一種血液凈化裝置的液體平衡系統(tǒng)及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于血液凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種血液凈化裝置的液體平衡系統(tǒng)及應(yīng)用， 具體涉及一種便攜式連續(xù)性血液凈化裝置的液體平衡系統(tǒng)及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] CRRT(continuousrenalreplacementtherapy，連續(xù)性腎臟替代治療），又名 CBP(continuebloodpurification，床旁血液濾過(guò)），是一種采用每天24小時(shí)或接近24小 時(shí)的一種長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)的體外血液凈化療法以替代受損腎功能的技術(shù)。CRRT臨床應(yīng)用目標(biāo) 是清除體內(nèi)過(guò)多水分，清除體內(nèi)代謝廢物、毒物，糾正水電解質(zhì)紊亂，確保營(yíng)養(yǎng)支持，促進(jìn)腎 功能恢復(fù)及清除各種細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)。CRRT能實(shí)現(xiàn)透析/濾過(guò)，灌流，超濾等血液凈化 治療，具有體外循環(huán)的安全保障系統(tǒng)。
[0003] 但是，CRRT設(shè)備仍然存在缺陷：其體積仍然較為龐大笨重，不易搬運(yùn)，更不能夠滿 足隨軍事行動(dòng)便攜攜帶的需要。在軍事行動(dòng)或非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)的一線戰(zhàn)創(chuàng)傷救治的血液 凈化治療中，野外環(huán)境嚴(yán)酷，對(duì)電源、水源、設(shè)備的重量和設(shè)備的操作要求極高，現(xiàn)有技術(shù)中 CRRT不易便攜攜帶，且在顛簸、搖擺和振動(dòng)的環(huán)境下容易損壞或造成儀器不穩(wěn)定，完全不能 工作，無(wú)法實(shí)施緊急救治。目前尚沒(méi)有國(guó)外或國(guó)產(chǎn)的適用戰(zhàn)時(shí)一線救治及野外救援、災(zāi)難救 援的小型便攜式連續(xù)性血液凈化裝置。
[0004] 而且，公知的CRRT設(shè)備最核心的關(guān)鍵技術(shù)是液體平衡精度和液體脫水精度的控 制與監(jiān)控，其中控制技術(shù)主要分為兩種：液體重量計(jì)量技術(shù)與液體容積計(jì)量技術(shù)。液體重量 計(jì)量技術(shù)是通過(guò)電子稱重元器件，如電子天平，直接稱量置換液與廢液的重量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì) 液體進(jìn)出平衡與脫水精度的控制。重量計(jì)量技術(shù)能夠直接對(duì)液體的實(shí)際重量進(jìn)行測(cè)量，但 是由于電子天平要求在穩(wěn)定無(wú)晃動(dòng)的環(huán)境下才能進(jìn)行精確計(jì)量，因此在治療環(huán)境變化的情 況下，如抗震救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)、救護(hù)車等交通工具上都無(wú)法使用。而液體容積計(jì)量技術(shù)是通過(guò)腔體 容積固定的柱塞栗作為液體驅(qū)動(dòng)裝置，記錄柱塞每動(dòng)作一次，流出的液體體積都是固定的 方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)液體流量的控制。但是，液體容積計(jì)量技術(shù)并不能直接測(cè)量液體的流量精度， 而是通過(guò)間接測(cè)量的方式進(jìn)行流量推算控制，具有先天缺陷。也就是說(shuō)，液體容積計(jì)量技術(shù) 從它的工作原理上決定了其并不能直接測(cè)量液體的進(jìn)出量，而是通過(guò)監(jiān)測(cè)容積栗的機(jī)械動(dòng) 作次數(shù)與周期來(lái)實(shí)現(xiàn)，認(rèn)為柱塞容積每次動(dòng)作流出的液體容積都是固定的，但實(shí)際使用過(guò) 程中，很多條件決定了容器容積固定不等于液體流出的容積固定。因此面對(duì)流量誤差，現(xiàn)有 的CRRT機(jī)無(wú)法及時(shí)作出反應(yīng)和調(diào)整，存在較大的安全隱患。另外，現(xiàn)有CRRT設(shè)備還使用平 衡腔方式保證廢液和透析液的平衡，通過(guò)另外超濾栗進(jìn)行病人脫水。但是，平衡腔的方式會(huì) 接觸液體，存在交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，每個(gè)病人使用完畢必須進(jìn)行消毒處理，步驟繁瑣、效率低 下。
[0005] 因此，如何在顛簸、搖擺和振動(dòng)的環(huán)境下，在一種小型便攜式連續(xù)性血液凈化裝置 中分別實(shí)現(xiàn)透析/濾過(guò)，灌流，超濾等血液凈化治療過(guò)程，同時(shí)保持裝置中液體的平衡，仍 然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種血液凈化裝置的液體 平衡系統(tǒng)及應(yīng)用，用于解決缺乏一種方便攜帶的血液凈化裝置上受震動(dòng)等環(huán)境影響比較 小，避免交叉感染，計(jì)量精準(zhǔn)，調(diào)節(jié)、反饋、控制、平衡精準(zhǔn)的液體平衡系統(tǒng)的問(wèn)題。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明第一方面提供一種血液凈化裝置的液體 平衡系統(tǒng)，包括以下部分：
[0008] 透析置換液通路，所述透析置換液通路包括第一管路、透析置換液栗、第一流量傳 感器；所述第一管路受透析置換液栗驅(qū)動(dòng)，與所述血液凈化裝置的濾器相連通；所述第一 流量傳感器設(shè)置在第一管路上，所述第一流量傳感器為超聲波流量傳感器；
[0009] 廢液處理通路，所述廢液處理通路包括第二管路、廢液栗、第二流量傳感器；所述 第二管路受廢液栗驅(qū)動(dòng)，所述第二管路連通所述血液凈化裝置的濾器并通往廢液出口；所 述第二流量傳感器設(shè)置在第二管路上，所述第二流量傳感器為超聲波流量傳感器；
[0010] 計(jì)量裝置，用于接收超聲波流量傳感器發(fā)出的信號(hào)并計(jì)算流量，輸出流量信號(hào)；
[0011] 透析置換液栗電驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)透析置換液栗的轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0012] 廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)廢液栗的轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)送電機(jī)速度反饋信號(hào)；
[0013] 平衡控制裝置，與計(jì)量裝置及廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置相連，接收來(lái)自計(jì)量裝置的流量 信號(hào)以及來(lái)自廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)速度反饋信號(hào)，并向廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)送電機(jī)轉(zhuǎn) 速控制信號(hào)。
[0014] 優(yōu)選地，所述一種血液凈化裝置的液體平衡系統(tǒng)，還包括以下部分：
[0015] 動(dòng)脈血液通路，所述動(dòng)脈血液通路包括第三管路、血栗；所述第三管路受血栗驅(qū) 動(dòng)，與所述血液凈化裝置的濾器相連通；
[0016] 靜脈血液通路，所述靜脈血液通路包括第四管路；所述第四管路連通所述血液凈 化裝置的濾器并通往血液輸出口。
[0017] 優(yōu)選地，所述超聲波流量傳感器包括以下部件：
[0018]固定部件，用于將超聲波流量傳感器固定于第一管路或第二管路上；
[0019] 超聲波發(fā)射器，設(shè)置在第一管路或第二管路的一側(cè)，用以向第一管路或第二管路 發(fā)射超聲波；
[0020] 超聲波接收器，設(shè)置在第一管路或第二管路的另一側(cè)與超聲波發(fā)射器相對(duì)，用以 接收來(lái)自所述超聲波發(fā)射器并傳輸?shù)匠暡ń邮掌鞯某暡ㄐ盘?hào)并輸出電流信號(hào)。
[0021] 更優(yōu)選地，所述固定部件包括有上蓋、下托，所述下托上表面上設(shè)有管路固定卡 槽，所述上蓋與下托活動(dòng)連接。
[0022] 進(jìn)一步地，所述下托的一側(cè)與上蓋的一側(cè)呈翻蓋式活動(dòng)連接，下托的另一側(cè)設(shè)有 卡扣，所述卡扣的上部凸出于下托的上表面，并與上蓋的另一側(cè)活動(dòng)式卡接。其中，翻蓋式 活動(dòng)連接是指下托的一側(cè)與上蓋的一側(cè)相連接，并使上蓋可翻轉(zhuǎn)活動(dòng)?；顒?dòng)式卡接是指上 蓋的另一側(cè)與固定連接在下托一側(cè)的卡扣上部之間呈翻下閉合連接或翻開(kāi)脫離不連接。
[0023] 進(jìn)一步地，所述管路固定卡槽內(nèi)卡接有所述管路。最優(yōu)選地，所述管路固定卡槽通 過(guò)卡扣連接的上蓋與下托閉合固定管路。
[0024] 優(yōu)選地，所述計(jì)量裝置，包括以下部分：
[0025] 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，用于將來(lái)自超聲波流量傳感器的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；
[0026] 信號(hào)采集電路，與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連，用于將電壓信號(hào)再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；
[0027] 數(shù)據(jù)處理單元，與信號(hào)采集電路相連，用于接受數(shù)字信號(hào)并通過(guò)公式I、II、V計(jì) 算輸出流量值；
[0030] 上述公式中，通過(guò)第一流量傳感器的液體流速的瞬時(shí)當(dāng)量值；v2:通過(guò)第二流 量傳感器的液體流速的瞬時(shí)當(dāng)量值；t:累計(jì)時(shí)間；V1:累計(jì)通過(guò)第一流量傳感器的液體總 量；V2:累計(jì)通過(guò)第二流量傳感器的液體總量；
[0031] v= (Vot/Vnax)Xvnax (V)，
[0032] 上述公式中，v:液體流速的瞬時(shí)當(dāng)量值；Vot:液體流速的瞬時(shí)數(shù)字電壓信號(hào)； V_:液體最大流速對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓信號(hào)；v_:液體最大流速當(dāng)量值。
[0033] 更優(yōu)選地，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換電路包括有串聯(lián)的采樣電阻和電流轉(zhuǎn)電壓模塊，所述電 流轉(zhuǎn)電壓模塊將接受到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。
[0034] 更優(yōu)選地，所述公式I、II中，VpV；；的單位優(yōu)選為ml/min 的單位優(yōu)選為min;Vi、 V2的單位優(yōu)選為ml。
[0035] 更優(yōu)選地，所述公式V中，v的單位優(yōu)選為ml/min;Vot的單位優(yōu)選為V;Vmax的單 位優(yōu)選為V;vmax的單位優(yōu)選為ml/min。
[0036] 更優(yōu)選地，所述液體最大流速對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓信號(hào)V_優(yōu)選為5V，所述液體最大 流速當(dāng)量值vmax優(yōu)選為300ml/min，S卩公式V優(yōu)選為：v= (Vot/5)X300。具體來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)處 理單元將獲得液體流速的瞬時(shí)數(shù)字電壓信號(hào)進(jìn)行計(jì)算液體流速的瞬時(shí)當(dāng)量值，將獲得液體 最小流速對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓信號(hào)0V對(duì)應(yīng)液體最小流速當(dāng)量值Oml/min，將獲得液體最大流速 對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓信號(hào)5V對(duì)應(yīng)液體最大流速當(dāng)量值300ml/min。
[0037] 優(yōu)選地，所述廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置，包括以下部分：
[0038] 廢液栗電機(jī)，與廢液栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，用于驅(qū)動(dòng)廢液栗的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述廢液栗電機(jī) 帶有負(fù)反饋回路，發(fā)送電機(jī)速度反饋信號(hào)；
[0039] 廢液栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，與廢液栗電機(jī)及平衡控制裝置相連，接收平衡控制裝置發(fā)送 的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)并控制廢液栗電機(jī)轉(zhuǎn)速，接收廢液栗電機(jī)發(fā)出的電機(jī)速度反饋信號(hào)并 傳輸給平衡控制裝置。
[0040] 更優(yōu)選地，所述廢液栗電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。
[0041] 優(yōu)選地，所述透析置換液栗電驅(qū)動(dòng)裝置，包括以下部分：
[0042] 透析置換液栗電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)透析置換液栗的轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0043] 透析置換液栗電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，與透析置換液栗電機(jī)相連，用于控制透析置換液栗電 機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0044] 更優(yōu)選地，所述透析置換液栗電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)。所述透析置換液栗電機(jī)帶有負(fù)反 饋回路，能夠發(fā)送電機(jī)速度反饋信號(hào)。
[0045] 優(yōu)選地，所述濾器的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有濾膜，濾膜將濾器內(nèi)腔分隔成血液流動(dòng)空間及透 析液/廢液流動(dòng)空間；第一管路選擇性地接入濾器的透析液/廢液流動(dòng)空間或血液流動(dòng)空 間之任一，第二管路連通濾器的透析液/廢液流動(dòng)空間，第三管路接入濾器的血液流動(dòng)空 間，第四管路接出濾器的血液流動(dòng)空間。
[0046] 更優(yōu)選地，第一管路還接入第三管路內(nèi)。
[0047] 優(yōu)選地，所述透析置換液通路上設(shè)有第一除氣壺，所述第一除氣壺與所述第一管 路連通，并設(shè)置于所述第一管路中流向所述第一流量傳感器的液體的上游。
[0048] 優(yōu)選地，所述廢液處理通路上設(shè)有第二除氣壺，所述第二除氣壺與所述第二管路 連通，并設(shè)置于所述第二管路中流向所述第二流量傳感器的液體的上游。
[0049] 更優(yōu)選地，所述動(dòng)脈血液通路上設(shè)有第三除氣壺，所述第三除氣壺與所述第三管 路連通。
[0050] 更優(yōu)選地，所述靜脈血液通路上設(shè)有第四除氣壺，所述第四除氣壺與所述第四管 路連通。
[0051] 優(yōu)選地，在透析置換液通路中，所述透析置換液栗設(shè)置在透析液或置換液輸入口 與第一除氣壺之間的第一管路上。
[0052] 優(yōu)選地，在廢液處理通路中，所述廢液栗設(shè)置在濾器與第二除氣壺之間的第二管 路上。
[0053] 更優(yōu)選地，在動(dòng)脈血液通路中，所述血栗設(shè)置在血液輸入口與第三除氣壺之間的 第三管路上。
[0054] 所述透析液或置換液輸入口是指第一管路的一端端口，即透析液或置換液輸入第 一管路的進(jìn)口。所述廢液出口是指第二管路中經(jīng)廢液栗驅(qū)動(dòng)的廢液流出的出口。所述血液 輸入口是指動(dòng)脈血液通路中第三管路的一端端口，即血液輸入第三管路的進(jìn)口。所述血液 輸出口是指靜脈血液通路中第四管路的一端端口，即血液從第四管路輸出并回流回人體靜 脈的進(jìn)口。
[0055] 優(yōu)選地，所述平衡控制裝置，包括以下部分：
[0056] 實(shí)際超濾總量計(jì)算單元，用于根據(jù)公式III計(jì)算獲得實(shí)際超濾總量；
[0057] UF=VV! (HI)，
[0058] 其中，UF:實(shí)際超濾總量A:累計(jì)通過(guò)第一流量傳感器的液體總量；V2:累計(jì)通過(guò) 第二流量傳感器的液體總量；
[0059] 設(shè)定超濾總量單元，用于設(shè)定超濾總量；
[0060] 信號(hào)反饋單元，與廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置相連，接收來(lái)自廢液栗電驅(qū)動(dòng)裝置的電機(jī)速 度反饋信號(hào)；
[0061] 廢液栗轉(zhuǎn)速調(diào)整計(jì)算單元，分別與實(shí)際超濾總量計(jì)算單元、設(shè)定超濾總量單元及 信號(hào)反饋單元相連，根據(jù)公式IV計(jì)算廢液栗（22)的電機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0062] v廢=v廢。+ (UFref -U