CN112755288B - 一种体外肝脏支持系统 - Google Patents

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Abstract

一种体外肝脏支持系统，其包括连通各个结构的血液循环管路，血泵，超滤液发生器；超滤液泵；细胞生物反应器；细胞过滤器；超滤液发生器上还连出一个连接管连接回患者血液循环管路，在超滤发生器前设置一输注抗凝物质的柠檬酸盐输注泵；提供足够与柠檬酸盐结合的钙离的钙离子输注泵；及钙离子检测装置；血液循环管路上设置多个检测管路是否通畅的压力检测装置；细胞生物反应器前后设置检测能够反映生物反应器内细胞活性的物质的物质检测装置一，在血液循环管路上设置补充循环血液中物质的输注泵二，及能够检测循环血液中输注物质浓度的物质检测装置二；物质检测装置二与对应的输注泵二连接，物质检测装置二反馈式的调节输注泵的输入速率。

Description

一种体外肝脏支持系统
技术领域
本发明属于医疗器械技术领域，尤其针对肝病治疗使用的医疗器械技术领域具体涉及为一种体外肝脏支持系统。
背景技术
由肝炎、药物、毒素及肿瘤引起的重症肝病/肝功能衰竭至今仍然是全世界主要的危重病及死亡原因之一。世界卫生组织统计资料显示：全球感染过肝炎人数达到20多亿，有5亿人左右恶化为严重肝病，每年死于肝病的人数达150万人。在亚洲，特别是中国，这一问题尤为突出，据统计每年死于肝衰竭的患者约有40万人，这意味着每天有超过一千个患者死亡。
肝衰竭患者病情凶险，预后极差，治疗难度很高。内科综合治疗后患者病死率高达50％～70％。肝移植可以显著提高患者抢救成功率，但由于供肝严重短缺，费用昂贵等原因，肝移植手术的开展受到很大限制，导致很多病人在等待肝移植过程中死亡。除了内科治疗和肝移植外，生物人工肝被认为是治疗肝衰竭的有效途径之一，虽然生物人工肝技术在临床上得到了应用，但是至今为止还没有一款生物人工肝进入三期临床试验，更不用说获准上市了。
由于肝功能衰竭时不仅肝脏解毒功能不全，其合成、分泌、转化功能也严重受损，非生物型人工肝治疗可以缓解某些临床症状，但无法代偿肝衰竭时的肝脏功能，是姑息性的治疗。为了解决这一难题，全球医学界和生物学界付出了巨大的努力，随着生物科技的进步，生物人工肝治疗方法应运而生。但如何有效的组织体外培养的肝细胞反应器与身体连通，并在应用到人体上时产生更加积极有效的效果，是目前需要解决的核心技术问题。
本发明针对现有技术中的生物人工肝系统使用效果不佳的技术问题，提供一种体外肝脏支持系统的疗法。
发明内容
一种体外肝脏支持系统，其包括连通各个结构的血液循环管路，保证血液体外循环速度连接患者血液抽出管路的血泵，实现过滤及胞浆分离的超滤液发生器；保证超滤液发生器滤出血浆超滤液传输速度的超滤液泵；接在超滤液泵后处理血浆内物质的细胞生物反应器；细胞生物反应器后接的有效过滤掉可能残留在胞浆中细胞的细胞过滤器；细胞过滤器上还连出一个连接管连接回患者循环管路，其特征在于，细胞过滤器后连接回患者循环管路段或者连接在超滤液发生器前端，在回患者循环管路段上设置一个回输血液加热器；在超滤液发生器前设置一输注抗凝物质的输注泵一；循环管路上设置多个检测管路是否通畅的压力检测装置；细胞生物反应器前后设置检测能够反映生物反应器内细胞活性的物质的物质检测装置一，在循环管路上设置补充循环血液中物质的输注泵二，及能够检测循环血液中输注物质浓度的物质检测装置二；物质检测装置二与对应的输注泵二连接，物质检测装置二反馈式的调节输注泵的输入速率；生物反应器为含C3A细胞系的反应器；(注.C3A细胞系为人类肝母细胞瘤HepG2的亚克隆株)；输注泵一为输注柠檬酸盐抗凝物质的柠檬酸盐输注泵；为了提供足够的与柠檬酸盐结合的钙离子，输注泵二包括钙离子输注泵；物质检测装置二包括反馈调节钙离子输注泵速率的钙离子检测装置；通过检测钙离子浓度反馈的调节钙离子输注泵的输注速度，使血液中的钙离子水平维持在一个正常水平。通过在反应器中设置具有肝脏功能的细胞株来替代肝脏行使肝脏功能；本系统通过生物反应器起到人工肝的效果，可以在体外对血液内的物质进行转化，解毒，且通过此系统可以很好的解决血液中有害物质的清除及部分营养物质的补充，使输出的静脉血，变为输回的动脉血，极大的解决患者自身肝脏的负担，可以延长患者生命，保证患者肝脏再生所需要的时间，或者延长患者生命至等到有合适的肝脏移植供体。通过用柠檬酸盐代替肝素来行使抗凝剂的作用，可以有效减少因为肝素使用时少量肝素进入人体后的不良的副作用，通过柠檬酸盐与钙离子泵的结合，可以既起到抗凝的目的，又能有效补充人体与柠檬酸盐结合的钙离子。
主要结构的连接关系为：患者的血液抽出管路连接血泵，后连接超液滤发生器，超滤液发生器分出两个连接管，一个为用于继续传输含细胞的血液的血液输出管，一个为用于继续传输血浆或超滤液的血浆或超滤液输出管；血液输出管连接回患者循环管路段；血浆或超滤液输出管连接超滤液泵；超滤液泵连接1到多个细胞生物反应器，每个细胞生物反应器成并联或串联设置；胞浆或超滤液经过细胞生物反应器后汇集，后连接一个能过滤多余细胞成分的细胞过滤器；细胞过滤器延伸的连接管连接在回患者循环管路段或者超滤液发生器前端；通过这个循环可以通过生物反应器来代替肝脏行使功能，大大保护肝脏组织，延长患者生命。
进一步，对应物质的物质检测装置一与物质检测装置二都包括2个；一个为检测血液处理前或者进入生物反应器前的血浆或超滤液的物质浓度的检测装置，一个为检测血浆处理后或流出细胞生物反应器后的血浆的物质浓度的检测装置，通过对比前后两者的物质浓度可以更好的实现对整个系统中需要物质量的推算进而反馈指导输注泵的输注量。
进一步，钙离子检测装置为设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段上的钙离子检测装置，在超滤液发生器之后超滤液泵前设置钙离子泵，通过这两个检测装置与钙离子泵连接反馈的调节钙离子泵的输注速率，保证血液中的钙离子浓度合适。通过此种位置设置可以补充血浆中的钙离子，防止因为钙离子与柠檬酸盐结合，导致的血浆中钙离子浓度过低，引起低钙性抽搐，心率失常的现象发生。
进一步，物质检测装置一包括检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置及检测PH值的PH值检测装置；通过检测细胞生物反应器前后的指标变化了解生物反应器中细胞的活性程度，当检测结果显示生物反应器活性和功能不足时进行生物反应器的更换。
进一步，输注泵二包括输注葡萄糖的葡萄糖泵，物质实时检测装置二对应包括设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段的检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置；葡萄糖泵设置在回患者的循环管路段；通过两者配合反馈式的调整保证循环管路中葡萄糖的合适浓度。
进一步，在超滤液泵前后连接上一个或下一个结构前的管路段也设置一个葡萄糖泵，保证生物反应器中的葡萄糖浓度，保证为细胞反应器内的细胞提供足量的能量物质。
进一步，输注泵二还包括在细胞生物反应器前管路及回患者的循环管路段上设置的两个输注氧气的增氧器；在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段上各设置一个溶氧检测装置；在入生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上各设置一个溶氧检测装置；在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段的溶氧检测装置反馈的调节回患者循环管路上的增氧器的氧气输入速率；保证回患者的血液中有足够的溶氧量，防止因为氧气量不足对患者身体组织的损伤，另外在入生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上的溶氧检测装置反馈的调节细胞生物反应器前的分支管路上的增氧器的氧气输入速率；保证进入生物反应器的血浆中有足够的溶氧量提供给细胞反应器内细胞足够的氧气供给，防止氧气量不足对细胞反应器内细胞的伤害。
进一步，在血泵后设置一个能够消除循环血液中有毒物质的的解毒装置；
进一步，解毒装置为在血泵后设置的一个毒性物质的吸附装置，此种设置的目的是为了减轻细胞反应器内细胞的负担，对毒性较强物质通过吸附装置尽量从血液中去除，减少有毒物质对人体及细胞反应器内细胞的伤害。
进一步，因为系统中涉及各种液体溶液的输注，会导致整个循环血系统中的血液总量增多，水分含量增多，回输回患者身体内后会导致患者水肿，血压增加，因此需要在血泵后设置一个液体管理装置，以保证对整个系统中总体血量平衡的控制。
进一步，以管理对患者的净液体管理(零平衡，正或负)。流体管理控制子系统可以与枸橼酸盐抗凝子系统协同工作或独立工作可在靠近血泵的位置添加附加液体(用“附加液体泵和储液罐”代替“肝素泵和储液罐”)和先前描述为可用于去除柠檬酸盐的部件(例如透析器)。该成分将提供一种去除柠檬酸盐和/或额外液体的方法。液体管理系统由控制注入液体量和排出液体量的泵组成。测量系统，如体重秤，将与泵一起操作，也可以合并为一个系统。
进一步，在血液循环管路中设置1-5个防泄漏检测器。防泄漏检测器的设置可以很好的解决循环管路有血液泄露或发生溶血的风险。
进一步，防泄漏检测器设置在超滤液泵与超滤液发生器之间的管路上。
进一步，在血液循环管路中设置防逆流阀，防止循环管路堵塞后的血液回流问题。
进一步，在血泵，超滤液发生器，细胞反应器，超滤液泵，细胞过滤器前的循环管路上设置压力检测装置，可以快速的有针对性的检测对应的装置处发生堵塞，可以快速找出问题的部位并快速进行解决。
进一步，再间隔设置1-3个压力检测装置，可以以最快的方式发现循环管路内的问题并进行解决。
进一步，每个压力检测装置都同时设置一个报警装置，当出问题时报警装置报警，知道问题所在并进行解决；
进一步，当多个报警装置在医护人员觉察不到的情况下同时报警，不方便找到初始问题部位，进行如下设置：所有的压力检测装置都与一个带报警结构及显示结构的控制器连接，通过显示装置显示所有压力检测装置的情况，一旦出现问题报警装置报警，并由控制装置检测并记录最先出问题的压力检测装置；可以快速找到最先出问题的部位，以最快的方式处理问题。
进一步，超滤液发生器在胞浆分离后，血浆或超滤液进入到细胞生物反应器的循环管路部分，造成超滤液发生器的细胞部分液体浓缩，容易造成超滤液发生器的拥堵，为了防止发生超滤液发生器的拥堵，将通过生物反应器后又经过细胞过滤器后的超滤液管路段连接到超滤液发生器的细胞液侧或连接到进入超滤液发生器前的循环管路段，对过滤后的细胞成分起到稀释效果，可以有效的避免拥堵。
进一步，血泵带动的血液循环速率为120-200ml/min；超滤液泵带动的胞浆或超滤液流入速率为30-60ml/min，此种运行方式可以保证对血浆的处理及血液的有效循环，而且此种运行方式可以有效的保证经过生物反应器的循环管路段连接到超滤液发生器前成为可能，虽然有部分处理的血浆再次进入到细胞生物反应器内但也仅有一小部分进入到反应器内，可接受再处理。
进一步，每个系统都设置可更换组件，可以方便更换。
进一步，生物反应器为含C3A细胞系的中空纤维反应器；
进一步，超滤液泵为蠕动泵，细胞生物反应器后设置一个可以形成脉动流的周期性夹闭与打开的电动夹闭装置，夹闭装置由控制系统周期性控制。
与现有技术的体外肝系统相比，本发明的技术方案通过培养有C3A细胞系的生物反应器可以行使肝脏的功能，且通过设置柠檬酸盐作为抗凝剂可以有效的解决肝素抗凝的一系列副作用问题，另外该管路设置了完整的物质输注及检测装置，可以有效保证回输血液的安全性，另外设置了透析装置，解毒装置等保证血液透析安全的装置，可以最大程度的保证肝衰竭患者得到最安全有效的治疗。
附图说明
图1为本发明细胞过滤器后的血浆或超滤液设置在超滤液发生器后端连接管的流程结构示意图；
图2为本发明细胞过滤器后的血浆或超滤液设置在超滤液发生器前端连接管的流程结构示意图；
图中，1、柠檬酸盐输注泵；2、吸附装置；3、钙离子泵；4、压力检测装置；5、溶氧检测装置；6、葡萄糖检测装置；7、钙离子检测装置；8、葡萄糖泵；9、PH值检测装置；10、增氧器；11、防泄漏检测器；12、电动夹闭装置。
具体实施方式
实施例1一种体外肝脏支持系统
一种体外肝脏支持系统，其包括连通各个装置的血液循环管，保证血液体外循环速度的连接出患者管路的血泵，实现过滤及胞浆分离的超滤液发生器；保证超滤液发生器滤出血浆或超滤液传输速度的超滤液泵；接在超滤液泵后处理血浆或超滤液内物质的细胞生物反应器；细胞生物反应器后接的有效过滤掉可能残留在胞浆或超滤液中细胞的细胞过滤器；超滤液发生器上还伸出一个连接管连接回患者血液循环管路，其特征在于，细胞过滤器后连接回患者血液循环管路(循环管路)段或者连接在超滤液发生器前端，在回患者血液循环管路段上设置一个回输血液加热器；在超滤液发生器前设置一输注抗凝物质的输注泵一；循环管路上设置多个检测管路是否畅通的压力检测装置4；细胞生物反应器前后设置检测能够反映细胞生物反应器内细胞活性的物质的物质检测装置一，在循环管路上设置补充循环血液中物质的输注泵二，及能够检测循环血液中输注物质浓度的物质检测装置二；物质检测装置二与对应的输注泵二连接，物质检测装置二反馈式的调节输注泵的输入速率；细胞生物反应器为含C3A
细胞系的反应器；(注.C3A细胞系为人类肝母细胞瘤HepG2的亚克隆株)；输注泵一为输注柠檬酸盐抗凝物质的柠檬酸盐输注泵1；为了提供足够的与柠檬酸盐结合的钙离子，输注泵二包括钙离子输注泵；物质检测装置二包括钙离子检测装置7；通过检测钙离子浓度反馈的调节钙离子输注泵的输注速度，使血液中的钙离子水平维持在一个正常水平。超滤液泵为任何型号的蠕动泵；或任何其他合适的轴驱动泵或离心泵装置，例如采用往复式泵，离心泵等的泵。C3A细胞系是人肝母细胞瘤细胞系HepG2的亚克隆，并且通常可通过美国典型培养物保藏中心(ATCC)获得。母细胞系HepG2来源于肝母细胞瘤，该母细胞瘤于1975年从美国宾夕法尼亚州费城的15岁高加索男性身上切除。该亲本细胞系的某些亚克隆，例如C3A细胞系，表现出像生产高白蛋白、甲胎蛋白(AFP)及在无血清培养基中生长等诸肝脏的特定功能。C3A细胞系已经证明了这种肝特异性功能，并且在本文中仅以举例的方式进行描述，而不是以限制的方式进行描述。
主要装置的连接关系为：抽出患者血液的血液循环管路连接血泵，后连接超滤液发生器，超滤液发生器分出两个连接管，一个为用于继续传输含细胞的血液的血液输出管，一个为用于继续传输血浆或超滤液的血浆或超滤液输出管；血液或超滤液输出管连接细胞生物反应器循环管路；血浆或超滤液输出管连接超滤液泵；超滤液泵连接至1到多个细胞生物反应器的循环管路，每个生物反应器并联或串联设置；血浆或超滤液经过细胞生物反应器汇集后连接一个能过滤出如有多余细胞的细胞过滤器；细胞过滤器伸出的连接管连接在回患者循环管路段或者超滤液发生器前端；通过这个循环可以通过细胞生物反应器来代替肝脏行使功能，大大保护病人的肝脏组织，延长患者生命。
对应物质的物质检测装置一与物质检测装置二都包括2个；一个用于检测血液处理前或者进入生物反应器前的血液或超滤液的物质浓度，一个用于检测血液或超滤液处理后或流出细胞生物反应器后的血液或超滤液的物质浓度，通过对比前后两者的物质浓度可以更好的实现对整个系统中需要物质量的推算进而反馈指导输注泵的输注量。
钙离子检测装置7为设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段上的钙离子检测装置7，在超滤液发生器之后超滤液泵前设置钙离子泵3，通过这两个检测装置与钙离子泵3连接反馈的调节钙离子泵3的输注速率，保证血液中的钙离子浓度合适。通过此种位置设置可以补充血浆中的钙离子，防止因为钙离子与柠檬酸盐结合，导致的血浆中钙离子浓度过低的现象发生。
物质检测装置一包括检测葡萄糖的葡萄糖检测装置6及检测PH值的PH值检测装置9；通过检测进入细胞生物反应器前后的指标变化了解细胞生物反应器中细胞的活性程度，当检测结果显示细胞生物反应器活性不足时进行设备调整或细胞生物反应器的更换。
输注泵二包括输注葡萄糖的葡萄糖泵8，物质检测装置二对应包括设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段的检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置6；葡萄糖泵8设置在回患者的循环管路段；通过两者配合反馈式的调整保证循环管路中葡萄糖的合适浓度。任何注射器泵可以用作葡萄糖输注泵88
输注泵二还包括在生物反应器前的分支管路及回患者的循环管路段上设置的两个输注氧气的增氧器10；在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段上各设置一个溶氧检测装置5；在入生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上各设置一个溶氧检测装置5；在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段的溶氧检测装置5反馈的调节回患者血液循环管路上的增氧器10的氧气输入量和速度；保证回患者的血液中有足够的溶氧量，防止因为氧气量不足对患者身体的损伤，另外在入生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上的溶氧检测装置5反馈的调节细胞生物反应器前的分支管路上的增氧器10的氧气输入量和速度；保证进入细胞生物反应器的血浆或超滤液中有足够的溶氧量提供给细胞反应器足够的氧气供给，防止氧气量不足对细胞反应器内细胞的伤害。
在血泵后设置一个能够消除循环血液中毒性物质的的解毒装置；
解毒装置为在血泵后设置的一个有毒物质吸附装置2，此种设置的目的是为了将毒性较强浓度较高且细胞反应器无法全部转换的有毒物质通过吸附装置2从血液中去除，减少有毒物质对人体及细胞反应器内细胞的伤害。
在血液循环管路中设置1-5个防泄漏检测器11。防泄漏检测器11的设置可以很好的解决循环管路有血液和血红蛋白泄露时的风险。
防泄漏检测器11设置在超滤液泵与超滤液发生器之间的循环管路上。
在血液循环管路中设置防逆流阀，防止循环管路堵堵后的血液回流问题。
在血泵，超滤液发生器，细胞反应器，超滤液泵，细胞过滤器前的循环管路上设置压力检测装置4，可以快速的有针对性的检测对应的装置处发生堵塞，可以快速找到出问题的部位并快速进行解决。再间隔设置1-3个压力检测装置4，可以以最快的方式发现循环管路的问题并进行解决。每个压力检测装置4都设置一个报警结构，当出问题时报警结构报警，并进行解决；
血泵带动的血液循环速率为120-200ml/min；超滤液泵带动的胞浆或超滤液速率为30-60ml/min，此种运行方式可以保证对血浆或超滤液的处理及血浆或超滤液的有效循环，而且此种运行方式可以有效的保证经过细胞生物反应器的管路段连接到超滤液发生器前成为可能，虽然有部分处理的血浆或超滤液再次进入到生物反应器内但也仅有一小部分进入到反应器内，只是再净化一次，整体可控。每个器械都设置阀门组件，可以方便更换组件。
实施例2一种体外肝脏支持系统
一种体外肝脏支持系统，其包括连通各个装置的血液循环或流动管路，保证血液体外循环速度的血泵连接患者的管路，实现过滤及胞浆分离的超滤液发生器；保证超滤液发生器滤出血浆或超滤液传输速度的超滤液泵；接在超滤液泵后处理血浆或超滤液内物质的细胞生物反应器；细胞生物反应器后接的有效过滤掉可能残留在胞浆或超滤液中细胞的细胞过滤器；超滤液发生器上还伸出一个连接管连接至细胞反应器循环管路，其特征在于，细胞过滤器后连接回患者循环管路段或者连接在超滤液发生器前端，在回患者循环管路段上设置一个回输血液加热器；在超滤液发生器前设置一输注抗凝物质的输注泵一；循环管路上设置多个检测管路是否通畅的压力检测装置4；细胞生物反应器前后设置检测能够反映细胞生物反应器内细胞活性的物质的物质检测装置一，在循环管路上设置补充循环血液中物质的输注泵二，及能够检测循环血液中输注物质浓度的物质检测装置二；物质检测装置二与对应的输注泵二连接，物质检测装置二反馈式的调节输注泵的输入速率；细胞生物反应器为含C3A细胞系的反应器；(注.C3A细胞系为人类肝母细胞瘤HepG2的亚克隆株)；输注泵一为输注柠檬酸盐抗凝物质的柠檬酸盐输注泵1；为了提供足够的与柠檬酸盐结合的钙离子，输注泵二包括钙离子输注泵；物质检测装置二包括钙离子检测装置7；通过检测钙离子浓度反馈的调节钙离子输注泵的输注速度，使血液中的钙离子水平维持在一个正常水平。超滤液泵为(见附件)制造的蠕动泵；或任何其他合适的轴驱动泵装置，例如采用往复式泵。C3A细胞系，表现出像产生高白蛋白、甲胎蛋白(AFP)、凝血因子等及在无血清培养基中生长等诸肝脏的特定功能。C3A细胞系已经证明了这种肝特异性功能，并且在本文中仅以举例的方式进行描述，而不是以限制的方式进行描述。
主要装置的连接关系为：出患者的血液循环管路连接血泵，后连接超滤液发生器，超滤液发生器分出两个连接管，一个为用于继续传输含细胞的血液的血液输出管，一个为用于继续传输血浆或超滤液的血浆或超滤液输出管；血液抽出管连接回患者循环管路段；血浆或超滤液输出管连接超滤液泵；超滤液泵连接1到多个细胞生物反应器，每个细胞生物反应器并联或串联设置；血浆或超滤液经过细胞生物反应器后汇集，后连接一个细胞过滤器，阻挡可能的脱落细胞进入人体；细胞过滤器伸出的连接管连接在回患者循环管路段或者超滤液发生器前端；通过这个系统可以通过细胞生物反应器来代替肝脏行使功能，大大保护病人衰竭的肝脏组织，延长患者生命。
对应物质的物质检测装置一与物质检测装置二都包括2个；一个用于检测血浆或超滤液在被细胞处理前或者进入细胞生物反应器前的血浆或超滤液的物质浓度，一个用于检测血浆或超滤液处理后或流出生物反应器后的血浆或超滤液的物质浓度，通过对比前后两者的物质浓度可以更好的实现对整个系统中需要物质量的推算进而反馈指导输注泵的输注量。
钙离子检测装置7为设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段上的钙离子检测装置7，在超滤液发生器之后超滤液泵前设置钙离子泵3，通过这两个检测装置与钙离子泵3连接反馈的调节钙离子泵3的输注速率，保证血液中的钙离子浓度合适。通过此种位置设置可以补充血浆或超滤液中的钙离子，防止因为钙离子与柠檬酸盐结合，导致的血浆或超滤液中钙离子浓度的过低的现象发生。
物质检测装置一包括检测葡萄糖的葡萄糖检测装置6及检测PH值的PH值检测装置9；通过检测进入前后的指标变化了解细胞生物反应器中细胞的活性程度，当检测结果显示细胞生物反应器活性不足时进行速率调整或细胞生物反应器的更换。
输注泵二包括输注葡萄糖的葡萄糖泵8，物质检测装置二对应包括设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段的检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置6；葡萄糖泵8设置在回患者的循环管路段；通过两者配合反馈式的调整保证循环管路中葡萄糖的合适浓度，(见附件)双注射器泵可以用作葡萄糖输注泵88
在超滤液泵前后连接上一个或下一个装置前的管路段也设置一个葡萄糖泵8，保证生物反应器中的葡萄糖浓度，保证为细胞反应器内细胞提供足量的能量物质。
输注泵二还包括在细胞生物反应器前的血浆或超滤液循环管路及回患者的血液循环管路段上设置的两个输注氧气的增氧器10；在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段上各设置一个溶氧检测装置5；在入生物反应器前与出生物反应器后的血浆或超滤液循环管路上各设置一个溶氧检测装置5；在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段的溶氧检测装置5反馈的调节回患者血液循环管路上的增氧器10的氧气输入量和速率；保证回患者的血液中有足够的溶氧量，防止因为氧气量不足对患者身体组织的损伤，另外在入细胞生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上的溶氧检测装置5反馈的调节细胞生物反应器前的管路上的增氧器10的氧气输入量和速率；保证进入细胞生物反应器的血浆和超滤液中有足够的溶氧量提供给细胞反应器足够的氧气供给，防止氧气量不足对细胞反应器中细胞的伤害。
在血泵后设置一个能够消除循环血液中有毒物质的的解毒装置；
解毒装置为在血泵后设置的一个毒性物质吸附装置2，此种设置的目的是为了将毒性强且细胞反应器无法全部转换的有毒物质通过吸附装置2从血液中去除，减少有毒物质对人体组织及细胞反应器内细胞的伤害。
因为系统中涉及各种液体溶液的输注，会导致整个循环血系统中的血液总量增多，水分含量增多，回输回患者身体后会导致患者水肿，和增加患者心脏的负担，因此需要在血液泵后设置一个水管理装置，以保证对整个系统中总体血量平衡的控制。水管理装置为一个透析器，透析器的设置可以有效保证水管理的同时，可以消除血液中的多余的小分子及离子成分，如葡萄糖及钙离子，减少回输的血液对肾脏的损伤，进一步保证肝衰竭患者其他身体器官的并发症。透析为任意可以实现水管理功能的液泵-装置，这些液泵(可以是蠕动泵)和透析器便可执行此功能，无需再加用CRRT透析机)，具体见附件的设备；
在血液循环管路中设置1-5个防泄漏检测器11。防泄漏检测器11的设置可以很好的解决循环管路有血液或血红蛋白泄露时的风险。
防泄漏检测器11设置在超滤液泵与超滤液发生器之间的管路。
在血液循环管路中设置防逆流阀，防止循环管路堵塞后的血液回流问题。
在血泵，超滤液发生器，细胞反应器，超滤液泵，细胞过滤器前的管路上设置压力检测装置4，可以快速的有针对性的检测对应的装置处发生堵塞，可以快速找到出问题的部位并快速进行解决。再间隔设置1-3个压力检测装置4，可以以最快的方式发现循环管路的问题并进行解决。每个压力检测装置4都设置一个报警装置，当出问题时报警装置报警，并进行解决；
超滤液发生器在胞浆分离后，血浆或超滤液进入到细胞生物反应器的循环管路部分，造成超滤液发生器的细胞部分液体浓缩增加，容易造成超滤液发生器的堵塞，为了防止发生超滤液发生器的堵塞，将通过细胞生物反应器后又经过细胞过滤器后的管路段连接到超滤液发生器的浓缩细胞液侧或连接到进入超滤液发生器前的血液循环管路段，对过滤后的细胞液起到稀释效果，可以有效的避免堵塞。
血泵带动的血液循环速率为120-200ml/min；超滤液泵带动的胞浆或超滤液循环速率为30-60ml/min，此种运行方式可以保证对血浆或超滤液的处理及血液或超滤液的有效循环，而且此种运行方式可以有效的保证经过细胞生物反应器的循环管路段连接到超滤液发生器前成为可能，虽然有部分处理的血浆或超滤液再次进入到细胞生物反应器内但也仅有一小部分进入到反应器内，进行在净化处理，整体可控。每个器械都设置阀门的组件，可以方便更换。
实施例3一种体外肝脏支持系统
一种体外肝脏支持系统，其包括连通各个装置的血液循环管路，保证血液体外循环速度的连接出患者管路的血泵，实现过滤及胞浆分离的超滤液发生器；
保证超滤液发生器滤出血浆或超滤液传输速度的超滤液泵；接在超滤液泵后处理血浆或超滤液内物质的细胞生物反应器；细胞生物反应器后接的有效过滤掉可能残留在血浆或超滤液中细胞的细胞过滤器；细胞过滤器后连接回患者循环管路段或者连接在超滤液发生器前端，在回患者循环管路段上设置一个回输血液加热器；在超滤液发生器前设置一输注抗凝物质的输注泵一；血液循环管路上设置多个检测管路是否通畅的压力检测装置4；细胞生物反应器前后设置检测能够反映生物反应器内细胞活性的物质的物质检测装置一，在循环管路上设置补充循环血液中物质的输注泵二，及能够检测循环血液中输注物质浓度的物质检测装置二；物质检测装置二与对应的输注泵二连接，物质检测装置二反馈式的调节输注泵的输入速率；细胞生物反应器为含C3A细胞系的反应器；输注泵一为输注柠檬酸盐抗凝物质的柠檬酸盐输注泵1；为了提供足够的与柠檬酸盐结合的钙离子，输注泵二包括钙离子输注泵；物质检测装置二包括钙离子检测装置7；通过检测钙离子浓度反馈的调节钙离子输注泵的输注速度，使血液中的钙离子水平维持在一个正常水平。离子输注泵可为任何型号的蠕动泵；或任何其他合适的轴驱动泵装置，例如采用往复式泵，离心泵等的泵。C3A细胞系已经证明了具有肝特异性功能，并且在本文中仅以举例的方式进行描述，而不是以限制的方式进行描述。
主要装置的连接关系为：出患者的血液循环管路连接血泵，后连接超滤液发生器，超滤液发生器分出两个连接管，一个为用于继续传输含细胞的血液的血液输出管，一个为用于继续传输血浆或超滤液的血浆或超滤液输出管；血液输出管为患者循环管路段；血浆或超滤液输出管连接超滤液泵；超滤液管路连接1到多个细胞生物反应器，每个细胞生物反应器并联或串联设置；血浆或超滤液经过细胞生物反应器后汇集，后连接一个可过滤掉如有多余细胞的细胞过滤器；细胞过滤器伸出的连接管连接在回患者血液循环管路段或者超滤液发生器前端；通过这个循环可以通过细胞生物反应器来代替肝脏行使功能，大大保护肝脏组织，延长患者生命。
对应物质的物质检测装置一与物质检测装置二都包括2个；一个用于检测血液处理前或者进入细胞生物反应器前的血液内的物质浓度，一个用于检测血液处理后或流出细胞生物反应器后的血浆或超滤液的物质浓度，通过对比前后两者的物质浓度可以更好的实现对整个系统中需要物质量的推算进而反馈指导输注泵的输注量。
钙离子检测装置7为设置在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段上的钙离子检测装置7，在超滤液发生器之后超滤液泵前设置钙离子泵3，通过这两个检测装置与钙离子泵3连接反馈的调节钙离子泵3的输注速率，保证血液中的钙离子浓度合适。通过此种位置设置可以补充血浆中的钙离子，防止因为钙离子与柠檬酸盐结合，导致的血浆中钙离子浓度的过低的现象发生。
物质检测装置一包括检测葡萄糖的葡萄糖检测装置6及检测PH值的PH值检测装置9；通过检测进入前后的指标变化了解细胞生物反应器中细胞的活性程度，当检测结果显示细胞生物反应器活性不足时进行细胞生物反应器的更换。
输注泵二包括输注葡萄糖的葡萄糖泵8，物质检测装置二对应包括设置在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段的检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置6；葡萄糖泵8设置在回患者的血液循环管路段；通过两者配合反馈式的调整保证循环管路中葡萄糖的合适浓度。CMExpress输注泵可以用作葡萄糖输注泵88
在超滤液泵前后连接上一个或下一个装置前的管路段也设置一个葡萄糖泵8，保证细胞生物反应器中的葡萄糖浓度，保证为细胞反应器内细胞提供足量的能量物质。
输注泵二还包括在细胞生物反应器前的管路及回患者的血液循环管路段上设置的两个输注氧气的增氧器10；在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段上各设置一个溶氧检测装置5；在入细胞生物反应器前与出细胞生物反应器后的循环管路上各设置一个溶氧检测装置5；在出患者的血液循环管路段及回患者的血液循环管路段的溶氧检测装置5反馈的调节回患者循环管路上的增氧器10的氧气输入速度；保证回患者的血液中有足够的溶氧量，防止因为氧气量不足对患者身体的损伤，另外在入细胞生物反应器前与出细胞生物反应器后的循环管路上的溶氧检测装置5反馈的调节细胞生物反应器前的管路上的增氧器10的氧气输入速度；保证进入细胞生物反应器的血浆或超滤液中有足够的溶氧量提供给细胞生物反应器足够的氧气供给，防止氧气量不足对细胞生物反应器内细胞的伤害。
在血泵后设置一个能够消除循环血液中有毒物质的的解毒装置；
解毒装置为在血泵后设置的一个毒性物质吸附装置2，此种设置的目的是为了将毒性强且细胞反应器无法全部转换的有毒物质通过吸附装置2从血液中去除，减少有毒物质对人体组织及细胞反应器内细胞的伤害。
因为系统中涉及各种液体溶液的输注，会导致整个循环血系统中的血液总量增多，水分含量增多，回输回患者身体后会导致患者水肿，和患者的心脏负担增加，因此需要在血泵后设置一个水管理装置，以保证对整个系统中总体血量平衡的控制。水管理装置为一个透析器，透析器的设置可以有效保证水管理的同时，可以消除血液中的多余的小分子及离子成分，如葡萄糖及钙离子，减少回输的血液对肾脏的损伤，进一步保证肝衰竭患者其他身体器官不出现并发症。透析为任意可以实现水管理功能的液泵-装置，这些液泵(可以是蠕动泵)和透析器便可执行此功能，无需再加用CRRT透析机)，具体见附件的设备；
在血液循环管路中设置1-5个防泄漏检测器11。防泄漏检测器11的设置可以很好的解决循环管路有血液泄漏和溶血的风险。
防泄漏检测器11设置在超滤液泵与超滤液发生器之间的循环管路上。
在血液循环管路中设置防逆流阀，防止循环管路堵塞后的血液回流问题。
在血泵，超滤液发生器，细胞反应器，超滤液泵，细胞过滤器前的循环管路上设置压力检测装置4，可以快速的有针对性的检测对应的装置处发生堵塞，可以快速找到出问题的部位并快速进行解决。再间隔设置1-3个压力检测装置4，可以以最快的方式发现循环管路的问题并进行解决。每个压力检测装置4都设置一个报警装置，当出问题时报警装置报警，并进行解决。
当多个报警装置在医护人员觉察不到的情况下同时报警，不方便找到初始问题部位，进行如下设置：所有的压力检测装置4都与一个带报警装置及显示装置的控制器连接，通过显示所有压力检测装置4的情况，一旦出现问题报警装置报警，并由控制结构检测并记录最先出问题的压力检测装置4；可以快速找到最先出问题的部位，以最快的方式处理问题。
超滤液发生器在胞浆分离后，血浆或超滤液进入到细胞生物反应器的管路部分，造成超滤液发生器的细胞部分液体浓缩，容易造成超滤液发生器的堵塞，为了防止发生超滤液发生器的堵塞，将通过细胞生物反应器后的血液循环管路段连接到超滤液发生器的细胞液侧或连接到进入超滤液发生器前的血液循环管路段，对过滤后的细胞液起到稀释效果，可以有效的避免堵塞。
超滤液泵为蠕动泵，细胞生物反应器后设置一个可以形成脉动流的周期性夹闭与打开的电动夹闭装置12，夹闭装置由控制系统周期性控制。
血泵带动的血液循环速率为120-200ml/min；超滤液泵带动的血浆浆或超滤液输入速率为30-60ml/min，此种运行方式可以保证对血浆或超滤液的处理及血液的有效循环，而且此种运行方式可以有效的保证经过细胞生物反应器的循环管路段连接到超滤液发生器前成为可能，虽然有部分处理的血浆或超滤液再次进入到生物反应器内但也仅有一小部分进入到细胞反应器内，无非是再接受净化处理，整体可控。每个装置都设置阀门组件，可以方便更换。
目前在ELAD系统中使用的医疗设备和生产厂商如下：
血液和超滤液泵–LivaNova(Sorin)S5双头蠕动泵
细胞反应器再循环泵–LivaNova(Sorin)CP5离心泵
血气监测和分析系统–Terumo CDI500
水加热器——辛辛那提亚零标准温度热水器
血液加热器–Stihler Electronics Astotherm PlusAP260EU
气体混合器-Sechrist Industries 3500CPG
输注泵(用于葡萄糖，柠檬酸盐，和钙离子)–凯撒利亚医疗电子公司CMExpress上述实施例的说明只是用于理解本发明。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干调整和改进，这些调整和改进也将落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种体外肝脏支持系统，其包括连通各个结构的血液循环管路，保证血液体外循环流速的连接患者管路的血泵，实现超滤及胞浆分离的超滤液发生器；保证超滤液发生器滤出血浆或超滤液传输速度的超滤液泵；接在超滤液泵后处理血浆内物质的细胞生物反应器；细胞生物反应器后接的有效过滤掉可能残留在超滤液中细胞的细胞过滤器；超滤液发生器上还设计有一个连接管连接患者血液循环管路，其特征在于，在患者血液循环管路的回路段上设置一个回输血液加热器；在超滤液发生器前设置一输注抗凝物质的输注泵一；循环管路上设置多个检测管路是否通畅的压力检测装置；细胞生物反应器前后设置检测能够反映生物反应器内细胞活性物质的物质检测结构一，在循环管路上设置补充循环血液中物质的输注泵二，及能够检测循环血液中输注物质浓度的物质检测装置二；物质检测装置二与对应的输注泵二连接，物质检测装置二反馈式的调节输注泵的输入速率；生物反应器为含C3A细胞系的反应器；输注泵一为输注柠檬酸盐抗凝物质的输注泵；为了提供足够的与柠檬酸盐结合的钙离子，输注泵二包括钙离子输注泵；物质检测结构二包括钙离子检测装置；通过检测钙离子浓度反馈的调节钙离子输注泵的输注速度，使血液中的钙离子水平维持在一个正常水平；患者的血液抽出管路连接血泵，后连接超液滤发生器，超滤液发生器分出两个连接管，一个为用于继续传输含细胞的血液的血液输出管，一个为用于继续传输血浆或超滤液的血浆或超滤液输出管；血液输出管连接回患者血液循环管路；血浆或超滤液输出管连接超滤液泵；超滤液泵连接1到多个细胞生物反应器，每个细胞生物反应器成并联或串联设置；胞浆或超滤液经过细胞生物反应器后汇集，后连接一个能过滤多余细胞成分的细胞过滤器；细胞过滤器延伸的连接管连接到进入超滤液发生器前的血液循环管路段；对应物质的物质检测装置一与物质检测装置二都包括2个；一个为检测血液处理前或者进入生物反应器前的血液的物质浓度的检测装置，一个为检测血液处理后或流出生物反应器后的血液的物质浓度的检测装置。
2.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，钙离子检测装置为设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段上的钙离子检测装置，在超滤液发生器之后超滤液泵前设置钙离子泵。
3.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，物质检测装置一包括检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置及检测PH值的PH值检测装置。
4.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，输注泵二包括输注葡萄糖的葡萄糖泵，物质检测装置二对应包括设置在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段的检测葡萄糖浓度的葡萄糖检测装置；葡萄糖泵设置在回患者的循环管路段。
5.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，在超滤液泵前后连接上一或下一装置前的管路段也设置一个葡萄糖泵。
6.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，输注泵二还包括在生物反应器前的管路及回患者的血液循环管路段上设置的两个输注氧气的增氧器；在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段上各设置一个溶氧检测装置；在入生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上各设置一个溶氧检测装置；在出患者的循环管路段及回患者的循环管路段的溶氧检测装置反馈的调节回患者循环管路上的增氧器的氧气输入速度；另外在入生物反应器前与出生物反应器后的循环管路上的溶氧检测装置反馈的调节生物反应器前的分支管路上的增氧器的氧气输入速度。
7.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，在血泵后设置一个能够消除循环血液中毒性物质的解毒装置。
8.根据权利要求2所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，在血泵后设置一个液体管理装置，液体管理装置为一个透析器。
9.根据权利要求1所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，在血泵，超滤液发生器，细胞反应器，超滤液泵，细胞过滤器前的循环管路上设置压力检测装置。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的体外肝脏支持系统，其特征在于，血泵带动的血液循环速率为120-200ml/min；超滤液泵带动的超滤液的速率为30-60ml/min。
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