专利名称：生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器及其处理方法生物人工肝或混合型生物人工肝是利用生物反应器中肝细胞的部分功能，一方面 对肝衰竭患者血浆中的毒性物质进行生物转化，另一方面分泌多种生物活性物质释放入患 者血液，以达到改善患者内稳态的平衡。生物反应器是生物人工肝或混合型生物人工肝的 核心部分，是肝细胞对患者血浆进行解毒和分泌活性物质的主要场所，因此作为一个高效 的反应器应具有以下特征肝细胞应与反应器内的液体有充分接触的接触时间，肝细胞在 生物反应器内部分布均勻，生物相容性好以及保障肝细胞的功能并且能够容纳一定数量的 肝细胞。目前，其中应用最多的是中空纤维生物反应器，但中空纤维反应器的缺点是细胞 分布不均勻，细胞粘附能力差，存在膜的污染和堵塞，细胞生长或过量气体产生会破坏纤 维，既影响细胞功能的发挥又影响对生物反应器内细胞功能状态的观察。另外，现行使用的灌流型圆柱状生物反应器是采用单一进口和单一出口，液体直 接灌流，剪切力大，在一般流速下存在灌流死腔，甚至是无效灌流，在流速高的时候灌流液 的剪切力高，肝细胞容易损伤，影响其对血浆的解毒功能。
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种可以使血浆和培养基在 反应器内与肝细胞充分接触，避免液体对肝细胞的直接冲击的生物反应容器。本发明的另一目的是提供一种具有细胞分布均勻、细胞和血浆接触充分、灌流液 对细胞损伤小，能够高效的对血浆进行解毒、避免无效灌流和灌流死腔，并且操作简单、成 本低、功效强的生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器。本发明的第三目的是提供一种保持微载体在生物反应容器内均勻分布的生物人 工肝用往返翻转灌流型生物反应器的处理方法。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种生物反应容器，包括具有容 腔的圆柱形容器体，所述容器体的圆周侧壁上端和下端分别设有与所述容腔相通的液体进 口，所述容器体的两个端部分别设有与所述容腔相通的液体出口。可以保证整个反应器一 直从生物反应容器的下端进液体和上端出液体，从而保证生物反应容器中的液体和其内的 细胞能够充分的接触。所述的容器体由一个筒状壳体及安装在筒状壳体两端形成密封容腔的密封盖组 成，所述两个液体进口分别安装在靠近所述密封盖的筒状壳体的侧壁上，所述液体出口分 别设于所述的密封盖上。所述筒状壳体内的液体进口处设有一个压力缓冲环，以避免液体对肝细胞的直接冲击所造成的损伤。所述的压力缓冲环的内径为4-7cm。所述液体出口处的筒状壳体内分别设细胞筛网，以阻止容器内微载体流出。所述的细胞筛网的为200-400目筛网。所述的筒状壳体为透明塑料制成。所述筒状壳体上可以设置有取样口，所述取样口配以阀门密封。一种生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器，包括所述生物反应容器、分浆器、 灌流器和氧合器，输料管道通过血浆泵与第一分浆器连接，第一分浆器通过管道经分浆泵 与灌流器连接，灌流器通过管道经蠕动泵和二级蠕动泵与生物反应容器上的液体进口连 接，生物反应容器上的液体出口通过管道经二级蠕动泵与氧合器连接，氧合器通过管道与 第二分浆器连接；第二分浆器的一出口端通过管道经二级蠕动泵与生物反应容器上的液体 进口连接，另一出口端通过管道经蠕动泵输出。所述的二级蠕动泵设有两组，一组通过管道与第一液体进口和第二液体出口连 接，另一组通过管道与第二液体进口和第一液体出口连接，以实现容器内的液体进出处于 平衡状态。所述的生物反应容器置于恒温箱中。所述的氧合器可以是膜式氧合器。生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器的处理方法，所述生物反应容器做弧度 为180度的往返翻转的周期运动，翻转一次的周期为30-60秒。当外界液体进入生物反应容器时，始终保持外界液体从生物反应容器的下端液体 进口进入，生物反应容器内部液体从上端的液体出口流出。与现有技术相此，本发明的有益效果是由于微载体的密度大于细胞培养基和血 浆，易于沉积，尤其是大规模培养时更为突出，生物反应容器的往返翻转运动可以使微载体 在反应器内均勻分布，这样可以避免生物反应容器内物质产生浓度梯度，便于物质的充分 交换。双进口和双出口的设置可以使血浆和培养基在反应器内与肝细胞充分接触，能够充 分的发挥肝细胞对血浆的净化作用。在液体进口处设置压力缓冲环可以避免液体对肝细胞 的直接冲击，液体总是从生物反应容器的底部以抛物线的形式运动，在保持微载体在生物 反应容器内均勻分布，在液体浓度的均勻方面显示独特的优势。因此本发明更为符合流体 力学要求，为人工肝开辟了新途径，功能全面，设计合理，功能全面，具有很好的应用前景。 总的来说，在生物反应容器内的微载体上培养的肝细胞能够均勻的分布在整个生物反应容 器内部，并且肝细胞在生物反应容器内部所受到的剪切力小，在往返运动中对肝细胞损伤 小，肝衰竭血浆能够充分接触，有效的避免灌流死腔和无效灌流，能够高效的对血浆进行解 毒、并且操作简单、成本低、功效强，能够最大限度的发挥生物人工肝的治疗作用。图1为本发明生物人工肝用往返翻转型生物反应器的原理图；图2为生物反应容器的剖开结构图；图3为生物反应容器的往返翻转示意图。5持生物反应容器8内的温度。所述二级蠕动泵可以设有两组，第一二级蠕动泵6通过管道与第一液体进口 82和 第二液体出口 83连接，第二二级蠕动泵7通过管道与第二液体进口 81和第一液体出口 84 连接。双进口和双出口的设置可以保证整个生物反应容器8在翻转180度后一直从容器的 下端进液体和上端出液体，以保证反应器中的液体和反应器中的细胞能够充分的接触，同 时可以实现容器内的液体进出处于平衡状态。生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器对血浆的处理方法，是才处理血浆的时 候，所述生物反应容器做弧度为180度的往返翻转的周期运动，翻转一次的周期为30-60 秒。当外界的血浆或细胞培养基等液体进入生物反应容器8时，始终保持外界液体从生物 反应容器8的下端液体进口进入，生物反应容器8内部液体从上端的液体出口流出。保持 生物反应容器8在液体的流动和选择运动中不断循环，进行物质交换。在处理过程中。生 物反应容器8被夹持在机械臂上，由机械臂带动做弧度为180度往返翻转运动。生物反应 容器内的物料以抛物线形式从底部上升，微载体在生物反应容器内均勻分布，这样可以避 免物质形成浓度梯度，便于物质的充分交换。往返翻转的周期运动过程如图3所示，生物反应容器8先翻转180度，原先的竖向 AB摆放翻转为BA摆放，然后从竖向BA往回翻转为竖向AB摆放，如此循环，做周期翻转。往 返翻转运动周期可以优选为40-50秒。在往返翻转的过程中，外界的血浆或细胞培养基等 液体进入生物反应容器8时，始终保持外界液体从生物反应容器的下端液体进口进入，生 物反应容器内部液体从上端的液体出口流出。也就是先是从容器下端第二液体进口 82进 入生物反应容器8时，生物反应容器8内部液体从容器上端的第二液体出口 83流出；当翻 转180度后，外界液体从容器下端第一液体进口 81进入生物反应容器8时，生物反应容器 8内部液体从容器上端的第二液体出口 84流出。本发明为生物人工肝或混合型生物人工肝的核心部分，采用生物反应容器8往返 翻转的方式防止微载体的沉积而分布不均，便于物质交换，通过双进口和双出口的设计，解 决以往圆柱形反应器的无效灌流和灌流死腔，把已预先培养好的微载体上的肝细胞，接种 早反应器内，发挥肝细胞的部分功能，作为肝脏的替代治疗。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但并不仅仅受上述实施例的限制，其他的 任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的 置换方式，均包含在本发明的保护范围之内。


生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器及其处理方法。本发明公开一种生物反应容器，其包括圆柱形的容器体，所述容器体圆周侧壁的上端和下端分别设有液体进口，所述容器体的两个端部分别设有液体出口。所述容器体内的液体进口处设有一个压力缓冲环，所述容器体内两端部的液体出口处分别设细胞筛网。本发明还提供一种包括有所述生物反应容器的生物人工肝用往返翻转灌流型生物反应器及其处理方法。本发明的有益之处在于微载体上培养的肝细胞能够均匀的分布在整个生物反应容器内部，在往返运动中对肝细胞损伤小，肝衰竭血浆能够充分接触，有效的避免灌流死腔和无效灌流，能够高效的对血浆进行解毒、并且操作简单、成本低、功效强，能够最大限度的发挥生物人工肝的治疗作用。