CN111529785B - 一种可调节血液流量的透析机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调节血液流量的透析机，属于医疗器械技术领域。血液流量调节装置包括引入管路、泵出管路和设于所述引入管路与所述泵出管路之间的血液暂储腔体；所述引入管路上设有流量传感器，所述泵出管路上设有可间歇开启的血泵。本发明加设液体暂储空间，进行“先慢速储存，后高速释放”，使透析过程的血流量达到较高水平。在保证在血液不凝集和患者安全的前提下，实现血液流经病体时流速缓慢、透析过程中相对迅速的“流速改变”，以兼顾病人身体健康和优质的透析效果，病人无需造内瘘，也可满足高效透析所需的高血流量，减轻病人痛苦、方便病人生活。同时，有效避免了透析导致的血管坍塌、低血压、充血性心力衰竭等问题。

Description

一种可调节血液流量的透析机

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说，涉及一种血液流量调节装置和设有该装置的透析机。

背景技术

血液透析在临床上是指将血液中的一些废物通过半渗透膜除去，处理后的血液重新流回人体。血液透析机用于血液透析，其分为血液监护警报系统和透析液供给系统，血液监护警报系统包括血泵、肝素泵、动静脉压监测模块和空气监测模块等；透析液供给系统包括温度控制模块、配液模块、除气模块、电导率监测模块、超滤监测模块和漏血监测模块等部分。血液透析机的工作原理如下：

透析用浓缩液和透析用水经过透析液供给系统配制成合格的透析液，通过血液透析机，与血液监护警报系统引出的病人血液进行溶质弥散、渗透和超滤作用；作用后的病人血液通过血液监护警报系统返回病人体内，同时透析用后的液体作为废液由透析液供给系统排出；不断循环往复，完成整个透析过程。

其中，透析机血泵一般为蠕动泵。蠕动泵主要由驱动器、泵头、泵管和控制器组成，泵头主要由泵壳和转辊子组成。驱动器在控制器的控制下带动泵头内的转辊子转动反复碾压和释放泵管，这种碾压作用使泵管内产生真空，将被输送的血液吸入泵管，泵管内的流体在转辊子作用下排出，完成一定流量的血液的输送。

临床研究表明，在血液流经透析液进行废物清除的过程中：一定限度内应用高血流量可以提高透析效率、提升透析充分性，达到理想的透析效果（牛莉，吉林大学硕士学位论文，2015）。在医院使用血液透析机进行肾透析时，一般需要通过血泵控制血流量不低于200mL/min（徐智萍等，中国中西医结合肾病杂志，18(9)，824-825，2017）。

为满足血液透析最低血流量，一般采取的方法是对病体进行“造瘘”：手术缝合动静脉血管或者使用人造血管接合动脉静脉，使从病体流出的血液流速达到要求，以提高透析效率和质量。

但是，造瘘过程给病人带来痛苦，造瘘后的肢体不能承受压力、不能提重物、不能测血压等，给病人生活增添诸多麻烦。此外，若追求好的透析效果，一味增加血液从病体流出的速度，容易造成患者低血压、血管坍塌，还可导致心输出量增加，甚至发生充血性心力衰竭。

发明内容

本发明的目的是提供一种血液流量调节装置和设有该装置的透析机，使血液高速流入透析机中，与透析液发生高速对流，提高透析效率和质量，无需在治疗前对病体进行“造瘘”手术。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供的血液流量调节装置包括引入管路、泵出管路和设于所述引入管路与所述泵出管路之间的血液暂储腔体；所述引入管路上设有流量传感器，所述泵出管路上设有可间歇开启的血泵。

上述技术方案中，加设液体暂储空间，进行“先慢速储存，后高速释放”，使透析过程的血流量达到较高水平。血液流量调节装置可以同时设置在透析机的输入端和输出端，将其设置于透析机的输入端时，所述的引入管路连接人体动脉端，所述的泵出管路连接所述透析机的输入管路，所述的流量传感器用于检测血液流出人体的流量，根据该流量对所述血泵进行间歇开启，并设定开启和关闭的时间；将其设置于透析机的输出端时，所述引入管路连接所述透析机的输出管路，所述泵出管路连接人体静脉端，所述流量传感器用于监测所述引入管路中是否有血液流入，若检测到有血液流入所述的血液暂储腔体，控制所述血泵启动，并设定以一定速度将血液泵出至人体静脉。

可选地，在一个实施例中，所述的血液暂储腔体的容积为500mL-600mL，制作材料为聚丙烯，内置抗凝剂。设计参照采血袋，内置抗凝剂一般为低分子肝素。

可选地，在一个实施例中，所述的流量传感器为涡轮式流量传感器；所述的血泵为蠕动式血泵。

第二方面，本发明提供的透析机，其输入端设有输入式血液流量调节装置，输出端设有输出式血液流量调节装置，所述输入式血液流量调节装置和输出式血液流量调节装置均为上述血液流量调节装置。

可选地，在一个实施例中，透析机设有与两血液流量调节装置的流量传感器和血泵通讯连接的控制器，所述控制器用于接收所述流量传感器的信号并控制所述血泵间歇开启及血液的泵出流量。

控制器在对输入式血液流量调节装置进行控制时，执行以下步骤：

接收流量传感器的检测信号，设测得的流量为x mL/min；

对血泵进行目标流量设定，设血泵控制的血液流出速度为y mL/min；

储存t时间的血量后，开启血泵，开启时间Δt后，关闭血泵暂停血液流出；经过时间t后再次开启血泵，开启时间Δt；如此循环，直到一次透析结束；其中，血液储存时间t满足以下条件：

t ≥ Δt（

- 1）。

血泵开启时间Δt满足以下条件：

x·Δt ≤ 400mL。

控制器在对输出式血液流量调节装置进行控制时，执行以下步骤：

接收流量传感器的检测信号，当检测到有血液流入血液暂储装置时，开启血泵，并以一定的速度将血液泵回人体静脉，直至完成整个透析过程。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

通过本发明，能够在保证在血液不凝集和患者安全的前提下，实现血液流经病体时流速缓慢、透析过程中相对迅速的“流速改变”，以兼顾病人身体健康和优质的透析效果，病人无需造内瘘，也可满足高效透析所需的高血流量，减轻病人痛苦、方便病人生活。同时，有效避免了透析导致的血管坍塌、低血压、充血性心力衰竭等问题。为低血压患者或血流量本身就较低的老年患者提供了一种较好的透析策略。

附图说明

图1为本发明实施例1中血液流量调节装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2中透析机的结构示意图；

图3为本发明实施例2中透析机的血液流量调节过程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例1

参见图1，本实施例的血液流量调节装置包括引入管路1、泵出管路5和设于引入管路1与泵出管路5之间的血液暂储腔体3。在引入管路1上设有流量传感器2，在泵出管路5上设有可间歇开启的血泵4。流量传感器2为涡轮式流量传感器，血泵4为蠕动式血泵4。

引入管路1与血液暂储腔体3相连，血液通过引入管路1进入血液暂储腔体3。流量传感器2安装在引入管路1和血液暂储腔体3的衔接处，用于监测进入血液暂储腔体3的血液流速。血液暂储腔体3同时连接泵出管路5，血泵4安装在血液暂储腔体3与泵出管路5的衔接处，用于将血液从血液暂储腔体3内泵出，泵出的血液流入泵出管路5。

具体应用中，在原有的普通血液透析回路增设两套上述血液流量调节装置：动脉端（人体血液流出，进入透析机之前）和静脉端（血液从透析机流出，流回人体之前）各增设一套。透析管路（引入管路1和泵出管路5）与原装透析机所用管路一致，即医疗市场常用的透析软管。血液暂储腔体3容积500mL，设计参照采血袋，制作材料为聚丙烯，内置抗凝剂，本实施例为低分子肝素。在血液暂储腔体3下可加设摇床或震荡装置，使抗凝剂在整个透析过程中保持和血液的均匀混合，以达到避免血液凝固并减省抗凝剂用量的目的。血泵4具备流速控制功能，即可以设定目标流速。

实施例2

参见图2，本实施例的透析机001的输入端和输出端分别设有输入式血液流量调节装置100和输出式血液流量调节装置200，输入式血液流量调节装置100和输出式血液流量调节装置200采用实施例1中所述的血液流量调节装置。

输入式血液流量调节装置100的引入管路101连接人体动脉端，泵出管路105连接透析机001的输入管路；流量传感器102用于检测血液流出人体的流量。血泵104可间歇式开启。

输出式血液流量调节装置200的引入管路201连接透析机001的输出管路，泵出管路205连接人体静脉端；流量传感器202用于监测引入管路201中是否有血液流入。血泵204可设定一定的血流速进入人体静脉。

透析机001设有与两血液流量调节装置的流量传感器和血泵通讯连接的控制器，控制器用于接收各流量传感器的信号并控制对应的血泵间歇开启及血液的泵出流量。

透析机工作过程中，控制器在对输入式血液流量调节装置100和输出式血液流量调节装置200进行控制，参见图3，具体流程如下：

步骤1、流量传感器102监测流量（x）。

病人在进行血液透析时，血液首先由原装透析机血泵控制从人体动脉流出，流量传感器102负责监测流量，设测得流量为x mL/min。不造内瘘时，血流量一般控制在x = 100mL/min。

步骤2、血液进入血液暂储腔体103。

步骤3、设置血泵104的目标流量（y）。

对血泵104进行目标流量设定，血泵104内置程序根据目标流量计算转换得到驱动器的马达转速，驱动马达运转，实现目标流速的血液泵出。设血液流出速度为y mL/min。期望加压后血流量达到 y = 200 mL/min，可获得较佳透析效果。

动脉端增设的输入式血液流量调节装置100期望实现血液“从人体慢速流出，快速进入透析器”，则进入血液暂储装置的血流量x小，流出血液暂储腔体103的血流量y大，即x＜y，血液暂储腔体103起“间歇积蓄”作用。

步骤4、血液暂储一段时间（t）。

引入管路101始终保持畅通，使人体动脉血不间断地流入血液暂储腔体103。血泵104“间歇式”开启：储存t时间的血量后，血泵104开启，流出时间Δt后，关闭血泵104暂停血液流出；经过t min后再次开启血泵104，流出时间Δt；如此循环，直到一次透析结束。要实现血流量提升并且血液暂储腔体103内血液不断流，血液储存时间t需满足：

xt ≥ （y-x）Δt

整理得到：

t ≥ Δt（

- 1）

步骤5、（动脉端）血泵104启动向外泵血。

血液在血液暂储腔体103内储存t时间后，血泵104启动，开始以所设的y mL/min的流量向外泵血，血液通过泵出管路105进入透析机001，实现高速透析。

步骤6、血液释放一段时间（Δt）。

如步骤4所述，血液释放时间为Δt。考虑人体健康需求，人体不能够长时间大量失血；而从献血规律可知，人体短时间内缺血400mL并不会影响健康，故血液释放时间Δt需满足：

x·Δt ≤ 400mL

其中，x的单位为mL/min，Δt的单位为min。在x = 100 mL/min，y = 200 mL/min时，设定血泵104开启允许血液进入透析机001的时间间隔Δt = 4min。相关运算方法可以整合进控制器，也可以由医护人员提前计算完成并对血泵104进行间歇时间设定。

步骤7、蠕动泵暂停。

血液以y mL/min从血液暂储腔体103泵出时间达到Δt后，血泵104暂停，回到步骤4，重新进行血液暂储。

整个透析过程中，血泵104 “间歇式”开启，循环步骤4-7，直到一次透析结束。

上述步骤4-7为输入式血液流量调节装置100对动脉端体外血液流速改变的具体方法。血液在经过输入式血液流量调节装置100的处理后，血流量增大，能够以高流量进入透析机001。

而当血液以较高流速通过透析机001，要流回人体静脉之前，会先经过输出式血液流量调节装置200，使血流量回到较低水平，平缓地流回人体。

在静脉端，流速改变的步骤1-3与前述步骤1-3一致；而进入血液暂储腔体203的血流量x大，流出血液暂储腔体203的血流量y小，即x≥y，血液暂储腔体203起“缓冲”作用。

步骤8、（静脉端）血泵204启动向外泵血。

血液以x mL/min的较高流量通过透析器后，进入静脉端的血液暂储腔体203。一旦流量传感器202监测到有血液流入血液暂储腔体203，血泵204即可启动，以 y mL/min的速度将血液缓慢泵出，输回人体，完成一次血液循环。血泵204启动后，可在透析过程中持续开启，不需间歇式启动。

具体的透析情境下，在步骤1-8中，当设定x = 100 mL/min，y = 200 mL/min时，有t ≥ 4 min，Δt = 4min。也即：血液以100mL/min从人体动脉流出，先在血液暂储腔体203内停留，4min后开启血泵204，血液以200mL/min的速度流出进入透析机001。血液流出4min后，血液暂储腔体203内的血液将耗尽，此时血泵204关闭，等待4min后再次启动。透析机001内血流量为200mL/min，血液流出透析机001后进入血液暂储腔体203，血泵204以100mL/min（或可以设置为更低）的速度将血液持续输回人体，完成一次循环。在整个透析过程中，人体缺血400mL的时间不超过8min，不会影响身体健康，同时透析充分性得以保证。

Claims (8)

1.一种血液流量调节装置，其特征在于，包括引入管路、泵出管路和设于所述引入管路与所述泵出管路之间的血液暂储腔体；所述引入管路上设有流量传感器，所述泵出管路上设有可间歇开启的血泵，所述血泵设置在所述血液暂储腔体之后；

控制器与所述血泵及流量传感器通讯连接，控制器接收所述流量传感器的信号并控制所述血泵间歇开启及血液的泵出流量，控制器在对输入式血液流量调节装置进行控制时，执行以下步骤：

接收流量传感器的检测信号，设测得的流量为x mL/min；

对血泵进行目标流量设定，设血泵控制的血液流出速度为y mL/min；

储存t时间的血量后，开启血泵，开启时间Δt后，关闭血泵暂停血液流出；经过时间t后再次开启血泵，开启时间Δt；如此循环，直到一次透析结束；其中，血液储存时间t满足以下条件：

且x＜y。

2.根据权利要求1所述的血液流量调节装置，其特征在于，将其设置于透析机的输入端时，所述的引入管路连接人体动脉端，所述的泵出管路连接所述透析机的输入管路；

将其设置于透析机的输出端时，所述引入管路连接所述透析机的输出管路，所述泵出管路连接人体静脉端。

3.根据权利要求1所述的血液流量调节装置，其特征在于，当其设置于透析机的输入端时，所述的流量传感器用于检测血液流出人体的流量，根据该流量对所述血泵进行间歇开启，并设定开启和关闭的时间；

当其设置于透析机的输出端时，所述流量传感器用于监测所述引入管路中是否有血液流入，若检测到有血液流入所述的血液暂储腔体，控制所述血泵启动，并设定以一定速度将血液泵出至人体静脉。

4.根据权利要求1所述的血液流量调节装置，其特征在于，所述的血液暂储腔体的容积为500mL-600mL，制作材料为聚丙烯，内置抗凝剂。

5.根据权利要求1所述的血液流量调节装置，其特征在于，所述的流量传感器为涡轮式流量传感器；所述的血泵为蠕动式血泵。

6.一种透析机，其特征在于，其输入端设有输入式血液流量调节装置，输出端设有输出式血液流量调节装置，所述输入式血液流量调节装置和输出式血液流量调节装置均为权利要求1-5中任一权利要求所述的血液流量调节装置；

所述透析机设有与两血液流量调节装置的流量传感器和血泵通讯连接的控制器，所述控制器用于接收所述流量传感器的信号并控制所述血泵间歇开启及血液的泵出流量；所述的控制器在对输入式血液流量调节装置进行控制时，执行以下步骤：

接收流量传感器的检测信号，设测得的流量为x mL/min；

对血泵进行目标流量设定，设血泵控制的血液流出速度为y mL/min；

储存t时间的血量后，开启血泵，开启时间Δt后，关闭血泵暂停血液流出；经过时间t后再次开启血泵，开启时间Δt；如此循环，直到一次透析结束；其中，血液储存时间t满足以下条件：

且x＜y。

7.根据权利要求6所述的透析机，其特征在于，血泵开启时间Δt满足以下条件：

x·Δt≤400mL。

8.根据权利要求6所述的透析机，其特征在于，所述的控制器在对输出式血液流量调节装置进行控制时，执行以下步骤：

接收流量传感器的检测信号，当检测到有血液流入血液暂储装置时，开启血泵，并以一定的速度将血液泵回人体静脉，直至完成整个透析过程。

Images