專利名稱：一種人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種醫(yī)療設(shè)備，尤其涉及一種應(yīng)用于生 物型或混合型生物人工肝治療的核心裝置人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，肝衰竭病情危重，進(jìn)展迅速，病死率極高，針對肝衰竭的治療一直是世界性 難題。而目前人工肝治療已經(jīng)成為重型肝炎肝衰竭一個(gè)不可替代的治療手段，尤其是生物 人工肝在理論上可以代償肝臟的全部功能，代表著今后人工肝的發(fā)展潮流，面臨著巨大的 臨床需求，具有著廣泛的臨床應(yīng)用前景。生物人工肝的基本原理是患者的血液或血漿流經(jīng) 載有生物活性細(xì)胞的生物反應(yīng)器，在此過程中，生物活性細(xì)胞一方面完成血液(血漿)中毒 性物質(zhì)的代謝，同時(shí)將其合成的生物活性物質(zhì)釋放入血，糾正內(nèi)環(huán)境紊亂，暫時(shí)替代衰竭肝 臟的部 分功能，為自體肝臟恢復(fù)或肝移植贏得機(jī)會(huì)，從而降低患者死亡率，達(dá)到治療目的。生物反應(yīng)器作為生物型或混合型生物人工肝治療的核心裝置，是外源性肝細(xì)胞和 病人血漿進(jìn)行交換的場所，理想的生物反應(yīng)器應(yīng)該盡可能的提高肝細(xì)胞與病人血漿之間物 質(zhì)交換的效率。當(dāng)前國外已進(jìn)行I-III期臨床驗(yàn)證的生物人工肝裝置有BLSS、AMC-BAL、 ELAD、MELS、HepatAssist等，多未達(dá)到預(yù)期的臨床療效。特別是目前應(yīng)用最多的中空纖維 生物反應(yīng)器，其細(xì)胞分布不均，粘附性差以及易成團(tuán)的缺點(diǎn)已經(jīng)限制了其進(jìn)一步的發(fā)展。而 肝細(xì)胞微囊化由于三維的肝細(xì)胞生長環(huán)境及免疫隔離作用等諸多優(yōu)點(diǎn)則成為人工肝領(lǐng)域 新的研究方向。依托肝細(xì)胞微囊化而構(gòu)建的微囊化肝細(xì)胞生物反應(yīng)器人工肝支持系統(tǒng)，在 提高物質(zhì)交換效率方面的獨(dú)特優(yōu)勢，可以更為高效的發(fā)揮生物人工肝的治療作用。微囊化 肝細(xì)胞生物反應(yīng)器最初是采用固化床式生物反應(yīng)器，但是其內(nèi)的大量微囊化肝細(xì)胞的低灌 注狀態(tài)，及高剪切力作用，成為其極大的缺陷。因此當(dāng)前的多為流化床式生物反應(yīng)器，使得 微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)。然而當(dāng)前研制成功的諸多微囊懸浮型生物反應(yīng)器，其原理大多在于 借助一定的流速使得微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)，必須有一個(gè)泵以更大的泵速帶動(dòng)血漿形成充分 的流速，這樣必須配備一儲液池，在來自人體的低速血漿泵速與推動(dòng)微囊灌流的高速泵速 之間起到一定的緩沖作用。儲液池的設(shè)置勢必增加了體外流出的血漿量，對于治療對象總 的血漿容量的要求有所提高，從而限制了人工肝治療的適用范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種人工肝用微囊懸浮型攪拌 池式生物反應(yīng)器。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種人工肝用微囊懸浮型攪拌 池式生物反應(yīng)器，它包括上蓋部、主體部、微囊化肝細(xì)胞和磁力攪拌子；其中，所述上蓋部和 主體部螺紋配合銜接，上蓋部上設(shè)有液體進(jìn)口和氣壓平衡孔；微囊化肝細(xì)胞和磁力攪拌子 裝在由上蓋部和主體部組成的腔內(nèi)；主體部側(cè)壁接近底部有一液體出口，主體部內(nèi)壁在液 體出口處設(shè)有緊貼內(nèi)壁的細(xì)胞篩網(wǎng)，該細(xì)胞篩網(wǎng)直徑大于液體出口的管徑。[0006]進(jìn)一步地，所述氣壓平衡孔的孔內(nèi)有濾膜。所述濾膜厚0. 22微米，濾膜材料為混
合纖維素酯。進(jìn)一步地，所述篩網(wǎng)為尼龍材料，孔徑為600至800目。所述上蓋部和主體部的材 料為塑料或有機(jī)玻璃。本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng) 器呈立體圓柱型，既借助氣壓平衡孔起到普通儲液池的緩沖作用，又通過磁力攪拌作用使 得反應(yīng)器內(nèi)微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)，從而充分與重肝血漿相互作用，更加有效的發(fā)揮生物人 工肝的治療作用。本實(shí)用新型提供的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器還可根據(jù)臨 床的具體實(shí)踐要求，對內(nèi)外雙腔容積大小比例進(jìn)行重新設(shè)置，擴(kuò)大或縮小，從而更加合理的 應(yīng)用于臨床。

圖1為人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器上蓋部和主體部示意圖；圖3為人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器的側(cè)面觀示意圖；圖4為人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器外接系統(tǒng)輔助裝置的示意圖；圖中，1、液體進(jìn)口，2、氣壓平衡孔，3、上蓋部，4、微囊化肝細(xì)胞，5、主體部，6、液體 出口，7、磁力攪拌子，8、磁力攪拌器，9、血漿分離器，10、膜氧合器，11、人工肝用微囊懸浮型 攪拌池式生物反應(yīng)器，12、免疫吸附器。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，總體外觀 呈立體圓柱型，可分為上蓋部3和主體部5上下兩部分。上蓋部3上有液體進(jìn)口 1和氣壓 平衡孔2，液體進(jìn)口 1供重肝血漿進(jìn)入反應(yīng)器腔內(nèi)，氣壓平衡孔2可將反應(yīng)器內(nèi)腔與池外連 通，保持池內(nèi)外大氣壓平衡，氣壓平衡孔2在孔內(nèi)設(shè)置0. 22微米的濾膜，保證池內(nèi)無菌狀 態(tài)。上蓋部3為外旋接口，與主體部5可螺紋配合緊密銜接，上蓋部3與主體部5通過螺旋 口的設(shè)計(jì)，使得微囊的裝入十分簡易。主體部5內(nèi)裝有微囊化肝細(xì)胞4和磁力攪拌子7，主 體部5側(cè)壁有一液體出口 6，主體部5內(nèi)壁在液體出口 6處設(shè)有緊貼內(nèi)壁的細(xì)胞篩網(wǎng)，該細(xì) 胞篩網(wǎng)直徑略大于液體出口 6的管徑，緊貼于生物反應(yīng)器的腔內(nèi)壁，篩網(wǎng)為尼龍材料，孔徑 為600至800目。如圖2所示，上蓋部3為外旋接口，與主體部5通過螺旋口經(jīng)旋轉(zhuǎn)后可緊密銜接。 該生物反應(yīng)器在打開后，可在無菌狀態(tài)下，向主體部5裝入滅菌后的磁力攪拌子7及微囊化 肝細(xì)胞4。如圖1和圖4所示，該反應(yīng)器上蓋部3有一液體進(jìn)口 1和一氣壓平衡孔2，其中液 體進(jìn)口 1外依次連接膜氧合器10及血漿分離器9的管道，由泵帶動(dòng)，不斷經(jīng)液體進(jìn)口 1向 反應(yīng)器內(nèi)泵入重肝血漿。氣壓平衡孔2可將反應(yīng)器內(nèi)腔與外部連通，保持反應(yīng)器內(nèi)外大氣 壓平衡，氣壓平衡孔2在孔內(nèi)設(shè)置0. 22微米的濾膜，保證池內(nèi)無菌狀態(tài)。濾膜材料可為混 合纖維素酯等。反應(yīng)器側(cè)壁接近底部有一液體出口 6，其腔內(nèi)側(cè)裝有細(xì)胞濾網(wǎng)。細(xì)胞篩網(wǎng)直 徑略大于液體出口 6的管徑，緊貼于生物反應(yīng)器的內(nèi)壁，篩網(wǎng)為尼龍材料，孔徑為600至800目。經(jīng)液體出口 6向外連接返回人體的血漿管道，其中途徑吸附免疫大分子的免疫吸附器12。本實(shí)用新型需要配套使用一磁力攪拌器8，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)臄嚢柁D(zhuǎn)速，使得反應(yīng)器內(nèi)的 肝細(xì)胞微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)。如圖4所示，反應(yīng)器配套使用磁力攪拌器8，液體進(jìn)口 1以塑料制血液凈化回路管 外接膜氧合器10，膜氧合器10以塑料制血液凈化回路管外接血漿分離器9，液體出口 6以 塑料制血液凈化回路管外接用于吸附免疫大分子的免疫吸附器12。通過設(shè)置磁力攪拌器8 適當(dāng)?shù)臄嚢柁D(zhuǎn)速，使得反應(yīng)器內(nèi)的肝細(xì)胞微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)。反應(yīng)器外殼材料可為塑料或有機(jī)玻璃，大小尺寸為反應(yīng)器腔內(nèi)半徑為5cm，除去 壁厚，反應(yīng)器高為15cm，腔內(nèi)容積約800ml。實(shí)際制作時(shí)可根據(jù)臨床實(shí)踐需要放大或縮小， 制定出最佳的尺寸。本實(shí)用新型的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器與以往的微囊懸浮型生 物反應(yīng)器相比，優(yōu)勢在于本實(shí)用新型提供的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器不僅僅可以起到反 應(yīng)器的作用，還可以同時(shí)起到儲液池的作用。首先，本實(shí)用新型采用的是磁力攪拌作用，使 得微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)樵诩韧膶?shí)驗(yàn)研究中，肝細(xì)胞微囊的制備工藝多為AC海藻酸 鈉_殼聚糖，ACA海藻酸鈉-殼聚糖-海藻酸鈉，APA海藻酸鈉-多聚賴氨酸-海藻酸鈉，其 微囊極易沉積下來，容易黏附在一起，難以分開。尤其是普通的微囊懸浮型流化床式生物反 應(yīng)器，其在實(shí)際操作過程中液體的流速過高則對微囊有極大剪切力影響，太慢則微囊聚集 成團(tuán)，難以分開。本實(shí)用新型采用磁力攪拌器，通過攪拌作用使得微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)，則 避開了以上缺陷。并且在具體實(shí)踐過程中，可以根據(jù)生物反應(yīng)器內(nèi)的微囊懸浮狀況，隨時(shí)選 擇合適的攪拌速度，增強(qiáng)了反應(yīng)器的可操作性。另外，本實(shí)用新型借助一氣壓平衡孔，使得 生物反應(yīng)器同時(shí)起到了普通儲液池的緩沖作用，減少了整個(gè)系統(tǒng)中儲液池的配置，從而減 少了體外流出的血漿容量，從而降低了治療過程中治療對象的血容量改變帶來的危險(xiǎn)，使 得整個(gè)人工肝治療過程中的安全性得到增加。本生物人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，設(shè)計(jì)合理，功能全面，操作簡 易，適用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，具有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求一種人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，其特征在于，它包括上蓋部(3)、主體部(5)、微囊化肝細(xì)胞(4)和磁力攪拌子(7)；其中，所述上蓋部(3)和主體部(5)螺紋配合銜接，上蓋部(3)上設(shè)有液體進(jìn)口(1)和氣壓平衡孔(2)；微囊化肝細(xì)胞(4)和磁力攪拌子(7)裝在由上蓋部(3)和主體部(5)組成的腔內(nèi)；主體部(5)側(cè)壁接近底部有一液體出口(6)，主體部(5)內(nèi)壁在液體出口(6)處設(shè)有緊貼內(nèi)壁的細(xì)胞篩網(wǎng)，該細(xì)胞篩網(wǎng)直徑大于液體出口(6)的管徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述 氣壓平衡孔(2)的孔內(nèi)有濾膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，其特征在于，所 述濾膜厚0. 22微米，濾膜材料為混合纖維素酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述 篩網(wǎng)為尼龍材料，孔徑為600至800目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，其特征在于，所述 上蓋部(3)和主體部(5)的材料為塑料或有機(jī)玻璃。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器，它包括上蓋部、主體部、微囊化肝細(xì)胞和磁力攪拌子；本實(shí)用新型的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器呈立體圓柱型，既借助氣壓平衡孔起到普通儲液池的緩沖作用，又通過磁力攪拌作用使得反應(yīng)器內(nèi)微囊成懸浮流動(dòng)狀態(tài)，從而充分與重肝血漿相互作用，更加有效的發(fā)揮生物人工肝的治療作用。本實(shí)用新型提供的人工肝用微囊懸浮型攪拌池式生物反應(yīng)器還可根據(jù)臨床的具體實(shí)踐要求，對內(nèi)外雙腔容積大小比例進(jìn)行重新設(shè)置，擴(kuò)大或縮小，從而更加合理的應(yīng)用于臨床。
文檔編號A61F2/00GK201558194SQ20092020169
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者呂國良, 張安業(yè), 朱春俠, 李蘭娟, 潘小平, 趙立夫, 郭靜 申請人:浙江大學(xué)