专利名称：在体外血液处理中调节替代液供应的方法和具有调节替代液供应的装置的体外血液处理设备的制作方法
在体外血液处理中调节替代液供应的方法和具有调节替代液供应的装置的体外血液处理设备本发明涉及用体外血液处理设备在体外血液处理中调节替代液(substituate)供应的方法，所述体外血液处理设备包括被半透膜分隔成血液室和透析液室的透析器以及供应替代液的装置。此外，本发明涉及具有调节替代液供应的装置的体外血液处理设备。多种机器辅助血液清理或血液处理的方法被用于慢性肾衰竭，以去除通常随尿消除的物质并回收液体。在血液透析(HD)中，患者的血液在体外血液回路中被输送通过被半透膜分隔成血液室和透析液室的透析器的血液室，同时透 析液流过透析液室。扩散物质交换基本上通过透析器膜发生。在血液过滤(HF)中，透析液不流过透析液室。仅发生对流物质交换。血液透析过滤(HDF)是两个过程的组合。在血液过滤(HF)或血液透析过滤(HDF)中通过透析器半透膜从患者中移出的液体的量在血液处理中作为替代液回输给患者，所述替代液是被准备好待用的或者获得自血液处理期间的透析液。替代液在透析器上游和/或下游被供到体外血液回路。透析器上游的替代液供应被称为前稀释而透析器下游的被称为后稀释。替代液速率是指一特定时间段内供应到体外血液回路里流动的血液的替代液的量。为平衡分别流入和流出透析器的透析液室的新鲜的透析液和使用过的透析液，使用了已知血液处理设备中的平衡系统。新鲜的和使用过的透析液的平衡确保了没有液体或仅有特定量的液体供给患者或从患者中移出。从患者中移出液体的超滤速率取决于跨膜压力TMP，其被定义为透析器中平均血液侧压力和平均透析液侧压力间的压力差。确定跨膜压力的方法和装置是公知的。例如EP0212127A1和W02009/080258A1描述了确定跨膜压力的装置。除了跨膜压力，血液侧沿透析器半透膜中空纤维纵向流动阻力对体外血液处理也是很重要的，所述纵向流动阻力下面被称为透析器的流动阻力。已知沿透析器膜中空纤维的压力脉冲的衰减与第一和第二谐波的波谱分量对基波分量的振幅比率相关联(W02008/135193A1)。本发明的基本问题是提供在体外血液处理中能够调节替代液速率的方法。此外，本发明的问题是创制有改进的替代液速率调节的体外血液处理设备。依据本发明，这些问题由权利要求I和11的特征来解决。本发明的有利的实施方案为从属权利要求的主题。本发明的方法以及本发明的装置基于体外血液处理中替代液供应的调节作为透析器的流变载荷的函数而发生的事实。必须考虑到如下事实替代液速率不是一个独立的变量，由于替代液速率与超滤速率关联，其可以仅作为透析器的流变载荷的函数而被调节。因此本发明的方法以及本发明的装置侧重于从考虑特定超滤速率情况下替代液供给至患者的预设替代液速率着手进行，预设替代液速率作为透析器的流变载荷的函数增加或降低。确定透析器的流变载荷以在体外血液处理中调节替代液供应，并根据载荷增加或降低替代液速率。透析器参数或血液参数的选择不再是必需的。甚至前稀释和后稀释之间的区别也可以不计。优选的基于跨膜压力或与跨膜压力相关的变量以及流动阻力或与流动阻力相关的变量确定透析器的流变载荷，其中跨膜压力或与跨膜压力相关的变量以及流动阻力或与流动阻力相关的变量在体外血液处理期间确定。这里如何测量跨膜压力和流动阻力并不重要。唯一的决定性因素是跨膜压力和流动阻力或从跨膜压力和流动阻力衍生的变量可用于进一步评价(evaluation),从而能够作为跨膜压力和流动阻力的函数来调节替代液供应。本发明优选的实施方案被提供用来确定用于评价跨膜压力或与跨膜压力相关的变量的第一评价量，和用于评价流动阻力或与流动阻力相关的变量的第二评价量。然后确定的两个评价量形成评价对，其表征透析器流变载荷。跨膜压力和流动阻力优选在0-100%的评价尺度内评价。透析器中的流变学完全由评价对描述。在优选的实施方案中，评价尺度内的透析器的评价是2维矩阵的输入参数，其分配给每个评价对(优先对)对应于所需的替代液速率变化的值。 对透析器流变载荷表征的大量评价对中的每个评价对分配给量(替代液速率将通过此量从预设量增加或降低)的特定值。评价对以及替代液速率变化的量的这种分配可以被存储于存储器中。因此根据其改变预设替代液速率的值对于各评价对的每种情况是可获得的。本发明特别优选的实施方案被提供用于确定流动阻力或与流动阻力相关的变量，在透析器上游体外血液回路中产生压力脉冲并在透析器下游测量，透析器下游测量的压力信号被波谱分解为基波分量和至少一个谐波。随后基于基波分量和至少一个谐波的比率确定流动阻力或与流动阻力相关的变量。测量的压力信号优选被分解为一个基波分量和两个谐波。本方法的优势是仅需要在透析器下游测量体外血液回路中的压力。对压力脉冲，可以测量置于透析器上游体外血液回路中的血液泵产生的压力脉冲，所述血液泵通常为咬合式软管泵。本发明的方法和本发明的装置可以使用通常存在于体外血液处理设备中的任何传感器系统。数据的评价可以在存在于体外血液处理设备里的任何中央控制和计算单元中进行。因此可以在无重大设计开销的情况下实施本发明的装置和本发明的方法。下面参考附图
更详细描述本发明实施方案的实例。在附图中图I在简化的示意图中显示了本发明的体外血液处理设备的主要组件，和图2显示了一个矩阵，其将对应于所需替代液速率变化的值分配给透析器流变载荷表征的每个评价对。图I显示了本发明的体外血液处理设备的主要组件，该体外血液处理设备为血液(透析)过滤设备，其包括被半透膜2分隔成血液室3和透析液室4的透析器(过滤器)1。血液室3的入口与血液供应线路5的一个末端相连，产生压力脉冲的血液泵6特别是滚压泵包括在血液供应线路5中，同时血液室的出口与血液排出线路7的一个末端相连，滴注室8包括在血液排出线路7中。血液供应线路和血液排出线路5、7与透析器的血液室3形成了血液透析过滤设备的体外血液回路9。血液供应线路和血液排出线路5、7为插入血液透析过滤设备的成套软管(一次性的)的软管线。血液透析过滤设备的透析液系统10包括制备可用透析液的装置11，其通过透析液供应线路12的第一部分与平衡装置35的第一半平衡室35a入口相连。透析液供应线路12的第二部分将第一半平衡室35a的出口与透析液室4的入口连接。透析液室4的出口通过透析液排出线路13的第一部分与第二半平衡室35b相连。透析液泵14包括在透析液排出线路13的第一部分之中。第二半平衡室35b的 出口通过透析液排出线路13的第二部分与排液装置15连接。也导入排液装置15的超滤液线路16，在透析液泵14的上游从透析液排出线路13分支。超滤泵17包括在超滤液线路16之中。在商业可得的设备中，平衡装置35包括两个反循环运行的平行平衡室。为简化起见，这里只显示了一个平衡室。在透析处理期间，患者的血液流过透析器的血液室3而透析液流过透析器的透析液室4。平衡装置35确保通过透析液排出线路流出的透析液与可以通过透析液供应线路供应的透析液同样多。可以用超滤泵17以预设的超滤速率从患者中收回预设量的液体(超滤液)。因此超滤泵17是用于通过透析器I的膜2从体外回路9中流动的血液中移出液体的装置的一部分，该装置被称为超滤装置18。为了将液体返供给患者，血液透析过滤设备包括了替换装置19，使用该装置可以将替换液体(替代液)输送给流过体外血液回路9的动脉分支20 (前稀释)和/或静脉分支21 (后稀释)的血液。替换装置19包括制备可用替代液的装置37，包括了第一替代液泵22的第一替代液线路36从该装置导入血液供应线路5的在血液泵6和血液室3之间的部分。包括了第二替代液泵24的第二替代液线路23从制备可用替代液的装置37导入滴注室8。如果血液透析过滤设备仅运行后稀释或前稀释，则一个或其他替代液泵连同各自的替代液线路可以被省去。此外，血液透析过滤设备包括中央控制和计算单元25，其通过控制线路6’、14’、17’、22’、24’与血液泵6、透析液泵14、超滤泵17和第一及第二替代液泵22、24相连接。体外血液处理设备包括调节替代液供应的装置26，其表示在图I的虚线中。调节替代液供应的装置26在图I中表示为单独的装置。然而其也可以是中央控制和计算单元25的组件。调节替代液供应的装置26通过数据线路26’与中央控制和计算单元25连接，以便调节装置可以与控制单元交换数据，特别是能相应控制替代液泵22、24以调整替代液速率Q。调节替代液供应的装置26包括确定透析器流变载荷的工具27和调节替代液速率的工具28。确定透析器流变载荷的工具27依次包括确定透析器跨膜压力或与跨膜压力相关的变量的工具29以及确定透析器流动阻力或与流动阻力相关的变量的工具30。透析器流动阻力应理解为血液侧沿透析器I中半透膜2的中空纤维纵向流动阻力。确定跨膜压力(TMP)的工具29可以以不同的方式设计。例如EP0212127A1中描述的测量装置可以被用于确定跨膜压力。在本实施方案的实例中，确定跨膜压力的工具27包括置于透析器I透析液室4上游的透析液供应线路12中的第一压力传感器31，置于透析器透析液室下游的透析液排出线路16中的第二压力传感器32，以及置于透析器I室3下游的血液返回线路21中的第三压力传感器33。压力传感器31、32、33通过数据线路31’、32’、33’与确定跨膜压力的工具29连接。通过压力传感器31和32在透析液系统10中确定透析液室上游压力P1和下游压力P2,并通过压力传感器33在体外血液回路9中确定血液室下游压力P3。确定跨膜压力TMP的工具29包括适合的计算单元，其依据以下公式计算跨膜压力
权利要求
1.使用体外血液处理设备在体外血液处理中调节替代液供应的方法,该体外血液处理设备包括 被半透膜分隔成血液室和透析液室的透析器，血液室为体外血液回路的一部分而透析液室为透析液系统的一部分； 以预设的替代液速率向体外血液回路供应替代液的装置， 特征在于确定透析器的流变载荷，其中替代液速率作为透析器的流变载荷的函数来调节。
2.权利要求I的方法，特征在于确定跨膜压力或与跨膜压力相关的变量以及透析器的流动阻力或与流动阻力相关的变量，其中基于跨膜压力或与跨膜压力相关的变量以及流动阻力或与流动阻力相关的变量确定透析器的流变载荷。
3.权利要求2的方法，特征在于为评价跨膜压力或与跨膜压力相关的变量，确定第一评价量HEMO_Priority，以及为了评价流动阻力或与流动阻力相关的变量，确定第二评价量BLKD_Priority，其中这两个确定的评价量组成表征透析器的流变载荷的评价对(HEMO_Priority/BLKD_Priority)。
4.权利要求3的方法，特征在于将替代液速率从预设值变化的量的特定值分配给表征透析器的流变载荷的大量评价对中的每个评价对，其中替代液速率的变化的量基于评价对以及替代液速率变化的量的分配，从确定的表征透析器的流变载荷评价对确定。
5.权利要求4的方法，特征在于预设替代液速率增加或减少确定的值。
6.权利要求3或4的方法，特征在于，为评价跨膜压力或与跨膜压力相关的变量，依据以下公式计算第一评价量 HEMO_Priority HEM0_Priority=((TMP-TMPlimit lowee)/TMPlimit_range) *100% 其中 TMPlimit—酬ge-TMPlimit—upper-TMPlimit—LQ觀其中 TMPlimit—LC1WER、TMPLIMIT—册卿和 TMPlimit—RANGE是经验确定的参数。
7.权利要求2到6中任意一项的方法，特征在于为确定流动阻力或与流动阻力相关的变量，在透析器上游在体外血液回路中产生压力脉冲并且在透析器下游测量，且透析器下游测量的压力信号被波谱分解为基波分量和至少一个谐波，其中基于基波分量和所述至少一个谐波的比率确定流动阻力或与流动阻力相关的变量。
8.权利要求7的方法，特征在于为评价流动阻力或与流动阻力相关的变量，依据以下公式从基波分量Gtl以及第一和第二谐波H1和H2以及经验确定的参数K1^Mu和α计算第二评价量 BLKD_Priority
9.权利要求2到8中任意一项的方法，特征在于测量体外血液回路和透析液系统中的压力以确定跨膜压力。
10.权利要求3到9中任意一项的方法，特征在于替代液在透析器上游和/或下游被供应到体外血液回路，其中基于确定的表征透析器的流变载荷的评价对，调节在上游和/或下游供应的替代液的量的比率。
11.体外血液处理设备，其具有 被半透膜(2)分隔成血液室(3)和透析液室(4)的透析器(I)，其中血液室为体外血液回路(9)的一部分而透析液室为透析液系统(10)的一部分； 以预设的替代液速率向体外血液回路(9)供应替代液的装置(19)以及， 调节替代液供应的装置(26)， 特征在于，调节替代液供应的装置(26)包括确定透析器的流变载荷的工具(27)和调节替代液速率的工具(28)，其以能够使替代液速率作为透析器的流变载荷的函数来调节的方式配置。
12.权利要求11的设备，特征在于确定透析器的流变载荷的工具(27)包括确定跨膜压力或与跨膜压力相关的变量的工具(29)以及确定透析器流动阻力或与流动阻力相关的变量的工具，其中确定透析器的流变载荷的工具(27)以使得能基于跨膜压力或与跨膜压力相关的变量以及流动阻力或与流动阻力相关的变量来确定透析器的流变载荷的方式配置。
13.权利要求12的设备，特征在于将确定透析器的流变载荷的工具(27)进行配置使得能够为评价跨膜压力或与跨膜压力相关的变量，确定第一评价量HEMO_Priority，以及为了评价流动阻力或与流动阻力相关的变量，确定第二评价量BLKD_Priority，其中这两个确定的评价量组成表征透析器的流变载荷的评价对(HEMO_Priority/BLKD_Priority)。
14.权利要求13的设备，特征在于调节预设替代液速率的工具(28)被配置使得替代液值从预设值变化的量的特定值被分配给表征透析器的流变载荷的大量评价对中的每个评价对，其中替代液值的变化的量基于评价对以及替代液速率变化的量的分配，从确定的表征透析器的流变载荷的评价对确定。
15.权利要求14的设备，特征在于调节预设替代液速率的工具(28)以使得预设替代液速率增加或减少确定的值的方式配置。
16.权利要求13到15中任意一项的设备，特征在于确定透析器的流变载荷的工具(27)被配置以使得为评价跨膜压力或与跨膜压力相关的变量，依据以下公式计算第一评价量 HEM0_Priority HEM0_Pr iority= ( (TMP-TMPlimitlowee) /TMPlimiteange) *100% 巾 TMPLIMIT_EANGE-TMPLIMITjjppEE-TMPLIMIT LQffEE 其中L画、TMPlimioppee和TMPl腿—麵GE是经验确定的参数。
17.权利要求12到16中任意一项的设备，特征在于确定透析器的流变载荷的工具(27)包括测量在透析器上游的体外血液回路中产生的压力脉冲的工具(33)，并且确定透析器的流变载荷的工具(27)被配置使得为确定与透析器的流动阻力相关的变量，透析器下游测量的压力信号被分解为基波分量和至少一个谐波，其中基于基波分量和所述至少一个谐波的比率确定流动阻力或与流动阻力相关的变量。
18.权利要求17的设备，特征在于确定透析器的流变载荷的工具(27)被配置使得 为评价流动阻力或与流动阻力相关的变量，依据以下公式从基波分量Gtl以及第一和第二谐波H1和H2以及经验确定的参数&2、My和α计算第二评价量BLKD_Priority :
19.权利要求12到18中任意一项的设备，特征在于确定跨膜压力的工具(27)包括测量体外血液回路和透析液系统中的压力的工具(33)。
20.权利要求13到19中任意一项的设备，特征在于以预设的替代液速率向体外血液回路(9)供应替代液的装置(19)被配置以使得替代液在透析器(I)的上游和/或下游被供应到体 外血液回路，其中调节替代液供应的装置(26)被配置使得能基于确定的表征透析器的流变载荷的评价对，调节上游和下游供应的替代液的量的比率。
全文摘要
本发明涉及使用体外血液处理设备在体外血液处理中调节替代液供应的方法，所述体外血液处理设备包括被半透膜(2)分隔成血液室(3)和透析液室(4)的透析器(1)以及供应替代液的装置(19)。此外，本发明涉及具有调节替代液供应的装置(26)的体外血液处理设备。本发明的方法和本发明的装置基于体外血液处理中替代液供应的调节作为透析器的流变载荷的函数而进行的事实。为在体外血液处理中调节替代液供应，从透析器的跨膜压力和透析器流动阻力确定透析器的流变载荷，且替代液速率根据所述载荷增加或降低。因此不再需要选择透析器参数或血液参数，而前稀释和后稀释之间的区别也可以不计。
文档编号A61M1/34GK102665791SQ201080053450
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月26日
发明者A·加格尔, P·克佩尔施密特 申请人:弗雷泽纽斯医疗保健德国有限公司