CN104383619B - 透析液流量智能调节装置与方法、透析机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透析液流量智能调节装置及方法、透析机，透析机包括透析器接口、平衡腔、加热腔、第一吸液泵、第二吸液泵、填充通路上设置的第一齿轮泵、循环通路上设置的第二齿轮泵、第一齿轮泵与平衡腔之间设置的第一流量传感器以及所述平衡腔与透析器接口之间设置的第二流量传感器；透析液流量智能调节装置包括：测算模块，用于对平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算平衡腔相应循环周期的流量；判断模块，用于判断测算模块测算出的所述流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；流量调节模块，用于在判断模块的判断结果为否时，触发调节所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵转速的指令。本发明提高了透析液流量调节的精度，操作简便且高效。

Description

透析液流量智能调节装置与方法、透析机

技术领域

本发明涉及透析设备技术领域，尤其涉及一种透析液流量智能调节装置及透析液流量智能调节方法，和具有该透析液流量智能调节装置的透析机。

背景技术

传统的血液净化治疗(包括血液透析、血液滤过、血液透析滤过等)过程中，透析液流量的大小由操作者在治疗开始前完成设定，其设定的最高分辨度通常为100ml/min，在整个治疗过程中，透析液流量的大小均不会变化调节。

而随着血液净化治疗技术的发展，在治疗过程中，根据患者的身体状态来调节透析液流量的大小是非常有必要的。

传统的透析液流量调节方法有如下几种：

第一种是选用固定转速的两齿轮泵，即填充通路上的第一齿轮泵和循环通路上的第二齿轮泵。在第一齿轮泵和第二齿轮泵的泵前增加可调式流量阀门，在工程师安装透析机时，调节初始额定的流量，如500ml/min，在其使用寿命过程中均不再调节此流量。当发生流量方面的故障，或有特殊需求需要调节透析液流量时，是由工程师打开透析机机箱盖板，使用螺丝刀调节流量阀门的开闭，将流量提升或降低，再辅助额外的流量计测算调节后的透析液流量。调节过程复杂，在时间和成本上都有很大的浪费。

第二种是选用可调速度的所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵，利用如5V电压模拟量调速方式，当需要对所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵的转速进行调节时，直接输入相应的电压，达到设定的流速。这种调节方式调节的是所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵电机的转速，并非实际的流量，只是在额定压力下，流量与转速成一定比例。但这样的调节是不精确的，首先透析机各通路中压力并不是完全稳定不变的，另外流量与转速的比例也会随着所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵的磨损而变化。故这种调节方式看似方便但并不准确。

综上，传统的血液透析机缺乏可靠的透析液流速反馈调节机制，也不具有齿轮泵磨损的校准功能，因此无法实现精准的透析液流量智能调节。

因此，需要开发一种新的透析液流量智能调节方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透析液流量智能调节装置，以解决现有技术透析机在治疗过程中，不能根据患者的身体状态来精确调节透析液流量的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种透析液流量智能调节方法，以解决现有技术中的透析机在治疗过程中，不能根据患者的身体状态来精确调节透析液流量的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种具有本发明透析液流量智能调节装置的透析机。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种透析液流量智能调节装置，用于透析机，所述透析机包括透析器接口、平衡腔、加热腔、第一吸液泵、第二吸液泵、填充通路上设置的第一齿轮泵、循环通路上设置的第二齿轮泵、所述第一齿轮泵与所述平衡腔之间设置的第一流量传感器以及所述平衡腔与所述透析器接口之间设置的第二流量传感器；所述透析液流量智能调节装置包括：

测算模块，用于对所述平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算所述平衡腔相应循环周期的流量；

判断模块，用于判断所述测算模块测算出的所述流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；

流量调节模块，用于在所述判断模块的判断结果为否时，触发调节所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵转速的指令。

可选的，所述测算模块包括：

存储单元，用于存储所述平衡腔的体积值；

计时器，用于计时所述第一流量传感器和所述第二流量传感器同时反馈没有流体流动的时间间隔；

计算单元，用于计算所述体积值与所述时间间隔的商以得到所述透析机相应循环周期内的流量。

可选的，所述流量调节模块包括转速校准单元，在所述流量调节模块触发转速调节指令后，所述转速校准单元捕捉所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵反馈的转速信息，以校准所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵的转速。

可选的，所述透析液流量智能调节装置还包括温度同步调节模块，所述温度同步调节模块与所述流量调节模块连接，用于控制所述加热腔降低或增加加热功率，以调节透析液温度至透析液设定温度。

可选的，所述透析液流量智能调节装置还包括浓度同步调节模块，所述浓度同步调节模块与所述流量调节模块连接，用于控制所述第一吸液泵与所述第二吸液泵增加或降低转速，以增加或减少吸液量，调节透析液浓度至设定透析液浓度。

可选的，所述透析液流量智能调节装置还包括流量设定模块，所述流量设定模块与所述判断模块相连，用于接收所述设定流量值的输入，并传送给所述判断模块以修改所述设定流量值。

可选的，所述流量设定模块可输入的流量设定值的范围是100-1000毫升/分，最小流量梯度为5毫升/分。

一种透析液流量智能调节方法，用于透析机，所述透析机包括透析器接口、平衡腔、加热腔、第一吸液泵、第二吸液泵、填充通路上设置的第一齿轮泵、循环通路上设置的第二齿轮泵、所述第一齿轮泵与所述平衡腔之间设置的第一流量传感器以及所述平衡腔与所述透析器接口之间设置的第二流量传感器；所述透析液流量智能调节方法包括：

对所述平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算所述平衡腔相应循环周期的流量；

判断所述循环周期内的流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；

所述循环周期内的流量与设定流量值之间的差距不在合理范围内时，触发调节所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵转速的指令。

可选的，对所述平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算所述平衡腔相应循环周期的流量的步骤包括：

获得并存储所述平衡腔的体积值；

计时所述第一流量传感器和所述第二流量传感器同时反馈没有流体流动的时间间隔；

计算所述体积值与所述时间间隔的商以得到所述平衡腔相应循环周期内的流量。

本发明的透析机，具有本发明的透析液流量智能调节装置。

本发明的有益效果在于，本发明的透析液流量智能调节装置，在平衡腔系统的工作原理下，透析液流量智能调节准确度更高且误差低，最高分辨度可达5ml/min，误差可低于等于5％，使本发明的透析机能够为患者提供更高效的治疗服务。

本发明提供的透析液流量智能调节装置及方法，在齿轮泵调速的基础上增加了平衡腔反馈功能，相比于现有技术的基于流量计的调节方法，或者预设的电压调节方法，本发明中平衡腔的流速反馈机制，不论是分辨度还是精度都非常高。除此以外，本发明提供的透析液流量智能调节装置及方法，还包含了齿轮泵磨损的校准功能，避免由于长期使用造成的齿轮泵磨损而带来的流量调节不准确。综合考量，本发明透析液流量智能调节装置及方法，调节精确度高、高效、并且操作简便。

附图说明

图1为本发明实施例的透析机的示意图。

图2为本发明一实施例透析液流量智能调节装置的结构示意图。

图3为本发明实施例透析液流量智能调节方法的流程示意图。

图4为本发明另一实施例的例透析液流量智能调节装置的结构示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的透析液流量智能调节方法，适用于本发明实施例的透析液流量智能调节装置，也适用于本发明实施例的透析机。

本发明实施例的透析机，具有本发明实施例的透析液流量智能调节装置。

图1为本发明实施例的透析机结构示意图，其主要工作部件包括加热腔2、齿轮泵31、32、流量传感器41、42、吸液泵51、52、电导度传感器61、62和平衡腔7；另外，本发明实施例的透析机具有反渗水进水口1、废液排放口8和用于连接透析器9的透析器接口。本发明实施例的透析机也可以包括透析器9。

平衡腔7是本发明实施例的透析机的核心部件。

在将透析器9连接于透析器接口之后透析器9的废液侧连接有第二齿轮泵32，第二齿轮泵32连接至平衡腔7的左腔侧，透析器9的透析液侧连接有第二流量传感器42，第二流量传感器42连接至平衡腔7右腔侧。而第一流量传感器41则可设置在第一齿轮泵31与第一吸液泵51之间。

另外，在第一吸液泵51与第二吸液泵52之间，还设置有第一电导度传感器61，用于检测反渗水与B液混合后的浓度。在第二吸液泵52与平衡腔7之间，则设置有第二电导度传感器62，用于检测反渗水与B液、A液混合后的浓度。第一吸液泵51与第二吸液泵52可为步进电机驱动的活塞泵。

平衡腔7为容积固定的腔体，中间被一层膜分成相等的两部分，膜可以自由地在腔体内移动。腔体膜的每一侧都连接两个阀门，一个用于液体的流入，一个用于液体的流出。通常在使用过程中，一侧的入水阀门打开，出水阀门关闭，另一侧的出水阀门打开，入水阀门关闭。当入水一侧的液体充满全部平衡腔7时，另一侧的液体完全排空。在本发明实施例的透析机的平衡腔7，由平衡腔71和平衡腔72两套平衡腔组成，每个平衡腔均具有左右两个腔体，因此，可以称两个左腔所在的一侧为平衡腔7的左腔侧，两个右腔所在的一侧为平衡腔7的右腔侧。8个阀门1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B分别置于平衡腔71和平衡腔72的两侧，也即分别为平衡腔71的右腔、平衡腔71的左腔、平衡腔72的右腔和平衡腔72的左腔的阀门，其中“A”表示入水阀门，“B”表示出水阀门。

在本发明实施例的透析机工作过程中，反渗水从反渗水进水口1进入，经过第一齿轮泵31后，经第一吸液泵51与B液按比例混合，再经第二吸液泵52与A液按照比例混合，经过阀门1A进入平衡腔71右腔，同时将平衡腔71左腔的废液经过阀门2B排出；于此同时，配置好的透析液从平衡腔72右腔经过阀门3B流出，经过透析器9与患者的血液交互，使得患者的血液完成净化，废液再通过第二齿轮泵32，移动到平衡腔72左腔。切换平衡腔，反渗水和A液、B液混合后经过阀门3A进入平衡腔72右腔，同时将左腔废液经过阀门4B排出；平衡腔71右腔透析液经过第二齿轮泵32进入平衡腔71左腔，完成平衡腔7一个循环周期的透析治疗。以此反复，直至治疗结束。

本发明实施例的透析液流量智能调节装置，是通过对泵(齿轮泵31、32、吸液泵51、62等)、阀门和平衡腔7的控制，完成流量的精确监测与调节。透析液流量智能调节装置的具体结构与透析液流量智能调节方法的调节步骤如下。

如图2所示，本发明实施例的透析液流量智能调节方法，包括步骤：

步骤S11：对平衡腔7切换的时间间隔进行计时，测算平衡腔7相应循环周期的流量；

步骤S12：判断所述循环周期内的流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；

步骤S13：所述循环周期内的流量与设定流量值之间的差距不在合理范围内时，触发调节第一齿轮泵31和第二齿轮泵32转速的指令。

如图3所示，本发明实施例的透析液流量智能调节装置，包括测算模块11、判断模块12和流量调节模块13。测算模块11用于对平衡腔7切换的时间间隔进行计时，测算平衡腔7相应循环周期的流量；判断模块12，用于判断测算模块11测算出的所述流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；流量调节模块13，用于在判断模块12的判断结果为否时，触发调节第一齿轮泵31和第二齿轮泵32转速的指令。其中，测算模块11可包括存储单元、计时器和计算单元。

以下具体介绍各步骤，首先是测算相应循环周期内的流量的步骤S11。

切换平衡腔7的信号来自于流量传感器1和流量传感器2，当两者均反馈没有流体流动时，表明平衡腔7发生切换。此外，第一齿轮泵31和第二齿轮泵32的负载电流也会随着流量的停止而增大，因此，对于平衡腔7切换的时间测定的准确度有了很大的提升和保障。平衡腔7的体积是完全固定的，因此平衡腔体积/切换时间，即为透析液的流量。这种测量方式首先减少了流量测量元器件，节约了成本；另外，因为平衡腔7体积固定，只要事先将平衡腔7的体积值存储在测算模块11的存储单元中即可，而时间值，即两次平衡腔切换的时间间隔，也即流量传感器1和流量传感器2其中一次同时反馈没有流体流动到下一次同时反馈没有流体流动时的时间间隔，能够通过计时器精确测量，在通过计算单元计算得出半个循环周期内(也即两次平衡腔切换的时间间隔内)的流量值即可。因此得出的流量精度也高于直接测量流量的方式。

本步骤中，进行流量值测算的频率，可以是半个循环周期内测算一次流量值，也可以是一个、两个或多个平衡腔7循环周期内测算一次流量值，这时，相应的平衡腔的体积也会发生变化，如果计时第一次同时反馈没有流体流动到第七次同时反馈没有流体流动时的时间间隔，则对应的循环周期为3个循环周期，而参与计算的平衡腔7的体积则为第一平衡腔71和第二平衡腔72体积和的三倍。测算流量值的频率确定后，对流量进行调节的频率也即确定。

然后是判断步骤S11测算出的流量值与设定流量值之间的差距是否在合理范围内的步骤S12。

在测出透析液流量的基础上，需要判断步骤S11测算出的流量值与设定流量值之间的差距是否在合理范围内，因为要有一定合理误差范围。如在合理范围内，则可以暂时不进行调节，然后对下一次流量测算值与流量设定值再行比较。而如果流量值与设定流量值之间的差距不是在合理范围内，则需执行步骤S13。

第三个步骤是在步骤S12所得判断结果为否时，进行流量调节的步骤S13。

本步骤进行流量调节时，主要是控制第一齿轮泵31和第二齿轮泵32的转速，根据设定流量值和测算出的流量值之间的差距进行相应调节。本发明实施例的透析机，所选择的第一齿轮泵31和第二齿轮泵32均为速度精确可调并且可以反馈转速的齿轮泵，根据测算模块11反馈的实际流量值，相应的触发提高或降低第一齿轮泵31和第二齿轮泵32转速的指令，转速变化的具体幅度，可根据流量差距的大小确定，逐步调节到位。

调节模块13包括转速校准单元，在调节模块13发出转速调节指令后，转速校准单元捕捉第一齿轮泵31和第二齿轮泵32反馈的转速信息，以校准第一齿轮泵31和第二齿轮泵32的转速。调节模块13的一次转速调节完成之后，再由测算模块11再次进行平衡腔7切换时间的计时，计算出调节后的实际流量值，再由判断模块12将本次测算的实际流量值与流量预设值进行比较，判断是否需要再次进行流量调节。

而转速校准单元则根据捕捉到的实际转速修正第一齿轮泵31和第二齿轮泵32的转速，下次发出转速调节指令时，则按照校准后的转速发出，最终完成流量的精确控制。因此，本发明实施例的透析液流量智能调节装置，还包含了齿轮泵磨损的校准功能，避免由于长期使用造成的齿轮泵磨损而带来的流速调节不准确。

如图4所示，本发明实施例的透析液流量智能调节装置，还可包括温度同步调节模块14，其与流量调节模块13连接，在第一齿轮泵31和第二齿轮泵32进行转速调节的情况下，反渗水的进水流量也发生变化，在进水流量精确调节的同时，反渗水的温度会发生变化，而与透析液设定温度会有差距，因此，温度同步调节模块14控制加热腔2，针对温度差距的正负，降低或增加加热腔2的加热功率，在温度传感器(图中未示出)的反馈配合下，调节透析液温度至透析液设定温度，以满足要求。

如图4所示，本发明实施例的透析液流量智能调节装置，还可包括浓度同步调节模块15，其与流量调节模块13连接，在第一齿轮泵31和第二齿轮泵32进行转速调节的情况下，反渗水的进水流量也发生变化，在进水流量精确调节的同时，透析液的浓度会发生变化，而与透析液设定浓度会有差距，因此，浓度同步调节模块15，调节第一吸液泵51与第二吸液泵52的步进电机的驱动信号，增加或降低其转速，以增加或减少吸液量，在第一电导度传感器61、第二电导度传感器61的反馈辅助下，调节透析液浓度至设定透析液浓度，以满足透析的要求。

如图4所示，本发明实施例的透析液流量智能调节装置，还可包括流量设定模块16，与判断模块12相连，用于接收流量设定值的输入，传送给判断模块，修改判断模块12中存储的透析液的流量设定值。因此，在使用过程中，操作者也可以通过流量设定模块16的输入界面，进行透析液流量的设定改变，流量可调节范围从100-1000ml/min，最小流量梯度为5ml/min。设定改变之后，判断模块12按照新的设定流量值给出是否需要进行流量调节的判断，通过流量调节模块13调节第一齿轮泵31和第二齿轮泵32的转速，将透析液流量升高或降低到所需要的流量范围。

发明提供的透析液流量智能调节装置及方法，在齿轮泵调速的基础上增加了平衡腔7反馈功能，相比于现有技术的基于流量计的调节方法，或者预设的电压调节方法，本发明中平衡腔7的流速反馈机制，不论是分辨度还是精度都非常高。除此以外，本发明提供的透析液流量智能调节装置及方法，还包含了齿轮泵磨损的校准功能，避免由于长期使用造成的齿轮泵磨损而带来的流速调节不准确。综合考量，本发明透析液流量智能调节装置及方法，调节精确度高、高效、并且操作简便。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透析液流量智能调节装置，用于透析机，所述透析机包括透析器接口、平衡腔、加热腔、第一吸液泵、第二吸液泵、填充通路上设置的第一齿轮泵、循环通路上设置的第二齿轮泵、所述第一齿轮泵与所述平衡腔之间设置的第一流量传感器以及所述平衡腔与所述透析器接口之间设置的第二流量传感器；其特征在于，所述透析液流量智能调节装置包括：

测算模块，用于对所述平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算所述平衡腔相应循环周期的流量；

判断模块，用于判断所述测算模块测算出的所述流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；

流量调节模块，用于在所述判断模块的判断结果为否时，触发调节所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵转速的指令。

2.如权利要求1所述的透析液流量智能调节装置，其特征在于，所述测算模块包括：

存储单元，用于存储所述平衡腔的体积值；

计时器，用于计时所述第一流量传感器和所述第二流量传感器同时反馈没有流体流动的时间间隔；

计算单元，用于计算所述体积值与所述时间间隔的商以得到所述透析机相应循环周期内的流量。

3.如权利要求1所述的透析液流量智能调节装置，其特征在于，所述流量调节模块包括转速校准单元，在所述流量调节模块触发转速调节指令后，所述转速校准单元捕捉所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵反馈的转速信息，以校准所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵的转速。

4.如权利要求3所述的透析液流量智能调节装置，其特征在于，所述透析液流量智能调节装置还包括温度同步调节模块，所述温度同步调节模块与所述流量调节模块连接，用于控制所述加热腔降低或增加加热功率，以调节透析液温度至透析液设定温度。

5.如权利要求4所述的透析液流量智能调节装置，其特征在于，所述透析液流量智能调节装置还包括浓度同步调节模块，所述浓度同步调节模块与所述流量调节模块连接，用于控制所述第一吸液泵与所述第二吸液泵增加或降低转速，以增加或减少吸液量，调节透析液浓度至设定透析液浓度。

6.如权利要求4所述的透析液流量智能调节装置，其特征在于，所述透析液流量智能调节装置还包括流量设定模块，所述流量设定模块与所述判断模块相连，用于接收所述设定流量值的输入，并传送给所述判断模块以修改所述设定流量值。

7.如权利要求6所述的透析液流量智能调节装置，其特征在于，所述流量设定模块可输入的流量设定值的范围是100-1000毫升/分，最小流量梯度为5毫升/分。

8.一种透析液流量智能调节方法，用于透析机，所述透析机包括透析器接口、平衡腔、加热腔、第一吸液泵、第二吸液泵、填充通路上设置的第一齿轮泵、循环通路上设置的第二齿轮泵、所述第一齿轮泵与所述平衡腔之间设置的第一流量传感器以及所述平衡腔与所述透析器接口之间设置的第二流量传感器；其特征在于，所述透析液流量智能调节方法包括：

对所述平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算所述平衡腔相应循环周期的流量；

判断所述循环周期内的流量与设定流量值之间的差距是否在合理范围内；

所述循环周期内的流量与设定流量值之间的差距不在合理范围内时，触发调节所述第一齿轮泵和所述第二齿轮泵转速的指令。

9.如权利要求8所述的透析液流量智能调节方法，其特征在于，对所述平衡腔切换的时间间隔进行计时，测算所述平衡腔相应循环周期的流量的步骤包括：

获得并存储所述平衡腔的体积值；

计时所述第一流量传感器和所述第二流量传感器同时反馈没有流体流动的时间间隔；

计算所述体积值与所述时间间隔的商以得到所述平衡腔相应循环周期内的流量。

10.一种透析机，其特征在于，所述透析机包括权利要求1-7任一所述的透析液流量智能调节装置。