CN102325555B - 体外血液处理的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于体外血液处理的设备，具有透析器（10），所述透析器通过半透膜（11）被分成第一和第二室，其中第一室（12）布置在透析液路径中，和第二室（13）可借助于血液输入管路（14）和血液排出管路（15）与患者（1）的血液循环相连接；用于新鲜透析液的进口（20）；用于消耗的透析液的出口（30）；用于确定流经出口（30）的消耗的透析液的吸收的在出口（30）中所布置的测量装置（40），其中测量装置（40）具有用于基本上单色电磁辐射的至少一个辐射源（41）以及用于探测电磁辐射的强度的探测器***（42），其中设置装置（50）用于补偿辐射源（41）的电磁辐射的强度的出现的变化和/或探测器***（42）的灵敏度的出现的变化。

Description

体外血液处理的设备
技术领域
本发明涉及一种用于根据权利要求1的前序部分所述的用于体外血液处理的设备。
背景技术
在具有减小的肾脏功能或根据没有肾脏功能的患者中，借助于肾脏替代处理（Nierenersatzbehandlung）来去除包括有毒物质在内的废物，其中患者的血液经由血液输入管路从患者被输送给人造肾脏或透析器。在人造肾脏或透析器中，使患者的血液经由半透膜与透析液接触。透析液以这样的浓度包含不同的盐，使得包括有毒物质在内的废物借助于通过膜的扩散和对流从患者的血液中被引导到透析液中。如此从废物中清理的血液经由连接在透析器上的血液排出管路又被输送回患者的血液循环中。
为了能够量化肾脏替代处理的结果，有必要直接或在线地控制肾脏替代处理的效能。因此发展了所谓的Kt/V模型。Kt/V值在此是用于确定肾脏替代处理的功效的参数，其中清除率（Clearance）K代表被净化的尿质物质（harnpflichtigen Substanzen）的体积流量，t代表处理时间和V代表患者的分布体积。在此，不仅K而且V分别涉及相应的废物。一般，在肾脏替代处理时的效能借助于作为废物的尿素来描述，使得K描述尿素清除率和V描述患者的尿素分布体积，其基本上对应于患者的体内水分。
根据EP 1 083 948 A1和EP 2 005 982 A1已知，在使用UV辐射和在透析液中通过尿质物质对UV辐射的吸收的情况下借助于在出口中所布置的测量装置以光谱光度测量的方式确定在肾脏替代处理期间确定的废物的Kt/V值或减少速率RR。
不过在该已知的设备中已经表明，辐射源的稳定的辐射强度和探测器***的稳定的灵敏度既不能在辐射源的运行时间内也不能在单个肾脏替代处理期间被保障。因此，在不同的处理期间和也在一个处理时间期间在消耗过的透析液中的吸收测量基于辐射源的可变的辐射强度和/或在探测器***的输入信号恒定时变化的输出信号。这导致，针对确定的废物的基于吸收测量的Kt/V值或基于吸收测量的减少速率RR不对应于实际的事实。更确切地说，在消耗过的透析液中的吸收测量和从而关于针对确定的废物的Kt/V值或减少速率RR的陈述是歪曲的。
发明内容
因此本发明的任务是，这样改进根据权利要求1的前序部分所述的设备，使得通过吸收测量获得关于肾脏替代处理的Kt/V值或减少速率RR的可靠的和非歪曲的陈述。
本发明的另一任务是，提供一种方法，由此获得关于肾脏替代处理的Kt/V值或减少速率RR的可靠的和非歪曲的陈述。
根据设备的任务通过具有权利要求1的特征的设备来解决。本发明的有利扩展方案是从属权利要求2至14的主题。
通过本发明，获得关于肾脏替代处理的Kt/V值或减少速率RR的可靠的和非歪曲的陈述，其方式是，设置装置，用以补偿在运行时间期间测量装置的老化和在处理时间期间辐射源的电磁辐射的强度和/或探测器***的灵敏度的出现的变化。
也即已经表明，辐射源随着其运行时间减弱的辐射强度首先可归因于辐射源的老化过程。由于辐射源的工作强度I0在这样的设备中通常小于辐射源的最大强度Imax，所以可以简单地通过跟踪辐射源的辐射强度来补偿辐射强度的可归因于运行时间的减弱。因此，在每个处理开始时在通过未消耗过的透析液吸收之后通过探测器***测量辐射强度。一旦该辐射强度与预定义的额定值的辐射强度出现偏差，则补偿该偏差。所述措施导致，根据本发明的设备的吸收测量在其整个运行时间上可归一化，因为在通过未消耗过的透析液吸收之后总是基于相同的辐射强度。
此外，也已经表明，在肾脏替代处理期间同样不能保证辐射强度的参考信号恒定，所述参考信号在无吸收的情况下通过探测辐射强度生成。如已经表明的那样，对此的原因在于不仅在辐射源处而且在探测器***处的温度波动。因此表明为有利的是，作为用于补偿的装置设置温度调节装置，通过所述温度调节装置可以将辐射源的温度调节到预定义的工作温度范围 和/或将探测器***的温度调节到预定义的工作温度范围。通过该措施已经表明辐射源的信号强度以及探测器***的灵敏度的明显稳定化，其中通过组合两个可替换的措施，可以再次显著提高稳定性和从而显著提高Kt/V值和减少速率RR的最终获得的结果的陈述力。
仅仅对辐射源的电磁辐射的强度的变化的补偿或对探测器***的灵敏度的变化的补偿就已经导致关于确定的废物的Kt/V值或减少速率RR的明显改善的陈述。如果两个措施（一方面对辐射源的电磁辐射的强度的变化的补偿和另一方面对探测器***的灵敏度的变化的补偿）集成在根据本发明的设备中，则可以实现所述陈述的再次显著的改善。
此外已经表明有利的是，作为用于补偿辐射源的老化过程的装置设置电子调节装置，借助于所述电子调节装置可以这样调节辐射源的电磁辐射的强度I，使得在通过未消耗过的透析液吸收之后在探测器***处预定义的强度I44和/或在不通过未消耗过的透析液吸收的情况下的I45可被探测。
在此已经表明有利的是，电子调节装置被构造为调节回路，因为这样的调节回路在技术上已经是成熟的并且可简单操纵。
因为对尿质物质的吸收在UV范围中和基本上在280nm处是非常好的，所以适合于将辐射源构造为发光二极管，所述发光二极管在其工作温度范围中发射基本上波长280nm的电磁辐射。
此外有利的是，探测器***由至少一个光电探测器、优选地由两个光电探测器组成。但是，在使用仅一个光电探测器时必须认为，由辐射源发射的辐射的信号强度在时间上不是恒定的，以便总是在相同的基础上确定透析液的吸收。因此使用两个探测器明显更好，其中一个探测器测量辐射源的强度和一个探测器测量辐射在穿过消耗过的透析液之后的强度。
本发明的特别有效的扩展方案因此在于，在电磁辐射的光路中在辐射源和消耗过的透析液的排出口之间布置部分透射的反射镜或用于光束划分或偏转的光学装置，使得电磁辐射的一部分通过消耗过的透析液被引导到第一光电探测器上和剩余部分被直接引导到第二探测器上。
按照本发明的另一扩展方案，调节回路的调节量是在第一探测器处电磁辐射的强度并且调定量（Stellgröße）是辐射源的电流，其中在第二探测器处的于是所确定的强度可以被存储为参考值用于相应的肾脏替代处理。通过该措施保证在辐射源的整个运行时间期间对电磁辐射源的辐射强度的特别好的调节。
就此而论，已经表明特别有利的是，在第二探测器处所确定的强度参考量在相应的肾脏替代处理期间是第二调节回路的调节量，和辐射源的电流是该第二调节回路的调定量。由此可以在肾脏替代处理期间基本上没有时间延迟地补偿所述参考量的变化。
为了尽可能简单和有效地设计温度调节装置，已经表明有利的是，温度调节装置具有用于发光二极管和/或探测器***或探测器的冷却体。
可替换地或附加地，当然也可能的是，温度调节装置具有用于发光二极管和/或探测器的水冷却。
此外可替换地或附加地，温度调节装置可以具有用于发光二极管和/或探测器的一个或多个通风器。
已经表明特别有利的是，温度调节装置可替换地或附加地具有一个或多个电热转换器，例如珀耳帖（Peltier）元件，用于发光二极管和/或探测器的温度调节。
根据方法的任务通过具有权利要求15的所有特征的方法来解决。
附图说明
本发明的其他目标、优点、特征和应用可能性根据附图从实施例的以下描述中得出。在此，所有所述的和/或图解地示出的特征单独地或以任意有意义的组合的方式形成本发明的主题，还不依赖于在权利要求书中的其概述和其回引（Rückbeziehung）。
图1示出本发明设备的实施例的示意图，
图2示出本发明设备的测量装置或探测器***的实施例的示意图。
具体实施方式
在图1中示出了在连接到患者1的状态下本发明设备的实施例。在此，患者1借助于血液输入管路14与透析器10相连接。血液排出管路15将净化的血液从透析器又输送到患者的血液循环中。
透析器10借助于半透膜11被分成两个室12、13，其中通过第一室13引导患者1的要净化的血液并且通过第二室12引导透析液，所述透析液能够吸纳在患者1的血液中所包含的废物和有毒物质。借助于经由半透膜11的扩散和对流来将废物和有毒物质从患者1的血液运输到透析液中。透析液借助于进口20被输送给透析器10的第二室12。在此，用于输送透析液的泵与阀60同样设置在进口20中，通过所述阀可以将透析液经由在透析器10旁边经过的旁路引导到透析液的排出口30中而不是引导到该透析器10中。在排出口30中同样布置阀61，其借助于旁路62与进口20中的阀60相连接。
当在透析器10中废物和有毒物质从患者1的血液被运输到透析液中之后，通过出口30清除该现在已消耗过的透析液的废料。在出口30中布置测量装置40，利用所述测量装置借助于电磁辐射的辐射源41、尤其是利用在UV范围中工作的发光二极管43、和探测器***42可以确定消耗过的透析液的吸收，所述探测器***在根据图2的本实施例中由半透射的反射镜46和两个光电探测器44、45组成。
测量装置40和探测器***42的作用原理如下：
根据如在图2中所示的两光束光谱学的原理，发光二极管43发射波长大约为280nm的UV光作为辐射53，所述UV光被半透射的反射镜46划分。辐射53的一部分54通过半透射的反射镜46，和辐射53的剩余部分56由半透射的反射镜46反射到探测器45上。通过在消耗过的透析液55中所包含的尿质物质吸收部分54的电磁辐射的一定分量。部分54的不被尿质物质吸收的分量通过探测器44记录。电磁辐射的在探测器45处记录的部分56因此与在透析液55中的尿质物质无关并且通过半透射的反射镜直接与辐射源的强度I成比例。
因为在排出口30中的透析液55中包含有尿质物质（其从血液中被抽到透析器中）并且所述尿质物质吸收波长280nm的电磁辐射，所以可以借助于在探测器44处所确定的强度确定在排出口30中尿质物质的吸收。因此，在处理期间通过尿质物质的吸收的进程（Verlauf）可以被测量，所述进程用作用于计算Kt/V的基础。
随着在透析液55中尿质物质的浓度升高，在探测器44处的信号减小，因为吸收提高。于是从吸收的进程中确定e函数，从所述e函数计算Kt/V值。
不过，为了得到在处理时间期间关于吸收的精确陈述，必须避免发光二极管43的强度I0的波动。通常通过以下公式（关于吸收A）来进行在如在这里所存在的两光束光谱学的情况下光源波动的补偿，其中在探测器44和45处的强度I44和I45被转换成相应的信号：
，
其中U44=在未消耗过的透析液的情况下在探测器44处的信号，
U45=在开始时在探测器45处的信号，
U44_t=在治疗期间在时刻t在探测器44处的信号，
U44_t=在治疗期间在时刻t在探测器45处的信号。
利用根据图1和2的设备，使强度I0在治疗期间保持恒定，使得，其中I0在发光二极管的工作范围中可自由选择。因此，用于吸收A的方程减小到：
。
吸收得出曲线进程，所述曲线进程可以通过e函数描述，从所述e函数中利用可以计算。
为了补偿尤其由于老化和温度不稳定性而在已知的设备中出现的测量误差，存在两种途径：
-通过以电子的方式将发射的电磁辐射调节到预定义的水平来稳定信号
-通过温度调节来稳定温度。
老化问题可能尤其在辐射源41或发光二极管43、出口30以及探测器***42或两个探测器44和45处出现并且引起特性改变。
借助于电子调节可能的是，非常精确地补偿由于老化和温度波动引起的改变。发光二极管43的电磁辐射由于老化在电流恒定的情况下在运行时间期间失去强度并且同样在温度提高时以下降的电磁辐射来反应。同样，在探测器44和45处进行老化。半透射的反射镜由于老化除了透射性之外还影响在I0和I44和I45之间的光路之比。同样，在排出口30处可能出现恒定的模糊。
通过在探测器44处电磁辐射的强度的预定义的额定值I44-soll，其中电磁辐射在排出口30中横越无尿质物质的纯透析液，最佳地利用探测器***42或探测器44的测量范围或分辨率。由此识别和补偿由于老化在***中的改变，其中由此也实现测量***的效率的检验。从而保证，信号质量、测量范围、测量分辨率和可再现性在整个寿命期间是恒定的。
用于吸收的方程因此利用额定值I44-soll得出为：
。
以两步骤实现电调节：
在肾脏替代处理开始时，在连接到患者之前或在旁路中，在排出口30中存在无尿质物质的纯透析液。在该运行状态下，首先调节辐射源41的电流作为调定量，使得在探测器44处，辐射强度的预定义的额定值I44-soll作为输入信号来探测。当在探测器44处达到预定义的额定值I44-soll时，探测器45的强度值I45被存储并且在接着的肾脏替代处理期间在第二调节中用作额定值I45-soll。因此，现在将辐射源41或发光二极管的电流作为调定量调节到探测器45处的强度值I45-soll。
利用自适应调节器进行调节，所述自适应调节器首先自动化地检测***的与发光二极管43、探测器44、半透射的反射镜46以及排出口30有关的传递函数和与发光二极管43、探测器45和半透射的反射镜46有关的传递函数。同样调节可以利用每种其他类型的调节来实现，但是这导致了较缓慢的瞬变过程。
在无尿质物质的纯透析液的情况下，在治疗开始时的第一调节过程在连接到患者1之前或在旁路62中进行，其中通过相应地调整阀60和61使纯透析液沿透析器10而过。借助于自适应调节和传递函数F44，进行到探测器44处的辐射强度的预定义额定值的调节过程。因此通过改变发光二极管43的电流强度进行老化的补偿。如果必要，则同样可以适配（anpassen）探测器44和45处的电子探测器电路的放大因数，只要信号质量允许这一点。在探测器45处的于是施加的测量值作为额定值U45被存储以用于第二调节过程并且在治疗期间用作额定值，以便补偿温度波动。在此，吸收A=0，因为。
在连接患者1之后，进行在探测器44处U4t的测量值记载（Messwertaufnahme）。探测器44处的测量值由于尿质物质而改变并且吸收从：
中得出。
除了温度波动的补偿之外，该行为方式也能够实现恒定的测量范围并且同样能够实现不变的信号质量。
在治疗期间、也即在唯一的肾脏替代处理期间，可以忽略探测器44和45的老化。于是***在肾脏替代处理期间被调节到探测器45处的额定值U45，其能够与透析液流动无关地实现稳定的和恒定的所发射的电磁辐射。因此可以补偿发光二极管43的温度漂移或强度I0。调节的额定值是发光二极管43的电流，其与通过发光二极管43发射的辐射的强度I0成比例。但是，在开始时通过预先给定值对探测器44的纯调节是无意义的，因为在治疗期间的影响不能被补偿。
在第一调节过程中预定给定预定义的额定值用于定义电子***的测量范围和同时定义测量信号的吸收的测量分辨率。
在电子调节装置52内的在图未示出的放大器电路将探测器44和45的信号转换成测量电压，为此具有微处理器测量值记载的模拟数字转换器可供使用。可仅在每个单个肾脏替代处理之前进行的对放大器电路的这种适配可以自动地在肾脏替代处理之前与发光二极管43的电流的调节并行地进行。不过在处理期间仅电流的调节是可能的。
借助于温度调节装置，为发光二极管43和探测器44和45实现最佳的运行温度。在高温时，必须提高作为发光二极管43的调定量的电流，以便在温度升高时将发射的电磁辐射保持在恒定的强度。相反地，在温度下降时必须将作为发光二极管43的调定量的电流降低。但是提高电流仅在发光二极管43的运行范围中是可能的并且加速老化过程。根据经验，在透析设备中出现激烈的温度波动。因此有意义的是通过温度调节装置51补偿温度波动，使得设备可以在最佳的温度范围中运行。通过这样的措施也使老化过程变慢。
温度调节的目标是，在最佳的温度范围中运行发光二极管43和探测器44和45，或者快速地实现针对所述部件的最佳温度范围，以便在治疗期间可以将温度的变化减小到最小值。在消毒之后，可以通过加热***而在测量装置40或发光二极管43和/或探测器***42或探测器44和45处出现提高的温度。另外，在从冷状态接通设备时，***的自热导致冷却，由此在开始时存在非常低的温度。因此有必要将温度尽可能快地带至部件的运行范围中，而设备准备用于肾脏替代处理，以便在治疗开始时或在识别***期间通过上述电子调节装置52已经处于温度的额定范围中。因此也可能的是，将由于温度变化而关于信号漂移的、探测器44和45的非常小的偏差减小到最小值。
利用具有水冷却的冷却体进行温度稳定化，所述冷却体将透析液的流动温度直接与LED和/或探测器44和45的冷却体43耦合。透析液的热容明显高于发光二极管43的冷却体的热容并且因此定义温度，这在无附加的技术耗费的情况下是可能的。因此可能的是，在部件的运行范围中使温度几乎保持恒定并且将***快速地带入最佳的温度范围。
但是，在无极大的附加耗费的情况下不能使温度保持如此稳定，使得其对于通过发光二极管43所发射的辐射的强度没有其他影响。因此，仍必须并行地利用上述电子调节装置52使发光强度I0稳定化。
同样可以利用其他有源的和无源的冷却方法进行冷却。作为无源冷却可以通过外壳或水冷却使发光二极管43或探测器44和45温度稳定化。作为有源冷却可以使用通风器，所述通风器可以根据周围温度调节温度。同样可能的是，利用珀耳帖元件或类似的电热转换器直接调节用于温度稳定化。
附图标记列表
1 患者
10 透析器
11 膜
12 室
13 室
14 血液输入管路
15 血液排出管路
20 进口
30 出口
40 测量装置
41 辐射源
42 探测器***
43 发光二极管
44 探测器
45 探测器
46 半透射的反射镜
50 装置
51 温度调节装置
52 电子调节装置
53 光路
54 辐射的部分
55 消耗过的透析液
56 辐射的部分
57 信号线路
58 信号线路
59 信号线路
60 阀
61 阀
62 旁路
63 泵

Claims (16)

1.用于体外血液处理的设备，具有
-透析器（10），所述透析器通过半透膜（11）被分成第一室和第二室，其中所述第一室（12）布置在透析液路径中，以及第二室（13）借助于血液输入管路（14）和血液排出管路（15）能与患者（1）的血液循环连接，
-用于新鲜的透析液的进口（20），
-用于消耗过的透析液的出口（30），
-布置在出口（30）中的测量装置（40），用于确定流经出口（30）的消耗过的透析液的吸收，其中所述测量装置（40）具有用于基本上单色电磁辐射的至少一个辐射源（41）以及用于探测电磁辐射的强度的探测器***（42），其特征在于，
设置补偿装置（50），用于补偿辐射源（41）的电磁辐射的强度的出现的变化和/或探测器***（42）的灵敏度的出现的变化，
其中补偿装置（50）是温度调节装置（51），通过所述温度调节装置能够将辐射源（41）的温度调节到预定义的第一工作温度（T1）和/或将探测器***（42）的温度调节到预定义的第二工作温度（T2）。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，补偿装置（50）此外包括电子调节装置（52），借助于所述电子调节装置能够调节辐射源（41）的电磁辐射的强度（I），使得在探测器***（42）处能够探测在通过未消耗过的透析液吸收之后的电磁辐射的预定义的第一强度（I44）和/或在不通过未消耗过的透析液吸收的情况下的电磁辐射的第二强度（I45）。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电子调节装置（52）被构造为调节回路。
4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述辐射源（41）被构造为发光二极管（43）。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述发光二极管（43）发射波长280nm的电磁辐射。
6.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述探测器***（42）由至少一个光电探测器组成。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述探测器***（42）由第一光电探测器（44）和第二光电探测器（45）组成。
8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述探测器***（42）由第一光电探测器（44）和第二光电探测器（45）组成。
9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，在电磁辐射的光路中在辐射源（41）和用于消耗过的透析液的出口（30）之间布置光学装置用于光束划分或偏转。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，光学装置是半透射的反射镜（46）。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述电子调节装置（52）包括第一调节回路，其中在第一光电探测器（44）处电磁辐射的第一强度（I44）是该第一调节回路的调节量，以及辐射源（41，43）的电流是第一调节回路的调定量，并且能将在第二光电探测器（45）处的电磁辐射的第二强度（I45）存储为参考值。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述电子调节装置（52）此外包括第二调节回路，其中参考值是该第二调节回路的调节量，以及辐射源（41，43）的电流是第二调节回路的调定量。
13.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述温度调节装置（51）具有用于发光二极管（43）和/或探测器***（42）的冷却体。
14.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述温度调节装置（51）具有用于发光二极管（43）和/或探测器***（42）的水冷却装置。
15.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述温度调节装置（51）具有用于发光二极管（43）和/或探测器***（42）的一个或多个通风器。
16.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述温度调节装置（51）具有一个或多个电热转换器，用于发光二极管（43）和/或探测器***（42）的温度调节。
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