CN104837515B - 用于监测体外血液回路以检测气泡的装置和方法 - Google Patents

用于监测体外血液回路以检测气泡的装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于监测体外血液处理装置的体外血液回路以检测血液中的气泡的装置，其中血液是由血液泵在体外回路中输送的。本发明还涉及用于通过用于监测体外血液回路的装置来监测体外血液回路以检测气泡的方法。根据本发明的装置和根据本发明的方法基于监测血液泵的上游的体外血液回路中的负压，以允许在可归因于气穴现象的微气泡的出现与并非由气穴现象导致的空气的进入之间进行区分。当负压高于预定限值且在体外血液回路中检测到微气泡时，推断出微气泡因气穴现象而产生，且用于溶解微气泡的机构不足以在微气泡可抵达患者之前再次移除微气泡。

Description

用于监测体外血液回路以检测气泡的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于监测体外血液处理装置的体外血液回路以检测血液中的气泡的装置，其中血液是由血液泵在体外回路中输送的。本发明还涉及用于监测体外血液回路以检测气泡的方法以及带有用于监测体外血液回路的装置的用于体外血液处理的装置。
背景技术
用于体外血液处理的各种方法是已知的，其中患者的血液通过血液处理单元而在体外血液回路中流动。空气渗透到体外血液回路中的可能性代表了体外血液处理(例如，血液透析或血液过滤)的基本并发症之一。
已知的滴注腔位于血液处理单元的下游的体外血液回路的静脉分支中，用于分离所夹带的气泡与血液。已知的滴注腔以高度确定性拦截气泡。然而，根本上存在气泡静脉灌输到患者身体中的风险。因此，为了进一步提高安全性，将可用来检测气泡出现的设备设置在血液处理装置中。
已例如从DE 102 09 254 A1、DE 10 2005 025 500 B3和DE 2005025 515 A1得知用于检测气泡和血液的设备。已知的空气检测器基于液态介质和气态介质中的超声波的吸收的差异以及界面处的超声波的散射。为了检测空气，将信号脉冲耦合到血液中，同时接收从血液出射的信号脉冲。可据此推断，在所接收的信号降低到参考值以下时存在空气。除超声波传感器外，还已知基于液态介质和气态介质的不同介电常数和导电率的空气检测器。
血液中较小或较大气泡的形成可具有不同原因。空气的渗透的可能原因有管线系统中的泄漏、静脉滴注腔中的血液水平的降低或将药物灌输到体外血液回路期间的空气的单一进入。然而，还可在血液中出现因气穴现象导致的微气泡。
通常，闭塞血液泵用于输送血液，尤其是滚轮泵，其中滚轮泵具有用于闭塞管线的若干滚轮，因此，脉动血流得以产生。在输入侧，泵在血液线路中产生负压，且在出口侧，产生正压。泵的吸入侧上的负压是因用于连接到患者的插管的流动横截面的收缩所致，而出口侧正压是由对管线系统中的流动的阻力所确定。
在血液泵的上游的管线中，气穴现象可导致微气泡的形成。微气泡的数量通常从动脉插管到动脉血液线路且再到血液泵的出口而增大。泵的出口处的显著增大可尤其通过随着滚轮泵的滚轮提高而出现的强气穴现象、以及滚轮与管之间的短小的最小间隙和泵入口与出口之间的高压力梯度来解释。微气泡一旦产生，便在管线系统中在泵的下游暴露于正压下，因此，微气泡可不断地再次溶解。此外，在血液处理单元中，尤其在透析机中，由于来自血流的溶气经由透析机传递到脱气的透析液中，所以微气泡的数量通过脱气的透析液的交换而减小。因此，血液的再溶性提高，因此，血液中的微气泡的数量急剧减小。
一定量的气穴现象相关的微气泡可在管线系统和透析机中再溶解，这是因为这些微气泡不再被比较预定时间间隔中出现的气泡的数量与阈值的装置检测到。然而，强化的气穴现象导致较大数量的气泡，这可被监测装置检测到。如果在处理期间超过特定阈值，那么监测装置触发警报。因为在超过阈值时，大量的微气泡处于静脉滴注腔与静脉插管之间的管段中，所以必须停止血液处理以分离微气泡。在停止透析后，患者必须与动脉和静脉血液线路分离，且管的末端必须通过特殊的适配器来短路，以便将血液泵送到体外血液回路。在血液在闭合回路中慢速地再循环时，微气泡可溶解或可在静脉滴注腔中分离。接着，患者必须被重新连接到体外血液回路。
通过监测体外血液回路，检测微气泡的出现，触发警报，且提示医务工作者采取必要的措施来消除微气泡的灌输。然而，存在缺点在于，处理的中断导致医务工作者的工作增加，且给患者带来不便。
在气穴现象相关气泡出现时采取的措施不同于由于管线系统中的微泄漏或滴注腔中的血液水平的降低而出现微气泡时所需的措施。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于监测体外血液回路的装置，该装置允许在气穴现象相关的微气泡的形成与非气穴现象相关的空气的进入之间进行区分。
本发明的另一目的是提供一种用于监测体外血液回路的方法，该方法允许在气穴现象相关的微气泡的形成与非气穴现象相关的微气泡的形成之间进行区分。
本发明的目的还是提供一种具有用于监测体外血液回路的装置的用于体外血液处理的装置。
根据本发明，这些目的通过专利独立权利要求的特征来实现。从属权利要求与本发明的有利实施例相关。
根据本发明的装置和根据本发明的方法基于监测血液泵的上游的体外血液回路中的负压，以允许在可归因于气穴现象的微气泡的形成与并非由气穴现象导致的空气的进入之间进行区分。
测试已示出，当血液泵的上游的体外血液回路的管线的管段中的负压的值超过具体限值时，可发生血液泵的上游的气穴现象相关的气泡的形成。此处假设，在该阈值以下，不会因气穴现象而产生微气泡。平均负压的临界水平可例如为180到190mmHg。
根据本发明的监测设备包括用于测量体外血液回路中的负压的设备和处理单元，该处理单元被配置成使得当用于在体外血液回路中检测气泡的出现的装置检测到气泡且所测量的负压高于负压的预定限值时，推断出第一不良状况，和/或当用于在体外血液回路中检测气泡的出现的装置检测到气泡且所测量的负压小于负压的预定限值时，推断出第二不良状况。因此，假设不同于第二不良状况的第一不良状况是气穴现象相关的微气泡的形成。就此而言，负压被理解为负压的量值，即，当所测量的负压高于临界阈值时，超过负压的限值。
当负压高于预定限值且在体外血液回路中检测到微气泡时，推断出微气泡因气穴现象而产生，且用于溶解微气泡的机构不足以在微气泡可抵达患者之前再次移除微气泡。
根据本发明的装置和根据本发明的方法能够在一时间间隔中测量的微气泡的数量通常仍低于阈值(高于该阈值时，会提示血液处理的中断)时指示微气泡的形成的风险。因此，医务工作者可用必要的措施而在早期阶段对微气泡的形成的风险作出反应。举例来说，医务工作者可降低血液流率，这导致负压的减小，且因此导致微气泡形成的减少。在接着的透析处理中，可使用具有较大横截面的插管，从而在较低负压下实现较高血液流量。
在所测量的负压低于预定限值的状况下，推断出不存在气穴现象相关的微气泡形成。举例来说，在这状况下，血液泵的上游的动脉管线系统(包含肝素或灌输线路)中的微泄漏可为微气泡形成的原因。在这种状况下，另一原因可为静脉滴注腔中的血液水平的降低，以致于在避免血液/空气边界处的空气的夹带的常规设置水平下的血液水平下血液未被引入。然而，如果血液入口处于血液水平的水平或更高的水平下，呈微气泡的形式的空气被流动到滴注腔的血液容积中的血液引入。这种效应可在检测到滴注腔中的血液水平的下降之前发生。因此，非气穴现象相关的微气泡形成的检测不仅可提示管线系统的检查，而且可提示滴注腔中所需的水平设置的检查。
本发明的优选实施例能够确定预定时间间隔中出现的气泡的数量，其中处理单元被配置成使得当所测量的负压高于负压的预定限值且预定时间间隔中的气泡的数量大于气泡的比率的预定限值时，推断出第一不良状况，和/或当所测量的负压小于负压的预定限值且预定时间间隔中的气泡的数量大于气泡的比率的预定限值时，推断出第二不良状况。因此，在这实施例中，检测到微气泡的出现的不良状况的检测是不充分的，而超过具体微气泡比率的不良状况的检测是充分的，其中在气穴现象相关的微气泡的形成与非气穴现象相关的微气泡的形成之间再一次进行了区分。
在测试中，还示出负压的限值(低于该限值，假设气穴现象相关的微气泡形成)取决于患者。已示出，限值尤其取决于血液的血细胞容积率。
在尤其优选的实施例中，处理单元被配置成使得负压的限值是根据血细胞容积率来指定的。此处，负压的限值随着血细胞容积率的水平增大而减小。举例来说，不同值的血细胞容积率的不同限值可存储在存储器中，该存储器可由处理单元读取。然而，也可使用预定的数学关系来计算限值。可转而指定或测量血细胞容积率。可提供用于测量血细胞容积率的设备，其中该设备产生由处理单元接收的与血细胞容积率相关的测量信号。
当推断出第一和/或第二不良状况时，处理单元优选产生控制信号。处理单元可产生两种不良状况的不同控制信号，以便允许区分两种状况。
在又一实施例中，提供警报单元，其中该警报单元从处理单元接收控制信号且当警报单元从处理单元接收到控制信号时，发出声学和/或光学和/或触觉警报。
血液流率可由医生减小，以减小微气泡形成的风险。原则上，当血液处理装置的控制单元被配置成使得当用于在体外血液回路中检测气泡出现的设备检测到气泡且所测量的负压高于负压的指定限值时，血液流率从预定的第一速率减小到预定的第二速率时，血液处理的自动干预是可行的。
附图说明
在下文中，参看单一的附图来详细解释本发明的实施例的示例，其中附图以大幅简化的示意图示出血液处理装置的基本部件，该血液处理装置具有根据本发明的监测装置。
具体实施方式
血液处理装置(例如，血液透析装置)包括透析机1，其中透析机1由半透膜2分离为血液腔3和透析液腔4。血液腔的入口连接到动脉血液供应线路5的一个末端，而血液腔3的出口连接到静脉血液排出线路7，静脉血液排出线路7合并有静脉滴注腔8。血液供应线路5和血液排出线路7的另一末端连接到动脉插管6A或静脉插管6B。动脉管夹16和静脉管夹17设置在管线上。血液供应线路5和血液排出线路7与透析机1的血液腔3一起代表血液透析设备的体外血液回路I。
透析设备的透析液系统II包括透析液源9，其中透析液供应线路10从透析液源9通往透析机1的透析液腔4。透析液排出线路11从透析液腔4通往出口12。
闭塞血液泵13(具体来说，滚轮泵)位于血液供应线路5中，而透析液泵14位于透析液排出线路11中。在血液处理期间，血液泵13在体外血液回路I中输送血液，且透析液泵14在透析液系统II中输送透析液。
血液透析设备还包括中央控制单元15，其中中央控制单元15由控制线路13'、14'连接到血液泵13或透析液泵14。控制单元15指定血液泵和透析液泵的血液流率或透析液流率。
血液透析设备还包括用于监测体外血液回路I的装置18，其中该装置18在本实施例中是血液透析设备的一部分，但也可形成分离的子组件。
监测装置18包括用于检测微气泡的出现的设备19，其中该设备19是现有技术的一部分。这种类型的设备在(例如)DE 10 2005 025 515A1或DE 10 2005 025 500 B3中有描述。该设备19包括在静脉血液线路7上位于滴注腔8的下游的超声波发射器和超声波接收器，确定在预定时间间隔中在滴注腔的下游出现的微气泡，即，微气泡比率。监测设备18还包括用于测量血液泵13的上游的动脉管线5的部分A中的负压Part的设备20。两个设备19、20通过数据线路19'、20'连接到监测装置18的处理单元21。除传感器(即，超声波发射器和接收器，以及压力传感器)外，监测装置的所有部件可为中央处理单元(微处理器)的一部分，而中央处理单元转而可为血液处理设备的中央控制单元15的一部分，其中程序(软件)在控制单元上运行，据此，个别过程步骤被执行。警报单元22通过又一数据线路22'来连接，且在从处理单元21接收到警报信号时发出声学和/或光学和/或触觉警报。
处理单元21包括第一比较器21A和第二比较器21B。第一比较器21A比较在指定时间间隔中确定的微气泡的数量与微气泡比率的预定的第一限值，而第二比较器21B比较血液泵13的上游的动脉管线部分A中的所测量的负压Part的值与预定的第二限值，其中预定的第二限值代表气穴现象相关的微气泡的出现的临界阈值。第二限值例如为180到190mmHg。当微气泡比率高于第一限值且负压的值高于第二限值时，处理单元21产生控制信号和第一警报信号。警报单元接着发出第一警报，其中第一警报表示存在气穴现象相关的微气泡形成。因此，可采取必要的对策。举例来说，可降低血液流率。在本实施例中，当控制单元从处理单元接收到控制信号时，控制单元21还可提供血液流率从先前针对血液处理而设置的值到较低值的自动减小。
当微气泡比率高于第一限值且负压的值低于第二限值时，处理单元21产生第二警报信号。然后，不存在气穴现象相关的微气泡的形成，所以可采取其它对策。
已在测试中示出，脱气现象(脱气现象可仅随着相对大的负压而发生)也取决于血液的血细胞容积率。在相同动脉负压下，已在高血细胞容积率下测量出较高的微气泡比率，而在低血细胞容积率下，测量出较低的微气泡比率。监测设备18还可包括用于测量血细胞容积率的设备23，其中设备23也是仅概括地示出。该设备23产生与血细胞容积率相关的测量信号，该测量信号由处理单元21经由数据线路23'而接收，其中处理单元被配置成使得处理单元根据测量信号来指定第二限值。当进行指定时，处理单元在较高血细胞容积率下指定较低的限值，且在较低血细胞容积率下指定较高的限值。

Claims (17)

1.一种用于监测体外血液回路的装置，在所述体外血液回路中，设置血液泵以输送血液，所述装置带有：
用于在所述体外血液回路中流动的血液中检测气泡出现的设备(19)，
其特征在于，
用于监测所述体外血液回路的装置(18)包括：用于测量所述血液泵的上游的体外血液回路中的负压(Part)的设备(20)和处理单元(21)，所述处理单元(21)被配置成使得当用于在所述体外血液回路中检测气泡出现的设备(19)检测到气泡且所测量的负压(Part)高于负压的预定限值时，推断出第一不良状况，和/或当用于在所述体外血液回路中检测气泡出现的设备(19)检测到气泡且所测量的负压低于所述负压的预定限值时，推断出第二不良状况，其中所述第一不良状况不同于所述第二不良状况。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于检测气泡出现的设备(19)被配置成使得确定预定时间间隔中出现的气泡的数量，其中所述处理单元(21)被配置成使得当所测量的负压高于所述负压的预定限值且预定时间间隔中的气泡的数量大于气泡的比率的预定限值时，推断出第一不良状况，和/或当所测量的负压低于所述负压的所述预定限值且预定时间间隔中的气泡的数量大于气泡的比率的预定限值时，推断出第二不良状况。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述处理单元(21)被配置成使得所述负压的限值是根据血细胞容积率来指定的。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述处理单元(21)被配置成使得所述负压的限值随着所述血细胞容积率的水平增大而减小。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，用于监测所述体外血液回路的装置(18)包括用于测量所述血细胞容积率的设备(23)，所述设备(23)产生由所述处理单元接收的与所述血细胞容积率相关的测量信号。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当推断出第一和/或第二不良状况时，所述处理单元(21)产生控制信号。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，提供警报单元(22)，所述警报单元(22)接收所述处理单元(21)的控制信号、且当所述警报单元接收到所述处理单元的控制信号时，发出声学和/或光学和/或触觉警报。
8.一种用于体外血液处理的装置，带有体外血液回路(I)和根据权利要求1到7中任一项所述的装置(18)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述体外血液回路(I)包括血液处理单元(1)和通往所述血液处理单元的动脉血液线路(5)以及从所述血液处理单元引出的静脉血液线路(7)，其中所述血液泵(13)位于所述动脉血液线路(5)中。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述血液处理装置具有用于以预定血液流率致动所述血液泵(13)的控制单元(15)，其中所述控制单元(15)被配置成使得当用于在所述体外血液回路中检测气泡出现的设备(19)检测到气泡且所测量的负压(Part)高于所述负压的预定限值时，所述血液流率从预定的第一速率减小到预定的第二速率。
11.一种用于监测体外血液回路的方法，在所述体外血液回路中，设置血液泵以输送血液，利用所述方法来检测在所述体外血液回路中流动的血液中的气泡的出现，
其特征在于，
测量所述血液泵的上游的体外血液回路中的负压(Part)，且当在所述体外血液回路中检测到气泡的出现且所测量的负压高于所述负压的预定限值时，推断出第一不良状况，和/或当在所述体外血液回路中检测到气泡的出现且所测量的负压低于所述负压的预定限值时，推断出第二不良状况，其中所述第一不良状况不同于所述第二不良状况。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，确定在预定时间间隔中出现的气泡的数量，其中当所测量的负压高于所述负压的预定限值且在预定时间间隔中气泡的数量大于气泡的比率的预定限值时，推断出第一不良状况，和/或当所测量的负压低于所述负压的预定限值且在所述预定时间间隔中气泡的数量大于气泡的比率的预定限值时，推断出第二不良状况。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述负压的限值是根据血细胞容积率来指定的。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述负压的限值随着所述血细胞容积率的水平增大而减小。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在血液处理期间测量所述血细胞容积率。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当检测到第一和/或第二不良状况时，发出声学和/或光学和/或触觉警报。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，当在所述体外血液回路中检测到气泡的出现且所测量的负压高于所述负压的预定限值时，将所述血液在所述体外血液回路中流动的血液流率从预定的第一速率减小到预定的第二速率。
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