《人工肝腎支持系統》是高光勇於2007年4月27日申請的專利，該專利申請號為2007100784305，公布號為CN101062433，公布日為2007年10月32日，發明人是林金朝、高光勇、任應祥。
《人工肝腎支持系統》公開了一種人工肝腎支持系統，人體血液輸出管經血泵與濾過器的血液進口相接，該濾過器的血液出口與血漿分離器的血液進口連線，血漿分離器的血液出口與靜脈壺的進口相通，在靜脈壺的出口上接有人體血液輸入管；濾過器的膜外上接口經廢液管與廢液袋相接；等滲溶液袋串聯加熱器後分為兩路，一路經第二蠕動泵與濾過器的膜外下接口連線，另一路經第三蠕動泵與靜脈壺的進口相通；血漿分離器的膜外下接口連線有分離物輸送管，該分離物輸送管經第四蠕動泵並串聯灌流器後，與所述靜脈壺的進口相通。該發明能同時進行血液透析濾過治療和血漿吸附，對肝腎衰竭患者體內水溶性中小分子和白蛋白結合毒素都能有效清除，提高了肝腎衰竭患者的生存率。
2021年6月24日，《人工肝腎支持系統》獲得第二十二屆中國專利銀獎。
（概述圖為《人工肝腎支持系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：人工肝腎支持系統
- 公布號：CN101062433
- 申請人：高光勇
- 發明人：林金朝、高光勇、任應祥
- 公布日：2007年10月32日
- 申請號：2007100784305
- 申請日：2007年4月27日
- 地址：重慶市九龍坡區直港大道199號珠江花園27幢3單元8-4
- 代理機構：重慶市前沿專利事務所
- 代理人：郭雲
- Int. Cl.：A61M1/14(2006.01)；A61M1/38(2006.01)
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,工作過程,實施案例,專利榮譽,
專利背景
肝腎衰竭是多器官衰竭中最常見的方式，肝腎衰竭患者血液中毒素物質較多，既有與白蛋白結合物質（如膽紅素），又有大量的水溶性中小分子毒素。常見的血液淨化方法及毒素清除方式比較單一，以下逐一介紹：
血液透析——利用彌散和超濾原理將患者的血液、透析液同時引入透析器（人工腎）中。血液和透析液在透析膜內、外兩側呈反向流動，藉助於膜內外兩側的溶質濃度梯度、滲透梯度和水壓梯度，通過彌散作用達到兩側濃度平衡，以清除人體內新陳代謝廢物，同時可補充需要的物質，糾正電解質和酸鹼平衡紊亂。血液透析可以清除肝腎衰竭患者體內的水溶性小分子毒素（如腎衰竭產生的肌肝、尿素氮，肝衰竭產生的血氨等）和多餘水分，但幾乎不能清除白蛋白結合毒素和中大分子毒素。
血液濾過——是模仿人體腎小球的濾過功能，利用壓力梯度，將血液中有毒有害物質通過濾過器半透膜排出體外的一種血液淨化方法，血液濾過可以清除肝腎衰竭產生的中小分子毒素，但對白蛋白結合毒素的清除較弱。
血液灌流——利用活性炭或樹脂等強吸附劑的吸附原理，把血液引出體外直接與吸附劑接觸，吸附血液中愈量溶質，清除血液中內源性或外源性毒物，達到血液淨化的目的，血液灌流主要清除肝腎衰竭產生的脂溶性大分子毒素，水溶性中小分子不能有效清除。
血漿置換——是利用血漿分離器將血液中的血漿成分分離出來丟棄，同時另外補入新鮮血漿，血液中的毒素伴隨血漿丟棄而清除，血漿置換對大分子毒素清除效果較好，但對水溶性中小分子清除效果較差，因需要輸入外部新鮮血漿故增加了治療成本並容易誘發併發症。
白蛋白吸附淨化——採用在濾過器的膜外循環白蛋白溶液來轉運血液中白蛋白結合的毒素，膜外的白蛋白溶液再經過吸附器清除結合的毒素，淨化後的白蛋白溶液再重複下一個循環，白蛋白吸附淨化主要清除白蛋白結合毒素（如肝衰竭中人體血液中大量的膽紅素等）和水溶性小分子毒素，對中分子毒素清除能力有限，而且外部循環的白蛋白也增加了治療成本。
截至2007年4月27日，中國國內外用於治療肝腎衰竭的血液淨化設備治療模式比較單一，往往只能進行單獨的肝衰竭支持治療或腎衰竭支持治療，它們清除毒素都不徹底。而想要同時清除肝腎衰竭的毒素臨床上往往需要多台設備同時（或先後）進行，操作不方便，治療成本過高，且因為治療時間延長而容易耽誤最佳治療時機。
發明內容
專利目的
《人工肝腎支持系統》所要解決的技術問題在於提供一種能同時清除肝腎衰竭患者體內大量水溶性中小分子毒素和白蛋白結合毒素的人工肝腎支持系統。
技術方案
《人工肝腎支持系統》的技術方案如下：一種人工肝腎支持系統，包括主機、操作控制顯示面板和控制電路，其關鍵在於：在所述主機的兩側分別安裝濾過器和血漿分離器，人體血液輸出管經血泵與濾過器的血液進口相接，該濾過器的血液出口通過醫用軟管與血漿分離器的血液進口連線，血漿分離器的血液出口通過管路與靜脈壺的進口相通，在靜脈壺的出口上接有人體血液輸入管；所述濾過器的膜外上接口連線有廢液管，該廢液管經第一蠕動泵與廢液袋相接；在所述廢液袋的旁邊設定有等滲溶液袋，該等滲溶液袋通過管路與加熱器的進口相接，從加熱器的出口接出的管路分為兩路，一路經第二蠕動泵與所述濾過器的膜外下接口連線，另一路經第三蠕動泵與所述靜脈壺的進口相通；血漿分離器的膜外下接口連線有分離物輸送管，該分離物輸送管經第四蠕動泵並串聯灌流器後，與所述靜脈壺的進口相通。
釆用以上技術方案，人體血液在血泵的作用下通過人體血液輸出管引入濾過器和血漿分離器，然後進入靜脈壺後由人體血液輸入管輸回人體，形成體外血液循環迴路；等滲溶液袋中的液體含有Na、K、Ca、Mg、Cl、HCQ3等離子，其電解質成分和濃度與正常血漿相近，且滲透壓（約為280~300毫摩爾/升）與血液滲透壓接近，故稱為等滲溶液。該液體經過加熱器加熱以後，一部分作為置換液在第三蠕動泵的作用下經靜脈壺進入人體，另一部分作為透析液在第二蠕動泵的作用下進入濾過器的膜外側與血液進行物質交換，交換後的廢液（也包括人體需要的脫水量，廢液＝透析液＋置換液＋脫水量）在第一蠕動泵的作用下排入廢液袋中，透析液和置換液通過該過程不斷清除血液中的水溶性中小分子物質等。血漿分離器在第四蠕動泵的作用下從血液中分離出血漿成分物質，經過灌流器清除白蛋白結合毒素（如膽紅素等）後再回輸到靜脈壺進入人體。
該發明通過血液濾過器可以進行血液透析治療，能有效清除腎衰竭產生的小分子毒素（如肌肝、尿素氮和血氨等）；在血液濾過器的作用下，還可以進行血液濾過治療，能有效清除腎衰竭產生的中大分子毒素（β-MG和甲狀旁腺素等）；同時，該發明通過血漿分離器分離出血液中的血漿成分，經過灌流器後注入靜脈壺，能有效去除肝衰竭產生的白蛋白結合毒素（如膽紅素等），且不需要輸入新鮮血漿和白蛋白循環液，大大節約了成本。
加熱器能使進入血液或與血液接觸液體的溫度與人體溫度接近，保證了治療過程中的熱平衡，並使得患者感覺更舒適。
在上述濾過器與血泵之間的人體血液輸出管上接有肝素管，該肝素管與肝素泵的出口連線。肝素泵在整個血液淨化治療過程中可持續加注肝素（抗凝劑），以避免體外循環血液凝血。
上述廢液管上接有支管，該支管與第一壓力監測器相接，所述第一壓力監測器的控制電路通過導線與操作控制顯示面板連線，並通過操作控制顯示面板顯示異常狀態。第一壓力監測器監控濾過器的膜外壓力，並能夠將膜外壓力的異常情況顯示出來，以便於操作人員釆取相應的措施，從而保證了治療過程安全可靠。
上述廢液袋和等滲溶液袋分別掛在第一電子稱和第二電子稱的掛鈎上，該第一電子稱和第二電子稱與主機內的控制電路連線。第一電子稱控制從血液中出來的廢液量，第二電子稱控制液體進入血液中的量，並最終保持人體體重平衡或完成從人體精確脫水。
上述靜脈壺固定在空氣監測器上，與靜脈壺出口相連的人體血液輸入管上裝有阻流器，所述空氣監測器和阻流器分別通過導線與主機內的控制電路連線。空氣監測器監測到有空氣通過，或出現漏血時，阻流器阻斷血液迴路，讓有氣泡或被污染的血液不能進入人體，以保證治療過程安全。
上述靜脈壺的進口還通過管路連線有第二壓力監測器，該第二壓力監測器的控制電路通過導線與操作控制顯示面板連線，並通過操作控制顯示面板顯示異常狀態。第二壓力監測器監控靜脈壺的壓力，並能夠將靜脈壺壓力的異常情況顯示出來，以便於操作人員釆取相應的措施，從而保證了治療過程更安全可靠。
上述血漿分離器的膜外上接口通過管路連線有第三壓力監測器，該第三壓力監測器的控制電路通過導線與操作控制顯示面板連線，並通過操作控制顯示面板顯示異常狀態。第三壓力監測器監控血漿分離器的膜外壓力，並能夠將膜外壓力的異常情況顯示出來，以便於操作人員採取相應的措施，以進一步提高治療過程的安全可靠性。
改善效果
《人工肝腎支持系統》的有益效果是：
1、能同時進行血液透析濾過治療和血漿吸附，對肝腎衰竭患者體內水溶性中小分子和白蛋白結合毒素都能有效清除，提高了肝腎衰竭患者的生存率。
2、無需另外補入新鮮血漿，大大降低了治療成本，且有效避免了外源性引血漿補入產生的併發症。
3、可以單獨進行血液透析濾過治療，充分清除急慢性腎衰患者體內的中小分子物質和多餘的水分。
4、可以單獨進行分子吸附再循環治療（MARS）或連續白蛋白淨化治療（CAPS），能充分清除肝衰竭患者體內的白蛋白結合毒素和水溶性小分子毒素（如血氨等）。
5、治療方案多樣，幾乎對任何單器官衰竭或多器官衰竭都能進行相應的血液淨化治療。
6、整機監測功能全面、可靠，自動化程度高，治療過程安全，可操作性高。
附圖說明
圖1為《人工肝腎支持系統》的結構示意圖。圖中：1是主機；2是操作控制顯示面板；3是濾過器；4是血漿分離器；5是人體血液輸出管；6是血泵；7是醫用軟管；8是靜脈壺；9是人體血液輸入管；10是廢液管；11是第一蠕動泵；12是廢液袋；13是等滲溶液袋；14是加熱器；15是第二蠕動泵；16是第三蠕動泵；17是分離物輸送管；18是第四蠕動泵；19是灌流器；20是肝素管；21是肝素泵；22是第一電子稱；23是第二電子稱；24是空氣監測器；25是第二壓力監測器；26是阻流器；27是第三壓力監測器；28是側桿；29是第一濾器夾；30是第二濾器夾；31灌流器夾；32是第一壓力監測器。
《人工肝腎支持系統》附圖
技術領域
《人工肝腎支持系統》涉及一種醫療設備，尤其是用於清除肝腎衰竭患者體內的外源性和內源性毒物、廢物或其它有害物質的醫用人工肝腎支持系統。
權利要求
1、一種人工肝腎支持系統，包括主機（1）、操作控制顯示面板（2）和控制電路，其特徵在於：
A、在所述主機（1）的兩側分別安裝濾過器（3）和血漿分離器（4），人體血液輸出管（5）經血泵（6）與濾過器（3）的血液進口相接，該濾過器（3）的血液出口通過醫用軟管（7）與血漿分離器（4）的血液進口連線，血漿分離器（4）的血液出口通過管路與靜脈壺（8）的進口相通，在靜脈壺（8）的出口上接有人體血液輸入管（9）；
B、所述濾過器（3）的膜外上接口連線有廢液管（10），該廢液管（10）經第一蠕動泵（11）與廢液袋（12）相接；
C、在所述廢液袋（12）的旁邊設定有等滲溶液袋（13），該等滲溶液袋（13）通過管路與加熱器（14）的進口相接，從加熱器（14）的出口接出的管路分為兩路，一路經第二蠕動泵（15）與所述濾過器（3）的膜外下接口連線，另一路經第三蠕動泵（16）與所述靜脈壺（8）的進口相通；
D、血漿分離器（4）的膜外下接口連線有分離物輸送管（17），該分離物輸送管（17）經第四蠕動泵（18）並串聯灌流器（19）後，與所述靜脈壺（8）的進口相通。
2、根據權利要求1所述的人工肝腎支持系統，其特徵在於：在所述濾過器（3）與血泵（6）之間的人體血液輸出管（5）上接有肝素管（20），該肝素管（20）與肝素泵（21）的出口連線。
3、根據權利要求1所述的人工肝腎支持系統，其特徵在於：所述廢液管（10）上接有支管，該支管與第一壓力監測器（32）相接，所述第一壓力監測器（32）的控制電路通過導線與操作控制顯示面板（2）連線，並通過操作控制顯示面板（2）顯示異常狀態。
4、根據權利要求1或3所述的人工肝腎支持系統，其特徵在於：所述廢液袋（12）掛在第一電子稱（22）的掛鈎上，等滲溶液袋（13）掛在第二電子稱（23）的掛鈎上，所述第一電子稱（22）和第二電子稱（23）與主機（1）內的控制電路連線。
5、根據權利要求1所述的人工肝腎支持系統，其特徵在於：所述靜脈壺（8）固定在空氣監測器（24）上，與靜脈壺（8）出口相連的人體血液輸入管（9）上裝有阻流器（26），所述空氣監測器（24）和阻流器（26）分別通過導線與主機（1）內的控制電路連線。
6、根據權利要求1或5所述的人工肝腎支持系統，其特徵在於：所述靜脈壺（8）的進口還通過管路連線有第二壓力監測器（25），該第二壓力監測器（25）的控制電路通過導線與操作控制顯示面板（2）連線，並通過操作控制顯示面板（2）顯示異常狀態。
7、根據權利要求1所述的人工肝腎支持系統，其特徵在於：所述血漿分離器（4）的膜外上接口通過管路連線有第三壓力監測器（27），該第三壓力監測器（27）的控制電路通過導線與操作控制顯示面板（2）連線，並通過操作控制顯示面板（2）顯示異常狀態。
實施方式
工作過程
《人工肝腎支持系統》的工作過程如下：
如圖1所示（用於肝腎同時衰竭替代治療時），人體動脈血液在血泵6的作用下從人體血液輸出管5引入血液濾過器3中，然後經醫用軟管7流入血漿分離器4，再通過管路進入靜脈壺8後由人體血液輸入管9輸回人體靜脈血管，形成體外血液循環迴路。空氣監測器24監測到有空氣通過則阻流器26會阻斷血液；肝素泵21在血泵6的出口處持續推注肝素防止體外循環血液凝血。等滲溶液袋13中的液體經過加熱器14加熱以後，一部分作為置換液在第三蠕動泵16的作用下通過管路補入靜脈壺8中並進入人體；另一部分作為透析液在第二蠕動泵15的作用下通過管路進入血液濾過器3的膜外側，並與血液進行物質交換，交換後的廢液（也包括人體需要的脫水量，廢液＝透析液＋置換液＋脫水量）在第一蠕動泵11的作用下通過廢液管10排入廢液袋12，透析液和置換液通過該過程不斷清除血液中的水溶性中小分子物質等。血漿分離器4則在第四蠕動泵18的作用下通過分離物輸送管17從血液中分離出血漿成分物質，經過兩個灌流器19清除有毒物質（如膽紅素等）後再回輸到靜脈壺8進入人體。在整個運行過程中第一壓力監測器32、第二壓力監測器25和第三壓力監測器27同時監測各迴路的壓力異常情況，以保證運轉安全、可靠；第一電子稱22和第二電子稱23在電路的控制下保證透析液量、置換液量和廢液量進出平衡，並按要求完成從人體脫水。
實施案例
以下結合附圖和實施例對《人工肝腎支持系統》作進一步說明：
如圖1所示，該發明由機體、體外血液循環迴路、透析液迴路、補液迴路、血漿吸附迴路和操作控制系統組成。機體包括主機1、側桿28、第一濾器夾29、第二濾器夾30和灌流器夾31等部件，側桿28設定在主機1的左側，並通過第一濾器夾29安裝血液濾過器3；血漿分離器4位於主機1的右側，並通過第二濾器夾30與主機1固定。在主機1正面的中部並排布置兩個灌流器19，各灌流器19通過灌流器夾31固定。在主機1正面下部的左側設有第一電子稱22、右側設有第二電子稱23，其中第一電子稱22的掛鈎上掛有廢液袋12，第二電子稱23的掛鈎上掛有等滲溶液袋13。
從圖1中可知，體外血液循環迴路由人體血液輸出管5、血泵6、濾過器3、血漿分離器4、靜脈壺8、空氣監測器24上、阻流器26和人體血液輸入管9等組成，其中人體血液輸出管5繞經血泵6後與濾過器3頂部的血液進口相接，人體血液輸出管5內的血液流動由血泵6提供動力，在濾過器3與血泵6之間的人體血液輸出管5上接有肝素管20，該肝素管20與肝素泵21的出口連線。濾過器3底部的血液出口通過醫用軟管7與血漿分離器4頂部的血液進口連線，血漿分離器4底部的血液出口通過管路與靜脈壺8的進口相通，該靜脈壺8固定在空氣監測器24上，靜脈壺8的進口還通過管路連線有第二壓力監測器25，在靜脈壺8底部的出口上接有人體血液輸入管9，人體血液輸入管9上裝有阻流器26。
從圖1中還可知，透析液迴路由等滲溶液袋13、加熱器14、第二蠕動泵15、濾過器3、廢液管10、第一蠕動泵11和廢液袋12等組成，其中等滲溶液袋13通過管路與加熱器14的進口相接，加熱器14安裝在主機1右側血漿分離器4的下方，從該加熱器14的出口接出的管路分為兩路，其中第一條支路繞經第二蠕動泵15後與所述濾過器3的膜外下接口連線，該管路中透析液的流動由第二蠕動泵15提供動力。所述濾過器3的膜外上接口連線有廢液管10，該廢液管10繞經第一蠕動泵11後與廢液袋12相接，廢液管10中廢液的流動由第一蠕動泵11提供動力，並且在廢液管10上接有支管，該支管與第一壓力監測器32相接。
從圖1中還可知，補液迴路由等滲溶液袋13、加熱器14、第三蠕動泵16和靜脈壺8等組成，其中從加熱器14的出口接出的第二條支路繞經第三蠕動泵16後，與所述靜脈壺8的進口相通，該管路中置換液的流動由第三蠕動泵16提供動力。
從圖1中還可知，血漿吸附迴路由血漿分離器4、分離物輸送管17、第四蠕動泵18、灌流器19和靜脈壺8等組成，其中血漿分離器4的膜外下接口連線分離物輸送管17，該分離物輸送管17繞經第四蠕動泵18並依次串聯兩個灌流器19後，與所述靜脈壺8的進口相通，分離物輸送管17中液體的流動由第四蠕動泵18提供動力。所述血漿分離器4的膜外上接口通過管路連線有第三壓力監測器27。
如圖1所示，主機1正面的上部設有操作控制顯示面板2，該操作控制顯示面板2通過主機1內的控制電路分別與第一電子稱22、第二電子稱23、加熱器14、阻流器26、空氣監測器24、第一壓力監測器32、第二壓力監測器25和第三壓力監測器27電連線，並通過操作控制顯示面板2上的液晶顯示器進行狀態顯示，構成操作控制系統。在操作控制顯示面板2上分布有與各監測器對應的按鍵開關，可以方便實現對整個機器操作的安全監測和實施實時的監控。
《人工肝腎支持系統》中，濾過器、血漿分離器、血泵、靜脈壺、蠕動泵、加熱器、灌流器、肝素泵、電子稱、阻流器以及各監測器等單獨的部件均為已有技術，其結構和工作原理在此不作贅述。
專利榮譽
2021年6月24日，《人工肝腎支持系統》獲得第二十二屆中國專利銀獎。
