CN101062433A - 人工肝肾支持系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人工肝肾支持系统，人体血液输出管经血泵与滤过器的血液进口相接，该滤过器的血液出口与血浆分离器的血液进口连接，血浆分离器的血液出口与静脉壶的进口相通，在静脉壶的出口上接有人体血液输入管；滤过器的膜外上接口经废液管与废液袋相接；等渗溶液袋串联加热器后分为两路，一路经第二蠕动泵与滤过器的膜外下接口连接，另一路经第三蠕动泵与静脉壶的进口相通；血浆分离器的膜外下接口连接有分离物输送管，该分离物输送管经第四蠕动泵并串联灌流器后，与所述静脉壶的进口相通。本发明能同时进行血液透析滤过治疗和血浆吸附，对肝肾衰竭患者体内水溶性中小分子和白蛋白结合毒素都能有效清除，提高了肝肾衰竭患者的生存率。

Description

人工肝肾支持系统
技术领域
本发明涉及一种医疗设备，尤其是用于清除肝肾衰竭患者体内的外源性和内源性毒物、废物或其它有害物质的医用人工肝肾支持系统。
背景技术
肝肾衰竭是多器官衰竭中最常见的方式，肝肾衰竭患者血液中毒素物质较多，既有与白蛋白结合物质(如胆红素)，又有大量的水溶性中小分子毒素。常见的血液净化方法及毒素清除方式比较单一，以下逐一介绍：
血液透析——利用弥散和超滤原理将患者的血液、透析液同时引入透析器(人工肾)中。血液和透析液在透析膜内、外两侧呈反向流动，借助于膜内外两侧的溶质浓度梯度、渗透梯度和水压梯度，通过弥散作用达到两侧浓度平衡，以清除人体内新陈代谢废物，同时可补充需要的物质，纠正电解质和酸碱平衡紊乱。血液透析可以清除肝肾衰竭患者体内的水溶性小分子毒素(如肾衰竭产生的肌肝、尿素氮，肝衰竭产生的血氨等)和多余水分，但几乎不能清除白蛋白结合毒素和中大分子毒素。
血液滤过——是模仿人体肾小球的滤过功能，利用压力梯度，将血液中有毒有害物质通过滤过器半透膜排出体外的一种血液净化方法，血液滤过可以清除肝肾衰竭产生的中小分子毒素，但对白蛋白结合毒素的清除较弱。
血液灌流——利用活性炭或树脂等强吸附剂的吸附原理，把血液引出体外直接与吸附剂接触，吸附血液中愈量溶质，清除血液中内源性或外源性毒物，达到血液净化的目的，血液灌流主要清除肝肾衰竭产生的脂溶性大分子毒素，水溶性中小分子不能有效清除。
血浆置换——是利用血浆分离器将血液中的血浆成分分离出来丢弃，同时另外补入新鲜血浆，血液中的毒素伴随血浆丢弃而清除，血浆置换对大分子毒素清除效果较好，但对水溶性中小分子清除效果较差，因需要输入外部新鲜血浆故增加了治疗成本并容易诱发并发症。
白蛋白吸附净化——采用在滤过器的膜外循环白蛋白溶液来转运血液中白蛋白结合的毒素，膜外的白蛋白溶液再经过吸附器清除结合的毒素，净化后的白蛋白溶液再重复下一个循环，白蛋白吸附净化主要清除白蛋白结合毒素(如肝衰竭中人体血液中大量的胆红素等)和水溶性小分子毒素，对中分子毒素清除能力有限，而且外部循环的白蛋白也增加了治疗成本。
目前国内外用于治疗肝肾衰竭的血液净化设备治疗模式比较单一，往往只能进行单独的肝衰竭支持治疗或肾衰竭支持治疗，它们清除毒素都不彻底。而想要同时清除肝肾衰竭的毒素临床上往往需要多台设备同时(或先后)进行，操作不方便，治疗成本过高，且因为治疗时间延长而容易耽误最佳治疗时机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能同时清除肝肾衰竭患者体内大量水溶性中小分子毒素和白蛋白结合毒素的人工肝肾支持系统。
本发明的技术方案如下：一种人工肝肾支持系统，包括主机、操作控制显示面板和控制电路，其关键在于：在所述主机的两侧分别安装滤过器和血浆分离器，人体血液输出管经血泵与滤过器的血液进口相接，该滤过器的血液出口通过医用软管与血浆分离器的血液进口连接，血浆分离器的血液出口通过管路与静脉壶的进口相通，在静脉壶的出口上接有人体血液输入管；所述滤过器的膜外上接口连接有废液管，该废液管经第一蠕动泵与废液袋相接；在所述废液袋的旁边设置有等渗溶液袋，该等渗溶液袋通过管路与加热器的进口相接，从加热器的出口接出的管路分为两路，一路经第二蠕动泵与所述滤过器的膜外下接口连接，另一路经第三蠕动泵与所述静脉壶的进口相通；血浆分离器的膜外下接口连接有分离物输送管，该分离物输送管经第四蠕动泵并串联灌流器后，与所述静脉壶的进口相通。
采用以上技术方案，人体血液在血泵的作用下通过人体血液输出管引入滤过器和血浆分离器，然后进入静脉壶后由人体血液输入管输回人体，形成体外血液循环回路；等渗溶液袋中的液体含有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3 -等离子，其电解质成分和浓度与正常血浆相近，且渗透压(约为280～300mOsm/L)与血液渗透压接近，故称为等渗溶液。该液体经过加热器加热以后，一部分作为置换液在第三蠕动泵的作用下经静脉壶进入人体，另一部分作为透析液在第二蠕动泵的作用下进入滤过器的膜外侧与血液进行物质交换，交换后的废液(也包括人体需要的脱水量，废液＝透析液+置换液+脱水量)在第一蠕动泵的作用下排入废液袋中，透析液和置换液通过该过程不断清除血液中的水溶性中小分子物质等。血浆分离器在第四蠕动泵的作用下从血液中分离出血浆成分物质，经过灌流器清除白蛋白结合毒素(如胆红素等)后再回输到静脉壶进入人体。
本发明通过血液滤过器可以进行血液透析治疗，能有效清除肾衰竭产生的小分子毒素(如肌肝、尿素氮和血氨等)；在血液滤过器的作用下，还可以进行血液滤过治疗，能有效清除肾衰竭产生的中大分子毒素(β-MG和甲状旁腺素等)；同时，本发明通过血浆分离器分离出血液中的血浆成分，经过灌流器后注入静脉壶，能有效去除肝衰竭产生的白蛋白结合毒素(如胆红素等)，且不需要输入新鲜血浆和白蛋白循环液，大大节约了成本。
加热器能使进入血液或与血液接触液体的温度与人体温度接近，保证了治疗过程中的热平衡，并使得患者感觉更舒适。
在上述滤过器与血泵之间的人体血液输出管上接有肝素管，该肝素管与肝素泵的出口连接。肝素泵在整个血液净化治疗过程中可持续加注肝素(抗凝剂)，以避免体外循环血液凝血。
上述废液管上接有支管，该支管与第一压力监测器相接，所述第一压力监测器的控制电路通过导线与操作控制显示面板连接，并通过操作控制显示面板显示异常状态。第一压力监测器监控滤过器的膜外压力，并能够将膜外压力的异常情况显示出来，以便于操作人员采取相应的措施，从而保证了治疗过程安全可靠。
上述废液袋和等渗溶液袋分别挂在第一电子称和第二电子称的挂钩上，该第一电子称和第二电子称与主机内的控制电路连接。第一电子称控制从血液中出来的废液量，第二电子称控制液体进入血液中的量，并最终保持人体体重平衡或完成从人体精确脱水。
上述静脉壶固定在空气监测器上，与静脉壶出口相连的人体血液输入管上装有阻流器，所述空气监测器和阻流器分别通过导线与主机内的控制电路连接。空气监测器监测到有空气通过，或出现漏血时，阻流器阻断血液回路，让有气泡或被污染的血液不能进入人体，以保证治疗过程安全。
上述静脉壶的进口还通过管路连接有第二压力监测器，该第二压力监测器的控制电路通过导线与操作控制显示面板连接，并通过操作控制显示面板显示异常状态。第二压力监测器监控静脉壶的压力，并能够将静脉壶压力的异常情况显示出来，以便于操作人员采取相应的措施，从而保证了治疗过程更安全可靠。
上述血浆分离器的膜外上接口通过管路连接有第三压力监测器，该第三压力监测器的控制电路通过导线与操作控制显示面板连接，并通过操作控制显示面板显示异常状态。第三压力监测器监控血浆分离器的膜外压力，并能够将膜外压力的异常情况显示出来，以便于操作人员采取相应的措施，以进一步提高治疗过程的安全可靠性。
本发明的有益效果是：
1、能同时进行血液透析滤过治疗和血浆吸附，对肝肾衰竭患者体内水溶性中小分子和白蛋白结合毒素都能有效清除，提高了肝肾衰竭患者的生存率。
2、无需另外补入新鲜血浆，大大降低了治疗成本，且有效避免了外源性引血浆补入产生的并发症。
3、可以单独进行血液透析滤过治疗，充分清除急慢性肾衰患者体内的中小分子物质和多余的水分。
4、可以单独进行分子吸附再循环治疗(MARS)或连续白蛋白净化治疗(CAPS)，能充分清除肝衰竭患者体内的白蛋白结合毒素和水溶性小分子毒素(如血氨等)。
5、治疗方案多样，几乎对任何单器官衰竭或多器官衰竭都能进行相应的血液净化治疗。
6、整机监测功能全面、可靠，自动化程度高，治疗过程安全，可操作性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-主机；2-操作控制显示面板；3-滤过器；4-血浆分离器；5-人体血液输出管；6-血泵；7-医用软管；8-静脉壶；9-人体血液输入管；10-废液管；11-第一蠕动泵；12-废液袋；13-等渗溶液袋；14-加热器；15-第二蠕动泵；16-第三蠕动泵；17-分离物输送管；18-第四蠕动泵；19-灌流器；20-肝素管；21-肝素泵；22-第一电子称；23-第二电子称；24-空气监测器；25-第二压力监测器；26-阻流器；27-第三压力监测器；28-侧杆；29-第一滤器夹；30-第二滤器夹；31灌流器夹；32-第一压力监测器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明由机体、体外血液循环回路、透析液回路、补液回路、血浆吸附回路和操作控制系统组成。机体包括主机1、侧杆28、第一滤器夹29、第二滤器夹30和灌流器夹31等部件，侧杆28设置在主机1的左侧，并通过第一滤器夹29安装血液滤过器3；血浆分离器4位于主机1的右侧，并通过第二滤器夹30与主机1固定。在主机1正面的中部并排布置两个灌流器19，各灌流器19通过灌流器夹31固定。在主机1正面下部的左侧设有第一电子称22、右侧设有第二电子称23，其中第一电子称22的挂钩上挂有废液袋12，第二电子称23的挂钩上挂有等渗溶液袋13。
从图1中可知，体外血液循环回路由人体血液输出管5、血泵6、滤过器3、血浆分离器4、静脉壶8、空气监测器24上、阻流器26和人体血液输入管9等组成，其中人体血液输出管5绕经血泵6后与滤过器3顶部的血液进口相接，人体血液输出管5内的血液流动由血泵6提供动力，在滤过器3与血泵6之间的人体血液输出管5上接有肝素管20，该肝素管20与肝素泵21的出口连接。滤过器3底部的血液出口通过医用软管7与血浆分离器4顶部的血液进口连接，血浆分离器4底部的血液出口通过管路与静脉壶8的进口相通，该静脉壶8固定在空气监测器24上，静脉壶8的进口还通过管路连接有第二压力监测器25，在静脉壶8底部的出口上接有人体血液输入管9，人体血液输入管9上装有阻流器26。
从图1中还可知，透析液回路由等渗溶液袋13、加热器14、第二蠕动泵15、滤过器3、废液管10、第一蠕动泵11和废液袋12等组成，其中等渗溶液袋13通过管路与加热器14的进口相接，加热器14安装在主机1右侧血浆分离器4的下方，从该加热器14的出口接出的管路分为两路，其中第一条支路绕经第二蠕动泵15后与所述滤过器3的膜外下接口连接，该管路中透析液的流动由第二蠕动泵15提供动力。所述滤过器3的膜外上接口连接有废液管10，该废液管10绕经第一蠕动泵11后与废液袋12相接，废液管10中废液的流动由第一蠕动泵11提供动力，并且在废液管10上接有支管，该支管与第一压力监测器32相接。
从图1中还可知，补液回路由等渗溶液袋13、加热器14、第三蠕动泵16和静脉壶8等组成，其中从加热器14的出口接出的第二条支路绕经第三蠕动泵16后，与所述静脉壶8的进口相通，该管路中置换液的流动由第三蠕动泵16提供动力。
从图1中还可知，血浆吸附回路由血浆分离器4、分离物输送管17、第四蠕动泵18、灌流器19和静脉壶8等组成，其中血浆分离器4的膜外下接口连接分离物输送管17，该分离物输送管17绕经第四蠕动泵18并依次串联两个灌流器19后，与所述静脉壶8的进口相通，分离物输送管17中液体的流动由第四蠕动泵18提供动力。所述血浆分离器4的膜外上接口通过管路连接有第三压力监测器27。
如图1所示，主机1正面的上部设有操作控制显示面板2，该操作控制显示面板2通过主机1内的控制电路分别与第一电子称22、第二电子称23、加热器14、阻流器26、空气监测器24、第一压力监测器32、第二压力监测器25和第三压力监测器27电连接，并通过操作控制显示面板2上的液晶显示器进行状态显示，构成操作控制系统。在操作控制显示面板2上分布有与各监测器对应的按键开关，可以方便实现对整个机器操作的安全监测和实施实时的监控。
本发明中，滤过器、血浆分离器、血泵、静脉壶、蠕动泵、加热器、灌流器、肝素泵、电子称、阻流器以及各监测器等单独的部件均为现有技术，其结构和工作原理在此不作赘述。
本发明的工作过程如下：
如图1所示(用于肝肾同时衰竭替代治疗时)，人体动脉血液在血泵6的作用下从人体血液输出管5引入血液滤过器3中，然后经医用软管7流入血浆分离器4，再通过管路进入静脉壶8后由人体血液输入管9输回人体静脉血管，形成体外血液循环回路。空气监测器24监测到有空气通过则阻流器26会阻断血液；肝素泵21在血泵6的出口处持续推注肝素防止体外循环血液凝血。等渗溶液袋13中的液体经过加热器14加热以后，一部分作为置换液在第三蠕动泵16的作用下通过管路补入静脉壶8中并进入人体；另一部分作为透析液在第二蠕动泵15的作用下通过管路进入血液滤过器3的膜外侧，并与血液进行物质交换，交换后的废液(也包括人体需要的脱水量，废液＝透析液+置换液+脱水量)在第一蠕动泵11的作用下通过废液管10排入废液袋12，透析液和置换液通过该过程不断清除血液中的水溶性中小分子物质等。血浆分离器4则在第四蠕动泵18的作用下通过分离物输送管17从血液中分离出血浆成分物质，经过两个灌流器19清除有毒物质(如胆红素等)后再回输到静脉壶8进入人体。在整个运行过程中第一压力监测器32、第二压力监测器25和第三压力监测器27同时监测各回路的压力异常情况，以保证运转安全、可靠；第一电子称22和第二电子称23在电路的控制下保证透析液量、置换液量和废液量进出平衡，并按要求完成从人体脱水。

Claims (7)

1、一种人工肝肾支持系统，包括主机(1)、操作控制显示面板(2)和控制电路，其特征在于：
A、在所述主机(1)的两侧分别安装滤过器(3)和血浆分离器(4)，人体血液输出管(5)经血泵(6)与滤过器(3)的血液进口相接，该滤过器(3)的血液出口通过医用软管(7)与血浆分离器(4)的血液进口连接，血浆分离器(4)的血液出口通过管路与静脉壶(8)的进口相通，在静脉壶(8)的出口上接有人体血液输入管(9)；
B、所述滤过器(3)的膜外上接口连接有废液管(10)，该废液管(10)经第一蠕动泵(11)与废液袋(12)相接；
C、在所述废液袋(12)的旁边设置有等渗溶液袋(13)，该等渗溶液袋(13)通过管路与加热器(14)的进口相接，从加热器(14)的出口接出的管路分为两路，一路经第二蠕动泵(15)与所述滤过器(3)的膜外下接口连接，另一路经第三蠕动泵(16)与所述静脉壶(8)的进口相通；
D、血浆分离器(4)的膜外下接口连接有分离物输送管(17)，该分离物输送管(17)经第四蠕动泵(18)并串联灌流器(19)后，与所述静脉壶(8)的进口相通。
2、根据权利要求1所述的人工肝肾支持系统，其特征在于：在所述滤过器(3)与血泵(6)之间的人体血液输出管(5)上接有肝素管(20)，该肝素管(20)与肝素泵(21)的出口连接。
3、根据权利要求1所述的人工肝肾支持系统，其特征在于：所述废液管(10)上接有支管，该支管与第一压力监测器(32)相接，所述第一压力监测器(32)的控制电路通过导线与操作控制显示面板(2)连接，并通过操作控制显示面板(2)显示异常状态。
4、根据权利要求1或3所述的人工肝肾支持系统，其特征在于：所述废液袋(12)和等渗溶液袋(13)分别挂在第一电子称(22)和第二电子称(23)的挂钩上，该第一电子称(22)和第二电子称(23)与主机(1)内的控制电路连接。
5、根据权利要求1所述的人工肝肾支持系统，其特征在于：所述静脉壶(8)固定在空气监测器(24)上，与静脉壶(8)出口相连的人体血液输入管(9)上装有阻流器(26)，所述空气监测器(24)和阻流器(26)分别通过导线与主机(1)内的控制电路连接。
6、根据权利要求1或5所述的人工肝肾支持系统，其特征在于：所述静脉壶(8)的进口还通过管路连接有第二压力监测器(25)，该第二压力监测器(25)的控制电路通过导线与操作控制显示面板(2)连接，并通过操作控制显示面板(2)显示异常状态。
7、根据权利要求1所述的人工肝肾支持系统，其特征在于：所述血浆分离器(4)的膜外上接口通过管路连接有第三压力监测器(27)，该第三压力监测器(27)的控制电路通过导线与操作控制显示面板(2)连接，并通过操作控制显示面板(2)显示异常状态。
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