专利名称：血液处理设备和方法
血液处理设备和方法 本发明的背景和在先技术 本发明总体涉及体外血液处理。更具体地，本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的血液处理设备以及根据权利要求8的前序部分所述的方法。常规的血液处理设备(例如，血液透析系统或血液透析滤过系统)包含透析流体回路和血液回路。各回路通常与用于输送所讨论的流体的至少一个泵关联。传统地，已经使用了蠕动泵，并且这里，泵的旋转速度可以用作用于确定例如血液回路中通过泵的流量的基准。由于患者安全和成本效益的原因，进一步有益的是避免在血液回路中包括专用流量计。因此，在包括了非蠕动血泵的设计中，精确测量血液流量可能是复杂的。实际上，当使用蠕动血泵时，从泵速获得的血液流量测量也可能是不可靠的。例如，如果对泵的入口压力变为负(或者，更精确地，出现入口吸力)，则旋转速度是比较差的流体流量指示器。因此，期望实现使用除了根据蠕动原理工作的那些血泵以外的其它类型的血泵的设备设计。但是，尚未存在使得精确的血液流量测量成为可能、并且同时避免与血液回路中的多次使用性流量计关联的明显感染/污染风险的这样的方案。当然，由于成本原因，任何一次使用性流量计不能是高质量类型。
发明内容
因此，本发明的目的是缓解上述问题并且提供一种精确、简单并且无感染/污染的用于测量血液流量的方案，其中，膜式泵的博出量是可选的。
根据本发明，一个目的是通过如最初描述的设备来实现，其中，流量测量设备被构造成基于血液处理流体的第一量和第二量之间的差来确定至少一个血液流量参数。该第一量反映接收到包括血液处理单元的设备中的新鲜血液处理流体的量，第二量反映从设备放出的使用过的血液处理流体的量，并且在设备工作的第一明确限定的时段期间记录这两个量。至少一个血液流量参数反映在第二明确限定的时段期间的平均血液流量。
因为所提出的血液处理设备在血泵的特征方面提供了较高的设计灵活性的同时， 提供了流到血液处理装置中以及从血液处理装置流出的流量的精确测量，因此该血液处理设备是有益的。
根据本发明的一个实施方式，假设该设备被构造成根据循环过程而工作。在第一阶段期间，从血液源抽取未处理的血液，而在第二阶段期间，处理过的血液被输送到目标器皿。这里，第一明确限定的时段表示完成第一阶段和第二阶段中的一个阶段(即，第一阶段或第二阶段)至少一次所需的时间，而第二明确限定的时段表示其间至少一次完成第一阶段和第二阶段二者的间隔。由此，可以以方便的方式重复更新流量测量。
根据本发明的另一实施方式，流体泵被构造成通过血液处理流体来控制血泵的工作。这是所期望的，因为由此可以获得紧凑的、有成本效益的并且相当可靠的设备设计。
根据本发明的又一实施方式，作为替代，该设备包括用于通过除了血液处理流体之外的其它手段(如，与血液处理流体分离的不可压缩的工作流体)，或者通过机械装置 (例如，以活塞泵的形式)来控制血泵的装置。这里，流量测量装置被构造成进一步基于血泵的各博出量来确定流量参数。由于该设计使得能够简单明了地确定多个过程参数(如， 超滤)，所以该设计是有益的。而且，由于在此通过跟踪活塞位置可以确定在任意泵位置 (即，不仅是在针对活塞的端位置)泵送体积，因此，活塞泵是所期望的。
根据本发明的再一实施方式，至少一个血液流量参数的第一参数反映流到血液处理单元中的血液的流量。这里，工作的第一明确限定的时段表示第一阶段的持续时间，而第二明确限定的时段表示第一阶段的持续时间加上与第一阶段时间上邻接的一个第二阶段 (即，循环过程的紧随第一阶段的阶段，或者在紧挨第一阶段的之前的阶段)的持续时间。 由此，可以确定对流到血液处理装置中的血液流量的精确测量。
根据本发明的另一个方面，作为对上述第一参数的替换或者补充，至少一个血液流量参数的第二参数反映从血液处理单元流出的血液的流量。这里，作为替代，工作的第一明确限定的时段表示循环过程的第二阶段的持续时间。但是，此外，第二明确限定的时段表示第二阶段的持续时间加上与第二阶段时间上邻接的一个第一阶段的持续时间。因此，可以确定从血液处理装置流出的血液流量的精确测量。
根据本发明的另一实施方式，血液处理单元包括半渗透膜结构，该半渗透膜结构例如由大量中空纤维表示，该中空纤维的壁构成各半渗透膜。血液在该结构的血液侧(比如在纤维中)流动，而血液处理流体在该结构的流体侧(比如在纤维外部)流动。而且，该设备包括被构造成基于血液处理流体的第一量和第二量之间的差来确定所述结构的血液侧和流体侧之间的超滤参数的装置。因此，可以更精确地控制血液清洁过程。
根据本发明的另一方面，通过最初描述的方法来实现该目的，执行下面的步骤在第一明确限定的时段期间，对接收到包括血液处理单元的设备中的新鲜血液处理流体的第一量进行记录。在第一明确限定的时段期间，还对从该设备放出的使用过的血液处理流体的第二量进行记录。接着，在第二明确限定的时段满期之后，将至少一个血液流量参数确定为在第二明确限定的时段期间的平均血液流量。基于第一量和第二量之间的差，得出至少一个血液流量参数。
根据本发明的另一方面，通过计算机程序来实现该目的，该计算机程序可加载到计算机的存储器中，并且包括软件，当该程序在计算机上运行时该软件适用于控制上面提出的方法。
根据本发明的另一方面，通过上面记录有程序的计算机可读介质来实现该目的， 其中，当该程序加载到计算机中时，该程序用于控制计算机执行上面提出的方法。
本发明可清楚地用于关于双针实现的血液流量测量。但是，该提出的方案对于用于执行单针血液透析或血液透析过滤的血液处理设备(即，血液源和目标器皿表示与患者接触的相同接触点)也是有益的。进一步有益的是，根据下面的描述和所附的权利要求，本发明的有益特征和应用将是明显的。
对附图
和表的简单说明 现在通过作为示例而公开的实施方式并参照附图和表格，更详细地说明本发明。
表1示出了提出的循环处理过程的第一阶段和第二阶段、其间对流体量进行记录以确定血液流量值的第一明确限定的时段和第二明确限定的时段，并且表1示出了它们之间的时间关系； 图Ia-图Ib示出了分别在循环处理过程的第一阶段和第二阶段期间的根据本发明的第一实施方式的血液处理设备的框图； 图2a_图2b示出了分别在循环处理过程的第一阶段和第二阶段期间的根据本发明的第二实施方式的血液处理设备的框图； 图3a_图3b示出了分别在循环处理过程的第一阶段和第二阶段期间的根据本发明的第三实施方式的血液处理设备的框图； 图4a_图4b示出了分别在循环处理过程的第一阶段和第二阶段期间的根据本发明的第四实施方式的血液处理设备的框图；以及 图5通过流程图示出了根据本发明的测量血液流量参数的大致的方法。
具体实施例方式我们首先参照图la，图Ia示出了在循环血液处理过程的第一阶段E期间根据本发明的第一实施方式的血液处理设备(如，透析设备)的框图。
表1示出了第一阶段E和第二阶段R如何彼此相关。我们假设该过程的第一循环 Cl包括第一阶段E和第二阶段R的各阶段的一次重复。接着是第二循环c2，同样地包括第一阶段E和第二阶段R的各阶段的一次重复，等。
该设备包括血液处理单元D、分别为PFl和PF2的一对流体泵、分别为PBl和PB2 的一对血泵、以及流量测量装置，流量测量装置依次包括第一流量计Ql和第二流量计Q2， 以及控制单元P。此外，该设备包括第一血液阀装置Vl和第二血液阀装置V2。
血液处理单元D被构造成从血液源BS (例如，由包含待处理的血液的袋或肾病患者表示)接收未处理的血液，并且接收源自流体源FS(例如，透析流体袋)的新鲜血液处理流体。血液处理单元D还被构造成向目标器皿BT(如，由用于清洁后的血液的袋或肾病患者表示)放出处理过的血液，并且放出使用过的血液处理流体(如，放出到排出管或者废物室FD中)。血液处理单元D具有通过半渗透膜结构彼此分离的血液侧和流体侧。例如， 该结构可以由大量中空纤维表示，中空纤维的壁构成各半渗透膜并且纤维被构造成输送血液。该结构还被构造成当血液通过纤维进行输送时，使血液处理流体在纤维外部流动。自然地，相反的情况也同样可用，即，血液处理流体通过纤维，而血液在纤维外部流动。在任何情况下，在各纤维的半渗透膜上都发生血液处理(如，透析)。因此，血液处理单元D的总体功能是接收未处理的血液和新鲜血液处理流体，并且放出处理过的血液和使用过的血液处理流体。
流体泵PF 1和PF2被构造成使血液处理流体通过血液处理单元D。类似地，血泵 PBl和PB2被构造成从血液源BS抽取未处理的血液，使抽取的血液通过血液处理单元D并且将处理过的血液输送到目标器皿BT。根据图Ia和图Ib中所示的本发明的实施方式，流体泵PFl和PF2还被构造成通过血液处理流体来控制血泵PBl和PB2的工作。
控制血液阀装置Vl和V2以交替方式打开和关闭，使得当关闭第二血液阀装置V2 时，打开第一血液阀装置VI，反之亦然。这引起该设备的循环操作，其中，在第一阶段E期间，从血液源BS抽取未处理的血液，并且在第二阶段R期间，将处理过的血液输送到目标器 M BT。
流量测量装置Ql、Q2和P被构造成确定至少一个血液流量参数BQFI和/或BQF0， 该至少一个血液流量参数BQFI和/或BQFO反映与血液处理单元D有关的血液流量。例如，第一血液流量参数BQFI可以反映从第一血泵PBl到血液处理单元D的血液流量，而第二血液流量参数BQFO可以反映从血液处理单元D到第二血泵PB2的血液流量。在肾病护理处理中，这些都是要监测的重要参数。但是在下面的讨论中，我们将主要集中于第一血液流量参数BQFI。即，在理解了如何确定该参数背后的原理之后，可以比较简单明了地理解如何根据本发明的实施方式获得第二血液流量参数BQF0。
根据本发明的一个实施方式，控制单元P被构造成基于第一量DMI和第二量DMO 之间的差来确定第一血液流量参数BQFI。第一量DMI表示接收至包括血液处理单元D的设备中的新鲜血液处理流体的量，而第二量DMO表示从该设备放出的使用过的血液处理流体的量。在该设备工作的第一明确限定的时段Ta期间分别记录第一量DMI和第二量DM0。
表1示出了第一明确限定的时段Ta等于第一阶段E的持续时间。根据本发明，还定义了第二明确限定的时段T，其优选地表示其间至少一次地完成第一阶段E和第二阶段R 二者的间隔。因此，另一个明确限定的时段Tb可以等于第二阶段R的持续时间，使得T = Ta+Tb。因此，下面的关系是同样正确的T彡Ta以及T彡Tb。如果要确定第二血液流量参数BQF0，则Tb作为替换将表示第一明确限定的时段。还应当注意的是，Ta的持续时间可以与Tb的持续时间不同，并且循环持续时间可以在循环间变化，例如在cl和c2间变化，使得 T也变化。
在任何情况下，第一血液流量参数BQFI表示在第二明确限定的时段T期间，流到血液处理单元D中的平均血液流量。优选地，第一明确限定的时段(即，！；或！；)表示至少一次地完成第一阶段和第二阶段中的一个阶段(即，E或R)所需的时间，而第二明确限定的时段T表示其间至少一次地完成第一阶段E和第二阶段R 二者的间隔。但是，如从表1可看见的，第一阶段E和第二阶段R在第二明确限定的时段T期间的相对顺序与所讨论的问题是不相关的。因此，可以将T限定为使得第二阶段R在第一阶段E之前。
根据所提出的方法，基于由第一流量计Ql记录的第一流体流量参数FQFI可以获得第一量DMI。第一流量计Ql设置在将新鲜血液处理流体接收到设备中的导管上。因此， 第一流量计Ql可以设置在第一流体泵PFl的下游(如所示出的)或上游。类似地，基于由第二流量计Q2记录的第二流体流量参数FQFO可以获得第二量DM0。第二流量计Q2设置在将使用过的血液处理流体从设备排出的导管上。因此，第二流量计Q2可以设置在第二流体泵PF2上游(如所示出的)或下游。
为了在第一明确限定的间隔Ta(或者如果要确定第二血液流量参数BQF0，则Tb)期间获得第一量DMI，控制单元P优选地被构造成应用下面的策略。
(i)在间隔Ta的开始，记录已经送到设备中的血液处理流体的初始累积质量(或体积)，DMIstart, (ii)在间隔！；期间，基于第一流体流量参数FQFI，更新送到设备中的血液处理流体的累积质量(或体积)， (iii)在间隔Ta终点，记录已经送到设备中的血液处理流体的最终累积质量(或体积)，DMIend，以及 (iv)在间隔Ta结束之后， 计算DMI = DMIend-DMIstart。
类似地，为了在第一明确限定的间隔1；(或者如果要确定第二血液流量参数BQF0，则Tb)期间获得第二量DMO，控制单元P优选地被构造成应用下面的策略。
(i)在间隔Ta的开始，记录已经从设备排出的血液处理流体的初始累积质量(或体积)，DMOstart, (ii)在间隔！；期间，基于第二流体流量参数FQF0，更新从设备排出的血液处理流体的累积质量(或体积)， (iii)在间隔Ta终点，记录已经从设备排出的血液处理流体的最终累积质量(或体积)，DMOmd,以及 (iv)在间隔Ta结束之后， 计算DMO = DMOend-DMOstart。
最后，控制单元P优选地被构造成将第一血液流量参数BQFI (即，在第二明确限定的间隔τ = Ta+Tb期间流到血液处理单元D中的平均血液流量)确定为
权利要求
1.一种血液处理设备，该血液处理设备包括血液处理单元(D)，其被构造成接收未处理的血液和新鲜血液处理流体，并放出处理过的血液和使用过的血液处理流体，一对流体泵(PFl、PF2 ；PF3、PF4)，其被构造成使血液处理流体流过所述血液处理单元(D),一对血泵(PBl、PB2)，其被构造成从血液源(BS)抽取未处理的血液，使抽取出的血液流过所述血液处理单元(D)，并且将处理过的血液输送到目标器皿(BT)，各血泵包括泵室和柔性构件(FMl ；FM2)，该柔性构件将所述泵室分隔为第一血液累积容器(Bi ；B2)和第二工作流体累积容器(Fl ；F2)，其中，所述柔性构件被构造成改变所述第一累积容器和所述第二累积容器之间的体积关系，其特征在于，所述设备包括控制单元(P)和测量装置，该测量装置被构造成发出表示接收到至少一个所述第二累积容器(Fl ；F2)中的或从至少一个所述第二累积容器(Fl ；F2)排出的工作流体的量的反馈信号，由此，通过所述控制单元(P) 确定在所述柔性构件(FM1、FM2)的任意位置的工作流体的泵送质量或体积。
2.根据权利要求1所述的血液处理设备，其中，所述测量装置被构造成记录工作流体流量(QPB1 ；QPB2)，并且所述反馈信号表示所述流量。
3.根据权利要求1所述的血液处理设备，其中，所述测量装置被构造成记录恒定的工作流体流量(QPB1 ；QPB2)的持续时间，并且所述反馈信号表示所述时间。
4.根据权利要求1、2或3所述的血液处理设备，其中，所述流体泵(PF1、PF2)被构造成通过所述血液处理流体来控制所述血泵(PB1、PB2)的工作。
5.根据权利要求4所述的血液处理设备，所述设备包括用于通过与所述血液处理流体分离的工作流体来控制所述血泵(PB1、PB2)的装置(W1、PF3、W2、PF4)。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的血液处理设备，其中，所述控制单元(P)被构造成记录与接收到至少一个所述第二累积容器(Fl ；F2)中的或从至少一个所述第二累积容器(Fl ；F2)排出的所述工作流体有关的压力参数，并且其中，基于该压力参数确定所述柔性构件(FM1、FM2)的端位置。
7.根据权利要求1所述的血液处理设备，其中，所述设备包括流量测量装置(Ql、Q2、 P)，该流量测量装置(Q1、Q2、P)被构造成确定反映与所述血液处理单元(D)有关的血液流量的至少一个血液流量参数(BQFI、BQFO)，并且所述流量测量装置(P)被构造成基于接收到所述设备中的新鲜血液处理流体的第一量(DMI)和从所述设备放出的使用过的血液处理流体的第二量(DMO)之间的差，来确定所述至少一个血液流量参数(BQFI、BQF0)，在所述设备工作的第一明确限定的时段(Ta;Tb)期间记录所述第一量(DMI)和第二量 (DMO)，并且所述至少一个血液流量参数(BQFI、BQF0)表示在第二明确限定的时段(T)期间的平均血液流量。
8.一种用于在血液处理设备的第一阶段(E)和第二阶段(R)之间任意转换的方法，该血液处理设备包括血液处理单元(D)，其被构造成接收未处理的血液和新鲜血液处理流体，并且放出处理过的血液和使用过的血液处理流体，一对流体泵(PF1、PF2)，所述流体泵(PF1、PF2)被构造成使血液处理流体流过所述血液处理单元(D)；—对血泵(PB1、PB2)，所述血泵(PB1、PB2)被构造成从血液源(BS)抽取未处理的血液，使抽取出的血液流过所述血液处理单元(D)，并且将处理过的血液输送到目标器皿(BT)，各血泵包括泵室和柔性构件(FMl ；FM2)，该柔性构件将所述泵室分隔为第一血液累积容器(Bi ；B2)和第二工作流体累积容器(Fl ；F2)，其中，所述柔性构件被构造成改变所述第一累积容器和所述第二累积容器之间的体积关系，其特征在于以下步骤记录接收到至少一个所述血泵(PBl ；PB2)的至少一个所述第二累积容器(Fl ；F2)中的或者从至少一个所述血泵(PBl ；PB2)的至少一个所述第二累积容器(Fl ；F2)排出的所述工作流体的量，以及通过所述测量装置发出表示接收到所述第二累积容器(Fl ；F2)中的或从所述第二累积容器(Fl ；F2)排出的工作流体的累积量的反馈信号；基于所述反馈信号确定在所述柔性构件(FMl ；FM2)的任意位置的泵送质量或体积；在达到一定的体积时相对于所述第二累积容器(Fl ；F2)反转所述工作流体的方向，并且由此实现在所述第一阶段(E)和所述第二阶段(R)之间的任意转换。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，记录所述工作流体的量包括测量工作流体流量 (QPB1 ；QPB2)。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，记录所述工作流体的量包括记录恒定的工作流体流量(QPB1 ；QPB2)的持续时间。
11.根据权利要求8、9或10所述的方法，所述方法包括通过所述流体泵(PFl；PF2)泵送所述处理流体，以及通过所泵送的血液处理流体来控制所述血泵(PB1、PB2)的工作。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法包括通过与所述血液处理流体分离的工作流体来控制所述血泵(PB1、PB2)。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤通过所述控制单元(P)记录与所泵送的工作流体有关的压力参数，以及基于所述压力参数确定所述柔性构件(FM1、FM2)的端位置。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述设备工作的第一明确限定的时段(Ta；Tb) 期间，所述方法包括以下步骤记录接收到所述设备中的新鲜血液处理流体的第一量(DMI)，以及记录从所述设备放出的使用过的血液处理流体的第二量(DMO)，并且在第二明确限定的时段(T)期满之后，基于所述第一量(DMI)和所述第二量(DMO)之间的差，将所述至少一个血液流量参数 (BQFI.BQF0)确定为在所述第二明确限定的时段(T)期间的平均血液流量。
全文摘要
一种血液处理设备，该血液处理设备包括血液处理单元(D)，其被构造成接收未处理的血液和新鲜血液处理流体，并放出处理过的血液和使用过的血液处理流体；一对流体泵(PF1、PF2；PF3、PF4)，其被构造成使血液处理流体流过血液处理单元(D)；一对血泵(PB1、PB2)，其被构造成从血液源(BS)抽取未处理的血液，使抽取出的血液流过血液处理单元(D)，并将处理过的血液输送到目标器皿(BT)，各血泵包括泵室和柔性构件(FM1；FM2)，柔性构件将泵室分隔为第一血液累积容器(B1；B2)和第二工作流体累积容器(F1；F2)，其中，柔性构件被构造成改变第一累积容器和第二累积容器之间的体积关系。进一步地，该设备包括控制单元(P)和测量装置，测量装置被构造成发出表示接收到至少一个第二累积容器(F1；F2)中的或从至少一个第二累积容器(F1；F2)排出的工作流体的量的反馈信号，由此，通过控制单元(P)确定在柔性构件(FM1、FM2)的任意位置的工作流体的泵送质量或体积。
文档编号A61M1/10GK102186512SQ200980140837
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月12日 优先权日2008年10月14日
发明者马蒂斯·霍尔默, 兰纳特·琼森, 安德斯·瓦伦伯格, 佩尔·汉森 申请人:甘布罗伦迪亚股份公司