从体外血液回路中清除气泡的方法与流程

微气泡是直径为几微米的气泡，由于它们很小，微气泡一般来说不可见。而在体外血液回路里它们在不同的位置和不同的条件下出现了，尤其是由于可溶于血液的气体的排放或从体外回路真空区域中非常小的裂缝中空气的进入，并且它们粘附于体外软管系统的内表面或粘附于血液处理单元的内表面。当这些微气泡从粘附的表面脱离并进入人体血液后，它们带来的后果要比人们以前预测的要大。例如，在透析病人的重要器官例如肺，心脏和大脑里，都发现了微气泡。

借助微气泡探测器来观察透析器，可以发现若干可能的微气泡的来源。尤其是在处理刚开始的几分钟，可以观察到更多的微气泡进入到病人身体。在处理开始的时候，平均微气泡流量比剩余处理时间内的平均微气泡流量高了一个数量级。另外，体外回路里还存在潜在的空气收集处，可作为其后微气泡形成的来源和储存处。例如，空气收集处可以出现在透析器里，在血液泵的软管部分，在静脉滴注室，在肝素注射器和其他注射器，在供给线(例如肝素软管)和其他接口(例如鲁尔接口)中。一般来说，所述泵的吸入口部分的真空促进空气的流入。此外，在压力保持测试中，可以观察到微气泡量增加，因为此时透析液暂时不再更新，并且透析器毛细管里的血液不再被新鲜无气体的透析液冲洗了。

由于微气泡很小并且浮力很小，它们只能局限于在静脉壶中被分离，并且有条件的被指定的保护系统发现，以防止空气溶入。

本发明的目的在于，在体外血液回路中减少微气泡的数目，或者减少微气泡溶入患者身体。

基于以上背景，本发明提出了一种从体外血液回路的目标区域中清除气泡的方法。其中，冲洗液流经所述目标区域，即冲洗液通过入口进入所述目标区域再通过出口离开所述目标区域。本发明规定所述入口不同于所述体外血液回路的动脉口，并且所述出口不同于所述体外血液回路的静脉口。

在一个实施例中，所述体外血液回路在透析机中。所述透析机的体外血液回路包括动脉管线，血泵，透析器和静脉管线。用于连接患者的动脉口被设置在动脉管线上。用于连接患者的静脉口被设置在静脉管线上。根据本发明，所述冲洗液并不经由静脉口离开目标区域，而是通过单独的出口流出。因此，该去除气泡的方法的开始时间有了更高的灵活性。由于现有技术的已知方法中，使用静脉口作为出口或需要静脉口的短回路。当患者与所述回路连接的时候，不能清除气泡。例如，处理间歇的期间比如进行压力保持测试的期间，不能清除气泡。

此外，该方法也可应用于其他体外处理系统，例如超滤设备和心肺机中。

目标区域是指体外血液回路位于所述入口和所述出口之间的一部分。因为所述入口不同于动脉口并且所述出口不同于静脉口，目标区域仅包括体外血液回路的一部分。在不同的实施例中，体外血液回路的不同的部分或功能组可以位于目标区域外。例如，优选设置在静脉管线的血泵可以位于目标区域之外。

优选地，在向前的方向上冲洗目标区域。向前方向被定义为使得冲洗液朝静脉口方向流动。在本发明的框架内，术语“上游”和“下游”涉及所述体外血液回路中设定的流动方向。在整个过程中，冲洗液优选地总是在同一方向上流经目标区域。优选地，冲洗液在此过程中不循环。然而，在不同的情况下，可以使得循环至少偶尔发生，以便可选地再次利用已使用过的冲洗液。

在一个实施例中，所述出口被设置于静脉管线上。在一个实施例中，所述出口被设置于体外血液回路的现有全部接口的下游。举例说明，现有接口包括前稀释口，后稀释口，给抗凝剂口(例如肝素或柠檬酸盐)，取血口，动脉或静脉给药口等。在本实施例中，所述动脉口或静脉口不应该被理解为接口。假设所述出口位于体外血液回路的现有全部接口的下游，则所述体外血液回路的最大化的一部分可以免于微气泡并且同时给予抗凝剂时，可以被润湿。所述出口优选接近于静脉口。将所述出口设置于防止空气进入的任意保护系统例如气泡探测器的上游是有利的。

在一个实施例中，所述入口设置在所述动脉管线上。在一个实施例中，所述入口设置于血泵的上游。所述入口也可设置于血泵的下游。一般来说，置换液的入口可以靠近动脉口，使得尽可能大的一部分软管系统免于微气泡。在使用抗凝剂进行间歇性冲洗的时候，置换液的入口优选的应当位于给予抗凝剂的软管的上游，用以携带同时给药的抗凝剂并且润湿软管系统的最大化的一部分。因此，在一个实施例中，所述入口被设置于血泵的上游。或者，也可将所述入口设置于血泵的下游，可选的，设置于用于给抗凝剂(例如肝素)的接口的上游。

在一个实施例中，现有接口被用作所述入口。举例说明，可用作所述入口的现有接口包括，前稀释口或给抗凝剂口。在一个实施例中，体外血液回路的入口被配置为单独的接口。在可能的实施例中例如，额外的入口被设置于血泵的上游，使得血泵附近的区域也可以被冲洗或者免于微气泡。

目标区域优选包括体外血液回路中经常形成气泡或气泡经常发生沉积的部分。假设所述入口位于动脉管线并且所述出口位于静脉管线，当用于透析机时，所述目标区域至少包括透析器。如果所述入口位于血泵的上游，则所述目标区域还包括血泵。一般来说，目标区域更进一步可以包括静脉滴注室，肝素注射器和其他注射器或供应管线(例如通过鲁尔接口连接)比如说肝素软管。

在一个实施例中，体外血液回路包括动脉和/或静脉夹。所述动脉夹优选设置在所述动脉口和所述入口之间，所述静脉夹优选设置在所述出口和所述静脉口之间。动脉夹可以省略，例如，当所述入口位于血泵的下游的时候。固定的血泵也可以产生阻塞效应。本例中术语夹/夹子也包括闭塞阀。

在一个实施例中，所述入口和/或所述出口可通过夹子关闭。在一个实施例中，所述入口和/或所述出口通过三通阀与体外血液回路连接。夹/夹子应被理解为可用于分别阻断动脉管线或静脉管线的部件。通过使用三通阀，位于目标区域上游端的动脉口或所述入口可与目标区域解耦并且位于目标区域下游端的静脉口或所述出口可与目标区域解耦。

在一个实施例中，至少偶尔在冲洗过程中，所述体外血液回路中冲洗液的流速和/或压力是变化的。由此可从体外血液回路的壁上更有效的分离微气泡。可以通过改变泵的传送速度或通过控制夹子或阀门来实现流速和/或压力的变化。在一个实施例中，冲洗液的流速和/或压力爆发性的增大和减小。该爆发表现为冲洗液的流速和/或压力持续的或突然的升高和持续的或突然的降低。该爆发的振幅可被设置为冲洗液的流速和/或压力在峰值和峰谷之间变化范围，变化因子至少为1.3、1.5或2。

在一个实施例中，至少偶尔在冲洗过程中，所述体外血液回路中冲洗液的流速范围不同于所述血液处理时可能的流速范围。这意味着在体外血液回路中冲洗液的流速至少偶尔在冲洗过程中高于血液处理时可能的流速范围。例如，也存在逆流的可能性。在一个实施例中，在所述体外血液回路中冲洗液的流速在冲洗过程中大于550ml/min或至少偶尔大于700ml/min。在许多例子中，体外血液处理期间，会让流速处于200ml/min和550ml/min之间，特别是当使用内直径为3-5mm的软管系统时。在冲洗过程中使用较高的流速可以更好的分离气泡。

在一个实施例中，该方法可在准备体外血液回路时使用，并且可以，例如，作为准备过程的最后一步。

在一个实施例中，该方法被用在处理的间歇，特别用于压力保持测试的过程中。该方法可以手动地或自动地被触发。触发条件包括，例如，周期性触发(如间隔为30分钟到2小时)或响应特定传感器报告而触发(如气泡探测器测量值超过限定值)或因事件而触发(如开始进行压力保持测试)。所述的冲洗可在预定时间段(如持续时间1-5分钟)进行或者在不同参数的基础上，手动地或自动地确定。该过程与另一个过程例如压力保持测试耦合也是可行的。

在一个实施方案中，该过程包括以下步骤：(a)关闭动脉夹并且打开所述入口；(b)向所述目标区域输送第一体积的冲洗液，所述第一体积大体上等同于所述目标区域的体积；(c)关闭静脉夹并且打开所述出口；(d)用所述冲洗液来冲洗所述目标区域；(e)打开所述动脉夹并且关闭所述入口；(f)从所述目标区域中排出第二体积的冲洗液，所述第二体积的冲洗液大体上等同于所述目标区域的体积；以及(g)关闭所述出口并且打开所述静脉夹。在该实施例中，所述入口优选设置在血泵的上游。步骤(b)、(d)和(f)中冲洗液的输送优选由血泵完成。

在一个实施方案中，该过程包括以下步骤：(a')停止所述血泵并且打开所述入口；(b')向所述目标区域输送第一体积的冲洗液，所述第一体积大体上等同于所述目标区域的体积；(c')关闭静脉夹并且打开所述出口；(d')用所述冲洗液来冲洗所述目标区域；(e')关闭所述入口并且启动血泵；(f')从所述目标区域中排出第二体积的冲洗液，所述第二体积的冲洗液大体上等同于所述目标区域的体积；以及(g')关闭所述出口并且打开所述静脉夹。在本实施例中，所述入口优选设置在所述血泵的下游，步骤(b')和(d')中冲洗液的输送优选由单独的冲洗泵完成。步骤(f')中冲洗液的输送优选由血泵完成。

该方法的步骤优选地分别通过由(a)至(g)或(a')至(g′)的顺序依次进行。在一个实施例中，第一或第二体积"大体上"等同于所述目标区域的体积，最大相差在±20％或±10％。这意味着很多情况下，并不需要精准的相同体积，体积大致相同是比较有利的。如果体积有所不同，在控制单元的控制下，可以检测并处理供给的冲洗液的量或者排出的血液的量。进一步地，所述控制单元可将此用于确定血液处理的特定参数，特别是用于确定超滤体积。步骤(a)和(e)或(a')和(e')，和步骤(c)和(g)或(c')和(g')中所述关闭和打开可通过切换三通阀完成。

相对于前面描述的背景而言，本发明还涉及一种具有体外血液回路和控制单元的体外血液处理装置，按照本发明规定，所述体外血液回路具有冲洗液的入口和出口，所述入口不同于体外血液回路的动脉口并且所述出口不同于体外血液回路的静脉口，并且所述控制单元被用于执行本发明所述方法。

本发明的所述控制单元被用于执行前述权利要求之一的方法，意味着控制单元内储存有相应程序，并且该控制单元与执行所述方法所需的执行器(例如泵和阀)相连接。该体外血液处理装置可以包括与本发明所述方法相应的结构特征。

在一个实施例中，所述体外血液处理装置是透析机。透析机适用于并被用于进行血液透析，血液透析滤过，血液滤过和/或超滤(仅去除液体)。此外，本发明所述体外血液处理装置可以是另一个处理系统，例如超滤装置或心肺机。

在一个实施例中，血液处理装置包括用于冲洗液的管线系统，该管线系统连接至所述体外血液回路，所以冲洗液可以通过入口进入目标区域并通过出口离开目标区域，所述管线系统优选地包括位于所述入口上游的冲洗泵。

在一个实施例中，所述管线系统包括，冲洗液的贮液器，或冲洗液的准备装置，两者均设置在所述入口的上游。所述控制单元可连接到所述冲洗泵，并且可配置为在本发明的方法的范围内控制该冲洗泵，以实现对目标区域的冲洗。

在一个实施例中，该控制单元在体外血液回路的准备过程中，可自动触发冲洗过程。例如，该过程可以作为准备过程的最后一步。

在一个实施例中，该控制单元配置为在开始所述冲洗过程之前中断处理和/或在中断处理期间触发过程和/或可以在过程结束后自动继续进行所述处理。例如，该控制单元可以仅仅为了开始所述过程而中断所述处理。这种中断是周期性地，(如间隔值从30分钟到2小时)或者响应特定传感器报告而触发，例如来自于静脉管线上气泡探测器的报告。另外，该控制单元可以在所述处理已被中断的情况下，触发所述过程。例如在压力保持测试时触发过程。所述过程的持续时间长度例如可根据同时进行的压力保持测试的长度来确定(例如，1-5分钟)。

在一个实施例中，所述控制单元将所述冲洗过程提供的冲洗液的流量和/或所述冲洗过程排出的血液量用于确定血液处理的特定参数，特别是用于确定超滤体积。

在一个实施例中，在所述冲洗过程结束时，所述控制单元可以缓慢增加血液传输速度。因此，在血液处理的开始时，会有更少的微气泡脱离并进入血液。例如，传输速度根据以下任意线性斜坡增加，不大于300ml/min²或不大于200ml/min²或不大于150ml/min²。

所述血泵和/或所述冲洗泵可以是蠕动泵。冲洗液可以是替换液或预冲液。例如包括生理盐水和林格氏液。另外，溶液也可包含抗凝剂例如肝素。

相对于前面描述的背景而言，本发明还涉及一种用于体外血液处理的一次性装置。该一次性装置包括动脉管线，血泵组件，血液处理单元和静脉管线。根据本发明，所述一次性装置的动脉管线包括用于冲洗液的入口的接口，其静脉管线包括用于冲洗液出口的接口。该用于入口的接口不同于软管组的动脉口，该用于出口的接口不同于软管组的静脉口。

在一个实施例中，所述一次性装置是用于透析处理的一次性装置，并且血液处理单元是透析器。此外，根据本发明的一次性装置可以是超滤装置的液体系统或心肺机的液体系统。

所述血泵可以完全集成在一次性装置中；然而，出于成本原因，将泵置于机器侧同时仅将泵的特定组件置于一次性装置中是更有利的，该特定组件和置于机器侧的泵的更多组件相互作用共同组成所述泵。一个例子是蠕动泵，其有弹性可变形的软管部分可被置于一次性装置之内，其泵内的执行器与所述软管部分相结合，并被置于机器侧。

所述一次性装置优选包括血液软管组，至少部分地所述动脉管线以及静脉管线为血液软管。例如，该血液软管的内直径在3-5mm之间。该一次性装置至少部分是塑料制成。血液处理单元优选中空纤维透析器。

在一个实施例中，用于冲洗液入口的接口和/或用于冲洗液出口的接口具有机械连接系统的组件。这些连接组件优选包括鲁尔锁(Luer Lock)或者鲁尔滑件(Luer slip)的母锥。机器侧的多种连接中的现有装置都使用鲁尔公锥，因此，该一次性装置可以以多种形式被使用。

该一次性装置可用于本发明所述方法或用于本发明所述血液处理单元。

在一个实施例中，用于冲洗液出口的接口位于一次性装置的所有其他接口的下游。现有的接口包括用于前稀释的接口，用于后稀释的接口，用于给抗凝剂的接口，用于取血的接口，和用于动脉或静脉给药的接口等。在这个实施例里，所述动脉或静脉口不应该被理解为接口。

在一个实施例中，用于冲洗液入口的接口位于泵部分的上游。用于冲洗液入口的接口也可位于泵部分的下游。在一个实施例中，现有接口被用作冲洗液入口的接口。例如现有的接口包括用于前稀释的接口，用于给抗凝剂的接口。在另一个实施例中，该一次性装置包括单独用于冲洗液入口的接口。

在一个实施例中，所述体外血液回路包括动脉夹和/或静脉夹，所述动脉夹的组件优选设置于动脉口和用于冲洗液入口的接口之间，并且所述静脉夹优选设置于用于冲洗液出口的接口和静脉口之间。

在一个实施例中，用于冲洗液入口的接口和/或用于冲洗液出口的接口可被夹子关闭或可通过三通阀与动脉管线或静脉管线连接。所述夹子可以全部集成到所述一次性装置中。例如闭塞阀。一般来说，该夹子只有特定组件可以被置于一次性装置之内，该特定组件和置于机器侧的夹子的更多组件相互作用，并共同组成夹子。例如一次性装置内的与机器侧执行器相互作用的弹性可变性的(软管)部分。

以下为附图和实施例的详细说明及优点，如图所示：

图1：现有透析机中的液体回路的示意图；

图2：根据本发明第一实施例的透析机的液体回路的示意图；以及

图3：根据本发明第二实施例的透析机的液体回路的示意图。

图1所示现有透析机中的液体回路。所述透析机具有透析器1，该透析器1具有血液室2和透析液室3，两者彼此通过膜4分开。血液室2是体外血液回路5的一部分。透析液室3是透析液回路6的一部分。

该血液回路5具有经由动脉管线8连接到血液室2的动脉口7。血泵9位于动脉管线8。血液室2的静脉端通过静脉管线10连接到静脉口11。滴注室12位于静脉管线。

在灌冲和冲洗(准备)血液回路时，动脉口和静脉口没有与病人相连。所述动脉口连接至冲洗液贮液器13并且静脉口用于冲洗液的出口。在用冲洗液灌冲血液回路之后，进行冲洗，冲洗液从静脉口流出。

当患者与血液回路相连时，不能冲洗该血液回路，因为此时动脉口和静脉口都不可用于冲洗。

图2示出了根据本发明第一实施例的透析机的液体回路的示意图。参考图1，已知的组件使用相应的数字标记。

不同于现有技术，体外血液回路5还有单独的冲洗液入口14和单独的冲洗液出口15。所以在所述入口和所述出口之间的冲洗液可以不通过静脉口11，而是通过单独的出口15排出目标区域并丢弃。另外，冲洗液可以通过单独的入口进入回路。

所述出口15位于体外血液回路的静脉管线10的所有现有接口的下游。如图所示，后稀释口16被作为接口。气泡检测器17位于出口和静脉口之间。所述入口作为单独通路设置于动脉管线上血泵的上游。血液回路还包括其他接口：集成有肝素供应管线19的前稀释口18。体外血液回路还包括动脉夹20和静脉夹21。该动脉夹位于动脉口7和入口14之间。该静脉夹位于出口15和静脉口11之间。入口14和出口15都通过三通阀连接到体外血液回路15上。

本发明通过设置额外的出口和入口和透析器的组件，使去除气泡的方法的开始时间有了更高的灵活性。例如，处理间歇的期间比如进行压力保持测试的期间，可以清除气泡。在处理前或处理中，冲洗可以根据以下步骤进行：

(a)关闭动脉夹并且打开所述入口；

(b)向位于所述入口和出口之间的目标区域输送第一体积的冲洗液，所述第一体积大体上等同于所述目标区域的体积；

(c)关闭静脉夹并且打开所述出口；

(d)用所述冲洗液来冲洗所述目标区域；

(e)打开所述动脉夹并且关闭所述入口；

(f)从所述目标区域中排出第二体积的冲洗液，所述第二体积的冲洗液大体上等同于所述目标区域的体积；以及

(g)关闭所述出口并且打开所述静脉夹。

步骤(b)、(d)和(f)中冲洗液的输送由血泵完成。用于输送冲洗液到系统的冲洗液泵，图中未示出，它位于机器侧的冲洗液供给系统中。

在所示的实施例中，设置于血泵之前的置换液的入口可以被废弃。微气泡的去除可以在置换泵和血泵具有同一传输速度时进行。因为置换是在和血泵同一传送速度下运送的，所以血液不会再被抽入软管系统中，因此可以不再使用动脉夹。或者动脉夹可用于暂时夹闭血流，并使血泵和置换泵更自由的使用不同的传输速度，用来产生能使气泡和微气泡脱落并带走它们的压力脉冲和流量脉冲。

图3示出根据本发明的另一实施例的透析机的液体回路的示意图。参考图1图2，已知的组件使用相应的数字标记。

该实施例与图1示出实施例的不同在于，位于动脉管线的入口14置于血泵的下游，并等同于集成有肝素供应管线19的前稀释口18。不再使用动脉夹。在处理前或处理中，冲洗可以根据以下步骤进行：

(a')停止所述血泵并且打开所述入口；

(b')向位于所述入口和出口之间的目标区域输送第一体积的冲洗液，所述第一体积大体上等同于所述目标区域的体积；

(c')关闭静脉夹并且打开所述出口；

(d')用所述冲洗液来冲洗所述目标区域；

(e')关闭所述入口并且启动血泵；

(f')从所述目标区域中排出第二体积的冲洗液，所述第二体积的冲洗液大体上等同于所述目标区域的体积；以及

(g')关闭所述出口并且打开所述静脉夹。

步骤(b')和(d')中冲洗液的输送由单独的冲洗泵完成。图中未示出该冲洗液泵，它位于机器侧的冲洗液供给系统中。步骤(f')中冲洗液的输送优选由血泵9完成。

假设根据本发明在透析机的透析液回路进行压力保持测试时对目标区域进行去除气泡，在所示两个实施例中，有两种可能的过程管理，分别为时间解耦和空间解耦

时间解耦的意思是在压力保持测试开始之前，所述冲洗就已经开始了，并且所述置换液被当做冲洗液冲洗目标区域。空间解耦的意思是用另一个容器例如袋子用于置换液的缓冲。

在时间解耦时，体外血液回路中的血流被停止并被进入动脉管线的冲洗液代替。仍在运行的血泵将冲洗液灌入，直至在静脉壶附近能检测到靠近人体的置换液/血液的分界层。例如，通过光学探测器或颜色探测器检测。接着停止透析液回路并进行压力保持测试。接着关闭静脉夹并打开所述出口。在压力保持测试的期间，根据本发明的方法来冲洗目标区域。压力保持测试之后，体外回路再次被耦合；靠近静脉的出口阀门被打开，直至血液/置换液的分界层的相反信号被检测到。带有微气泡的向外流出的置换液被丢弃。接着关闭该出口阀门并继续血液净化。在空间解耦时，另一个容器被用于置换液的缓冲，并且在压力保持测试时用于血液侧的系统的置换液的供给。否则按照时间解耦来进行过程管理。

在所示的实施例中，在冲洗过程中使用根据本发明的透析机，泵的速率可以调整为基于本发明的理想的速率。

这样的调整是基于微气泡被观察到大量的进入病人身体的背景上的，尤其是在处理开始的几分钟。开始时，微气泡流的平均值可比处理的其余时间高了一个数量级。另外，体外回路里还存在潜在的空气收集处，可作为其后微气泡注入的来源和储存处(血泵软管，肝素注射器和其他注射器，在供给线(例如肝素软管和其他排液管线))。为了更容易的去除微气泡，所述血泵或冲洗泵的速率可以在冲洗时被调节。通过重复的停止再启动泵和使用高速的泵速度，可使一部分静止的微气泡脱离。爆发的流速和爆发的压力进攻并减少空气收集处和微气泡储存处。这些爆发可通过短时间的最大泵速，阻断接着释放静脉夹等来达到。脱离下来的微气泡通过静脉管线上的出口被清除出体外回路。

此外，这样的调整也是基于血泵快速启动时，尤其是在压力保持测试时快速启动，会导致微气泡的大量增加。因为此时透析液不再更新并且透析器毛细管里的血液不再被新鲜无气体的透析液冲洗了。在冲洗结束后，该血泵可以缓慢的提速，例如，以不超过200ml/min²提速，这意味着目标速率，比如，400ml/min在血泵停止之后两分钟才能达到。在压力保持测验时，血泵的速率在该测试之前就可以降低，血泵和置换泵可以在冲洗和压力保持测试时保持最低的传输速率，两者的速率可以再之后慢慢的升高到目标速率。

总之，本发明可以在任何需要的时间冲洗体外血液回路的目标区域，例如在进行压力保持测试时，从而避免微气泡的形成。冲洗液可以通过单独的出口丢弃。