CN114470379A - 用于泵送和透析的设备 - Google Patents

Abstract

在例如透析机的医疗设备中，提供了一种与多腔室储集器结合的泵。通过对泵送阶段期间进行的所述储集器的填充次数进行计数来确定所泵送的体积。可以使用较便宜的泵，同时维持对所泵送的所述体积的精确确定。

Description

用于泵送和透析的设备

技术领域

本发明涉及尤其用于透析的医疗设备和用于此类设备中的泵送设备。

背景技术

一种用于治疗肾衰竭的透析是腹膜透析(PD)，其使用患者腹部的膜，即腹膜，来过滤血液，而血液仍留在体内。腹膜透析是治疗终末期肾病患者和急性肾衰竭患者的有效方式。向患者提供导管，所述导管包含用于选择性地连接到透析溶液或引流袋的转移装置。将包括水和其它电解质的透析溶液(‘透析液’或‘腹膜透析流体’)加温到体温，且接着经由导管引入到患者的腹膜腔中。溶液会在此处停留为清除血液中的废物、毒素和多余液体所需要的时间段，且接着将这些废物、毒素和多余流体从体内去除，以在血液中留下适量的电解质和营养物。根据特定患者的需要，机器或‘循环仪’可以将交换过程重复数次(循环)。

常规地，透析液由纯净水、葡萄糖和电解质组成，其中电解质的浓度类似于血液中天然存在的浓度。透析液是根据个别患者的需要制备的，以帮助调节他们的电解质和酸碱平衡并去除代谢废物。透析液成分通常是以浓缩物的形式运输，其中碱性浓缩物和酸性浓缩物被分开制备。碱性浓缩物通常是作为由纯碳酸氢钠组成的干浓缩物被供应，所述纯碳酸氢钠被制成饱和溶液，而酸性浓缩物通常是作为液体浓缩物被提供。如果浓缩物是作为干浓缩物被提供，则整个浓缩物在被稀释以形成透析液之前必须被溶解。这需要大量液体和多种成分来提供腹膜透析流体，从而增加了为生产所述流体所需要的时间。在生产正确的腹膜透析流体期间也可能会浪费浓缩物，并且在为特定患者在所述流体中提供正确浓度的电解质时可能会遇到困难。

在新开发的透析机中，已提议提供一种架构，其中机器的一个部件将用于从纯化水(对家用水源进行纯化)和浓缩物制备透析液，且另一部件用于将所制备的透析液经由导管通过患者循环到患者腹膜中。

应了解，用于产生透析液的水源的合适位置相对于将要执行透析的位置可能处于不方便的位置。举例来说，患者可能更喜欢在卧室的床上休息，而最近的水源可能位于几米远的浴室。

为了产生透析液并将其递送给患者，需要泵。应理解，用于医疗设备的泵需要以高制造公差进行精确控制并且需要是可靠的。在任何给定时间内泵送的流体体积必须是可预测的，以确保精确控制，这意味着泵要遵守严格的制造公差。这使得此类泵价格昂贵。此外，在使用中，泵的公差可能会因例如热或冷的环境因素或因使用磨损而变化。因此，当前利用的泵价格昂贵且必须进行定期维护和昂贵的更换。

本发明旨在缓解或减少这些问题。

发明内容

根据本发明，提供一种用于在医疗设备中泵送流体的设备，其包括：泵，其具有入口和出口；储集器，其被分隔成至少两个腔室；用于将泵的出口选择性地以流体方式连接到选择性地为至少两个腔室中的一个的构件，其中每一腔室通过被配置成将腔室选择性地联接到所述设备的流体出口的构件而连接；以及分隔件，其用于将储集器分隔成两个腔室，分隔件可移动以改变所述腔室的容积，使得被泵送到至少两个腔室中的第一至少一个腔室中的流体通过分隔件的移动而增大了至少两个腔室中的至少一个腔室中的第一个的容积并减小了至少两个腔室中的至少另一个腔室的容积。

优选地，分隔件由移动壁提供。移动壁可以由充当分隔壁的在储集器内移动的活塞提供。然而，最优选的是壁由柔性膜或隔膜形成的布置。

优选地，柔性膜是可弹性变形的。这是优选的，因为隔膜或膜的生产成本可能低于活塞且将更容易地形成，以提供与储集器内壁的密封接合，从而在腔室之间提供密封。

在所描述的实施例中，提供阀以控制腔室的填充和排空。这些由处理器控制为以同步方式打开和关闭。

为了确定所泵送的体积，确定储集器的填充次数。这是通过感测分隔件、膜或隔膜何时移动了所需预定量来完成的。举例来说，可以提供传感器以确定膜何时到达储集器壁。此类传感器可以是接触传感器、接近度传感器或光学传感器。

本发明的一方面提供了一种透析机，其包括如第一方面中所陈述的用于泵送的设备，流体因而是透析液，但应了解，可以通过使用所述设备来泵送其它流体。

在本发明的另一方面中，提供一种用于计量医疗设备中的流体的设备，其包括提供：一个或多个腔室，每一腔室具有可变的容积，可变的容积在使用中被配置成用于连接到用于将流体流提供到一个或多个腔室的泵；用于引导流流入和流出一个或多个腔室构件，其中一个或多个腔室具有可变的容积。

腔室的容积可以是可变的以适应泵的性能，以确保所递送的流体体积受到控制。确定容积的许多方式可能是适用的。然而，优选地，其中一个或多个腔室具有由汽缸内的活塞确定的容积。这是优选的，因为此类布置制造成本低廉并提供用于确定容积的可靠且精确的构件。

优选地，在有两个或更多个腔室的情况下，以同步方式填充和排空。这可以由阀布置完成，阀布置被配置成使得其中当第一腔室被填充时，另一腔室被排空。

可以调整活塞在汽缸内的起始位置以控制汽缸的工作容积。替代地或另外，可以调整活塞在汽缸中的返回位置。

在优选实施例中，两个活塞通过共同的活塞杆而链接为以同步方式被驱动。此由致动器驱动。

这些方面可以与泵组合或被配置成通过提供合适的流体联接件而附接到泵。

在广泛的方面中，本发明提供了一种计量医疗设备中的流体的方法，其包括以下步骤：提供具有可调整容积的一个或多个计量腔室；调整一个或多个计量腔室的容积以提供所需容积；以及引导流体流流入和流出一个或多个计量腔室且因此到达出口。

附图说明

现在将参考图描述本发明的特定实施例，图中：

图1以示意图的形式展示了根据本发明的实施例的透析机，其中机器的制备器模块位于患者的浴室并且机器的循环仪模块位于患者的卧室；

图2展示了在图1的透析机中使用的根据本发明的泵送设备。

图3(a)和3(b)展示了本发明的另一实施例，其展示了在泵送阶段期间的活动计量腔室。

具体实施方式

定义

除非另外定义，否则所用的所有技术和科学术语一般都具有与本领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。

数词“一(a/an)”用于是指所述数词的一个或多于一个(即，指至少一个)语法对象。举例来说，“一个要素”意指一个要素或超过一个要素。

术语“包括”包含但不限于在词“包括”之后的任何内容。所述术语的使用指示所列出的要素是必需的或强制性的，但是其它要素是任选的并且可以存在。

术语“由……组成”包含并且限于短语“由……组成”之后的内容。短语指示所限制的要素是必需的或强制性的，并且可以不存在其它要素。

术语“基本上由……组成”包含在术语“基本上由……组成”后面的任何内容以及不影响所描述设备、结构或方法的基本操作的附加要素、结构、动作或特征。

术语“透析液”描述一种流体，来自待透析的流体的溶质通过膜扩散进入或离开所述流体。用于治疗的初始透析液通常含有在浓度上接近在血液中发现的电解质的生理浓度的电解质。然而，透析液的浓度可以在治疗过程中发生变化，并且可以根据需要进一步调整。

术语“透析流动路径”是指被配置成传送例如透析液和/或血液的流体的流体通路或通道，其中所述通路形成用于腹膜透析、血液透析、血液过滤、血液透析过滤或超过滤的流体回路的至少一部分，优选地为其全部。透析机可包含在流动路径内。透析器可包含在流动路径中。

术语“混合”是指将一种或多种物质组合，使得所得混合物不易分离。溶质和溶剂的混合，尤其是均匀散布，辅助并加速溶解过程。混合可以通过任何方法实现，包含喷射、搅拌、摇动或以其它方式搅动。术语“改进的混合”是指混合物的成分更均匀分布且未结块在一起的情形。举例来说，可以通过加速混合来实现改进的混合。在溶液的情况下，改进的混合产生正确浓度的溶液，因为所有或大部分溶质溶解，而不是以团块形式留在溶剂内或聚集在溶剂内。

本发明涉及一种改进的自动化腹膜透析机，其包含制备器和循环仪，所述制备器和循环仪用于原位制备腹膜透析流体(PDF)以用于利用在其间建立的通信链路从患者体内进行递送和排出。

图1展示了根据本发明的腹膜透析机1的实例。腹膜透析机1设置在患者家中，所述患者家由两个房间表示，即浴室2和相邻的卧室3(但这些房间仅是代表性的，且位置可以是其它房间)。腹膜透析机1包含制备器4、自动循环仪5、柔性透析液供应管6和电源线7。

制备器4定位在浴室2中，因为它需要水源以使制备器4能够产生腹膜透析流体。水源可以包括例如水龙头(tap/faucet)或更永久的出口。制备器4首先对输入水进行过滤，并且根据预编程的配方将其与一定量的动力透析液混合。动力透析液将包含右旋糖、镁和钙以及乳酸盐碳酸氢盐和氯化钠。

自动循环仪5定位在患者“P”打算进行腹膜透析的卧室3中。循环仪5连接到透析液递送管8，所述透析液递送管连接到插入到患者的腹膜中的导管(未展示)。循环仪5根据所需的透析程序控制透析液流入和流出患者。从患者体内去除的透析液被存储在循环仪5中的容器(未展示)中以供后续处置。此程序是预定的，并保存在处理器控制下操作的循环仪5内的存储器中。概括地说，机器通过在制备器4处制备透析液进行操作，所制备的透析液经由透析液供应管6泵送到循环仪5。在那里，将其加热到患者温度，并经由递送管8和导管施用到患者体内。在适当的透析时间段之后，经由导管和递送管8从患者体内去除透析液并保存以供后续去除和处置。

应了解，虽然两个模块没有并置，但是使指令和数据在所述模块之间传递是必要的。举例来说，制备器4将需要向循环仪5提供指示透析液已混合并可用于递送的状态更新。循环仪5将需要指示制备器4开始递送，或者增大或减小递送速率。可能需要传递错误状态。举例来说，制备器4可能遇到水源压力问题，并且需要将其传达给循环仪并在显示器上指示为故障条件。因此，制备器4和循环仪5各自具备合适编程的处理器以控制其相应功能。另外，提供或指定主控处理器或控制器来控制整个机器的功能。这些处理器(或被编程以提供多种处理功能的一个处理器)另外提供通信功能，以允许模块交互操作并被控制。

在本发明的此实施例中，存在两个通信链路，其可用于实现模块之间的通信。使用无线电并根据Wi Fi通信协议操作的第一通信链路10和由电缆7提供的物理通信链路11，Powerlink通信协议是通过所述电缆被建立和使用。

为了将透析液从制备器4移动到循环仪5以及移动到患者和从患者移动，需要一个泵或多个泵。在此情况下，泵位于循环仪5处，但其可位于制备器处，或实际上可以在每一模块处提供两个或更多个泵。

图2展示了循环仪5内的泵设备20。泵设备20经由联接到电动旋转泵22的入口22的供应管线6从位于制备器4处的混合槽21接收透析液。泵22具有联接到第一分支24和第二分支25的出口23。每一分支包含阀26和27，所述阀控制进入储集器30的相应腔室28、29的流。

储集器30由大致球形壁限定，但由内部安装的隔膜31细分为两个腔室。隔膜在其外围边缘处安装到储集器壁的内表面。其由具有低弹性模量的弹性塑料材料形成。这意味着其是柔性和弹性的以返回到其中心位置，但不会高度抵抗流入或流出相应腔室28、29的受阻流。

上部腔室28具有以流体方式联接到阀32且因此以流体方式联接到泵出口33的出口。下部腔室29具有以流体方式联接到阀34且因此以流体方式联接到出口t 33的出口。出口33联接到递送管8和通向患者“P”的导管。

阀32、34、26、27和泵22经由数据和控制总线35联接到处理器36。处理器36是微处理器，其根据保存在存储器37中的程序而操作以控制设备泵送透析液的方式。其在输入38上接收需求信号并以下列方式对泵送透析液作出响应。

需求信号将指示患者治疗所需的透析液体积。此体积要求将等于将由储集器30的特定填充次数满足的细节。储集器具有在操作条件下不会发生变化的固定且已知的容积。这意味着，如果泵22具有变化的性能或在故障后被具有未知性能的另一泵更换，则由于特定储集器填充次数满足了需求，因此设备输出将无关紧要。

提供传感器以确定何时填充储集器。传感器39位于上部腔室中，且第二传感器位于下部腔室中。这些经由数据和控制总线35链接到处理器36。可以使用许多类型的传感器。举例来说，可以使用确定隔膜31何时与传感器接触的光学传感器、接近度传感器或接触传感器。这种情况会在隔膜因相应腔室的填充而被偏转和推动时发生。

现在将描述储集器30的填充和排空。概括地说，其随着泵22经由入口阀26、27中的一个将流体泵送到相应腔室中而发生。为此，打开一个阀且关闭另一阀。同时，出口阀以互补方式操作。此导致一个腔室填充，而另一腔室经由阀排空到出口33。

所述操作分阶段发生。

在第一阶段，下部腔室29被填充。此发生在阀26打开、阀34关闭时。透析液被泵送到腔室29中，以将隔膜31向上推动到腔室28中。此有效地使腔室28的大小减小，而使腔室29的大小增大。应理解，为了发生此情况，关闭阀27且打开阀32。腔室28中的任何透析液因此在大小通过图解而减小到出口33中时被推出腔室28。当隔膜与储集器壁的上部部分接触时，所述隔膜将激活传感器39，且处理器36对泵送到储集器39中的一个储集器容积进行计数。

响应于此情况，处理器将操作推进到第二阶段。

在第二阶段，阀32关闭且阀27打开。阀26关闭且阀34打开。泵22接着将透析液推动到上部腔室28中，所述透析液填充隔膜并将隔膜向下推离储集器壁的上部部分并向下推向传感器40。此在流体经由阀34被推动到出口33且因此被推动到患者时导致上部腔室28的大小扩大。

当腔室28被完全填充时，传感器40通过隔膜进行接触而被触发，且处理器36对另一容积增量进行计数。

在下一循环中，阀34关闭，阀26打开，且阀32打开且阀27关闭。当腔室29充满透析液且上部腔室28中的流体如前所述经由阀32传递到出口33时，泵送接着向上推动隔膜。

重复循环或阶段直到足够的透析液被泵送到患者以用于治疗。以此方式，递送到患者的体积并不取决于泵22的泵性能，而是取决于提供所述体积所需的储集器大小和填充次数。此提供了更稳固的布置，其可以与生产成本低于较高规格泵的泵一起使用。

在替代实施例中，隔膜可由以活塞方式移动的刚性壁替换。储集器可被制造为圆柱形或其它形状，且活塞可被制造为互补横截面以准许汽缸内的密封移动。在所描述的实施例中，隔膜移动穿过容器的整个范围以与传感器接触。然而，在替代方案中，隔膜或活塞在被移位到已知容积的同时可以仅移动一部分。图3(a)和3(b)展示了说明此方面的本发明的实施例。

如图3(a)和3(b)所展示，其中相同的特征具有与第一实施例相同的附图标记。如前所述，泵22提供待经由阀布置27、26、32和34传递进出计量腔室20的流体流。阀打开和关闭顺序与之前相同，并以相同方式进行控制。在第一实施例中，计量腔室由隔膜分隔。然而，在此实施例中提供了两个腔室300和301。这些包含活塞头302和303，所述活塞头位于相应汽缸中并通过共同的活塞杆304而链接。活塞杆304由致动器306与齿条和棘爪齿轮布置驱动。致动器在微处理器控制下操作，以按往复运动的方式驱动活塞。图3(a)展示了第一阶段，且图3(b)展示了相反的第二阶段。

计量腔室的容积可根据活塞的冲程而变化，所述活塞的冲程由致动器被驱动的方式设置。在图3(a)中，我们有初始位置。由此可以看到，上部活塞302位于与腔室顶部相隔的距离x1处。在图3(b)所展示的相反阶段开始时，可以看到活塞头已到达与腔室顶部相隔的较大距离x2。因此，一个阶段中的工作容积将根据关系式(x2-x1)乘以活塞头的面积来确定，并在下一阶段将其递送到输出8。下一阶段将涉及在填充腔室301的同时排空此腔室300。从图3(b)可以看到，此腔室在位移x3处开始，所述位移x3在此实施例中将等于x1，因为活塞共享共同的活塞杆。当致动器36驱动活塞杆时，活塞头将移动到图3(a)所展示的位置以到达位移x4。同样，因为活塞共享同一活塞杆，所以此将等于x2。

通过控制致动器306来控制冲程，将控制所递送的体积。用具有良好性能的致动器制造具有准确已知容积的汽缸是相对容易的。以此方式，泵22可以被更换，或者可以在精确地控制流体的递送的同时在设备中使用较低规格泵。

虽然在此实施例中，腔室共享共同的活塞杆，但在替代实施例中，所述腔室可以通过提供单独的活塞杆和或通过遍及不同的工作容积驱动活塞而被独立地控制。也就是说，图3(a)和3(b)的实施例可以被驱动以使得位移在各阶段之间变化，也就是说，x1可以不同于x3等。

在替代实施例中，储集器或腔室可以被分隔成多于两个腔室。此可以在需要更均匀的泵送循环的一些情形中提供优势。

在一些实施例中，代替提供两个计量腔室，可以提供单个计量腔室。

本领域的普通技术人员将理解，可以取决于特定操作需要在所描述的设备、方法和用途中作出各种组合和/或修改以及变化。此外，被说明或描述为本发明的一方面的一部分的特征可以单独或以组合形式用于本发明的所述方面中。

Claims (15)

1.一种用于在医疗设备中泵送流体的设备，其包括：泵，其具有入口和出口；储集器，其被分隔成至少两个腔室；用于将所述泵的所述出口选择性地以流体方式连接到选择性地为所述至少两个腔室中的一个的构件，其中每一腔室通过被配置成将所述腔室选择性地联接到所述设备的流体出口的构件而连接；以及分隔件，其用于将所述储集器分隔成所述两个腔室，所述分隔件能够移动以改变所述腔室的容积，使得被泵送到所述至少两个腔室中的第一至少一个腔室中的流体通过所述分隔件的移动而增大了所述至少两个腔室中的所述至少一个腔室中的所述第一个的所述容积并减小了所述至少两个腔室中的至少另一个腔室的所述容积。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述分隔件由移动壁提供。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述壁由柔性膜形成。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述柔性膜是可弹性变形的。

5.根据任一前述权利要求所述的设备，其中提供了可选择性操作的阀，所述可选择性操作的阀被配置成控制所述腔室的填充和排空。

6.根据权利要求5所述的设备，其中第一对阀与第一腔室相关联且第二对阀与第二腔室相关联。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述对的阀被配置成以与另一对的阀同步的方式打开和关闭。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述阀在处理器控制下操作。

9.根据权利要求7或8所述的设备，其中所述阀被配置成使得当所述第二对的第一阀关闭时所述第一对的第一阀打开，且当所述第二对的第二阀打开时所述第一对的第二阀关闭。

10.根据任一前述权利要求所述的设备，其包括传感器，所述传感器用于提供用于确定所述分隔件何时已移动到预定程度的输出。

11.根据权利要求10所述的设备，其中所述传感器确定所述储集器何时已被填充。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述传感器位于所述储集器的内壁上，以确定所述分隔件何时已与所述内壁接触或在所述内壁附近。

13.一种透析机，其包括根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述流体是透析液。

14.一种用于在医疗设备中泵送流体的设备，其包括：泵，其具有入口和出口；储集器，其被分隔成至少两个腔室；用于将所述泵的所述出口选择性地以流体方式连接到选择性地为所述至少两个腔室中的一个的构件，其中每一腔室通过被配置成将所述腔室选择性地联接到所述设备的流体出口的构件而连接；以及分隔件，其用于将所述储集器分隔成所述两个腔室，所述分隔件能够移动以改变所述腔室的容积，使得被泵送到所述至少两个腔室中的第一至少一个腔室中的流体通过所述分隔件的移动而增大了所述至少两个腔室中的所述至少一个腔室中的所述第一个的所述容积并减小了所述至少两个腔室中的至少另一个腔室的所述容积。

15.一种用于计量医疗设备中的流体的设备，其包括提供：一个或多个腔室，每一腔室具有可变的容积，所述可变的容积在使用中被配置成用于连接到用于将流体流提供到一个或多个腔室的泵；用于引导所述流流入和流出所述一个或多个腔室的构件，其中所述一个或多个腔室具有可变的容积。

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