CN103845769A - 多功能血液净化装置及使用该装置进行血液净化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能血液净化装置及其血液净化方法，该装置包括过滤器、补液容器和废液容器，所述过滤器包括第一膜内接头、第二膜内接头和第三膜内接头，所述第三膜内接头与所述废液容器之间的管道上安装有超滤泵，所述补液容器通过管道与所述静脉回路管连接，且所述补液容器与所述静脉回路管之间的管道上安装有补液泵，所述补液容器还通过管道与所述动脉回路管连接，且所述补液容器与所述动脉回路管之间的管道上安装有前稀释泵，所述废液容器置于废液秤上，所述补液容器置于补液秤上，所述超滤泵、所述补液泵、补液秤、所述废液秤以及所述前稀释泵与控制系统电性连接。采用本发明可实时控制液体平衡并实现同步前后稀释。
Description
技术领域
本发明涉及血液滤过疗法的装置，特别涉及一种多功能血液净化装置以及使用该装置进行血液净化的方法。
背景技术
不管是在传统的连续性肾脏替代治疗还是更广义的连续性血液净化中，有一种重要的模式是血液滤过。血液滤过模仿肾单位的滤过重吸收原理设计，将患者的动脉血液引入具有良好的通透性并与肾小球滤过膜面积相当的半透膜滤过器中，当血液通过滤器时，血浆内的水分就被滤出(类似肾小球滤过)，以达到清除潴留于血中过多的水分和溶质的治疗目的。一般通过从体外输入补充液，连续不断地将患者体内的有害物质直接、快速地清除。
传统的血液净化装置包括过滤器、补液容器、和废液容器，过滤器具有二接头与患者体外循环回路连接，且过滤器与补液容器和废液容器之间分别用管道连接，且过滤器与补液容器之间的管道上设置有补液泵，补液泵出口接循环回路静脉管，过滤器与废液容器之间的管道上设有超滤泵。超滤泵的作用是将患者体外循环回路中的液体抽出，补液泵的作用是将补充液补入患者体外循环回路。因患者人体液体平衡需要，循环回路中的液体进出应保持实时平衡。传统血液净化装置通过将超滤泵、补液泵的转速设置成一致，来实现循环回路中液体进出平衡。
但由于超滤泵、补液泵本身结构以及泵管结构、泵管磨损、管道压力变化等原因，采用控制超滤泵、补液泵转速一致的常规方法并不能保证实际流量一致，从而造成患者因液体不平衡所产生的危险，且目前常规的血液净化设备不设前稀释泵，仅有补液泵，补液泵出口接循环回路静脉管。患者血液在过滤器中的“血液浓缩度”高，易出现凝血，堵塞过滤器膜孔，使治疗中断。
发明内容
本发明的目的主要在于提供一种多功能血液净化装置及使用该装置进行血液净化的方法，在血液净化过程法中可实时控制液体平衡并实现同步前后稀释。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种多功能血液净化装置，包括过滤器、补液容器和废液容器，所述过滤器包括第一膜内接头、第二膜内接头和第三膜内接头，所述第一膜内接头和所述第二膜内接头分别与患者体外循环回路中的动脉回路管和静脉回路管连接，所述第三膜内接头通过管道与所述废液容器连接，且所述第三膜内接头与所述废液容器之间的管道上安装有超滤泵，所述补液容器通过管道与所述静脉回路管连接，且所述补液容器与所述静脉回路管之间的管道上安装有补液泵，所述补液容器还通过管道与所述动脉回路管连接，且所述补液容器与所述动脉回路管之间的管道上安装有前稀释泵，所述废液容器置于废液秤上，所述补液容器置于补液秤上，所述超滤泵、所述补液泵、补液秤、所述废液秤以及所述前稀释泵与控制系统电性连接。
进一步，所述动脉回路管上安装有血液泵，所述血液泵与所述控制系统电性连接。
进一步，所述动脉回路管和所述静脉回路管同时与所述补液容器连接，且所述前稀释泵设置于所述补液泵与所述动脉回路管之间的管道上，所述补充液从所述补液容器流出后在所述补液泵驱动下一部分流入所述静脉回路管、最终进入患者体内循环，另一部分经所述前稀释泵所在管道并在所述前稀释泵的驱动下流入所述动脉回路管、最终进入过滤器。
本发明还提供一种使用上述多功能血液净化装置进行血液净化的方法，未处理血液经动脉回路管输入所述多功能血液净化装置，处理后的血液则经静脉回路管输出，该方法包括以下步骤：
第一步，操作者预先设置脱水量的理论值以及所述补液泵和超滤泵的速度的理论速度值，并将所述脱水量的理论值和所述补液泵和超滤泵的理论速度值输入控制系统，所述控制系统控制所述补液泵和超滤泵以理论速度运转；
第二步，血液净化过程中，所述废液秤将所述废液容器增加的重量值反馈给控制系统，所述补液秤将所述补液容器减少的重量值反馈给控制系统，所述控制系统根据脱水量的理论值、所述补液容器减少的重量值和所述废液容器增加的重量值计算出本次液体平衡误差值并保存该平衡误差值；
第三步，控制系统判断本次液体平衡差值是否等于0，当本次液体平衡误差值为0时，控制系统判断不需要做液体平衡矫正，进入第二步；当本次液体平衡误差值不为0时，进入第四步；
第四步，控制系统检测补液泵和超滤泵的速度，并将所述补液泵和超滤泵的速度与理论速度比较，控制系统根据判断结果选择模式一以调节超滤泵的速度，或者选择模式二以控制补液泵或者超滤泵间歇工作。
作为上述方案的进一步改进，在第四步中，当控制系统检测到补液泵和超滤泵的速度均大于等于理论速度时，控制系统选择模式一：控制系统计算本次液体平衡差值并保存本次液体平衡误差值，当本次液体平衡误差值大于0时，控制系统控制改变超滤泵的转速使得所述超滤泵的速度增大；当控制系统检测到本次液体平衡误差值小于0时，控制系统控制改变超滤泵的转速使得所述超滤泵的速度减小。
进一步，第四步中还包括：控制系统将本次液体平衡差值与上一次保存的液体平衡误差值进行比较，当本次液体平衡误差值大于上一次保存的液体平衡误差值时，控制系统微调超滤泵的速度以增加超滤泵的速度；当本次液体平衡差值小于上一次保存的液体平衡误差值时，控制系统微调超滤泵的速度以减小超滤泵的速度。
进一步，第四步中，当控制系统检测到补液泵和超滤泵的速度均小于理论速度时，控制系统选择模式二运作：当本次液体平衡误差值大于0时，控制系统控制超滤泵以原有的速度连续转动、补液泵停止或者减速，直至下一次判断液体平衡误差值等于0；当液体平衡误差值小于等于0时，控制系统控制补液泵以原有的速度连续转动、超滤泵停止或者减速，直至下一次判断液体平衡误差值等于0。
作为优选的方案，控制系统每500毫秒计算一次液体平衡误差值，控制系统每500毫秒判断一次液体平衡误差值。
进一步，还包括以下步骤：操作者设置前稀释百分比例，并将该比例值输入控制系统，所述控制系统根据该比例值调节控制所述前稀释泵，使经由前稀释泵流向过滤器的补充液的流量与该比例值相符。
与现有技术相比，本发明利用由超滤泵、补液泵、废液秤、补液秤和控制系统组成的平衡系统，根据废液秤和补液秤分别测得的废液容器增加的重量值和补液容器减少的重量值计算出本次液体平衡误差值，控制系统实时检测本次液体平衡误差值，根据该值来控制调节超滤泵或者补液泵的速度，使得超滤泵从管路中抽出的液体量或者补液泵向管路输送的补充液的流量得以改变，最终实现循环回路中的液体进出保持实时平衡，能够确保液体平衡的精度，提高治疗的安全性；并通过在循环回路的动脉回路管上接一个前稀释泵，且前稀释泵的另一端同向循环回路的静脉回路管，使得过滤器的上游和下游均可以输入补充液以稀释血液，这种同步前后稀释能够避免或降低治疗中出现凝血、堵塞过滤器膜孔的安全隐患，提高治疗的安全性。
附图说明
图1是本发明多功能血液净化装置的结构原理图；
图2是图1中局部结构的示意图，该局部结构用以实现同步前后稀释。
具体实施方式
为便于更好的理解本发明的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参照图1，本发明的多功能血液净化装置用于净化和稀释需要处理的血液，可以与患者体内血液循环回路相连用以处理直接从患者体内流出的血液，也可以是血库中储存的血液或者以其它形式脱离人体后的血液等，本实施例中，所述多功能血液净化装置与患者体内血液循环回路100连接，其包括过滤器1、补液容器2和废液容器3，所述过滤器1具有第一膜内接头11、第二膜内接头12和第三膜内接头13，所述第一膜内接头11与患者体外循环回路中的动脉回路管4连接，所述第二膜内接头12与患者体外循环回路中的静脉回路管5连接，所述第三膜内接头13通过管道与所述废液容器3连接。所述第三膜内接头13与所述废液容器3之间的管道上安装有超滤泵6，所述补液容器2通过管道与所述静脉回路管5连接，且所述补液容器2与所述静脉回路管5之间的管道上安装有补液泵7，所述补液容器2还通过管道与所述动脉回路管4连接。如图2中所示，患者体外循环回路的动脉回路管4和静脉回路管5同时连接所述补液泵7，以补充患者被超滤泵6超滤出的水分等液体。所述补液容器2与所述动脉回路管4之间的管道上安装有前稀释泵8。所述动脉回路管4上安装有血液泵9，所述动脉回路管4和所述静脉回路管5同时与所述补液容器2连接，且所述前稀释泵8设置于所述补液泵7与所述动脉回路管4之间的管道上。如图1和图2中所示，所述补充液经所述补液容器2流出，在所述补液泵7驱动下一部分补充液流入所述静脉回路管5最终进入患者体内循环，另一部分则经所述前稀释泵8所在管道并在所述前稀释泵8的驱动下流入所述动脉回路管4，动脉回路管4中的血液在血液泵9的驱动下与这一部分补充液混合而被稀释，被稀释后的血液最终经由第一膜内接头11进入过滤器1。在所述过滤器1内，被稀释后的血液中小于过滤器1中空纤维膜孔的物质在超滤泵6的作用下经由过滤器1中空纤维膜外一侧即第三膜内接头13被移出至废液容器3，达到清除血液中小分子病理成分的治疗作用。剩下的有用物质则经由过滤器1中空纤维膜内另一侧即第二膜内接头12再经静脉回路管5流回患者体内血液循环回路100。
如图1中所示，本发明的多功能血液净化装置还包括补液秤20和废液秤30，所述废液容器3置于废液秤30上，所述补液容器2置于补液秤20上。本发明的多功能血液净化装置还包括控制系统200，所述超滤泵6、所述补液泵7、血液泵9、补液秤20、所述废液秤30以及所述前稀释泵8均与控制系统200电性连接并受所述控制系统200控制。
本发明的多功能血液净化装置进行血液净化的方法，用以对脱离了人体后的血液进行净化和稀释处理，其具体流程如下：
首先，操作者预先设置脱水量的理论值sG_Capa.OverCL以及所述补液泵7和超滤泵6的理论速度值，并将所述脱水量的理论值sG_Capa.OverCL和所述补液泵7和超滤泵6的理论速度值输入控制系统200，且所述控制系统200控制所述补液泵7和超滤泵6以理论速度运转，本实施例中补液泵7和超滤泵6的理论速度为20ml/min。本发明的多功能血液净化装置系统前面面板四个电机均为无刷直流电机，其控制电压的大小，直接影响电机的速度，电压值越大，电机速度越快，而这个电压值，在程序设计时有个名字叫DA值，这个DA值，就是根据理论速度和给定的DA计算公式计算出来的。
液体平衡误差值计算公式如下：
sG_Capa.OverWeight＝sG_Capa.CapaZH-sG_Capa.CapaCL-sG_Capa.CapaFY(设置体重增加功能) (1)
sG_Capa.OverWeight＝sG_Capa.CapaZH+sG_Capa.CapaCL-sG_Capa.CapaFY(设置体重减少功能) (2)
其中sG_Capa.OverWeight保存了当前液体平衡误差值，当sG_Capa.OverWeight大于0时表示进水太快，反之表示超滤(脱水)过快。sG_Capa.CapaZH为补液泵7向管路补充液体的重量，sG_Capa.CapaCL为脱水量或者为体重增加量的理论值(该理论值直接影响超滤泵6的速度)，sG_Capa.CapaFY为超滤泵6从管路抽出的液体重量，理想情况下，sG_Capa.OverWeight应为0，这时候系统不需要做液体平衡矫正。
其次，在装置运行过程中，所述废液秤30将所述废液容器3增加的重量值sG_Capa.CapaFY反馈给控制系统200，所述补液秤20将所述补液容器2减少的重量值sG_Capa.CapaZH反馈给控制系统200，所述控制系统200根据上述公式(1)或者(2)计算出本次液体平衡误差值sG_Capa.OverCL并保存该平衡误差值。
然后，控制系统200判断本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight是否等于0，当本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight为0时，控制系统200判断不需要做液体平衡矫正，当本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight不为0时，进入下一步。
接着，控制系统200检测补液泵7和超滤泵6的速度，并将所述补液泵7和超滤泵6的速度与理论速度比较，判断选择模式一以调节超滤泵6的速度，或者选择模式二以控制补液泵7或者超滤泵6间歇工作。
具体而言，在这一步骤中，当控制系统200检测到补液泵7和超滤泵6的速度均大于等于20ml/min时，控制系统200选择模式一：控制系统200计算本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight并保存本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight，当本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight大于0时，控制系统200控制改变超滤泵6的转速使得所述超滤泵6速度增大；当控制系统200检测到本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight小于0时，控制系统200控制改变超滤泵6的转速使得所述超滤泵6速度减小。
控制系统200将本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight与上一次保存的液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight进行比较，当本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight大于上一次保存的液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight时，控制系统200微调超滤泵6的速度以增加超滤泵6速度；当本次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight小于上一次保存的液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight时，控制系统200微调超滤泵6的速度以减小超滤泵6的速度。本实施例中，控制系统200根据sG_Capa.OverWeight的大小及其变化趋势，改变控制超滤泵6的DA值，每次增加或减少DA值一个档值(共有3个档值，分别是2，8，15，当DA值为255时，此时电机全速转动)，比如，当脱水量不够时(即sG_Capa.OverWeight大于等于3，入水过快)，如果本次液体平衡误差值比上一次(系统保存上一次误差值)还要大，系统将给超滤泵6的DA值增加一个较大的档值，当比上次的液体平衡误差小时，系统将给超滤泵6的DA加一个较小的档值。反之亦然。系统每500毫秒计算一次液体平衡误差值sG_Capa.OverWeight，同时判断该给控制超滤泵6的DA值增加或减少一个档值。
而当控制系统200检测到补液泵7和超滤泵6速度均小于20ml/min时，控制系统200则选择模式二。模式二下，补液泵7和超滤泵6是以停停转转的方式间歇工作的，此时的液体平衡控制与大于等于20ml/min时的不同，但是液体平衡误差sG_Capa.OverWeight计算方法一致。具体而言，当sG_Capa.OverWeight大于0时，控制系统200控制超滤泵6以已有的速度连续转动、补液泵7停止或者减速，直至下一次判断sG_Capa.OverWeight值等于0；当sG_Capa.OverWeight小于等于0时，控制系统200控制补液泵7以已有的速度连续转动、超滤泵6停止或者减速，直至下一次判断sG_Capa.OverWeight等于0。同样地，控制系统200每500毫秒判断一次，控制系统200对根据运算及判断结果及时调整超滤泵6、补液泵7的转速，实现液体平衡的目的。例如，当sG_Capa.OverWeight大于4时，表示入水速度过快，此时超滤泵6保持原有的速度持续转动，直至下一次判断sG_Capa.OverWeight值等于0，当sG_Capa.OverWeight小于等于-4时，表示超滤速度过快，此时会连续转动补液泵7，直至下一次判断sG_Capa.OverWeight等于0。
此外，在疗法进行过程中，操作者还可以设置前稀释百分比例，并将该比例值输入控制系统200，所述控制系统200根据该比例值调节控制所述前稀释泵8的速度，使经由前稀释泵8流向过滤器1的补充液的流量与该比例值相符。
参照图2，同步前后稀释其工作流程：补液泵7入口连接补充液容器，出口一端通向患者体外循环回路的静脉回路管5、一端通向前稀释泵8。前稀释泵8液体出口接入患者体外循环回路的动脉回路管4，经前稀释泵8流出的补充液与血液泵9泵出的血液混合后进入过滤器1，起到稀释血液的作用。这样，血液在过滤器1中的“血液浓缩度”被降低，血液在过滤器1中不易出现凝血，堵塞过滤器1膜孔，使疗程不能持续的状况。
补液泵7流量由设备控制系统200根据超滤泵6的转速自动调节。前稀释泵8流量可由操作人员按照前稀释百分比例进行调节，如设置为30％，则意味着补液泵7的30％液体与血液混合后流向过滤器1。
本发明的多功能血液净化装置和方法，能够确保液体平衡的精度，避免或降低治疗中出现凝血，堵塞过滤器1膜孔的安全隐患，提高治疗的安全性。
以上详细说明仅为本发明之较佳实施例的说明，非因此局限本发明的专利范围，所以凡运用本创作说明书及图示内容所谓的等效技术变化，均包含于本发明的专利范围内。
Claims (10)
1.一种多功能血液净化装置，包括过滤器、补液容器和废液容器，所述过滤器包括第一膜内接头、第二膜内接头和第三膜内接头，所述第一膜内接头和所述第二膜内接头分别与患者体外循环回路中的动脉回路管和静脉回路管连接，所述第三膜内接头通过管道与所述废液容器连接，且所述第三膜内接头与所述废液容器之间的管道上安装有超滤泵，所述补液容器通过管道与所述静脉回路管连接，且所述补液容器与所述静脉回路管之间的管道上安装有补液泵，其特征在于：所述补液容器还通过管道与所述动脉回路管连接，且所述补液容器与所述动脉回路管之间的管道上安装有前稀释泵，所述废液容器置于废液秤上，所述补液容器置于补液秤上，所述超滤泵、所述补液泵、补液秤、所述废液秤以及所述前稀释泵与控制系统电性连接。
2.如权利要求1所述的多功能血液净化装置，其特征在于：所述动脉回路管上安装有血液泵，所述血液泵与所述控制系统电性连接。
3.如权利要求1所述的多功能血液净化装置，其特征在于：所述动脉回路管和所述静脉回路管同时与所述补液容器连接，且所述前稀释泵设置于所述补液泵与所述动脉回路管之间的管道上，所述补充液从所述补液容器流出后在所述补液泵驱动下一部分流入所述静脉回路管、最终进入患者体内循环，另一部分经所述前稀释泵所在管道并在所述前稀释泵的驱动下流入所述动脉回路管、最终进入过滤器。
4.一种使用如权利要求1所述的多功能血液净化装置进行血液净化的方法，未处理血液经动脉回路管输入所述多功能血液净化装置，处理后的血液则经静脉回路管输出，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，操作者预先设置脱水量的理论值以及所述补液泵和超滤泵的理论速度值，并将所述脱水量的理论值和所述补液泵和超滤泵的理论速度值输入控制系统，所述控制系统控制所述补液泵和超滤泵以理论速度运转；
第二步，血液净化过程中，所述废液秤将所述废液容器增加的重量值反馈给控制系统，所述补液秤将所述补液容器减少的重量值反馈给控制系统，所述控制系统根据脱水量的理论值、所述补液容器减少的重量值和所述废液容器增加的重量值计算出本次液体平衡误差值并保存该平衡误差值；
第三步，控制系统判断本次液体平衡差值是否等于0，当本次液体平衡误差值为0时，控制系统判断不需要做液体平衡矫正，进入第二步；当本次液体平衡误差值不为0时，进入第四步；
第四步，控制系统检测补液泵和超滤泵的速度，并将所述补液泵和超滤泵的速度与理论速度比较，控制系统根据判断结果选择模式一以调节超滤泵的速度，或者选择模式二以控制补液泵或者超滤泵间歇工作。
5.如权利要求4所述的血液净化方法，其特征在于：第四步中，当控制系统检测到补液泵和超滤泵的速度均大于等于理论速度时，控制系统选择模式一：控制系统计算本次液体平衡差值并保存本次液体平衡误差值，当本次液体平衡误差值大于0时，控制系统控制改变超滤泵的转速使得所述超滤泵的速度增大；当控制系统检测到本次液体平衡误差值小于0时，控制系统控制改变超滤泵的转速使得所述超滤泵的速度减小。
6.如权利要求5所述的血液净化方法，其特征在于：第四步中，还包括：控制系统将本次液体平衡差值与上一次保存的液体平衡误差值进行比较，当本次液体平衡误差值大于上一次保存的液体平衡误差值时，控制系统微调超滤泵的速度以增加超滤泵的速度；当本次液体平衡差值小于上一次保存的液体平衡误差值时，控制系统微调超滤泵的速度以减小超滤泵的速度。
7.如权利要求4所述的血液净化方法，其特征在于：第四步中，当控制系统检测到补液泵和超滤泵的速度均小于理论速度时，控制系统选择模式二运作：当本次液体平衡误差值大于0时，控制系统控制超滤泵以原有的速度连续转动、补液泵停止或者减速，直至下一次判断液体平衡误差值等于0；当液体平衡误差值小于等于0时，控制系统控制补液泵以原有的速度连续转动、超滤泵停止或者减速，直至下一次判断液体平衡误差值等于0。
8.如权利要求5或者6或者7所述的血液净化方法，其特征在于：控制系统每500毫秒计算一次液体平衡误差值。
9.如权利要求5或者6或者7所述的血液净化方法，其特征在于：控制系统每500毫秒判断一次液体平衡误差值。
10.如权利要求4所述的血液净化方法，其特征在于：还包括以下步骤：操作者设置前稀释百分比例，并将该比例值输入控制系统，所述控制系统根据该比例值调节控制所述前稀释泵，使经由前稀释泵流向过滤器的补充液的流量与该比例值相符。
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