CN113491596A - 人造智能膀胱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医用人造领域，具体地说是一种人造智能膀胱。包括进尿管，缓存囊，第一缓存气囊，吸尿管，储尿囊，所述储尿囊通过单向阀与缓存囊连接，单向阀与缓存囊连接端连接有吸尿管，单向阀与储尿囊连接端连接有水泵，缓存囊顶端通过进尿管与肾脏连接。此人造智能膀胱仿造人膀胱的工作原理，完全替代了膀胱的功能，设备可靠稳定，体积小，重量轻，操作简单，并能实时监控自身的排尿状况，还能起到帮助术后回复的作用，极大的提升了患者术后的生活质量。
Description
技术领域
本发明涉及医用人造领域，具体地说是一种人造智能膀胱。
背景技术
膀胱癌是指发生于膀胱黏膜的恶性肿瘤，是泌尿生殖系统最常见的肿瘤之一，治疗以手术治疗为主。目前根治性全膀胱切除术后的尿流改道问题尚无标准方案，且手术创伤大，术后极易出现并发症，严重影响患者的生活质量，随着医疗技术的不断提升，当病人的膀胱受到严重的、不可治愈的危及时对其进行替换，但是遇到可以匹配的人体膀胱比较困难，同时导致大量买卖人体器官案件时有发生。
发明内容
针对上述问题，为了解决现有技术中存在的不足,本发明提供了一种人造智能膀胱。
本发明技术方案如下：
一种人造智能膀胱，包括进尿管，缓存囊，第一缓存气囊，吸尿管，储尿囊，所述储尿囊通过单向阀与缓存囊连接，单向阀与缓存囊2连接端连接有吸尿管，单向阀与储尿囊连接端连接有水泵，缓存囊顶端通过进尿管与肾脏连接，缓存囊两侧分别通过连接管与第一缓存气囊连接，储尿囊两侧顶端分别通过连接管与第二缓存气囊连接,储尿囊底部出尿口通过截止阀连接水力发电机，水力发电机底部连接出尿管，储尿囊底部还连接安装座，安装座上固定有PCB电路板、锂电池、和无线充电接收器；PCB电路板分别电路连接单向阀、水泵。
所述第一缓存气囊和第二缓存气囊内侧囊壁上安装有压力应变片，PCB电路板电路连接压力应变片。
所述储尿囊外侧两端固定有连接环。
所述PCB电路板上设置超低功耗无线微控制器。
所述第一缓存气囊和第二缓存气囊连接口处设有ePTFE膜。
所述水力发电机电能输出端电路接入锂电池。
所述无线充电接收器电能输出端电路接入锂电池。
所述进尿管，缓存囊，第一缓存气囊，吸尿管，储尿囊，吸尿管，第二缓存气囊和出尿管均采用柔性材质。
所述超低功耗无线微控制器信号连接手机内APP。
所述无线充电接收器通过外部无线充电设备充电。
与现有技术相比，本发明的主要优点是：
本发明可以实现自然膀胱生理功能的可植入的机械性人造智能膀胱，用以代替自然膀胱，吸尿管带配重不管人体何种姿态，吸尿管敞开端都会朝下，这样任何情况下都可以吸到尿液，单向阀可以防止储尿囊压力过大，将尿液排回缓存囊。应变片夹在气囊两侧薄膜中间，当气囊胀满气体后，压力应变片随着气囊的膨胀而变形。应变片因变形导致阻值变化，从而达到检测尿量的作用。ePTFE膜只能允许空气通过，不允许液体通过。此膜粘在缓存囊与气囊之间的管路上，能够阻止尿液进入气囊。水力发电机可以使得尿液流过带动发电机内部的涡轮旋转，产生电量，输送给锂电池，无线充电发送端可在人身体上佩戴并为体内的锂电池充电，充电结束后则不需要佩戴。此人造智能膀胱仿造人膀胱的工作原理，完全替代了膀胱的功能，设备可靠稳定，体积小，重量轻，操作简单，并能实时监控自身的排尿状况，还能起到帮助术后回复的作用，极大的提升了患者术后的生活质量。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图；
图2为本发明装置的左视图；
图3为本发明缓存囊示意图；
图4为本发明安装座示意图。
图中
1、进尿管；2、缓存囊；3、第一缓存气囊；4、吸尿管；5、储尿囊；6、单向阀；7、ePTFE膜；8、水泵；9、第二缓存气囊；10、截止阀；11、水力发电机；12、出尿管；13、安装座；14、PCB电路板；15、锂电池；16、超低功耗无线微控制器；17、压力应变片；18、无线充电接收器。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
人造智能膀胱的组成分为两部分，一部分植入体内，一部分无需安装，由人随身携带即可。
一种人造智能膀胱，包括进尿管1，缓存囊2，第一缓存气囊3，吸尿管4，储尿囊5，所述储尿囊5通过单向阀6与缓存囊2连接，单向阀6与缓存囊2连接端连接有吸尿管4，单向阀6与储尿囊5连接端连接有水泵8，缓存囊2顶端通过进尿管1与肾脏连接，接受来自肾脏的尿液，缓存囊2两侧分别通过连接管与第一缓存气囊3连接，储尿囊5两侧顶端分别通过连接管与第二缓存气囊9连接,储尿囊5底部出尿口通过截止阀10连接水力发电机11，水力发电机11底部连接出尿管12，储尿囊5底部还连接安装座13，安装座13上固定有PCB电路板14、锂电池15、和无线充电接收器18；PCB电路板14分别电路连接单向阀6、水泵8。
其中第一缓存气囊3和第二缓存气囊9内侧囊壁上安装有压力应变片，PCB电路板14电路连接压力应变片17。第一缓存气囊内的压力应变片17识别第一缓存气囊内的压力并信号传递给PCB电路板，PCB电路板将接受到的信号分析后控制水泵开启，单向阀开启，第二缓存气囊内的压力应变片17识别第二缓存气囊内的压力并信号传递给PCB电路板，PCB电路板将接受到的信号分析后控制截止阀开启。3.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述储尿囊5外侧两端固定有连接环，方便通过手术线缝合挂接在人体上。
其中PCB电路板14上设置超低功耗无线微控制器16。
其中第一缓存气囊3和第二缓存气囊9连接口处设有ePTFE膜7。
其中水力发电机11电能输出端电路接入锂电池15。尿液流经此水力发电机，带动发电机内部的涡轮旋转，产生电量，输送给锂电池，锂电池15供给整个系统的电能。
其中无线充电接收器18电能输出端电路接入锂电池15。
其中进尿管1，缓存囊2，第一缓存气囊3，吸尿管4，储尿囊5，吸尿管4，第二缓存气囊9和出尿管12均采用柔性材质。柔性材质为无毒的高分子化合物，聚四氟乙烯等材料。
其中超低功耗无线微控制器16信号连接手机内APP。发出信号用以提示尿液已满，超低功耗无线微控制器：该平台包含 Wi-Fi、低功耗 Bluetooth、以太网、 Zigbee、Thread和主机MCU。监测体内传感器参数和控制体能电磁阀的动作，还可以与手机和外部控制模块进行无线通信实时反馈人造智能膀胱内尿液量的变化。
其中无线充电接收器18通过外部无线充电设备充电。外部无线充电设备，可在人身体上佩戴并为体内的锂电池充电，充电结束后则不需要佩戴。此无线充电发送端没电时，可使用有线充电器对其进行充电，外部无线充电设备配备充电器。
工作原理
人造器官模仿人体器官的结构与功能，包括膀胱、输尿管与括约肌，同时控制方式也模仿人体排尿的方式。
结构上，进出尿管与人体输尿管和尿道相连，功能相同；储尿囊与人体膀胱功能相同，用来存储尿液；截止阀与括约肌功能相同，用来控制排尿与否。排尿的信号来源于压力应变片，与人体感受到膀胱肿胀的意识相同。
人体膀胱充满尿液后，受到压力的刺激，通过膀胱表面的神经，将尿意传输给大脑，再通过大脑的意识控制括约肌舒张，尿液经由尿道排出，排出后控制括约肌收缩，完成排尿过程。人造智能膀胱通过压力应变片输出排尿信号，PCB电路板上的超低功耗无线微控制器接受信号并通过无线通讯模块发送给软件系统（手机APP），软件系统再通过无线通讯模块信号传递给PCB电路板上的超低功耗无线微控制器，并控制截止阀开启，开始排尿，排尿结束后再控制截止阀关闭，完成排尿过程。
运行过程
人体输尿管与人造智能膀胱的进尿管相连，人体尿道与人造智能膀胱的出尿管相连。尿液经输尿管流入进尿管，再流入缓存囊。随着尿液的增加，缓存囊内尿液增多，空气被排到气囊中，当气囊鼓到一定程度，应变片通过线缆向无线微控制器发出信号，水泵开启，通过吸尿管将尿液排到储尿囊中。随着储尿囊中尿液越来越多，储尿囊逐渐由瘪的收缩状态到鼓的膨胀状态，当尿液到达一定程度后，由于储尿囊与缓存囊中间有一个单向阀，空气不能通过此阀进入缓存囊，因此空气会被尿液挤到储尿气囊内部，当气囊膨胀后到达一定的压力，气囊内部镶嵌着的压力应变片接收到压力增加到某一数值后，通过线缆向无线微控制器发出信号，无线微控制器向体外的软件系统传输无线信号，人发现软件系统发出的信号后，可在手机软件上进行体内截止阀开关的控制。如果使用软件控制不便的情况下，还可使用便携的开关进行控制。
人在排尿时，由于储尿囊内的尿液是由水泵打入的，储尿囊中会有一定的压力，因此在排尿中会增加排尿的速度，出尿口的水利发电机在水流的作用下发电，对锂电池进行充电。如果锂电池电量不足，会通过无线微控制器发出的信号，通知软件系统进行充电。
充电时，人只需将无线充电发送端放在人体表面充电区域即可。此无线充电发送端含充电电池，所以人在为体内设备充电时，不需要与电源连接，因此充电时不需要被固定在电源附近，可在户外或移动的情况下进行充电。充电器电量不足的情况下，则需要使用有线充电器对无线充电器进行充电。
人造智能膀胱的参数
1. 供电设备参数
| 部件名称 | 电压/功率 | 电流/容量 |
| 无线充电发送端 | 最大充电功率2.5W | |
| 无线充电接收端 | 充电电压3.7V | 平均充电电流200mA |
| 体内锂电池 | 输出电压3.7V | 容量300mAh |
| 体外锂电池 | 输出电压3.7V | 容量3000mAh |
| 水力发电机 | 输出3.7V | 输出100mA |
2. 耗电设备参数
| 部件名称 | 电压 | 电流 | 功率 |
| 水泵 | 3.3v | 3W | |
| 超低功耗无线微控制器 | 3.3V | 5mA | 16.5mW |
| 截止阀 | 3.3V | 50mA | 165mW |
| 应变片 | 3.3V | 6mA | 19.8mW |
3. 设备使用参数
单次体内电池最大供电时间为20小时。
单次体内充电时间为1.5小时。
体外无线充电发送端充满电后，可为体内充电10次。
设备单次储尿在200ml时会发出信号提醒排尿，此数值可人为设置。
设备不计算尿液时，重量约在0.5kg左右。
Claims (10)
1.一种人造智能膀胱，其特征在于：包括进尿管1，缓存囊2，第一缓存气囊3，吸尿管4，储尿囊5，所述储尿囊5通过单向阀6与缓存囊2连接，单向阀6与缓存囊2连接端连接有吸尿管4，单向阀6与储尿囊5连接端连接有水泵8，缓存囊2顶端通过进尿管1与肾脏连接，缓存囊2两侧分别通过连接管与第一缓存气囊3连接，储尿囊5两侧顶端分别通过连接管与第二缓存气囊9连接,储尿囊5底部出尿口通过截止阀10连接水力发电机11，水力发电机11底部连接出尿管12，储尿囊5底部还连接安装座13，安装座13上固定有PCB电路板14、锂电池15、和无线充电接收器18；PCB电路板14分别电路连接单向阀6、水泵8。
2.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述第一缓存气囊3和第二缓存气囊9内侧囊壁上安装有压力应变片，PCB电路板14电路连接压力应变片17。
3.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述储尿囊5外侧两端固定有连接环。
4.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述PCB电路板14上设置超低功耗无线微控制器16。
5.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述第一缓存气囊3和第二缓存气囊9连接口处设有ePTFE膜7。
6.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述水力发电机11电能输出端电路接入锂电池15。
7.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述无线充电接收器18电能输出端电路接入锂电池15。
8.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述进尿管1，缓存囊2，第一缓存气囊3，吸尿管4，储尿囊5，吸尿管4，第二缓存气囊9和出尿管12均采用柔性材质。
9.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述超低功耗无线微控制器16信号连接手机内APP。
10.根据权利要求1所述人造智能膀胱，其特征在于：所述无线充电接收器18通过外部无线充电设备充电。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |