CN105727383A - 血液透析元件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种血液透析元件，包括：透析室，为方板型结构，而具有为两板面和四侧面所围绕而成的透析腔；透析液进口和透析液出口，相应地配置于透析室相对的两侧面上，而与透析腔构成透析液管腔；血液管腔，沿方板型一边的方向而分布于所述透析腔，且血液管腔的管壁为用于透析的半渗透膜；以及血液管腔配管，具有血液进口和血液出口而配置于透析室相对的两侧面上，用于相应配管与血液管腔管口的连通。依据本发明的血液透析元件透析效率比较高，且该血液透析元件对血液的负面影响相对较小。

Description

血液透析元件

技术领域

本发明涉及一种血液透析元件。

背景技术

在临床上，所谓血液透析（Hemodialysis），指血液中的一些废物（主要是尿素、肌酸以及一些人体产生的毒性化合物）通过半渗透膜除去。其中，透析是指溶质通过半渗透膜，从高浓度溶液向低浓度方向运动，因而，透析需要专门的血液透析液（简称透析液）。血液透析的基本原理和所使用的透析液及半渗透膜为本领域的公知技术内容，在此不再赘述。

血液透析由于治疗时间比较长，一般需要三四个小时，给患者带来很大的痛苦，因而，在血液透析机中，通过改善血液透析原件的透析速度，以减少治疗时间。

常规地，血液透析元件普遍具有回转型基础结构，例如圆管，因而通常这类血液透析元件称为血液透析管，血液透析管包括一个内管和套装在内管上的套管，其中内管用于流通待透析的血液，套管与内管间的通道用于流通透析液，而内管管壁由半渗透膜制成。该种常规结构的血液透析管的透析面积受内管表面积的限制，难以在结构相对紧凑的条件下，获得较高的透析效率。

在一些实现中，为了提高透析效率，采用离子电渗法，离子电渗法仍然采用常规的血液透析管结构，区别仅在于在套管内设置一对电极。其原理是尿素分子存在局部电荷，经过试验确定尿素分子的阴极电渗透率比较高，藉此产生了离子电渗法。然而，由于离子电渗法如果控制不当，容易产生对血液的负面影响，例如会使的血液中的钾离子、钠离子等水平下降，即可能会产生电介质方面的病症，因而需要控制加载在两电极上的电势差，并控制电流大小。

然而，一对电极在血液透析管中的设置非常困难，电场的构建难度比较大，且所构建的电场在学业透析管中的电场强度是不一致的，为了获得较高的透析率，需要加载相对较大的电流，所产生的后果是血液的电解质平衡被破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种透析效率比较高的血液透析元件，该血液透析元件对血液的负面影响相对较小。

本发明采用以下技术方案：

一种血液透析元件，包括：

透析室，为方板型结构，而具有为两板面和四侧面所围绕而成的透析腔；

透析液进口和透析液出口，相应地配置于透析室相对的两侧面上，而与透析腔构成透析液管腔；

血液管腔，沿方板型一边的方向而分布于所述透析腔，且血液管腔的管壁为用于透析的半渗透膜；以及

血液管腔配管，具有血液进口和血液出口而配置于透析室相对的两侧面上，用于相应配管与血液管腔管口的连通。

上述血液透析元件，可选地，所述血液管腔包括相互平行的一组透析支管，该组透析支管的一端具有与血液进口连通以联集透析支管进口的进联集管，另一端具有与血液出口连通以联集透析支管出口的出联集管。

可选地，所述透析支管垂直于血液进口和血液出口所在侧面。

可选地，所述血液管腔为一根曲管，该曲管包括相互平行的多个干路，以及通过一百八十度弯管顺次连接干路的弯管接头。

可选地，所述干路垂直于血液进口和血液出口所在侧面。

可选地，所述透析液进口与血液进口在同一侧面上。

可选地，所述透析液进口在血液进口的外侧。

可选地，所述两板面的内板面具有扰流结构。

可选地，所述扰流结构为沿血液进口所在侧面延伸方向上分布的波纹结构。

可选地，还包括设置在两板面上的电极板，其中，波纹结构的波谷暴露出部分电极板，以使暴露出的电极板与透析液接触。

依据本发明，区别于现有技术惯用的圆管腔结构，所采用的透析室为方管腔结构，在此条件下，不再采用惯用的圆管腔结构，不必强制的使用同轴的透析液管和血液管，而可以沿透析室某一个边的方向排布多个血液管，使透析界面的面积可以做的比较大，从而提高了透析效率，当透析效率藉此得到提高时，可以采用也可以不采用辅助的提高效率的手段，例如离子电渗法，从而能够在保证效率较高的条件下，降低对血液的负面影响。

附图说明

图1为依据本发明的一种血液透析元件的主视结构示意图。

图2为相应于图1的一种血液透析元件轴侧中剖结构示意图。

图3为相应于图1的一种血液透析元件左中剖结构示意图。

图4为依据本发明的另一种血液透析元件中血液通道结构示意图。

图5为相应于图4的局部剖视结构示意图。

1.透析室，2.透析液进口，3.透析液出口，4.血液进口，5.血液出口，6.进联集管，7.透析支管，8.出联集管。

11.透析管壁，12.波纹槽，13.透析腔，14.电极板，15.室壁。

具体实施方式

参照说明书附图2，是相应于图1的轴侧中剖结构示意图，而图1则是一种血液透析元件的主视结构示意图，整体上其主体结构是板式结构，该种结构形式可以参考固定管板式换热器，所谓板是其整体上可以看成具有一定厚度的板，图2可以清楚的反映出该种结构。

一般而言，对于板结构，从概念上其具有两个板面，忽略其自身厚度，围绕板面的部分虽然具有侧面的结构，但通常称为边。

而对于板式结构，尽管只多了一个“式”字，但由于其厚度不能被忽略，相应于板面的两个面板可以称为主面板，其余的四个侧面，可以称为侧面板。

对于板式结构也可以借用板结构的术语，一般使用边表示其侧面。

而对于侧面、板面，在一些箱式结构中通常用来表示相应侧的面板。

如图1-5所示的一种血液透析元件，其基本结构仍然属于包含结构，即血液管路用于透析的部分被包含入透析室1，如图2所示，图2中，透析管壁11被收纳入透析室1的透析腔13内，透析腔13用于流通透析液，而例如图4中的透析支管7用于流通待透析的血液。

与现有的圆管腔结构不同的是，透析室1为方板型结构，具体是长方板型结构，在一些应用中也可以采用正方板型结构，在采用长方板型结构时，其四边中较长的一对边称为长边，较短的一对边称为宽边。

下文中用板面表示板型结构的具有板面的面板，使用侧面表示侧面板。同时，由于对于板型结构，惯常使用边来表示面板的边或者板型结构的边，该种表示方式能够为本领域的技术人员所理解。

整体而言，透析室1也可以理解为一个为两板面和四侧面所围绕而成的较扁的箱体，箱内空间称为透析腔13，用于流通透析液。

为透析腔13配置透析液进口2和透析液出口3，如此一来可以形成流通透析液的管腔，如图1和2所示，图中为透析腔13所配的一对管分居于透析腔的两个相对较长边所对应的侧面上，该侧面称为长边侧面。

图2中，位于上面的长边侧面称为上侧面，位于下面的长边侧面为下侧面，图中，透析液进口2位于上侧面的左端，透析液出口3位于下侧面的右端。如此，可以形成较长的透析通道，并且该种配置属于可以理解的配置，显然，在此结构条件下，不可能采用透析液进口2与透析液出口3同轴的结构配置，否则除对偶的部分外，透析腔13的其余结构就为多余结构，而变得没有意义。因此，按照常规的理解，在长边方向上，透析液进口2和透析液出口3应当位于长边方向的两端。

据上述结构所形成的基本通道是透析液通道，区别于圆管式的管腔（圆管腔），该种结构会形成一定的层流，并且受边界摩擦（牛顿内摩擦力）的影响，使层流部分能够保持较宽的范围（垂直于上述的长边方向，例如图1和2中所示的结构）。

由此，相应配置于透析室1相对的两侧面上的透析液进口2、透析液出口3，与透析腔13构成透析液管腔，用于流通透析液，相对于圆管腔，此种管腔具有更大的径流截面，从而有利于血液管腔在其中的布设。

进而关于血液管腔，参见附图2和附图4所示的两种血液管腔形式，由于在透析腔13的长边方向具有一定的分布空间，因而，可以满足多根例如透析支管7的设置，或者通过盘绕方式形成具有多弯管结构的结构，总体而言，血液管腔被配置成包含多个部分，该多个部分被沿透析腔13长边的方向而分布于所述透析腔13，也可以理解为排列成单行矩阵，图4中比较清楚地能够体现出矩阵式排列的结构，图2中也属于两方连续的结构，实质也是一种沿透析腔13长边方向排列的单行多列矩阵结构。

可以理解的，血液管腔的管壁为用于透析的半渗透膜，经由该半渗透膜，血液中的尿素以及适配于半渗透膜的可渗透分子渗透到透析液中，而被流动的透析液所带走。

可以理解的，透析法是利用小分子物质在溶液中可通过半渗透膜，而大分子物质不能通过半渗透膜的性质，达到分离的方法。

例如分离和纯化皂甙、蛋白质、多肽、多糖等物质时，可用透析法以除去无机盐、单糖、双糖等杂质。反之也可将大分子的杂质留在半渗透膜内，而将小分子的物质通过半渗透膜进入膜外溶液中，而加以分离精制：透析是否成功与透析膜的规格关系极大。

透析膜的膜孔有大有小，要根据欲分离成分的具体情况而选择。透析膜有动物性膜、火棉胶膜、羊皮纸膜（硫酸纸膜）、蛋白质胶膜、玻璃纸膜等。油常多用市售的玻璃纸或动物性半渗透膜扎成袋状，外面用尼龙网袋加以保护，小心加入欲透析的样品溶液，悬挂在清水容器中。

经常更换清水使透析膜内外溶液的浓度差加大，必要时适当加热，并加以搅拌，以利透析速度加快。为了加快透析速度，还可应用电透析法，即在半渗透膜旁边纯溶剂两端放置二个电极，接通电路，则透析膜中的带有正电荷的成分如无机阳离子、生物碱等向阴极移动，而带负电共荷的成分如无机阴离子、有机酸等则向阳极移动，中性化合物及高分子化合物则留在透析膜中。透析是否完全，须取透析膜内溶液进行定性反应检查。

如前所述，当半渗透膜内外的两种流体中某种溶剂的浓度差比较大时，透析的速度就会比较快，即浓度差决定透析速度。受交换或者说透析面积的影响，现有的同轴配置的圆管腔透析管，血液管腔和透析液管腔的透析长度受两者配合段在其轴向的长度，因而，血液流速被稍加控制，以利于有较多的时间进行透析。

如图2所示的结构中，透析的长度被延长，而在图4所示的结构中，透析面积被增大，相对而言，具有长方体结构的透析腔13中，血液管腔的分布具有更大的灵活性，从而能够提高透析效率。

进而，为血液管腔进行配管，引出血液进口4和血液出口5，从而将两者配置于透析室1相对的两侧面上，用于相应配管与血液管腔管口的连通。

如前所述，方板型具有正方形板和长方形版两种，对于正方形板，其长边和短边一样长，因为对于所谓长边的选择其实质是一样的。对于长方形板，说明书附图中以长边为血液管腔的布设方向，然而，对于一些应用，也可以采用短边作为血液管腔的布设方向，其区分只是例如透析支管7的布设数量的多少。

为了获得较高的透析效率，一定程度上，相对于公知的套管式的透析管，在本发明中，血液管腔和透析液管腔的流速都可以相对的加快，且由于透析效率的提高，该种加快并不会产生负面影响。

关于血液管腔的布设，如图4所示，在一些实施例中，所述血液管腔包括相互平行的一组透析支管7，这些透析支管7在平行的限度内，相互分离，相邻透析支管7间形成透析液的过流通道。

然后通过类似于太阳能热水器中联集箱的联集方式，对平行的透析支管7进行联集，形成主干路，具体如图4所示，该组透析支管7的上端具有与血液进口4连通以联集透析支管7进口的进联集管6，下端具有与血液出口5连通以联集透析支管7出口的出联集管8。

优选地，血液进口4与任何一根透析支管7平行，但不共线，换言之，血液进口4的出口与透析支管7的进口错开，避免与血液进口4正对的透析支管7分流过大，影响透析效率。

相应地，血液出口5的进口与透析支管7的出口也错开。

藉此结构，血液进口4喷出的血液流会直接冲击到进联集管6的下壁上，而产生回流，从而在进联集管6内不会产生直冲某一透析支管7的液流，能够有效在透析支管7中分散液流。

而没有正对的透析支管7与血液出口5，则会对透析支管7产生弯管效应，产生一定得流阻，也有利于液流的分散。

为了简化结构，所述透析支管7垂直于血液进口4和血液出口5所在侧面，具体可参见说明书附图1，图1中，透析液进口2和血液进口4共用一个侧面，而血液进口4与透析支管7是平行的，由于透析液进口2与透析液出口3也是错开的，对此前文已有表述，在于利用液流对透析腔侧面的冲击产生回流，从而形成在图中长边方向上的液流，称为横向流。相对地，透析支管7中的液流就是纵向流，该种方式有利于在具有多个透析支管7的条件下提高透析效率。

血液管腔的另一种实施例则是如图2所示的结构，图中可见，所述血液管腔为一根曲管，该曲管包括相互平行的多个干路，以及通过一百八十度弯管顺次连接干路的弯管接头，该种结构即我们常说的回型管路，所形成的整个透析面积也比较大，且整体上只有一个管路，结构也更加紧凑，设计制造比较容易。

图2中共有5个干路，同时适配有四个180度弯管。

基于与第一个实施例相同的选择，所述干路垂直于血液进口4和血液出口5所在侧面。

优选地，所述透析液进口2与血液进口4在同一侧面上，在简化结构的同时，能够通过透析液进口2与透析腔13的管壁的阻挡，形成回流，从而有利于提高透析效率。

需要说明的是，采用方形板结构还具有圆管结构不具备的一个有点，就在于利于配管，即在例如图1所示的结构中配置其他管路。

如前所述，由于透析不可避免的会造成血液中的一些电介质的损失，在该种结构条件下，由于有利于配管，从而降低了向血液中加入电介质的难度。

优选地，为了提高透析效率，所述透析液进口2在血液进口4的外侧，具体表现是，如图1所示，图1所示的结构为左右结构，当被限定在左右结构时，内外可以被理解，即左右两端之间为内，两端之外是外，以此为基准，在方位上，相对地，更靠内一些即为内，更靠外一些即为外。

尽管本发明采用了例如透析液进口2冲着透析腔13管壁的方式以产生横向流，然而该种结构对液流的改善作用有限，进一步地，为了进一步改善液流，使横向流尽可能均匀化，所述两板面的内板面具有扰流结构。

在一些实施例中，所述扰流结构为沿血液进口4所在侧面延伸方向上分布的波纹结构。如图2中所示的在透析腔13长度方向上阵列的波纹槽12。

在一些实施例中还可以采用其他的扰流结构，例如在透析腔13的室壁15上形成肋板。靠上的肋板可以向右向下延伸设置，靠下的肋板可以向上向右延伸设置。通过肋板可以产生一定的导流作用。

基于结构上的改变，可以有效的提高透析效率，而不会给患者带来太多的痛苦。为了进一步地提高透析效率，在发明中进一步引入离子电渗法，相应地，如图3所示，还包括设置在两板面上的电极板14，其中，波纹结构的波谷暴露出部分电极板14，以使暴露出的电极板14与透析液接触。

应当理解的是，目前，可用的离子电渗法更多的是直接时用两个电极，主要原因是受圆管结构布置空间的限制，而无法使用电极板，因而在相同的工作电压和工作电流条件下，所形成的电场强度比较弱，从而不得不提高电极的功率，导致电介质的过多流失，因此，不得不进一步设置监测电介质的回路，使整个系统过于复杂。

而在本发明中，采用电极板14，由于采用板型结构，相对而言，两电极板的间距比较小，相同工作电压条件下，电场强度相对比较大，同时，电极板14之间的电场是平行电场，因而电场强度均匀性也比较好。在此条件下，电极板14的工作电压和工作电流都可以相对比较小，对电介质的流失产生的影响相对比较小。

此外，通过部分的暴露电极板14，可以形成离子置换，提高透析效率。

此外，关于电极板14的材质选择，有效铜板和石墨板，制作成本相对较低。

而在一些实施例中，电极板14可以选择化学活性比较弱的板，例如铂板，钨板或者钒板。

Claims (10)

1.一种血液透析元件，其特征在于，包括：

透析室（1），为方板型结构，而具有为两板面和四侧面所围绕而成的透析腔（13）；

透析液进口（2）和透析液出口（3），相应地配置于透析室（1）相对的两侧面上，而与透析腔（13）构成透析液管腔；

血液管腔，沿方板型一边的方向而分布于所述透析腔（13），且血液管腔的管壁为用于透析的半渗透膜；以及

血液管腔配管，具有血液进口（4）和血液出口（5）而配置于透析室（1）相对的两侧面上，用于相应配管与血液管腔管口的连通。

2.根据权利要求1所述的血液透析元件，其特征在于，所述血液管腔包括相互平行的一组透析支管（7），该组透析支管（7）的一端具有与血液进口（4）连通以联集透析支管（7）进口的进联集管（6），另一端具有与血液出口（5）连通以联集透析支管（7）出口的出联集管（8）。

3.根据权利要求2所述的血液透析元件，其特征在于，所述透析支管（7）垂直于血液进口（4）和血液出口（5）所在侧面。

4.根据权利要求1所述的血液透析元件，其特征在于，所述血液管腔为一根曲管，该曲管包括相互平行的多个干路，以及通过一百八十度弯管顺次连接干路的弯管接头。

5.根据权利要求4所述的血液透析元件，其特征在于，所述干路垂直于血液进口（4）和血液出口（5）所在侧面。

6.根据权利要求1至5任一所述的血液透析元件，其特征在于，所述透析液进口（2）与血液进口（4）在同一侧面上。

7.根据权利要求6所述的血液透析元件，其特征在于，所述透析液进口（2）在血液进口（4）的外侧。

8.根据权利要求1至5任一所述的血液透析元件，其特征在于，所述两板面的内板面具有扰流结构。

9.根据权利要求8所述的血液透析元件，其特征在于，所述扰流结构为沿血液进口（4）所在侧面延伸方向上分布的波纹结构。

10.根据权利要求9所述的血液透析元件，其特征在于，还包括设置在两板面上的电极板（14），其中，波纹结构的波谷暴露出部分电极板（14），以使暴露出的电极板（14）与透析液接触。