CN104955499A - 用于调节处理装置的装置与方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于在透析处理中调节超过滤的方法和装置，其中，待超过滤的血液在体外血液循环（109）中流过由半渗透的膜（111）分成血液腔室（110）和透析液体腔室（108）的透析器（113）的血液腔室（110），并且透析液体循环（109）中的透析液体流过透析器（113）的透析液体腔室（108）。所述装置具有用于控制体外血液循环（112）中的血液流的血液泵（115），在透析液体循环（109）中在透析器的上游或下游的用于控制透析液体流的透析液体泵（107），在透析器的下游或上游的用于控制透析液体流的节流阀（117），用于在透析液体循环中在透析液体腔室（113）的入流（106）和出流（105）之间建立液体平衡作为用于超过滤的量度标准的平衡装置（104）以及用于调节血液泵（115）、节流阀（117）和/或透析液体泵（107）的调节单元（101）。如此实现所述泵或节流阀（117）的调节，从而达到预先确定的超过滤。

Description

用于调节处理装置的装置与方法

技术领域

本发明涉及一种用于调节处理装置的、尤其用于在透析处理时调节超过滤(Ultrafiltration)的方法和装置。

背景技术

透析是一种用于给具有急性的或慢性的肾功能不足的病人进行清血的方法。在此，原则上区分具有体外的血液循环的方法，如血液透析、血液过滤或者血液透析过滤与不具有体外的血液循环的腹膜透析。

在血液透析时，血液在体外的循环中通过透析器(Dialysator)的血液腔室(Blutkammer)进行引导，该血液腔室通过半渗透的膜与透析液体腔室分开。所述透析液体腔室由包含特定的浓度的血液电解质的透析液体流过。在此，透析液体中的血液电解质的物质浓度相应于健康人的血液中的浓度。在处理期间，病人的血液和透析液体在半渗透的膜的两侧通常以带有规定的流动速率(Flussrate)的对流形式经过(vorbeiführen)。与尿液有关的(harnpflichtig)物质通过膜从血液腔室扩散到用于透析液体的腔室中，而同时存在于血液中和透析液体中的电解质从较高浓度的腔室扩散到较低浓度的腔室。如果在透析膜上形成从血液侧到透析液侧(Dialysatseite)的压力梯度，那么水从病人血液中通过透析膜转入透析液循环(所谓的超过滤液(Ultrafiltrat))中。这种超过滤的过程导致病人血液的期望的排水(Entwaesserung)。

在血液过滤中通过在透析器或者血液过滤器中施加跨膜压力(Transmembrandruck)从病人血液中抽出超过滤液，而透析液体未在透析器的膜的对置于病人血液的侧面上经过。额外地可以往病人血液里添加无菌的并且无发热源的(pygrogenfrei)置换物溶液根据该置换物溶液是添加在透析器或血液过滤器的上游或者下游而称作前稀释或者后稀释(Postdilution)。在血液过滤中对流地实现物质交换。

当在透析处理时同时给病人血液输送置换物时，存在血液透析和血液过滤的组合。这种处理方式(其也称作血液透析过滤)应该在下面由血液透析、透析或者透析处理的概念所包含。

在透析处理中有决定性的意义的是，以较大的精度测量并且平衡液体抽取(Flüssigkeitsentzug)，因为只是略微过大的液体抽取就已经能够对病人造成严重的后果。

这通过使透析液或者透析液体到透析液体腔室中的入流(Zufluss)与透析液体从透析液体腔室中出来的出流(Abfluss)相互分开地进行控制而被确保。在此，输入透析液体腔室的液体量与从透析液体腔室中输出的液体量之间的平衡同时决定(angeben)了从病人血液中抽出的超过滤液的量度标准(Maβ)。

用于平衡的可行方案是使用平衡腔室泵，其基于以下原理，即通向透析液体腔室的入流中的输入的液体量相应于从透析液体腔室中输出的出流中的液体量。

为了额外地从病人身上抽出液体，具有输送机构(所谓的超过滤泵)的其它流动路径平行于平衡腔室布置。在此，待取出的液体通过平行的流动路径经过平衡腔室并且通过超过滤泵进行测量且因此形成用于液体平衡的量度标准。

平衡腔室在结构上是耗费的并且对制造公差提出了较高的要求。

替代地，超过滤的控制能够通过经由可相互独立地触发的分别布置在输入管道(Zuleitung)中和输出管道(Ableitung)中的泵的对通向透析液体腔室的输入管道中的流动速率与从透析液体腔室出来的输出管道中的流动速率的控制来实现。在这种情况下，通过相应的布置在输入管道中和输出管道中的流量传感器或者秤实现平衡，这与用于校准所述传感器或者秤的较高的花费相关联。

发明内容

因此，本发明的任务是克服至少一个上面所提到的困难并且提供用于调节超过滤的简单的装置与相应的方法。

该任务在透析处理(其中待超过滤的血液在体外血液循环中流过通过半渗透的膜分成血液腔室和透析液体腔室的透析器的血液腔室，并且透析液体在透析液体循环中流过透析器的透析液体腔室)中通过用于调节超过滤的装置得到解决。根据公开的装置具有用于控制体外血液循环中的血液流的血液泵，在透析液体循环中布置在通向透析器的入流中的用于控制入流中的透析液体流的透析液体泵，在透析液体循环中布置在从透析器中出来的出流中的用于控制出流中的透析液体流的节流阀，用于在透析液体循环中在通向透析液体腔室的入流与从透析液体腔室中出来的出流之间建立(Aufstellen)液体平衡作为用于超过滤的量度标准的平衡装置以及用于调节血液泵、透析液体泵和/或节流阀的调节单元。如此实现血液泵、透析液体泵和/或节流阀的调节，从而达到预先确定的超过滤。

在替代的实施方式中，透析器上游的节流阀布置在通向透析液体腔室的入流中并且透析器下游的透析液体泵布置在从透析液体腔室中出来的出流中。

此外，本任务通过用于在透析处理中调节超过滤的按权利要求1、2所述的装置以及通过按权利要求12或13所述的方法得到解决。此外，本任务通过用于在血液过滤处理中调节血液过滤的按权利要求8所述的装置以及按权利要求17所述的方法得到解决。有利的实施方式在从属权利要求中得到说明。

透析液体循环中的透析液体泵在通向透析液体腔室的入流中的布置使得透析液体泵布置在透析液体配制品附近。

发明人认识到，在这种用于调节透析液体流的配置中在透析液体腔室下游不需要其它透析液体泵。这与结构花费的减少同时出现。当透析液体泵布置在从透析液体腔室中出来的出流中时，相应地适用。在该配置中在透析液体腔室上游不需要其它用于调节透析液体流的透析液体泵。

在血液循环中的血液泵有利地布置在通向血液腔室的输入管道中。以这种方式，通过血液泵提供的压力为血液腔室中的相对于透析液体腔室的超压做出贡献。

如此能够实现超过滤的调节，即能够为血液流动速率或者为由血液泵施加的压力设定预先确定的值，并且调节单元通过以下方法调节超过滤，即根据所测量的超过滤速率受控地调节透析液体泵和/或节流阀，其方式是相应地调节透析液体循环中通向透析液体腔室的输入管道中的压力或体积流以及节流阻力(Drosselwiderstand)。

替代地，也能够如此实现对超过滤的调节，即能够为透析液体泵的透析液体速率或输送压力以及为节流值设定预先确定的值，并且调节单元由此调节超过滤，使得其根据所测量的超过滤速率调节血液泵，其方式是相应地调节体外血液循环中通向血液腔室的输入管道中的压力或体积流。

然而对超过滤进行每种其它的调节是可行的，只要通过血液循环中的血液泵以及通过透析液体循环中的透析液体泵和节流阀能够如此控制和/或调节透析器上的压力关系，从而发生所希望的超过滤。

所述节流阀能够实施成具有作为流量的能够可变调节的横截面的节流阀、脉冲阀或者其流体阻力(包括通过对时间取平均值才产生的能够可变调节的流体阻力)能够可变调节的其它的结构元件。

在所述装置的改进方案中，平衡装置具有用于测量通向透析液体腔室的入流中的流与从透析液体腔室中出来的出流中的流之间的差流的差流测量单元，入流或出流的用于将透析液体从入流或出流分接(Abzweigung)到其它流动路径中的分支(Verzweigung)以及用于调节入流中、出流中和/或其它流动路径中的流量的机构，可以如此对其进行触发，使得所测量的差流满足预先确定的条件。在该改进方案中，所述装置还具有用于求得其它流动路径中的流量作为液体平衡的量度标准的机构。

其它流动路径中的流例如能够借助于布置在流动路径中的泵或者节流阀进行调节。

附图说明

图1示出了具有用于调节超过滤的装置的透析设备的框图。

图2示出了具有用于调节超过滤的其它的装置的其它透析设备的框图。

图3示出了用于透析装置的等效线路图(Ersatzschaltbild)的框图。

图4示出了用于透析装置的简化的等效电路图的框图。

图5示出了具有用于调节血液过滤的装置的血液过滤设备的框图。

具体实施方式

与本发明的教导一致，在图1中示意性地示出了具有用于调节超过滤的装置的透析设备1。待处理的血液通过入口114从病人身上取出并且借助于血液泵115在体外的血液循环112中通过透析器113的血液腔室且经由入口114返回到病人身上。适合于血液取出和返回的入口114将血液循环112与病人的血管进行连接。为了血液的取出并且为了血液的返回，入口114能够包含分开的出流和入流(‘双针’方法)，或者入流和出流能够实施成一个单元(‘单针’方法)。

在透析器113中，半渗透的膜111将透析液体腔室108与血液腔室110分开。通过半渗透的膜111发生从血液腔室110到透析液体腔室108中的液体以及物质交换。通过过滤器113的透析液体腔室108将透析液体循环109中的透析液体借助于输入管道106中的透析液体泵107在透析液体腔室的上游进行运输。此外，借助于能够可变调节的节流阀117对来自透析液体腔室108的输出管道105中的透析液体流进行控制。替代地，透析液体泵107也可以布置在透析液体腔室108下游的输出管道105中并且通过能够可变调节的节流阀107实现对输入管道106中的透析液体流的控制。在由透析液体源103供给的透析液体循环109中布置了平衡装置104，用于平衡输入透析液体腔室108的以及从透析器113流出的透析液体。为此，能够分开地检测通向透析液体腔室108的入流中的流动速率以及透析液体腔室108的出流中的流动速率，或者能够求得差流作为用于液体平衡的量度标准。液体平衡相应于通过透析器113中的膜111抽出的超过滤量。通常将从透析器113中流出的所谓的使用过的透析液体弃入透析液体排出口102中。替代地，可以设置对使用过的透析液体进行回收。

额外地，可以在血液透析过滤的情况下在血液循环512中在透析器113上游或下游通过置换物管道(没有示出)实现置换物液体的添加。在这种情况下，必须在整体液体平衡中同时考虑添加的置换物量。

通过控制血液泵115、控制透析液体泵107并且/或者控制能够可变调节的节流阀117如此影响透析器113中的膜111上的压力关系，从而在血液腔室110中相对于透析液体腔室108存在超压。由此实现了液体通过膜从血液腔室110到透析液体腔室108中的运输。

能够对血液泵115进行触发用于达到作为运行参数的特定的泵转速或者特定的血液流动速率，例如在实施形式中作为蠕动泵。替代地，为了达到作为运行参数的特定的输送压力，血液泵115能够被触发，例如作为叶片泵。

同样能够将透析液体泵107实施为蠕动泵、隔膜泵、活塞泵或类似泵用于达到特定的输送速率或者泵转速，或者例如实施为叶轮泵用于建立特定的输送压力。

能够可变调节的节流阀117能够实施为具有作为流量的能够可变调节的横截面的节流阀、脉冲阀(getaktete Ventil)或者其流体阻力(包括通过对时间取平均值才获得能够可变调节的流体阻力)能够可变调节的其它的结构元件。

通过测量导线与平衡装置104连接的控制和调节单元101通过控制导线13与血液泵115进行连接，通过控制导线14与透析液体泵107进行连接，以及通过控制导线116与能够可变调节的节流阀117进行连接。在血液处理期间，超过滤的当前的测量参数(例如超过滤量或超过滤速率)连续地或者周期性地从平衡装置传输到控制和调节单元101上。该控制和调节单元101使用当前的测量参数用以导出用于血液泵115的、透析液体泵107的以及用于能够可变调节的节流阀117的控制信号。在此，鉴于要达到的超过滤、例如特定的超过滤速率或者特定的经过处理过程要达到的超过滤体积，实现透析液体泵107、血液泵115以及能够可变调节的节流阀117的触发。

例如能够如此实现调节，即以恒定的转速或者以恒定的输送压力运行所述血液泵115以及透析液体泵107，并且如此控制能够可变调节的节流阀117，使得由平衡装置104传输的超过滤值用作调节参数。如果例如经传输的超过滤速率的测量值超过相应的额定值，那么必须使能够可变调节的节流阀117变窄，或者换句话说：必须提高其流动阻力，如果超过滤速率低于其额定值，那么使能够可变调节的节流阀117变宽，或者换句话说：降低其流动阻力。

替代的调节策略如下，即以恒定的转速或者以恒定的输送压力运行所述血液泵115，将能够可变调节的节流阀117调节到特定的流动阻力并且如此控制所述透析液体泵107，使得由平衡装置104传输的超过滤值用作调节参数。如果例如传输的超过滤速率的值超过相应的额定值，那么必须使透析液体泵107加速，如果超过滤速率低于其额定值，那么抑制透析液体泵107。

其它替代的调节策略能够是：以恒定的转速或者以恒定的输送压力运行所述透析液体泵107，将能够可变调节的节流阀117调节到特定的流动阻力并且如此触发血液泵115，使得由平衡装置104传输的超过滤值得到调节。如果例如传输的超过滤速率的值超过相应的额定值，那么必须抑制血液泵115，如果超过滤速率低于其额定值，那么使该血液泵115加速。

例如可以以如下方式组合调节策略，即在内部的调节回路(Regelschleife)中首先恒定地运行血液泵115和/或透析液体泵107并且控制能够可变调节的节流阀117。只有在完全打开节流阀时，才相应地触发血液泵115和/或透析液体泵107。

超过滤的调节能够如此实现，使得针对超过滤速率规定特定的值。替代地能够针对血液处理期间要抽出的超过滤体积而规定特定的超过滤分布(Ultrafiltrationsprofil)。

超过滤速率的规定的值可以是恒定的或者针对超过滤速率连续变化的值。

替代地，能够针对超过滤速率或者超过滤体积规定分布，其中具有正的超过滤速率的区间(Intervall)与具有负的超过滤速率的区间交替。以这种方式能够实现所谓的推/拉(push/pull)模式，其中将沉积物从透析器膜上剥离，或者避免或阻碍物质沉积到透析器膜上。由此改善了透析器膜的渗透性以及用于介质分子(Mittelmolekül)的相应的净化效率(Clearance(清除))。该当前的布置以较低的仪器花费实现了这一点，例如：不需要额外的泵用于施加振荡的压力脉冲。因此推/拉模式可以仅仅通过能够可变调节的节流阀117的相应的脉冲触发来实现。

在这种情况下，超过滤的调节能够类似于上文对超过滤速率所描述的调节策略来实现，其中，代替以超滤超过滤速率的额定值进行调准(Abgleich)实现以超过滤分布进行的相应的调准。

在血液透析过滤的情况下，在处理期间通过置换物管道添加的置换物量可以调节到液体平衡中，并且所产生的整体超过滤速率、也就是说通过透析器抽出的液体量与置换速率的差作为调节参数进行考虑。

图2示意性地示出了带有其它用于调节超过滤的装置的其它透析设备。在图2中所示出的透析设备基本上相应于图1的超过滤设备的构造。在重复位置处参照相应元件的描述。超过滤设备的图示基本上通过平衡装置104(该平衡装置在下文更详细地进行描述)的实施形式进行区别。

所述平衡装置104包括连接到差流传感器(Differenzstromsensor)201的流量测量单元(Flussmesszelle)205和206，其中，在透析液体循环109中，流量测量单元205位于透析液体腔室108上游并且流量测量单元206位于透析液体腔室108下游。

超过滤泵211位于平行于流量测量单元206的液体路径212中，其中液体运输通过超过滤泵211进行控制。

代替超过滤泵211，也可以设置节流阀，从而控制平行的液体路径212中的流。

差流传感器201求得由用于每个流量测量单元205、206的单独的测量值构成的测量值对，其显示出液体通过相应的流量测量单元的流动速度。测量值对优选每秒一次地或多次地求得并且通过测量导线202和203传输到控制和调节单元101。控制和调节单元101为每个测量值对分配了体积流对，其中，能够使用由测量值到体积流的映射(Abbildung)，该映射以前面所实施的校准为基础。替代地，也能够实现到质量流的映射。所述控制和调节单元101从求得的体积流对中导出用于泵211的控制信号，例如从而如此运行所述泵211，使得通过差流传感器的两个流量测量单元205和206的体积流每时每刻协调一致。例如，所述控制和调节单元101从体积流对的两个体积流中形成差信号并且根据差信号的符号以合适的方式通过提高或者降低来改变超过滤泵211的流动速率，使得差信号消失至零。如果通过流量测量单元205的流小于通过流量测量单元206的流，那么对于流量测量单元206和流量测量单元205的测量值的差来说产生了正值。现在，所述控制和调节单元101能够如此改变用于超过滤泵211的控制信号，从而提高通过超过滤泵211的流动速率并且在不改变透析器的出流中的流时如此降低通过流量测量单元206的流，直到出现与通过流量测量单元205的相同的流。那么，通过超过滤泵211的流动速率显示了从透析液体腔室流出的透析液体流与流入透析液体腔室中的透析液体流之间的差流。因此，通过超过滤泵211的流动速率是针对在透析器113中抽出的超过滤液的量的量度标准。

在一种实施方式中，通过超过滤泵211的流动速率调节到规定的值上，并且如上所描述地那样实现血液泵115、透析液体泵107以及能够可变调节的节流阀117的控制，使得在差流传感器201中测量的差流(Differenzstrom)满足规定的条件，例如：消失至零。

在此，通过超过滤泵211的流动速率是用于通向透析器113的入流和从透析器113出来的出流之间的液体平衡的量度标准，也就是用于在透析器113中抽出的超过滤液的量的量度标准。

差信号的消失可与特定的时刻的差流或者与差流的积分的消失有关。

在其它设计方案中在通过两个通道的体积流相同的情况下已知测量值的差时，能够放弃测量值对与体积或质量流的关联(Zuordnung)。在这种情况下，所述控制和调节单元101从两个测量值中形成差，并且例如以合适的方式改变能够可变调节的节流阀117的通过性，直到所述差相应于在体积流相同时的前面已知的差。

有利地，所述差流传感器201能够根据磁性感应原理起作用。在此，以对流的形式流过的两个流量测量单元205、206具有矩形的横截面并且与磁场呈直角地布置。在此，磁场由对差流传感器201的控制进行调节并且如此获得，即通过两个流量测量单元205、206均匀的并且大小相同的场占主导。这例如通过以下方法实现，即流量测量单元205、206的通道相对于磁场重叠布置。在每个通道中，与相应的通道中的磁场和流动方向对置地并且呈直角地将电极安置在沿着磁场延伸的内部的通道壁上。如果液体流动通过通道，那么通过磁场引起存在于液体中的离子的电荷分离，从而在电极上存在电压。该电压与流动速度成正比并且取决于磁场强度。如果两个流量测量单元205和206中的磁场大小相同，那么在形成来自两个通道的差信号时有利地取消用于相对的差流信号(Differenzflusssignal)的磁场强度相关性。

换句话说：不取决于流量测量单元205和206中磁场的绝对大小，差信号的消失表示通过流量测量单元205的流和通过流量测量单元206的流一样大。

在为超过滤速率或者为超过滤体积规定了分布(其中具有正的超过滤速率的区间和具有负的超过滤速率的区间交替)的实施方式中，当超过滤速率和/或差信号的积分消失至零时，那么有利地满足了预先确定的条件。优选从容积式泵的组中选择超过滤泵211，优选隔膜泵、软管卷筒泵(Schlauchrollenpump)、活塞泵或者齿轮泵或者每种其它允许求得输送的液体量的泵。例如利用软管卷筒泵能够借助于已知的方法以很好的精度确定通过泵软管体积(Pumpschlauchvolumen)的输送体积以及软管卷筒泵的转子的旋转角度。同样针对于来自容积式泵的组中的其它泵用于确定输送的液体量的相应的方法从现有技术中已知。

在此有利的是，有待测量的液体量相应于超过滤量。该量典型地为每次透析处理或者每天3-5L，相反，流动通过流量传感器的透析液的量为其许多倍(典型地60-240L)。因此，与本公开内容一致，可以有利地使用用于差流的测量设备或测量方法，其一定具有比分开检测透析液中流出的和流入的量并且随后才进行差形成的测量方法显著更小的公差。

图3示出了图1中所示的带有透析液体泵107、血液泵115以及透析器113的透析装置的等效线路图，其中，透析液体循环中的、血液循环中的以及透析器中的流动阻力作为等效电路图的电阻示出。详细地，在体外的血液循环中示出了动脉针阻力313、动脉导线阻力312、静脉针阻力314、静脉导线阻力311以及在透析器113中示出了动脉过滤器纵向阻力309以及静脉过滤器纵向阻力310。在透析液体循环中，通过透析器307的入口侧的流动阻力、透析器306的出口侧的流动阻力、透析液体循环的透析液入口侧上的流动阻力304、透析液体循环的透析液出口侧上固定预先给出的流动阻力303以及通过可变的节流阻力315(也就是能够调节的节流阀117的可变阻力)来塑造流动阻力。透析器中的膜通过跨膜阻力308塑造。对于下面所说明的用于透析液体循环中的、体外血液循环中的阻力以及跨膜阻力的度量(Dimensionierung)的推导，在表1中表述了各个阻力的名称，其附图标记以及用在推导中的公式符号。

阻力的名称	附图标记	公式符号
			体外血液循环中的动脉针阻力	313	RaN
体外血液循环中的动脉导线阻力	312	RaL
			体外血液循环中的静脉针阻力	314	RvN

体外血液循环中的静脉导线阻力	311	RaN
			动脉过滤器纵向阻力	309	RaF
静脉过滤器纵向阻力	310	RvF
			透析液体循环中入口侧的流动阻力	304	RDin
透析液体循环中出口侧的流动阻力	303	RDout
			透析器的入口侧的流动阻力	307	RDFin
透析器的出口侧的流动阻力	306	RDFout
			跨膜阻力	308	RTM
节流阻力	315	RDr

表1

图4示出了在图3中所示的等效电路图的简化的等效线路图。在图4所示的简化的等效线路图中，将体外血液循环中的动脉针阻力(公式符号：R_aN)、体外血液循环中的动脉导线阻力(公式符号：R_aL)以及动脉过滤器纵向阻力(公式符号：R_aF)概括为动脉的总阻力401(公式符号：R_a)：

R_a＝R_aN+R_aL+R_aF    (方程式1)

同样能够将体外血液循环中的静脉针阻力(公式符号：R_vN)、体外血液循环中的静脉导线阻力(公式符号：R_vL)以及静脉过滤器纵向阻力(公式符号：R_vF)概括为静脉的总阻力402(公式符号：R_v)：

R_v＝R_vN+R_vL+R_vF   (方程式2)

下面获得了透析液体循环中阻力的相应的概括。透析液体循环中的入口侧的流动阻力304(公式符号：R_Din)和透析器的入口侧的流动阻力307(公式符号：R_DFin)能够概括成入口阻力405(公式符号：R_in)：

R_in＝R_Din+R_DFin   (方程式3)

透析液体循环中的出口侧的流动阻力303(公式符号：R_Dout)以及透析器的出口侧的流动阻力306(公式符号：R_DFout)能够概括为出口阻力404(公式符号：R_out)：

R_out＝R_Dout+R_DFout+R_Dr   (方程式4)。

在图4中所示的阻力的名称、其附图标记以及用在推导中的公式符号在下面的表格2中表述。

表2

血液泵和透析液体泵能够塑造成电流源或电压源，其中，合适的塑造受泵的类型影响。因此，在将容积式泵(例如隔膜泵、软管卷筒泵、活塞泵或齿轮泵)用作透析液体泵时，优选地将透析液体泵塑造成电流源。当血液泵实施成容积式泵、例如软管卷筒泵时相应地适用。压力恒定的泵、例如叶片泵优选塑造成电压源。如果将血液泵或者透析液体泵塑造成具有相应的内阻的非理想的电压源或电流源，那么相应的内阻还必须增加在透析液体循环中的或者说体外血液循环中的阻力。因此，例如在将透析液体泵塑造成非理想的电压源时必须将透析液体泵的流动阻力容纳到入口阻力405中。相应地适用于体外血液循环。对于本领域技术人员来说，相应的为此所需的考虑是已知的。对于本领域技术人员来说同样已知如何将在其中塑造非理想的电压源的等效线路图转换成具有非理想的电流源的相应的等效线路图。

在度量体外血液循环中的以及透析液体循环中的阻力时以及在度量参与的泵的内阻时以及在触发参与的用于达到所希望的超过滤速率的泵时，下面的考虑可以是有益的。如果在等效电路图中为超过滤速率确定相应的电流I_UF，那么在将泵塑造成电压源的情况下，当塑造具有电压U_D的电压源的透析液体泵以及具有电压U_B的电压源的血液泵时，能够说明以下的用于超过滤速率的公式：

$I_{UF}=\frac{\frac{U_B\·R_v}{R_a+R_v}-\frac{U_D\·R_{out}}{R_{in}+R_{in}}}{\frac{R_a\·R_v}{R_a+R_v}+\frac{R_{in}\·R_{out}}{R_{in}+R_{out}}+R_{TM}}$    (方程式5)

在将泵塑造成电流源的情况下，当塑造具有电流I_D的电流源的透析液体泵以及具有电流I_B的电流源的血液泵时，能够说明以下的用于超过滤速率的公式：

$I_{UF}=\frac{I_B\·R_V-I_D{R}_D}{R_v+R_{out}+R_{TM}}$    (方程式6)

对于出口阻力404(公式符号R_out)的度量来说，下面的考虑是有益的。针对于为达到特定的超过滤速率所要求的出口阻力404(公式符号R_out)的公式6的转换获得以下关系：

$R_{out}=\frac{R_v\·\left(I_B-I_{UF}\right)-R_{TM}{I}_{UF}}{I_D-I_{UF}}$    (方程式7)

公式7示出了太高的跨膜阻力R_TM对透析液体循环中的出口阻力R_out的度量产生不利的影响。因此，跨膜阻力R_TM应该尽可能小地选择，例如作为具有较高的比通过系数的过滤器(“high Cut-off Filter(高截止过滤器)”)或者作为具有足够大的有效过滤面积的过滤器。在此要考虑跨膜阻力R_TM同样像静脉过滤器纵向阻力R_vF一样在体外血液处理的过程中增加。体外血液循环中的静脉过滤器纵向阻力R_vF的增加典型地基于血液处理过程中血细胞比容(所谓的血细胞浓度(Haemokonzentration))的增加以及基于体外血液循环中可能形成的狭窄位置。血液处理过程中的跨膜阻力R_TM的增加经常通过透析器膜上的沉积物产生。这种常常在血液处理过程中出现的作用必须在度量体外血液循环中以及透析液体循环中的阻力时以及在触发血液泵、透析液体泵以及能够可变调节的节流阀时加以考虑。

下面的数字实例能够给出用于所参与的流的可行的度量的参考点，也就是对于血液流I_B来说，从最小值I_Bmin＝60ml/min和最大值I_Bmax＝300ml/min出发，对于超过滤速率I_UF来说，由最大值I_UFmax＝I_B/10、也就是大约20ml/min和最小值I_UFmin＝0ml/min出发，以及对于透析液体速率I_D来说，从最小值I_Dmin＝I_B/3和最大值I_Dmax＝200ml/min出发。

在此，血液流I_B设置成通过血液泵115的流，透析液体速率I_D相应于通过透析液体泵107的流，并且超过滤速率I_UF相应于通过跨膜阻力308的流。

对于透析液体速率I_D通常适用以下关系：

$I_D=\frac{I_B\·R_V-I_{UF}\·\left(R_V+R_{out}+R_{TM}\right)}{R_{out}}$    (方程式8)

原则上在规定血液流I_B时产生以下情况，即在透析液体速率I_D最小时达到了最大的超过滤。

在转换之后从方程式8中获得以下关系：

$I_{D\min }\≤\frac{R_V}{R_{out}}\·\left(I_B-I_{UF}\right)-\left(1+\frac{R_{TM}}{R_{out}}\right)I_{UF}$    (方程式9)

如果使用I_B＝50ml/min作为用于最小血液流的可替代的数值，并且使用I_UF＝5ml/min作为用于超过滤速率的可替代的数值，那么获得以下关系，该关系将阻力R_V、R_out以及R_TM的大小相互间联系起来：

$20\≤\frac{R_V}{R_{out}}\·\left(50-5\right)-\left(1+\frac{R_{TM}}{R_{out}}\right)5$    (方程式10)

或者：

$25\≤45\·\frac{R_V}{R_{out}}-5\·\frac{R_{TM}}{R_{out}}$    (方程式11)

从透析液体循环中的出口阻力和跨膜阻力R_TM之间的特定的关系出发，获得了以下用于透析液体循环中的出口阻力R_out关于静脉总阻力R_V的度量的关系，其中，说明了用于跨膜阻力R_TM的提高的值，这些值反映了上面提到的关于处理过程的提高作用。

$\begin{array}{ccc}{R}_{TM}=R_{out}/2& ->& R_{out}\≤\frac{90}{55}{R}_V\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{R}_{TM}=R_{out}& ->& R_{out}\≤\frac{45}{30}{R}_V\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{R}_{TM}=2\·R_{out}& ->& R_{out}\≤\frac{45}{35}{R}_V\end{array}$

$\begin{array}{ccc}{R}_{TM}=4\·R_{out}& ->& R_{out}\≤\frac{45}{45}{R}_V\end{array}$

这种实例计算示出了，当跨膜阻力R_TM较大时，出口阻力R_out必须更小地进行选择。如已经在上面提到的那样，对于透析液体循环中的以及体外血液循环中的流动阻力的设计来说，太高的跨膜阻力R_TM是不利的。例如假定，跨膜阻力R_TM作为最大值能够假设为透析液体循环中的出口阻力R_out的四倍，那么上面列举的数量实例产生了简单的要求，即R_out必须小于R_V。对于透析液体循环中的出口阻力R_out以及静脉总阻力R_V的设计来说，在血液处理的一开始就设置静脉总阻力R_V就足够了，因为凭借在血液处理期间提高的静脉总阻力使得方程式9更容易地满足。

在图1和2的实施例中通过相应地调节节流阀117实现了对出口阻力R_out的控制。

针对于下面示例性地说明用于透析液体流I_D、血液流I_B以及超过滤速率I_UF的比率的值，从以下情况出发，即在处理开始所述出口阻力R_out的值相应于静脉总阻力R_V并且跨膜阻力R_TM在处理开始相应于出口阻力R_out。

在血液流I_B＝200ml/min中，从方程式9出发达在透析液体速率I_D＝(200-20)ml/min-2·20ml/min＝140ml/min时达到最大的超过滤速率I_UF＝20ml/min。

最小超过滤速率I_UF＝0ml相应于透析液体速率I_D＝(200-0)ml/min-2·0ml/min＝200ml/min

两个值位于透析液体速率I_D＜200ml/min的允许的可接受的或者优选的范围内。

对于下面的数字实例来说，从以下情况出发，即在血液处理的进一步过程中跨膜阻力R_TM由于上面提到的作用提高到四倍值上。为了达到最大超过滤速率I_UF＝20ml/min，要求将透析液体速率抑制到I_D＝(200-20)ml/min-5·20ml/min＝80ml/min。

对于最小的超过滤速率I_UF＝0ml来说，一如既往地调节透析液体速率I_D＝(200-0)ml/min-5·0ml/min＝200ml/min。

如果假定由于上面提到的作用所述静脉总阻力R_V在血液处理过程中加倍，那么针对于最大有待达到的20ml/min的超过滤速率产生所要求的透析液体流I_D＝2·(200-20)ml/min-5·20ml/min＝260ml/min。

对于最小超过滤速率I_UF＝0ml产生透析液体流I_D＝2·(200-0)ml/min-5·0ml/min＝400ml/min。

为了在这种情况下在0到20ml/min的整个范围内能够调节超过滤速率，存在以下可行方案，即扩大透析液体流的视作允许的可接受的或优选的范围或者降低血液流I_B。如此，例如在最大允许的透析液体流I_D＝200ml/min中在血液流I_B＝170ml/min时达到最大的超过滤速率I_UF＝20ml/min，并且在血液流I_B＝100ml/min时达到最小超过滤速率I_UF＝0ml/min。

下面的计算实例应该说明将跨膜阻力R_TM保持得小是多么有利。如果例如通过对透析器以及透析液体循环的度量确保了跨膜阻力R_TM最大相应于透析液体循环中的出口阻力R_out，并且如此设计透析液体循环以及体外的血液循环，使得透析液体循环中的出口阻力R_out相对于静脉总阻力处于R_out＝3/2R_V的比例中，那么在血液流I_B＝200ml/min的情况下在透析液体速率为I_D＝4/3·(200-20)ml/min-2·20ml/min＝200ml/min时产生了20ml/min的最大超过滤速率，并且在相同的血液流I_B中在透析液体速率I_D＝4/3·(200-0)ml/min-2·0ml/min＝267ml/min时产生0ml/min的最小超过滤速率。

由此，超过滤速率I_UF的从0ml/min到20ml/min的范围能够凭借透析液体速率I_D的较小的变化进行触发。

在图5中与本发明的教导相一致地示意性地示出了具有用于调节血液过滤的装置的血液过滤设备51。有待处理的血液通过入口514从病人身上取出，并且凭借体外血液循环512中的血液泵515通过透析器或者血液过滤器513的血液腔室且经由入口514返回到病人身上。所述入口514将血液循环512与病人的适合于抽出血液以及返回的血管连接。所述入口114能够为了抽出血液以及返回血液而包含分开的出流以及入流(‘双针’方法)，或者入流以及出流能够实施成一个单元(‘单针’方法)。在透析器或血液过滤器513的上游或下游，在血液循环512中实现了通过置换物管道(没有示出)加入置换物液体。

在透析器或者血液过滤器513中，半渗透的膜511将过滤液腔室508与血液腔室510分开。通过半渗透的膜511，发生血液腔室510到过滤液腔室108中的液体和物质交换。借助于能够可变调节的节流阀517控制来自过滤液腔室508的输出管道505中的过滤液流。从透析器或者血液过滤器513中流出的过滤液在过滤液流方面由流量测量器504检测并且通常弃入过滤液排出口(Filtratabfluss)502中。

通过控制血液泵515并且/或者控制能够可变调节的节流阀517，如此影响血液过滤器513中的膜511上的压力关系，使得在血液腔室510中相对于过滤液腔室508存在超压。由此，实现通过膜将液体从血液腔室510运输到过滤液腔室508中。

血液泵可以为了达到作为运行参数的特定的泵转速或特定的血液流动速率而能触发，例如在实施形式中作为蠕动泵。替代地，可以为了达到作为运行参数的特定的输送压力能够触发血液泵，例如作为叶片泵。

能够可变调节的节流阀517能够实施成具有作为流量的能够可变调节的横截面的节流阀、实施成脉冲阀或者实施成其流体阻力(包括通过对时间取平均值才产生的能够可变调节的流体阻力)能够可变调节的其它的结构元件。

通过测量导线与流量测量器504连接的控制和调节单元501经由控制导线513与血液泵515连接，经由控制导线516与能够可变调节的节流阀517连接。在血液处理期间，连续地或者周期地将血液过滤的当前测量参数、例如过滤液量或过滤速率从流量测量器504传输到控制和调节单元501上。所述控制和调节单元501使用当前的测量参数用来导出用于血液泵515以及用于能够可变调节的节流阀517的控制信号。在此，鉴于待达到的超过滤、例如特定的过滤速率或者特定的经由处理过程达到的过滤容积，实现对血液泵515以及能够可变调节的节流阀517的触发。

例如能够如此实现调节，使得血液泵515以恒定的转速或者以恒定的输送压力来运行，并且如此控制能够可变调节的节流阀517，使得由流量测量器504传输的测量值用作调节参数。例如如果过滤速率的传递的测量值高于相应的额定值，那么将能够可变调节的节流阀117变窄，或者换句话说：将其流动阻力提高，如果过滤速率低于其额定值，那么将能够可变调节的节流阀517变宽，或者换句话说：将其流动阻力降低。

替代的调节策略是这样的，即能够可变调节的节流阀117调节到特定的流动阻力上并且如此控制血液泵515，使得由流量测量器504传输的过滤值用作调节参数。例如如果过滤速率的传输值超过相应的额定值，那么要抑制血液泵507，如果过滤速率低于其额定值，那么使血液泵507加速。

过滤的调节能够如此实现，从而为过滤速率规定特定值。替代地，能够为在血液处理期间待抽出的过滤容积规定特定的过滤分布。

代替过滤量，在处理期间通过置换物管道添加的置换物量可以与抽出的过滤液共同地调节平衡，并且所产生的超过滤速率、也就是过滤速率和置换速率之差作为调节参数来考虑。

超过滤速率的规定值可以是恒定的或者针对于超过滤速率连续变化的值。

超过滤的调节在这种情况下能够类似于上面针对于超过滤速率所描述的调节策略实现，其中，代替以超滤超过滤速率的额定值进行调准实现了以超过滤分布进行的相应的调准。

Claims (17)

1.用于在透析处理中调节超过滤的装置（1、2），其中，待超过滤的血液在体外血液循环（112）中流过由半渗透的膜（111）分成血液腔室（110）和透析液体腔室（108）的透析器（113）的血液腔室（110），并且透析液体循环（109）中的透析液体流过所述透析器（113）的透析液体腔室（108），

具有用于控制所述体外血液循环（112）中的血液流的血液泵（115），具有在所述透析液体循环（109）中布置在所述透析器（113）上游的用于控制通向所述透析液体腔室的入流中的透析液体流的透析液体泵（107），具有在所述透析液体循环中布置在所述透析器下游的用于控制从所述透析液体腔室（108）中出来的出流中的透析液体流的节流阀（117），

具有用于在所述透析液体循环中在所述透析液体腔室（108）的入流（106）和出流（105）之间建立液体平衡作为用于超过滤的量度标准的平衡装置（104），用于调节所述血液泵（115）、所述透析液体泵（107）和/或所述节流阀（117）从而达到预先确定的超过滤的调节单元（101）。

2.用于在透析处理中调节超过滤的装置（1、2），其中，待超过滤的血液在体外血液循环（112）中流过由半渗透的膜（111）分成血液腔室（110）和透析液体腔室（108）的透析器（113）的血液腔室（110），并且透析液体循环（109）中的透析液体流过所述透析器（113）的透析液体腔室（108），

具有用于控制所述体外血液循环（112）中的血液流的血液泵（115），具有在所述透析液体循环（109）中布置在所述透析器（113）下游的用于控制从所述透析液体腔室中出来的出流中的透析液体流的透析液体泵，

具有在所述透析液体循环中布置在所述透析器上游的用于控制通向所述透析液体腔室的入流中的透析液体流的节流阀，

具有用于在透析液体循环中在所述透析液体腔室（113）的入流（106）和出流（105）之间建立液体平衡作为用于超过滤的量度标准的平衡装置（104），用于调节所述血液泵（115）、所述透析液体泵和/或所述节流阀从而达到预先确定的超过滤的调节单元（101）。

3.按上述权利要求中任一项所述的装置（1、2），其中，能够为血液流设定预先确定的值并且调整所述调节单元用于调节所述透析液体腔室的入流中和/或出流中的透析液体流。

4.按权利要求1或2所述的装置（1、2），其中，能够为透析液体流设定预先确定的值并且调整所述调节单元用于调节血液流。

5.按上述权利要求中任一项所述的装置（2），其中，所述平衡装置具有用于测量通向所述透析液体腔室（108）的入流中的流与从所述透析液体腔室中出来的出流中的流之间的差流的差流测量单元（104），入流或出流的用于使透析液体从入流或出流分接到其它流动路径（212）中的分支以及用于调节入流中、出流中和/或其它流动路径中的流量（211）的机构，能够对其进行触发，使得所测量的差流满足预先确定的条件，并且具有用于求得其它流动路径中的流量作为液体平衡的量度标准的机构（211）。

6.按权利要求1-4中任一项所述的装置（1、2），其中，通过所述调节单元（101）能够预先给出用于超过滤速率的分布，其中具有正的超过滤速率的区间与具有负的超过滤速率的区间交替。

7.按权利要求5以及权利要求6所述的装置（2），其中，差流的预先确定的条件基于差流关于预先确定的积分区间的积分。

8.用于在血液过滤处理时调节血液过滤的装置（51），其中，待血液过滤的血液在体外血液循环（512）中流过由半渗透的膜（511）分成血液腔室（510）和过滤液分支（509）中的过滤液腔室（508）的血液过滤器（513）的血液腔室（510），具有用于控制所述体外血液循环（512）中的血液流的血液泵（515），

具有在所述过滤液分支中布置在所述血液过滤器下游的用于控制从所述过滤液腔室（508）中出来的出流中的过滤液流的节流阀（517），

具有用于测量从所述过滤液腔室（508）中出来的出流中的过滤液流的流量测量器（504），以及

用于调节所述血液泵（515）、和/或所述节流阀（517）从而达到预先确定的血液过滤的调节单元（501）。

9.按上述权利要求中任一项所述的装置（1、2、51），其中，调整所述调节单元（101）用于预先给出超过滤速率、血液过滤速率和/或在处理过程期间待抽出的超过滤容积或者血液过滤容积。

10.按上述权利要求中任一项所述的装置（1、2、51），其中，所述血液泵布置在通向所述血液腔室的输入管道中。

11.按上述权利要求中任一项所述的装置（1、2、51），其中，所述节流阀（117）实施成脉冲阀。

12.用于在透析处理中调节超过滤的方法，其中，待超过滤的血液在体外血液循环（112）中流过由半渗透的膜（111）分成血液腔室（110）和透析液体腔室（108）的透析器（113）的血液腔室（110），且透析液体循环（109）中的透析液体流过所述透析器（113）的透析液体腔室（108），并且其中，在所述透析器（113）的上游设置了用于控制通向所述透析液体腔室（108）的入流中的透析液体流的透析液体泵（107），在所述透析器的下游设置了用于控制从所述透析液体腔室（108）中出来的出流中的透析液体流的节流阀（117），设置了用于在透析液体循环中在所述透析液体腔室（108）的入流和出流之间建立液体平衡作为用于超过滤的量度标准的平衡装置（104）以及用于控制所述体外血液循环（109）中的血液流的血液泵（107），并且其中，所述方法包括下述：调节所述透析液体泵（107）、所述节流阀（117）和/或所述血液泵（115）从而达到预先确定的超过滤。

13.用于在透析处理中调节超过滤的方法，其中，待超过滤的血液在体外血液循环（112）中流过由半渗透的膜（111）分成血液腔室（110）和透析液体腔室（108）的透析器（113）的血液腔室（110），且透析液体循环（109）中的透析液体流过所述透析器的透析液体腔室（108），并且其中，在所述透析器（113）的下游设置了用于控制从所述透析液体腔室中出来的出流中的透析液体流的透析液体泵，在所述透析器的上游设置了用于控制通向所述透析液体腔室的入流中的透析液体流的节流阀，设置了用于在透析液体循环（109）中在所述透析液体腔室（108）的入流和出流之间建立液体平衡作为用于超过滤的量度标准的平衡装置（104）以及用于控制所述体外血液循环中的血液流的血液泵（115），并且其中，所述方法包括下述：调节所述透析液体泵、所述节流阀和/或所述血液泵（115）从而达到预先确定的超过滤。

14.借助于按权利要求5或7所述的装置（1、2）的按权利要求12或13所述的用于调节超过滤的方法，其中，入流和从所述透析液体腔室中出来的出流之间的平衡包括下述：

测量通向所述透析液体腔室（108）的入流和从所述透析液体腔室中出来的出流之间的差流，

应用所测量的差流作为用于调节从入流或出流分接的其它流动路径（212）中的流量的机构的调节参数，并且求得其它流动路径中的流动速率作为用于液体平衡的量度标准。

15.按权利要求12-14中任一项所述的用于调节超过滤的方法，其中，预先给出用于超过滤速率的分布，其中具有正的超过滤速率的区间与具有负的超过滤速率的区间交替。

16.按权利要求14和15所述的用于调节超过滤的方法，其中，针对于差流满足预先确定的条件，所述条件基于差流关于预先确定的积分区间的积分。

17.用于在血液过滤处理中调节血液过滤的方法，其中，待血液过滤的血液在体外血液循环（512）中流过由半渗透的膜（511）分成血液腔室（510）和过滤液分支（509）中的过滤液腔室（508）的血液过滤器（513）的血液腔室（510），并且其中，在过滤液分支中在所述血液过滤器（513）的下游设置了用于控制从所述过滤液腔室中出来的出流中的过滤液流的节流阀（517）、用于测量从所述过滤液腔室（508）中出来的出流中的过滤液流的流测量器（504），以及用于控制所述体外血液循环（512）中的血液流的血液泵（515），并且其中，所述方法包括下述：调节所述节流阀（117）和/或所述血液泵（515）从而达到预先确定的血液过滤。