CN103826671A - 具有升温功能的与血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析相关的装置 - Google Patents
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Abstract
披露了一种具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中该装置包括用于转移血液和透析液中的至少一种流体的至少一个导管,以及用于加热血液和透析液中的至少一种流体的加热单元,其中通过加热单元加热的流体是待注入到人体内的物质;该加热单元被设置成用于测量待加热流体的流速以及与流速相关的注入温度以加热该待加热流体。加热单元包括:流动通道,待加热流体流动通过该流动通道;加热器,其作为流动通道的一部分形成,用于产生热;以及盖装置,包括第一连接部,流体通过该第一连接部进入流动通道,以及第二连接部,流体通过该第二连接部从流动通道流出。本发明提供的一个效果是能够将与人体相同或接近相同温度的血液注入到人体内以防止由透析引起的副作用,并且另一个效果是因为以改进的方式使加热器周围的流动通道的形状变形而能够有效加热血液。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,更具体地,本发明涉及一种具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,以提供加热功能,提供至人体的血液或透析液能够通过它保持与人体相似或相同的温度。
背景技术
当人体中的肾脏已经部分功能紊乱或其全部功能紊乱时,人体就丧失了除去水和矿物质、分泌有害代谢产物、保持酸碱平衡、以及将电解质和矿物质浓度控制在生理学范围内的功能。
这样的病症导致人体的血液最终在体内蓄积一些身体废物(包括尿毒症废物代谢产物,例如尿素、肌酸酐和尿酸),这些身体废物本应该全部通过尿液排泄。而且,因此会发生体内电解质失衡,在严重情况下会导致死亡。
血液透析和腹膜透析已被广泛用作肾脏功能替代品,以从人体除去上述有害体内废物和多余的水。在血液透析和腹膜透析中,利用扩散和过滤的原理从人体除去血液的有害废物,并且促进电解质平衡。
血液透析装置通常具有透析膜附加于其上的的血液透析过滤器,以使得物质和材料能够被移动并通过血液和透析液之间的透析膜,从而使得体内废物和毒素通过半透性透析膜从血液被透析到透析液中,并排出至体外。
透析膜大多可分为平坦膜型和中空纤维膜型。然而,现在比较流行的是中空纤维膜型的血液透析过滤器,其中桶型容器具有容纳于其中的多束中空纤维膜以及安装在其两端的树脂层。
在腹膜透析法的情况下,不需要血液透析过滤器,因为患者自身的腹膜就可以用作透析膜。更具体地,腹膜透析是一种将特制的软管插入到患者的腹部区域中从而注入透析液并通过软管引流以从人体除去体内废物、水等的方法。
图1是示出了现有技术的通用或代表性血液透析装置的结构的示意图。
如图1所示,现有技术的血液透析装置包括血液透析过滤器100,用于通过使血液和透析液均通过血液透析过滤器100而利用透析液排出(或排泄)血液中的废物;纯透析液罐200,用于向血液透析过滤器100供应干净的透析液;透析液收集罐300,用于在透析液通过血液透析过滤器100之前保存透析液;平衡器400,用于通过比较供应至血液透析过滤器100的干净透析液的量和从血液透析过滤器100收集的透析液的量来调节进给速率和收集速率至恒定;血液泵500,用于将患者的血液供应至血液透析过滤器100,以及透析液泵600,用于将纯透析液罐200中的透析液供应至血液透析过滤器100。
血液透析过滤器100包括具有内部空间的外壳110以及透析膜,该透析膜设置在该外壳110的内部空间中。该外壳110的上端和下端上分别具有血液入口112和血液出口,并且在其下侧和上侧分别具有透析液入口116和透析液出口118。因此,血液进入血液入口112中,行进通过该透析膜的中间,并最终通过血液出口114排出,同时透析液流入透析液入口116中,行进通过透析膜和外壳110之间的空间,并最终通过透析液出口118排出。
在血液透析过滤器100中,血液和透析液彼此朝向相反方向流动。当血液和透析液分别靠近血液出口114和透析液出口118时,因为血液泵500和透析液泵600分别设置在血液入口112和透析液入口116附近,血液和透析液的压力逐渐下降。
更具体地,在外壳110上部,即,血液入口112和透析液出口118在其上形成的区域,血液的压力高于透析液的压力,而在外壳110下部,即,血液出口114和透析液入口116在其上形成的区域,透析液的压力高于血液的压力。
因此,在血液压力高于透析液压力的区域中,水、电解质和废物扩散到透析液中,而在透析液压力高于血液压力的区域中,透析液转移到血液中。由于这样的扩散反应继续,血液中的废物逐渐从血液排出,以使得能够向人体提供废物已被清除的干净的血液。
[引用文献清单]
韩国专利登记第10-1012535号
发明内容
技术问题
然而,上述现有技术的血液透析装置具有缺点,即,随着血液行进通过血液透析过滤器100,血液的温度持续地并且逐渐地下降,以使得恰恰在血液应最终回到人体中时,血液的温度比人体温度相对低得多。
通常,当较低温度的血液被注入到人体中时,需要一些由代谢产生的能量以使所注入血液的温度增加至与人体相同的水平。众所周知,所注入的较低温度的血液会降低体温并导致心脏休克,在严重的情况下,最终导致死亡。
因此,在将血液注入到人体之前,需要将较低温度的血液加热至与人体温度相同或接近相同的温度。
本发明的相同申请人提交了韩国专利申请,其披露了一种医用加热装置,其中在将用于治疗的流体或血液注入到人体之前,将用于治疗的流体或血液加热至与人体温度相同或接近相同的水平,并且该申请获得了Letters Patent No.10-1012535。
本发明意在将该医用加热装置应用于用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,以防止由血液透析引起的副作用。
披露本发明是为了基于上述现有技术解决现有技术的问题。具体而言,本发明的目的在于提供一种具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中将用于加热血液或透析液的装置加入到现有技术的通用透析装置中,以防止由透析引起的副作用。
本发明的另一目的是提供具有改进结构的流体通道、具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中流动通道以围绕加热器的各种不同形状形成,以使得血液和透析液顺畅流动并有效加热血液和透析液。
然而,本发明的所有目的不限于上述目的。上文中未描述的目的也能够从以下描述中显而易见地理解。
技术方案
为了达到上述目的,本发明优选实施方式的一个方面提供了一种具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中该装置包括用于转移血液和透析液中的至少一种流体的至少一个管,以及用于加热血液和透析液中的至少一种流体的加热单元,其特征在于通过该加热单元加热的待加热流体是将要被注射到人体中的物质;并且该加热单元被设置用于测量该待加热流体的流速,以及与流速相关的注入温度,以加热待加热流体。
优选地,该加热单元包括:流动通道,待加热流体流动通过该流动通道;加热器,其作为流动通道的一部分形成,用于产生热;以及盖装置,包括第一连接部,流体通过该第一连接部进入所述流动通道,以及第二连接部,流体通过该第二连接部从流动通道流出。
更优选地,盖装置包括第一盖和第二盖,其中的每一个分别具有隔壁(partition wall,隔断)。
更优选地,流动通道由设置在第一盖和第二盖之间的加热器限定,并且第一盖和第二盖彼此组合。
更优选地,通过将在加热器前表面和后表面上形成的隔壁与盖装置组合来限定流动通道。
更优选地,流动通道被设置在加热器周围,以使得流体能够围绕加热器以旋转的方式运动。
更优选地,加热器具有在其前表面和后表面上形成的电阻图案。
更优选地,在加热器的前表面和后表面上形成的电阻图案彼此电隔离。
更优选地,加热器由PCB(印刷电路板)制成。
更优选地,加热器具有施加在其前表面和后表面上的聚对二甲苯(parylene)材料涂层。
更优选地,加热器的一部分从盖装置突出,并且在加热器突出部分的前表面和后表面上分别形成功率施加电极。
更优选地,在其前表面和后表面上形成与温度传感器相连的温度传感电极。
更优选地,加热器具有贯穿其前表面和后表面的通孔,并且盖装置通过该通孔组合在一起。
更优选地,该装置进一步包括由上盒和下盒组成的其中容纳有加热单元的盒子,并且该盒子具有功率连接器和电极插入凹槽,其中加热器的一部分插入该电极插入凹槽。
更加优选地,在加热器的前表面和后表面上分别形成两个功率施加电极,并且连接器的功率通过功率连接器并联或串联。
还更加优选地,盖装置通过UV焊接或超声焊接组合在一起。
有益效果
根据本发明,具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置提供了这样的效果,即,将用于加热血液或透析液的装置加入到现有技术的通用透析装置中,从而能够将与人体相同或接近相同温度的血液或透析液注入到人体内,以防止由透析引起的副作用。
此外,根据本发明,由于加热器周围的流动通道的形状是以改进方式变形的,因而能够有效地加热血液或透析液。
附图说明
包括以下附图以提供对本发明的进一步理解,附图结合于本申请并且构成本申请的一部分,本发明的(一种或多种)示例性实施方式并且与此说明一起用于解释本发明的原理。在附图中:
图1是示意性示出了根据现有技术的典型血液透析装置的结构的示意图;
图2是示意性示出了根据本发明的一种优选实施方式的具有加热功能的血液透析装置的结构的示意图;
图3是示出了根据本发明的一种优选实施方式的加热单元的结构的分解透视图;
图4是示出了根据本发明的一种优选实施方式的加热单元的结构的组装透视图;
图5是图4沿A-A线的截面图;
图6是示出了根据本发明的另一种优选实施方式的加热单元的结构的透视图;
图7是图6沿B-B线的截面图;
图8是示出了根据本发明的另一种优选实施方式的加热单元的结构的截面图;
图9是示出了根据本发明的一种优选实施方式的装置的功率施加电极和温度传感电极之间的连接的说明性视图;
图10和图11是示出了本发明的加热单元中的电源连接器的并联连接和串联连接之间的关系的说明性视图;
图12是示出了本发明的加热单元的组装状态的说明性视图;以及
图13是示出了本发明操作的流程图。
[参考符号列表]
10:第一流体回路,
12:第二流体回路,
14:导管,
16:滴液腔,
18和20:连接部,
21:血液过滤器,
22:半透性透析膜,
23和24:阀,
25:旁路导管,
26、28和30:入口,
34:制备单元,
38:处理单元,
39:计算机,
700:加热单元,
710:盒子,
711:下盒,712:上盒,
714a和714b:功率连接器,
720:第一盖,
721:第一连接部,
727:第一隔壁,
740:第二盖,
747:第二隔壁,
750:加热器,
752:电阻图案,
753:功率施加电极,
754:温度传感电极,
756:通孔,
757:温度传感器,
760:隔壁元件。
具体实施方式
下文中,将参照附图根据实施方式更加详细地描述本发明。
以下所描述的实施方式主要是基于血液透析装置。然而,本发明的要点或技术构思也适用于全部血液透析滤过装置、血液滤过装置或腹膜透析装置。
以下参照附图所述的实施方式仅用于更好地理解本发明的特征来进行描述,而不是意在限制本发明的范围。
而且,在与本发明相关的公知功能或结构的描述干扰对本发明主旨的理解时,出于简要的目的将省略该描述。
此外,为了有效描述技术性结构元件,将尽可能省略有关已经存在的元件或通常已知的已有元件的描述。换言之,对下文中所述实施方式的描述主要基于本发明新增加的元件。
图2是示意性示出了根据本发明的一种优选实施方式的具有加热功能的血液透析装置的结构的示意图。
根据本发明的一种优选实施方式,如图2所示,具有加热功能的血液透析装置包括透析液的第一流体回路10、血液的第二流体回路12、以及用于将透析液直接注入到人体中的导管14。
该第二流体回路12包括与导管14相连的滴液腔16。连接部18和20与患者相连。血液过滤器21连接于第一流体回路10和第二流体回路12之间。血液过滤器21中具有半透性透析膜22。
相对而言,根据本发明的另一种实施方式,用于腹膜透析的装置并不具有透析装置或血液过滤器21,因为患者发腹膜自身就起到透析膜的作用。
旁路导管25连接于阀23和24之间。因此,通过适当设置阀23和24,使得透析液能够通过旁路导管25而不通过血液过滤器21。
根据本发明的实施方式,形成多个入口26、28和30以用于输入蒸馏水或透析液。入口单数目可以可选地和根据需要变化。
透析液的准确组合物可在制备单元34中制备。
目前为止尚未详细说明的标号38和39分别是指控制该装置一般操作的处理单元和计算机。透析液的准确组合物可在制备单元34中制备。
在上文所述的透析装置中,出于简要的目的省略了对公知元件及其功能的描述。
目前为止上文中所述装置的结构是本领域普通技术人员公知的。
标号700是指用于加热血液和透析液中的至少一种流体的加热单元,其是本发明的特征之一。该加热单元700加热流体(例如血液和透析液),优选在将要注入到人体内之前加热该流体。在加热单元700中,用于加热的能量取决于待加热流体的流速以及用于透析的注入温度。因此,该加热单元700被设置成基于可以变化的流速和注入温度来有效地加热该待加热流体。
如图3和图5所示,根据本发明的加热单元700包括第一盖720、加热器750和第二盖740。加热器750设置在第一盖720和第二盖740之间,该第一盖720和第二盖740通过UV焊接(UV bonding,UV胶粘接)和超声焊接彼此结合。
在与加热器750相对的第一盖720的表面上形成多个第一隔壁727,在与加热器750相对的第二盖740的表面上形成多个第二隔壁747。第一盖720和第一隔壁727通过投影挤出(projection extrusion,凸起挤出)整体形成,同样,第二盖740和第二隔壁747通过注塑成型整体形成。
第一隔壁727和第二隔壁747都是倾斜的,以使得壁727和747与加热器750一起形成连续流动通道。
分别在第一盖720和第二盖740中的隔壁之间形成大量的U形。因此,该U形开口与加热器750紧密接触以形成截面图中的“□”形流动通道。在这种情况下,如图3所示,在加热器750的前表面和后表面上均形成该“□”形流动通道,以使得流动通道的方向在被该通道覆盖的加热器750的宽度方向上行进。然而,为了获得更好的加热效率,流动通道可在该加热器的长度方向上行进。
通过加热器750的前表面和包括第一隔壁727的第一盖720的一种组合,以及加热器750的后表面和包括第二隔壁747的第二盖740的另一种组合,形成围绕加热器750的类似于螺纹状螺旋形状的流动通道,从而使得该流动通道沿着加热器750的前表面和后表面延伸以形成管状的通道。
加热器750形成流动通道的表面,以使得由该加热器750产生的热不仅能够被有效地传递至流动通过流动通道的流体,而且还能够使得以较高的进给速率注入的血液平稳地流动,并因此防止血液中的血红细胞等受到损伤。
此外,如图8所示,根据本发明的另一种实施方式,加热器750可以具有与第一盖720和第二盖740组合的隔壁元件760,以使得具有螺纹状螺旋形状的流动通道在加热器的宽度和长度方向上延伸。换言之,在该实施方式中,隔壁元件760不是在第一盖720和第二盖740上形成,而是在加热器750上形成。
而且,第一盖720包括流体流入的第一连接部721,和流体通过其流出的第二连接部722。因此,基于包括第一隔壁727的第一盖720和包括第二隔壁747的第二盖740的组合,流体首先通过第一连接部721进入,穿过流动通道并最终通过第二连接部722流出。
加热器750在其前表面和后表面上均具有电阻图案752。该电阻图案752连接于也设置在加热器750的前表面和后表面上的功率施加电极,以使得电阻图案752能够利用由功率施加电极753施加的电能产生热。
加热器也可由各种不同类型的板制成。然而,更有选的是,加热器750由PCB(印刷电路板)制成,通过该印刷电路板能够以低成本获得精确电阻值的电阻图案以及加热器的大规模生产。
在加热器750的前表面和后表面上形成的电阻图案752以串联或并联方式彼此连接的情况下,应利用导通孔来连接电阻图案752。然而,在导通孔形成过程中,该导通孔倾向于以不利影响的方式导致电阻值发生变化。为了防止由导通孔导致的这样的副作用,优选的是电阻图案752彼此不进行电连接,当然,就不使用导通孔。
为了从加热器750获得所需的热量,需要向加热器750提供适量的电能并通过温度传感器感测加热器的温度。更具体地,需要将电阻图案752与在加热器的前表面和后表面上形成的温度传感器757不利用导通孔(由于上文中所述的原因)串联或并联地连接。出于此目的,如图9和图11所示,利用功率连接器714a和714b代替导通孔。
在加热器750的前表面和后表面上,具有功率施加电极753、温度传感电极754和温度传感器757,它们均通过功率连接器714a和714b以并联(图10)和串联(图11)的方式连接。
此外,为了改善介电强度、防水性和表面润滑度,并且防止可能在加热器750的表面上产生的有害物质与血液或透析液接触注入到人体中,优选在加热器750的前表面和后表面上施加聚对二甲苯(Parylene)材料的涂层。
此外,如图4所示,加热器750的一部分从第一盖720和第二盖740突出。在加热器750的突出部分的前表面和后表面上形成功率施加电极753和温度传感电极754。
通常,相比于较低温度,流体在处于较高温度时趋向于含有较多空气。因此,第一盖720和第二盖740可在流动通道上进一步包括空气过滤部(未示出)以用于除去空气。例如,该空气过滤部可具有带有细小缝隙的膜,其材料为疏水的或与流体不具有亲和性。
而且,加热器750在其前表面和后表面上可具有用于感测流体的温度的温度传感器757以将感测到的信号经由温度传感电极754发送至外部。
此外,加热器50具有贯穿其前表面和后表面的通孔756,以用于紧固地和紧密地将第一盖720的第一隔壁727和第二盖740的第二隔壁747紧固至加热器的表面,从而迫使壁727和747与加热器750的表面之间的强有力的物理接触和组装。因此,本发明的加热单元能够经受可能在以较高进给速率注入流体时发生的较高的内部压力。因此,通孔为UV焊接或超声焊接提供了辅助作用。
如图12所示,本发明的装置进一步包括盒子710,其具有用于容纳作为加热器750的一部分的电极的电极插入凹槽。在该电极插入凹槽的上侧和下侧形成用于并联或串联连接在加热器750的前表面和后表面中形成的功率施加电极753和温度传感电极754的功率连接器。
盒子包括彼此组合的下盒711和上盒712。加热单元700设置在该盒711和712之间。
下文中将描述具有上文所述结构的血液透析装置的操作。
如图13所示,本发明装置的一般操作由处理单元38或计算机39来控制,
对于血液透析,首先,通过制备单元34并且经由第一流体回路10向血液过滤器21输送透析液,同时通过与患者人体相连接的连接部20并且经由第二流体回路12向血液过滤器21输送血液。
在血液过滤器21中,血液中的杂质通过血液和透析液之间的压力差被排出至透析液。将其中杂质已被除去的干净的血液通过第二流体回路12、加热单元700和滴液腔16输送至人体,同时通过加热血液使所输送的血液具有与人体相同或接近相同的温度。
对于本领域普通技术人员而言,可对上文所述的本发明的示例性实施方式进行各种修改。然而,只要这些修改落入所附权利要求及其等同物的范围内,就不应被曲解为其脱离了本发明自身的范围。
工业实用性
如上文所述,根据本发明,具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置提供了这样的效果,即将用于加热血液或透析液的装置加入到现有技术的通用透析装置中,以使得能够将与人体具有相同或接近相同温度的血液或透析液注入到人体中,以避免由于透析引起的副作用。
Claims (16)
1.一种具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述装置包括用于转移血液和透析液中的至少一种流体的至少一个导管,以及用于加热血液和透析液中的至少一种流体的加热单元,其特征在于
通过所述加热单元加热的所述待加热流体是将要被注入到人体中的物质;以及
所述加热单元被设置成用于测量所述待加热流体的流速以及与所述流速相关的注入温度,以加热所述待加热流体。
2.根据权利要求1所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述加热单元包括:
流动通道,待加热流体流动通过所述流动通道;
加热器,其作为所述流动通道的一部分形成,用于产生热;以及
盖装置,包括第一连接部,所述流体通过所述第一连接部进入所述流动通道,以及第二连接部,所述流体通过所述第二连接部从所述流动通道流出。
3.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述盖装置包括第一盖和第二盖,其中的每一个分别具有隔壁。
4.根据权利要求2或3所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述流动通道由设置在所述第一盖和所述第二盖之间的所述加热器限定,并且所述第一盖和所述第二盖彼此组合。
5.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,通过将在所述加热器的前表面和后表面上形成的隔壁与所述盖装置组合来限定所述流动通道。
6.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述流动通道被设置成围绕所述加热器,以使得所述流体能够围绕所述加热器以旋转的方式运动。
7.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述加热器具有在其前表面和后表面上形成的电阻图案。
8.根据权利要求2或7所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,在所述加热器的前表面和后表面上形成的所述电阻图案彼此电隔离。
9.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述加热器由PCB(印刷电路板)制成。
10.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述加热器具有施加在其前表面和后表面上的聚对二甲苯材料涂层。
11.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述加热器的一部分从所述盖装置突出,并且在所述加热器的突出部分的前表面和后表面上分别形成功率施加电极。
12.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,在其前表面和后表面上形成与温度传感器相连的温度传感电极。
13.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述加热器具有贯穿其前表面和后表面的通孔,并且所述盖装置通过上述通孔组合。
14.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述装置进一步包括由上盒和下盒组成的盒子,其中容纳有加热单元,并且所述盒子具有功率连接器和电极插入凹槽,所述加热器的一部分插入所述电极插入凹槽。
15.根据权利要求11所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,在所述加热器的前表面和后表面上分别形成两个功率施加电极,并且所述连接器的功率通过所述功率连接器并联或串联。
16.根据权利要求2所述的具有加热功能的用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过或腹膜透析的装置,其中,所述盖装置通过UV焊接和超声焊接中的一种进行组合。
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