CN108474366B - 包括具有隔膜泵和阀的配给管路的血液治疗仪和用于配给的方法 - Google Patents

包括具有隔膜泵和阀的配给管路的血液治疗仪和用于配给的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有至少一个配给管路的血液治疗仪，所述配给管路通入液体回路中，其中在配给管路中设置有输送模块，所述输送模块包括隔膜泵和设置在其压力侧的阀，所述阀不仅能够用作为截止阀而且能够用作为节流阀。

Description

包括具有隔膜泵和阀的配给管路的血液治疗仪和用于配给的 方法
技术领域
本发明涉及一种包括配给管路的血液治疗仪，所述配给管路具有隔膜泵以及截止和节流阀。
背景技术
在透析中，液体的正确的配给是至关重要的。大的液体流，如透析液体流，通常经由平衡系统输送。中等的液体流，如体外的血液流，通常通过软管卷筒泵输送。在此不得不接受例如直至10％的流量误差。
然而，在配给少量有效物质溶液的情况下，例如将抗凝剂溶液配给到体外的血液回路中的情况下，存在对配给准确性的更高的要求。在这种情况下，无论如何，流量误差都应低于5％。在现有技术中，为此通常使用软管卷筒泵或注射泵。而隔膜泵的使用对于在现有技术中的这种应用而言几乎是不常见的，因为产生不期望的流量脉冲。
流量脉冲归因于，在隔膜泵中膜片因其弹性、因其变形并且因其预应力而影响在理想情况下在隔膜泵的两个室之间所存在的压力平衡。对于气动的隔膜泵而言，在静态情况下适用如下关系：PPNEU-PHYD＝PMEM。膜片压力PMEM不是恒定的进而在调节泵时是干扰因素，因为液体压力PHYD不与调节压力PPNEU成比例地改变。如果液体压力PHYD和调节压力PPNEU小，那么该干扰因素的影响是相对大的。在应借助于隔膜泵产生少的流率时例如是上述情况。
然而，尤其在提供柠檬酸盐作为抗凝剂时必须保持恒定的流量。
发明内容
本发明的目的是，即使在流率小的情况下也减少该干扰因素的影响。
在此背景下，本发明涉及一种具有至少一个配给管路的血液治疗仪，所述配给管路通入液体回路中，其中在配给管路中设置有输送模块，所述输送模块包括隔膜泵和在其压力侧上设置的阀。阀构成为，使得不仅能够用作为截止阀而且能够用作为节流阀。
本发明所基于的思想在于，通过减小泵下游的流动横截面来增大流动阻力进而针对液体压力PHYD(进而针对调节压力PPNEU)产生压力补偿，所述压力补偿减小保持不变的膜片压力PMEM的影响。由此，能够平稳所输送的液体的流量并且也可调节小的流量。其他优点在于，能够将弹力更小进而可能成本更低的塑料用于构造泵膜片并且膜片的几何形状是不太重要的。
在一个实施方式中，血液治疗仪是透析仪。
在一个实施方式中，配给管路是用于抗凝剂的溶液的配给管路，所述配给管路通入血液治疗仪的体外的血液回路中。
在一个实施方式中，隔膜泵是气动运行的隔膜泵。在一个实施方式中，阀是气动运行的阀。只要泵和阀气动地运行，那么能够提出，两个致动器连接到共同的气动模块上。优选地，阀构成为，使得所述阀的关闭状态与气动压力成比例。
在一个实施方式中，隔膜泵和阀设置在输送模块的共同的壳体中。能够提出，壳体包括至少两个彼此可脱离地固定的部分，其中第一部分包括泵机构和阀机构而第二部分限定引导液体的配给管路的至少一个部段。第一部分能够是可重复使用物品而第二部分能够是可脱离地装入可重复使用物品的一次性用品。
在一个实施方式中，血液治疗仪具有控制单元，所述控制单元控制泵和阀，优选借助于气动模块。在此，在控制单元上存储有算法，所述算法构成为，使得在泵的压力阶段期间在阀中流动横截面相对于最大流动横截面减小，以便增大流动阻力进而在泵的液体室中产生反压力。流动横截面例如能够减小一半或减小多于一半。因此，能够实现，压力补偿明显高于干扰性的膜片压力PMEM，例如至少是膜片压力的三倍。
在一个实施方式中，存储在控制单元中的算法还构成为，使得在泵的压力阶段期间在阀中的已减小的流动横截面持续增大，以便在泵中的液体压力减小时确保来自输送模块的恒定的流动速率。在此，还能够提出，在泵的压力阶段期间在泵的调节室中的气动体积保持恒定。在该设计方案中，调节压力PPNEU仅由于从泵室中挤出的液体改变。液体的流率能够精确地借助于阀的打开状态调节。
在一个实施方式中，存储在控制单元中的算法还构成为，使得在阀中的已减小的流动横截面和在泵中的液体压力在泵的压力阶段期间保持恒定，以便确保来自输送模块的恒定的流动速率。在该实施方式中，例如主动地调节位于膜片后方的气动体积，以便在液体侧上的体积改变时保持调节压力PPNEU恒定并且在阀的打开状态保持不变时能够精确地借助于调节压力调节液体的流率。
为了得到适合于调节的关于液体流量或压力的信息，不仅在液体系统中而且在气动系统中能够设置有流量和/或压力传感器，所述流量和/或压力传感器与控制单元连接。
在一个实施方式中，输送模块还包括吸入侧的截止阀，所述截止阀优选与膜片和压力侧的阀设置在相同的壳体中和/或连接在相同的气动模块上。吸入侧的截止阀能够与压力侧的节流阀相同地构成。所述截止阀能够通过控制单元优选借助于气动模块控制，使得所述截止阀在泵的压力阶段期间是关闭的。
本发明还涉及一种用于将介质例如有效物质配给的方法，所述方法优选在根据本发明所述的血液治疗仪中执行。所述方法优选涉及将至少一种有效物质，例如抗凝剂配给到液体流或液体中，所述液体例如是透析液或由透析液制成的液体。所述方法的特征在于，为了配给使用位于配给管路中的输送模块，所述输送模块包括隔膜泵和设置在其压力侧的阀，所述阀不仅能够用作为截止阀而且能够用作为节流阀。
所述方法的其他有利的设计方案在下文中描述。
可以考虑的是，优选借助于气动模块控制泵和阀，在泵的压力阶段期间在阀中流动横截面相对于最大流动横截面减小，以便增大流动阻力进而在泵的液体室中产生反压力。
在本发明的一个优选的设计方案中提出，在泵的压力阶段期间在阀中的减少的流动横截面持续增大，以便在泵中的液体压力减小时确保来自输送模块的恒定的流动速率。
此外可以考虑的是，在泵的压力阶段期间将在泵的调节室中的气动体积保持恒定。
在所述方法的另一设计方案中提出，将在阀中的已减小的流动横截面和在泵中的液体压力在所述泵的压力阶段期间保持恒定，以便确保来自输送模块的恒定的流动速率。
附图说明
本发明的其他细节和优点从根据附图所描述的实施例中得出。在附图中示出：
图1示出根据本发明的血液治疗仪的输送模块的示意图；
图2示出贯穿根据本发明的血液治疗仪的输送模块的一个实施方式的横截面。
具体实施方式
在图1中示意地示出根据本发明的血液治疗仪的输送模块，所述输送模块设置在血液治疗仪的配给管路1上。在所示出的实施例中所述配给管路是用于透析仪的抗凝剂的配给管路1，所述配给管路在吸入侧连接到用于抗凝剂溶液的储备器上而在压力侧连接到仪器的体外的血液回路上。输送模块用附图标记3表示，在配给管路1中的抗凝剂溶液的流动方向用附图标记2表示。
输送模块3包括隔膜泵4、设置在压力侧的阀5和设置在吸入侧的阀6。阀5和6是相同的并且都能够中断液体流(即用作为截止阀)以及减小流动横截面(即用作为节流阀)。优选提出，阀5和6能够无级地减小配给管路1的流动横截面。
隔膜泵4是气动的并且包括泵膜片7，所述泵膜片设置在用于待输送的液体8的液体室8和气动的调节室9之间。在泵运行时，在调节室9中存在气动的调节压力PPNEU并且在运行时在液体室8中存在液体压力PHYD。如一开始已经阐述过的那样，从膜片7起也产生膜片压力PMEM，所述膜片压力干扰在理想情况下在调节压力PPNEU和液体压力PHYD之间存在的平衡。
膜片泵4和这两个阀5和6通过气动模块11控制，所述气动模块与控制单元10连接并且在图1中通过在输送模块3上方浅色的区域示出。在气动管路和液体管路1中的未示出的流量和压力传感器同样与控制单元连接并且提供对于输送模块3的调节而言重要的数据。
附图标记S表示从控制单元10至气动模块11的阀的控制管路，所述气动模块就其而言控制阀5。
在控制单元上存储有算法，所述算法构成为，使得在泵4的压力阶段期间(即在吸入侧的阀6关闭并且在调节室9中的压力提高时)在压力侧的阀5中用于待输送的液体的流动横截面相对于最大流动横截面减小。因此，在压力侧的阀5处的流动阻力增大并且在隔膜泵4的液体室8中产生反压力。用于液体室8中的液体压力(进而调节室9中的调节压力)的这种补偿减小对因该措施而保持不变的膜片压力的重要性，由此改善液体压力变化曲线的和调节压力变化曲线的比例性。
为了在这些前提下在输送模块3的压力侧上产生恒定的流量，能够提出，存储在控制单元10中的算法构成为，使得在泵的压力阶段期间隔膜泵4的调节室9中的气动体积保持恒定。由此，由于从液体室8中流出的液体，在液体室8中的液体压力逐渐减小并且调节室9中的调节压力与之相应地也减小。为了在此能够将输送模块3的压力侧上的液体的流动速率保持恒定，存储在控制单元10中的算法构成为，使得在压力侧的阀5中的流动横截面随着在液体室8中的液体压力减小而持续增大。
替选于此能够提出，存储在控制单元10中的算法构成为，使得在泵的压力阶段期间，在压力侧的阀5中的流动横截面保持恒定，使得在液体室8中产生恒定的补偿压力。为了在此能够将输送模块3的压力侧上的液体的流动速率保持恒定，在泵4的压力阶段期间，通过持续地增大调节室9中的气动体积来保持调节压力恒定。
图2示出贯穿根据本发明的血液治疗仪的输送模块3的横截面，其中在图1中已经示意地示出的构件用相同的附图标记表示。
如从该附图中所看到的那样，输送模块包括壳体12，所述壳体包括两个相对置的机器板13和14以及设置在其之间的、可取出的一次性用品15。泵4沉入第一机器板13的凹槽中并且这两个阀5和6沉入第二机器板14中的留空部中，使得泵机构和阀机构设置在一次性用品15的相对置的侧上。
一次性用品15多件式地构成并且包括贴靠在承载阀的板14上的硅树脂板和贴靠在承载泵的板13上的硅树脂成型件。所述一次性用品包括吸入侧的接口16以及压力侧的接口17，在这些接口之间设置有液体容器18。液体容器18构成吸入侧的阀6的阀室19、隔膜泵4的液体室8以及压力侧的阀5的阀室20。隔膜泵4的调节室9也通过一次性用品15形成。
因此，整个液体路径1完全地由一次性用品15环绕，由此防止机器侧的部件的污染。
总而言之，在根据本发明的血液治疗仪中通过在设置在配给管路1中的隔膜泵4的液体室8中产生补偿压力，能够得到更高的泵精确性。通过有针对性地控制设置在泵的压力侧上的且可适配地调节的截止和节流阀5产生补偿压力。

Claims (16)

1.一种具有至少一个配给管路(1)的血液治疗仪，所述配给管路通入液体回路中，
其特征在于，
在所述配给管路(1)中设置有输送模块(3)，所述输送模块包括隔膜泵(4)和设置在其压力侧的阀(5)，所述阀不仅能够用作为截止阀而且能够用作为节流阀,
所述血液治疗仪还具有控制单元(10)，所述控制单元借助于气动模块(11)控制所述隔膜泵(4)和所述阀(5)，使得在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间，在所述阀(5)中流动横截面相对于最大流动横截面减小，以便增大流动阻力进而在所述隔膜泵(4)的液体室(8)中产生反压力。
2.根据权利要求1所述的血液治疗仪，其特征在于，所述血液治疗仪是透析仪。
3.根据权利要求1或2所述的血液治疗仪，其特征在于，所述配给管路(1)是用于抗凝剂的溶液的配给管路(1)，所述配给管路通入所述血液治疗仪的体外的血液回路中。
4.根据权利要求1或2所述的血液治疗仪，其特征在于，所述隔膜泵(4)和/或所述阀(5)气动地运行。
5.根据权利要求4所述的血液治疗仪，其特征在于，所述隔膜泵(4)和/或所述阀(5)连接到共同的气动模块(11)上。
6.根据权利要求1或2所述的血液治疗仪，其特征在于，所述隔膜泵(4)和所述阀(5)设置在所述输送模块(3)的共同的壳体(12)中。
7.根据权利要求6所述的血液治疗仪，其特征在于，所述壳体(12)包括至少两个彼此可脱离地固定的部分，其中第一部分(13，14)包括泵机构和阀机构而第二部分(15)限定所述配给管路(1)的引导液体的容器的至少一个部段。
8.根据权利要求1所述的血液治疗仪，其特征在于，所述控制单元(10)构成为，使得在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间在所述阀(5)中已减小的流动横截面持续增大，以便在所述隔膜泵(4)中的液体压力减小时确保来自所述输送模块(3)的恒定的流动速率。
9.根据权利要求8所述的血液治疗仪，其特征在于，所述控制单元(10)构成为，使得在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间，在所述隔膜泵(4)的调节室(9)中的气动体积保持恒定。
10.根据权利要求1所述的血液治疗仪，其特征在于，所述控制单元(10)构成为，使得在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间在所述阀(5)中已减小的流动横截面和在所述隔膜泵(4)中的液体压力保持恒定，以便确保来自所述输送模块(3)的恒定的流动速率。
11.一种用于在根据权利要求1所述的血液治疗仪中配给介质的方法，其特征在于，为了进行配给而使用位于配给管路(1)中的输送模块(3)，所述输送模块包括隔膜泵(4)和设置在其压力侧的阀(5)，所述阀不仅能够用作为截止阀而且能够用作为节流阀。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述隔膜泵(4)和所述阀(5)，使得在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间，在所述阀(5)中流动横截面相对于最大流动横截面减小，以便增大流动阻力进而在所述隔膜泵(4)的液体室(8)中产生反压力。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，借助于气动模块(11)控制所述隔膜泵(4)和所述阀(5)。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间使所述阀(5)中已减小的流动横截面持续增大，以便在所述隔膜泵(4)中的液体压力减小时确保来自所述输送模块(3)的恒定的流动速率。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间将在所述隔膜泵(4)的调节室(9)中的气动体积保持恒定。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述隔膜泵(4)的压力阶段期间将所述阀(5)中已减小的流动横截面和在所述隔膜泵(4)中的液体压力保持恒定，以便确保来自所述输送模块(3)的恒定的流动速率。
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