CN1201828C - 用于血液净化的平衡泵及采用该平衡泵的血液净化设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于血液净化的平衡泵，包括包括两个腔体，两个腔体内分别安装有弹性薄膜，弹性薄膜将每个腔体分隔成两个相互密闭的空间，分别位于不同腔体的两个空间均设置有开孔及排气孔，与驱动电机相连接的连动杆穿过所述开孔并分别与两个腔体内的弹性薄膜相连结，两个腔体的另两个空间均设置有进水口和出水口；该平衡泵腔体内的弹性薄膜由驱动件直接驱动以使平衡泵腔体吸入或排出液体；利用上述两个平衡泵结合在一起由同一驱动电机驱动可构成直接应用于血液净化设备的平衡装置。本发明结构简单、紧凑、合理，体积小，制造成本低，容易控制，稳定性高；利用本发明制成的血液净化设备具有积体小，造价低，携带方便等诸多优点，市场前景好。

Description

用于血液净化的平衡泵及采用该平衡泵的血液净化设备

                        技术领域

本发明涉及一种医疗器械，特别涉及一种用于救治急、慢性肾衰竭、尿毒症、重度毒物和药物中毒等病的血液净化设备的平衡泵。

                        背景技术

血液透析治疗是将血液通过一种只能让小分子物质(如电解质，小分子肾性毒素)通过的半透膜制成的透析器，使血液在膜的一侧，透析液在膜的另一侧，两侧的溶液通过弥散、渗透作用，即溶质由浓度高的一侧向浓度低的一侧流动，让血液中的中、小分子毒素可渗透到透析液中，电解质也可以通过渗透作用达到平衡，从而实现血液净化目的的治疗装置。在血液透析机中，平衡装置主要用于透析液回路中，其作用在于保证进入透析器中的透析液能与从透析器流出的液体体积相等，在透析液回路中另加超滤泵，从超滤泵抽出的液体量即为从患者血液中超滤出的液体量，从而达到治疗的目的。

现有的用于透析液回路上控制透析液进出透析器平衡的平衡装置主要是平衡腔或电子平衡称，专利号为DE4116177的德国专利中公开了一种平衡腔，该平衡腔的内部腔体中由一块弹性薄膜隔成两个容量一样的空间，并且每一空间都各自有一个入水口和出水口，平衡腔的内部腔体由第一个和第二个空间构成，两个空间之间是一弹性薄膜，第一个空间有进水口和出水口，第二个空间有进水口和出水口，这种平衡的作用原理是：在弹性薄膜的调节下，液体进入第一个空间，挤压弹性薄膜向第二个空间，使第二个空间的体积随之变化，这样进入第一个空间的液体量与挤出第二个空间的液体量是一致的，当进入第一空间的液体把第二空间的液体完全挤出，则弹性薄膜贴到第二空间的腔壁上这时进入第一空间的压力迅速增大，当压力增大到某一固定值时，则切换过来，由第二空间进液，这时进入第二个空间的液体，挤压弹性薄膜移向第一个空间，也会达到进入第二个空间的液体量与挤出第一空间的液体量是一致的。由此可见，要实现上述的交替功能，第一个空间的进水口与出水口以及第二个空间的进水口及出水口都必须有电磁阀来控制开与关，而且两空间的进水口都必须连接动力泵，以及必须在进水口与动力泵之间连接有压力检测设备等外围设备，这两只动力泵配合进出口的电磁阀的开关，在压力测定值的信号控制下，交替地向腔体两空间泵入液体，从而达到透析液回路上透析液进出透析器的平衡。这种平衡装置的结构比较复杂、作用响应时间长、只能依靠改变透析时间来调节透析液的流量、控制难度高、稳定性差、操控比较繁琐。而电子平衡称是由四把电子称，外围有8只电磁阀，两台动力泵以及挂在四把电子称的容器组成，其实现透析液回路上透析液的平衡原理更加复杂、繁琐；而且，前述的平衡腔或电子平衡秤都不具备动力泵的作用，进入与排出腔体的液体都需外接动力泵来实现。

                        发明内容

本发明的目的在于提供一种用于血液净化设备的结构简单、容易控制、安全可靠、稳定性高，符合医用使用标准的平衡泵。

本发明的另一目的在于提供一种运用于上述平衡泵的驱动方法。

本发明的再一目的在于提供一种运用于上述平衡泵的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本平衡泵包括两个腔体，两个腔体内分别安装有弹性薄膜，弹性薄膜将每个腔体分隔成两个相互密闭的空间，两个腔体的两个空间设置有开孔及排气孔，与驱动电机相连接的连动杆穿过开孔并分别与两个腔体内的弹性薄膜相连结，两个腔体的另两个空间分别设置有进水口和出水口。

所述腔体上的进水口和出水口可为两个独立的开孔的形式，亦可为单管连接的形式，单管的一端与腔体相连通，另一端设有分叉，在分叉的两条管路上设置进水口与出水口。

所述腔体上的独立的进水口和出水口安装有单向阀。

所述连动杆与驱动电机连接的形式为通过曲柄连杆机构连接，将驱动电机的旋转运动转化为连动杆的直线往复运动。

所述驱动电机亦可为直线电机，直接驱动连动杆作直线往复运动。

所述连动杆与弹性薄膜可通过铆接、螺钉固定、粘结、注压成型等方式连接。

一种平衡泵的驱动方法，其特征在于：平衡泵腔体内的弹性薄膜由驱动件直接驱动以使平衡泵腔体吸入或排出液体。

所述平衡泵两个腔体的弹性薄膜同时由驱动件驱动，一个腔体吸入液体的同时，另一腔体排出液体。

一种平衡泵的应用，其特征在于：利用两个本发明所公开的平衡泵结合在一起由同一驱动电机驱动可构成直接应用于血液净化设备，如血液透析机的平衡装置。

本发明的工作原理是：当本平衡泵工作时，连动杆在驱动电机的驱动下作等距的往返直线运动，当连动杆向一腔体方向运动时，该腔体内的弹性薄膜压向外侧空间，将该外侧空间内的液体从出水口挤出腔体；同时另一腔体内的弹性薄膜则向其腔体的内侧空间退让，把液体从该腔体的进水口吸入外侧空间，使液体进入腔体，由此实现吸力泵的功能，反之亦然；由于两个腔体的体积相同，连动杆连动两腔体的弹性薄膜，就可使两腔体进液与排液的量一致。把两个这种平衡泵结合在一起构成平衡装置并入血液透析机的透析液回路上可以实现透析液进出血液透析器的量的平衡，从而符合血液透析治疗中透析液进出透析器的量必须平衡的原理。

本发明相对现有技术具有下述优点：

(1)结构简单、紧凑、合理，体积小，制造成本低；由于仅采用本平衡泵即可实现控制进液与排液的功能，而且其自身又具备泵的作用，避免了使用应用现有平衡腔所必需的电磁阀、外围动力泵及压力检测设备等外围设备，因而结构大为简化、紧凑，可加工成较小体积的设备；同时，由于本平衡泵的结构更为合理(如采用简单实用的单向阀结构就可满足进出水口的定向作用，从而取代现有平衡腔技术使用电磁阀来切换以及避免使用压力传感器、调压回路等外围设备)，所以大大节约了制造成本，经济效益较好；基于这一技术基础上的血液透析机具有积体小，造价低，携带更加方便等诸多优点，市场前景好。

(2)操作方便；由于本平衡泵的连动杆自身作简单的等距往返直线运动，两腔体之间一进液，另一排液及其切换可自动进行而不需要外加任何信号来控制，从而省略了现有平衡腔技术中所使用测定压力值的变化来切换或电子平衡称用测定重量值的改变来切换的操作步骤，从而使操控更加简单、方便，自动化程度高。

(3)控制精度高；由于本平衡泵的驱动装置仅用一驱动电机，在控制透析液流量方面只需不改变等距往返直线运动的前提下，调节驱动电机的转速就轻而易举地实现透析液流量大小变化的调节，从而克服了现有平衡腔只能依靠透析时间来调节透析液的流量存在的响应时间较长、精度较低的缺点。

                        附图说明

图1是本发明平衡泵的结构示意图。

图2是利用图1所示平衡泵构成的应用于血液透析机的平衡装置。

图3是利用图1所示平衡泵构成的应用于血液透析机的另一结构的平衡装置。

图4是本发明平衡泵的另一结构的示意图。

图5是利用图4所示平衡泵构成的应用于血液透析机的平衡装置。

                      具体实施方式

下面结合实施例附图对本发明作进一步具体的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

图1示出了本发明的具体结构，由图1可见，本平衡泵包括两个腔体1、2，两个腔体1、2内分别安装有弹性薄膜7、8，弹性薄膜7、8被腔体1、2的两部份夹在中间，形成每个腔体的两个空间1-1、1-2、2-1、2-2，两个腔体1、2相对的一端设置有连动杆开孔9及排气孔10，连动杆11穿过连动杆开孔9并分别与两个腔体1、2内的弹性薄膜7、8相连结，两个腔体1、2的另一端设置有独立开孔的进水口1-3、2-4和出水口1-4、2-3，进水口1-3、2-4和出水口1-4、2-3安装有单向阀3、5、4、6；连动杆11与直线电机(图1中未示出)相连接，连动杆11与弹性薄膜7、8通过铆接、螺丝固定、粘连、注压成型等方式相连接。本平衡泵的驱动方法是：平衡泵两个腔体1、2内的弹性薄膜7、8同时由连动杆11直接驱动以使平衡泵腔体1、2吸入或排出液体，一个腔体吸入液体的同时，另一腔体排出液体。

图2示出了本发明在血液透析机中的应用形式，由图2可见，固定横杆12与本发明两个平衡泵连动杆11的中心相连接，将两个平衡泵I、II连结在一起，固定横杆12中心与直线电机13相连接，由直线电机13同时驱动两个平衡泵I、II就构成直接应用于血液透析机的平衡装置。本平衡装置的工作原理是：直线电机13带动固定横杆12作等距往返直线运动，固定横杆12带动两连动杆11驱动弹性薄膜7、8在腔体内移动、变形，当固定横杆12向上移动时，平衡泵I的腔体1内的空间1-1被压缩，其内的透析液通过单向阀4被压出，同时腔体2内的空间2-1被扩张，已用过的透析液通过单向阀5被吸入，腔体1中压出的液体量与腔体2中吸入的液体量是相同的；当固定横杆12向下移动时，腔体1内的空间1-1被扩张，外部干净的透析液通过单向阀3被吸入，同时腔体2内的空间2-1被压缩，其内已用过的透析液通过单向阀6被压出，腔体1中吸入的液体量与腔体2中压出的液体量是相同的；平衡泵II的工作原理与平衡泵I相同；将两平衡泵I、II组成的平衡装置(图2所示)连接到血液透析机的透析液回路上，当平衡泵I工作时，即平衡泵I其一腔体将干净透析液挤入透析器，把脏的透析液从透析器吸出，并进入另一腔体；同时，平衡泵II则一腔体吸入干净的透析液，另一腔体把从透析器吸入腔内的脏透析液排弃掉，反之亦然；两平衡泵I、II交替地向透析器泵入干净的透析液及吸出已用的透析液，从而达到透析液回路上透析液进出透析器的平衡。当需控制透析液流量时，只需不改变等距往返直线运动的前提下，提高直线电机13的转速就能实现透析液流量大小变化的调节，非常简单方便。

实施例2：

图3示出了利用图1所示平衡泵构成的应用于血液透析机的另一结构平衡装置的具体结构。本平衡装置包括两个平衡泵I、II，两个平衡泵I、II的结构与实施例1中的相同；本平衡装置与实施例1中的平衡装置相区别之处在于：固定横杆12与滑杆14固定连接，滑杆14通过曲柄15及连杆16与电机17相连接。

本平衡装置的工作原理是：电机17通过曲柄15及连杆16带动滑杆14作等距的直线往返运动，同时滑杆14带动固定横杆12驱动弹性薄膜7、8在平衡泵的腔体内移动、变形，其工作过程与实施例1相同。当需控制透析液流量时，只需不改变等距往返直线运动的前提下，提高电机17的转速就能实现透析液流量大小变化的调节。

实施例3：

图4示出了本发明平衡泵的另一种结构，由图4可见，本平衡泵包括两个腔体1、2，两个腔体1、2内分别安装有弹性薄膜7、8，弹性薄膜7、8被腔体1、2的两部份夹在中间，形成每个腔体的两个空间1-1、1-2、2-1、2-2，两个腔体1、2相背的一端设置有连动杆开孔9及排气孔10，连动杆11穿过连动杆开孔9并分别与两个腔体1、2内的弹性薄膜7、8相连结，两个腔体1、2相对的一端设置有单管18，单管18的一端与腔体1、2相连通，另一端设有分叉，在分叉的两条管路上分别设置进水口1-3、2-4与出水口1-4、2-3；进水口1-3、2-4和出水口1-4、2-3安装有单向阀；连动杆11与弹性薄膜7、8通过铆接、螺丝固定、粘连、注压成型等方式相连接。本平衡泵的驱动方法是：平衡泵两个腔体1、2内的弹性薄膜7、8同时由连动杆11直接驱动以使平衡泵腔体1、2吸入或排出液体，一个腔体吸入液体的同时，另一腔体排出液体。

图5示出了本发明在血液透析机中的应用形式；由图5可见，本发明两个平衡泵I、II的连动杆11为一整体的连动架，连动架将两个平衡泵I、II连结在一起，连接架的四个端部分别与两个平衡泵的四个腔体内的弹性薄膜相连接，连接架同时通过曲柄15及连杆16与电机17相连接就构成直接应用于血液透析机的平衡装置。本平衡装置的工作原理是：电机17通过曲柄15及连杆16带动连动架作等距的直线往返运动，连动架驱动弹性薄膜在平衡泵的腔体内移动、变形，当连接架向上移动时，平衡泵I的腔体1内的空间1-1被压缩，其内的透析液通过出水口1-4被压出，同时腔体2内的空间2-1被扩张，已用过的透析液通过进水口2-4被吸入，腔体1中压出的液体量与腔体2中吸入的液体量是相同的；当连接架向下移动时，腔体1内的空间1-1被扩张，外部干净的透析液通过进水口1-3被吸入，同时腔体2内的空间2-1被压缩，其内已用过的透析液通过出水口2-3被压出，腔体1中吸入的液体量与腔体2中压出的液体量是相同的；平衡泵II的工作原理与平衡泵I相同；将两平衡泵I、II组成的平衡装置(如图5所示)连接到血液透析机的透析液回路上，当平衡泵I工作时，即平衡泵I其一腔体将干净透析液挤入透析器，把脏的透析液从透析器吸出，并进入另一腔体；同时，平衡泵II则一腔体吸入干净的透析液，另一腔体把从透析器吸入腔内的脏透析液排弃掉，反之亦然；两平衡泵I、II交替地向血液透析机泵入干净的透析液及吸出已用的透析液，从而达到透析液回路上透析液进出血液透析机的平衡。当需控制透析液流量时，只需不改变等距往返直线运动的前提下，提高电机17的转速就能实现透析液流量大小变化的调节，非常简单方便。

Claims (7)

1、一种平衡泵，其特征在于：本平衡泵包括两个腔体，两个腔体内分别安装有弹性薄膜，弹性薄膜将每个腔体分隔成两个相互密闭的空间，分别位于不同腔体的两个空间均设置有开孔及排气孔，与驱动电机相连接的连动杆穿过所述开孔并分别与两个腔体内的弹性薄膜相连结，两个腔体的另两个空间均设置有进水口和出水口。

2、根据权利要求1所述的平衡泵，其特征在于：所述腔体上的进水口和出水口可为两个独立的开孔的形式；亦可为单管连接的形式，单管的一端与腔体相连通，另一端设有分叉，在分叉的两条管路上设置进水口与出水口。

3、根据权利要求2所述的平衡泵，其特征在于：所述腔体上的独立的进水口和出水口安装有单向阀。

4、根据权利要求1所述的平衡泵，其特征在于：所述连动杆通过曲柄连杆机构与驱动电机相连接。

5、根据权利要求1所述的平衡泵，其特征在于：所述驱动电机为直线电机。

6、根据权利要求1所述的平衡泵，其特征在于：所述连动杆与弹性薄膜通过铆接、螺钉固定、粘结、注压成型方式连接。

7、一种血液净化设备，其特征在于：其平衡装置由两个根据权利要求1～6任一项所述的平衡泵结合在一起由所述驱动电机驱动构成。

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