CN100569303C - 血液净化装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种尤其适合于连续血液净化的血液净化装置，以及控制它的方法，借此从患者身上清除的体液重量以及对患者的供给重量可以更准确地控制。适合于连续血液净化的血液净化装置50包括一个排出工具C，一个透析液供给工具A，以及一个取代液体供给工具B，分别装备有转移泵5，6，7，分别适合于存储一个预定的体积的储存容器8，9和10，以及体液传感器11，12和13。该血液净化装置进一步包括一个单个重量计20，适合于在同一时间测量储存容器8，9和10。

Description

血液净化装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及血液净化装置以及控制该装置的方法，尤其涉及血液提净化装置以及一个控制该装置适合于一般称为连续血液净化的方法，例如连续血液过滤，连续血液透析，以及连续血液透析过滤。
背景技术
在肾衰竭患者中，由于肾功能的恶化，正常的尿体积减小，常常导致体内水分过多。因此一种治疗需要将患者的血液经过一个体外循环，使得他们身体的水环境可以尽量接近正常化。这种从身体中排除水的过程称作“体液排除”。因为整个体液变化量是根据治疗过程中体液的排除重量来管理的，在患者管理中体液的排除重量考虑为最重要的参数。
近年来，对治疗循环系统中伴随严重并发症的肾衰竭或多器官衰竭，一般称作的连续血液净化已经证明在急症和重病特护领域是非常有效的。连续血液净化包括连续血液过滤(以下简单标为CHF)，连续血液透析(以下简单标为CHD)，和连续血液透析过滤(以下简单标为CHDF)。
CHF是这样一种技术，其中血液在一个血液净化装置内流动供给一个半透膜，为了将含有人体排泄物的水通过过滤薄膜排出去，同时持续并缓慢地输送替换液体。CHD是这样一种技术，其中持续并缓慢地进行透析，用于通过例如渗透性来获得一种酸碱平衡。CHDF是一种结合CHF和CHD的技术，其中为了改善CHF的小分子量清除性能，使一种透析液在血液净化设备的过滤一边流过，使得可以获得一种透析效应。在这些任何一种血液净化方法中，持续和缓慢治疗的特征在于，如它的名字所建议的，每几天进行一次治疗并且缓慢实行血液净化。这样一种治疗与根据时间幅度的单一血液透析或血液过滤大大不同，后者的技术对每次治疗需要4-5小时。
基于前面提到的连续血液净化的血液净化装置的一个实施例公开于日本专利公开(Kokai)No.9-239024A。该装置包括至少或者一个用于供给用于血液透析的透析液的方法，或者一个用于供给用于血液过滤的取代液体的方法，一个排出方法，以及一个血液循环路径。每个方法装备有一个储存容器，一个液体转移泵，以及用于称重储存容器的多个重量计。基于每个重量计提供的信息，单独地控制每个液体转移泵的流速。适合于CHF或CHD的另一个实例公开于日本专利公开(Kokai)No.4-70909A。该实例包括至少或者一个用于供给用于血液透析的透析液的方法，或者一个用于供给用于血液过滤的取代液体的方法，一个排出方法，以及一个血液循环路径。每个方法装备有一个储存容器和一个液体转移泵，储存容器装备有一个液位传感器，用于探测储存容器存储量的上限和下限。该装置进一步包括一个单重量计，用于称重所有在同一时间的两个储存容器。基于重量计提供的信息，单独地控制液体转移泵的流速。
图3示出了前面提到的第一实例的血液净化装置概念，它是基于连续血液净化。一个血液净化装置50’包括一个血液抽吸线3和一个血液再输入线4，它们一起形成一个血液循环路径；一个排出线23用于排出含有人体排泄物的水；一个取代液体线25连接到血液再输入线4，用于将取代液体输送到患者；以及一个透析液供给线24，用于将一种透析液供给血液净化设备2中的滤出液一端。在血液抽吸线3中提供了一个血液泵1。包括一个过滤薄膜M的血液净化设备2放置在血液抽吸线3和血液再输入线4之间。
排出线23包括一个排出转移泵5，用于从血液净化设备2中排出滤出液和透析排出液体，一个排出储存容器8，连接到一个排出支线17，它在排出转移泵5的出口端分叉；以及一个切断阀门14，连接在排出线23支路部分的下游。排出储存容器8装备有一个重量计26，用于排流称重的目的。
透析液线24包括一个转移泵6，用于将一种透析液供给血液净化设备2中的滤出液端；一个透析液储存容器9，连接到一个透析液支线18，它在透析液转移泵6的入口端分叉；以及一个切断阀门15，连接在透析液转移线24支路部分的上游。透析液储存容器9装备有一个重量计27，用于透析液称重的目的。
取代液体线25包括一个转移泵7，用于将一种取代液体供给患者；一个取代液体储存容器10，连接到一个取代支线19，它在取代液体转移泵7的入口端分叉；以及一个切断阀门16，连接在取代液体线25支路部分的上游。取代液体储存容器10装备有一个重量计28，用于取代液体称重的目的。
使用血液泵1从患者身上取出的血液经过血液抽吸线3，然后引入到容纳过滤薄膜M的血液净化设备2中，在这里人体排泄物等被清除。在血液净化设备2中，一种透析液由透析液转移泵6提供，建立起一种例如酸碱平衡，过滤和透析排出液体通过排出转移泵5被排出。经过了血液净化设备2中过滤和透析的血液然后通过血液再输入线4返回患者，在该期间重量基本上等于滤出液重量的取代液体由取代液体转移泵7所加上，这样将取代液体传送到患者。
这样该设备不需要由人员经常地称重或调节操作，适合于以一种安全方式连续进行治疗，而适当地控制患者的体液重量。进一步，一个透析液容器单元21或一个取代液体容器单元22可以根据需要交换，或者在滤出液和透析排出液体收集进一个容器罐中的情况下，该容器罐可以根据需要交换，而不会直接影响清除掉的体液重量测量和不会中止该治疗。
转移泵联系某些流速误差量。为了这些误差的影响减小到最小，在上面描述的装置中，储存容器8，9和10分别装备有重量计26，27和28，使得数据可以从各自的重量计供给一个未示出的控制单元。控制单元始终监测从重量计26，27和28来的数据，并基于每单位时间的重量变化而计算出实际流速。如果它发现实际流速和设置流速之间有差值，控制单元自动调整转移泵5，6和7中每一个马达各自的旋转速度，使得设置流速等于实际流速，以保持流速准确度。
尽管上面描述的装置适合于保持高的流速准确度，实际工作中每个转移泵在流速准确度上不可避免地受到1％量级的误差，由于例如重量传感器的温度特性和测量电子线路随时间的变化，制造过程中的调整方法，每个储存容器形状的变化，等等。
如上所述，从一个肾衰竭患者清除掉的体液重量ΔV(L)，它作为一个重要控制参数，由下式确定：
ΔV＝VF-VC-VD  (1)
其中VF(L)是由排出转移泵5排出的液体量，VC(L)是由取代液体转移泵7供给的取代液体量，以及VD(L)是由透析液供给泵6供给的透析液的重量。
按照惯例，当进行根据CHDF的一次治疗时，转移泵的流速一般在1L/hr的量级。例如，如果排出转移泵5的流速设置在1L/hr，取代液体转移泵7的流速设置在0.5L/hr，以及透析液转移泵6的流速设置在0.5L/hr，那么在24小时内，VF＝24±0.24(L)，VC＝12±0.12(L)，以及VD＝12±0.12(L)，假设每个转移泵具有约1％的流速误差。在这种情况下，如果体液的清除重量ΔV根据式(1)计算，ΔV＝0±0.48(L)，这表明体液清除误差可以降低到约0.48(L)或更少，这相应于排出体积VF的2％。
发明内容
近年来，当进行一次基于CHDF等等的治疗时，为了改善治疗的效率，转移泵的流速愈加设置在高水平，例如在10L/hr的量级。在这种情况下，如果在一个传统装置中，排出转移泵5的流速设置为10L/hr，取代液体转移泵7的流速设置为5L/hr，以及透析液转移泵6的流速设置为5L/hr，每个转移泵的流速误差在1％量级，那么在24小时内，VF＝240±2.4(L)，VC＝120±1.2(L)，以及VD＝120±1.2(L)。在这种情况下，如果体液的清除重量ΔV根据式(1)计算，ΔV＝0±4.8(L)，这样表明体液清除误差可以大至4.8(L)，这相应于排出体积VF的2％。
当有这么大的误差时，一个问题可能出现，即血液净化过程增加了患者体液平衡变得不正常的风险，这更甚于提供预定的治疗效果。尽管现实中这样一个问题通过进行一个相互的反馈控制来防止使患者不经受负作用，然而希望在不使用这样一个反馈控制的情况下将体液清除误差减小到最小。
这样，本发明者认识到，根据连续血液净化，为了管理体液清除重量比以前更准确，需要一些高准确地计算和控制每个转移泵流速的方法。然而，根据前述的传统技术，流速准确度是对每个转移泵保持的。因此，为了更准确地管理体液的清除重量，每个泵的流速准确度必须改善到0.1％的量级。然而现今技术可以获得的最大流速准确度在1％的量级。
在日本专利公开(Kokai)No.4-70909A(1992)中公开的血液净化装置包括一个单重量计，用于称重所有在同一时间的两个储存容器，其中每个转移泵由基于重量计提供的信息被各自控制。结果，流速误差可以降低到与对每一个储存容器放置一个重量计的实例可比较的程度。然而，在该血液净化装置中，当进行血液透析时需要结合传统透析装置，这导致在清除的体液重量中不令人满意的流速准确度以及导致系统复杂的结构。因此，需要进一步的改进。
鉴于现有技术的前述问题，因此本发明的一个目的是提供一个血液净化装置，尤其适合于连续血液净化，以及一个控制该装置的方法，由此在治疗一个肾衰竭或多器官衰竭的患者时，患者体液清除重量和对患者转移的体液体积可以更准确地进行管理。
为了获得前述的目的，本发明提供了如下：
1.一个血液净化装置50包括一个透析液供给工具A，一个取代液体供给工具B，一个排出工具C，一个血液净化设备2，以及包括一个血液抽吸线3和一个血液再输入线4的一个血液循环路径，其中：
所述透析液供给工具A包括：一个透析液转移线24，它的一端连接到所述血液净化设备2以及另一端连接到一个透析液储存容器单元21；一个放置在线中的透析液转移泵6；一个透析液储存容器9，连接到一个透析液支线18，它在所述透析液转移泵6的入口端分叉；以及一个切断阀门15，连接在所述透析液转移线的一个支路部分上游；
所述取代液体供给工具B包括：一个取代液体供给线25，它的一端连接到所述血液再输入线4以及另一端连接到取代液体储存容器单元22；一个放置在线中的取代液体转移泵7；一个取代液体储存容器10，连接到一个取代液体支线19，它在所述取代液体转移泵7的入口端分叉；以及一个切断阀门16，连接在所述取代液体线25的一个支路部分上游；
所述排出工具C包括：一个排出线23，它的一端连接到所述血液净化设备2以及另一端是开放的；一个放置在线中的排出转移泵5；一个排出储存容器8，连接到一个排出支线17，它在所述排出转移泵5的出口端分叉；以及一个切断阀门14，连接在所述排出线23的一个支路部分下游，
其中储存容器8，9和10装备有液位传感器11，12和13，所述装置进一步包括一个重量计20，用于对所述三个储存容器8，9和10在同一时间称重，以及一个控制单元30用于控制所述切断阀门14，15和16的开和关，以及每个所述转移泵6，7和5的泵流速。
2.前述的血液净化装置，其中各自的液位传感器11，12和13探测每个所述储存容器8，9和10中的液体上限。
3.前述的血液净化装置，其中用于所述排出储存容器8的液位传感器11探测在所述排出储存容器8中的液体下限，以及用于所述透析液储存容器和取代液体储存容器的液位传感器12和13，探测在所述透析液储存容器9和取代液体储存容器10中的液体上限。
4.前述的血液净化装置，其中所述控制单元30完成一个清除的体液重量测量阶段，包括：
第一阶段，其中切断阀门15，16和17打开，由此所述透析液储存容器9和所述取代液体储存容器10每个都充满液体，而同时一种液体从所述排出储存容器8放出；以及
第二阶段，其中所述装置通过每个所述切断阀门15，16和17关闭而控制，以及在所述装置工作过程中，所述透析液储存容器9，所述取代液体储存容器10以及所述排出储存容器8中总液体重量的变化是通过由所述重量计20提供的信息得到的，以便为清除的体液重量称重，
其中所述控制单元30控制至少一个转移泵的流速，使得在所述第二阶段可以得到一个希望的体液清除重量。
5.前述的血液净化装置，其中所述控制单元30完成一个供给重量测量阶段，包括：
第三阶段，其中每个所述切断阀门15，16和17打开，由此所述透析液储存容器9和所述取代液体储存容器10充满各自的液体，而同时一种液体从所述排出储存容器8放出；以及
第四阶段，其中所述装置仅由用于所述透析液供给工具A的切断阀门15控制，并且用于取代液体供给工具B的切断阀门16关闭，并且其中所述透析液储存容器9，所述取代液体储存容器10以及所述排出储存容器8中总液体重量的变化是通过由所述重量计20提供的信息得到的，以便计算取代液体重量和透析液重量之和的供给重量，
其中所述控制单元30控制透析液转移泵和取代液体转移泵的流速，使得在所述第四阶段可以得到一个希望的供给重量。
6.前述的血液净化装置，其中一个流速的控制通过基于所述清除的体液重量测量阶段和基于所述供给重量测量阶段的任意组合来实现。
7.前述的血液净化装置，其中一个流速的控制通过交替重复所述清除的体液重量测量阶段和所述供给重量测量阶段来实现。
8.前述的血液净化装置，其中所述装置是一种连续和缓慢类型的。”
为了获得这个目的，本发明进一步提供：
9.一个控制前述血液净化装置的方法，所述方法包括进行一个清除的体液重量测量阶段，包括：
第一阶段，其中切断阀门15，16和17打开，由此所述透析液储存容器9和所述取代液体储存容器10每个都充满液体，而同时一种液体从所述排出储存容器8放出；以及
第二阶段，其中所述装置通过每个所述切断阀门15，16和17关闭而控制，以及在所述装置工作过程中，所述透析液储存容器9，所述取代液体储存容器10以及所述排出储存容器8中总液体重量的变化是通过由所述重量计20提供的信息得到的，以便为体液的清除重量称重，
其中所述控制单元30控制转移泵6，7和5的流速，使得在所述第二阶段可以得到一个希望的体液清除重量。
10.一个控制前述血液净化装置的方法，所述方法包括进行一个供给重量测量阶段，包括：
第三阶段，其中每个所述切断阀门15，16和17打开，由此所述透析液储存容器9和所述取代液体储存容器10充满各自的液体，而同时一种液体从所述排出储存容器8放出；以及
第四阶段，其中所述装置仅由用于所述透析液供给工具A的切断阀门15控制，并且用于取代液体供给工具B的切断阀门16关闭，并且其中所述透析液储存容器9，所述取代液体储存容器10以及所述排出储存容器8中总液体重量的变化是通过由所述重量计20提供的信息得到的，以便计算取代液体重量和透析液重量之和的供给重量，
其中：
所述控制单元30控制转移泵6，7和5的流速，使得在所述第四阶段可以得到一个希望的供给重量。
11.一个控制前述血液净化装置的方法，所述方法包括基于所述清除的体液重量测量阶段的工作方法和基于所述供给重量测量阶段的工作方法的任意组合。
12.前述的血液净化装置工作方法，所述方法包括交替重复基于所述清除的体液重量测量阶段的工作方法和基于所述供给重量测量阶段的工作方法。
这样，根据本发明在血液净化装置及其控制方法中，各自的储存容器(透析液储存容器9，取代液体储存容器10，以及排出储存容器8)由一个单一重量计在同一时间称重，由此体液清除重量误差降低为排出重量的0.2％的量级是可能的，这将在以后描述。比较于传统类型的装置，它的每个储存容器各自测量，误差仅能降低至排出液体重量的约2％，这是一个重大改进。如在传统装置中的误差一样，供给重量中的误差还可以保持在同一水平。进一步，既然本发明的装置仅使用了一个重量计，包括了控制单元成本的总体成本可以大大降低。
附图说明
图1示出了根据本发明的血液净化装置的一个实施例。
图2示出了根据本发明的血液净化装置的另一个实施例。
图3示出了一个血液净化装置的实例。
具体实施方式
此后将参考附图描述本发明的一个血液净化装置。图1示出了本发明的血液净化装置的一个实施例。装置50基本上与图3中所示的装置相同。即，装置50适合于结合连续过滤(CHF)和连续透析(CHD)的连续血液透析过滤(CHDF)方法。图1中，与图3中所示的组成部件具有相同功能的组成部件由相同参考号标定。
如图3中所示的传统装置，血液净化装置50包括一个血液抽吸线3和一个血液再输入线4构成一个血液循环路径；一个排出工具C，用于排出例如含有人体排泄物的水；取代液体供给工具B连接到血液再输入线4，用于将取代液体输送到患者；以及一个透析液供给工具A，用于将一种透析液供给血液净化设备2中的滤出液一端。在血液抽吸线3中提供了一个血液泵1，在血液抽吸线3和血液再输入线4之间放置了容纳一个过滤薄膜M的血液净化设备2。
排出工具C是从血液净化设备2中放出过滤和透析排出液体的一种方式。排出工具C包括：一个排出线23，它的一端连接到血液净化设备2以及另一端是开放的；一个排出转移泵5；一个排出储存容器8，连接到一个排出支线17，它在排出转移泵5的出口端分叉；以及一个切断阀门14，连接在排出线23的一个支路部分下游。储存容器8装备有一个液位传感器11，用于探测储存容器8中的充满量。排出转移泵5在本发明的装置用于CHF的情况下放出一种滤出液，或者用于CHD的情况下放出一种透析液。
透析液供给工具A是将一种透析液供给血液净化设备2中过滤端的一种方式。它包括一个透析液转移线24，它的一端连接到血液净化设备2以及另一端连接到一个透析液储存容器单元21；一个放置在线中的透析液转移泵6；一个透析液储存容器9，连接到一个透析液支线18，它在所述透析液转移泵6的入口端分叉；以及一个切断阀门15，连接在所述透析液转移线24的一个支路部分上游。透析液储存容器9也装备有一个液位传感器12，用于探测透析液储存容器9中的充满量。在该装置用于CHD时排出转移泵6工作以将一种透析液传送到血液净化设备2中的过滤端，当装置用于CHF时关闭泵。
取代液体供给工具B时将取代液体供给患者的一种方式，它包括一个取代液体供给线25，它的一端连接到血液再输入线4以及另一端连接到取代液体储存容器单元22；一个放置在线中的取代液体转移泵7；一个取代液体储存容器10，连接到一个取代支线19，它在所述取代液体转移泵7的入口端分叉；以及一个切断阀门16，连接在所述取代液体线25的一个支路部分上游。取代液体储存容器10也装备有一个液位传感器13，用于探测取代液体储存容器10中的充满量。尽管当该装置用于CHF时取代液体转移泵7工作以将一种取代液体传送到从血液净化设备2供给的血液中，当装置用于CHD时关闭泵。
如上面描述的，本发明的储存容器8，9和10分别装备有液位传感器11，12和13。分别探测储存容器8，9和10液位变化的液位传感器11，12和13，并不特别受限于它们的探测原理。这样，它们可以包括任何已知组件，例如浮控开关，光电传感器，超声发射泡探测器，或者电容型近程传感器。
优选地，液位传感器11，12和13分别探测储存容器8，9和10中一个液位上限，使得防止溢出，并且它们分别安装在储存容器8，9和10的上部。这是因为称重是通过分别将每一个储存容器8，9和10中的液位上升或下降到某一水平来实现的。如果每一个液位传感器放置于储存容器的一个上部和一个下部，并且如果液位传感器用于称重的开始和结束，液位的变化率将依赖于流速而变化，这导致了在高流速和低流速之间的一个单称重时间内有一个较大差异。结果，在低流速情况下响应将较慢而称重时间将会较长，并且在高流速的情况下称重时间将会较短，测量准确度将下降。这样液位的上限由液位传感器11，12和13机械地探测，并且至于下限，根据在使用时间的流速可以事先设置液体减少量或减少时间。作为选择，还可以通过考虑储存容器的容量而事先设置液体减少速率。这样，该装置可以处理任何流速而不移动液位传感器的位置或改变储存容器的容量，这尤其适合于包括从小到大的宽范围流速的连续及缓慢治疗。然而应该注意到，连在排出储存容器8上的液位传感器可以优选地适合探测液位的下限，如后面将要描述的。
如图3所示的装置，使用血液泵1从患者身上取出的血液经过血液抽吸线3，然后引入到容纳过滤薄膜M的血液净化设备2中，在这里人体排泄物等被清除。在血液净化设备2中，一种透析液由透析液转移泵6提供，由渗透性建立起一种例如酸碱平衡，过滤和透析排出液体通过排出转移泵5放出。对于经过了血液净化设备2中过滤和透析的血液，当血液通过血液再输入线4返回患者时，基本上与前述滤出液重量相同的取代液体由取代液体转移泵7所加上，由此将取代液体注入到患者。
本实施例的血液净化装置50包括一个重量计20，称重每个储存容器，即在同意时间称重排出储存容器8，透析液储存容器9，以及取代液体储存容器10。重量计20根据下面的设计标准制作。即，任何得到的值(W8-W9)/W，(W8-W10)/W，和(W9-W10)/W是一个在例如1/1000量级的小值。其中W8(g)是当W(g)的液体放进排出储存容器8而排空透析液储存容器9和取代液体储存容器10时，重量计20的测量值，W9(g)是当W(g)的液体放进透析液储存容器9而排空排出储存容器8和取代液体储存容器10时，重量计20的测量值，W10(g)是当W(g)的液体放进取代液体储存容器10而排空排出储存容器8和透析液储存容器9时，重量计20的测量值。关于实际重量的误差，例如(W-W8)/W，(W-W9)/W，或(W-W10)/W，足可以为约5/100或更小。换句话说，尽管最重要的事情不是在测量值中有变化而不管储存容器8，9和10的哪些放入液体，(W8-W9)/W，(W8-W10)/W，和(W9-W10)/W的值可以为1/1000或更小，因为所有的储存容器8，9和10都由相同的重量计20测量。
以下描述血液净化装置50的工作。工作包括一个包括第一和第二阶段的“清除的体液重量测量阶段”，以及包括第三和第四阶段的“供给重量测量阶段”，当控制装置50时适当地组合各种阶段。
在第一阶段中，切断阀门14，15和16打开，血液泵1和各自的转移泵5，6和7工作在设置流速。结果，停留在排出储存容器8中的滤出液由于下降而通过排出支线17和线23放出。对于透析液储存容器9和取代液体储存容器10，由于下降，分别从透析液容器单元21或一个取代液体容器单元22分别通过透析液支线18和取代液体支线19灌注透析液和取代液体。
当液位传感器12探测到一个预定量已经流入透析液储存容器9时，一个探测信号供给一个控制单元30。此后，重复切断阀门15的打开和关闭使得维持透析液储存容器9中的液体重量。类似地，当液位传感器13探测到流入取代液体储存容器10的一个预定量末端时，一个探测信号供给一个控制单元30。此后，重复切断阀门16的打开和关闭使得维持取代液体储存容器10中的液体重量。当液位传感器12和13这样探测填充储存容器9和10完成后，切断阀门14打开某一持续时间，由此完成第一阶段并过渡到第二阶段。
在第二阶段中，各自的切断阀门14，15和16关闭，然后一种排出液体根据排出转移泵5的流速流进排出储存容器8。另一方面，透析液储存容器9和取代液体储存容器10中的液体分别根据转移泵6和7的流速放出。
当流入排出储存容器8中的液体的完成是由液位传感器11探测到时，第二阶段就中止了。作为选择，第二阶段可以中止，当：在填充完成时排出储存容器8中的液体已经达到一个预定的重量比率，例如70％或更多，如基于转移泵5的设置流速而计算的；当在填充完成时透析液储存容器9中的液体已经降低到一个预定的重量比率，例如30％或更小，如基于转移泵6的设置流速而计算的；或者当在填充完成时取代液体储存容器10中的液体已经降低到一个预定的重量比率，例如30％或更小，如基于转移泵7的设置流速而计算的。前者，即基于水平探测而控制第二阶段，仅仅当转移泵的设置流速范围很窄例如用于正常的透析和过滤时是优选的。后者，即基于一个设置值而控制该阶段，当转移泵的设置流速范围很宽，例如用于CHF，CHD，和CHDF治疗的范围为0.01L/Hr-12L/Hr时，是特别优选的。
当从第二阶段开始到结束之间的测量时间为ΔT(sec)，排出转移泵5的实际流速为Qf(L/sec)，透析液转移泵6的实际流速为Qd(L/sec)，以及取代液体转移泵7的实际流速为Qr(L/sec)，在测量时间里排出储存容器8中的排出液体重量增加了ΔT×Qf，透析液储存容器9中的透析液重量减小了ΔT×Qd，取代液体储存容器10中的取代液体重量减小了ΔT×Qr。这样，当各自储存容器8，9和10总重量的变化量是ΔW，ΔW＝ΔT×(Qf-Qr-Qd)，它是在第二阶段中体液的清除重量。通过使用重量计20测量ΔW，体液的清除重量可以精确地测量出。
通过自动地重复该循环，包括重量准备步骤的第一阶段以及测量体液清除重量的第二阶段(“清除的体液重量测量阶段”)，体液清除重量可以以一个准确方式间断地测量。
进一步，根据本发明的“供给重量测量阶段”包括第三和第四阶段，结合前述的“体液清除重量称重阶段”。这样，除了测量体液清除重量，可以测量取代液体和透析液重量之和的供给重量。
第三阶段与第一阶段以相同方式进行，当液位传感器12和13探测到填充进储存容器8和9的末端时结束，并且切断阀门14打开某一持续时间。
在第四阶段中，当切断阀门15和16关闭时，切断阀门14打开。当切断阀门14打开时，没有液体进入排出储存容器8。另一方面，当切断阀门15和16关闭时，透析液储存容器9和取代液体储存容器10中的液体分别根据转移泵6和7的流速放出。在填充末端当透析液储存容器9或取代液体储存容器10中的液体下降到一个预定重量比率之下，例如30％或更小，中止第四阶段，如基于转移泵6和7的设置流速而计算的。
当从第四阶段开始到结束之间的测量时间为ΔT(sec)，透析液转移泵6的实际流速为Qd(L/sec)，以及取代液体转移泵7的实际流速为Qr，在测量时间里排出储存容器8中的排出液体重量根本没有改变，而透析液储存容器9中的透析液重量减小了ΔT×Qd，以及取代液体储存容器10中的取代液体重量减小了ΔT×Qr。当各自储存容器8，9和10总重量的变化量是ΔW，ΔW＝ΔT×(0-Qr-Qd)，或ΔT×(Qr+Qd)，即-ΔW。这样，-ΔW是第四阶段中的“取代液体重量+透析液重量”。通过使用重量计20测量-ΔW，“取代液体重量+透析液重量”(供给重量)可以精确地测量出。
这样，测量了一个单次循环，包括重量准备步骤的第三阶段，接着是第四阶段，其中测量了“取代液体重量+透析液重量”。该循环指“供给重量测量阶段”。通过自动地重复该循环，供给重量可以以一个准确方式间断地测量。
在从第一阶段过渡到第二阶段的过程中(或从第三到第四阶段)，可以采用另一个实施例，将在下面参考图2描述。在该实施例中，尽管用于透析液储存容器9和取代液体储存容器10的液位传感器12和13每个都分别连接储存容器9和10的上部，用于排出储存容器8的液位传感器11连接到排出支线17，使得探测排出储存容器8完全排空。作为选择，液位传感器11可以连接到排出储存容器8的一个下面尽管没有示出的位置，以便探测它的一个下限。
在该实施例中，该装置以与参考图1描述的方式相同的方式控制，直到在第一阶段，用于透析液储存容器9和取代液体储存容器10的液位传感器12和13探测到各自的容器已经填充到一个预定的量。当连接到排出储存容器8的液位传感器11探测到一个下限水平，已经假设第一阶段结束，此后移动到上述的第二阶段。在第二阶段及其后，体液的清除重量以与图1所示的相同方式称重。在从第三阶段过渡到第四阶段的过程中可以采用相同过程。这样，可以知道排出储存容器8中收集的液体是否完全放出，使得第一阶段的时间可以有利地降低。
在本发明的装置实际工作中，通过组合“清除的体液重量测量阶段”和“供给重量测量阶段”，可以完成一个更准确的传送管理。并不受限于这两个阶段的组合，因此它们可以以任何希望的方式组合。这样，可以依赖于该装置的目标和状态从多个组合中选出一个序列。例如，该序列可以包括一个交替地重复“清除的体液重量测量阶段”和“供给重量测量阶段”；它可以包括一个连续的阶段然后接着其它阶段；或者它可以完全随机的。在一个特殊实例中，“清除水称重阶段”可以在工作早期重复，以及“供给重量测量阶段”可以沿序列在某些地方进行。在另一个实例中，“清除的体液重量测量阶段”和“供给重量测量阶段”可以以3∶1的比率包括在序列中。然而，一个序列优选使得“清除的体液重量测量阶段”和“供给重量测量阶段”交替重复，因为这将使体液清除重量和供给重量能够以同样比例被校正，以及因为这些阶段可以很容易地设置。
根据本发明，控制阀门等的方式并不局限于上面的描述，并且仅仅需要在第二和第四阶段，储存容器8，9和10的总重量改变量可以由重量计20在同一时间测量。
进一步，在本发明的血液净化装置中，既然体液清除重量可以准确称重，体液清除重量可以通过控制至少一个转移泵旋转速度来准确控制，使得一个设置的体液清除重量等于测量的体液清除重量。例如，第二阶段结束的每一个时间，计算出一个设置的体液清除重量Vref，它是由设置流速和一个积累的测量体液清除重量Vmes转换过来的。如果(Vref-Vmes)是正的，排出转移泵5的旋转速度增加，而如果(Vref-Vmes)是负的，排出转移泵5的旋转速度降低。这样，体液清除重量可以准确地控制。作为选择，代替控制排出转移泵5的旋转速度，流速还可以通过控制透析液转移泵6和排出取代液体转移泵7的旋转速度低些或高些来校正。
既然“取代液体重量+透析液重量”(供给重量)可以准确控制，还可能通过降低或增加转移泵6和7的旋转速度来校正取代液体和透析液的流速，使得设置流速和测量流速一致。进一步，在校正取代液体和透析液的流速，通过校正排出转移泵5等效于校正转移泵6和7，可以维持在第二阶段结束准确控制的体液清除准确度。
前述校正的定时使得例如，体液清除重量在第二阶段结束的每个时间校正，而供给重量在第四阶段结束的每个时间校正。该方法优选在这样的系统使用，其中“清除的体液重量测量阶段”在工作的初始阶段重复，以及此后“供给重量测量阶段”沿序列在某些地方进行。作为选择，可以在重复一系列阶段一些时间后进行校正。例如当希望接下来的流速缓慢时该方法是优选的。进一步作为选择，该方法可以在转移泵5，6和7在同一时间校正时使用，使得在整个一系列阶段结束后，供给重量和体液清除重量相一致。该方法优选在这样一个系统使用，其中“清除水称重阶段”和“供给重量测量阶段”交替进行。在上面的任何方法中，并不特别地受限于校正时间的定时，并且它仅需要在完成称重的第二和第四阶段之外进行。
这样，仅仅使用了一个重量计，并且通过使用控制单元简单地控制泵的旋转速度，体液清除重量或供给重量可以准确地控制。这样，除了控制准确度，装置的结构可以方便地简化。
尽管上述的实例包括CHDF，该领域的技术人员应该很明显，鉴于当透析液转移泵的流速设为零时该装置进行CHF，而当取代液体转移泵的流速设为零时该装置进行CHD，本发明并不局限于CHDF。无须说明本发明的血液净化装置除了上述的CHDF，CHF和CHD以外，还可以用于传统的血液透析，血液过滤，以及血液透析过滤。
工业应用性
如上所述，本发明使得供给重量能够以比传统技术更高的准确度控制，更不必说体液清除重量这个在患者管理中的最重要参数了。进一步，该装置的结构可以简化。本发明的装置不像传统装置中需要人员频繁的称重和调整操作，使得对患者的治疗可以安全地连续进行，而适当地控制患者的体液重量。另一个优点是，透析液容器单元或取代液体容器单元可以根据需要交换，或者在例如滤出液和透析排出液体收集进一个容器罐中的情况下，该容器罐可以根据需要交换，而不会直接影响清除的体液重量和供给重量的测量，以及不会中止该治疗。

Claims (16)

1.一种血液净化装置，包括透析液供给工具，取代液体供给工具，排出工具，血液净化设备，以及包括血液抽吸线和血液再输入线的血液循环路径，其中：
所述透析液供给工具包括透析液转移线，它的一端连接到所述血液净化设备以及另一端连接到一个透析液储存容器单元；放置在所述透析液转移线中的透析液转移泵；透析液储存容器，连接到一个透析液支线，它在所述透析液转移泵的入口端分叉；以及切断阀门，连接在一个支路部分的所述透析液转移线上游；
所述取代液体供给工具包括取代液体供给线，它的一端连接到所述血液再输入线以及另一端连接到取代液体储存容器单元；放置在所述取代液体供给线中的取代液体转移泵；取代液体储存容器，连接到一个取代液体支线，它在所述取代液体转移泵的入口端分叉；以及切断阀门，连接在一个支路部分的所述取代液体供给线上游；
所述排出工具包括排出线，它的一端连接到所述血液净化设备以及另一端是开放的；放置在所述排出线中的排出转移泵；排出储存容器，连接到一个排出支线，它在所述排出转移泵的出口端分叉；以及切断阀门，连接在一个支路部分的所述排出线下游，
其中三个储存容器中的每一个装备有液位传感器，所述血液净化装置进一步包括重量计，用于对所述三个储存容器在同一时间称重；以及控制单元，用于控制所述各切断阀门的开和关以及每一个所述转移泵的泵流速。
2.根据权利要求1的血液净化装置，其中各自的液位传感器探测每个所述储存容器中液体的上限。
3.根据权利要求1的血液净化装置，其中用于所述排出储存容器的液位传感器探测在所述排出储存容器中的液体下限，以及用于所述透析液储存容器和取代液体储存容器的液位传感器探测在所述透析液储存容器和取代液体储存容器中的液体上限。
4.根据权利要求1-3中任何一个的血液净化装置，其中所述控制单元(30)完成清除的体液重量测量阶段，包括：
第一阶段，其中切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)每个都充满液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第二阶段，其中所述装置通过每个所述切断阀门(15，16，17)关闭而控制，以及在所述装置工作过程中，所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便为体液的清除重量称重，
其中所述控制单元(30)控制至少一个转移泵的流速，使得在所述第二阶段可以得到希望的体液清除重量。
5.根据权利要求4的血液净化装置，其中所述控制单元(30)然后完成供给重量测量阶段，包括：
第三阶段，其中每个所述切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)充满各自的液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第四阶段，其中所述装置仅由用于所述透析液供给工具的切断阀门(15)和用于取代液体供给工具的切断阀门(16)关闭而控制，并且其中所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便计算作为取代液体重量和透析液重量之和的供给重量，
其中所述控制单元(30)控制透析液转移泵和取代液体转移泵的流速，使得在所述第四阶段可以得到希望的供给重量。
6.根据权利要求1-3中任何一个的血液净化装置，其中所述控制单元(30)完成供给重量测量阶段，包括：
第三阶段，其中每个所述切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)充满各自的液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第四阶段，其中所述装置仅由用于所述透析液供给工具的切断阀门(15)和用于取代液体供给工具的切断阀门(16)关闭而控制，并且其中所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便计算作为取代液体重量和透析液重量之和的供给重量，
其中所述控制单元(30)控制透析液转移泵和取代液体转移泵的流速，使得在所述第四阶段可以得到希望的供给重量。
7.根据权利要求6的血液净化装置，其中所述控制单元(30)然后完成清除的体液重量测量阶段，包括：
第一阶段，其中切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)每个都充满液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第二阶段，其中所述装置通过每个所述切断阀门(15，16，17)关闭而控制，以及在所述装置工作过程中，所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便为体液的清除重量称重，
其中所述控制单元(30)控制至少一个转移泵的流速，使得在所述第二阶段可以得到希望的体液清除重量。
8.根据权利要求1-3中任何一个的血液净化装置，其中所述控制单元(30)完成清除的体液重量测量阶段和供给重量测量阶段，其中流速的控制通过基于所述清除的体液重量测量阶段和基于所述供给重量测量阶段的任意组合来实现，
其中清除的体液重量测量阶段包括：
第一阶段，其中切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)每个都充满液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第二阶段，其中所述装置通过每个所述切断阀门(15，16，17)关闭而控制，以及在所述装置工作过程中，所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便为体液的清除重量称重，
其中所述控制单元(30)控制至少一个转移泵的流速，使得在所述第二阶段可以得到希望的体液清除重量，
供给重量测量阶段包括：
第三阶段，其中每个所述切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)充满各自的液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第四阶段，其中所述装置仅由用于所述透析液供给工具的切断阀门(15)和用于取代液体供给工具的切断阀门(16)关闭而控制，并且其中所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便计算作为取代液体重量和透析液重量之和的供给重量，
其中所述控制单元(30)控制透析液转移泵和取代液体转移泵的流速，使得在所述第四阶段可以得到希望的供给重量。
9.根据权利要求1-3中任何一个的血液净化装置，其中所述控制单元(30)完成清除的体液重量测量阶段和供给重量测量阶段，其中流速的控制通过交替重复所述清除的体液重量测量阶段和所述供给重量测量阶段来实现，
其中清除的体液重量测量阶段包括：
第一阶段，其中切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)每个都充满液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第二阶段，其中所述装置通过每个所述切断阀门(15，16，17)关闭而控制，以及在所述装置工作过程中，所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便为体液的清除重量称重，
其中所述控制单元(30)控制至少一个转移泵的流速，使得在所述第二阶段可以得到希望的体液清除重量，
供给重量测量阶段包括：
第三阶段，其中每个所述切断阀门(15，16，17)打开，由此所述透析液储存容器(9)和所述取代液体储存容器(10)充满各自的液体，而同时一种液体从所述排出储存容器(8)放出；以及
第四阶段，其中所述装置仅由用于所述透析液供给工具的切断阀门(15)和用于取代液体供给工具的切断阀门(16)关闭而控制，并且其中所述透析液储存容器(9)、所述取代液体储存容器(10)以及所述排出储存容器(8)中总液体重量的变化是通过由所述重量计(20)提供的信息得到的，以便计算作为取代液体重量和透析液重量之和的供给重量，
其中所述控制单元(30)控制透析液转移泵和取代液体转移泵的流速，使得在所述第四阶段可以得到希望的供给重量。
10.根据权利要求1-3中任何一个的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
11.根据权利要求4的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
12.根据权利要求5的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
13.根据权利要求6的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
14.根据权利要求7的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
15.根据权利要求8的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
16.根据权利要求9的血液净化装置，其中所述装置是一种持续和缓慢治疗类型的，该治疗类型的特征在于，每几天进行一次治疗，并且缓慢实行血液净化。
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