[发明专利]生物人工肝反应器及其操作方法

权利要求书

1.一种生物人工肝反应器，用于实现肝细胞的物质交换，其特征在于，所述生物人工肝反应器包括容器本体、控制单元、驱动单元、载体单元和输送单元；

所述控制单元包括流量控制单元、速率控制单元和时间控制单元；

所述输送单元用于向所述容器本体内部输入液体，以及将经过所述物质交换后形成的待排出液体排出所述容器本体，所述生物人工肝反应器内提供有含氧气体；

所述载体单元负载有所述肝细胞，以用于与所述液体进行液相物质交换，以及与所述含氧气体进行气相物质交换，所述载体单元包括第一载体单元和第二载体单元，所述第一载体单元包括第一承载部，所述第二载体单元包括第二承载部；

所述流量控制单元用于对所述液体、所述待排出液体进行流量控制，所述速率控制单元对所述驱动单元进行速率控制，以使所述载体单元的运动速率为0.5-5mm/s；

所述驱动单元用于带动所述载体单元或所述液体进行周期性运动，以使所述肝细胞进行所述液相物质交换和所述气相物质交换，所述驱动单元具有升降运动单元；

当所述升降运动单元为杠杆组件，所述杠杆组件的一端与所述第一载体单元相连，另一端与所述第二载体单元相连，以带动所述载体单元进行周期性升降运动；

当所述升降运动单元为定滑轮组件，所述定滑轮组件的一端与所述第一承载部相连，另一端与所述第二承载部相连，以带动所述载体单元进行周期性升降运动；

所述时间控制单元在每个运动周期控制所述肝细胞进行所述液相物质交换的时间为60-400s，控制所述肝细胞进行所述气相物质交换的时间为5-120s，以使所述肝细胞在所述液体和所述含氧气体中达到物质交换与细胞活性的平衡。

2.如权利要求1所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述生物人工肝反应器用于治疗过程时，所述肝细胞进行所述液相物质交换的时间为第一液相物质交换时间，所述生物人工肝反应器用于所述肝细胞的培养过程时，所述肝细胞进行所述物质交换的时间为第二液相物质交换时间，所述时间控制单元控制所述第二液相物质交换时间小于等于所述第一液相物质交换时间。

3.如权利要求2所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述第一液相物质交换时间为100-320s，所述第二液相物质交换时间为70-260s。

4.如权利要求1所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述第一承载部的结构与所述第二承载部的结构相同。

5.如权利要求4所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述杠杆组件具有主动旋转轴、相互垂直设置的第一旋转杆和第二旋转杆，以及相互平行设置的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部的一端和所述第二连接部的一端均与所述第二旋转杆连接，且沿所述第二旋转杆的中心对称设置，所述第一连接部的另一端与所述第一承载部的底部固定连接，所述第二连接部的另一端与所述第二承载部的底部固定连接，所述主动旋转轴的转动使得所述第一旋转杆和所述第二旋转杆转动，进而通过所述第一连接部和所述第二连接部带动所述第一承载部和所述第二承载部进行周期性升降运动。

6.如权利要求5所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部均由柔性材料组成，使得在所述周期性升降运动的过程中，所述第一承载部的底部和所述第二承载部的底部均与所述液体的液面平行。

7.如权利要求5所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述第一连接部和所述第二连接部均由刚性材料组成，且所述第一连接部和所述第二连接部均通过连杆固定的方式与所述第二旋转杆连接，使得在所述周期性升降运动的过程中，所述第一承载部的底部和所述第二承载部的底部均与所述液体的液面平行。

8.如权利要求1所述的生物人工肝反应器，其特征在于，所述定滑轮组件具有旋转轴和传动带，所述旋转轴的表面开设有环形槽道，所述传动带套设在所述环形槽道表面，所述传动带的一端与所述第一承载部相连，另一端与所述第二承载部相连。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述的生物人工肝反应器的操作方法，其特征在于，所述操作方法为非治疗和诊断用途，所述操作方法包括：

S1：向所述容器本体内部提供所述液体和所述含氧气体；

S2：通过所述速率控制单元对所述驱动单元进行速率控制，所述驱动单元的运动带动所述载体单元进行周期性运动，以控制所述载体单元的运动速率为0.5-5mm/s；

S3：通过所述时间单元在每个运动周期控制所述载体单元中的所述肝细胞进行所述液相物质交换的时间为60-400s，控制所述肝细胞进行所述气相物质交换的时间为5-120s，以使所述肝细胞在所述液体和所述含氧气体中达到物质交换与细胞活性的平衡。