CN101590296B - 血液透析机在线式持续容积控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及血液透析机在线式持续容积控制系统，包括流量容积控制系统、超滤容积控制系统和微处理器，其特征在于：流量容积控制系统包括减压调节阀、流量容积罐、流量泵、设在流量容积罐上的第一液位传感器，减压调节阀与反渗水进液端口相连，流量泵和透析器相连；超滤容积控制系统包括超滤泵、超滤容积罐、弃液阀、弃液泵、设在超滤容积罐上的第二液位传感器，超滤泵与透析器相连，弃液泵和透析弃液端口相连；微处理器接受超滤量指令，控制减压调节阀、流量泵、超滤泵、弃液阀和弃液泵的工作。具有透析液流量精确度高、不依赖跨膜压、超滤精确、控制简单、超滤连续、患者无耐受性的优点。
Description
技术领域
本发明是涉及医疗器械设备控制装置，具体一种血液透析机在线式持续容积控制系统。
背景技术
超滤就是液体在一定压力梯度作用下，通过半透膜的转运称为超滤。在临床血液透析中，超滤指水分由血液向透析液转运的过程。单位时间内从血液中超滤的液体的量称为超滤率，单位是mL/h(毫升/小时)，在临床医学中，超滤也称之为脱水。
超滤(脱水)的主要动力是透析膜两侧液体压力(水压超滤)的不同，在血液透析中，透析器内血液间隙的压力为正压，一般为50～100mmHg左右，透析器内透析液间隙的压力为负压或者正压，透析器内血液间隙与透析液间隙的液体平均压力之差称为跨膜压，超滤的多少是由跨膜压的大小来决定的。
超滤(脱水)是血液透析的重要作用之一，通过超滤，可以有效地清除透析间期患者体内潴留的液体，维持患者的标准体重，达到理想的透析效果。
血液透析机超滤控制系统，在血液透析机中的应用有四种类型：
第一代为最早应用的压力超滤控制系统，透析液管路内的负压由透析液泵及手动控制透析液流入透析器的阻力来实现，通过人工调节系统内透析液流出的压力来调整透析器内的跨膜压，透析器血液流出的压力一般在±20～50mmHg左右。第一种超滤控制系统控制精度，主要取决于选择跨膜压及超滤系数；
第二代也是压力超滤控制系统，与第一种压力超滤控制系统的不同点在于，它可以在透析过程中测量超滤的速率。透析液流出透析器之后，停止流动，进入透析液池，这样，管路内透析液压力与透析液间隙内压力一致，通过调节透析液压力使其达到预期的值，本系统透析液压力的调节可由人工调节或使用微探测器控制装置。微探测器控制装置可以在透析过程中定期测量超滤率，并自动调节跨膜压，纠正量超滤率的偏差。第二种超滤控制系统系统调节超滤量的精度为±60mL/h左右；
第三代超滤控制系统，在透析液流入及流出透析器的管路上安装了流量计，其流速的差异即为超滤率。流量计的精确度很高，能够测量出0～4％的流速改变。第三种超滤控制系统的透析液压力可用手工调控和微探测器控制；
第四代容量超滤控制系统，其超滤的控制采用微探测器控制，能够连续地测定及控制超滤率，对超滤率的控制是容量控制，而不是通过调节跨膜压来实现。超滤控制的部分是一个闭合的系统，通过微探测器控制的超滤泵，在透析液输入的流量中将需要超滤的液体移出。经透析膜的超滤率通过透析液输入泵与透析液输出泵协调作用，使超滤率等于超滤泵从透析液中的移出率。在特定的透析器的超滤系数下，跨膜压只是被动地满足容量超滤的速率。第四种超滤控制系统超滤控制的精度很高，其精确度取决于超滤泵的校正。
上述的第一代及第二代血液透析机已经淘汰，不在生产了。目前，在临床上广泛应用的血液透析机可分为两类：一类是第三代的计流量式，另一类是代替第四代的平衡腔式(俗称为三代半)。两类机型除控制压力平衡部分不同外，其它部分基本一致。计流量式只有美国的百特，瑞典的金宝两家生产的机器，计流量式控制的血透机，没有平衡腔系统，采用大量的传感器，以精确控制水路上的流量泵的转速，来达到控制流量(超滤)的目的。平衡腔式的机器较多，有德国的贝朗、费森尤斯；美国的威洛克；意大利的贝尔特；日本的JMS、NIPRO.川橙、东丽等。
现有技术的容量超滤系统，即目前在临床上广泛应用的容量超滤系统是通过容量平衡腔来代替第四代超滤控制系统的定容透析液输入泵及定容透析液输出泵。采用平衡腔模式能够实现了准确的个体化的超滤脱水，但是其缺点也是显而易见的，由于平衡腔是开关式工作方式，开关转换瞬间，透析液流量和透析液压力有瞬间波动现象，此压力波动会以透析液为介质，通过透析器的血液间隙反馈回患者的血压，造成患者的血压波动而引起不良反应，感觉不好，严重者出现头昏、胸闷及呕吐现象，医学上称之为耐受性。由于不同厂商生产的平衡腔开关瓣膜之开闭频率略有区别，患者对不同的血液透析机型的耐受性也不同，故在临床上常见透析患者指定选择某一厂商生产的血液透析机型作血液透析治疗。
发明内容
本发明的目的是提供一种血液透析机在线式持续容积控制系统，其透析液流量精确度高、不依赖跨膜压、超滤精确、控制简单、超滤连续、患者无耐受性。
本发明所述的血液透析机在线式持续容积控制系统，包括流量容积控制系统、超滤(脱水)容积控制系统和微处理器，其特征在于：
所述的流量容积控制系统，包括减压调节阀、与减压调节阀连接的流量容积罐、与流量容积罐连接的流量泵、设在流量容积罐侧壁上的第一液位传感器，减压调节阀的进口端与反渗水进液端口相连，流量容积罐的第一排气口设在罐体的顶部，流量泵的出液端口和透析器的透析液间隙相连；
所述的超滤(脱水)容积控制系统，包括超滤泵、与超滤泵的出液端口相连的超滤容积罐、与超滤容积罐的出液端口相连的弃液阀、与弃液阀的出液端口相连的弃液泵、设在超滤容积罐侧壁上的第二液位传感器，超滤泵的进液端与透析器的透析液间隙相连，超滤容积罐的第二排气口设在罐体的顶部，弃液泵的出液端口和透析弃液端口相连；
所述的微处理器接受医务人员的超滤量指令，作为机器的初始设置，根据流量容积罐的第一液位传感器的状态，去控制减压调节阀、流量泵的工作；又根据超滤容积罐的第二液位传感器的状态，去控制超滤泵、弃液阀和弃液泵的工作。
所述的血液透析机在线式持续容积控制系统，其所述的第一液位传感器由第一下液位传感器和第一上液位传感器组成，第一下液位传感器和第一上液位传感器均为电子液位传感器。采用检测精确度很高的电子液位传感器作为流量容积罐的上、下液位检测，以保证精确调节流量。
所述的血液透析机在线式持续容积控制系统，其所述的第二液位传感器由第二下液位传感器和第二上液位传感器组成，第二下液位传感器和第二上液位传感器均为电子液位传感器。采用检测精确度很高的电子液位传感器作为超滤容积罐的上、下液位检测，以保证精确调节超滤(脱水)量。
由于进、出液流量检测采用检测精确度很高的电子液位传感器作为容积罐的上、下液位检测，进液流量通过微处理器检测并处理后，控制进液泵，所以，使进液流量误差控制在设置透析液流量的±0.2％以内。同时，超滤容积控制系统即是透析液出液控制，又是超滤控制。在血液透析时，医务人员根据透析患者的体重情况，设置一个超滤总量，计算机自动转换为：出液流量＝设置超滤率+进液流量，并通过指令传给微处理器，由微处理器对出液流量实时检测透析液的出液量，控制超滤泵，确认出液流量的准确性。
本发明和现有技术相比具有以下优点：
(1)由于流量容积控制系统、透析器和超滤容积控制系统组成一密闭管道系统，流量泵和超滤泵是连续工作的，透析液在此区间进入和流出是连续的，透析液压力无变化，真正实现了在线持续容积控制；
(2)由于进、出液流量是定容量，透析液管路为封闭管路，故出液流量大于进液流量多余部分液体，只能从流经透析器血液间隙的血液中析出，由此完成了容量超滤，实现了不依赖跨膜压、超滤精确度高、超滤连续的功能，同时省去了超滤泵；
(3)由于采用定容积罐来测量液流量，没有转动部分，测量过程和液体的比重、电导率无关，保证了测量结果的准确性，从而保证定容量泵的精确度。
附图说明
图1是血液透析机在线式持续容积控制系统示意图。
图2是本发明的控制原理示意框图。
图3是本发明的流量控制程序框图。
图4是本发明的超滤量控制程序框图。
图5是现有的平衡腔式血液透析机的示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，本发明所述的血液透析机在线式持续容积控制系统，包括流量容积控制系统、超滤(脱水)容积控制系统和微处理器；
流量容积控制系统包括：减压调节阀21、与减压调节阀21连接的流量容积罐22、与流量容积罐连接的流量泵27、设在流量容积罐侧壁上的第一液位传感器25，减压调节阀的进口端与反渗水进液端口20相连，流量容积罐的第一排气口26设在罐体的顶部，流量泵的出液端口和透析器28的透析液间隙相连；
超滤(脱水)容积控制系统包括：超滤泵29、与超滤泵的出液端口相连的超滤容积罐30、与超滤容积罐的出液端口相连的弃液阀35、与弃液阀的出液端口相连的弃液泵36、设在超滤容积罐侧壁上的第二液位传感器33，超滤泵的进液端与透析器28的透析液间隙相连，超滤容积罐的第二排气口34设在罐体的顶部，弃液泵的出液端口和透析弃液端口37相连；
微处理器38接受医务人员的超滤量指令39，作为机器的初始设置，根据流量容积罐的第一液位传感器25的状态，去控制减压调节阀21、流量泵27的工作；又根据超滤容积罐的第二液位传感器33的状态，去控制超滤泵29、弃液阀35和弃液泵36的工作。
所述的第一液位传感器25由第一下液位传感器23和第一上液位传感器24组成，第一下液位传感器和第一上液位传感器均为电子液位传感器。
所述的第二液位传感器33由第二下液位传感器31和第二上液位传感器32组成，第二下液位传感器和第二上液位传感器均为电子液位传感器。
参见图3，流量容积控制系统的工作原理是：反渗水的压力范围在血液净化设备中是0.5～5MPa，远大于血液净化设备使用的正常流量，故可作为进水端动力源。反渗水在减压调节阀21打开时，进入流量容积罐22，当反渗水达到流量容积罐22的第一上液位传感器24时，减压调节阀21关闭；由于流量泵27是连续工作的，液位开始下降，液位下降到流量容积罐22第一下液位传感器23时，减压调节阀21打开；流量容积罐22中的液体在其上、下液位之间来回往复，循环不已。
第一排气口26的作用是保持流量容积罐22内的压力为恒压(大气压)，同时排除液体中的空气。
微处理器38记录反渗水在流量容积罐从第一上液位传感器24下降到第一下液位传感器23的时间间隔，即可在线持续测量出反渗水的流量去控制流量泵转速，从而达到流量容积持续控制的目的；
参见图4，超滤(脱水)容积控制系统的工作原理是：透析液流经透析器28的透析液间隙，由超滤泵29提供动力源，超滤泵29是连续工作的。弃液阀35关闭时，透析液进入超滤容积罐30，液位开始上升，当透析液达到超滤容积罐30的第二下液位传感器31时启动计时，液位上升到超滤容积罐30的第二上液位传感器32时计时停止，弃液阀35打开，弃液泵36工作，由于弃液泵的设置流量远大于机器正常流量，超滤容积罐30内液位开始下降，当透析液下降到超滤容积罐的第二下液位传感器时，弃液阀35关闭，弃液泵36停止，液位又开始上升，周而复始，循环不已。
第二排气口34的作用是保持超滤容积罐34内的压力为恒压(大气压)，同时排除液体中的空气。
微处理器记录下透析弃液在超滤容积罐30内从第二下液位传感器31上升到第二上液位传感器32的时间间隔，即可在线持续测量出透析弃液的流量去控制超滤泵转速，从而达到超滤容积持续控制的目的。由于机器流量是由前端的流量容积控制系统控制的为一常量，故需要的超滤量只能从透析器的血液间隙中析出，从而达到超滤(脱水)的目的。
参见图3，微处理器38接受计算机流量及超滤量指令39，作为机器的初始设置。根据流量容积罐的第一液位传感器的状态，去控制减压调节阀21、流量泵27的工作，达到精确调节机器流量的目的；又根据超滤容积罐的第二液位传感器的状态，去控制超滤泵29、弃液阀35、弃液泵36的工作，达到精确调节机器出液流量的目的。
由于设置超滤率＝出液流量-进液流量，故出液流量大于进液流量多余部分液体，就是超滤出来的液体，实际上即为透析器内析出的超滤量。由此易见，本发明的流量容积罐22和流量泵27组成定容透析液输入泵；超滤泵29和超滤容积罐30组成定容透析液输出泵，定容透析液输出泵同时完成了定容量及超滤功能，超滤量的大小与跨膜压无关，跨膜压只是被动地适应超滤量的大小，实现了不依赖跨膜压、超滤精确度高、超滤连续的容量超滤控制。
参见图5，现有平衡腔式血液透析机的工作原理：新鲜透析液1在进液泵2的作用下，经进液流量计3进入平衡腔，然后经平衡腔流入透析器16的透析液间隙，同时由超滤泵17抽走设定超滤率的新鲜透析液至弃液口19弃掉。通过透析器16的透析液间隙接弃液泵18，在弃液泵的作用下，透析弃液经平衡腔流入弃液口19弃掉。由图5可以看出，容量平衡腔是由两个平衡室I、II及八个开关瓣膜8、9、10、11、12、13、14、15组成，每个平衡室又被弹力膜分为新鲜透析液间隙及用后透析弃液间隙两部分，每个间隙有两个开关瓣膜。
下面以平衡室I为例简单说明其工作原理，工作过程分为两个工作期，在第一工作期：新鲜透析液下开关瓣膜8打开，在进液泵的作用下新鲜透析液进入左面间隙4，右面间隙的下开关瓣膜11开放，液体压力作用于弹力膜，使等量的用后透析弃液排出，新鲜透析液充满整个平衡室；在第二工作期：右面间隙的上开关瓣膜10打开，在弃液泵的作用下用后透析弃液进入右面间隙5，左面间隙的上开关瓣膜9开放，压力作用于弹力膜，将等量的新鲜透析液排入透析器。在平衡室I处于第一工作期时，平衡室II同步处于第二工作期，这样，两个容量平衡室交替同步工作，保证了透析液的不断流动。由于流入或流出容量平衡室的透析液量相同，超滤泵17所超滤出来的液体实际上即为从透析器内血液间隙析出的超滤量。从前面可以看出，采用平衡腔模式能够实现了准确的个体化的超滤脱水，但是其缺点也是显而易见的，由于平衡腔是开关式工作方式，开关转换瞬间，透析液流量和透析液压力有瞬间波动现象，此压力波动会以透析液为介质，通过透析器的血液间隙反馈回患者的血压，造成患者的血压波动而引起不良反应，感觉不好，严重者出现头昏、胸闷及呕吐现象，医学上称之为耐受性。
Claims (3)
1.血液透析机在线式持续容积控制系统，包括流量容积控制系统、超滤容积控制系统和微处理器，其特征在于：所述的流量容积控制系统，包括减压调节阀(21)、与减压调节阀(21)连接的流量容积罐(22)、与流量容积罐连接的流量泵(27)、设在流量容积罐侧壁上由第一下液位传感器(23)和第一上液位传感器(24)组成的第一液位传感器(25)，减压调节阀的进口端与反渗水进液端口(20)相连，流量容积罐的第一排气口(26)设在罐体的顶部，流量泵的出液端口和透析器(28)的透析液间隙相连；所述的超滤容积控制系统，包括超滤泵(29)、与超滤泵的出液端口相连的超滤容积罐(30)、与超滤容积罐的出液端口相连的弃液阀(35)、与弃液阀的出液端口相连的弃液泵(36)、设在超滤容积罐侧壁上由第二下液位传感器(31)和第二上液位传感器(32)组成的第二液位传感器(33)，超滤泵的进液端与透析器(28)的透析液间隙相连，超滤容积罐的第二排气口(34)设在罐体的顶部，弃液泵的出液端口和透析弃液端口(37)相连；所述的微处理器(38)接受医务人员的超滤量指令(39)，作为机器的初始设置，根据流量容积罐的第一液位传感器(25)的状态，去控制减压调节阀(21)、流量泵(27)的工作，又根据超滤容积罐的第二液位传感器(33)的状态，去控制超滤泵(29)、弃液阀(35)、弃液泵(36)的工作；
反渗水在减压调节阀(21)打开时，进入流量容积罐(22)，当反渗水达到流量容积罐(22)的第一上液位传感器(24)时，减压调节阀(21)关闭；由于流量泵(27)是连续工作的，液位开始下降，液位下降到流量容积罐(22)第一下液位传感器(23)时，减压调节阀(21)打开；微处理器(38)记录反渗水在流量容积罐从第一上液位传感器(24)下降到第一下液位传感器(23)的时间间隔，即可在线持续测量出反渗水的流量去控制流量泵转速；
弃液阀(35)关闭时，透析液进入超滤容积罐(30)，液位开始上升，当透析液达到超滤容积罐(30)的第二下液位传感器(31)时启动计时，液位上升到超滤容积罐(30)的第二上液位传感器(32)时计时停止，弃液阀(35)打开，弃液泵(36)工作，由于弃液泵的设置流量远大于机器正常流量，超滤容积罐(30)内液位开始下降，当透析液下降到超滤容积罐的第二下液位传感器时，弃液阀(35)关闭，弃液泵(36)停止；微处理器记录下透析弃液在超滤容积罐(30)内从第二下液位传感器(31)上升到第二上液位传感器(32)的时间间隔，即可在线持续测量出透析弃液的流量去控制超滤泵转速。
2.根据权利要求1所述的血液透析机在线式持续容积控制系统，其特征在于：所述的第一液位传感器(25)的第一下液位传感器(23)和第一上液位传感器(24)均为电子液位传感器。
3.根据权利要求1或2所述的血液透析机在线式持续容积控制系统，其特征在于：所述的第二液位传感器(33)的第二下液位传感器(31)和第二上液位传感器(32)均为电子液位传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Science and technology building, No. 5 South mercury 401121 northern New District of Chongqing municipality Mount Huangshan Avenue 5 floor Patentee after: CHONGQING AOKLAND MEDICAL EQUIPMENT RESEARCH CO.,LTD. Address before: 5F south wing No. 5 Mercury Technology Building 400013 northern New District of Chongqing municipality Mount Huangshan Avenue Patentee before: CHONGQING AOKLAND MEDICAL EQUIPMENT RESEARCH CO.,LTD. |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110914 |