[发明专利]生物人工肝反应器及其操作方法

说明书

本发明提供了一种生物人工肝反应器，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；所述速率控制单元控制所述载体单元的运动速率为0.5‑5mm/s，以使所述驱动单元带动所述载体单元或所述液体进行周期性运动，结合所述时间控制单元在每个运动周期控制所述载体单元中的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，保证所述肝细胞既能够与所述液体进行充分接触，也能够在所述含氧气体中得到有效的氧气供给，从而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。本发明还提供了所述生物人工肝反应器的操作方法。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种生物人工肝反应器及其操作方法。

背景技术

肝功能衰竭是各种肝病的终末期表现，供体缺乏和技术难度高等原因极大限制了肝移植手术的广泛开展。生物人工肝通过体外的生物反应器，利用人源性或动物源性肝细胞代替体内不能发挥生物功能的肝脏而发挥代偿功能，为肝衰竭的治疗提供了有效的手段。

生物反应器是生物人工肝的核心部分，其作为患者血液或血浆与肝细胞相互作用和进行物质交换的场所，其性能直接关系到人工肝支持的效率和效果。理想的生物反应器作为一个动态体系，伴随着生物反应器本身控制系统的优化，应该能够更好地控制反应器内部的传质，一方面，肝细胞能够在患者血浆或培养液中进行充分的物质交换，以更有效地对血浆进行吸附解毒或吸收培养液中的营养物质；另一方面，富氧的环境有利于保持肝细胞的活性和功能。

公开号为CN101837151A的中国发明专利申请公开了一种双向灌注式生物反应器的控制系统和方法，该发明设置有流向控制器对流体的流向进行自动切换，并在滤膜和芯轴之间形成了互不连通的隙区，以避免由于灌注不均、死腔和堵塞造成的交换效率低的问题。然而，尽管该反应器能够模拟生物人工肝的细胞培养和治疗阶段，但由于具有多种流体通道，其流体的流向控制操作复杂，不利于对肝细胞进行有效供氧以维持活性。

因此，有必要开发一种新型的生物人工肝反应器以避免现有技术中存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物人工肝反应器及其操作方法，用于实现肝细胞的物质交换，对肝细胞进行有效供氧，使所述肝细胞在液体和含氧气体中达到物质交换与细胞活性的平衡。

本发明的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。

本发明所述生物人工肝反应器的有益效果在于：所述速率控制单元控制所述载体单元的运动速率为0.5-5mm/s，并使所述驱动单元带动所述载体单元或所述液体进行周期性运动，结合所述时间控制单元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，在保证所述载体单元中的所述肝细胞能够与所述液体进行充分接触，以实现有效的所述液相物质交换的同时，也使所述肝细胞能够在所述含氧气体中得到有效的活性恢复，使所述肝细胞在液体和含氧气体中达到物质交换与细胞活性的平衡。