专利名称：一种血液透析系统及其废液与反渗透水的热交换方法
技术领域：
本发明涉及血液透析技术，特别涉及一种血液透析和血液净化仪器中的血液透析系统及其废液与反渗透水的热交换方法。
背景技术：
血液透析是利用溶质由浓度高的一侧向浓度低的一侧流动的原理，将血液和透析液这两种溶液同时引入具有中空纤维半透膜的透析器，让血液位于中空纤维半透膜的一侧，透析液位于中空纤维半透膜的另一侧，使膜两侧的溶液通过弥散和渗透作用，来清除人体血液内的中、小分子毒素，同时，血液中的电解质也可以通过渗透作用达到平衡，从而达到实现血液净化的目的。现有的血液透析仪器工作原理和主要结构示意图如图1所示，由血液回路和透析液回路这两个循环回路组成，两个循环回路中的溶液在透析器中通过中空纤维半透膜完成溶质交换，并于透析废液在即将排入下水道之前与反渗透水进行热交换；现有的血液透析仪器主要包括透析器17、血泵22、肝素泵23、液位阻流夹M、废液腔19、平衡装置15、加热配液装置123液腔3邝液混合腔、漏血检测器21、热交换器10、电导温度控头16、超滤泵 18、透前泵11、透后泵20、A液泵13、B液泵14等部件以及若干管件。血液回路是指用血泵22从患者的动脉将血液引出，并经肝素泵23、透析器17、动静脉压监控和液位阻流夹M后，返回患者静脉的循环回路。透析液回路由标准透析液部分和透析废液部分组成，是指把标准透析液引入透析器17，与同时引入透析器17的患者血液交换溶质，进行透析治疗后形成透析废液，并把透析废液引出的回路。标准透析液部分将引入的反渗透水(R0水)与透析废液在热交换器10进行热交换后，由透前泵11压入加热配液装置12中加热，与除过气的浓缩A液、B液按比例在加热配液装置12内配置成标准的透析液之后，流入平衡装置15，标准透析液在平衡装置15内进行平衡，经电导温度控头16确认安全后，进入透析器17。透析废液部分在透析器17中与患者血液进行溶质交换后的透析废液从透析器 17中流出，流入废液腔19中存储并除气后，经透后泵20进入平衡装置15，在平衡装置15 的作用下，确保进、出透析器17的标准透析液和透析废液量的平衡；而从透析器17流出的透析废液，从平衡装置15流出之后，进入漏血检测器21，最后在排入下水道之前与反渗透水进行热交换。患者血液通过中空纤维半透膜与标准透析液进行有效的等渗离子交换后，变成带有毒素的透析废液流出透析器17，从而带走患者体内的毒素，同时，超滤泵18超滤出患者体内多余的水份，以免患者出现水肿等现象，达到血液透析治疗的目的。现有的血液透析、血液净化设备废液与反渗透水的热交换率低，当反渗透水温度比较低时，为确保配制的标准透析液的电导能满足要求，主要依靠大功率加热棒来提高反渗透水的温度，其缺点主要有以下几个方面
1、现有技术对于反渗透水与废液进行热交换的处理方法存在很大的缺陷，热交换率低下，导致透析治疗效果不理想甚至有可能引发医疗事故；废液是经废液腔、透后泵、平衡装置、漏血检测器等部件以及与其连接的管件之后，在即将排出机器或即将排入下水道之前才与反渗透水进行热交换，废液在经过诸多部件之后，热能已经大量耗散，这直接导致废液的温度下降，热交换很不充分，达不到有效提高反渗水温度的作用。特别是在冬天， 气温低导致反渗透水水温下降，当反渗水的温度在5°C -6°C左右时，会因热量交换不够充分，使水温达不到预热的效果，从而造成仪器中的透析液温度不稳定，影响正常治疗工作， 还有，临床透析液温度偏低，会引起患者寒颤，透析液温度不稳定会导致设备频繁报警和旁路，直接影响透析治疗效果；此外，血液透析设备的最高安全指标是透析液中的离子浓度必须与人体所需的相符合，而温度又会直接影响离子浓度，如果外界温度下降特别是在寒冷的冬天，反渗透水的温度降低到5°C _6°C左右时，会使透析液的温度值上下波动很大，导致透析液中的离子浓度发生非常大的变化，很容易引发医疗事故。2、操作难度比较大，特别是对单独的废液储存装置，如果操作稍有不当便很容易引发医疗事故，机器维修的难度也比较大，导致维护成本比较高；现有的热交换装置和废液存储装置是两个独立的部件，并且两个部件中都有废液流动，这给仪器消毒和操作增加了相应的难度，特别是单独的废液存储装置不好操作，只有废液存储装置内液体注满、排气完全后，才能保证没有空气或气、水混合物进入平衡腔，否则，造成平衡腔起不到平衡的作用， 出现脱水不准或者反超的现象，导致患者水肿，直接引发医疗事故；还有，由于热交换装置和废液存储装置是两个部件，所以其体积也会相应大些，仪器占用的空间比较大，增加了维修的难度和维护成本。3、机器的使用寿命偏短；现有技术的废液中未交换给反渗透水的热量几乎全部耗散在机器内部，机器长时间地如此运行会使其温度升高，缩短其使用寿命。4、未能充分利用废液中的余热来提高反渗透水的温度，反渗透水的温度主要依靠大功率加热棒加热来提高，能耗比较大。例如专利号为ZL2006100M209. 1的医用血液透析过滤机，便是用如上所述的技术，即废液在即将排出机器时才与反渗透水进行热交换的方法实现的，因而存在上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种让废液在流出透析器后最先与反渗透水进行热交换再流入其他部件的血液透析系统；该系统可充分利用废液中的热能，使用安全、舒适，治疗效果好。本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种应用于上述血液透析系统的废液与反渗透水的热交换方法；该热交换方法的热能交换率高，安全节能，可靠性高，透析治疗效果好。本发明的目的通过下述技术方案实现一种血液透析系统，包括平衡装置、加热配液装置、透析器、热交换装置、超滤泵、若干管件以及安装在管件上的输送泵，所述输送泵包括透前泵和透后泵，所述平衡装置分别与透析器和加热配液装置通过管件连通，所述加热配液装置与热交换装置通过管件连通，所述平衡装置内的废液通过管件排出所述血液透析系统，其特征在于所述热交换装置的废液入口与透析器的废液出口通过管件连通，所述热交换装置的废液出口与平衡装置的废液入口通过管件连通，所述超滤泵通过三通接口连接于透析器的废液出口和热交换装置的废液入口之间或者连接于热交换装置的废液出口和平衡装置的废液入口之间。所述热交换装置包括壳体，所述壳体内设有至少一个反渗透水腔，该反渗透水腔具有反渗透水进水口和反渗透水出水口 ；所述壳体内还设有至少一个废液腔，所述废液腔具有废液进液口和废液出液口，所述反渗透水腔与废液腔由导热材料隔开；所述反渗透水进水口设于壳体的下部或壳体侧面的下部，所述反渗透水出水口设于壳体的上部或壳体侧面的上部；所述废液进液口设于壳体的下部或壳体侧面的下部，废液出液口设于壳体的上部或壳体侧面的上部；所述壳体上设有可打开壳体内所有腔体或某些腔体的盖子，所述盖子至少有一个。所述废液腔还包括凸起部；所述凸起部内设置液位控制器；所述凸起部还包括排气口，所述凸起部上还设有气阀，所述气阀与排气口连接。上述结构可控制废液腔中的废液达到满腔时，将腔内的空气排出废液腔之外，便于废液流入废液腔。所述反渗透水腔可为螺旋状金属管。所述反渗透水腔也可为金属毛细管。所述热交换装置也可为以下结构形式包括两块盖板及中隔板，所述两块盖板相对的一侧分别设有由薄壁金属板分隔成的流道空间，所述中隔板为传热性能良好的薄壁金属板，所述两块盖板将中隔板夹在中间，三者连接形成两个密闭的空间，两个空间分别设有进口、出口，其中一个空间是供废液流动的流道空间，另一个空间是供反渗透水流动的流道空间，两个空间通过中隔板互相进行传热，由薄壁金属板组成的所述中隔板厚度在0. 05mm 至5mm之间；所述供废液流通的流道空间设有凸起部，所述凸起部设有排气口，所述凸起部内还设有液位控制器，上述结构可控制废液腔中的废液达到满腔时，将腔体内的空气排出废液腔外，便于废液流入废液腔。所述壳体上设有可打开壳体内所有腔体或某些腔体的盖子，所述盖子至少有一个。所述流道空间为蜿蜒曲折的形状或形成多条平行的流道，以增加流道面积，提高换热效率。除了上述热交换装置的形式，其它只要能实现废液与反渗透水热交换的装置、结构或者其它形式，均属于本血液透析系统中热交换装置的等效替换形式，同属于本发明构思下的技术方案。本发明还提供一种应用于上述血液透析系统的废液与反渗透水的热交换方法，包括如下步骤步骤1、将反渗透水通过透前泵引入热交换装置；步骤2、将从透析器的废液出口流出的废液用管件引入热交换装置；步骤3、所述反渗透水与废液在热交换装置中进行热交换；步骤4、热交换完成后的反渗透水从热交换装置的反渗透水出口，通过管件流入加热配液装置；步骤5、热交换完成后的废液从热交换装置的废液出口，通过管件流入平衡装置。上述步骤3具体可为反渗透水位于反渗透水腔中，反渗透水腔浸泡在废液腔内的废液中，反渗透水与废液分别在各自的流道中流动，使废液中的热能通过用金属材料制成的反渗透水腔传递至反渗透水中进行热交换。上述步骤3具体也可为反渗透水与废液分别在由中隔板分隔开的两侧密闭空间内流动，使废液中的热能通过中隔板传递至反渗透水中进行热交换。本发明的作用原理是一方面，反渗透水通过透前泵引入热交换装置中的反渗透水腔，另一方面，带有体温的废液从透析器废液出口通过管件直接引入热交换装置中的废液腔，并把余热充分交换到位于反渗透水腔内的反渗透水中，由于废液是在热量几乎没被消耗之前首先与反渗透水进行了热交换，因此，本发明中的废液与反渗透水热能交换率高， 余热回收率非常高。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果(1)热能交换率高，安全可靠，透析治疗效果好；本发明克服了现有技术在治疗过程中因反渗透水与透析废液因热交换不充分而导致医疗事故的缺点，提供一种在临床治疗过程中从透析器流出的废液，在热能基本上未损耗之前，直接引入热交换装置与反渗透水进行热交换，避免了反渗透水在冬天或气温下降时，引起水温过低从而影响治疗设备的稳定性，有效改善了透析治疗效果。(2)体积小，操作和维护比较方便；本发明利用一个装置实现了废液与反渗透水热交换、废液存储除气和确保废液起到使供液平衡的透析仪器的三大功能，改进了现有技术中因热交换装置与废液储液装置设为两个独立的装置造成的维护操作不便、浪费空间等缺点，节省了空间，方便操作和维护。(3)维护成本低；本发明的废液存储和废液与反渗透水的热交换是在单一设备内进行，克服了使用后对仪器消毒灭菌难度大的缺点，同时也节省了消毒液的用量，降低了维护成本。(4)使用寿命长，结构简单，仪器的制造成本低，绿色节能；本发明废液中的热量充分交换到反渗透水中，消除了温度过高对仪器使用寿命的影响，延长了仪器的使用寿命， 同时，本发明充分利用了废液中的余热来提高反渗透水的温度，减少了为提高反渗透水温度所消耗的能量。
图1是现有技术的血液透析系统工作原理示意图。图2是本发明的一种血液透析系统工作原理示意图。图3是本发明血液透析系统中一种热交换装置的结构示意图。图4是本发明血液透析系统中另一种热交换装置的结构示意图。图5是本发明血液透析系统中又一种热交换装置的整体结构示意图。图6是本发明供废液流动的流道空间剖面结构示意图。图7是本发明供反渗透水流动的流道空间剖面结构示意图。图8是本发明的另一种血液透析系统工作原理示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1如图2所示，一种血液透析系统，包括透前泵11a、平衡装置15a、加热配液装置 12a、透析器17a、热交换装置10a、透后泵19a、超滤泵18a、A液泵13a、B液泵14a、电导温度控头16a、漏血检测装置20a、血泵21a、肝素泵22a、液位阻流夹23a以及若干管件，热交换装置IOa的反渗透水出口与加热配液装置12a的反渗透水入水口通过管件连通，流经所述平衡装置1 的透析液出口的透析液经过电导温度控头16a后进入透析器17a，热交换装置 IOa的反渗透水入口与透前泵1 Ia通过管件连接，加热配液装置1 的透析液出口与平衡装置15a的透析液入口通过管件连通，流经所述平衡装置15a的废液出口的废液经过漏血检测装置20a后通过管件排出血液透析系统，所述血泵21a与肝素泵2 通过管件连通，所述肝素泵2 与透析器17a的血液入口通过管件连通，所述液位阻流夹23a通过管件与透析器17a的血液出口连通，所述透后泵19a安装在平衡装置1 的废液入口处的管件上，所述热交换装置IOa的废液入口与透析器17a的废液出口通过管件连通，热交换装置IOa的废液出口与平衡装置15a的废液入口通过管件连通，所述超滤泵18a通过三通接口与透析器 17a的废液出口和热交换装置IOa的废液入口连接。所述血液透析系统还包括若干电磁阀，所述电磁阀均安装在管件上，安装位置分别为第一电磁阀31a和第二电磁阀33a分别设于所述透析器17a的透析液入口和透析器 17a的废液出口，连接第一电磁阀31a和第二电磁阀33a的管道上设有第三电磁阀32a ；第四电磁阀37a、第五电磁阀35a、第四电磁阀36a和第六电磁阀3 分别设于所述平衡装置 15a的透析液入口、平衡装置15a的透析液出口、平衡装置15a的废液入口和平衡装置1 的废液出口。如图3所示，所述血液透析系统中的热交换装置10a，包括壳体la，所述壳体Ia内设有一个反渗透水腔7a，该反渗透水腔7a具有反渗透水进水口和反渗透水出水口，该反渗透水腔7a为螺旋状钢管；所述壳体Ia内还设有一个废液腔6a，该废液腔6a具有进液口和出液口 ；所述废液腔6a还包括凸起部加；还包括排气口 5a，所述排气口 fe与废液腔6a连通
所述热交换装置IOa还包括用以控制废液腔6a液位高度的液位控制器如，所述液位控制器如设于凸起部加。所述反渗透水腔7a的进水口和出水口分别设于壳体Ia的下部和上部。所述排气口 fe设于壳体Ia的上部；所述废液腔6a的进液口设于壳体Ia侧面的下部，该废液腔6a的出液口设于壳体Ia侧面的上部，所述壳体Ia上部还设有气阀3a，所述排气口 fe与气阀3a连接。所述壳体Ia上设有一个可打开壳体Ia内所有腔体的盖子(图中未标示)。如图2所示，所述血液透析系统中的废液与反渗透水的热交换方法，包括如下步骤步骤1、将反渗透水通过透前泵Ila引入热交换装置IOa ；步骤2、将从透析器17a的废液出口流出的废液用管件引入热交换装置IOa ；步骤3、所述反渗透水与废液在热交换装置IOa中进行热交换；步骤4、热交换完成后的反渗透水从热交换装置IOa的反渗透水出口，通过管件流入加热配液装置12a ；
步骤5、热交换完成后的废液从热交换装置IOa的废液出口，通过管件流入平衡装置 15a。如图3所示，上述步骤3具体为反渗透水位于反渗透水腔7a中，反渗透水腔7a 浸泡在废液腔6a内的废液中，反渗透水与废液分别在各自的腔体内流动，使废液中的热能通过用金属材料制成的反渗透水腔7a传递至反渗透水中进行热交换。实施例2本实施例除下述特征外同实施例1 如图4所示，所述热交换装置10a，包括壳体 lb，其特征在于，所述壳体Ib内设有一个反渗透水腔7b，该反渗透水腔7b具有反渗透水进水口和反渗透水出水口，该反渗透水腔7b为金属毛细管；所述壳体Ib内还设有一个废液腔 6b，该废液腔6b具有进液口和出液口 ；所述废液腔6b还包括凸起部2b ；还包括排气口 5b， 所述排气口恥与废液腔6b连通。所述热交换装置IOa还包括用以控制废液腔液位高度的液位控制器4b，所述液位控制器4b设于凸起部2b。所述反渗透水腔7b的进水口和出水口分别设于壳体的下部和上部。所述排气口恥设于壳体的上部；所述废液腔6b的进液口设于壳体侧面的下部，废液腔6b的出液口设于壳体侧面的上部，所述壳体上部还设有气阀北，所述排气口恥与气阀 3b连接。所述壳体上设有一个可打开壳体内所有腔体的盖子(图中未标示)。利用所述热交换装置IOa实现的废液与反渗透水的热交换方法，包括如下步骤步骤1、将反渗透水通过透前泵Ila引入热交换装置IOa ；步骤2、将从透析器17a的废液出口流出的废液用管件引入热交换装置IOa ；步骤3、所述反渗透水与废液在热交换装置IOa中进行热交换；步骤4、热交换完成后的反渗透水从热交换装置IOa的反渗透水出口，通过管件流入加热配液装置IOa ；步骤5、热交换完成后的废液从热交换装置IOa的废液出口，通过管件流入平衡装置 15a。如图4所示，上述步骤3具体为反渗透水位于反渗透水腔7b中，反渗透水腔浸泡在废液腔6b内的废液中，反渗透水与废液分别在各自的腔体内流动，使废液中的热能通过用金属材料制成的反渗透水腔7b传递至反渗透水中进行热交换。实施例3本实施例除下述特征外同实施例1 如图5、图6以及图7所示，所述热交换装置 10a，包括两块盖板(图中未标示)及中隔板8c，所述两块盖板相对的一侧分别设有由薄壁金属板分隔成的流道空间，所述中隔板8c为传热性能良好的薄壁金属板，所述两块盖板将中隔板8c夹在中间，三者连接形成两个密闭的空间，两个空间分别设有进水口、出水口，其中一个空间是供废液流动的流道空间6c，另一个空间是供反渗透水流动的流道空间7c，两个空间通过中隔板互相进行传热，由薄壁金属板组成的中隔板厚度在0. 05mm至5mm之间。所述供废液流动的流道空间6c为蜿蜒曲折的形状(见图6)，所述供反渗透水流动的流道空间7c为多条平行流道的形状(见图7)，这种流道设计可以增加流道面积，提高热换交换率。
9
所述供废液流动的流道空间6c的一端还设有凸起部2c，所述凸起部2c内设有液位控制器4c，所述凸起部2c还设有排气口 5c，以便废液流入供废液流动的流道空间6c。利用所述热交换装置IOa实现的废液与反渗透水的热交换方法，包括如下步骤步骤1、将反渗透水通过透前泵Ila引入热交换装置IOa ；步骤2、将从透析器17a的废液出口流出的废液用管件引入热交换装置IOa ；步骤3、所述反渗透水与废液在热交换装置IOa中进行热交换；步骤4、热交换完成后的反渗透水从热交换装置IOa的反渗透水出口，通过管件流入加热配液装置12a ；步骤5、热交换完成后的废液从热交换装置IOa的废液出口，通过管件流入平衡装置 15a。如图5所示，上述步骤3具体为反渗透水与废液分别在由中隔板8c分隔开的两侧密闭空间内流动，使废液中的热能通过中隔板8c传递至反渗透水中进行热交换。实施例4本实施例除下述特征外同实施例1 如图8所示，所述超滤泵18a通过三通接口连接于热交换装置IOa的废液出口和平衡装置15a的废液入口之间。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种血液透析系统，包括平衡装置、加热配液装置、透析器、热交换装置、超滤泵、若干管件以及安装在管件上的输送泵，所述平衡装置分别与透析器和加热配液装置通过管件连通，所述加热配液装置与热交换装置通过管件连通，所述平衡装置内的废液通过管件排出所述血液透析系统，其特征在于所述热交换装置的废液入口与透析器的废液出口通过管件连通，所述热交换装置的废液出口与平衡装置的废液入口通过管件连通，所述超滤泵通过三通接口连接于透析器的废液出口和热交换装置的废液入口之间或者连接于热交换装置的废液出口和平衡装置的废液入口之间。
2.根据权利要求1所述的血液透析系统，其特征在于所述热交换装置包括壳体，所述壳体内设有至少一个反渗透水腔，该反渗透水腔具有反渗透水进水口和反渗透水出水口 ；所述壳体内还设有至少一个废液腔，所述废液腔具有废液进液口和废液出液口，所述反渗透水腔与废液腔由导热材料隔开；所述反渗透水进水口设于壳体的下部或壳体侧面的下部，所述反渗透水出水口设于壳体的上部或壳体侧面的上部；所述废液进液口设于壳体的下部或壳体侧面的下部，废液出液口设于壳体的上部或壳体侧面的上部；所述壳体上设有可打开壳体内所有腔体或某些腔体的盖子，所述盖子至少有一个；所述输送泵包括透前泵和透后泵。
3.根据权利要求2所述的血液透析系统，其特征在于所述废液腔还包括凸起部；所述凸起部内设置液位控制器；所述凸起部还包括排气口，所述凸起部上还设有气阀，所述气阀与排气口连接。
4.根据权利要求2所述的血液透析系统，其特征在于所述反渗透水腔为螺旋状金属管或金属毛细管。
5.根据权利要求1所述的血液透析系统，其特征在于所述热交换装置为以下结构形式包括两块盖板及中隔板，所述两块盖板相对的一侧分别设有由薄壁金属板分隔成的流道空间，所述中隔板为传热性能良好的薄壁金属板，所述两块盖板将中隔板夹在中间，三者连接形成两个密闭的空间，两个空间分别设有进口、出口，其中一个空间是供废液流动的流道空间，另一个空间是供反渗透水流动的流道空间，两个空间通过中隔板互相进行传热。
6.根据权利要求5所述的血液透析系统，其特征在于所述供废液流动的流道空间设有凸起部，所述凸起部包括排气口，所述凸起部内还设有液位控制器，上述结构控制废液腔中的废液达到满腔时，将腔内的空气排出废液腔之外，便于废液流入废液腔。
7.根据权利要求5所述的血液透析系统，其特征在于所述流道空间为蜿蜒曲折的形状或形成多条平行的流道。
8.一种应用于血液透析系统的废液与反渗透水的热交换方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1、将反渗透水通过透前泵引入热交换装置；步骤2、将从透析器的废液出口流出的废液用管件引入热交换装置；步骤3、所述反渗透水与废液在热交换装置中进行热交换；步骤4、热交换完成后的反渗透水从热交换装置的反渗透水出口，通过管件流入加热配液装置；步骤5、热交换完成后的废液从热交换装置的废液出口，通过管件流入平衡装置。
9.根据权利要求8所述的废液与反渗透水的热交换方法，其特征在于步骤3为反渗透水位于反渗透水腔中，反渗透水腔浸泡在废液腔内的废液中，反渗透水与废液分别在各自的流道中流动，使废液中的热能通过用金属材料制成的反渗透水腔传递至反渗透水中进行热交换。
10.根据权利要求8所述的废液与反渗透水的热交换方法，其特征在于步骤3为反渗透水与废液分别在由中隔板分隔开的两侧密闭空间内流动，使废液中的热能通过中隔板传递至反渗透水中进行热交换。
全文摘要
一种血液透析系统，包括平衡装置、加热配液装置、透析器、热交换装置、超滤泵、若干管件以及安装在管件上的输送泵，所述平衡装置分别与透析器和加热配液装置通过管件连通，所述加热配液装置与热交换装置通过管件连通，流经所述平衡装置内的废液通过管件排出所述血液透析系统，所述热交换装置的废液入口与透析器的废液出口通过管件连通，所述热交换装置的废液出口与平衡装置的废液入口通过管件连通，所述超滤泵通过三通接口连接于透析器的废液出口和热交换装置的废液入口之间或者连接于热交换装置的废液出口和平衡装置的废液入口之间。本发明具有热能交换率高，安全节能，可靠性高，透析治疗效果好等优点。
文档编号A61M1/18GK102526822SQ20121001878
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者云琛 申请人:广州奥柏仕医疗器械有限公司