CN113499497B - 一种固定化酶反应剂再生系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种固定化酶反应剂再生系统，包括进血口组件、动脉管路、血液净化装置、静脉管路和回血口组件；动脉管路上设置有血泵，所述血泵设置于进血口组件和血液净化装置之间；动脉管路的一侧设置有再生液体存储箱，再生液体存储箱内盛放有再生液体，用于对血液净化装置内的固定化酶进行再生处理；动脉管路上设置有三通阀，三通阀设置于进血口组件和血泵之间，三通阀包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和阀体，第一阀口、第二阀口均与动脉管路相连通，第三阀口和再生液体存储箱之间相连通，阀体通过转动，实现了血液净化治疗和固定化酶反应剂再生处理的切换，借此，本发明具有能够使底物的浓度降低，减少底物抑制作用影响治疗效果的优点。

Description

一种固定化酶反应剂再生系统及其操作方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，特别涉及一种固定化酶反应剂再生系统及其操作方法。

背景技术

目前体外循环血路是临床上血液净化过程中广泛使用的产品，其将患者体内血液引至体外经滤器净化后再输回体内，在使用时，快速安全的将病人血液输回，保证体外循环血路的通畅是保证患者安全治疗的重要前提。

现有的体外循环血路包括静脉管路、动脉管路和废液收集管路，在使用时通过动脉管路将患者体内血液引出并连接至血液净化装置，血液净化装置内装置由固定化酶，用于对血液进行净化，经过净化处理后的血液通过静脉管路重新引回至患者体内。

但是，简单酶催化反应动力学有一个显著的特点,即反应速率与底物浓度的关系是一种简单增加的函数关系。而实际上有些酶的催化反应,由于底物浓度过高,其反应速率反而会下降,这种效应称为底物抑制作用，由于底物抑制作用，酶的催化反应效率会随着底物的浓度而降低反应速率，降低治疗效果。

发明内容

本发明提出一种固定化酶反应剂再生系统及其操作方法，能够使底物的浓度降低，减少底物抑制作用影响治疗效果。

本发明的技术方案是这样实现的：一种固定化酶反应剂再生系统，包括进血口组件、动脉管路、血液净化装置、静脉管路和回血口组件；

所述动脉管路的前端和进血口组件的后端连通设置，所述动脉管路的后端和血液净化装置的前端连通设置，所述静脉管路的前端和血液净化装置的后端连通设置，所述静脉管路的后端和回血口组件的前端连通设置；

所述动脉管路上设置有血泵，所述血泵设置于进血口组件和血液净化装置之间；

所述动脉管路的一侧设置有再生液体存储箱，所述再生液体存储箱内盛放有再生液体，用于对血液净化装置内的固定化酶进行再生处理；

所述动脉管路上设置有三通阀，所述三通阀设置于进血口组件和血泵之间，所述三通阀包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和阀体，所述第一阀口、第二阀口均与动脉管路相连通，所述第三阀口和再生液体存储箱之间相连通，所述阀体通过转动，实现了血液净化治疗和固定化酶反应剂再生处理的切换。

作为一种优选的实施方式，动脉管路包括第一连接管道和第二连接管道；

第一连接管道的前端和所述进血口组件的后端连通设置，所述第一连接管道的后端和第一阀口连通设置；

第二连接管道的前端和所述第二阀口连通设置，第二连接管道的后端和回血口组件的前端连通设置；

第三阀口和再生液体存储箱内之间连接设置有第三连接管道，第三连接管道的前端和再生液体存储箱连通设置，第三连接管道的后端和第三阀口连通设置。

作为一种优选的实施方式，进血口组件包括第一穿刺针和第一锁紧接头，第一锁紧接头用于固定第一穿刺针和动脉管路，所述出血口组件包括第二穿刺针和第二锁紧接头，第二锁紧接头用于固定第二穿刺针和静脉管路。

作为一种优选的实施方式，血液净化装置为血液灌流器、血液吸附器、血浆吸附器或过滤壶中的一种。

作为一种优选的实施方式，血液净化装置内的固定化酶体积为50-150ml，所述再生液体对固定化酶的再生次数为1-5次，每次再生的补充量为50-150ml，和固定化酶的体积相对应。

作为一种优选的实施方式，再生液体存储箱内所盛放的再生液体总体积小于500ml，其中再生液体为生理盐水。

作为一种优选的实施方式，固定化酶为已固定化尿酸氧化酶的树脂颗粒，该树脂颗粒灌装于血液净化装置内。

一种固定化酶反应剂再生系统的操作方法，包括如下步骤：

步骤1、转动阀体，使第三连接管处于关闭状态，患者的血浆由进血口组件进入，分别经由第一连接管、三通阀、第二连接管后，进入血液净化装置进行净化，净化后的血浆通过静脉管路，由回血口组件送回患者体内；

步骤2、待血液净化装置对血浆净化一段时间后，转动阀体；

步骤3、转动后的阀体使第三连接管处于开启状态，第一连接管处于关闭状态，生理盐水由第三连接管进入三通阀内，经由第二连接管进入血液净化装置内，对血液净化装置内的酶催化底物的浓度进行降低，实现了固定化酶的再生；

步骤4、待对固定化酶进行再生一段时间后，转动阀体，继续对患者的血浆进行净化治疗。

作为一种优选的实施方式，步骤2中血液净化装置对血浆净化的时间为5min，净化的血浆体积为500ml，血液的采集流速为100ml/min。

作为一种优选的实施方式，步骤4中固定化酶再生的时间为1min，所用的再生液体为100ml。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

1、由于尿酸氧化酶催化尿酸为尿囊素后，尿囊素浓度提高，抑制了尿酸氧化酶的反应速率，而本发明通过阀体的转动分别实现了对患者血浆的净化作用和生理盐水对固定化酶的再生作用，简单实用，仅在原体外循环血路上安装三通阀即可完成操作，易于操作人员改装和使用。

2、由于原血液净化装置，在对患者血浆进行净化一段时间后，在底物抑制的作用下，净化效果降低，需替换血液净化装置，或是提高血液净化装置内对固定化酶的填充量，但是，固定化酶填充的越多，体积越大，装置内的血室容量越大，患者离体血量越高，风险越高，同时成本过高，而本发明所采用的方式不必替换固定化酶，或者增大固定化酶的填充量，可重复使用再生后的固定化酶的同时，提高了对血浆的净化效果，也降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明治疗时的流程结构示意图；

图2为本发明再生时的流程结构示意图；

图3为三通阀的安装结构示意图；

图4为三通阀的结构示意图。

图中，1-再生液体存储箱；3-进血口组件；4-管路夹；5-三通阀；6-采样口；8-泵前侧枝；10-血泵；11-抗凝剂管；12-过滤壶；13-出血口组件；50-第一阀口；51-第一阀口；52-第三阀口；53-阀体。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

根据图1至图4所示，一种固定化酶反应剂再生系统，包括进血口组件3、动脉管路、血液净化装置、静脉管路和回血口组件；

动脉管路的前端和进血口组件3的后端连通设置，动脉管路的后端和血液净化装置的前端连通设置，静脉管路的前端和血液净化装置的后端连通设置，静脉管路的后端和回血口组件的前端连通设置；

动脉管路上设置有血泵10，所述血泵10设置于进血口组件3和血液净化装置之间；

动脉管路的一侧设置有再生液体存储箱1，再生液体存储箱1内盛放有再生液体，用于对血液净化装置内的固定化酶进行再生处理；

动脉管路上设置有三通阀5，三通阀5设置于进血口组件3和血泵10之间，三通阀5包括第一阀口50、第二阀口51、第三阀口52和阀体53，第一阀口50、第二阀口51均与动脉管路相连通，第三阀口52和再生液体存储箱1之间相连通，阀体53通过转动，实现了血液净化治疗和固定化酶反应剂再生处理的切换。

动脉管路包括第一连接管道和第二连接管道；

第一连接管道的前端和所述进血口组件3的后端连通设置，所述第一连接管道的后端和第一阀口50连通设置；

第二连接管道的前端和所述第二阀口51连通设置，第二连接管道的后端和回血口组件的前端连通设置；

第三阀口52和再生液体存储箱1内之间连接设置有第三连接管道，第三连接管道的前端和再生液体存储箱1连通设置，第三连接管道的后端和第三阀口52连通设置。

进血口组件3包括第一穿刺针和第一锁紧接头，第一锁紧接头用于固定第一穿刺针和动脉管路，所述出血口组件13包括第二穿刺针和第二锁紧接头，第二锁紧接头用于固定第二穿刺针和静脉管路。

血液净化装置为血液灌流器、血液吸附器、血浆吸附器或过滤壶12中的一种。

血液净化装置内的固定化酶体积为50-150ml，所述再生液体对固定化酶的再生次数为1-5次，每次再生的补充量为50-150ml，和固定化酶的体积相对应。

再生液体存储箱1内所盛放的再生液体总体积小于500ml，其中再生液体为生理盐水。

固定化酶为已固定化尿酸氧化酶的树脂颗粒，该树脂颗粒灌装于血液净化装置内。

一种固定化酶反应剂再生系统的操作方法，包括如下步骤：

步骤1、转动阀体53，使第三连接管处于关闭状态，患者的血浆由进血口组件3进入，分别经由第一连接管、三通阀5、第二连接管后，进入血液净化装置进行净化，净化后的血浆通过静脉管路，由回血口组件送回患者体内；

步骤2、待血液净化装置对血浆净化一段时间后，转动阀体53；

步骤3、转动后的阀体53使第三连接管处于开启状态，第一连接管处于关闭状态，生理盐水由第三连接管进入三通阀5内，经由第二连接管进入血液净化装置内，对血液净化装置内的酶催化底物的浓度进行降低，实现了固定化酶的再生；

步骤4、待对固定化酶进行再生一段时间后，转动阀体53，继续对患者的血浆进行净化治疗。

再生液体存储箱1内所盛放的再生液体总体积小于500ml，其中再生液体为生理盐水。固定化酶为已固定化尿酸氧化酶的树脂颗粒，该树脂颗粒灌装于血液净化装置内。

由于尿酸氧化酶催化尿酸为尿囊素后，尿囊素浓度提高，抑制了尿酸氧化酶的反应速率，而本发明通过阀体53的转动分别实现了对患者血浆的净化作用和生理盐水对固定化酶的再生作用，简单实用，仅在原体外循环血路上安装三通阀5即可完成操作，易于操作人员改装和使用。

由于原血液净化装置，在对患者血浆进行净化一段时间后，在底物抑制的作用下，净化效果降低，需替换血液净化装置，或是提高血液净化装置内对固定化酶的填充量，但是，固定化酶填充的越多，体积越大，装置内的血室容量越大，患者离体血量越高，风险越高，同时成本过高，而本发明所采用的方式不必替换固定化酶，或者增大固定化酶的填充量，可重复使用再生后的固定化酶的同时，提高了对血浆的净化效果，也降低了成本。

本发明所采用的固定化酶为已固定化尿酸氧化酶的树脂颗粒，该已固定化尿酸氧化酶的树脂颗粒为市场上直接购买所得。

本实施例中，动脉管路上还依次设置有管路夹4、采样口6、泵前侧枝8和抗凝剂管11，本实施例中血泵10设置于泵前侧枝8和抗凝剂管11之间，本实施例中的血液净化装置采用过滤壶12，本实施例将三通阀5放置于管路夹4和采样口6之间，通过本发明的再生处理，对固定化酶再生前和对固定化酶再生后，分别进行血浆尿酸浓度的检测，其检测结果如下表所示：

由此可知，在治疗500ml血浆时，固定化酶反应剂再生处理前对血浆中尿酸的治疗程度和固定化酶反应剂再生处理后对血浆中尿酸的治疗程度基本相同，但是在治疗1000ml血浆和治疗1500ml血浆时，固定化酶反应剂再生处理前对血浆中尿酸的治疗程度要明显差于固定化酶反应剂再生处理后对血浆中尿酸的治疗程度，因此，对固定化酶的再生处理尤为重要。

酶的催化反应,由于底物浓度过高,其反应速率反而会下降,这种效应称为底物抑制作用，在再生时，选择的再生液体为生理盐水(可进入人体，无害)，通过加入生理盐水，将反应器内的酶催化反应后的底物排出反应器或通过稀释作用，降低酶催化底物的浓度。

本发明通过将反应后的底物排出反应器，即排出过滤壶12，为现有技术中常用的技术手段，此处不再做过多赘述，过滤壶12内所残留的生理盐水，可随血液一起回到患者体内，不会对患者造成影响，提高了安全性，本发明在治疗2000ml血液时，以再生次数3次为最佳，其再生次数对治疗血浆中尿素的数值对比如下表所示：

由上表可知，在治疗2000ml血液时，对固定化酶反应剂的再生处理次数以3次为最佳，即提高了治疗效果，又提高了治疗效率，能够使底物的浓度降低，减少底物抑制作用影响治疗效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种固定化酶反应剂再生系统，其特征在于，包括进血口组件、动脉管路、血液净化装置、静脉管路和回血口组件；

所述动脉管路的前端和进血口组件的后端连通设置，所述动脉管路的后端和血液净化装置的前端连通设置，所述静脉管路的前端和血液净化装置的后端连通设置，所述静脉管路的后端和回血口组件的前端连通设置；

所述动脉管路上设置有血泵，所述血泵设置于进血口组件和血液净化装置之间；

所述动脉管路的一侧设置有再生液体存储箱，所述再生液体存储箱内盛放有再生液体，用于对血液净化装置内的固定化酶进行再生处理；

所述动脉管路上设置有三通阀，所述三通阀设置于进血口组件和血泵之间，所述三通阀包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和阀体，所述第一阀口、第二阀口均与动脉管路相连通，所述第三阀口和再生液体存储箱之间相连通，所述阀体通过转动，实现了血液净化治疗和固定化酶反应剂再生处理的切换；

所述动脉管路包括第一连接管道和第二连接管道；

第一连接管道的前端和所述进血口组件的后端连通设置，所述第一连接管道的后端和第一阀口连通设置；

第二连接管道的前端和所述第二阀口连通设置，第二连接管道的后端和回血口组件的前端连通设置；

所述第三阀口和再生液体存储箱内之间连接设置有第三连接管道，第三连接管道的前端和再生液体存储箱连通设置，第三连接管道的后端和第三阀口连通设置；

所述固定化酶为已固定化尿酸氧化酶的树脂颗粒，该树脂颗粒灌装于血液净化装置内。

2.根据权利要求1所述的一种固定化酶反应剂再生系统，其特征在于，所述血液净化装置为血液灌流器、血液吸附器、血浆吸附器或过滤壶中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种固定化酶反应剂再生系统，其特征在于，所述进血口组件包括第一穿刺针和第一锁紧接头，第一锁紧接头用于固定第一穿刺针和动脉管路，所述回血口组件包括第二穿刺针和第二锁紧接头，第二锁紧接头用于固定第二穿刺针和静脉管路。

4.根据权利要求1所述的一种固定化酶反应剂再生系统，其特征在于，所述血液净化装置内的固定化酶体积为50-150ml，所述再生液体对固定化酶的再生次数为1-5次，每次再生的补充量为50-150ml，和固定化酶的体积相对应。

5.根据权利要求1所述的一种固定化酶反应剂再生系统，其特征在于，所述再生液体存储箱内所盛放的再生液体总体积小于500ml，其中再生液体为生理盐水。