专利名称：U形中空纤维管人工肝生物反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人工肝生物反应器，尤其是涉及一种U形中空纤维管人工肝生物反应器。
背景技术：
生物反应器是体外生物人工肝支持系统的核心装置，是外源性肝细胞与肝衰竭病人血浆/血液进行物质交换的场所，是发挥人工肝支持作用的关键部位。作为生物反应器要求有以下基本功能中小分子物质双向传输以及免疫球蛋白的大分子物质的免疫阻隔、 保障肝细胞活性与功能、具有一定容量并且易于放大。目前，现有的应用在人工肝系统中的生物反应器一般都是中空纤维生物反应器， 即将多根中空纤维管封装于一圆柱形容器内，中空纤维管将容器分为内、外两腔，中空纤维管内称为内腔，中空纤维管外称为外腔。内腔纤维管内流入患者血浆/血液，外腔可灌注一定含肝细胞的培养液用于接种肝细胞。肝细胞是贴壁型细胞，但是一般中空纤维生物反应器的管形都是直管，不利于管外腔的培养肝细胞贴壁生长。另外，患者血浆/血液在直管内流动时，流场规则一致，不会出现二次流现象，血浆/血液和外腔不能进行充分的物质交换。
发明内容
本发明的目的在于提供一种U形中空纤维管人工肝生物反应器。受人体肝脏内血管布局和形状启发，根据仿生思想模拟肝脏的血管，在现有的中空纤维生物反应器普遍采用直管的基础上，将直中空纤维管改成U形中空纤维管，能有效地提高体外人工肝的支持作用。本发明采用的技术方案是
本发明是一种U形中空纤维管人工肝生物反应器，在透明的圆柱形容器内的中心并列均勻封装有多根中空纤维管，中空纤维管内为内腔，中空纤维管外侧为外腔，内腔的患者血浆/血液进口和患者血浆/血液出口分别设置在圆柱形容器的两端，外腔的肝细胞培养液进口和肝细胞培养液出口分别并列设置在圆柱形容器的柱面上；其特征在于所述的多根中空纤维管为多根U形中空纤维管。所述的多根U形中空纤维管中每根U形管由多个周期单元段组成。所述的周期单元段由两段长度为L的直管和两段半圆弯管组成，半圆的半径为R。本发明具有的有益效果是
1、与直中空纤维管相比，患者血液在U形中空纤维管内流动时会产生二次流，有利于血液充分混合，充分与管壁作用，提高人工肝的治疗效率。2、与直中空纤维管相比，患者血液在U形中空纤维管内流动会产生二次流，可以防止血浆蛋白等大分子粘附在管壁处堵塞纤维膜孔，减轻膜污染，有助于中空纤维膜的解毒、传质，延长体外人工肝支持作用时间。
3、与直中空纤维管相比，U形中空纤维管的外表面积更大，有利于贴壁型肝细胞的贴壁生长。
图1是U形中空纤维管人工肝生物反应器示意图。图2是U形中空纤维管周期单元段参数标定图。图中1、患者血浆/血液进口 ；2、患者血浆/血液出口 ；3、肝细胞培养液进口 ；4、 肝细胞培养液出口 ；5、外腔；6、圆柱形容器；7、U形中空纤维管。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。如图1所示，在透明的圆柱形容器6内的中心并列均勻封装有多根中空纤维管，中空纤维管内为内腔，中空纤维管外侧为外腔，内腔的患者血浆/血液进口 1和患者血浆/血液出口 2分别设置在圆柱形容器6的两端，外腔的肝细胞培养液进口 3和肝细胞培养液出口 4分别并列设置在圆柱形容器6的柱面上；其特征在于所述的多根中空纤维管为多根U 形中空纤维管。如图2所示，所述的多根U形中空纤维管中每根U形管由多个周期单元段组成。所述的周期单元段由两段长度为L的直管和两段半圆弯管组成，半圆的半径为R。如图1所示，本实施例人工肝生物反应器的外形为圆柱形，透明塑料外壳，即图中圆柱形容器6，它的大小尺寸可以根据用途需要放大或缩小，制定所需要的尺寸，如本实施例取长15c ，横截面外径5c ，横截面内径4c 。如图1所示，患者血浆/血液通过进口 1， 进入U形中空纤维管7内的内腔；患者血浆/血液流经U形中空纤维管7内腔后，经出口 2 流出；3为肝细胞培养液的进口，即通过该进口注入肝细胞培养液至外腔5，用于肝细胞接种；4为肝细胞培养液出口，可以带走部分毒素，同时是治疗时的取样口。如图2所示，U形中空纤维管周期单元段参数标定图。周期单元段由两段直管和两段半圆弯管组成，直管和半圆弯管交替连接，如图2所示，其中a为中空纤维管半径，Z为直管长度，为弯管半圆的半径，通过这三个参数可以确定U形管的基本尺寸。每根U形中空纤维管由多个周期单元段组成，U形中空管的总长度根据圆柱形容器长度确定。U形管中空纤维管周期单元段的具体参数尺寸可以根据用途需要进行放大或缩小，如本实施例取a为 lmm,Z为IOmrnJ为5mm。需补充说明的是，本实施列的每根U形中空纤维管是由多个周期单元段，但也可以是由多个非周期单元段组成，如U形中空纤维管可由多个R值不同的单元段组成。U形中空纤维管外表面面积比直中空纤维管外表面积大的多，可以提供充足的面积让贴壁型肝细胞贴壁生长；另外一个重要的因素是血浆/血液在U形中空纤维管内流动时，在管弯曲地方会产生二次流，使血液充分混合，和管壁充分作用，防止血浆蛋白等大分子粘附在管壁，综合提高人工肝的治疗效率。上述具体实施方式
用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种U形中空纤维管人工肝生物反应器，在透明的圆柱形容器(6)内的中心并列均勻封装有多根中空纤维管，中空纤维管内为内腔，中空纤维管外侧为外腔，内腔的患者血浆 /血液进口(1)和患者血浆/血液出口( 分别设置在圆柱形容器(6)的两端，外腔的肝细胞培养液进口( 和肝细胞培养液出口(4)分别并列设置在圆柱形容器(6)的柱面上；其特征在于所述的多根中空纤维管为多根U形中空纤维管。
2.根据权利要求1所述的一种U形中空纤维管人工肝生物反应器，其特征在于所述的多根U形中空纤维管中每根U形管由多个周期单元段组成。
3.根据权利要求2所述的一种U形中空纤维管人工肝生物反应器，其特征在于所述的周期单元段由两段长度为L的直管和两段半圆弯管组成，半圆的半径为R。
全文摘要
本发明公开了一种U形中空纤维管人工肝生物反应器。在透明的圆柱形容器内的中心并列均匀封装有多根中空纤维管，中空纤维管内为内腔，中空纤维管外侧为外腔，内腔的患者血浆/血液进口和患者血浆/血液出口分别设置在圆柱形容器的两端，外腔的肝细胞培养液进口和肝细胞培养液出口分别并列设置在圆柱形容器的柱面上；所述的多根中空纤维管为多根U形中空纤维管。本发明的U形中空纤维管生物反应器，可以保证有足够的面积让肝细胞粘附贴壁生长，同时U形管弯曲部分的血液流动会产生二次流，有利于血液充分混合，防止血浆蛋白大量粘附在管壁上堵塞中空纤维膜孔，有助于中空纤维的解毒、传质，延长体外人工肝支持作用时间，提高人工肝的治疗效率。
文档编号A61M1/20GK102225222SQ201110123599
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者汪久根, 王爱林, 许少锋, 谢义菁 申请人:浙江大学