CN201871013U - 一种生物人工肝支持系统及其组合式储液池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生物人工肝支持系统及其组合式储液池，其中，组合式储液池包括封闭式入液池和封闭式返液池，入液池的顶部设有第一液体入口和第一气压平衡孔，入液池的底部设有第一液体出口和第二液体入口；返液池的顶部设有第三液体入口和第二气压平衡孔，返液池的底部设有第二液体出口和第三液体出口；第二液体出口通过第一连通管与第二液体入口连通，第一连通管上安装有方向及流量控制装置。本实用新型可提高肝衰竭血浆与生物反应器之间物质交换效率，避免无效循环，无需依赖泵的抽吸作用，结构简单、运行稳定，有利于提高生物人工肝支持系统的疗效。本实用新型可根据具体需求，调整入液池和返液池的容积，以适于临床应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于进行生物人工肝治疗的医疗设备，特别涉及一种可有效提高生物人工肝治疗效果的装置及其组合式储液池，属于生物医学技术领域。
背景技术
生物人工肝支持系统是一种为肝功能衰竭患者提供体外肝功能支持的装置，该技术的出现为肝衰竭的治疗开辟了新途径。其基本原理是将体外分离的原代肝细胞(猪肝细胞、人肝细胞等)或体外培养的肝细胞株(永生化肝细胞株等)置于生物反应器中，使肝衰竭患者的血浆通过具有一定分子截留量半透膜与肝细胞进行物质交换，从而达到纠正代谢紊乱等治疗目的。在这个领域中，针对细胞源和生物反应器的研究是两大热点。但是，生物人工肝支持系统构建中的一些其他问题，如储液池的设计，也有着重要的应用价值，却未得到深入的研究。
储液池是生物人工肝支持系统中的组件之一，设计合理的储液池可以提高肝衰竭患者血浆(或血液)与生物反应器之间的物质交换效率，提高疗效。国外已研发的较成熟的生物人工肝支持系统有AMC-BAL、BLSS、ELAD、HepatAssist、MELS等，大致存在两类问题：1)未安装储液池，肝衰竭血浆流经生物反应器的速度仅能与肝衰竭血浆自患者体内的引出速度相一致，而血浆自肝衰竭患者体内的引出速度是根据患者的生理状况受到严格限制的，影响了肝衰竭血浆与生物反应器之间的物质交换效率。2)使用单腔储液池，虽然肝衰竭血浆流经生物反应器的速度可大大超过肝衰竭血浆自患者体内的引出速度，但已流经生物反应器的净化血浆与未流经生物反应器的肝衰竭血浆直接混合，无法避免部分肝衰竭血浆未与生物反应器内肝细胞作用即返回患者体内，无效循环的存在是其严重缺陷。
为解决该问题，中国专利申请200910155039.X公开了一种生物人工肝支持系统用双腔储液池。但在应用该双腔储液池进行生物人工肝治疗过程中，已经生物反应器作用的净化血浆与未经生物反应器作用的肝衰竭血浆之间的单向流动是通过泵的抽吸作用实现的，在遭遇意外停泵等机械故障和操作错误时，双 腔内血浆的单向流动会受到干扰。
实用新型内容
本实用新型的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种适用于生物人工肝治疗的生物人工肝支持系统及其组合式储液池。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：该用于生物人工肝支持系统的组合式储液池包括位于同一水平面上的封闭式入液池和封闭式返液池，入液池的顶部设有第一液体入口和第一气压平衡孔，入液池的底部设有第一液体出口和第二液体入口；返液池的顶部设有第三液体入口和第二气压平衡孔，返液池的底部设有第二液体出口和第三液体出口；第二液体出口通过第一连通管与第二液体入口连通，第一连通管上安装有方向及流量控制装置。
进一步地，本实用新型所述方向及流量控制装置包括单向活瓣和夹管阀，所述单向活瓣和夹管阀分别安装于第一连通管上。
进一步地，本实用新型所述第一气压平衡孔和第二气压平衡孔的直径为0.5cm。
本实用新型的生物人工肝支持系统包括血浆分离器和生物反应器，还包括组合式储液池和三通管，所述组合式储液池包括位于同一水平面上的封闭式入液池和封闭式返液池，入液池的顶部设有第一液体入口和第一气压平衡孔，入液池的底部设有第一液体出口和第二液体入口；返液池的顶部设有第三液体入口和第二气压平衡孔，返液池的底部设有第二液体出口和第三液体出口；第二液体出口通过第一连通管与第二液体入口连通，第一连通管上安装有方向及流量控制装置；所述第一液体出口与生物反应器的入口通过第二连通管连通，在第二连通管上安装有循环泵；所述第三液体出口与所述三通管的第一支管连接，所述血浆分离器的血细胞出口与所述三通管的第二支管，在所述三通管的第一支管上安装有返浆泵；所述第三液体入口与生物反应器的出口连通；所述第一液体入口与血浆分离器的血浆出口通过第三连通管连通，在第三连通管上安装有分离泵；所述血浆分离器的入口连接有第四连通管。
进一步地，本实用新型所述方向及流量控制装置包括单向活瓣和夹管阀，所述单向活瓣和夹管阀分别安装于第一连通管上。
进一步地，本实用新型所述第一气压平衡孔和第二气压平衡孔的直径为0.5cm。
与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：将本实用新型组合式储液池应用到生物人工肝支持系统时，可以提高肝衰竭血浆与生物反应器之间的物质交换效率，避免无效循环，而且已经生物反应器作用的净化血浆与未经生物反应器作用的肝衰竭血浆之间的单向流动是利用第一连通管作为媒介通过重力势能差和单向活瓣实现的，而不是依赖泵的抽吸作用，结构简单、运行稳定，有利于提高生物人工肝支持系统的疗效。本实用新型提供的生物人工肝支持系统用组合式储液池可根据具体需求，调整入液池和返液池的容积，以适于临床应用。
附图说明
图1为本实用新型用于生物人工肝支持系统的组合式储液池的立体结构示意图。
图2为本实用新型生物人工肝支持系统的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图详细描述本实用新型，将使本实用新型的目的和效果更易于理解。
如图1所示，本实用新型用于生物人工肝支持系统的组合式储液池主要由封闭式入液池1和封闭式返液池2组成。入液池1和返液池2可为尺寸完全相同的圆柱形容器，由透明有机玻璃制成；去除壁厚，池高7cm，底面直径6cm，容积约200ml。入液池1的顶部开有第一液体入口4和第一气压平衡孔7，底部开有第一液体出口5和第二液体入口6。返液池2的顶部有第三液体入口8和第二气压平衡孔11，底部有第二液体出口9和第三液体出口10。以上所有液体入口及液体出口的管径均可设置为内直径约0.6cm、外部长度1cm。第一气压平衡孔7和第二气压平衡孔11可用于保持池内外气压平衡，它们的半径均可为0.5cm，孔内装有孔径为0.22微米的微孔滤膜，可阻止细菌进入池内，微孔滤膜材料可为聚偏二氟乙烯等。返液池2底部的第二液体出口9经由第一连通管3与入液池1底部的第二液体入口6连接，即第一连通管3的两端分别与返液池2底部的第二液体出口9和入液池1底部的第二液体入口6相连接，第一连通管3的管腔内直径为0.5cm，由硅胶制成，在第一连通管3上安装有单向活瓣12和夹管阀13，以用于对液体的流动方向及流量进行控制。单向活瓣12可由聚醚氨酯等材料制成，横截面为圆形，内直径为1.5cm，来自第二液体出口9的压力大于来自第二液体入口6的压力时，单向活瓣12自动开放，反之，单向活瓣12会在压力作用下自动关闭，保证了液体自返液池2底部的第二液体出口9向入 液池1底部的第二液体入口6单向流动。夹管阀13由硬质塑料制成，可在需要时随时夹闭第一连通管3。
将本实用新型的组合式储液池用于生物人工肝支持系统时，生物人工肝支持系统主要包括血浆分离器16、生物反应器19和所述组合式储液池构成。其中，组合式储液池的入液池1的第一液体出口5与生物反应器19的入口通过第二连通管23连通，在第二连通管23上安装有循环泵18；入液池1的第三液体出口10与三通管的第一支管14连接，血浆分离器16的血细胞出口与所述三通管的第二支管15，在所述三通管的第一支管14上安装有返浆泵20；组合式储液池中的返液池2的第三液体入口8与生物反应器19的出口连通；入液池1的第一液体入口4与血浆分离器16的血浆出口通过第三连通管24连通，在第三连通管24上安装有分离泵17；血浆分离器16的入口连接有第四连通管22。
如图1、图2所示，使用本实用新型的生物人工肝支持系统时，血液自肝衰竭患者的静脉引出，经第四连通管22流经血浆分离器16，血液的细胞成分由分离器16的血细胞出口直接经三通管的第二支管15和第三支管21返回人体；肝衰竭血浆则由分离器16的血浆出口在分离泵17的抽吸作用下被分离出，经第三连通管24由入液池1顶部的第一液体入口4进入入液池1，与入液池1内预冲的100ml林格氏液相混合。在循环泵18的抽吸作用下，入液池1内的肝衰竭血浆经由池底部的第一液体出口5引出，经第二连通管23流经生物反应器19，与生物反应器19内的肝细胞作用后，成为净化血浆，经由返液池2顶部的第三液体入口8进入返液池2，与返液池2内预冲的100ml林格氏液相混合。一部分返液池2内的净化血浆在返浆泵20的抽吸作用下经池底部的第三液体出口10引出，进人三通管的第一支管14和第三支管21，在第三支管21内，血液的细胞成分和血浆相混合，共同返回肝衰竭患者体内。由于入液池1和返液池2置于同一水平高度，而循环泵18的流速大于返浆泵20，会出现返液池2内的液面高度迅速超过入液池1内的液面高度的趋势，造成入液池1内的肝衰竭血浆和返液池2内的净化血浆之间存在重力势能差，来自返液池2底部的第二液体出口9的压力大于来自入液池1底部的第二液体入口6的压力，单向活瓣12在压力作用下自动开放，一部分返液池2内的净化血浆自池底部的第二液体出口9进入第一连通管3，经入液池1底部的第二液体入口6返回入液池1，反复流经生物反应器19，实现了肝衰竭血浆与生物反应器19内的肝细胞的多次作用，提高了物质交换效率，有助于增强生物人工肝支持系统的疗效。由于已经生物反 应器作用净化的血浆与未经生物反应器作用的肝衰竭血浆之间的单向流动通过重力势能差实现，入液池1内的液面高度与返液池2内的液面高度能够自动趋向于平衡。由于单向活瓣12的存在，即使在遭遇循环泵18意外停泵等机械故障或人为操作错误，如循环泵18的反向运转等情况时，入液池1内的液面高度超过返液池2内的液面高度，单向活瓣12会在压力作用下自动关闭，入液池1内的肝衰竭血浆仍不会流入返液池2，保证肝衰竭血浆不会未与生物反应器19内的肝细胞作用即返回肝衰竭患者体内。治疗结束前，先停止分离泵17和返浆泵20，入液池1内的肝衰竭血浆继续在循环泵18的抽吸作用下反复流经生物反应器19，待其被充分净化后，夹闭连通管3上的夹管阀13，净化血浆由返液池2向入液池1的流动停止，入液池1内的所有肝衰竭血浆在循环泵18的抽吸作用下进入返液池2。同时启动返浆泵20，返液池2内的所有净化血浆缓慢返回干衰竭患者体内，治疗结束。
本实用新型的生物人工肝支持系统用组合式储液池，其返液池内仅容纳已经生物反应器作用的净化血浆，可绝对避免未经生物反应器作用的肝衰竭血浆直接返回患者体内，从而避免了无效循环，提高了物质交换效率，与普通单腔储液池相比，有明显的创新。此外，本实用新型所提供的生物人工肝支持系统用组合式储液池与现有的生物人工肝支持系统用双腔储液池相比，也有明显的改进。在生物人工肝支持系统用双腔储液池的运行过程中，已经生物反应器作用的净化血浆与未经生物反应器作用的肝衰竭血浆之间的单向流动是通过泵的抽吸作用实现的，在遭遇意外停泵等机械故障和操作错误时，双腔内血浆的单向流动会受到干扰。本实用新型所提供的生物人工肝支持系统用组合式储液池，不但具备生物人工肝支持系统用双腔储液池提高肝衰竭患者血浆与生物反应器之间的物质交换效率的功能，而且已经生物反应器作用的净化血浆与未经生物反应器作用的肝衰竭血浆之间的单向流动是利用第一连通管作为媒介通过重力势能差和单向活瓣实现的，而不是依赖泵的作用，不受机械故障和人为操作失误等的干扰，结构简单且运行更加稳定，更有利于提高生物人工肝支持系统的疗效。
本实用新型所提供的生物人工肝支持系统用组合式储液池，设计新颖合理，可有效提高生物人工肝治疗过程中的物质交换效率，且运行稳定，易于操作，在生物人工肝治疗领域具有良好的应用前景。
Claims (6)
1.一种用于生物人工肝支持系统的组合式储液池，其特征在于：包括位于同一水平面上的封闭式入液池(1)和封闭式返液池(2)，入液池(1)的顶部设有第一液体入口(4)和第一气压平衡孔(7)，入液池(1)的底部设有第一液体出口(5)和第二液体入口(6)；返液池(2)的顶部设有第三液体入口(8)和第二气压平衡孔(11)，返液池(2)的底部设有第二液体出口(9)和第三液体出口(10)；第二液体出口(9)通过第一连通管(3)与第二液体入口(6)连通，第一连通管(3)上安装有方向及流量控制装置。
2.根据权利要求1所述的用于生物人工肝支持系统的组合式储液池，其特征在于：所述方向及流量控制装置包括单向活瓣(12)和夹管阀(13)，所述单向活瓣(12)和夹管阀(13)分别安装于第一连通管(3)上。
3.根据权利要求1所述的用于生物人工肝支持系统的组合式储液池，其特征在于：所述第一气压平衡孔(7)和第二气压平衡孔(11)的直径为0.5cm。
4.一种生物人工肝支持系统，包括血浆分离器(16)和生物反应器(19)，其特征在于：还包括组合式储液池和三通管，所述组合式储液池包括位于同一水平面上的封闭式入液池(1)和封闭式返液池(2)，入液池(1)的顶部设有第一液体入口(4)和第一气压平衡孔(7)，入液池(1)的底部设有第一液体出口(5)和第二液体入口(6)；返液池(2)的顶部设有第三液体入口(8)和第二气压平衡孔(11)，返液池(2)的底部设有第二液体出口(9)和第三液体出口(10)；第二液体出口(9)通过第一连通管(3)与第二液体入口(6)连通，第一连通管(3)上安装有方向及流量控制装置；所述第一液体出口(5)与生物反应器(19)的入口通过第二连通管(23)连通，在第二连通管(23)上安装有循环泵(18)；所述第三液体出口(10)与所述三通管的第一支管(14)连接，所述血浆分离器(16)的血细胞出口与所述三通管的第二支管(15)，在所述三通管的第一支管(14)上安装有返浆泵(20)；所述第三液体入口(8)与生物反应器(19)的出口连通；所述第一液体入口(4)与血浆分离器(16)的血浆出口通过第三连通管(24)连通，在第三连通管(24)上安装有分离泵(17)；所述血浆分离器(16)的入口连接有第四连通管(22)。
5.根据权利要求4所述的生物人工肝支持系统，其特征在于：所述方向及流量控制装置包括单向活瓣(12)和夹管阀(13)，所述单向活瓣(12)和夹 管阀(13)分别安装于第一连通管(3)上。
6.根据权利要求4所述的生物人工肝支持系统，其特征在于：所述第一气压平衡孔(7)和第二气压平衡孔(11)的直径为0.5cm。
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Assignee: Weihai Weigao Life Science & Technology Co., Ltd. Assignor: Zhejiang University Contract record no.: 2012330000163 Denomination of utility model: Bioartificial liver support system and combined liquid storage tank Granted publication date: 20110622 License type: Exclusive License Record date: 20120411 |
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