一种血液净化设备的溶质清除监测系统及其方法与流程

本发明涉及血液净化技术领域，尤其是指一种血液净化设备的溶质清除监测系统及其方法。

背景技术：

血液净化设备是将血液通过一种可让中、小分子物质通过的中空纤维半透膜的中心部分，让制备的等渗液体(如透析液、置换液、腹透液、平衡液等)，通过中空纤维膜的外侧，在渗透压和跨膜压的作用下通过弥撒、对流和超滤等原理清除病人体内大量水分和中、小分子毒素，维持体内水、电解质和碱酸平衡，以达到血液净化的治疗装置。目前的血液净化设备分为血液透析设备(又分为血液透析机和血液透析滤过机)和持续性血液净化设备(crrt机)。

目前常用的血液净化设备的等渗液体等渗液体需通过电脑系统按固定的比例转速控制a液泵、b液泵和反渗水液泵的转动，才能达到精确配液。如果三个液泵的转速稍有微小偏差或不同步，便会致使制备的液体浓度发生很大的偏移，同时会影响溶质交换、清除率的在线监测，严重影响治疗的效果，甚至病人的生命安全。

目前的血液透析机在工作时需要对毒素清除效果进行监测，以监测治疗的效果，现有在线监测毒素清除主要有两种方法：1)、是分别在透析器的血液入口和血液出口抽血送去化验以了解毒素清除情况；2)、在透析器的透析液进出口端安装电导率传感器监测电导率的变化，来推算毒素的清除率。因为物质不灭的定律，一个尿素分子的清除伴随着一个钠离子浓度的改变，既隔着半透膜进行尿素-钠离子交换。为了监测电导度的改变，就必须改变浓缩透析液的浓度来监测透析液电导度的改变，这种尿素清除监测方式均需要改变透析液浓度，会对治疗效果产生不利的影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决上述的缺点，提供一种结构简单、实现监测和检测精度高的血液净化设备的溶质清除监测系统及其方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种血液净化设备的溶质清除监测系统，包括血液回路、血滤器、置换液回路、透析液供应切换回路和废液排出回路，所述血滤器的第一入口通过血液回路与透析液供应切换回路的出口以及人体的动脉连通，与该入口连通的血滤器的第一出口通过血液回路与人体的静脉连通；所述血滤器的第二入口通过透析液供应切换回路与置换液回路的出口连通，与该入口连通的血滤器的第二出口通过透析液供应切换回路和废液排出回路向外排出；所述透析液供应切换回路包括至少两路供应回路，各路供应回路交替与血滤器的第二入口连通或关闭，且各路供应回路交替与血滤器的第二出口连通或关闭，形成切换连续供应结构；所述透析液供应切换回路与所述血滤器的第二入口之间串接有第一电导检测装置，所述透析液供应切换回路与所述血滤器的第二出口之间串接有第二电导检测装置。

进一步地，所述供应回路包括缸体和电磁阀，所述缸体内部设有弹性隔层而将缸体分隔为密闭的第一腔体和第二腔体，第一腔体和第二腔体上都开有进口和出口；所述第一腔体的进口通过电磁阀与所述置换液回路的出口连通，所述第一腔体的出口通过电磁阀与所述血滤器的第二入口连通；所述第二腔体的入口通过电磁阀与所述血滤器的第二出口连通，所述第二腔体的出口通过电磁阀与外界连通。

进一步地，所述透析液供应切换回路的出口通过超滤泵和净滤器与血液回路的入口连通并与所述血滤器的第一入口连通。

进一步地，所述废液排出回路包括废液泵和第一单向阀，所述废液泵的入口通过第一单向阀与所述血滤器的第二出口连通，所述废液泵的出口与外界连通。

进一步地，所述置换液回路包括第一液泵、第二液泵、第三液泵和反渗水泵，所述第一液泵、第二液泵、第三液泵和反渗水泵的入口分别连接相应的单一液体，所述第一液泵、第二液泵、第三液泵和反渗水泵的出口与所述第一腔体的入口连通。

进一步地，所述血液回路包括第一压力监测器、第四液泵、抗凝剂注射装置、第二压力监测器、混合器、第三压力监测器、液位监测器和气泡阻流夹，人体的动脉依次通过所述第一压力监测器、第四液泵、抗凝剂注射装置、第二压力监测器、混合器与血滤器的第一入口连通，与该入口连通的血滤器的第一出口依次通过第三压力监测器、液位监测器和气泡阻流夹与人体的静脉连通。

进一步地，所述第二腔体的出口上串接有用于防止液体回流向第二腔体的第二单向阀。

进一步地，所述缸体上设有用于控制缸体内液体温度的温度控制系统。

一种用于血液净化设备的溶质清除监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)每隔设定的时间，通过第一电导检测装置和第二电导检测装置分别检测所述血滤器的第二入口和第二出口的电导率；

2)根据表达式获得透析液离子清除率

其中，cdi为所述血滤器的第二入口的电导值的平均值(ms/cm)，cdo为所述血滤器的第二出口的电导值的平均值(ms/cm)，cdimax为cdi处测得的最大值，cdomin为cdo处测得的最小值，d为透析液离子清除率(ml/min)；

3)算出尿素清除动力学模型

其中，v为病人的有效清除容积(ml)，t为透析时间(min)。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明通过在血滤器的第二入口和第二出口分别设置第一电导检测装置和第二电导检测装置，以分别检测所述血滤器的第二入口和第二出口的电导率，并通过计算可实时监测溶质清除状态，可实现实时对清除溶质的浓度进行监测，有利于及时调整治疗方案。并且在实时监测过程中不需要改变浓缩电解质a液和b液的浓度，解决了现有在线监测毒素清除必须改变浓缩透析液的浓度来监测透析液电导度的改变，极大地保证了治疗的稳定性和安全性，提高了治疗的效果。

2、本发明采用多路供应回路交替为血滤器供应透析液/置换液，在工作时，一种供应回路为血滤器供应透析液/置换液供液时，该路供应回路与置换液回路不连通。此时，另一路供应回路与置换液回路连通，使置换液回路开始制备透析液/置换液并流入供应回路中进行储存，在其它供应回路内的透析液/置换液已用完时，能及时切换而交替为血滤器进行供液，整个过程无需停机换液，保证能连续供应透析液/置换液，使得液体流量和压力稳定，工作稳定可靠，治疗时病人的血压稳定，极大地减轻了头痛、恶心、呕吐，极有效地提高了治疗的效果。

3、本发明供应回路采用储备式的透析液/置换液供液的供应结构，供给的透析液/置换液的浓度、温度和渗透压不会受到液体流速快慢的影响，可实现透析液/置换液流速的线性可调，以随时满足治疗中对液体流速快慢调节的需要，使用方便且稳定可靠。解决了现有由置换液回路直接进行供应所产生的需通过电脑系统按固定的比例转速控制a液泵、b液泵和反渗水液泵的转动，才能达到精确配液，以及如果三个液泵的转速稍有微小偏差或不同步，便会致使制备的液体浓度发生很大的偏移，严重影响治疗的效果，甚至病人的生命安全的问题。

4、本发明通过调节超滤泵可以调节流入血液回路中与血液混合的透析液/置换液的量，来实现对超滤速度、超滤压和超滤量等的控制，以满足对治疗中对超滤参数的要求，具有通用性好且使用方便的特点。

5、本发明在血滤器的第二出口处安装废液泵来实现对废液以及透析液/置换液流量的控制,无需使用重力和压力传感器及电子平衡称装置，极大地简化了设备的结构，且操作简单，工作更加安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明血液净化设备的溶质清除监测系统的结构示意图。

图2是本发明血液净化设备的溶质清除监测系统的实施例中的表2的尿素动力学模型趋势图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

参照图1，本实施例涉及血液净化设备的溶质清除监测系统，包括血液回路1、血滤器2、置换液回路3、透析液供应切换回路4和废液排出回路5，所述血滤器2的第一入口通过血液回路1与透析液供应切换回路4的出口以及人体的动脉连通，与该入口连通的血滤器2的第一出口通过血液回路1与人体的静脉连通；所述血滤器2的第二入口通过透析液供应切换回路4与置换液回路3的出口连通，与该入口连通的血滤器2的第二出口通过透析液供应切换回路4和废液排出回路向外排出；所述透析液供应切换回路4包括至少两路供应回路41，各路供应回路41交替与血滤器2的第二入口连通或关闭，且各路供应回路41交替与血滤器2的第二出口连通或关闭，形成切换连续供应结构；所述透析液供应切换回路4与所述血滤器2的第二入口之间串接有第一电导检测装置9，所述透析液供应切换回路4与所述血滤器2的第二出口之间串接有第二电导检测装置10。

该结构采用多路供应回路41交替为血滤器2供应透析液/置换液，在工作时，一种供应回路41为血滤器2供应透析液/置换液供液时，该路供应回路41与置换液回路3不连通。此时，另一路供应回路41与置换液回路3连通，使置换液回路3开始制备透析液/置换液并流入供应回路41中进行储存，在其它供应回路41内的透析液/置换液已用完时，能及时切换而交替为血滤器2进行供液，整个过程无需停机换液，保证能连续供应透析液/置换液，使得液体流量和压力稳定，工作稳定可靠，治疗时病人的血压稳定，极大地减轻了头痛、恶心、呕吐，极有效地提高了治疗的效果。

由于该供应回路41采用储备式的透析液/置换液供液的供应结构，供给的透析液/置换液的浓度、温度和渗透压不会受到液体流速快慢的影响，可实现透析液/置换液流速的线性可调，以随时满足治疗中对液体流速快慢调节的需要，使用方便且稳定可靠。解决了现有由置换液回路3直接进行供应所产生的需通过电脑系统按固定的比例转速控制a液泵、b液泵和反渗水液泵的转动，才能达到精确配液，以及如果三个液泵的转速稍有微小偏差或不同步，便会致使制备的液体浓度发生很大的偏移，严重影响治疗的效果，甚至病人的生命安全的问题。

由于供给的透析液/置换液的浓度温度和渗透压不会受到液体流速快慢的影响，保持较高的稳定性。因此，可通过第一电导检测装置9和第二电导检测装置10分别检测所述血滤器2的第二入口和第二出口的电导率；

根据表达式获得透析液离子清除率

其中，cdi为所述血滤器2的第二入口的电导值的平均值(ms/cm)，cdo为所述血滤器2的第二出口的电导值的平均值(ms/cm)，cdimax为cdi处测得的最大值，cdomin为cdo处测得的最小值，d为透析液离子清除率(ml/min)；

算出尿素清除动力学模型

其中，v为病人的有效清除容积(ml)，t为透析时间(min)。

通过在血滤器2的第二入口和第二出口分别设置第一电导检测装置9和第二电导检测装置10，以分别检测所述血滤器2的第二入口和第二出口的电导率，可实时监测溶质清除状态，实现实时在治疗过程中对清除溶质的浓度进行监测，有利于及时调整治疗方案。并且在实时监测过程中不需要改变浓缩电解质a液和b液的浓度，解决了现有在线监测毒素清除必须改变浓缩透析液的浓度来监测透析液电导度的改变，极大地保证了治疗的稳定性和安全性，提高了治疗的效果。

所述供应回路41包括缸体411和电磁阀412，所述缸体411内部设有弹性隔层而将缸体411分隔为密闭的第一腔体413和第二腔体414，第一腔体413和第二腔体414上都开有进口和出口；所述第一腔体413的进口通过电磁阀412与所述置换液回路3的出口连通，所述第一腔体413的出口通过电磁阀412与所述血滤器2的第二入口23连通；所述第二腔体414的入口通过电磁阀412与所述血滤器2的第二出口24连通，所述第二腔体414的出口通过电磁阀412与外界连通。

第一腔体413用于储存置换液回路3配比完成所需浓度的透析液/置换液，第二腔体414用于储存从血滤器2的第二出口24流出的废液。在置换液回路3向第一腔体413内制备透析液/置换液时，第一腔体413内的液体通过弹性隔层向第二腔体414内的空间扩展而挤压第二腔体414内的废液，从而起到预先对第二腔体414内的废液进行清理的作用。而在第一腔体413向血滤器2供应透析液/置换液的过程中，从血滤器2的第二出口24不断流回第二腔体414内的废液向第一腔体413内的空间扩展而挤压第一腔体413内的透析液/置换液，提供挤压力使透析液/置换液稳定地进行流动，结构简单，减少了液泵和其它辅助零件的用量，制造成本低且可降低故障率。

所述透析液供应切换回路4的出口通过超滤泵6和净滤器7与血液回路1的入口连通并与所述血滤器2的第一入口21连通。通过调节超滤泵6可以调节流入血液回路1中与血液混合的透析液/置换液的量，来实现对超滤速度、超滤压和超滤量等的控制，以满足对治疗中对超滤参数的要求，具有通用性好且使用方便的特点。通过超滤泵6可调节进入血液回路1中的透析液/置换液的流量速度范围为50-500ml/分钟，有利于作前置置换液血滤或后置置换液血滤等方法的选择。

所述废液排出回路5包括废液泵51和第一单向阀52，所述废液泵51的入口通过第一单向阀52与所述血滤器2的第二出口24连通，所述废液泵51的出口与外界连通。在血滤器2的第二出口24处安装废液泵51来实现对废液以及透析液/置换液流量的控制,无需使用重力和压力传感器及电子平衡称装置，极大地简化了设备的结构，且操作简单，工作更加安全可靠性。通过废液泵51可调节抽排出外界的废液的流量速度范围为0-2000ml/小时，该超滤出的废液的流量速度随时可调，便于临床使用，超滤出的液体装入带有刻度的超滤液盛器中，超滤出的液体量多少可实时知道，超滤出的液量应为病人的脱水量。

所述置换液回路3包括第一液泵31、第二液泵32、第三液泵33和反渗水泵34，所述第一液泵31、第二液泵32、第三液泵33和反渗水泵34的入口分别连接相应的单一液体，所述第一液泵31、第二液泵32、第三液泵33和反渗水泵34的出口与所述第一腔体413的入口连通。控制系统控制第一液泵31、第二液泵32、第三液泵33和反渗水泵34的转速比例，分别使a液、b液、s液和反渗水按固定流量进行混合而配比成所需的浓度。

所述血液回路1包括第一压力监测器11、第四液泵12、抗凝剂注射装置13、第二压力监测器14、混合器15、第三压力监测器16、液位监测器17和气泡阻流夹18，人体的动脉依次通过所述第一压力监测器11、第四液泵12、抗凝剂注射装置13、第二压力监测器14、混合器15与血滤器2的第一入口21连通，与该入口连通的血滤器2的第一出口22依次通过第三压力监测器16、液位监测器17和气泡阻流夹18与人体的静脉连通。

病人的动脉通过动脉穿刺针依次与所述第一压力监测器11、第四液泵12、抗凝剂注射装置13、第二压力监测器14和混合器15与血滤器2的第一入口21连通；血液流入动脉穿刺针后，经抗凝剂注射装置13注入抗凝剂后，由第四液泵12输入至混合器15中。在混合器15中血液与透析液/置换液混合后通过血滤器2的第一入口21被输送入血滤器2。其中含毒素的透析液/置换液被滤除，干净的血液从血滤器2的第一出口22输出，经过依次通过第三压力监测器16、液位监测器17和气泡阻流夹18与人体的静脉连通而流到人体的静脉中，从而输回病人体内。

为了防止排出管道的废液逆流而进入第二腔体414，所述第二腔体414的出口上串接有用于防止液体回流向第二腔体414的第二单向阀8。

为了保证流入血滤器2第二入口23的透析液/置换液混的温度值达到要求且恒温，所述缸体411上设有用于控制缸体411内液体温度的温度控制系统。

本实施例还提供一种用于血液净化设备的溶质清除监测方法，包括以下步骤：

1)每隔设定的时间，通过第一电导检测装置9和第二电导检测装置10分别检测所述血滤器2的第二入口和第二出口的电导率；

2)根据表达式获得透析液离子清除率

其中，cdi为所述血滤器2的第二入口的电导值的平均值(ms/cm)，cdo为所述血滤器2的第二出口的电导值的平均值(ms/cm)，cdimax为cdi处测得的最大值，cdomin为cdo处测得的最小值，d为透析液离子清除率(ml/min)；作为优选的，可根据需要各通过第一电导检测装置9和第二电导检测装置10收集3-5个数据后进行一次运算，获得cdi、cdo、cdimax、cdomin的三个值后代入上式进行计算。并根据算得的清除率，通过下式获得动态监测的动力学模型。通过实时收集电导数据，当出现变动较大的异常数据进，可及时发现系统不正常工作状态，以及时调整或停止系统工作，保证病人的治疗效果和生命安全。

3)算出尿素清除动力学模型

其中，v为病人的有效清除容积(ml)，t为透析时间(min)。

通过上式计算可得相应的动力学模型，表2是通过上公式计算每15min清除指数，逐渐累加的dt/v值，当时间到达240min时，dt/v为1.22。其中表1是以15min和30min时刻连续测得的cdi、cdo、cdimax和cdomin，并代入计算式(2)dt/v。

表1：15min和30min的dt/v：

表2：每15min算得的dt/v和dt/v的积分：

因此，根据此dt/v模型，每隔一定的时间收集数据一次，通过计算可同步绘制并显示出尿素动力学模型趋势图如图2所示。临床实时观察溶质清除效果时，透析治疗4小时dt/v大于1.2为有效，小于1.2应检查影响溶质清除效果的因素。

本发明的工作原理：

病人的动脉通过动脉穿刺针依次与所述第一压力监测器11、第四液泵12、抗凝剂注射装置13、第二压力监测器14和混合器15与血滤器2的第一入口21连通；血液流入动脉穿刺针后，经抗凝剂注射装置13注入抗凝剂后，由第四液泵12输入至混合器15中。在混合器15中血液与透析液/置换液混合后通过血滤器2的第一入口21被输送入血滤器2。其中含毒素的透析液/置换液被滤除，干净的血液从血滤器2的第一出口22输出，经过依次通过第三压力监测器16、液位监测器17和气泡阻流夹18与人体的静脉连通而流到人体的静脉中，从而输回病人体内。

经置超滤泵6抽出的透析液/置换液流经净滤器7输入到混合器15中，在混合器15中血液与透析液/置换液混合后通过血滤器2的第一入口21被输至血滤器2，含毒素的透析液/置换液成为废液而通过血滤器2的第二出口24被抽出至第二腔体414内，安装于血滤器2的第二出口24的管路上的废液泵51抽出液体可装于超滤液盛器中或连接在废液管上直接排除，此液体为病人血滤治疗时的脱水量。

在为血滤器2的第二入口23供应透析液/置换液的过程中，首先由第一供应回路41中的缸体411的第一腔体413进行供应，同时，置换液回路3制备透析液/置换液并流入第二供应回路41的缸内。当第一腔体413内的透析液/置换液被用完时，第二供应回路41的缸体411的第一腔体413的出口的电磁阀412打开，从而切向到第二供应回路41为血滤器2供应透析液/置换液。同时第一供应回路41的缸体411的第一腔体413的出口的电磁阀412关闭，并且其入口的电磁阀412打开，置换液回路3制备透析液/置换液并流入第一供应回路41的缸内，从而实现交替为血滤器2供应透析液/置换液的目的。并且每隔设定的时间，通过第一电导检测装置9和第二电导检测装置10分别检测所述血滤器2的第二入口和第二出口的电导率，将检测到的数据传送到控制器进行计算，并通过显示器实时显示出对应的动力学模图，以时刻观察尿素的清除效果。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。