CN100486650C - 一种新型的透析器复用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动的透析器复用装置，该装置不仅能清洗、消毒透析器，测量透析器的密闭性和总血室容量TCV值，而且能够精确测量出只反映透析器中空纤维膜的堵塞情况和复用效果的尿素氮清除率值。该装置由一组电磁阀和泵及其驱动电路，一组传感器及其调理电路，以及控制系统组成。该装置连接透析器膜内和膜外一侧的接口外各有一个能精确控制流量的泵单元，在测量Na⁺清除率时，分别推动两种不同浓度的Na⁺溶液以固定的的流量流过透析器膜的两侧，而且通过电磁阀使膜的两侧没有超滤，在膜的任意一侧的两个接口分别接有电导率传感器及其测量电路，测得的值由控制系统采样读入并计算出Na⁺清除率，从而根据Na⁺清除率与尿素氮清除率的关系得出透析器的尿素氮清除率并输出到显示或打印装置。

Description

一种新型的透析器复用装置

技术领域

本发明涉及一种自动的透析器复用装置，该装置按照一定的程序完成透析器的清洗、测量和消毒液的注入过程。

背景技术

尿毒症患者透析治疗使用过后的非一次性透析器，经过清洗、测量和消毒处理后，通常还可以继续使用。在保证安全性和对毒素的清除效果的条件下，如果透析器能重复使用，不仅能大大减轻患者和社会的负担，而且还能减少资源浪费，减少医用垃圾的产生，有利于环境保护，具有较大的社会意义。

透析器由数百根中空纤维组成，中空纤维管壁上横向排列的分子与分子之间的间隙形成了无数个微孔。透析器正是通过这些微孔所形成的半透膜来完成对患者血液内肌酐、尿素氮等毒素的清除。对于医生而言，反映透析器治疗效果最重要的指标就是尿素氮清除率。尿素氮清除率主要与半透膜的材料、面积和结构有关。但是在实际使用中，尿素氮清除率还与透析器膜内膜外两侧液体的流量成正比，并且透析器膜两侧的压力差所造成的超滤现象对尿素氮清除率有较大的影响。

自80年代以来，国内和国外都有多种能对透析器进行清洗、测量和消毒的复用装置问世，但是这些复用装置都不能测量尿素氮的清除率。以美国Minntech公司的Renatron复用装置为例，现有的透析器复用装置都只测量透析器的总血室容量TCV(Total Cell Volume)，也有人称之为总膜管容量，并根据其所测得的值是否高于新透析器所标称的TCV值的80％来定性地而不是定量地判断透析器的清除效果。以TCV作为反映清除效果的标准有其局限性，这是因为TCV并不能完全反映出中空纤维的膜管和管壁微孔堵塞的情况。透析器经过患者使用后，血液凝块、脂类、蛋白质以及透析液中钙的沉淀等对中空纤维膜管和管壁都会形成堵塞，正是这些堵塞造成了清除率的下降。复用装置对透析器清洗的目的就是清除这些堵塞。透析器经过复用装置清洗后，可能会有一部分中空纤维的膜管虽然通畅了，但其管壁上的微孔仍然完全或不完全地被堵塞。由于TCV反映的是所有畅通的中空纤维膜管的总容积，并不能准确反映管壁堵塞的情况。因此可能会有一些透析器虽然其TCV值超过了原值的80％，但由于仍然有一些微孔被堵塞，其清除率依然低于有效值。这样仅凭TCV值来判断透析器的清除效果就会对医生造成误导，使其继续使用这些应该被抛弃的透析器。

与本发明最相近的相邻领域背景技术是德国Freniuse公司4008S型血液透析机的OCM(on-line clearance monitor)技术。该血液透析机通过测量患者透析治疗过程中透析器膜外一侧(膜内不监测)两端电导率的变化来计算出透析器在治疗过程中的实际尿素氮清除率。但是在测量尿素氮清除率的时候膜内和膜外液体的流量均不能固定，膜的两侧存在超滤现象，并且膜内一测流过的是血液。因此这个实际尿素氮清除率不仅与透析器本身膜的结构变化，例如是否堵塞有关，还与超滤率、膜内血液的流量、膜外透析液的流量以及血液中蛋白和补体在透析器膜内表面形成的生物膜等情况有关。因此OCM技术测得的尿素氮清除率不能准确地反映出透析器堵塞的情况，也不反映透析器复用的效果。另外根据Fresenius 4008S的使用手册披露的内容可知，其透析器膜内和膜外的流量控制装置中没有流量传感器形成的闭环反馈控制，两侧的流量误差为10％，这必然会影响其测得的尿素氮清除率的精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是要提供一种不仅能清洗、消毒透析器，测量透析器的密闭性和TCV值，而且能够精确测量出透析器尿素氮清除率的复用装置，这种装置测得的尿素氮清除率只反映透析器本身中空纤维膜由于堵塞所造成的结构和膜面积的变化情况。

为解决上述技术问题，本发明设计了下面的透析器复用装置。该装置由一组电磁阀和泵及其驱动电路，一组传感器及其调理电路，以及控制系统组成。其总体方框图如图1所示。

本装置中电磁阀、泵、传感器以及各段管路和接头组成了水路部分。整个装置水路部分有四个接头用来连接透析器膜外一侧的两个接口和透析器膜内一侧的两个接口，还有三个接头分别连接反渗水、排水口和连通大气。在透析器的各个接头与反渗水入口之间接有电磁阀，电磁阀在控制系统的控制下打开或关闭，反渗水经过电磁阀从不同的接头进入透析器，完成对透析器膜的两侧的正向和反向的冲洗。大气接口与透析器膜内一侧的入口之间也有一个电磁阀，测量TCV时，该电磁阀打开，透析器所有中空纤维中的液体流到一个容器之中，通过重量传感器测出该容器之中液体的重量即可得出TCV值。在透析器膜外一侧还接有一个压力传感器，复用装置通过建立一个300mmHg以上的压力并通过测量压力是否下降来判断出透析器是否破膜及端盖是否密闭。

为了测量尿素氮清除率，本复用装置设计了如下的结构用于在透析器膜的两侧产生一种固定的测量条件。这是因为如果每次测量时都能够固定透析器膜的两侧液体的流量，并且在膜的两侧没有压力差，没有超滤，那么在这种条件下测得的尿素氮清除率值则排除了流量、超滤等外在因素的影响，而只与透析器本身的膜材料、有效面积和结构有关。进而如果能够测量出透析器经过每次复用后在同一测量条件下尿素氮清除率值的变化，则可以真实地了解到透析器的复用效果。本复用装置有两个容器分别盛有两种不同浓度的Na⁺溶液，这两种Na⁺溶液的电导率范围为0～200ml/ms。由于正常人体血液的电导率在13.5～14.5ms/cm之间，为了有一个更好的测量结果，可以使其中一种Na⁺溶液电导率在13.5～14.5ms/cm之间，另一种Na⁺溶液在0～20ms/cm之间，但必须与前一种Na⁺溶液有一定的浓度差。透析器分别通过电磁阀以及能精确控制流量的泵单元与这两个容器连接，并且在透析器的接口外接有电导率传感器。在测量尿素氮清除率的时候，通过泵单元抽取这两种Na⁺溶液进入膜的两侧，控制系统使膜外一侧的液体流量保持在500ml/min，膜内一侧的流量保持在200ml/min或300ml/min，同时膜的两侧均通过电磁阀连通大气，使得两侧压力一致，没有超滤。控制器根据测得的膜内或膜外一侧出口和入口之间电导率的差值计算出Na⁺清除率，再根据Na⁺清除率与尿素氮清除率值之间的关系得出尿素氮清除率。泵单元还有一个作用是在消毒过程中从消毒液容器内抽取消毒液并经由电磁阀灌注到透析器膜的两侧。

本复用装置的优点在于不仅具有以往的复用装置所具有的清洗、消毒、测量TCV值及密闭性等功能，还能精确地测量出透析器的尿素氮清除率，测得的尿素氮清除率只反映透析器本身中空纤维膜由于堵塞所造成的结构和膜面积的变化情况。使用者根据透析器每次复用后尿素氮清除率的变化可以更准确地判断透析器的复用效果和使用价值。

附图说明

图1是本复用装置的总体方框图

图2是本复用装置第一种具体实施例的水路部分的结构示意图

图3是本复用装置第二种具体实施例的水路部分的结构示意图

具体实施方式

图2示出了本复用装置一种具体实施例的水路部分的结构框图。整个装置有四个接头用来连接透析器，其中接头a和b连接透析器膜外一侧的两个接口，接头c和d连接透析器膜内一侧的两个接口，接头e连接反渗水，f口为排水口，g口连通大气。反渗水自接头e进入复用装置后经过减压阀V0，然后通过电磁阀V1和V2分别与接头c、a用硅胶管连接。反渗水也通过V4与接头d连接。透析器的接头b直接通向排水口f，同时排水口f通过电磁阀V5与接头d相连接，还通过电磁阀V6与接头c相连接。设计上述结构的目的是为了实现对透析器的正向冲洗和反向冲洗。正向冲洗时，电磁阀V1、V2和V5打开，其余的电磁阀关闭。反向冲洗时，电磁阀V2、V4和V6打开，其余的电磁阀关闭。控制系统通过交替完成这两个过程实现对透析器的清洗功能。透析器的接头d通过电磁阀V9与容器T0相连接，大气接口g则通过电磁阀V8与透析器接头c相连接。当复用装置测量TCV值时，电磁阀V8、V9打开，透析器膜内所有的水由于重力的作用经电磁阀V9流入容器T0之中，重量传感器W称出容器T0中水的重量，从而测量出TCV值。在电磁阀V2与透析器的接头a之间接有一个压力传感器p0用于测量透析器的密闭性。

本复用装置有两个容器T1和T2分别盛有两种不同浓度的Na⁺溶液，透析器接头a、c分别通过电磁阀V3、V7以及能精确控制流量的泵单元P1和P2与这两个容器连接，并且在透析器的4个接口外接有电导率传感器C1、C2、C3和C4。在测量尿素氮清除率的时候，电磁阀V3、V5和V7打开，其余电磁阀关闭。通过泵单元P1，容器T1中的Na⁺溶液以500ml/min的流量流过透析器膜外一侧，通过泵单元P2，容器T2中的Na⁺溶液以200ml/min或300ml/min的流量流过透析器膜内一侧，同时由于电磁阀V5打开，透析器膜的两侧均连通大气。膜内一侧两端的电导率传感器C1、C2的变化量经过测量电路进行放大整形和A/D转换后，由控制器采样读入并计算出尿素氮清除率值K1。膜外一侧的传感器C3、C4的变化量经过测量电路进行放大整形和A/D转换后，由控制器读入并计算出另一个尿素氮清除率值K2。控制器对这两个值进行比较并判断测量结果的准确性。

消毒透析器时，电磁阀V1、V2、V5和V10打开，其余电磁阀关闭，泵单元P2从消毒液容器T3中抽取消毒液从透析器的a口和c口灌注透析器膜的两侧。

图3示出了本复用装置第二种具体实施例的水路部分的结构框图。相比上面的实施例，本实施例省去了一个Na⁺溶液容器T1和膜外一侧两端的电导率传感器C3和C4。测量尿素氮清除率时，电磁阀V3、V5和V7打开，其余的电磁阀关闭，膜外一侧的泵单元P1抽取反渗水以500ml/min的流量流过透析器膜外一侧。泵单元P2抽取容器T2中的Na⁺溶液以200ml/min或300ml/min的流量流过透析器膜内一侧，同时由于电磁阀V5打开，透析器膜的两侧均连通大气。由于膜的两侧液体的浓度相差较大，反渗水相当于电导率为Oms/cm的Na⁺溶液，Na⁺由膜内弥散到膜外，膜内一侧两端的电导率传感器C1、C2的变化量经过测量电路进行放大整形和A/D转换后，由控制器采样读入并计算出尿素氮清除率值。在第二个具体实施例中，也可以将泵P2单元接至反渗水，泵P1单元接Na⁺溶液，同样也可以测出尿素氮清除率。

上述的具体实施例中，如果容器T1或T2中的Na⁺溶液可以固定为某一设定的电导率值，则可以省去电导率传感器C1或C3，控制器根据Na⁺溶液的电导率值和透析器出口外的电导率传感器C2或C4的值也可以计算出尿素氮清除率。

上述的具体实施例中，泵单元P1和P2有两个功能，一个是使Na⁺溶液流过透析器，另一个是使Na⁺溶液流量保持恒定。因此在实际具体实施过程中，泵单元可以通过多种形式实现这两个功能：一、可以采用计量泵，通过控制系统直接控制计量泵的流量。二、可以采用其他形式的泵如齿轮泵、负压泵、旋片泵等，加上流量传感器与控制系统形成闭环控制系统。流量传感器测得的流量信号反馈给控制系统，控制系统通过其值调整泵的转速使液体的流量稳定在要求值。三、可以采用精密容积泵如柱塞泵等，由于精密容积泵的每一个冲程或每一转的排水量是恒定的，控制系统只要控制其转速即可实现恒定的流量。四、在第二个具体实施例中，由于反渗水具有一定的压力，因此可以将接反渗水的泵单元P1改为流量控制阀，通过调节阀体的通量来调节流过阀体的反渗水流量，使其流量控制在500ml/min。

Claims (10)

1.一种透析器复用装置，包括一组电磁阀、泵及其驱动电路，一组传感器及其调理电路，以及控制系统，其特征在于：在本装置用来连接透析器中空纤维膜外一侧的接口外有一个能精确控制流量的泵单元P1，推动某一浓度的Na⁺溶液以500ml/min的流量流过透析器膜外一侧，在本装置用来连接透析器中空纤维膜内一侧的接口外也有一个能精确控制流量的泵单元P2，推动另一个浓度的Na+溶液以200ml/min或300ml/min的流量流过透析器膜内一侧，在透析器中空纤维膜的任意一侧的两个接口外分别接有电导率传感器(C1、C2、C3、C4)及其测量电路，测得的值由控制系统采样读入并计算出Na⁺清除率，从而根据Na⁺清除率与尿素氮清除率的关系得出透析器的尿素氮清除率，在测量Na⁺清除率的过程中，透析器膜的两侧均通过电磁阀与大气相连通，以保证两侧的压力相等，透析器膜间没有超滤现象发生。

2.按照权利要求1所述的复用装置，其中两种Na⁺溶液的电导率范围为0～200ms/cm。

3.按照权利要求1所述的复用装置，其中一种Na⁺溶液的电导率范围为0～20ms/cm，另一种Na⁺溶液的电导率范围为13.5～14.5ms/cm。

4.按照权利要求1所述的复用装置，其中能精确控制流量的泵单元P1或泵单元P2为计量泵。

5.按照权利要求1所述的复用装置，其中能精确控制流量的泵单元P1或泵单元P2为精密容积泵及其转速控制装置。

6.按照权利要求1所述的复用装置，其中能精确控制流量的泵单元P1或泵单元P2为一个泵和流量传感器组成的闭环流量控制系统。

7.按照权利要求1所述的复用装置，其中能精确控制流量的泵单元P1为可调节通过阀体流量大小的流量控制阀。

8.按照权利要求1所述的复用装置，在透析器膜内或膜外一侧的出入口外不接电导率传感器，而另一侧的入口和出口外分别接有电导率传感器及其测量电路，测得的值由控制系统采样读入并计算出Na⁺清除率。

9.按照权利要求1所述的复用装置，在透析器膜内或膜外一侧的入口和出口外分别接有电导率传感器及其测量电路，测得的值由控制系统采样读入并计算出Na⁺清除率K1，而另一侧的入口和出口外也分别接有电导率传感器及其测量电路，测得的值由控制系统采样读入并计算出Na⁺清除率K2，控制系统对K1和K2进行比较分析并且判断测量过程的准确性。

10.按照权利要求8或权利要求9所述的复用装置，其泵单元P1或泵单元P2使0～200ms/cm范围内某一预定电导率的Na+溶液流过在透析器膜内或膜外一侧，由于Na⁺溶液电导率值已知，该侧的入口外不接电导率传感器，只在出口外接有一个电导率传感器及其测量电路。

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