枸橼酸抗凝装置的制作方法

本实用新型涉及一种枸橼酸抗凝装置。

背景技术：

如图1，所示体外抗凝是血液净化顺利进行的关键。局部枸橼酸抗凝(regional citrate anticoagulation,RCA)因具有抗凝效果确切，出血并发症少，透析器30使用寿命延长等优点，成为目前高危出血倾向患者体外循环抗凝的理想选择。但是，由于潜在的代谢并发症，操作较为复杂，期间需要频繁监测等问题，限制了其在临床的应用。

传统的局部枸橼酸抗凝技术是在体外循环动脉端，根据血流速度以一定比例输注枸橼酸钠溶液(置于枸橼酸储液罐10中)，同时在静脉端(血液回到患者体内之前)补氯化钙(置于氯化钙储存罐20)，从而保证患者体内离子钙水平正常。局部枸橼酸抗凝-CRRT原理：枸橼酸从动脉端输注，体外循环管路中的离子钙水平降至0.2-0.4mM/L，发挥体外抗凝作用，同时从静脉端补充氯化钙，体内离子钙水平维持正常，而不影响体内凝血系统。

图1中，4％枸橼酸钠从静脉端输入，使体外循环离子钙降至0.2-0.4mmol/L，达到抗凝效果，同时从静脉端补充氯化钙，使体内离子钙水平恢复至1.0-1.2mmol/L。

根据现有文献报道和实际工作中的经验，传统的RCA在临床的应用普遍存在以下几个问题：

(1)需要在原有血液净化装置的基础上额外增加两个精密输液泵用于枸橼酸溶液和钙溶液的输注，操作繁琐；

(2)枸橼酸输液泵和补钙输注泵是两个独立的泵，当治疗参数变化或者透析机因报警、更换置换液/透析液等原因动脉泵停泵，就需要透析护士手动暂停/启动这两个泵，若操作不规范，可能造成医源性枸橼酸输注过多或高钙血症造成体外循环抗凝失败；

(3)传统的枸橼酸抗凝方案主要采用监测-调整-再监测的“试错法”，即根据经验先设定一个初始补钙速度，然后通过频繁监测体内和体外循环离子钙水平调整补钙速度，结果发现体内离子钙水平波动较大，且由于钙的变化滞后于钙的调整，难以准确把握补钙量；

(4)RCA时所投入的人力(至少需要一名受严格培训的血透护士和熟悉枸橼酸抗凝技术的医生在场)，物力(需要每2-4小时监测离子钙，每次测定费用150元)成本投入巨大。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种能够自动调整速度的枸橼酸抗凝装置，无需人工试错，实现自动化操作。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种枸橼酸抗凝装置，所述枸橼酸抗凝装置至少包括：第一蠕动泵、第二蠕动泵，以及控制装置，所述控制装置包括蠕动泵控制模块、显示模块和输入模块，所述输入模块连接蠕动泵控制模块，所述蠕动泵控制模块连接第一蠕动泵和第二蠕动泵，所述第一蠕动泵为枸橼酸泵，所述第二蠕动泵为钙泵。

优选地，所述蠕动泵控制模块包括：

用于控制枸橼酸输注速度的第一蠕动泵速度控制子模块，与所述第一蠕动泵相连；

用于控制补钙速度的第二蠕动泵速度控制子模块，与所述第二蠕动泵相连。

优选地，所述第一蠕动泵速度控制子模块包括：

用于计算枸橼酸输注速度的枸橼酸输注速度计算单元，与所述输入模块相连；

用于发送第一蠕动泵输注速度指令的第一蠕动泵速度信号输出单元，与所述枸橼酸输注速度计算单元及第一蠕动泵相连。

优选地，所述第二蠕动泵速度控制子模块包括：

用于计算体外透析清除的钙量与体内蓄积钙量之和的第二蠕动泵第一阶段速度计算单元，与所述输入模块及枸橼酸输注速度计算单元相连；

用于计算体外透析清除的钙量的第二蠕动泵第二阶段速度计算单元，与所述输入模块及枸橼酸输注速度计算单元相连。

用于发送第二蠕动泵速度的第二蠕动速度信号输出单元，与所述第二蠕动泵第一阶段速度计算单元、第二蠕动泵第二阶段速度计算单元及第二蠕动泵相连。

在本发明中补钙分为两个阶段，过程如下：

其核心思想为局部枸橼酸抗凝时存在体内枸橼酸蓄积，蓄积的枸橼酸主要以钙盐形式存在，根据枸橼酸药代动力学参数，蓄积一般在治疗开始后3小时左右达到稳态，例如Kramer等报道无肝硬化危重患者体内枸橼酸半衰期平均为36分钟，根据药代动力学理论，体内药物浓度在5个半衰期后达稳态浓度，因此体内枸橼酸浓度在RCA-CRRT开始后三小时达稳态浓度，将RCA-CRRT开始后第三小时作为补钙速度调整的时间点(Kramer L,Bauer E,Joukhadar C,et al.Crit Care Med,2003,31：2450-2455.)。因此，局部枸橼酸抗凝的补钙也需要分成两个阶段，第一阶段需要补充体内蓄积钙和体外循环清除钙，第二阶段只需要补充体外循环清除钙。

需要注意的是，本装置提出的两阶段补钙数学模型适用于存在枸橼酸蓄积的低清除效率血液净化模式，如CRRT等。而对于高清除效率的血液净化模式(如常规间隙性血液透析等)，由于不存在枸橼酸蓄积或蓄积可以忽略不计，可以视作上述模型的特例，即直接进入第二阶段补钙，而不需要补充蓄积钙部分。

优选地，所述第二蠕动泵速度信号输出单元包括：

用于储存或设定第二蠕动泵第一阶段和第二阶段切换时间的切换时间子单元；

用于依据切换时间发送第二蠕动泵速度输出信号的信号输出子单元，与切换时间子单元、第二蠕动泵第一阶段速度计算单元、第二蠕动泵第二阶段速度计算单元及第二蠕动泵相连。

优选地，所述枸橼酸抗凝装置还包括气泡检测模块，所述蠕动泵控制模块还包括：接受气泡检测模块信号并发送暂停蠕动泵指令的模块，与所述气泡检测模块相连。

优选地，所述气泡检测模块包括气泡检测件和警示件。

优选地，所述气泡检测件为超声波检测器，所述警示件包括多种不同颜色的指示灯。

超声波检测器可以采用现有技术，所述超声波检测器通过超声波检测第一蠕动泵和第二蠕动泵上的输液管中的气泡，原理如下：即当超声波在介质中传播时，遇到声阻抗不同的界面会产生散乱反射，从而会引起超声波的衰减。当输液管中没有气泡时，超声波反射系数很小，几乎没有衰减；有气泡时，由于空气和水的声阻抗相差较大，超声波会有很大的反射系数，此时超声波衰减严重。

优选地，所述枸橼酸抗凝装置使用时连接外部输液管，所述蠕动泵控制模块还包括用于控制给输液管预充的预充单元，与第一蠕动泵速度控制子模块和第二蠕动泵速度控制子模块相连。

优选地，所述显示模块与输入模块相连并可选择地与蠕动泵控制模块相连。

优选地，所述控制装置还包括用于检测输入模块输入的参数是否符合预设参数范围的自检测模块，所述自检测模块与输入模块相连。

如上所述，本实用新型的枸橼酸抗凝装置，具有以下有益效果：

本发明相比现有技术具有以下优点：本装置专为RCA抗凝设计，将枸橼酸泵和钙泵整合，该双泵系统又能与透析机动脉泵联动，同时嵌入了枸橼酸、钙输注数学模型，控制两个泵的速度，无需医护人员过多操作。以往RCA过程中需要每2-4小时监测体内和管路离子钙，24小时CRRT需要频繁监测6～8次，而通过软件计算的补钙速度补钙，监测间隔延长，24小时治疗仅需检测2～3次。一定程度上减轻了医护人员的劳动负荷，同时提高了安全性。提高危重急性肾损伤患者，尤其是合并高危出血风险患者，血液净化治疗的抢救成功率。本发明一方面减轻了工作人员的劳动强度，另一方面减少了治疗费用。使得局部枸橼酸抗凝成为一种简便的抗凝技术，促进了它在临床的应用推广。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图；

图2是本发明的第一种实施方式结构示意图；

图3是本发明的第二种实施方式结构示意图；

图4是本发明的第三种实施方式结构示意图；

图5是本发明的第四种实施方式结构示意图；

图6是本发明的第五种实施方式结构示意图；

图7是本实施例两阶段补钙模型在长时间CVVH治疗中的应用效果示意图。

1 第一蠕动泵

2 第二蠕动泵

3 控制装置

100 蠕动泵控制模块

110 第一蠕动泵速度控制子模块

111 枸橼酸速度计算模块

112 第一蠕动泵速度信号输出单元

120 第二蠕动泵速度控制子模块

121 第二蠕动泵第一阶段速度计算单元

122 第二蠕动泵第二阶段速度计算单元

123 第二蠕动泵速度信号输出单元

1231 切换时间子单元

1232 信号输出子单元

200 显示模块

300 输入模块

400 自检测模块

4 气泡检测模块

401 气泡检测件

402 警示件

10 枸橼酸储液罐

20 氯化钠储存罐

30 透析器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图2所示，本实用新型提供一种枸橼酸抗凝装置，包括第一蠕动泵1、第二蠕动泵2，以及控制装置3，所述控制装置包括蠕动泵控制模块100、显示模块200和输入模块300，所述输入模块300连接蠕动泵控制模块100，所述蠕动泵控制模块100连接第一蠕动泵1和第二蠕动泵2，所述第一蠕动泵1为枸橼酸泵，所述第二蠕动泵2为钙泵。

为了进一步优化设计方案，显示模块200还可以与输入模块300相连，蠕动泵控制模块100还与显示模块200相连，显示模块可以显示蠕动泵的速度。

本发明中控制装置可以利用计算机，通过RS485总线发送信号给第一蠕动泵和第二蠕动泵。显示模块及输入模块用以在计算机显示装置上提供一对话框，形成人机互动的界面，使用者可以采用计算机键盘或者可触摸式显示屏输入参数和/或指令。所述第一蠕动泵和第二蠕动泵均为常用蠕动泵，本领域技术人员可以从市场购得。

优选的实施例如图3所示，所述控制装置3还包括自检测模块400，用以检测输入模块300输入参数是否符合预设参数范围的自检测模块，与输入模块300及显示模块200相连。即输入模块300输入参数后，自检测模块400将会自动判断设置参数或输入的参数是否合理，若不合理将会经显示模块200显示出提示信息，防止医师输入参数过程中的误操作。关于合理的参数范围，可以采用本领域内的行业标准。例如，红细胞压积的一般范围男：0.40～0.50，女：0.35～0.45，如使用者输入的红细胞压积为0.8，则显示模块会弹出对话框，提示使用者出现错误。

为了进一步优化设计方案，如图4所述蠕动泵控制模块100包括用于控制枸橼酸输注速度的第一蠕动泵速度控制子模块110、用于控制补钙速度的第二蠕动泵速度控制子模块120，分别控制第一蠕动泵1、第二蠕动泵2速度。为了进一步优化设计方案，所述第一蠕动泵速度控制子模块110可以控制4％枸橼酸抗凝速度或者ACDC抗凝速度。所述第二蠕动泵的速度分别记作QCaCl₂，所述第二蠕动泵补钙的速度分为两个阶段，分别为第一阶段和第二阶段，所述第一阶段为补钙0～3h之间，所述第二阶段为补钙第4个小时开始。

如图5所示，所述第一蠕动泵速度控制子模块110，包括用于计算枸橼酸输注速度的枸橼酸输注速度计算单元111，与所述输入模块相连，通过输入的参数值进一步计算而获得枸橼酸输注速度；用于发送第一蠕动泵输注速度指令的第一蠕动泵速度信号输出单元112，与所述枸橼酸输注速度计算单元及第一蠕动泵1相连，将速度信号指令发送给第一蠕动泵1。

枸橼酸输注速度数学公式可以采用现有技术，也可以采用如下方法计算：

Qcit＝Qb×(1-Hct)×C₀mmol/Csolution；

C₀：3～5mmol/L；

Qcit：枸橼酸输注速度L/h，

Hct：红细胞压积，

Qb：血液速度(L/h)

Csolution：1L枸橼酸溶液中含枸橼酸的量mmol，

上述参数Hct、Qb可以在透析开始前利用现有技术测得，使用者利用输入模块输入，C₀可预设。

如图5，所述第二蠕动泵速度控制子模块120包括：用于计算体外透析清除的钙量与体内蓄积钙量之和的第二蠕动泵第一阶段速度计算单元121，与所述输入模块及枸橼酸输注速度计算单元相连；用于计算体外透析清除的钙量的第二蠕动泵第二阶段速度计算单元122，与所述输入模块及枸橼酸输注速度计算单元相连；用于发送第二蠕动泵速度的第二蠕动速度信号输出单元123，与所述第二蠕动泵第一阶段速度计算单元、第二蠕动泵第二阶段速度计算单元及第二蠕动泵2相连。因此第二蠕动速度信号输出单元123可以将从第二蠕动泵第一阶段速度计算单元121和第二蠕动泵速度的第二蠕动速度信号输出单元122获得的第二蠕动泵所需的速度信号发送给第二蠕动泵2。

如图5，为了进一步优化设计方案，所述第二蠕动泵速度信号输出单元123包括：用于储存或设定第二蠕动泵第一阶段和第二阶段切换时间的切换时间子单元1231；用于依据切换时间发送第二蠕动泵速度输出信号的信号输出子单元1232，与切换时间子单元、第二蠕动泵第一阶段速度计算单元、第二蠕动泵第二阶段速度计算单元及第二蠕动泵相连。使用者可以通过输入模块设定第一阶段和第二阶段的切换时间点，例如透析3个小时之后，第二蠕动泵直接从第一阶段进入第二阶段，在透析0-3小时的时间段，信号输出单元将从第二蠕动泵第一阶段速度计算单元的获得的速度信号传输给第二蠕动泵，在第4个小时开始后，信号输出单元将从第二蠕动泵第二阶段速度计算单元的获得的速度信号传输给第二蠕动泵。

所述第二蠕动泵第一阶段速度计算单元和第二蠕动泵第二阶段速度计算单元可以采用现有技术，也可以采用如下公式计算获得：

第一阶段计算公式：

QCaCl2＝Qca/0.34

第二阶段计算公式：

或者：

Qca(phaseII)＝Qeffluent×Cca_effluent

QCaCl2＝Qca/0.34

其中，Qca：单位时间应补充的钙量mmol/h，

QCaCl₂：单位时间5％氯化钙溶液输注速度ml/h，

Qca(phaseⅠ)：第一阶段单位时间补钙量mmol/h，

Qca(phaseⅡ)：第二阶段单位时间补钙量mmol/h，

CcaT(art)：动脉端总钙浓度，相当于体内总钙浓度mmol/L，

Qpw：血浆水速度L/h，

Quf：超滤液速度L/h，

Qsub：置换液速度L/h，

WT：体重kg，

Css(t)：体内枸橼酸稳态浓度mmol/L，

Qeffluent：流出液速度L/h，

Cca_effluent：流出液总钙浓度mmol/L。

Qcit：枸橼酸输注速度L/h，

上述参数CcaT(art)、Qpw、Quf、Qsub、WT、Css(t)、Qeffluent、Cca_effluent等可以在透析开始前利用现有技术测得，使用者利用输入模块输入。

其中，Css(t)为体内枸橼酸稳态浓度(mmol/L)，可以用以下枸橼酸药物代谢动力学数学模型预测具体数学模型推导(参见郑寅，许钟烨，焦正等，连续性肾脏替代治疗时枸橼酸药物代谢动力学数学模型的构建。中华肾脏病杂志2010；26(6)：432-437.)枸橼酸药代动力学数学模型验证参见：Yin Zheng,Zhongye Xu,Qiuyu Zhu,Junfeng Liu,Jing Qian,Huaizhou You,Yong Gu,Chuanming Hao,Zheng Jiao,Feng Ding.Citrate Pharmacokinetics in Critically Ill Patients with Acute Kidney Injury。PLoS ONE 2013,8(6)：e65992.(危重急性肾衰竭患者的枸橼酸药代动力学)；Csys(体内枸橼酸血药浓度mmol/L)一般的3小时左右枸橼酸可以达到稳态，浓度不再变化，即可取得，此时即为Css(t)。

C(0)：基础枸橼酸浓度mmol/L；

CLf：体外枸橼酸透析清除率L/h；

CLb：体内枸橼酸清除率L/h；

t：枸橼酸输注时间h；

V：枸橼酸表观容积L；

G：单位时间进入体内枸橼酸量mmol。

G＝Qp×Cinf×(1-Ecit)，

Cinf：每升血浆中加入枸橼酸量mmol/L，

Ecit：枸橼酸滤过分数，

Qp：血浆流量L/h。

Css(t)利用现有技术获得C(0)、CLf、CLb、V、Cinf、Ecit、Qp后计算获得。

如图7所述，在CVVH治疗中的应用(n＝10)。CVVH治疗时间均长于24小时，显示的数据至24小时。第一阶段补钙速度为6.24±0.43mmol/h，第二阶段降低至5.10±0.22mmol/h。患者体内及透析管路中离子钙浓度均平稳地控制在理想范围内。

如图6所示，为了进一步优化设计方案，本实施例中枸橼酸抗凝装置还包括气泡检测模块4，所述气泡检测模块4连接蠕动泵控制模块100，所述气泡检测模块4包括气泡检测件401和警示件402，所述气泡检测件为超声波检测器(市场上购得)，所述警示件包括3种不同颜色的指示灯(红、黄、绿)。

在另一实施例中气泡检测模块包括I/O控制单元，I/O控制单元为多通道模式，也通过RS-485通讯方式与控制装置进行数据交互，主要控制三个颜色的指示灯和气泡检测件。多通道I/O单元能控制三个灯的开启与关闭，同时也可读出气泡检测件的状态，并将该状态及时发送至蠕动泵控制模块100。

枸橼酸抗凝装置使用时连接外部输液管，若输液管中存在气泡，则超声波检测器将检测到该气泡，并通过RS485总线发送给蠕动泵控制模块100，在蠕动泵控制模块100还包括接受气泡检测模块信号并发送暂停蠕动泵指令的模块，与所述气泡检测模块4相连，当接受到气泡检测模块发出的信号，例如提示有气泡的信号，则接受并发出信号，使得第一蠕动泵1和第二蠕动泵2停止运转。系统正常运转时，指示灯绿灯亮；输液过程中有气泡时将会报警，指示灯红灯亮，两泵同时停止运转。

为了进一步优化设计方案，所述蠕动泵控制模块还包括预充单元，所述预充单元与第一蠕动泵速度控制子模块和第二蠕动泵速度控制子模块相连，使用前使用者通过控制预充单元分别采用第一蠕动泵和第二蠕动泵给输液管进行预充，指示灯亮起。

本领域技术人员均了解，.如上所述的得到第一蠕动泵速度信号计算过程、发送第一蠕动泵速度信号的过程、第二蠕动泵速度信号计算过程，发送第二蠕动泵速度信号的过程，自检测模块判断参数运算过程，均可以利用现有技术中的计算机、集成电路模块、可编程逻辑器件、其它硬件或现有的软件模块来实现。

本实用新型的枸橼酸抗凝装置提供两种操作方式：自动控制方式和手动控制方式。自动控制方式是指使用者(多数为医生)通过输入模块输入抗凝过程中需要的参数，例如：总钙浓度CcaT_art(mmol/L)、置换液速度Qsub(L/h)、枸橼酸输注速度Qcit(L/h)、超滤液速度Quf(L/h)、红细胞压积(Hct)、总蛋白浓度TP(g/L)、病人体重WT(kg)，经蠕动泵控制模块进而计算出两个蠕动泵的转速，并将速度信号传输给蠕动泵。

自动控制模式下设备具备自动调整补钙速度功能，即补钙速度分两段式。RCA开始3个小时候后，系统会提示进入到第二阶段补钙，相关的参数与流速都可以进行重新设置。一旦设置成功，系统会自动按照第二阶段参数直接改变两泵的运转速率，无需医师繁琐操作。

手动控制方式是指使用通过输入模块将第一蠕动泵和第二蠕动泵的速度信号输入给蠕动泵控制模块，蠕动泵控制模块中的第一蠕动泵速度信号传出单元和第二蠕动泵速度信号传出单元将速度信号分别传给第一蠕动泵和第二蠕动泵。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。