[发明专利]用于尿素光氧化的设备和方法

说明书

本文公开了用于光‑化学氧化的设备和方法。在一个实施例中，一种透析流体再生系统包括：纳米结构的阳极；被配置为照亮阳极的光源；和氧气可渗透的阴极。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年8月17日提交的美国临时申请号为62/719549的权益；该申请通过引用被明确地全文并入本文。

背景技术

全世界有超过200万的晚期肾病(ESRD)患者接受透析以维持生命，这一数字可能不足实际需求的10％。仅在美国，就有超过460,000人接受肾脏透析，其中每年有超过8.9万人死亡，其5年生存率仅为35％。血液透析的间歇性特征会引起血液代谢产物浓度的大幅波动。观察表明，与常规血液透析相比，通过延长血液透析治疗(即，更频繁或更长时间的治疗)的患者的透析长期存活率得到提高。

图1是常规透析系统10的平面图。在操作中，患者5连接到透析系统10，使得患者的血液通过管路14流入透析系统10。管路14穿过血泵18。血泵18的泵送动作推动患者的血液通过透析系统10并回到患者体内。泵18通常是非接触式泵。

透析液12是有助于从患者的血液中去除不需要的废物(例如尿素)的流体。在透析期间，透析液12和患者的血液流过透析系统10，但是这两种流没有物理地混合。相反，来自机器的新鲜透析液12通过膜而与血流分开。患者血流中的杂质通过膜被过滤掉进入透析液12中。例如，正常成年人每天通常需要去除12-24克尿素，但减少蛋白质饮食每天15克就足够了。其他杂质也从血流中被过滤掉进入透析液。含有不需要的废物和多余电解质的透析液会离开透析器进行处理。

由于血液透析是根据扩散到目标浓度低的透析液中的原理进行的，因此固有地需要大量的流体。常规的血液透析通过每次使用约120升的透析液来实现从体内清除过多代谢废物，这通常需要3-4小时的治疗。每周可能需要透析3次。患者遭受严重的生命破坏，包括必须被固定几个小时，以及必须安排到透析中心的交通，这影响了他们的生活质量。因此，需要用于改善透析，包括改善尿素去除的系统和方法。

发明内容

提供本发明内容来以简化形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征。

简要地，本发明技术涉及从透析液中去除尿素。本发明的技术可以用于透析，包括肾脏透析、血液透析、血液滤过、血液透析滤过、杂质的去除等。

在一些实施例中，光-化学氧化(也称为“透析流体再生”或“尿素处理”)从透析液中去除尿素。透析系统流体再生系统可以包括：纳米结构的阳极；被配置为照亮阳极的光源；和氧气可渗透的阴极。纳米结构可以是热液生长的TiO₂纳米线。光源可以由LED阵列提供。氧气可渗透的阴极或空气可渗透的阴极可以是铂涂覆的(Pt涂覆的)布或纸。

在一些实施例中，系统的尺寸可以足够小以变得可穿戴和/或便携。可穿戴的透析装置不仅可以实现连续透析，而且还可以通过增强的移动性来帮助降低诊所相关的治疗成本并改善生活质量。

在一个实施例中，一种透析流体再生系统包括：纳米结构的阳极；被配置为照亮阳极的光源；氧气可渗透的阴极。

一方面，透析流体是透析液。另一方面，该系统是肾脏透析系统。一方面，该系统是血液滤过系统。一方面，该系统是血液透析系统。一方面，该系统是血液透析滤过系统。

一方面，该系统还包括可操作地联接到阳极和阴极的电压源。另一方面，电压源是便携式的。

一方面，透析流体再生系统是便携式的。另一方面，透析流体再生系统是可穿戴的。另一方面，透析流体再生系统是固定的。

一方面，阳极、光源和作为氧气可渗透的阴极是第一透析流体再生隔室的部件，并且该系统包括多个透析流体再生隔室。