尿压传感与导尿控制装置的设计与实现*

傅洪波，刘国先，朱恒强，黄德群，陈晓明，阳范文

(1.广州医科大学生物医学工程系，广州 511436；2.东莞市妇幼保健院，东莞 523000；3.广东省医疗器械研究所，国家医疗保健器具工程技术研究中心， 广州 510500)

1 引 言

保证患者的正常排尿的留置导尿管术(retention catheterization)是在导尿后，将导尿管保留在膀胱内持续引流尿液的方法[1-2]，与临时性导尿不同，留置导尿术有利于提高患者的生命质量。对于泌尿系统疾病外科术后长期留置膀胱造瘘管和留置导尿管者来说，持续性的开放引流会导致患者的膀胱功能衰退，拔管后会导致排尿困难、尿潴留、尿失禁、尿频等异常问题。当试图建立膀胱反射，最后达到患者自主意识控制排尿的目的时，临床试验已证明使用采用间断性人工夹闭导尿管，三分之二的患者需要半年，三分之一的患者需要一年或一年以上的时间才能建立起反射性膀胱[2]。用固定间断手动开闭放尿来训练膀胱的方法，其缺点是忽略了开闭间隔内患者的膀胱的充盈与否，现实中患者膀胱的充盈程度除与时间的长短相关外，还应根据患者的具体情况而定，如：用药物种类、输液量、饮食情况、昼夜规律[2-4]。由于不符合膀胱正常的舒缩规律和排尿功能，对于人体依靠尿压传感建立排尿反射的机制也就没有遵循，患者的舒适度和训练效果可想而知。而且，手动开闭放尿，则增加了照护的负担。

解决上述问题,我们认为有必要改进导尿管控制, 改手动为自动，甚至智能化。前期文献调研中,相关的研究报告了对导尿管的各种升级改造[5-10]。其中闫桂虹等设计引入探测探头、传感器、通过模拟电子实现了排尿自动控制[9-10]，但该装置没有引入安全预警装置，一些技术参数，比如排尿压力关闭截止域值设定为0，现实中很难达到，后续控制也存在一定问题(如没有说明依靠电池还是交流电工作)。另外，其研究报道的相应文献中未详细展现更多技术细节，从其装置实物图看来，相应装置未集成电子化，研究尚处于初期探索阶段。

为此，我们充分吸收相应文献的思路[9-15]，结合医疗实践，提出一套新的设计方案，仍然采用膀胱内测压和传感控制来实现自动放尿和锻炼膀胱舒缩功能的目的，且可在无人干预的情况下按设定的程序或指令进行操作或控制。

2 设计与实施

基于以上方案，我们设计并实现了如图1所示的集成化电子控制装置。

图1装置原理图

Fig1Deviceschematicdiagram

2.1 尿管模块

基于以上分析，本装置中尿管模块，采用现有医用导尿管，末端加装三通。三通两端接入两根医用胶管，一根为排尿分管，实现与尿袋的联通。另一根为传压管，实现压力传感取样。本装置保持了现有导尿管结构和功能。

2.2 控制模块

三通连接的排尿分管由电磁阀控制，电磁阀由充电电池供电。通常电磁阀关闭，夹压住尿管，尿管连接尿袋。传压管连接微型压力传感器用于感知导尿管内压强，液压转为气压传感至压力传感器，当尿压达到设定阈值后，开启电磁阀，经延迟控制，给出设定排尿时间(如三分钟)，然后电磁阀又自动闭合，终止排尿过程。该仪器还采用了一个安全保险装置，当电源处于低电状态，给出蜂鸣示警。当意外情况导致完全断电时，如果尿管内压力过大，超过安全保险阀的设定压力后，安全保险装置将自动开启，让尿液通过排尿分管直接排入尿袋，避免因断电或仪器意外情况下，患者无法排尿情况发生。

2.3 电路的基本工作原理

该模块的电路设计见图2。

以上电路设计，经调试、制板、组装形成电子实物图(见图3)。

该组装初样经外加设定尿压阈值以上压强反复实测，反应灵敏，应答稳定，而最近少量的临床人体实测，工作稳定，初步达到设计目标。

3 小结

本装置旨在升级现有导尿管系统，通过压力传感控制，模拟人体依靠尿压排尿的生理机制，而不是现行尿管的有尿即排的非干预机制，从而使长期留置导尿管患者能保持膀胱功能。另外，部分患者的膀胱功能恢复的临床护理，目前需要测压系统结合手动排放处理，本装置通过测压、传压、自动排尿的一体化设计，有望简化和精准化相应的护理工作。未来加强该装置在控制参数的个性化和智能化方面的设计，如排尿尿压的个性化设置和实时无线监控，有利于提升装置使用的灵活性和适用性。另外，需要指出一点是，本装置在设计中考虑了医疗器械的监管和申报要求，完全使用现有的医用导尿管和导管，部分耗材可重复利用，避免浪费，降低成本。

图2电路图

Fig2Circuitdiagram

图3 初样图

1.solenoid valve, 2.sampling pool, 3.reset button, 4.power and control center box,5.pressure-transfer tube, 6.catheter

目前该装置已初步进入临床实验阶段，将通过实测，进一步提升其可靠性和实用性。