CN101687070B - 透析液体回路、具有透析液体回路的透析设备、流过透析液体回路的透析液体中的空气的检测方法以及气体传感器在透析液体回路中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透析液体回路，所述透析液体回路包括传输透析液体的导管和检测透析液体中的空气的装置。所述装置包括透析液体连续流经的至少一个气体传感器，所述至少一个气体传感器配置为测量透析液体的至少一种性质，所述性质取决于透析液体中气泡的存在。所述至少一个气体传感器设置在透析液体的监测区域的下游，在所述监测区域中在透析液体回路运行期间相对于大气压存在负压。所述装置还包括与气体传感器连接的评估单元，并且所述评估单元配置为针对透析液体中气泡的存在来评估利用气体传感器所测量的性质。

Description

透析液体回路、具有透析液体回路的透析设备、流过透析液体回路的透析液体中的空气的检测方法以及气体传感器在透析液体回路中的应用

本发明涉及具有传输透析液体的导管并且具有用于检测透析液体中的空气的装置的透析液体回路。

在透析液体回路中传输的透析液体中存在空气在多个方面是不合乎要求的。一方面，如从WO 96/04401中所已知的，气泡可能阻碍对透析液体成分浓度的测量。根据该文献，因此提出在浓度测量之前对透析液体进行脱气。另一方面，由于普遍使用的平衡装置采用脱气透析液体，因此气泡不利于正确地平衡进入透析器和从透析器排出的透析液体。

通过在空气分离室中的液位测量，进一步已知了系统中大量空气的检测。然而，这不可能快速而可靠地监测透析液体回路的泄漏。

对于检测泄漏而言，泄漏传感器是已知的，但是，其只能在发生液体泄漏时使用。从现有技术中还已知的是，在透析液体回路的负压区域检测泄漏。为此目的，在建立负压后中止液体回路，密封检查的点并测量实时压力过程。当负压下降时，表明空气渗入透析液体回路并因此表明存在泄漏。根据该已知方法，压力传感器和阀对于密封和限制检查区域是必需的。另一缺点在于必须中止液体循环以进行泄漏检查。

本发明的一个基本目的是开发如上所述的透析液体回路，使得能够利用相对低费用的设备来可靠而简便地检测透析液体回路的负压区域中的泄漏。

该目的是通过具有权利要求1的特征的透析液体回路来实现的。

因此，本发明提供一种用于检测透析液体中的空气的装置，其包括透析液体连续经过的至少一个气体传感器，所述气体传感器配置为测量透析液体的取决于透析液体中气泡存在的至少一种性质并且设置在透析液体回路的在透析液体回路运行期间相对于大气压存在负压的监测区域的下游。所述装置还包括评估单元，所述评估单元与气体传感器连接并且配置为针对透析液体中气泡的存在来评估利用气体传感器所测量的性质。

因此，本发明是基于在透析液体回路运行期间透析液体经过的气体传感器的应用，所述气体传感器设置在检查的负压区域的下游。气体传感器的信号传送至评估单元以进行信号评估。可以想到，例如在由于传感器信号而检测到泄漏后，评估单元发出警报信号或者启动透析液体回路的特定运行模式。根据本发明，这提供了对于透析液体中气泡的连续检测或者对于透析液体回路泄漏的连续监测，从而不同于现有技术地实现快速而可靠的查错。

在本发明的另一方面，气体传感器设置在位于透析液体回路中的透析器的下游。优选地，气体传感器设置在用于输送透析液体和产生负压的泵的上游。

例如，气体传感器可以为电导率传感器。这样的电导率传感器已长期应用于透析液体回路中，用以测定透析液体的组成。根据本发明，已知许久的这些传感器如今可以额外作为气体传感器用于检测透析液体回路中的气泡。这样，可以在额外费用最小的情况下实现对透析液体回路泄漏的有效监测。

因此，可以利用电导率传感器来测定液体的电导率，其中例如使用流量测量池。原则上，均匀介质的电导率σ的测定是通过测量由平均截面积为A的导电介质相互连接的距离为l的两个接触点之间的电阻R，根据以下关系式得到的：

R＝1/σI/A和σ＝1/RI/A。

由于空气是绝缘体，因此气泡的存在使得对测量路径的电导有贡献的平均截面积A减小，这导致电阻R变大，因而检测到更小的电导率σ。

在这种电导率传感器中，接触电极设置在导管部分中，以使它们与透析液体直接接触。有利的是，通过经由接触电极流过透析液体的交流电流的强度来测量电导率。

除了电导率传感器外，根据本发明也可以使用其它传感器，其测量透析液体的由于存在气泡而改变的性质。这些传感器包括例如光学传感器。从DE 196 51 355 A1已知电容传感器用于检测气泡的应用。

可以想到，根据几何学和测量方法，信号强度在空气存在时可提高，例如水影响吸收的吸收测量的情形那样。同样可以想到，信号强度在空气存在时下降，例如在气泡存在下光被散射更多或者光在其到检测器的路径上发生偏转的情形那样。由于气泡通常并非均匀分布在透析液体中，因此信号峰的出现是存在气泡的特征。

当然，也可利用平均值例如平均电导率来推断气泡的存在。

因此，可以提供的是，气体传感器配置为利用气体传感器可以检测透析液体中的单个气泡。在这种情况下，要求能够在比气泡在气体传感器容积内的停留时间更短的时间内完成测量。假定气泡以与透析液体相同的速度移动，则气体传感器的时间分辨率，即电导率测量池的时间分辨率，决定了对存在气泡的反应。如果传感器信号的取样间隔时间t比气泡在传感器体积V中的停留时间T更短，则气泡通过传感器池导致所测量信号的急剧下降。因此：

T＝V/Q，t＜T，

其中Q为通过传感器池的流量。透析设备或透析液体回路的典型值(但其并不限制本发明)为V＝2ml，Q＝500ml/min，其得到的停留时间T＝0.2秒。

同样可以想到，气体传感器和/或评估单元配置为检测透析液体的至少一种性质的平均值并将其作为评估的基础。如果对t＞T期间的传感器信号取平均值，则实质上不再能够检测到所测量性质的短期变化。相反，可获得在气泡存在下所测量性质例如电导率的平均值，这不同于使用不存在气泡的相同液体所测量的值。

在本发明的又一方面，评估单元配置为当在评估代表所测量性质的气体传感器信号后检测到透析液体中存在气泡时，评估单元发出信号和/或启动透析液体回路或者包括透析回路的透析设备的特定运行模式。

可以想到，例如启动透析液体回路的保压测试。因此，如果由于通过本发明方法的连续测量而在透析液体中检测到气泡，则可以中止系统，并且可以通过保压测试(例如出于检查目的)来实施第二测量以避免不必要的警告信息或者分析错误。对于第二测量而言，使测量体积特定地暴露于一定压力条件下并且检测实时压力过程，该保压测试可以与连续监测有效组合，用以确保快速而可靠的泄漏检测。对于保压测试而言，例如可中止液体回路，可密封检查的点，并且可测量实时压力过程。如果负压下降，则表明空气渗入透析液体回路并因此存在泄漏。在该本身已知的方法中，因此提供压力传感器和阀用以密封并限制检查区域。

此外，当检测到透析液体中存在气泡时，可向用户发出警告。

在本发明的又一方面，提供绕过监测区域的旁路导管，其中提供至少一个阀，当所述阀开启时，透析液体可以经由所述阀流过旁路导管进行参比测量。为了能够测定不存在气泡的透析液体的性质，利用旁路导管引导透析液体绕过监测区域并测量透析液体的性质。以该参比值为基础，然后可以在透析液体已经流过监测区域之后进行透析液体中是否存在气泡的测定。

在本发明的又一方面，在透析液体回路的监测区域的上游设置用于进行参比测量的其它气体传感器。因此，可以在监测区域之前，使用第二气体传感器来测量无气泡的透析液体的性质例如电导率。如果在流过监测区域后，与无气泡的透析液体相比性质发生改变，则表明渗入了空气，即存在泄漏。如果相对于所述参比测量，出现下降例如电导率的下降，则不仅可推断出存在空气，而且还可推断出进入的空气量。

在本发明的又一方面，在监测区域设置用于改变压力的装置。通过改变监测区域中的负压可以检测可能的泄漏。因为在泄漏的情况下，空气渗透率将随着压力梯度的增大而增加，内压的降低将导致空气渗入的增加。当内压的降低是由于位于负压区域下游的输送泵的流量增加所致时，这可导致以下事实：空气流入量的绝对值增加，但是其相对于总流量的量保持不变，所以所测量的性质没有变化。因此，这在内压和体积流量无关联时特别有利。为此，可以在监测区域的上游设置压力调节器，所述压力调节器例如由可调节阀或者由可调节泵形成。

在本发明的又一方面，在透析液体回路中设置至少一个压力传感器，用于检测透析液体中的压力。原则上，对于在透析液体内空气泡或气泡的形成存在不同可能性。一种可能性为上述的空气进入是由于泄漏所致，或者另外一种可能性为透析液体的后脱气。利用空气传感器，优选在气体传感器附近，可以区分气泡形成的这两种可能性。如果压力处于大规模后脱气所需的负压(≥350mmHg)以上，那么气泡应该是由外部进入的空气形成的。然而，在强负压的情况下，气泡可能是由两种可能性(泄漏、后脱气)共同形成。

所述透析液体的后脱气主要发生在主侧脱气不足或者由于碳酸氢盐高含量导致透析液体中存在较高的CO₂分压的时候。

与如从现有技术中所已知的通过启动二次空气分离单独进行空气检测不同的是，根据本发明的检测的优点在于此处气泡被立即检测并且不需要首先等待在二次分离器中累积。

根据以前的解决方案，在透析器的下游分离二次空气，因而无法区分空气输入和后脱气。以前已知的解决方案对于检测到空气分离室中液位下降的情况所提供的是，通过打开阀或者通过泵从所述室中除去空气。

本发明还涉及一种检测流过透析液体回路的透析液体中的气体的方法，其中在透析液体回路的在透析液体回路运行期间相对于大气压存在负压的监测区域的下游，连续测量流过测量区域，即例如气体传感器近旁区域的透析液体的性质，所述性质取决于透析液体中气泡的存在，其中针对透析液体中气泡的存在来评估所测量性质或基于所测量性质的信号。特别地，这是对于透析液体回路的泄漏监测的有利方法。

优选地，所测量性质是透析液体的电导率。

在本发明的又一方面，测量所述性质的各信号峰，例如电导率的各信号峰，并且以此为基础进行评估。作为替代方案，还可以想到形成所述性质的平均值并且以该平均值为基础进行评估。

如上所述，可以提供的是，对于测定到透析液体中的气泡的情况，发出信号和/或启动透析液体回路的特定运行模式。

例如，这可以是透析液体回路的保压测试。如上所述，保压测试可以用作出于检查目的第二测量。也可以想到其它的运行模式，例如中断透析处理和/或输出相应的警告。

如上所述，可以进行参比测量，利用该参比测量测定所讨论的性质例如无气泡的透析液体的电导率。

参比测量可以如下进行：通过旁路引导透析液体绕过监测区域。还可以如下进行：在监测区域的上游测量透析液体的性质。

如果不进行参比测量或者如果参比测量不可能，则还可以通过改变监测区域的压力来推断气泡，其中优选透析液体的流量不变。

本发明还涉及气体传感器在透析液体回路中的用途，其特征在于，气体传感器用于检测流过透析液体回路的透析液体中的气泡，并且配置为测量透析液体的取决于透析液体中气泡存在的至少一种性质，其中所述气体传感器设置在透析液体回路的在透析液体回路运行期间相对于大气压存在负压的监测区域的下游，并且透析液体连续经过所述气体传感器。特别地，气体传感器有利地用于监测透析液体回路的泄漏。

根据本发明的气体传感器用途的优选方面是从属权利要求26～35的主题。

最后，本发明还涉及具有根据权利要求1～13中任一项的透析液体回路的透析设备。

根据本发明进行气泡监测的透析液体可以是在透析设备运行期间流过透析液体回路的任何液体，例如纯的超滤液或者也可以是清洗液体。还是在这些运行期间，根据本发明还可以监测透析液体回路的泄漏。

以下参考附图中所示出的实施方案详细解释本发明的其它细节和优点，其中：

图1：示出通过信号峰检测进行电导率测量的泄漏检测装置的示意图，

图2：示出利用通过旁路导管或第二传感器测定平均电导率的泄漏检测装置的示意图，

图3：示出通过压力变化测定平均电导率的泄漏检测装置的示意图，和

图4：示出在透析器的上游和下游的实时电导率过程的示图。

图1示出根据本发明的透析液体回路的组件示意图，其中通过信号峰检测实现透析液体回路的负压区域的泄漏检测。

附图标记10表示透析液体回路，其区域11表示透析液体回路的泄漏监测区域。气体传感器20设置在监测区域11的下游，其在所示实施例中配置为电导率传感器。特别地，可以采用通常已有的电导率传感器，现在根据本发明将其另外用于检测气泡。

附图标记60表示设置在监测区域11的下游和气体传感器20的下游的泵。在该泵运行期间，监测区域11位于泵的吸入侧，使得在监测区域11中存在负压。

附图标记12表示监测区域11的泄漏点，空气通过该泄漏点进入监测区域11，如箭头所示。现在，例如通过信号峰检测可以检测到在流过监测区域11的透析液体中形成气泡的这些空气。

如上所述，气体传感器20的信号必须以与气泡在传感器20中的停留时间相当的采样速率来进行记录。当气泡导致的电导率下降大于电导率测量的噪音时，可以检测到气泡。如上所述，液体的电导率越高，则气泡降低空气和透析液体的混合物的电导率的作用就越大。如果监测区域11的电导率遭遇波动，例如由于透析设备混合系统的波动，则可以将空气诱导的信号峰与无空气液体的电导率波动区别开，因为后者的发生速率明显更慢。一般而言，电导率的温度补偿不是必需的，因为空气诱导的信号峰相当短促，而温度波动则以较慢速率影响电导率。

在图1所示的装置中，可以进行信号峰检测，其中随时间检测电导率，并且其中信号峰作为电导率因气泡而短暂下降的结果出现。这例如示于图4中，其中示出了在不同时间出现的信号峰。大致水平延伸的线100显示在监测区域上游例如透析器上游的电导率，而包括信号峰的线110显示在监测区域下游的电导率。

如果有必要使用图1所示的装置对输入空气进行定量，那么这需要电导池的大致对准，使得能够从信号峰的数目或者高度来推断出气泡的数目或量。

如果希望获得更佳的信噪比，则可以在延长的时间段内对气体传感器的电导信号取平均值。作为较长的取平均值时间的结果，可能发生空气诱导的电导率信号峰不再可见，但这只是与无气泡的透析液体相比平均电导率值出现下降而已。在该测量方法中，当测量各种性质时即例如在电导率测量期间，推荐补偿温度影响，还推荐相对于环境影响而绝热良好的气体传感器。

气泡的检测是通过在透析液体中确定不存在空气的条件下以及在系统可能进入空气的条件下进行电导率交替测量来实施的。

图2示出根据该原则用于泄露检测的装置，其中相同的或者功能等同的组件用与图1中相同的附图标记表示。

首先，测定不存在气泡时循环透析液体的电导率，例如在利用旁路导管14旁通监测区域11的同时利用电导率传感器20进行测量。该装置还包括阀16，利用阀16可以关闭或打开旁路导管14。对于参比测量，打开阀16并关闭设置在监测区域11的上游和下游的阀17、18。当所测量的无气泡透析液体的电导率值可得到时，关闭阀16，并且打开阀17、18使透析液体经过监测区域11。如果利用传感器20所测得的电导率值低于参比测量值，则存在经由泄漏点12的空气输入。

作为替代方案，还可以在监测区域11之前，使用第二气体传感器30连续进行参比测量，在此处所示的实施方案中，第二气体传感器30同样配置为电导率传感器。如果在经过监测区域11后，气体传感器20的电导率小于利用气体传感器30测得的无气泡液体的电导率，则表明空气输入。从电导率相对于参比值的下降，可以估算经由泄漏点12进入的空气量。

图3示出了一种可在例如不能进行参比测量时使用的装置。在这种情况下，可以通过改变监测区域11的负压来检测泄漏。该装置的相同或功能等同的部件具有与图1中相同的附图标记。

附图标记40表示压力调节器，利用所述压力调节器可以改变监测区域的压力条件。

在监测区域11存在泄漏点12的情况下，空气的渗入率随着环境和区域11之间压力梯度的增大而增加。泵60的输送速率的增加使得区域11的内压降低从而导致空气渗入增加。

由于通过位于负压区域11之后的输送泵60的流量增加导致区域11中内压的下降可以与输送速率的增加成比例，因此在该情况下通过泄漏点12流入的空气量绝对大于泵60使用更小的输送速率的情况，但是流入的空气量相对于总流量可以保持不变，使得最终分析中电导率没有变化。为此，在区域11的上游提供压力调节器40，其可配置为可调节泵或可调节阀的形式，并且利用压力调节器可以使内压和体积流量之间不相关联。

在本发明中，例如，当在图1到图3所示的装置中关闭供给管线时，透析液体也可以是纯的超滤液。根据本发明，当然也可以就此情况进行超滤液中的气泡检测以监测对应的液体回路的密闭性。

本发明可以有利地用于监测透析液体回路的部件的密闭性，其中相对于环境至少部分存在负压。这些负压区域既可以是透析设备内部的透析液体回路的部件，也可以是具有透析器的外部透析液体回路的部件。在这种情况下，特别是在连接期间可能出现泄漏的情况下，有可能在开始处理之前不能被检测到。

根据本发明的术语“透析液体回路”，应当进行广义解释，其可以包括用于传输透析液体的导管和设置在导管内的组件如透析器、泵等，还可以包括与其连接的装置，如控制器、所述评估单元等。

术语“透析液体”也应进行广义解释：其可以是在透析器运行阶段流过透析液体回路的任何液体，如所添加的透析液、纯的超滤液或者还有在清洗期间流过透析液体回路的清洗液。根据本发明，透析液体回路因而可以在所有运行阶段进行泄漏监测。

Claims (34)

1.一种透析机，其包括具有用于传输透析液体的导管的透析液体回路(10)，所述透析机包括：

(i)泵(60)；

(ii)设置在所述透析液体回路(10)中在所述泵(60)的上游的透析器，其中在所述透析液体回路(10)运行期间相对于大气压存在负压；

(iii)设置在监测区域(11)的下游和所述泵(60)的上游的、透析液体连续经过的气体传感器(20)，所述气体传感器(20)配置为测量所述透析液体的取决于所述透析液体中气泡存在的至少一种性质，和

(iv)评估单元，所述评估单元与所述气体传感器(20)连接，并且配置为针对所述透析液体中气泡的存在并且基于其针对所述透析液体回路(10)的泄露的存在来评估利用所述气体传感器(20)测量的所述性质。

2.根据权利要求1所述的透析机，其特征在于，所述气体传感器(20)是电导率传感器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的透析机，其特征在于，所述气体传感器(20)配置为利用所述气体传感器(20)可检测所述透析液体的所述性质的单独信号峰。

4.根据权利要求1到2中任一项所述的透析机，其特征在于，所述评估单元配置为测定所述透析液体的所述至少一种性质的平均值并将其作为评估的基础。

5.根据前述权利要求1所述的透析机，其特征在于，所述评估单元配置为当在评估期间检测到在所述透析液体中存在气泡时发出信号和/或启动所述透析液体回路(10)的特定运行模式。

6.根据权利要求5所述的透析机，其特征在于，所述特定运行模式为所述透析液体回路(10)或所述监测区域(11)的保压测试。

7.根据前述权利要求1所述的透析机，其特征在于，提供绕过所述监测区域(11)的旁路导管(14)，并且提供至少一个关闭阀(16)，在所述阀的开启条件下，透析液体可以流过所述旁路导管(14)用以进行参比测量。

8.根据前述权利要求1所述的透析机，其特征在于，在监测区域(11)的上游，还设置有另外的气体传感器(30)用以进行参比测量。

9.根据前述权利要求1所述的透析机，其特征在于，提供用以改变所述监测区域(11)中的压力的装置。

10.根据权利要求9所述的透析机，其特征在于，所述装置由设置在所述监测区域(11)和泵(60)上游的压力调节器(40)形成。

11.根据权利要求10所述的透析机，其特征在于，所述压力调节器(40)由可调节阀或由可调节泵形成。

12.根据前述权利要求1所述的透析机，其特征在于，在所述透析液体回路(10)中设置至少一个压力传感器，用以检测存在于所述透析液体中的压力。

13.一种用于检测流经根据前述权利要求中任一项所述的透析机的透析液体回路(10)的透析液体中的空气的方法，其中在监测区域(11)的下游，连续测量流经测量区域的所述透析液体的取决于所述透析液体中气泡存在的性质，并且针对所述透析液体中气泡的存在并且基于其针对所述透析液体回路(10)的泄露的存在来评估。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述所测量的性质为所述透析液体的电导率。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，测量所述透析液体的所述性质的单独信号峰并且基于该测量进行所述评估。

16.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，测定所述透析液体的所述性质的平均值并且基于该平均值进行所述评估。

17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，当在所述气体传感器(20)的信号的评估期间检测到在所述透析液体中存在气泡时，发出信号和/或启动所述透析液体回路(10)的特定运行模式。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述特定运行模式是所述透析液体回路(10)的保压测试。

19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，进行至少一次参比测量，其中检测无气泡的所述透析液体的性质。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述参比测量实施为利用旁路(14)引导透析液体绕过所述监测区域(11)。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述参比测量实施为在所述监测区域(11)的上游测量所述透析液体的所述性质。

22.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，为了检查所述透析液体中气泡的存在，改变所述监测区域(11)中的压力。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在通过所述监测区域(11)的所述透析液体的流量不变的情况下改变压力。

24.气体传感器(20)在权利要求1至12中任一项的透析机的透析液体回路(10)中的用途，其特征在于，所述气体传感器(20)用于检测流经所述透析液体回路(10)的透析液体中的气泡，配置为测量所述透析液体的取决于所述透析液体中气泡存在的至少一种性质，并且设置在所述监测区域(11)的下游。

25.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，所述气体传感器(20)为电导率传感器。

26.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，针对所述透析液体中是否存在气泡来评估利用所述气体传感器(20)测量的性质。

27.根据权利要求24到26中任一项所述的用途，其特征在于，利用所述气体传感器(20)测量所述性质的信号峰或者利用所述气体传感器或者基于利用所述气体传感器测量的所述性质来得到所述性质的平均值。

28.根据权利要求26所述的用途，其特征在于，当在所述评估期间检测到在所述透析液体中存在气泡时，发出信号和/或启动所述透析液体回路(10)的特定运行模式。

29.根据权利要求28所述的用途，其特征在于，所述特定运行模式是所述透析液体回路(10)的保压测试。

30.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，进行至少一次参比测量，其中检测无气泡的所述透析液体的性质。

31.根据权利要求30所述的用途，其特征在于所述参比测量实施为利用旁路(14)引导无气泡的透析液体绕过所述监测区域(11)。

32.根据权利要求30或31所述的用途，其特征在于所述参比测量实施为利用在所述监测区域(11)上游的其它气体传感器(30)来测量无气泡的所述透析液体的所述性质。

33.根据权利要求24所述的用途，其特征在于，为了检查所述透析液体中气泡的存在，改变所述监测区域(11)中的压力。

34.根据权利要求33所述的用途，其特征在于，在所述透析液体的流量不变的情况下改变压力。

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