[发明专利]透析液再生系统的脲酶引入装置及方法

说明书

本发明涉及一种透析液再生系统的脲酶引入装置及方案，装置包括储存部、制冷部和换热部，储存部的结构包括一压力腔，用于储存纯脲酶，换热部的结构包括一流体通道，用于使透析液从其中通过，制冷部采用半导体制冷组件，其冷端用于将冷量传导给压力腔，为纯脲酶提供低温储存环境，热端用于将热量传导给流体通道，对透析液进行加热。本发明创造性了纯脲酶的低温保存条件，实现了透析液再生系统的纯脲酶实时、定量引入，保证了脲酶溶液在人工肾中使用期间的活性和处理效率。利用纯脲酶来处理尿素，具有现有技术中采用固定化脲酶引入方式所无法达到的高效性。且回收制冷部的热端热量用于透析液加热，提高了能量利用率。

技术领域

本发明涉及肾脏替代治疗便携设备技术领域，尤其是一种透析液再生系统的脲酶引入装置及方法。

背景技术

目前大多数慢性肾脏病患者都是在医院使用大型的不可移动的机器进行间歇性肾脏替代治疗，在透析过程中液体、尿毒症毒素及电解质浓度快速变化，与健康肾脏所维持的稳定的内环境相差甚远，间歇性肾脏替代治疗导致尿毒症毒素的清除效率低下且使用的便捷性较差。随着微流体及纳米技术的发展，可用于肾脏替代治疗的便携式设备，即可穿戴式人工肾于2005年首次实现。可穿戴式人工肾能够提供给患者在医院外更频繁更高效的毒素清除治疗。

目前可穿戴式人工肾方案主要包括基于血液透析的可穿戴式人工肾和基于腹膜透析的可穿戴式人工肾。治疗过程中均需要使用大量的透析液，为了实现人工肾的可穿戴性，需要使用透析液再生技术。即需要把每次的透析废液净化成能重新使用的透析液，而透析废液中含量最高的毒素是尿素，约占肾脏氮排泄的90％。它是每日摩尔产量最高的废物溶质，为240-470mmol，有效的去除尿素对于透析液的循环再生至关重要。为了去除尿素，效率最高的方法是利用脲酶，依靠脲酶对尿素的专一催化分解能力来快速去除大量尿素。脲酶是一种催化尿素水解为氨和二氧化碳的高度专一性酶，尿素的酶促水解速度是非酶水解速度的1014倍。

现有技术中，所有使用脲酶的可穿戴式人工肾中所使用的脲酶均为固定化脲酶，固定化脲酶不需要低温保存条件也不溶于水，所以加入方式就是直接将固定化脲酶放入吸附盒中，让含有尿素的透析液直接通过，然后更换吸附盒即可。具体可参见申请号为2015800340133名称为“用于补充吸附剂盒内的脲酶引入系统”的专利。该引入系统存在的问题是，需要频繁更换吸附盒，且固定化脲酶的活性一般只有纯脲酶活性的万分之一到千分之一。如果能利用纯脲酶可极大地提升尿素的去除效果，但由于纯脲酶要求低温保存，因此该引入系统不适用于直接引入纯脲酶。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种透析液再生系统的脲酶引入装置及方法，实现了透析液再生系统的纯脲酶实时、定量引入，保证了脲酶溶液在人工肾中使用期间的活性和处理效率。

本发明采用的技术方案如下：

本申请提供一种透析液再生系统的脲酶引入装置，包括储存部、制冷部和换热部，所述储存部的结构包括一压力腔，用于储存纯脲酶，所述换热部的结构包括一流体通道，用于使透析液从其中通过，所述制冷部采用半导体制冷组件，所述半导体制冷组件的冷端用于将冷量传导给所述压力腔，为所述纯脲酶提供低温储存环境，所述半导体制冷组件的热端用于将热量传导给所述流体通道，对透析液进行加热。

进一步技术方案为:

所述储存部成管状结构，所述管状结构内活动装配有自驱动件，所述压力腔形成于所述自驱动件与管状结构之间，自驱动件用于将纯脲酶从压力腔中定量输出。

所述半导体制冷组件的结构包括制冷单元，其结构为：若干P型半导体和N型半导体沿周向依次间隔排列成环形结构，环形结构的内侧通过若干内导电片将P型半导体和N型半导体两两连接成一体，环形的外侧通过若干外导电片将P型半导体和N型半导体两两连接成一体，且沿周向相邻的内导电片与外导电片之间通过同一个P型半导体或N型半导体串联，构成一系列串联的PN结，使内导电片、外导电片分别构成冷端和热端；若干所述制冷单元沿环形结构的轴向通过导电件依次串联。