一种血液净化装置的液体平衡系统及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于血液净化技术领域，涉及一种血液净化装置的液体平衡系统及应用， 具体涉及一种便携式连续性血液净化装置的液体平衡系统及应用。
【背景技术】
[0002] CRRT(continuousrenalreplacementtherapy，连续性肾脏替代治疗），又名 CBP(continuebloodpurification，床旁血液滤过），是一种采用每天24小时或接近24小 时的一种长时间、连续的体外血液净化疗法以替代受损肾功能的技术。CRRT临床应用目标 是清除体内过多水分，清除体内代谢废物、毒物，纠正水电解质紊乱，确保营养支持，促进肾 功能恢复及清除各种细胞因子、炎症介质。CRRT能实现透析/滤过，灌流，超滤等血液净化 治疗，具有体外循环的安全保障系统。
[0003] 但是，CRRT设备仍然存在缺陷：其体积仍然较为庞大笨重，不易搬运，更不能够满 足随军事行动便携携带的需要。在军事行动或非战争军事行动的一线战创伤救治的血液 净化治疗中，野外环境严酷，对电源、水源、设备的重量和设备的操作要求极高，现有技术中 CRRT不易便携携带，且在颠簸、摇摆和振动的环境下容易损坏或造成仪器不稳定，完全不能 工作，无法实施紧急救治。目前尚没有国外或国产的适用战时一线救治及野外救援、灾难救 援的小型便携式连续性血液净化装置。
[0004] 而且，公知的CRRT设备最核心的关键技术是液体平衡精度和液体脱水精度的控 制与监控，其中控制技术主要分为两种：液体重量计量技术与液体容积计量技术。液体重量 计量技术是通过电子称重元器件，如电子天平，直接称量置换液与废液的重量，从而实现对 液体进出平衡与脱水精度的控制。重量计量技术能够直接对液体的实际重量进行测量，但 是由于电子天平要求在稳定无晃动的环境下才能进行精确计量，因此在治疗环境变化的情 况下，如抗震救灾现场、救护车等交通工具上都无法使用。而液体容积计量技术是通过腔体 容积固定的柱塞栗作为液体驱动装置，记录柱塞每动作一次，流出的液体体积都是固定的 方式，实现对液体流量的控制。但是，液体容积计量技术并不能直接测量液体的流量精度， 而是通过间接测量的方式进行流量推算控制，具有先天缺陷。也就是说，液体容积计量技术 从它的工作原理上决定了其并不能直接测量液体的进出量，而是通过监测容积栗的机械动 作次数与周期来实现，认为柱塞容积每次动作流出的液体容积都是固定的，但实际使用过 程中，很多条件决定了容器容积固定不等于液体流出的容积固定。因此面对流量误差，现有 的CRRT机无法及时作出反应和调整，存在较大的安全隐患。另外，现有CRRT设备还使用平 衡腔方式保证废液和透析液的平衡，通过另外超滤栗进行病人脱水。但是，平衡腔的方式会 接触液体，存在交叉感染的风险，每个病人使用完毕必须进行消毒处理，步骤繁琐、效率低 下。
[0005] 因此，如何在颠簸、摇摆和振动的环境下，在一种小型便携式连续性血液净化装置 中分别实现透析/滤过，灌流，超滤等血液净化治疗过程，同时保持装置中液体的平衡，仍 然是一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种血液净化装置的液体 平衡系统及应用，用于解决缺乏一种方便携带的血液净化装置上受震动等环境影响比较 小，避免交叉感染，计量精准，调节、反馈、控制、平衡精准的液体平衡系统的问题。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种血液净化装置的液体 平衡系统，包括以下部分：
[0008] 透析置换液通路，所述透析置换液通路包括第一管路、透析置换液栗、第一流量传 感器；所述第一管路受透析置换液栗驱动，与所述血液净化装置的滤器相连通；所述第一 流量传感器设置在第一管路上，所述第一流量传感器为超声波流量传感器；
[0009] 废液处理通路，所述废液处理通路包括第二管路、废液栗、第二流量传感器；所述 第二管路受废液栗驱动，所述第二管路连通所述血液净化装置的滤器并通往废液出口；所 述第二流量传感器设置在第二管路上，所述第二流量传感器为超声波流量传感器；
[0010] 计量装置，用于接收超声波流量传感器发出的信号并计算流量，输出流量信号；
[0011] 透析置换液栗电驱动装置，用于驱动透析置换液栗的转动；
[0012] 废液栗电驱动装置，用于驱动废液栗的转动并发送电机速度反馈信号；
[0013] 平衡控制装置，与计量装置及废液栗电驱动装置相连，接收来自计量装置的流量 信号以及来自废液栗电驱动装置的电机速度反馈信号，并向废液栗电驱动装置发送电机转 速控制信号。
[0014] 优选地，所述一种血液净化装置的液体平衡系统，还包括以下部分：
[0015] 动脉血液通路，所述动脉血液通路包括第三管路、血栗；所述第三管路受血栗驱 动，与所述血液净化装置的滤器相连通；
[0016] 静脉血液通路，所述静脉血液通路包括第四管路；所述第四管路连通所述血液净 化装置的滤器并通往血液输出口。
[0017] 优选地，所述超声波流量传感器包括以下部件：
[0018]固定部件，用于将超声波流量传感器固定于第一管路或第二管路上；
[0019] 超声波发射器，设置在第一管路或第二管路的一侧，用以向第一管路或第二管路 发射超声波；
[0020] 超声波接收器，设置在第一管路或第二管路的另一侧与超声波发射器相对，用以 接收来自所述超声波发射器并传输到超声波接收器的超声波信号并输出电流信号。
[0021] 更优选地，所述固定部件包括有上盖、下托，所述下托上表面上设有管路固定卡 槽，所述上盖与下托活动连接。
[0022] 进一步地，所述下托的一侧与上盖的一侧呈翻盖式活动连接，下托的另一侧设有 卡扣，所述卡扣的上部凸出于下托的上表面，并与上盖的另一侧活动式卡接。其中，翻盖式 活动连接是指下托的一侧与上盖的一侧相连接，并使上盖可翻转活动。活动式卡接是指上 盖的另一侧与固定连接在下托一侧的卡扣上部之间呈翻下闭合连接或翻开脱离不连接。
[0023] 进一步地，所述管路固定卡槽内卡接有所述管路。最优选地，所述管路固定卡槽通 过卡扣连接的上盖与下托闭合固定管路。
[0024] 优选地，所述计量装置，包括以下部分：
[0025] 信号转换电路，用于将来自超声波流量传感器的电流信号转换为电压信号；
[0026] 信号采集电路，与信号转换电路相连，用于将电压信号再转换为数字信号；
[0027] 数据处理单元，与信号采集电路相连，用于接受数字信号并通过公式I、II、V计 算输出流量值；
[0030] 上述公式中，通过第一流量传感器的液体流速的瞬时当量值；v2:通过第二流 量传感器的液体流速的瞬时当量值；t:累计时间；V1:累计通过第一流量传感器的液体总 量；V2:累计通过第二流量传感器的液体总量；
[0031] v= (Vot/Vnax)Xvnax (V)，
[0032] 上述公式中，v:液体流速的瞬时当量值；Vot:液体流速的瞬时数字电压信号； V_:液体最大流速对应的数字电压信号；v_:液体最大流速当量值。
[0033] 更优选地，所述信号转换电路包括有串联的采样电阻和电流转电压模块，所述电 流转电压模块将接受到的电流信号转换为电压信号。
[0034] 更优选地，所述公式I、II中，VpV；；的单位优选为ml/min 的单位优选为min;Vi、 V2的单位优选为ml。
[0035] 更优选地，所述公式V中，v的单位优选为ml/min;Vot的单位优选为V;Vmax的单 位优选为V;vmax的单位优选为ml/min。
[0036] 更优选地，所述液体最大流速对应的数字电压信号V_优选为5V，所述液体最大 流速当量值vmax优选为300ml/min，S卩公式V优选为：v= (Vot/5)X300。具体来说，数据处 理单元将获得液体流速的瞬时数字电压信号进行计算液体流速的瞬时当量值，将获得液体 最小流速对应的数字电压信号0V对应液体最小流速当量值Oml/min，将获得液体最大流速 对应的数字电压信号5V对应液体最大流速当量值300ml/min。
[0037] 优选地，所述废液栗电驱动装置，包括以下部分：
[0038] 废液栗电机，与废液栗电机驱动器相连，用于驱动废液栗的转动；所述废液栗电机 带有负反馈回路，发送电机速度反馈信号；
[0039] 废液栗电机驱动器，与废液栗电机及平衡控制装置相连，接收平衡控制装置发送 的电机转速控制信号并控制废液栗电机转速，接收废液栗电机发出的电机速度反馈信号并 传输给平衡控制装置。
[0040] 更优选地，所述废液栗电机为步进电机。
[0041] 优选地，所述透析置换液栗电驱动装置，包括以下部分：
[0042] 透析置换液栗电机，用于驱动透析置换液栗的转动；
[0043] 透析置换液栗电机驱动器，与透析置换液栗电机相连，用于控制透析置换液栗电 机的转速。
[0044] 更优选地，所述透析置换液栗电机为步进电机。所述透析置换液栗电机带有负反 馈回路，能够发送电机速度反馈信号。
[0045] 优选地，所述滤器的内腔内设有滤膜，滤膜将滤器内腔分隔成血液流动空间及透 析液/废液流动空间；第一管路选择性地接入滤器的透析液/废液流动空间或血液流动空 间之任一，第二管路连通滤器的透析液/废液流动空间，第三管路接入滤器的血液流动空 间，第四管路接出滤器的血液流动空间。
[0046] 更优选地，第一管路还接入第三管路内。
[0047] 优选地，所述透析置换液通路上设有第一除气壶，所述第一除气壶与所述第一管 路连通，并设置于所述第一管路中流向所述第一流量传感器的液体的上游。
[0048] 优选地，所述废液处理通路上设有第二除气壶，所述第二除气壶与所述第二管路 连通，并设置于所述第二管路中流向所述第二流量传感器的液体的上游。
[0049] 更优选地，所述动脉血液通路上设有第三除气壶，所述第三除气壶与所述第三管 路连通。
[0050] 更优选地，所述静脉血液通路上设有第四除气壶，所述第四除气壶与所述第四管 路连通。
[0051] 优选地，在透析置换液通路中，所述透析置换液栗设置在透析液或置换液输入口 与第一除气壶之间的第一管路上。
[0052] 优选地，在废液处理通路中，所述废液栗设置在滤器与第二除气壶之间的第二管 路上。
[0053] 更优选地，在动脉血液通路中，所述血栗设置在血液输入口与第三除气壶之间的 第三管路上。
[0054] 所述透析液或置换液输入口是指第一管路的一端端口，即透析液或置换液输入第 一管路的进口。所述废液出口是指第二管路中经废液栗驱动的废液流出的出口。所述血液 输入口是指动脉血液通路中第三管路的一端端口，即血液输入第三管路的进口。所述血液 输出口是指静脉血液通路中第四管路的一端端口，即血液从第四管路输出并回流回人体静 脉的进口。
[0055] 优选地，所述平衡控制装置，包括以下部分：
[0056] 实际超滤总量计算单元，用于根据公式III计算获得实际超滤总量；
[0057] UF=VV! (HI)，
[0058] 其中，UF:实际超滤总量A:累计通过第一流量传感器的液体总量；V2:累计通过 第二流量传感器的液体总量；
[0059] 设定超滤总量单元，用于设定超滤总量；
[0060] 信号反馈单元，与废液栗电驱动装置相连，接收来自废液栗电驱动装置的电机速 度反馈信号；
[0061] 废液栗转速调整计算单元，分别与实际超滤总量计算单元、设定超滤总量单元及 信号反馈单元相连，根据公式IV计算废液栗（22)的电机转速；
[0062] v废=v废。+ (UFref -U