基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置
阅读说明：本技术 基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置 (Enterostomy fluid separation device based on hydrophobic porous membrane ) 是由 郝敬鹏 何彬 郑冰 韩梅 李鹏昊 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于医用器件及材料技术领域,公开了一种基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置,用于肠造口(尤其小肠造口)粪、水、气的选择性分离排出,减轻粪便对造口周围皮肤的侵害。包括用于固定在肠造口周边皮肤上的造口固定环,及造口固定环外侧依次设置的疏水多孔膜基底、自支撑管壁和导气导液管。具有较大孔径的高疏水性多孔膜与造口通过医用粘合剂及固定结构相结合,所分离出的水及气通过管路排出体外。相比传统造口袋,本发明可以选择性排出粪便中的水和气,使固体粪便可以较长时间滞留肠腔,实现了间接控制排便；最后,因排出体外的为水,大大改善了患者对造口的容忍度,从生理及心理上都非常有利于实现患者的快速回归社会。(The invention belongs to the technical field of medical devices and materials, and discloses an enterostomy fluid separation device based on a hydrophobic porous membrane, which is used for selectively separating and discharging excrement, water and gas of an enterostomy (particularly small enterostomy) and reducing the damage of the excrement to skin around the enterostomy. Comprises a stoma fixing ring fixed on the skin around the intestinal stoma, and a hydrophobic porous membrane substrate, a self-supporting tube wall and an air guide catheter which are sequentially arranged outside the stoma fixing ring. The high-hydrophobicity porous membrane with larger aperture is combined with the stoma through the medical adhesive and the fixed structure, and the separated water and gas are discharged out of the body through the pipeline. Compared with the traditional ostomy bag, the invention can selectively discharge water and gas in the excrement, so that the solid excrement can be retained in the intestinal cavity for a longer time, and indirect control of excrement is realized; finally, because the water is discharged from the body, the tolerance of the patient to the stoma is greatly improved, and the quick social return of the patient is very favorable from the aspects of physiology and psychology.)
技术领域
本发明属于医用器件及材料
技术领域
，具体涉及一种医用外置流体分离器件，可以实现肠液中的液体、气体选择性分离。背景技术
利用固体与流体间的特殊相互作用来调控流体的输运及分离行为，是当今科学技术研究的重点。具有特殊表面化学组成的多孔材料可以选择性的透过对应的流体，而阻挡另外的流体，为多相流体快速分离提供重要的支持。随着居民生活水平和饮食结构的改善，直肠癌的发病率在逐渐提高。目前，针对低位直肠癌最为常见的治疗方式为结肠造口或低位吻合+回肠造口。但在造口术之后，病患需要长期佩戴粪袋来储存肠组织中的粘液及固体，对病患的心理和生理上都造成了很大的打击。已有的产品可以实现造口粪便的临时封堵，但是因为封堵造成的腹腔压力增加，将直接引起患者腹痛、腹胀等不良反应，且患者无法控制。因此，此类短期封堵不宜超过2～6小时。基于对已有问题的理解，如果可以设计一类可以有效排出肠内气体及高流动性液体，同时可以截留肠内粘稠物及纤维状不溶物的装置，以此类装置进行封堵，将在很大的程度上缓解临时封堵造成的腹内压力上升。
发明内容
本发明目的是为了解决和优化现有肠造口封堵时存在的腹内高压问题，提供了一种基于疏水多孔膜的气/液/固分离装置，用于肠造口临时性封堵及粪水胀气即时排出。
本发明使用具有较大孔径的高疏水性滤膜与造口通过医用粘合剂及固定结构相结合，另一方面分离出的粪水及胀气通过管路及临时储液袋排出体外。本发明通过将人体中过量的肠液和胀气即时排除体外，可以对于肠中粪水实现选择性分离，从而减轻造瘘患者因临时封堵造成的腹腔胀气。同时，相比传统粪袋，本发明可以选择性排出具有较强流动性的肠液及气体，方便患者在公共场所快速排便排气，为其早日回归社会提供帮助。
本发明通过以下的技术方案予以实现：
基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置，用于肠造口处粪水分离及气体排出，包括用于固定在肠造口周边皮肤上的造口固定环，造口固定环外侧固定设置具有微/纳米尺度的疏水多孔膜基底；所述微/纳米尺度的疏水多孔膜基底被气膜包覆，形成具有气体排出功能的界面(如图3所示)；疏水多孔膜基底外侧设置有自支撑管壁，并在疏水多孔膜基底与自支撑管壁之间形成用于接纳所分离出的流体的空腔，在自支撑管壁上设置导气导液管。所述的造口固定环内侧(与皮肤接触一侧)设有医用粘合剂涂敷层通过可逆黏附的方法直接固定在造口之上，通过疏水多孔膜的分离作用，将肠内气体和肠液连续排出，减轻封堵痛苦。
其中，微/纳米尺度疏水多孔膜与导气导液管、自支撑管壁、造口固定环等结构形成可以固定在肠造口外的流体输运装置，实现肠液中气体及液体的及时排出。
其中，分离装置可将排出流体(液体、气体)直接储存于液袋之中，可以通过导流管快速排放到环境中，实现患者的顺利回归社会。
其中，所述微/纳米尺度的疏水多孔膜基底为聚酯纤维膜、大孔纤维素膜、大孔金属钛筛网、聚偏氟乙烯大孔膜或聚氨酯大孔泡沫板中的一种。
其中，所述的疏水多孔膜基底具有孔径为10～200μm的大孔结构以及厚度在10～500μm的刚性结构。
其中，所述的疏水多孔膜基底具有大于150°的水滴接触角，利用典型的疏水材料涂敷或表面改性的方法制备疏水多孔膜，实现疏水导气性质。
其中，所述疏水材料涂敷方法为室温固化硅橡胶+二氧化硅纳米粒子、热固化硅橡胶+二氧化硅纳米粒子、四氟乙烯粒子分散液或全氟聚丙烯分散液涂敷烧结中的一种。所述的表面改性方法，为酸碱腐蚀+两亲性分子共价修饰、等离子体活化+疏水性硅烷偶联剂接枝中的一种。
其中，所述的造口固定环的内径为1-5cm，厚度为0.5-5mm，接触皮肤一侧存在医用粘合剂层。
其中，所述的自支撑管壁与疏水多孔膜基底之间的间隙为0.1～2mm，导气导液管为医用PVC材质，直径为2～20mm，可以实现分离气体及液体的收集及排出。
本发明同时提供了一种基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置的应用，用于肠造口处粪水分离及气体排出，该应用方法按照以下步骤进行：
(1)制备疏水多孔膜基底，并对所述多孔膜基底进行疏水材料涂敷或低表面能表面改性处理，得到具有疏水性的多孔膜基底；
(2)将所述疏水多孔膜基底与造口固定环、自支撑管壁、导气导液管相整合，通过热压成型、界面粘合等方法得到如上所述结构稳定的气/液/固分离装置；
(3)将所述的气/液/固分离装置中造口固定环面向皮肤一测涂敷医用粘合剂(聚丙烯酸酯不干胶)，实现此分离装置与造口外皮肤的可整合性；
(4)将所述的气/液/固分离装置中导气导液管结构的末端插入到微型外挂式储液袋，可以实现排出液体和气体的临时性储存，在方便时可以快速排出；
(5)粘附于肠造口外的气/液/固分离装置可以在腹腔内压的驱动下，将具有流动性的肠液和胀气，通过疏水多孔膜基底上的疏水孔结构不断地排出体外，而肠液中的半固体和粘稠物将被疏水多孔膜阻挡在体内，形成暂时性封堵。通过不断排出稀释液和气体，实现腹腔压力降低，缓解胀气痛苦。同时，通过最小化外置管路和储液袋的体积，使患者可以摆脱悬挂传统粪袋的痛苦与尴尬，可以使其在卫生间快速排出储液袋中的液体和气体，帮助患者可以更好的回归社会。
本发明的优点和有益效果：
本发明提供的基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置，可实现肠造口的临时性封堵，同时将肠内胀气排出，将肠液中高流动性组分选择性排出，从而降低由于肠内积液造成的腹腔压力升高，以达到降低造口封堵时的不良反应的目的。与此同时，分离出的高流动性液体和气体可以储存于微型的液袋中，可以及时快捷的排出体外，降低使用传统粪袋带来的不便，和心理上的不适感。本发明旨在为造口患者提供和正常人相似的排便体验，推动患者最大程度的回归社会，从生理上和心理上提高患者的生活品质。
相比外置式的传统造口处理方式，通过此类装置可以进行一次有效的流体分离，使液体及气体排出体外，固体粪便可以较长时间留置肠腔，集中留置夜晚自行清理；与此同时，最大程度地模拟正常人体排粪、排气的过程，通过简单的操作快速释放体外储存袋中的液体气体，让患者可以像正常人一样生活，减少其生理和心理上的痛苦。
附图说明
图1是本发明提供的基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置的结构示意图；
图2是本发明提供的基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置的应用示意图；
图3是本发明提供的疏水多孔膜用于流体分离的结构原理示意图，(a)疏水亲气界面上选择性通过气体示意图，(b)肠液中高流动性组分在正压下，部分通过疏水多孔基底示意图。
图中，1肠造口，2皮肤，3造口固定环，4自支撑管壁，5导气导液管，6疏水多孔膜基底，7肠液中胀气，8肠液中固体及粘稠物，9易于收集排放的高流动性气液混合物。
具体实施方式
实施例1：基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置
如图1所示基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置的结构示意图，该分离装置包括用于固定在肠造口1周边皮肤2上的造口固定环3，造口固定环外侧固定设置具有低表面能和微/纳米尺度的疏水多孔膜基底6；所述低表面能的微/纳米尺度的疏水多孔膜基底被气膜包覆，形成具有气体排出功能的界面(如图3所示)；疏水多孔膜基底外侧设置有自支撑管壁4，并在疏水多孔膜基底与自支撑管壁之间形成用于接纳所分离出的流体的空腔，在自支撑管壁上设置导气导液管5。所述的造口固定环内侧(与皮肤接触一侧)设有医用粘合剂涂敷层(图中略)通过可逆黏附的方法直接固定在造口之上，通过疏水多孔膜的分离作用，将肠内气体和肠液连续排出，减轻封堵痛苦。
其中，所述微/纳米尺度的疏水多孔膜基底6为聚酯纤维膜、大孔纤维素膜、大孔金属钛筛网、聚偏氟乙烯大孔膜或聚氨酯大孔泡沫板中的一种。
疏水多孔膜基底具有孔径为10～200μm的大孔结构以及厚度在10～500μm的刚性结构。同时具有大于150°的水滴接触角，利用典型的疏水材料涂敷或表面改性的方法制备疏水多孔膜，实现疏水导气性质。
所述的造口固定环的内径为1-5cm，厚度为0.5-5mm。自支撑管壁与疏水多孔膜基底之间的间隙为0.1～2mm，导气导液管为医用PVC材质，直径为2～20mm。
实施例2、基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置的应用
(1)制备疏水多孔膜基底，并对所述多孔膜基底进行疏水材料涂敷或低表面能表面改性处理，得到具有疏水性多孔膜基底；具体方法如下：
将疏水二氧化硅纳米粒子(粒子直径7～10nm，表面由疏水性基团覆盖)与聚二甲基硅氧烷预聚物(热固型硅橡胶)分散于低级性有机溶剂之中(如正己烷、环己烷或石油醚)，二者质量比1：2到2：1之间，溶质的质量比例在5％到50％之间。将聚氨酯大孔泡沫浸泡于上述溶液之中10分钟，后将处理后的泡沫在烘箱中80度加热固化1小时，得到具有疏水性质的多孔膜基底。
(2)将所述疏水多孔膜基底与造口固定环、自支撑管壁、导气导液管相整合，通过热压成型、界面粘合等方法得到如上所述结构稳定的气/液/固分离装置；
利用医用PVC导管(作为导气导液管)、PVC片材(作为自支撑管壁)、PVC环状材料(作为造口固定环)与疏水多孔膜基底进行热压整合。在造口固定环面向皮肤一面辅以医用粘合剂涂敷层，实现基于疏水多孔膜的肠造口流体分离装置的结构构建。
(3)将PVC导管(导气导液管)末端置入一微型带阀储液袋中。在体内正压的驱动下，肠液中高流动性的液体和气体(气液混合物9)将会被排出体外(原理如图2和图3所示)，留下肠液中的固体及粘稠物8(包括纤维状的残渣)暂时留在体内，可以在停止临时封堵时一次性排出。
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