家庭用自动腹膜透析设备.pdf

本发明涉及医疗设备，特别是一种家庭用自动腹膜透析设备。该设备中的原水处理装置中，多层过滤装置进水口直接与水源连接，反渗透装置出水口与腹透液混合器连接；腹膜透析液配制装置的主体是一个密封的金属盒体，该金属盒体上设置有通过柱塞阀与柱塞泵、渗透剂容器、腹透剂容器、腹透液混合器、超率装置、废液容器和腹腔导管连接的接口；腹膜透析自动控制系统的ARM单片机其信号输入接口分别接有治疗程序模块、修正治疗程序模块和安全监测模块，其信号输出接口接有受其指令控制柱塞泵、柱塞阀、电加热器、电磁阀、声光报警器的功率驱动器。本发明集原水处理、腹膜液配制和自动化透析于一体，能降低医疗费用，确保安全，适合基层使用。

1.  一种家庭用自动腹膜透析设备，包括原水处理装置、腹膜透析液配制装置及腹膜透析自动控制系统，其特征在于：
a.所述原水处理装置至少有：一个多层过滤装置，一个电去离子装置和一个反渗透装置；该多层过滤装置其进水口直接与水源连接，其出水口与该电去离子装置进水口连接，该电去离子装置出水口与该反渗透装置进水口连接，该反渗透装置出水口通过连接管路与腹膜透析液配制装置中的腹透液混合器连接，该连接管路上装有水泵、导电率计、光浊度计；
b.所述腹膜透析液配制装置至少有：一个腹透液混合器，一个超率装置，一个密封的金属盒体，该金属盒体上设置有七个接口，每个接口均装有一柱塞阀，其中一个接口安装有柱塞泵，余下六个接口分别与10％葡萄糖液容器、腹透浓缩液容器、腹透液混合器、超率装置、废液容器和腹腔导管接口连接，该超率装置的液体出口通过连接管路与该腹透液混合器连接，该连接管路上装有导电率计，该废液容器置于秤重计上，连接该废液容器的管路上装有光浊度计，连接腹腔导管接口的管路上装有温度传感器和压力传感器；
c.所述腹膜透析自动控制系统包括一个对收集到的信号进行整理和编程的ARM单片机，该ARM单片机的信号输入接口分别接有治疗程序模块、修正治疗程序模块和安全监测模块，其信号输出接口接有功率驱动器，该功率驱动器驱动受ARM单片机指令控制的柱塞泵、柱塞阀、电加热器、电磁阀、声光报警器，完成原水处理、腹膜透析液配制及腹膜透析治疗全过程，所述ARM单片机连接有用于显示和修改治疗程序的液晶触摸屏和记录重要信息、并可打印、绘制图表的IC卡记录装置。

2.  根据权利要求1所述的家庭用自动腹膜透析设备，其特征在于，所述多层过滤装置其滤芯最底层为精密陶瓷滤芯，具有0.3～0.7μm的微孔；倒数第二层为活性炭和高密度不织布滤网；倒数第三层为离子交换树脂层；最上层为精密过滤层。

3.  根据权利要求1所述的家庭用自动腹膜透析设备，其特征在于，所述电去离子装置为EDI电去离子器，它由直流电源、水泵、水槽以及阴、阳离子交换膜和交换树脂构成，离子在电场的驱动下移动，将水分成浓水和淡水，去离子能力为99％。

4.  根据权利要求1所述的家庭用自动腹膜透析设备，其特征在于，所述反渗透装置为双级反渗透装置，每级反渗透装置至少包括一个加压水泵和一个反渗透器，该反渗透器由不锈钢或玻璃钢材料制成的反渗透膜壳及核心件反渗透膜构成，该反渗透膜采用醋酸纤维或聚酰胺材料，反渗透膜孔径≤10×10^-10m。

家庭用自动腹膜透析设备
技术领域
本发明涉及医疗设备，特别是一种家庭用自动腹膜透析设备。
背景技术
目前，腹膜透析是尿毒症替代治疗的常用方法。包括：(1)CAPD-持续性不卧床腹膜透析，它是一种不用设备患者即能自行透析的方法。采用这种方法事先要通过小手术将一段透析管永久放置在腹腔内，一端开口在腹壁上。透析时，将一装有2升透析液的软包装袋悬挂在身体(平卧)上方1米处，透析液靠重力经透析管接口注入腹腔，保留4-6小时后，腹腔内的液体引流出体外。每日重复早、中、下午、晚上各进行一次。目前腹腔内置的腹透管及腹透液、管路均为进口或合资产品，每袋腹透液价格为40元，每日需用量为4～5袋。该CAPD是我国目前开展的最主要腹透方法。(2)APD-自动化腹膜透析。该技术利用腹膜透析机在夜间进行腹透液交换，效果基本令人满意，不影响患者正常的日间活动，可使大部分患者回归社会。在西方国家，自动化腹膜透析已成为增长最快的腹膜透析方式，其使用比例欧美国家为20～30％，全世界为15％；美国使用自动化腹膜透析方式的年增长率为33％。我国APD治疗尚处起步阶段，仅个别腹透中心备有1～3台进口自动腹膜透析机。购买一台进口的全自动腹膜透析治疗设备(APD)需十余万元，加上袋装腹透液和管件，购价相当昂贵，故国内大多采用简便的CAPD治疗法。
发明内容
本发明旨在解决现有自动化腹膜透析设备造价昂贵，不适宜目前我国国情的问题，而提供一种将原水处理、腹膜透析液配制以及腹膜透析自动控制三部分融为一体，能大幅度降低医疗费用，确保安全，且适合基层使用的家庭用自动腹膜透析设备。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：
一种家庭用自动腹膜透析设备，包括原水处理装置、腹膜透析液配制装置及腹膜透析自动控制系统，所述原水处理装置至少有：一个多层过滤装置，一个电去离子装置和一个反渗透装置；该多层过滤装置其进水口直接与水源连接，其出水口与该电去离子装置进水口连接，该电去离子装置出水口与该反渗透装置进水口连接，该反渗透装置出水口通过连接管路与腹膜透析液配制装置中的腹透液混合器连接，该连接管路上装有水泵、导电率计、光浊度计；所述腹膜透析液配制装置至少有：一个腹透液混合器，一个超率装置，一个密封的金属盒体，该金属盒体上设置有七个接口，每个接口均装有一柱塞阀，其中一个接口安装有柱塞泵，余下六个接口分别与渗透剂容器、腹透剂容器、腹透液混合器、超率装置、废液容器和腹腔导管接口连接，该超率装置的液体出口通过连接管路与该腹透液混合器连接，该连接管路上装有导电率计，该废液容器置于秤重计上，连接该废液容器的管路上装有光浊度计，连接腹腔导管接口的管路上装有温度传感器和压力传感器；所述腹膜透析自动控制系统包括一个对收集到的信号进行整理和编程的ARM单片机，该ARM单片机的信号输入接口分别接有治疗程序模块、修正治疗程序模块和安全监测模块，其信号输出接口接有功率驱动器，该功率驱动器驱动受ARM单片机指令控制的柱塞泵、柱塞阀、电加热器、电磁阀、声光报警器，完成原水处理、腹膜透析液配制及腹膜透析治疗全过程，所述ARM单片机连接有用于显示和修改治疗程序的液晶触摸屏和记录重要信息、并可打印、绘制图表的IC卡记录装置。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：
1.本发明集原水处理、腹膜液配制和自动化透析三个工艺环节为一体，从水龙头打开到腹透废液排出体外的全过程始终在一封闭的管路内进行，最大限度地消除了感染的可能性，免去了繁多的中间环节，减少了耗材，使治疗费大幅下降，减轻了患者的经济负担。本发明腹透治疗系统，设备购置费二万元以下，透析治疗费每年不超过1.5万元，一般患者均能承受。
2.本发明因在基层家庭化使用，设计了重复灭菌和多种安全监测手段，具有安全、无菌、性能可靠、便于维护、便于操作的特点。
3.本发明的应用与推广，可使因经济问题和基层医疗条件限制得不到透析治疗的病人重新获得治疗机会，让那些因病丧失就业机会的青壮年和中断学业的青少年恢复工作和学业，重新回归社会；国家医疗经费的支出可呈百亿水平下降。
附图与说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明腹膜透析自动控制系统示意图。
图中：水源1，多层过滤装置2，电去离子装置3，反渗透装置4，水泵5，导电率计6、10，光浊度计7、18，腹透液混合器8，电加热器9，超率装置11，金属盒体12，接口13，柱塞阀14，10％葡萄糖液容器15，腹透浓缩液容器16，柱塞泵17，废液容器19，秤重计20，温度传感器21，压力传感器22，腹腔导管接口23，腹腔导管24，腹腔25。
具体实施方式
以下结合附图及实施例详述本发明。
本实施例所述家庭用自动腹膜透析设备，由原水处理装置、腹膜透析液配制装置及腹膜透析自动控制系统三部分组成。
参见图1，多层过滤装置2、电去离子装置3、反渗透装置4及连接管路构成原水处理装置。该多层过滤装置2其进水口直接与水源1连接，其出水口与该电去离子装置3进水口连接，该电去离子装置3出水口与该反渗透装置4进水口连接，该反渗透装置4出水口通过连接管路与腹膜透析液配制装置中的腹透液混合器8连接，该连接管路上装有水泵5、导电率计6、光浊度计7。水源1可以是自来水，也可以是井水、泉水，优选城市供应的蒸馏水、矿泉水。
本实施例中，所述多层过滤装置2其滤芯最底层为精密陶瓷滤芯，具有0.3～0.7μm的微孔；倒数第二层为活性炭和高密度不织布滤网；倒数第三层为离子交换树脂层；最上层为精密过滤层。所述底层滤芯可除去石棉纤维、铁锈等悬浮物和部分细菌；倒数第二层滤芯可除去氯、化学物质和重金属等并除色、除臭；倒数第三层滤芯可除去钙、镁等离子，使水软化；最上层滤芯可防止＞5μm的微粒堵塞反渗透装置4中的反渗透膜。
本实施例中，所述电去离子装置为EDI电去离子器，它由直流电源、水泵、水槽以及阴、阳离子交换膜和交换树脂构成，离子在电场的驱动下移动，将水分成浓水和淡水，去离子能力为99％。
本实施例中，所述反渗透装置为双级反渗透装置，每级反渗透装置至少包括一个加压水泵和一个反渗透器，该反渗透器由不锈钢或玻璃钢材料制成的反渗透膜壳及核心件反渗透膜构成，该反渗透膜采用醋酸纤维或聚酰胺材料，反渗透膜孔径≤10×10^-10m。该双级反渗透装置对水中的细菌、病毒、热原及有机物清除率达100％，脱盐率为95～97％。
电导率计6和光浊度计7作为辅助监测仪器，旨在证明处理后的注射水中上述物质是否被彻底清除，以排除造成感染的可能，且导电率和光浊度的检测结果可在腹膜透析自动控制系统中的液晶屏显示，并预先设定报警范围。因此，水经这上述原水处理装置处理后作为配制腹膜透析溶液，完全符合药典规定的质量要求。
仍参见图1，腹膜透析液配制装置的核心部件是一个密封的金属盒体12，该盒体上设置有七个接口13，每个接口13设置有一个柱塞阀14。金属盒体12为一般为铝制，内附一层柔软的高分子聚合物薄膜，能封闭盒体，并置于柱塞阀14的前端。盒体上的七个接口13其中之一个安装有柱塞泵17，余下六个接口13分别与10％葡萄糖液容器15、腹透浓缩液容器16、腹透液混合器8、超率装置11、废液容器19和腹腔导管接口23连接，该超率装置11的液体出口通过连接管路与该腹透液混合器8连接，该连接管路上装有导电率计10，该废液容器19置于秤重计20上，连接该废液容器19的管路上装有光浊度计18，连接腹腔导管接口23的管路上装有温度传感器21和压力传感器22。
柱塞阀14包括微电机、凸轮和阀体，其作用是开、关各液体通道和柱塞泵17，开关顺序由ARM单片机控制。
柱塞泵17为计量注射泵，它提供治疗部分液体流动的驱动力。包括伺服电机、凸轮和柱塞，柱塞行程和电机转数决定液体量。电机转数由医嘱治疗程序决定，通过ARM单片机控制并由功率驱动器执行。
柱塞泵17与柱塞阀14配合动作，共同完成腹膜透析液的配制和透析治疗。
秤重计20主要测定排出废液的重量，它与充注液量(由计量注射泵决定)之差为超滤量。
温度传感器21监测充注的腹透液温度在37℃±1℃范围，超过该范围发出报警。
压力传感器22随时监测腹腔25压力变化，并通过腹膜透析自动控制系统中的IC卡记录装置绘制压力曲线图，用于判断腹膜功能并调整腹透各阶段所需时间。
腹透液配制过程如下：
由电磁阀控制的水泵5打开，注射水2000ml注入腹透液混合容器8；随后连接腹透浓缩液容器16的柱塞阀13和连接柱塞泵17的柱塞阀13打开，其它柱塞阀13关闭，柱塞泵17做抽吸动作，吸入浓缩液；随后连接腹透浓缩液容器16的柱塞阀13关闭，连接腹透液混合器8的柱塞阀13打开，柱塞泵17做推注动作，将吸入的浓缩液推入腹透液混合器8。上述动作重复进行，直至医嘱设定的浓缩液量全部注入腹透液混合器8为止。需增加腹透液浓度时，连接10％葡萄糖液容器15的柱塞阀13、连接腹透液混合器8的柱塞阀13、连接柱塞泵17的柱塞阀13开启，柱塞泵17将高浓度葡萄糖液按医嘱设定值推注入腹透液混合器8。
腹透液配制过程的安全监测由温度传感器21、光浊度计18和导电率计10完成。腹透液的规定温度范围为37℃±1，导电率在13.8～14.1μs/cm，不会引起因光波散射而吸收红血细胞病原微生物悬浮颗粒。
腹膜透析治疗一个循环完成的过程：
(1)充注期：交替打开连接超率装置11的柱塞阀13、连接废液容器19的柱塞阀13和连接腹腔导管接口23的柱塞阀13，柱塞泵17做抽吸和推注动作，腹透液自腹透液混合器8经超率装置11进入腹腔25。该过程受电导率计10、温度传感器21和压力传感器22监测。充注期时间约10分钟，流速200ml/分，液体量2000ml。
(2)保留期：所有通道关闭。压力传感器22监测压力变化是这一过程的关键功能。保留期夜间一般为2.5～3小时，白天可保留10小时。
(3)排出期：连接柱塞泵17的柱塞阀13、连接废液容器19的柱塞阀13和连接腹腔导管接口23交替开关。柱塞泵17做抽吸和推注动作，从患者腹腔25中抽取透析过后的液体，并排入废液容器19。排出时间约20分钟。秤重计20记录排出的废液量，该量与充注量之差为超滤量。超滤量的增减通过调整腹透液中渗透剂的浓度完成。
参见图2，腹膜透析自动控制系统其核心部件是ARM单片机，该ARM单片机的信号输入接口分别接有治疗程序模块、修正治疗程序模块和安全监测模块，其信号输出接口接有功率驱动器，该功率驱动器与柱塞泵、柱塞阀、电加热器、电磁阀、声光报警器等外围装置电连接。外围装置接受ARM单片机的指令，通过该功率驱动器的驱动完成全部治疗过程。ARM单片机连接有用于显示和修改治疗程序的液晶触摸屏和记录重要信息，并可打印、绘制图表的IC卡记录装置。
功率驱动器接受可编程控制器ARM单片机的指令；ARM单片机采集来自医嘱治疗控制模块、修正治疗控制模块和安全监测模块的信息后进行编程。
图2中信号输入部分包括：
(1)治疗控制模块：为医嘱确定的治疗程序，如充注、保留、排出各期的时间，液体的容量，腹透剂的剂型，渗透剂的浓度，超滤液的容量等参数均可在液晶触摸屏上显示。
(2)修改治疗程序模块：①修改渗透剂浓度，调整超滤量。秤重计测出的排出废液总量减去总充注量等于超滤量。实测超滤量明显低于医嘱设定值时，应增加渗透剂浓度。②利用腹腔压力曲线判断腹膜功能充注期压力曲线上升波幅低而时间短，腹膜功能为高运转型；压力曲线上升波幅过高且时间过长，为低运转型。两者治疗效果差。高平均运转型介于两者之间，治疗效果好。③用腹腔压力曲线调整保留期和排出期时间，腹腔压力曲线达高峰且开始下降的转折点即代表血浆与腹透液渗透压达到平衡的时间，也是保留期实际终止的时间，据此可修改原医嘱设定的保留期时间。根据排出期的快速期与缓慢期的交点出现时间调整医嘱规定的排出期。上述两种调整方式可提高治疗效果。修改治疗程序模块通过液晶屏用人机对话的方式修改治疗方案，体现智能化透析治疗。
(3)安全检测模块：通过温度传感器21、压力传感器22、导电率计6和10、光浊度计7和18监测注射用水和腹膜透析液的质量和温度，透析液运行的管路是否通畅，治疗过程是否存在感染。该部分设置声光报警范围，可触发声光报警装置。