一种新型器官保存装置的设计

　　1 引言

　　目前，器官移植术在国际上虽已逐渐成熟，但器官在从供体者身上切除到成功移植到需求者身上这一关键时期的保存方法，还不是很成熟，有待于改进。

　　国内的医生在做器官移植手术时，采用的器官保存方法是: 用多脏器原位重力快速灌注切取技术将所需的供体器官快速取下并放在盛有 UW液或 HTK 液的无菌袋子里，密封好，然后将它们放在盛有冰块的无菌盒子或桶里，相当于将器官保存在 0℃ ～4℃环境下[1]; 待移植手术准备好之后，取出供体器官将其移植到患者体内。此法存在以下缺陷: 冰块一般有锋利的棱角，可能会划破袋子从而损伤器官; ②盛放器官的盒子都是被固定在某个手术台上，不能够上下移动，不便于医生在实施器官移植手术时通过 DSA 或 X 光机对供体器官进行实时监测; ③许多研究单位近几年研究出的新保存液的最佳保存温度都是4℃ ( 因为 4℃不仅可以避免直接冰冻损伤，还能大大降低组织细胞的能量代谢水平，也是提高组织抗缺血能力的最佳温度)[2 -3]，然而无菌盒子里的冰块只能将 UW 液的温度大约控制在 1℃ ～ 4℃ 范围内，并不能使器官保存在恒温环境下。

　　欧美国家的医院通常采用的方法是利用仪器来保存器官，克服了冰块保存器官存在的诸多缺陷。某器官保存仪原理如图1 所示，工作过程大致为: 开启电源，制冷系统对保存容器内的水( 20℃左右) 进行冷却; 当传感器检测到水温到达4℃ 时制冷机关闭，把器官放入保存水中; 当水温上升到 5℃时，控制器重新开启制冷机，使其降到4℃ ，温度变化曲线如图2 中的曲线a 所示。

　　尽管目前的仪器保存比冰块保存优越很多，但是，它也存在很多缺点。首先，由图2 中的曲线a 可知，容器内水温的变化范围较大，在 3.5℃ ～5.2℃ 之间，这是因为当制冷机突然停止时，循环管道里面的冷媒还存有少量冷量，使冷却容器内水的温度继续降低，最低可使其达到 3.5℃，而当传感器检测到水温上升到 5℃ 时，由于传感器检测的滞后现象，导致制冷机组的开启时间也往往会滞后，因此，仅仅通过控制制冷机组的启停不能使器官处于恒温状态下。其次，由图 2 曲线 a 还可以看出，在器官保存期间制冷机组需要频繁开启和关闭，这样不但会严重影响它的寿命，而且浪费能源。另外，该仪器的保存容器上端没有密封的盖子，容器内的水很容易与外界发生对流换热，这也是影响到保温性能的一个重要因素。

　　因此，设计一种可以实现高精度恒温控制的器官保存设备非常有意义。

　　2 系统设计

　　2.1 系统结构与工作原理