一种能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置及方法与流程

本发明涉及透析设备技术领域，尤其涉及一种能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置。

背景技术：

透析相关心律失常是血液透析患者常见的并发症，以心房颤动、室性心律失常等多见，常影响透析的正常进行，透析中低血钾是可能的原因之一。钾是人体内重要的电解质之一，是细胞内的主要阳离子，是心肌细胞电生理活动的基本离子，正常钾离子水平是维持心脏电生理活动的基础。尿毒症患者透析前多数有高血钾，严重的高血钾会容易诱发患者心跳骤停甚至猝死，但是在透析过程中，随着钾离子通过透析膜而被清除，以及酸中毒的纠正，使钾离子从细胞外进入细胞内进一步使血钾降低。会使患者的心肌复极化异常，诱发心律失常。对于有高龄、有心脏基础疾病的患者来说更易发生。对于透析相关性心律失常，通常采取的措施是吸氧、减慢血流量、限制体重、降低超滤率、加强营养、改善心肌功能及应用抗心律失常药物等治疗，透析液可使用相对高钾的浓度。但是采用高钾透析液带来的后果就是对于K的清除不够充分，加之透析间期摄食、代谢产生的钾，极易造成下次透析前的高血钾，使患者猝死的风险较大。

因此，如何能够在保证透析清除钾充分的基础上调整透析液中钾的浓度来减少此类心律失常的发生，是临床面临的重要课题。

低钾相关的心律失常多发生于透析初期，因为此时透析液中的钾浓度与血钾浓度差较大，易诱发心律失常。随着透析治疗的继续进行，对于血钾的清除增加，透析液钾与血钾浓度梯度变小,心律失常风险减少。因此，在治疗过程中，不断调整透析液的钾离子浓度是非常关键的。

目前市场上的全部血液透析装置均不具有钾离子调节功能，因此，需要开发一种新的血液透析装置，以解决现有技术存在的上述技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置及方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置，包括平衡腔、透析器、第一吸液泵、第二吸液泵及第三吸液泵，第一吸液泵用于泵入B液，以与反渗水混合形成第一混合液，第二吸液泵用于泵入第一A液，第三吸液泵用于泵入第二A液，第一A液和第二A液与第一混合液混合形成第二混合液；第二混合液进入平衡腔后进入透析器，与透析器内的患者的血液进行交互；其中，第一A液和第二A液为具有不同钾离子浓度的液体，能够通过调节第二吸液泵与第三吸液泵的泵入量，调节第一A液和第二A液的泵入比例，使得第二混合液中钾离子的实际浓度值与第二混合液中的钾离子的预设浓度值一致。

一种自动调节钾离子浓度的方法，用于血液透析装置，其中，血液透析装置，包括平衡腔、透析器、第一吸液泵、第二吸液泵及第三吸液泵，第一吸液泵用于泵入B液，以与反渗水混合形成第一混合液，第二吸液泵用于泵入第一A液，第三吸液泵用于泵入第二A液，第一A液和第二A液为具有不同钾离子浓度的液体，第一A液和第二A液与第一混合液混合形成第二混合液；第二混合液进入平衡腔后进入透析器，与透析器内的患者的血液进行交互，其中，自动调节钾离子浓度的方法包括：

通过调节第二吸液泵与第三吸液泵的泵入量，调节第一A液和第二A液的泵入比例，使得第二混合液中钾离子的实际浓度值与第二混合液中的钾离子的预设浓度值一致。

本发明的有益效果在于，本发明的血液透析装置通过第三吸液泵吸取不同钾离子浓度的A液，完成在血液透析治疗过程中不断调整的钾离子变化，够在保证透析清除钾充分的基础上调整透析液中钾的浓度，提高治疗效果，减少患者并发症的可能性。

附图说明

图1为本发明一实施例的能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置的连接示意图。

图2为透析治疗过程中钾离子浓度随时间变化曲线图。

图3为本发明另一实施例的能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置的连接示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的保护范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本实施例的血液透析装置是尿毒症等患者进行日常治疗的设备，不是急诊设备，通常治疗时间在4小时左右。

以下，对本实施例的血液透析装置的结构进行详细说明。

如图1所示，本发明实施例的血液透析装置的主要工作部件包括加热腔2、齿轮泵31、32、第一吸液泵51、第二吸液泵52、第三吸液泵53及平衡腔7。另外，本发明实施例的透析机具有反渗水进水口1、废液排放口8和用于连接透析器40的透析器接口。本发明实施例的透析机也可以包括透析器40。

在将透析器40连接于透析器接口之后，透析器40的废液侧连接有第二齿轮泵32，第二齿轮泵32连接至平衡腔7的左腔侧。

第一吸液泵51用于泵入B液，第二吸液泵52用于泵入第一A液，第三吸液泵53用于泵入第二A液。

在本发明实施例的血液透析装置工作过程中，反渗水从反渗水进水口1进入，经过第一齿轮泵31后，依次经过第一吸液泵51、第二吸液泵52及第三吸液泵53，与上述吸液泵吸取的液体混合，混合后的透析液在平衡腔7内配置好并流出，经过透析器40与患者的血液交互，使得患者的血液完成净化，废液再通过第二齿轮泵32，移动到平衡腔7后排出。以此反复，直至治疗结束。

图3示出了本发明另一实施例的能够自动调节钾离子浓度的血液透析装置，其在上述实施例的基础上具有以下改变。

血液透析装置还包括流量传感器41、42、电导度传感器61、62。透析器40的透析液侧连接有第二流量传感器42，第二流量传感器42连接至平衡腔7右腔侧。而第一流量传感器41则可设置在第一齿轮泵31与第一吸液泵51之间。

另外，在第一吸液泵51与第二吸液泵52之间，还设置有第一电导度传感器61，用于检测反渗水与B液混合后的浓度。在第三吸液泵53后，可设置有第二电导度传感器62，用于检测反渗水与B液、第一A液及第二A液混合后的浓度。本实施例中，第二电导度传感器62设于平衡腔7与透析器40之间，透析液在平衡腔7得到充分混合，因此，第二电导度传感器62检测到的浓度值更加准确。在其他实施例中，第二电导度传感器62也可设于第三吸液泵53与平衡腔7之间。

第一吸液泵51、第二吸液泵52及第三吸液泵53可为步进电机驱动的活塞泵。

平衡腔7是本发明实施例的透析机的核心部件。

平衡腔7为容积固定的腔体，中间被一层膜分成相等的两部分，膜可以自由地在腔体内移动。腔体膜的每一侧都连接两个阀门，一个用于液体的流入，一个用于液体的流出。通常在使用过程中，一侧的入水阀门打开，出水阀门关闭，另一侧的出水阀门打开，入水阀门关闭。当入水一侧的液体充满全部平衡腔7时，另一侧的液体完全排空。在本发明实施例的透析机的平衡腔7，由平衡腔71和平衡腔72两套平衡腔组成，每个平衡腔均具有左右两个腔体，因此，可以称两个左腔所在的一侧为平衡腔7的左腔侧，两个右腔所在的一侧为平衡腔7的右腔侧。8个阀门1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B分别置于平衡腔71和平衡腔72的两侧，也即分别为平衡腔71的右腔、平衡腔71的左腔、平衡腔72的右腔和平衡腔72的左腔的阀门，其中“A”表示入水阀门，“B”表示出水阀门。

在本发明实施例的血液透析装置工作过程中，反渗水从反渗水进水口1进入，经过第一齿轮泵31后，经第一吸液泵51与B液按比例混合，经第二吸液泵52与和A液按照比例混合，再经第三吸液泵53第一A液或第二A液。混合后经过阀门1A进入平衡腔71右腔，同时将平衡腔71左腔的废液经过阀门2B排出；于此同时，配置好的透析液从平衡腔72右腔经过阀门3B流出，经过透析器40与患者的血液交互，使得患者的血液完成净化，废液再通过第二齿轮泵32，移动到平衡腔72左腔。切换平衡腔，反渗水和A液、B液混合后经过阀门3A进入平衡腔72右腔，同时将左腔废液经过阀门4B排出；平衡腔71右腔透析液经过第二齿轮泵32进入平衡腔71左腔，完成平衡腔7一个循环周期的透析治疗。以此反复，直至治疗结束。

以下，对如何进行钾离子浓度的调节进行详细说明。

第一吸液泵51用于泵入B液，第二吸液泵52用于泵入第一A液，第三吸液泵53用于泵入第二A液，B液、第一A液和第二A液均具有固定浓度。第一A液和第二A液为具有不同钾离子浓度的液体，其中第一A液为低钾浓度液体，第二A液为高钾浓度液体。随着治疗的不断进行，以及患者的治疗参数反馈，第二吸液泵52和第三吸液泵53吸入第一A液和第二A液的比例不断变化，因此完成在血液透析治疗过程中不断调整的钾离子变化。

参照图2，根据上述实施例的血液透析装置，可通过以下方式进行钾离子自动调整：

设置透析开始时的钾离子浓度的初始值：K(0)，通常设置为低于患者透析前血钾浓度1mmol/l。

设置治疗过程中需要的摄入钾离子的浓度值：K(c)，即不使用自动调节程序调控时的透析液钾离子浓度值，浓度值K(c)介于第一A液中钾离子浓度和第二A液中钾离子浓度之间。

在治疗过程中，透析液中钾离子的浓度随时间变化应该满足以下公式：

K(t)＝K(0)*e^-ɑt 公式一

即参照图2，治疗过程中，钾离子浓度缓慢下降，其中K(t)为当前时间的透析液钾离子浓度；ɑ为钾离子调节系数，其为常数，并根据每次治疗参数而设定，由于治疗参数不同，ɑ会发生改变。可根据治疗参数计算出ɑ，具体计算方法如下：

使用钾离子自动调节程序的目的是为了保证透析液弥散入血的钾离子的总量与常规状态下钾离子的弥散量相等，因此在治疗时间一半，即T/2小时的时候，K(t)值应为K(c)，透析前一半时间的弥散量应等于后一半时间的弥散量，因此，满足以下公式：

将公式一带入到公式二中得到以下公式三：

在公式三中，K(0)值、K(c)值为已知的治疗参数，T指的是本次治疗的总时间，上述数值可由医生根据患者的病情来提供。其中，e为自然常数，等于2.71828。因此，根据公式三可以计算出本次治疗对应的常数α。

接着，将计算出的常数α带入公式一，从而计算出K(t)，即，每一时刻对应的透析液中钾离子的浓度值K(t)。因此，可根据计算出的钾离子的浓度值，通过调节第二吸液泵52与第三吸液泵53的泵入量，调节第一A液和第二A液的泵入比例，使得混合后的透析液中的钾离子的浓度值与计算出的钾离子的浓度值一致。

此外，由第二电导度传感器监测出的电导度值与当前的K(t)值呈一定的正比关系，当第二电导度传感器反馈的电导度值超出了额定范围，(即此对应关系出现紊乱)，则设备发生报警。

综上所述，本发明的血液透析装置通过两个吸液泵分别吸取不同钾离子浓度的A液，完成在血液透析治疗过程中不断调整的钾离子变化，够在保证透析清除钾充分的基础上调整透析液中钾的浓度，提高治疗效果，减少患者并发症的可能性。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。