上设有：

用于监测肾脏B支路流通路灌注液气泡的肾脏B支路气泡传感器(8)；

与所述肾脏B支路气泡传感器相连、用于控制肾脏B支路流通路灌注液通断的肾脏B支路电磁阀(11)；

与所述肾脏B支路压力传感器相连、用于监测肾脏B支路流通路灌注液流量的肾脏B支路流量传感器(12)；

与所述肾脏B支路电磁阀相连、用于监测肾脏B支路流通路灌注液压力的肾脏B支路压力传感器(14)；

与所述肾脏B支路流量传感器相连、用于连接肾脏B的肾脏B接口(24)；

所述系统还包括用于数据收集、处理和控制主流通路、排气流通路、肾脏A支流通路和肾脏B支流通路灌注液的通断以及灌注液的压力和流量的控制单元，所述的控制单元的核心元件是ST32系列超低功耗单片机；

所述控制单元以PID算法实时调节蠕动泵、排气支路电磁阀、肾脏A支管路电磁阀和肾脏B支管路电磁阀，控制肾脏A支管路和肾脏B支管路的灌注流量在80-100ml/min、灌注压力在25-30mmHg；

所述系统还包括用于压力、流量和阻力系数数据实时数字显示及所有数字曲线显示的显示单元。

2.如权利要求1所述的离体双肾保存的机械灌注系统，其特征在于主流通路上设有：

用于排气向灌注液流通提供动力的蠕动泵(1)；

用于过滤灌注液杂质的过滤器(2)；

与所述过滤器相连、用于监测主管流通路灌注液压力的主管路压力传感器(3)；

与所述主管路压力传感器相连、用于灌注液取样的取样阀(4)；

与所述取样阀相连、用于监测主管流通路灌注液气泡的主管路气泡传感器(6)。

3.如权利要求1所述的离体双肾保存的机械灌注系统，其特征在于排气流通路上设有用于控制排气流通路灌注液通断的排气流通路电磁阀(9)。

4.一种使用权利1～3任一所述的离体双肾机械灌流系统进行离体双肾灌流的方法，其包括如下步骤：

1)将灌注液导入灌注液储存盒中，使用温控槽将灌注液温度调节至20～25℃或36～37℃，所述灌注液选自HTK溶液、KPS-1溶液、UW溶液和生理盐水；

2)接通主流通路、排气流通路、肾脏A支管流通路和肾脏B支管流通路，使肾脏A支管路和肾脏B支管路的流量为80-100ml/min、灌注压力为25-30mmHg。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，灌注过程中，使用一次性无菌取样器进行灌注液的取样，进行灌注液参数的检测和离体器官参数的检测。

Images