CN118059337A - 便携式腹膜透析装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便携式腹膜透析装置，属于医疗技术领域。所述装置包括电池与电路系统、驱动系统、管路换向系统、脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统、穿戴系统以及若干外壳、管路和接口，所述穿戴系统包括背心、废液回收袋、透析液袋、透析液增添袋和腰带，所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋均位于背心靠近人体一侧，利用人体体温加热。所述装置综合考虑了患者的远足活动和坐立等姿势，在最大限度不影响慢性肾病患者活动的前提下对患者进行治疗，以满足患者出差、旅行和学习等花费大量时间成本的活动的需求。

Description

便携式腹膜透析装置

技术领域

本发明涉及一种用于患有肾功能衰竭患者的便携式腹膜透析装置，属于医疗技术领域。

背景技术

慢性肾脏疾病是全球重要的公共卫生问题全球慢性肾脏疾病患者接近7亿人，国内患有此病的患者数将近1.3亿人，并且人数逐年增多，不仅给患者自身带来不便，而且给社会和家庭带来了巨大的经济损失。目前，治疗慢性肾脏疾病的方法主要包括血液透析、肾移植和腹膜透析。血液透析是将人体内血液通过透析机引出体外，在体外进行血液内多余水分、毒素的过滤，在回到体内的治疗过程。患者需要每周3次前往医院进行血液透析，对于学生和需要经常出差的工作者这类群体的患者有着诸多不便之处。肾移植一种是将健康者的肾脏移植给肾功能丧失的患者的方法，是治疗慢性肾脏疾病的最理想治疗方法。但目前，我国可供移植的肾脏供不应求，终末期肾病患者大约100万人，而每年进行的移植手术不到8000例，比例仅为130：1。腹膜透析是利用腹膜作为半透膜，通过向人体腹腔内注入透析液进行血液透析的过程，是一种生理性的治疗手段，这种方法具有保护残余肾功能、操作简便、成本低等优势。随着技术上的不断改进与提高，患者在医院进行培训后，可自行在家中进行腹膜透析治疗。为减少患者的经济负担和时间成本，需要寻找一种方便、快捷的透析方法，以便于患者能够尽快加入到正常人的工作、学习和生活中。

专利CN206120834U公开了一种可穿戴腹膜透析便携装置，该装置整体为环形束腹带结构，可穿戴至用户腹部。装置主要包含废液袋、HCO₃ ^-液袋、电路板、蠕动泵、再生罐、腹膜透析液袋和电池。但此专利没有进一步考虑再生罐中具体的物质和结构，所述透析液循环利用的方法仅停留在对概念的理解上。专利CN109999245A公开了一种便携式穿戴腹膜透析仪，所述装置包括抽液机构、过滤机构、反渗透机构、吸附机构、加热机构和回流管，其中核心部件，即吸附机构，使用了水合氧化锆、活性炭和磷酸锆对尿毒症代谢物进行吸附。此专利明确了透析液的再生方法和装置运转原理，但没有考虑到注入人体的透析液溶质的浓度及其测量方法，对装置的佩戴方式和整体外形也没有进一步的说明。专利WO03051422A2公开了一种可穿戴腹膜透析系统，所述系统穿戴方式为腰带佩戴式，并可通过肩带与系统连接使之固定于用户肩膀。系统使用脲酶分解尿素，水合氧化锆和活性炭吸附毒素，并通过添加透析液溶质固体药剂的方式将透析液再生。但此专利并没有提及透析液加热的方式，用户可能因过冷的透析液导致肠道痉挛。专利US2010224492A1公布了一种具有电去离子能力的透析系统，透析液净化装置采用了碳源、脲酶源和电去离子单元以产生干净的透析液。此外，由同一公司申请的专利CA2644579A1和WO2010062716A2分别公布了一种可穿戴人工肾脏和相应腹膜透析系统，所述的可更换吸附药剂筒包含纯化层、尿素清除层和离子交换层，其中纯化层主要由活性炭组成，尿素清除层由尿素降解酶、离子交换树脂和无机吸附剂组成，离子交换层由PO、SO吸附器组成。另外，现有技术JP5439482B2、JPH09501862A、JP2000084070A、JPH09327511A、JP2003000704A、US11701459B2、US9433720B2、US10549023B2、US10549023B2、WO2021243200A1、US20140263062A1、US20090120864A1都公开了便携式的透析装置，但这些装置存在或者系统设计较为复杂或者造价过高的情况。总之，以上专利提供了多种有效的透析液再生方案，所展示的透析液净化装置和吸附药剂筒便于携带，但系统复杂且成本高，可能不利于大批量的生产，不能普及广大患者的便携式应用需求。

此外，国内外对透析治疗十分重视，并对其进行了大量的研究，其中透析治疗包括血液透析和腹膜透析两种。传统的血液透析器，比如Nxstage、Physidia和NextKidney，在透析开始时通过血泵从患者手臂或大腿的导管将血液抽出，经过除泡器流入透析器内。透析器分为两个部分，其中一个为血液流通的部分，另一个为透析液流通的部分，二者流动方向相反，中间由人工膜隔开。两种液体分别在膜两侧流动，由于二者具有的浓度不同，浓度较高的血液的溶质会向浓度较低的透析液移动，即血液内的毒素，如尿素、肌酐和钾离子等会排入透析液中，最后将透析液废弃即可。溶质跨膜移动的速度与浓度差有关，浓度差越大溶质移动速度越快。最后将经过“过滤”的血液通过血泵、除泡器由导管重新引入体内，以此循环数小时即完成一次血液透析。一些血透机拥有水处理系统，该系统能够使用自来水通过砂滤过器、软化装置、活性炭装置和反渗透膜净化后达到透析用水的标准，通过稀释高浓度的透析液最终生成血液透析所用的透析液，以减少透析液的使用量。不同品牌、不同型号的透析机所使用的透析液量不同，因此患者的使用频率、使用时间不同，有些透析机每天使用一次、每次2小时，有些则3天使用一次、每次4小时。近些年来可穿戴式血液透析机逐渐引起人们注意，Victor Gura发明了可穿戴血透机WAK。该可穿戴透析机在处理废弃透析液时引入透析液回收利用的机制，利用脲酶、磷酸锆、水合氧化锆和活性炭吸附废弃透析液中的毒素，以此达到“净化”透析液的目的，经过透析液的重新补充后继续用于血液透析。该透析机的临床实验结果与传统透析机每周3次、每次4小时的使用效果相当，但实验过程出现凝血、气泡等问题而被终止。

传统的腹膜透析方法包括重力式的腹膜透析和动力式的腹膜透析。腹膜透析治疗前，患者需要前往医院在腹部移植透析所需要的导管，经过培训后可自行完成透析治疗，也可前往医院进行治疗。重力式腹膜透析即利用重力作用将透析液通过导管引入人体腹腔内，经停留若干小时后再经过重力作用将其排出。由于目前没有专门仪器用于重力式的腹膜透析，所以这种方法对患者的操作能力有一定的要求。此外，透析液需要额外的加热器加热才能引入腹部，否则会引起肠道的痉挛。动力式的腹膜透析其目前市场上相关产品有百特公司的全自动腹膜透析机和杰瑞自动腹膜透析机。其通过泵将透析液输送到人体腹腔内，同时具有透析液的加热功能，因此患者只需要在睡前将管路连接好，仪器将自动完成透析液的加热、输入人体腹腔和回收等操作，患者在睡梦中即可完成透析治疗，第二天即可投入到正常的工作和学习中。而基于腹膜透析的便携式设备近十几年来开始出现，比如费森尤斯和百特公司发明的便携式腹膜透析器。其基本原理与便携式血液透析器基本原理相似，都是对废弃透析液的回收处理并将处理后的透析液重新用于下一轮的腹膜透析中。当前，新加坡AWAK公司发明的可穿戴腹膜透析设备，采用了改良后的REDY吸附系统，将设备的重量控制在2kg以内。其实验结果证明，该装置可以有效去除尿素和肌酐等毒素，但部分参加实验的患者表示有腹部的不适感。总之，目前便携式腹膜透析器的瓶颈仍然是废弃透析液的回收、处理方法。

血液透析和腹膜透析二者各有优缺点。从传统方法的透析方法和器械来看，血液透析对体内毒素的净化效率更好，平均每周只需要透析3次，但血液透析不适合患者自行操作，并且每次透析都需要前往医院进行，严重影响患者的正常工作和学习生活。而传统的腹膜透析方法和器械虽然在达到治疗效果的同时，一定程度上能够给予患者更多自由活动的时间，但腹膜透析仍然面临腹膜纤维化的问题。一旦腹膜出现纤维化，其透析的能力也会有所下降，并且腹膜纤维化的过程是不可逆的。因此对透析液的浓度、成分和使用频率等有着严格的要求，以避免腹膜的纤维化。而从便携式透析的方法和设备来看，二者目前仍然处于研发阶段，其重点是滤芯的研发。唯有将滤芯的吸附能力提高，才能提高设备的便携性。

发明内容

本发明旨在基于现有滤芯吸附材料及方法上解决腹膜透析的便携性问题。

本发明的目的是提供一种便携式腹膜透析装置，综合考虑患者的远足活动和坐立等姿势，在最大限度不影响慢性肾病患者活动的前提下对患者进行治疗，以满足患者出差、旅行和学习等花费大量时间成本的活动的需求。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种便携式腹膜透析装置，包括电池与电路系统、驱动系统、管路换向系统、脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统、穿戴系统以及若干外壳、管路和接口，其特征在于：所述便携式腹膜透析装置还包括穿戴系统，所述穿戴系统包括背心、废液回收袋、透析液袋、透析液增添袋和腰带，所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋均位于背心靠近人体一侧，利用人体体温加热。

进一步地，所述穿戴系统的背心包括前胸和后背两部分，背心前胸内侧为放置有废液回收袋的衣兜，废液回收袋底部两侧面有两个接口，背心后背内侧上部分为放置有透析液增添袋的衣兜，透析液增添袋底部左侧有一个接口，背心后背内侧下部分为放置有透析液袋的衣兜，透析液袋底部左侧面有一个接口，其底部右侧有两个接口，其中上面的接口连接葡萄糖浓度传感器。

进一步地，所述电池与电路系统、驱动系统、管路换向系统、脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统和活性炭吸附系统分别包装在相应的外壳内，并依次固定在腰带上；所述电池与电路系统包括电池、集成电路板和外壳；所述驱动系统包括主液压泵、副液压泵、流量计和外壳；所述管路换向系统包括微型二位三通电磁换向阀、微型二位二通电磁换向阀和外壳；所述脲酶吸附系统包括脲酶滤芯、除气器、真空泵和外壳；所述磷酸锆吸附系统包括磷酸锆吸附滤芯和外壳；活性炭吸附系统包括活性炭滤芯和外壳。进一步地，所述主液压泵和副液压泵为医用蠕动泵和医用柱塞泵中的一种。

进一步地，所述管路换向系统包括三个微型二位三通电磁换向阀和三个微型二位二通电磁换向阀，呈阵列式分别布置在外壳内部，第一行依次是两个微型二位三通电磁换向阀和一个微型二位二通电磁换向阀，第二行依次是一个微型二位三通电磁换向阀和一个微型二位二通电磁换向阀，第一行的微型二位三通电磁换向阀的一个管路接口朝向右侧，第二行的微型二位三通电磁换向阀的两个管路接口朝向左侧。

进一步地，所述各个外壳包含壳体与壳盖，各个外壳形状类似，但尺寸不同；壳体外形呈长方体，边缘有圆角设计，壳体背面有与腰带相连的镂空设计；壳盖外形呈L型板结构，一端固定在壳体上部，另一端含有弧面上翘的设计，方便用户打开查看内部并安装相应的系统组件，壳盖合上时其表面与壳体表面重合。

进一步地，所述电池与电路系统的外壳内部设置有电池仓，电池仓在外壳内部上面，电池仓其中一端包括一个弧面下凹的设计，用于方便取出电池；电池设置在电池仓中，所述集成电路板设置在电池仓的下方，由电池仓的外壳板将其覆盖，以保护电路；进一步地，所述电池与电路系统的电池为可移动电源、充电宝、可充电锂电池、可直接连接电源插座电源、固态电池中的一种。

进一步地，所述驱动系统的主液压泵一端与管路换向系统通过管路和接口相连，主液压泵另一端与流量计通过管路和接口相连，流量计另一端与管路换向系统通过管路和接口相连，副液压泵一端与透析液增添袋通过管路和接口相连，副液压泵另一端与透析液袋通过管路和接口相连。驱动系统负责为液体输送提供动力，其中，主液压泵主要负责主通路的液体输送，即负责抽出人体腹腔内液体至废液回收袋，从废液回收袋抽出液体经过脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统三个过滤系统至透析液袋，从透析液袋中抽出液体至人体腹腔内；副液压泵主要负责从透析液增添袋中抽出液体至透析液袋中；所述葡萄糖浓度传感器用于测量并精准控制抽取量，同时保证透析液袋内透析液中葡萄糖浓度达到使用标准。

进一步地，所述脲酶吸附系统的脲酶吸附滤芯一端与管路换向系统通过管路和接口相连，脲酶吸附滤芯另一端与除气器通过管路和接口相连，除气器的另一端与磷酸锆吸附滤芯通过管路和接口连接，除气器的另一分支通过管路和接口与真空泵相连，真空泵另一端与外界大气相通。脲酶吸附滤芯主要用于吸附人体腹腔内抽出废液中的尿素，利用脲酶将尿素转化为氨气和二氧化碳，并通过除气器和真空泵将二氧化碳从系统中去除；去除尿素后的人体废液再在经过主液压泵作用运输到磷酸锆吸附系统中。

进一步地，所述磷酸锆吸附系统中磷酸锆吸附滤芯一端与除气器通过管路和接口相连，磷酸锆吸附滤芯另一端与活性炭吸附滤芯通过管路和接口相连。磷酸锆吸附滤芯主要用于吸附溶解在人体废液中的氨气。人体废液经过脲酶吸附系统和磷酸锆吸附系统作用后，尿素基本上被完全吸附。经过主液压泵作用后液体被输送至活性炭吸附系统中。

进一步地，所述活性炭吸附系统中活性炭吸附滤芯一端与磷酸锆吸附滤芯通过管路和接口相连，活性炭吸附滤芯另一端与透析液袋通过管路和接口相连。进一步地，活性炭吸附滤芯与透析液袋之间设置有单向阀。活性炭吸附滤芯主要用于吸附人体废液中的大分子毒素、重金属盐和小分子毒素。经过三个吸附系统，人体废液内毒素含量很大程度地减少，在主液压泵作用下送往透析液袋中。

进一步地，所述背心采用透气纤维编织衣服布料制成，所述外壳采用塑料制成，所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋采用柔性医用塑料膜制成。

进一步地，所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋与管路的连接接口均为医用密封塑料制成的快接接头，可方便拆装替换新的废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋。

采用本发明便携式腹膜透析装置进行腹膜透析的方法是：

1)透析液注入与准备工作：穿戴好便携式腹膜透析装置，利用人体将盛满透析液的透析液袋预热后，开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵，透析液从透析液袋中抽出，流经相应管路进入人体腹腔内部开始透析；透析液抽取量通过流量计测定流量进行调控，抽取量达到设定值后，驱动系统停止工作，关闭管路换向系统；人工更换一袋充满透析液的透析液袋，同时接入充满高浓度透析液的透析液增添袋；总透析液量包括人体腹腔内已提前注入的一袋、透析液袋中一袋和透析液增添袋中高浓度透析液一袋；检查便携式腹膜透析装置电源电池，穿戴好后可开始外出行动；

2)废液回收：患者体内人体腹腔腹膜透析完成后，便携式腹膜透析装置开启工作，开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵，从人体腹腔中将废液抽出至废液回收袋中，废液从人体腹腔抽出，流经相应管路到达废液回收袋；废液回收过程中由流量计进行监测，当流量计测量数值达到设定阈值时，视为完全回收人体腹腔内的废液；然后，主液压泵停止工作，关闭管路换向系统，等待下一步动作；

3)透析液注入：开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵，透析液从透析液袋中抽出，流经相应管路进入人体腹腔内部开始透析；透析液抽取量通过流量计测定流量进行调控，抽取量达到设定值后，主液压泵停止工作，关闭管路换向系统；

4)废液处理：开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵和真空泵，废液从废液回收袋中抽出，流经相应管路依次进入脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统三个过滤系统，废液经过脲酶吸附滤芯时，废液中的尿素被分解成氨气和二氧化碳，其中二氧化碳在除气器中经过真空泵的抽取排向大气，氨气在磷酸锆吸附滤芯中被吸附；废液中其余的大分子毒素肌酐、小分子毒素钾离子和重金属盐毒素由活性炭吸附滤芯吸附；废液经过过滤吸附处理后成为再生透析液储存在透析液袋中；废液处理量通过流量计测定流量进行调控，废液处理量达到设定值后，主液压泵和真空泵停止工作，关闭管路换向系统，等待下一步动作；

5)透析液再调配：通过葡萄糖浓度传感器对透析液袋中溶液的葡萄糖含量进行测量；若小于人体使用标准值，则启动副液压泵，从透析液增添袋中抽取少量高浓度的全新透析液补充进入透析液袋中；高浓度透析液从透析液增添袋中抽出，流经相应管路进入透析液袋中；实时测量葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度达到人体使用标准值，则停止副液压泵，完成透析液浓度调配工作；

循环以上步骤2)至5)，实现可持续性腹膜透析。

本发明便携式腹膜透析装置的注意事项：透析液在人体腹腔内停留数小时完成一次腹膜透析，而废液中毒素的吸附过程也需要花费数小时；将废液从人体腹腔内抽出后，下一轮透析液袋中的透析液已经准备完成，可接着注入人体腹腔中；腹膜透析可继续进行，在此过程废液的吸附过滤处理工作同时进行；当腹膜透析完成后，废液的处理工作也已完成；可继续循环进行废液抽出和再生透析液注入的步骤。另外，如果要更长久的使用，比如患者从事超过一天的户外或出差，可自行配备更多个透析液袋、透析液增添袋、吸附滤芯(脲酶吸附滤芯、磷酸锆吸附滤芯、活性炭吸附滤芯)和可移动电源电池，以便随时更换。最后，人体内的水分会通过腹膜的渗透作用排出人体外，会导致装置的总透析液量增多，多余的透析液会集中在废液回收袋中；装置通过流量计的监测，可提示患者废液回收袋中的液体量超量，因此需要患者在上述腹膜透析方法步骤4)之后和下一个循环的步骤2)之前清空废液回收袋内的液体。该清空废液回收袋内的液体的额外步骤必须经过系统的判断即流量计的监测值，提示患者允许动作后，由患者执行。

本发明的便携式腹膜透析装置的有益效果是：

1)对患者的日常活动影响小。该发明装置的主要元器件都集中在腰部，通过腰带固定在腰上；废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋采用柔性医用塑料膜材料制成，并通过背心穿戴在身上，可减轻患者的负重负担；对患者在做弯腰和转身等动作影响小。

2)穿戴系统及轻量化设计可减少整个装置对患者外形和衣着的影响。

3)现有技术中多采用额外的加热装置，而本发明中无需加热系统。废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋均位于背心靠近人体一侧，直接使用人体体温加热袋内液体，保证液体温度与人体温度一致；减少的加热系统可进一步减轻系统重量，延长系统电池的续航时间。

4)使用了管路系统和电磁换向阀，有效减少了管路的使用量，可协调完成液体的复杂循环输送问题；也是轻量化的功能之一，有利于系统减重并提高续航能力。

5)采用了脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统三个过滤系统，考虑了人体废液中的尿素、大分子毒素、重金属盐和小分子毒素等多种毒素的吸附，可保证再生液体的再使用，进一步减少了便携式活动时对新透析液的依赖，可减少负载的新透析液的使用量。

6)患者一次性连续使用过程中包括提前注入人体腹腔内的一袋透析液和便携式腹膜透析装置中透析液袋的透析液和透析液增添袋中的高浓度透析液，可保证足够透析液的需求量；在透析液增添袋中的高浓度透析液用于调配再生透析液的浓度，可保证再生透析液的可持续循环使用的有效性，可进一步延长患者一次性连续穿戴使用便携式腹膜透析装置的时间。

7)流量计和葡萄糖浓度传感器的使用用于对人体废液及透析液的流量和浓度调控，可提高系统的协调控制能力和对人体的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例便携式腹膜透析装置的整体示意图，

图2是图1的三视图，

图3是本发明实施例便携式腹膜透析装置的大外壳的三视图，

图4是本发明实施例便携式腹膜透析装置的小外壳的三视图，

图5是本发明实施例便携式腹膜透析装置的电池与电路系统示意图，

图6是本发明实施例便携式腹膜透析装置的驱动系统示意图，

图7是本发明实施例便携式腹膜透析装置的管路换向系统示意图，

图8是本发明实施例便携式腹膜透析装置的脲酶吸附系统示意图，

图9是本发明实施例便携式腹膜透析装置的磷酸锆吸附系统示意图，

图10是本发明实施例便携式腹膜透析装置的活性炭吸附系统示意图，

图11是本发明实施例便携式腹膜透析装置的背心前胸内侧示意图，

图12是本发明实施例便携式腹膜透析装置的背心后背内侧示意图，

图13是本发明实施例便携式腹膜透析装置的管路连接示意图，

图14是本发明实施例便携式腹膜透析装置在使用时的电磁换向阀与泵的开启状态图，

图15是本发明实施例便携式腹膜透析装置的试制实验样机实物图。

图中：1—电池与电路系统，2—驱动系统，3—管路换向系统，4—脲酶吸附系统，5—磷酸锆吸附系统，6—活性炭吸附系统，7—穿戴系统，8—腰带，9—人体腹腔；1-1—大壳盖，1-2—大壳体；2-1—小壳盖，2-2—小壳体；3-1—电池，3-2—集成电路，3-3—电池仓；4-1—副液压泵，4-2—流量计，4-3—主液压泵；5-1(I、II、IV)—微型二位三通电磁换向阀，5-2(III、V、VI)—微型二位二通电磁换向阀；6-1—脲酶吸附滤芯，6-2—除气器，6-3—真空泵；7-1—磷酸锆吸附滤芯；8-1—活性炭吸附滤芯，8-2—单向阀；9-1—背心前胸，9-2—废液回收袋；10-1—背心后背，10-2—透析液增添袋，10-3—透析液袋，10-4—葡萄糖浓度传感器；A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M—管路；a,b,c—接口；“+”表示开启，“—”表示关闭。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例，对本发明做进一步的详细说明。在本实施例中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”都是依据附图中的视图方向而定义的，本领域技术人员完全理解，而非对本发明进行任何限制。

实施例

如图所示，本实施例便携式腹膜透析装置，包括电池与电路系统1、驱动系统2、管路换向系统3、脲酶吸附系统4、磷酸锆吸附系统5、活性炭吸附系统6、穿戴系统7以及若干外壳、管路A～L和接口a～c；其中外壳包括三个大外壳(图3)和三个小外壳(图4)，大外壳包括大壳盖1-1和大壳体1-2，小外壳包括小壳盖2-1和小壳体2-2,；电池与电路系统1(图5)包括大壳盖1-1、大壳体1-2、电池3-1、集成电路3-2、电池仓3-3；驱动系统2(图6)包括大壳盖1-1、大壳体1-2、副液压泵4-1、流量计4-2、主液压泵4-3；管路换向系统3(图7)包括小壳盖2-1、小壳体2-2、微型二位三通电磁换向阀5-1、微型二位二通电磁换向阀5-2；脲酶吸附系统4(图8)包括大壳盖1-1、大壳体1-2、脲酶吸附滤芯6-1、除气器6-2、真空泵6-3；磷酸锆吸附系统5(图9)包括大壳盖1-1、大壳体1-2、磷酸锆吸附滤芯7-1；活性炭吸附系统6(图10)包括小壳盖2-1、小壳体2-2、活性炭吸附滤芯8-1、单向阀8-2；穿戴系统7包括背心、废液回收袋9-2、透析液袋10-3、透析液增添袋10-2和腰带8，其中背心包括背心前胸9-1和背心后背10-1，背心前胸9-1内侧为废液回收袋9-2，废液回收袋9-2底部两侧面有两个管路接口，背心后背10-1内侧上部分为透析液增添袋10-2，透析液增添袋10-2底部左侧有一个管路接口，背心后背10-1内侧下部分为透析液袋10-3，透析液袋10-3底部左侧面有一个管路接口，其底部右侧有两个管路接口，其中上面的接口连接葡萄糖浓度传感器10-4。

电池与电路系统1、驱动系统2、管路换向系统3、脲酶吸附系统4、磷酸锆吸附系统5和活性炭吸附系统6分别包装在相应的外壳内，六个外壳按照顺序固定在腰带8上，各个系统之间由管路A～L和接口a,b,c相连；如图5所示，电池3-1和集成电路板3-2设置在大壳体1-2内，电池3-1与集成电路3-2分别上下放置，中间由电池仓3-3分隔开；如图6所示，副液压泵4-1、流量计4-2、主液压泵4-3设置在大壳体1-2内，副液压泵4-1在大壳体1-2上方，流量计4-2和主液压泵4-3并列放置于大壳体1-2下方；如图7所示，微型二位三通电磁换向阀5-1(I)、微型二位三通电磁换向阀5-1(II)和微型二位二通电磁换向阀5-2(III)并排设置在小壳体2-2内部上方，微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)、微型二位二通电磁换向阀5-2(V)和微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)并列设置在小壳体2-2内部下方；如图8所示，脲酶吸附滤芯6-1、除气器6-2、真空泵6-3设置于大壳体1-2内；如图9所示，磷酸锆吸附滤芯7-1设置在大壳体1-2内部；如图10所示，活性炭吸附滤芯8-1、单向阀8-2设置在小壳体2-2内部；如图11所示，废液回收袋9-2设置在背心前胸9-1内侧；如图12所示，透析液增添袋10-2设置在背心后背10-1内侧上部分，透析液袋10-3设置在背心后背10-1内侧下部分；葡萄糖浓度计10-4设置在透析液袋10-3右侧下部。

驱动系统2的主液压泵4-3一端接口b通过管路B与管路换向系统3的微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)的接口b相连，也同时与微型二位二通电磁换向阀5-2(V)的接口b相连，主液压泵4-3另一端接口a与流量计4-2的接口b通过管路相连，流量计4-2另一端接口a通过管路C与管路换向系统3的微型二位三通电磁换向阀5-1(I)的接口a相连；副液压泵4-1一端接口a与透析液增添袋10-2的接口a通过管路L相连，副液压泵4-1另一端接口b与透析液袋10-3的接口a通过管路I相连。

脲酶吸附系统4的脲酶吸附滤芯6-1一端的接口a通过管路F与管路换向系统3的微型二位三通电磁换向阀5-1(II)的接口b相连，脲酶吸附滤芯6-1另一端的接口b与除气器6-2的接口a相连，除气器6-2的另一端接口b与磷酸锆吸附滤芯7-1的接口a通过管路G相连，除气器6-2的另一分支的接口c与真空泵6-3的接口a相连，真空泵6-3另一端接口b与外界大气相通。

磷酸锆吸附系统5的磷酸锆吸附滤芯7-1另一端接口b与活性炭吸附滤芯8-1的接口a通过管路H相连。

活性炭吸附系统6中的活性炭吸附滤芯8-1的另一端接口b与单向阀8-2相连，单向阀8-2与管路I相连。

管路换向系统3中的微型二位三通电磁换向阀5-1(I)的接口a与流量计4-2接口a相连，微型二位三通电磁换向阀5-1(I)的接口b与废液回收袋9-2接口a相连，微型二位三通电磁换向阀5-1(I)的接口c通过管路与微型二位三通电磁换向阀5-1(II)的接口a相连；微型二位三通电磁换向阀5-1(II)的接口b与脲酶吸附滤芯6-1的接口a相连，微型二位三通电磁换向阀5-1(II)的接口c与微型二位二通电磁换向阀5-2(III)的接口a相连，微型二位二通电磁换向阀5-2(III)的接口b通过管路K与管路A和管路M通过三通相连，管路M与人体腹腔9相连；微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)的接口a与管路A相连，微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)的接口c与微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)的接口a相连，微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)的接口b与废液回收袋9-2通过管路E相连；微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)的接口b与主液压泵4-3的接口b通过管路B相连。

管路A一端与管路M和管路K通过三通相连，另一端与微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)的接口a相连；管路B一端与微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)的接口b相连，另一端与主液压泵4-3的接口b相连，同时还与微型二位二通电磁换向阀5-2(V)的接口b通过一个三通相连；管路C一端与流量计4-2的接口a相连，另一端与微型二位三通电磁换向阀5-1(I)的接口a相连；管路D一端与微型二位三通电磁换向阀5-1(I)的接口a相连，另一端与废液回收袋9-2的接口a相连；管路E一端与废液回收袋9-2的接口b相连，另一端与微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)的接口b相连；管路F一端与微型二位三通电磁换向阀5-1(II)的接口b相连，另一端与脲酶吸附滤芯6-1的接口a相连；管路G一端与除气器6-2的接口b相连，另一端与磷酸锆吸附滤芯7-1的接口a相连；管路H一端与磷酸锆吸附滤芯7-1的接口b相连，另一端与活性炭吸附滤芯8-1的接口a相连；管路I一端与透析液袋10-3的接口a相连，另一端与副液压泵4-1的接口b相连，同时还与单向阀8-2通过一个三通相连，单向阀与活性炭吸附滤芯8-1的接口b相连；管路J一端与透析液袋10-3的接口b相连，另一端与微型二位二通电磁换向阀5-2(V)的接口a相连；管路K一端与微型二位二通电磁换向阀5-2(III)的接口b相连，另一端通过三通与管路A和管路M相连；管路L一端与透析液增添袋10-2的接口a相连，另一端与副液压泵4-1的接口a相连；管路M一端通过三通与管路A和管路K相连，另一端与人体腹腔9相连。

采用本发明实施例便携式腹膜透析装置进行腹膜透析的方法是：

1)透析液注入与准备工作：穿戴好便携式腹膜透析装置，利用人体将盛满透析液的透析液袋10-3预热后，开启管路换向系统3的微型二位二通电磁换向阀5-2(V)、微型二位二通电磁换向阀5-2(III)，对管路进行换向调节，启动主液压泵4-3，透析液从透析液袋10-3中抽出，流经管路J、微型二位二通电磁换向阀5-2(V)、管路B、主液压泵4-3、流量计4-2、管路C、微型二位三通电磁换向阀5-1(I)、微型二位三通电磁换向阀5-1(II)、微型二位二通电磁换向阀5-2(III)、管路K和管路M，进入人体腹腔9内部开始透析；透析液抽取量通过流量计4-2测定流量进行调控，抽取量达到设定值后，驱动系统2停止工作，关闭管路换向系统3，人工更换一袋充满透析液的透析液袋10-3；同时接入充满高浓度透析液的透析液增添袋10-2；总透析液量包括人体腹腔内已提前注入的一袋、透析液袋10-3中一袋和透析液增添袋10-2中高浓度透析液一袋；检查便携式腹膜透析装置电源电池，穿戴好后可开始外出行动；

2)废液回收：患者体内人体腹腔腹膜透析完成后，便携式腹膜透析装置开启工作，开启管路换向系统3的微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)、微型二位三通电磁换向阀5-1(II)、微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)，对管路进行换向调节，启动主液压泵4-3，从人体腹腔9中将废液抽出至废液回收袋9-2中，废液从人体腹腔9抽出，流经管路M、管路A、微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)、微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)、管路B、主液压泵4-3、流量计4-2、管路C、微型二位三通电磁换向阀5-1(I)和管路D，到达废液回收袋9-2；废液回收过程中由流量计4-2进行监测，当流量计4-2测量数值达到设定阈值时，视为完全回收人体腹腔9内的废液；然后，主液压泵4-3停止工作，关闭管路换向系统3，等待下一步动作；

3)透析液注入：开启管路换向系统3的微型二位二通电磁换向阀5-2(V)、微型二位二通电磁换向阀5-2(III)，对管路进行换向调节，启动主液压泵4-3，透析液从透析液袋10-3中抽出，流经管路J、微型二位二通电磁换向阀5-2(V)、管路B、主液压泵4-3、流量计4-2、管路C、微型二位三通电磁换向阀5-1(I)、微型二位三通电磁换向阀5-1(II)、微型二位二通电磁换向阀5-2(III)、管路K和管路M，进入人体腹腔9内部开始透析；透析液抽取量通过流量计4-2测定流量进行调控，抽取量达到设定值后，主液压泵4-3停止工作，关闭管路换向系统3；

4)废液处理：开启管路换向系统3的微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)、微型二位三通电磁换向阀5-1(II)、微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)，对管路进行换向调节，启动主液压泵4-3和真空泵6-3，废液从废液回收袋9-2中抽出，流经管路E、微型二位三通电磁换向阀5-1(IV)、微型二位二通电磁换向阀5-2(VI)、管路B、主液压泵4-3、流量计4-2、管路C、微型二位三通电磁换向阀5-1(I)、微型二位三通电磁换向阀5-1(II)、管路F、脲酶吸附滤芯6-1、除气器6-2、管路G、磷酸锆吸附滤芯7-1、管路H、活性炭吸附滤芯8-1和管路I，到达透析液袋10-3；废液经过脲酶吸附滤芯6-1时，废液中的尿素被分解成氨气和二氧化碳，其中二氧化碳在除气器6-2中经过真空泵6-3的抽取排向大气，氨气在磷酸锆吸附滤芯7-1中被吸附；废液中其余的大分子毒素肌酐、小分子毒素钾离子和重金属盐毒素由活性炭吸附滤芯8-1吸附；废液经过处理后成为再生透析液储存在透析液袋中，废液处理量通过流量计4-2测定流量进行调控，废液处理量达到设定值后，主液压泵4-3和真空泵6-3停止工作，关闭管路换向系统3，等待下一步动作；

5)透析液再调配：通过葡萄糖浓度传感器10-4对透析液袋10-3中溶液的葡萄糖含量进行测量；若小于人体使用标准值，则启动副液压泵4-1，从透析液增添袋10-2中抽取少量高浓度的全新透析液补充进入透析液袋10-3中；高浓度透析液从透析液增添袋10-2中抽出，流经管路L、副液压泵4-1和管路I，进入透析液袋10-3中；实时测量葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度达到人体使用标准值，则停止副液压泵4-1，完成透析液浓度调配工作；

循环以上步骤2)至5)，实现可持续性腹膜透析。

本发明实施例便携式腹膜透析装置的注意事项：透析液在人体腹腔9内停留数小时完成一次腹膜透析，而废液中毒素的吸附过程也需要花费数小时；将废液从人体腹腔9内抽出后，下一轮透析液袋10-3中的透析液已经准备完成，可接着注入人体腹腔9中；腹膜透析可继续进行，在此过程废液的吸附过滤处理工作同时进行；当腹膜透析完成后，废液的处理工作也已完成；可继续循环进行废液抽出和透析液注入的步骤。另外，如果要更长久的使用，比如患者从事超过一天的户外或出差，可自行配备更多个透析液袋10-3、吸附滤芯(脲酶吸附滤芯6-1、磷酸锆吸附滤芯7-1、活性炭吸附滤芯8-1)和可移动电源电池，以便随时更换。最后，人体内的水分会通过腹膜的渗透作用排出人体外，会导致装置的总透析液量增多，多余的透析液会集中在废液回收袋9-2中；装置通过流量计6-2的监测，可提示患者废液回收袋中的液体量超量，因此需要患者在上述腹膜透析方法步骤4)之后和下一个循环的步骤2)之前清空废液回收袋9-2内的液体。该清空废液回收袋9-2内的液体的额外步骤必须经过系统的判断即流量计的监测值，提示患者允许动作后，由患者执行。

本发明实施例便携式腹膜透析装置的试制样机实物图(图13)是初步搭建的简化实验装置，经过实验通过了管路通断测试。

Claims (16)

1.一种便携式腹膜透析装置，包括电池与电路系统、驱动系统、管路换向系统、脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统、穿戴系统以及若干外壳、管路和接口，其特征在于：所述便携式腹膜透析装置还包括穿戴系统，所述穿戴系统包括背心、废液回收袋、透析液袋、透析液增添袋和腰带，所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋均位于背心靠近人体一侧，利用人体体温加热。

2.根据权利要求1所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述穿戴系统的背心包括前胸和后背两部分，背心前胸内侧为放置有废液回收袋的衣兜，废液回收袋底部两侧面有两个管路接口，背心后背内侧上部分为放置有透析液增添袋的衣兜，透析液增添袋底部左侧有一个管路接口，背心后背内侧下部分为放置有透析液袋的衣兜，透析液袋底部左侧面有一个管路接口，其底部右侧有两个管路接口，其中上面的接口连接葡萄糖浓度传感器；所述电池与电路系统、驱动系统、管路换向系统、脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统和活性炭吸附系统分别包装在相应的外壳内，并依次固定在腰带上。

3.根据权利要求1或2所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述电池与电路系统包括电池、集成电路板和外壳；所述驱动系统包括主液压泵、副液压泵、流量计和外壳；所述管路换向系统包括微型二位三通电磁换向阀、微型二位二通电磁换向阀和外壳；所述脲酶吸附系统包括脲酶吸附滤芯、除气器、真空泵和外壳；所述磷酸锆吸附系统包括磷酸锆吸附滤芯和外壳；活性炭吸附系统包括活性炭吸附滤芯和外壳；所述管路换向系统包括三个微型二位三通电磁换向阀和三个微型二位二通电磁换向阀，呈阵列式分别布置在外壳内部，第一行依次是两个微型二位三通电磁换向阀和一个微型二位二通电磁换向阀，第二行依次是一个微型二位三通电磁换向阀和一个微型二位二通电磁换向阀，第一行的微型二位三通电磁换向阀的一个管路接口朝向右侧，第二行的微型二位三通电磁换向阀的两个管路接口朝向左侧。

4.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述各外壳均包含壳体与壳盖；壳体外形呈长方体，边缘有圆角设计，壳体背面有与腰带相连的镂空设计；壳盖外形呈L型板结构，一端固定在壳体上部，另一端含有弧面上翘的设计，壳盖合上时其表面与壳体表面重合。

5.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述电池与电路系统的外壳内部设置有电池仓，电池仓在外壳内部上面，电池仓其中一端包括一个弧面下凹的设计，用于方便取出电池；电池设置在电池仓中，所述集成电路板设置在电池仓的下方，由电池仓的外壳板将其覆盖，以保护电路。

6.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述驱动系统的主液压泵一端与管路换向系统通过管路和接口相连，主液压泵另一端与流量计通过管路和接口相连，流量计另一端与管路换向系统通过管路和接口相连，副液压泵一端与透析液增添袋通过管路和接口相连，副液压泵另一端与透析液袋通过管路和接口相连。

7.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述驱动系统的主液压泵和副液压泵为医用蠕动泵和医用柱塞泵中的一种。

8.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述脲酶吸附系统的脲酶吸附滤芯一端与管路换向系统通过管路和接口相连，脲酶吸附滤芯另一端与除气器通过管路和接口相连，除气器的另一端与磷酸锆吸附滤芯通过管路和接口连接，除气器的另一分支通过管路和接口与真空泵相连，真空泵另一端与外界大气相通。

9.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述磷酸锆吸附系统中磷酸锆吸附滤芯一端与除气器通过管路和接口相连，磷酸锆吸附滤芯另一端与活性炭吸附滤芯通过管路和接口相连。

10.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述活性炭吸附系统中活性炭吸附滤芯一端与磷酸锆吸附滤芯通过管路和接口相连，活性炭吸附滤芯另一端与透析液袋通过管路和接口相连。

11.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述活性炭吸附系统中活性炭吸附滤芯与透析液袋之间设置有单向阀。

12.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述电池与电路系统的电池为可移动电源、充电宝、可充电锂电池、可直接连接电源插座电源、固态电池中的一种。

13.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述背心采用透气纤维编织衣服布料制成，所述外壳采用塑料制成，所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋采用柔性医用塑料膜制成。

14.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋与管路的连接接口均为医用密封塑料制成的快接接头，可方便拆装替换新的废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋。

15.根据权利要求1或2或3所述的便携式腹膜透析装置，其特征在于：所述废液回收袋、透析液袋和透析液增添袋与管路的连接接口均为医用密封塑料制成的快接接头。

16.一种采用如权利要求1-15中任一项所述的便携式腹膜透析装置进行腹膜透析的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)透析液注入与准备工作：穿戴好便携式腹膜透析装置，利用人体将盛满透析液的透析液袋预热后，开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵，透析液从透析液袋中抽出，流经相应管路进入人体腹腔内部开始透析；透析液抽取量通过流量计测定流量进行调控，抽取量达到设定值后，驱动系统停止工作，关闭管路换向系统；人工更换一袋充满透析液的透析液袋，同时接入充满高浓度透析液的透析液增添袋；总透析液量包括人体腹腔内已提前注入的一袋、透析液袋中一袋和透析液增添袋中高浓度透析液一袋；检查便携式腹膜透析装置电源电池，穿戴好后可开始外出行动；

2)废液回收：患者体内人体腹腔腹膜透析完成后，便携式腹膜透析装置开启工作，开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵，从人体腹腔中将废液抽出至废液回收袋中，废液从人体腹腔抽出，流经相应管路到达废液回收袋；废液回收过程中由流量计进行监测，当流量计测量数值达到设定阈值时，视为完全回收人体腹腔内的废液；然后，主液压泵停止工作，关闭管路换向系统，等待下一步动作；

3)透析液注入：开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵，透析液从透析液袋中抽出，流经相应管路进入人体腹腔内部开始透析；透析液抽取量通过流量计测定流量进行调控，抽取量达到设定值后，主液压泵停止工作，关闭管路换向系统；

4)废液处理：开启管路换向系统对管路进行换向调节，启动主液压泵和真空泵，废液从废液回收袋中抽出，流经相应管路依次进入脲酶吸附系统、磷酸锆吸附系统、活性炭吸附系统三个过滤系统，废液经过脲酶吸附滤芯时，废液中的尿素被分解成氨气和二氧化碳，其中二氧化碳在除气器中经过真空泵的抽取排向大气，氨气在磷酸锆吸附滤芯中被吸附；废液中其余的大分子毒素肌酐、小分子毒素钾离子和重金属盐毒素由活性炭吸附滤芯吸附；废液经过过滤吸附处理后成为再生透析液储存在透析液袋中；废液处理量通过流量计测定流量进行调控，废液处理量达到设定值后，主液压泵和真空泵停止工作，关闭管路换向系统，等待下一步动作；

5)透析液再调配：通过葡萄糖浓度传感器对透析液袋中溶液的葡萄糖含量进行测量；若小于人体使用标准值，则启动副液压泵，从透析液增添袋中抽取少量高浓度的全新透析液补充进入透析液袋中；高浓度透析液从透析液增添袋中抽出，流经相应管路进入透析液袋中；实时测量葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度达到人体使用标准值，则停止副液压泵，完成透析液浓度调配工作；

循环以上步骤2)至5)，实现可持续性腹膜透析。