CN102985121B - 将流体传送到医学处理设备的处理单元、特别是透析设备的透析器中的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于将流体传送到医学处理设备的处理单元（1）、特别是透析设备的透析器中的方法和装置，以及体外血液处理设备。根据本发明的装置和根据本发明的方法基于供应处理单元的流体在包括处理单元的流体回路（II）中循环的情况。为了平衡馈送给处理单元或从处理单元运走的新鲜的流体和用过的流体，使用了具有平衡室（6）的平衡单元（5），其能够结合在包括处理单元的流体回路中。因此可以用新鲜的流体连续供应流体回路或从流体回路连续运走用过的流体。供应和排出新鲜的流体和用过的流体可以以不同于流体经由处理单元在流体回路中循环时的流率的流率来进行。

Description

将流体传送到医学处理设备的处理单元、 特别是透析设备的透析器中的方法和装置

发明领域

本发明涉及用于将流体传送到医学处理设备的处理单元、特别是透析设备的透析器中的方法和装置。此外，本发明涉及体外血液处理设备，特别是透析设备，其包括用于将流体传送到血液处理设备、特别是透析设备的处理单元、特别是透析器中的装置。

发明背景

已知包括供应有流体的处理单元的多种处理设备。这些已知的处理设备包括，例如，血液处理设备。在血液处理期间，患者的血液在体外血液回路中流经血液处理单元。在血液透析、血液过滤和血液透析过滤的设备的情况下，血液处理单元是透析器或过滤器，其被半透膜分成血液室和透析液室。在透析处理期间，血液在体外血液回路中流经血液室，而透析液在透析液回路中流经透析器的透析液室。

由于交换量大，已知的血液处理方法和设备需要在整个处理时间期间从患者移除的流体与馈送给患者的流体的准确平衡。重量和容量平衡装置属于现有技术。

例如从DE 26 34 238 A1中已知采用容量平衡的血液透析过滤。已知的血液透析过滤设备的平衡装置包括容积刚性中空体，其被活动分隔壁分成两个室。每个室包括入口和出口，入口和出口上分别布置了用于新鲜的透析液和用过的透析液的供应管线和排出管线，每个管线中加入了关闭元件。此外，提供了泵用来传送新鲜的透析液和用过的透析液，还提供了容许两个室相互填充的控制单元。

为了能够确保透析液连续流经透析器的透析液室，在实践中两个平衡室并联连接，所述平衡室向透析器交替供应新鲜的透析液。例如从DE 28 38 414已知具有两个平衡室的平衡单元。

在透析处理期间，透析液的典型流量为500mL/min，但取决于给定的处理状况，流量可达1000mL/min。在4小时透析期的情况下，这意味着透析液的需要量典型在120升左右，但取决于给定的处理状况也可以处于超过200升。

由于透析中流体需求大，为了避免储存相当大量的溶液，已经建立了在机器中从浓缩液和纯水（RO水）制备透析液。RO水可在诊所中集中提供，并在透析站中经由到透析机的管线来分配。

在比如在例如事故之后可能发生的、需要对患者进行重症监护支持的急性肾功能不全的治疗中，通常不存在RO水连接点。那么可通过例如罐或袋的容器向机器供应透析液。

为了保持操作成本降低，做出尝试来减少透析液需要量，特别是在用于急性肾功能不全的重症监护支持的情况下。这是通过将透析液经由透析器再循环一定长的时间的事实来实现的。因此可以将透析液需要量降低到处于低于100mL/min的值。

例如从US 5 685 988已知具有再循环回路的血液处理设备。然而，透析液的再循环应当只用于确定血液处理参数。

发明内容

本发明的根本问题是提供一种用于将流体传送到医学处理设备的处理单元中、特别是透析设备的透析器中的装置，利用该装置可以降低透析液的需要量。本发明的另一个问题是提供一种用于将流体传送到医学处理设备的血液处理单元的方法，所述方法容许减少透析液的需要量。本发明的问题还提供具有这种流体传送装置的体外血液处理设备。

根据本发明，以独立权利要求的特征产生了这些问题的解决方案。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明的装置和根据本发明的方法基于供应处理单元的流体在包括处理单元的流体回路中循环的事实。为了平衡馈送给处理单元或从处理单元运走的新鲜的流体和用过的流体，利用了原则上可以包括一个或两个平衡室的平衡单元。

根据本发明的装置和根据本发明的方法特征在于可以在包括处理单元的流体回路中结合平衡单元的平衡室或平衡单元的两个平衡室。这样可以向流体回路连续供应新鲜流体并将用过的流体从流体回路连续排出。新鲜的流体和用过的流体的供应和排出可以以流率不同于流体经由流体回路中的处理单元循环时的流率进行。因此，在流体回路中，“流体”取决于流率比而处于“新鲜的流体”和“用过的流体”之间的浓度已经变得确定下来。独立于新鲜的流体或用过的流体的供应和排出，流体（超滤液）也可以从包括血液处理单元、特别是透析器的流体回路中移除。

在本发明的优选实施例中，流体经由流体回路中的处理单元循环时的流率大于流体馈送给流体回路和从流体回路排出时的流率。

根据本发明的装置包括旁路，该旁路将从平衡室通向处理单元的排出管线连接到从处理单元通向平衡室的供应管线。该旁路不仅容许将新鲜的流体连续供应到包括处理单元的流体回路中，而且当平衡单元的平衡室正填充有新鲜流体时维持流体流过血液处理单元，从而取代用过的流体。如果使用具有两个交替操作的平衡室的平衡室，则这个优点当然不产生负担。因此本发明特别优选的实施例提供了只有一个平衡室的平衡单元。在这个特别优选的实施例中，旁路确保了流过血液处理单元的流体在平衡室转换期间不中断。从而产生了简化的平衡单元设计。

用于将流体传送进或传送出平衡室的构件和用于中断流体供应到平衡室中或中断将流体从平衡室中排出的构件可以是不同的设计。优选使用可以***软管管线的已知闭塞式泵（occluding pumps）进行流体传送。为了中断流体的供应或排出，优选使用在管线中布置的已知的电磁或气动性操作的关闭元件。控制单元控制用于传送流体的构件和用于中断流体的供应或排出的构件。因为闭塞式泵在停顿状态时夹断软管管线，所以闭塞式泵也可以代替关闭元件。

在特别优选的实施例中，用于传送流体的构件包括第一泵，第一泵布置在从流体源通向平衡室的供应管线中。此外，该传送构件包括两个另外的泵，它们布置在从平衡室通向血液处理单元的排出管线中。这两个泵中，一个布置在这条排出管线通向旁路的一个接头连接到该排出管线的点的段中，而另一个泵布置在这条排出管线远离该旁路连接点的段中。排出管线中的这两个泵的流率确定了新鲜流体馈送给流体回路和用过的流体从流体回路运走的流率。

在特别优选的实施例中，用于中断流体的供应和/或排出的构件包括：第一关闭元件，其布置在从流体源通向平衡室的第一供应管线中；第二关闭元件，其布置在从平衡室离开并通向排放件（drain）的第二排出管线中；第三关闭元件，其布置在从平衡室离开并通向血液处理单元的第二排出管线中；以及第四关闭元件，其布置在从处理单元通向平衡室的第二供应管线通中。所有关闭元件都由控制单元控制。

在特别优选的实施例中，控制单元被设计成使得在接连的工作循环的第一个工作循环的第一工作步骤中，第一关闭元件和第二关闭元件打开并且第三关闭元件和第四关闭元件关断，第一泵和第三泵处于运行中。在第一工作步骤中，平衡室填充有新鲜流体，从而替换用过的流体。在平衡室的填充过程期间，不中断流体流过处理单元。第一工作步骤之后是第二工作步骤，在第二工作步骤中第一关闭元件和第二关闭元件关断并且第三关闭元件和第四关闭元件打开，第二泵和第三泵处于运行中。在第二工作步骤中，流体在包括血液处理单元的流体回路中循环。新鲜的流体也可以，但不是必须，馈送给流体回路或从所述流体回路运走。

另一个优选实施例提供了在旁路中整合另一个关闭元件。该关闭元件用于在执行处理之前更好地填充和排空***。另一方面，还可以利用旁路中的关闭元件中断流体回路中的循环。

附图说明

在下面通过参考附图详细说明本发明的实施例的示例。

在附图中：

图1以非常简化的示意图示出了具有向透析设备的透析器供应透析液的装置的血液透析设备，其中表现了工作循环的第一工作步骤，

图2示出了图2的血液透析设备，其中表现了工作循环的第二工作步骤，

图3以非常简化的示意图示出了具有向透析器供应透析液的装置的血液透析设备的实施例的第二实施例，

图4示出了图3的血液透析设备的替换实施例，

图5以非常简化的示意图示出了透析装置的实施例的另一个示例，以及

图6示出了图5的透析装置的替换实施例。

具体实施方式

下面利用包含透析器作为血液处理单元的血液处理设备的示例来描述本发明。图1以非常简化的示意图示出了血液透析设备的主要部件。向透析器供应透析液的装置是透析设备的组成部分。

透析设备包含透析器1，透析器1被半透膜（未表示）分成血液室（未表示）和透析液室。其中结合了血液泵3的供血管线2从患者通向透析器1的血液室的入口1A，而通向患者的血液排出管线4从透析器1的血液室的出口1B离开。在血液处理期间，患者的血液通过透析器1的血液室流入体外血液回路I。

向透析器1供应流经透析器1的透析液室的透析液。用于将透析液传送到透析器1中的装置在下面描述。

为了将新鲜的透析液与用过的透析液平衡，使用了平衡单元5，平衡单元5在本实施例的示例中只包括一个平衡室6。平衡室6包括在下侧的第一入口6A和上侧的第一出口6B，以及在下侧的第二入口6C和在上侧的第二出口6D。

透析液可在透析液源7中提供，透析液源7可以是罐或袋。通向平衡室6的第一入口6A的第一供应管线8从透析液源7离开。通向排放件32的第一排出管线9从平衡室6的第一出口6B离开。血液泵10、特别是闭塞式泵结合在第一供应管线8中，其将新鲜的透析液从透析液源7传送到平衡室6中。

通向透析器1的透析液室的入口1C的第二排出管线11从平衡室6的第二出口6D离开。通向平衡室6的第二入口6C的第二供应管线12从透析器1的透析液室的出口1D离开。

供应管线和排出管线8、9、11、12是软管管线。第二排出管线11在流动方向上包括第一段11A和第二段11B，而第二供应管线12在流动方向上包括第一段12A和第二段12B。

第二排出管线11和第二供应管线12经由旁路13连接。旁路13是一端与第二排出管线11的第一段11A和第二段11B之间的接合点11C连接而另一端与第二供应管线12的第一段12A和第二段12B之间的接合点12C连接的管线。利用旁路13建立了包括透析器1的透析液室的流体回路II。流体回路II包括旁路管线13、第二排出管线11的第二段11B、透析器1的透析液室和第二供应管线12的第一段12A。

第二泵14结合在第二排出管线11的第一段11A中，并且第三泵15结合在第二排出管线11的第二段11B中。超滤液管线16从第二供应管线12的第一段12离开，第四泵17结合在该超滤液管线中，利用第四泵可以从流体回路II取出流体（超滤液）。四个泵10、14、15、17经由控制管线10’、14’、15’、17’与控制单元18连接。在本示例中，控制单元18是透析设备的中央控制单元的组成部分。透析设备的中央控制单元18还经由控制线3’与血液泵3连接。

第一关闭元件19结合在第一泵10和平衡室6之间的第一供应管线8中，而第二关闭元件20结合在第一排出管线9中。第三关闭元件21结合在平衡室6与第二泵14之间的第二排出管线11中，而第三关闭元件22结合在接合点12C与平衡室6之间的第二供应管线12中。关闭元件19、20、21、22是电磁操作的软管夹，它们经由控制线19’、20’、21’、22’与中央控制单元18连接。

中央控制单元18如下控制泵10、14、15。透析设备以接连的循环运转，每个循环包括两个工作步骤。图2示出了工作循环的第一工作步骤并且图2示出了第二工作步骤。

第一工作步骤包括在透析液流经透析器1时填充平衡室6。中央控制单元18打开第一关闭元件19和第二关闭元件20，并且关断第三关闭元件21和第四关闭元件22。控制单元18因此使第一泵10和第三泵15开始运转。第二泵14停顿。因为第二闭塞式泵14停顿，所以也可以打开第三关闭元件21。

第一泵10将出自透析液源7的新鲜透析液传送到平衡室6中，平衡室6已经在前一工作循环的第二工作步骤中被用过的透析液填充。在平衡室6被填充新鲜的透析液的同时，用过的透析液经由第一排出管线9被替换到排放件32中。第一泵10运行直到诸如在平衡室6中用过的透析液已经完全被新鲜的透析液替换的时候。在新鲜的透析液填充平衡室6期间，不中断流经透析器1的流体。第三泵15在流体回路II中传送透析液，流体回路II包括第二排出管线11的第二段11B、透析器1、第二供应管线12的第一段12A和旁路管线13。平衡室6应该尽快填充新鲜的透析液，使得透析液在流体回路中循环仅仅短的时段（图1A）。

第一工作步骤（图1）之后是第二工作步骤（图2）。在第二工作步骤中，中央控制单元18关断第一关闭元件19和第二关闭元件20并打开第三关闭元件21和第四关闭元件22。此外，控制单元18停止第一泵10并使第二泵14开始运转。因此，第二泵14和第三泵15运行。与第三泵15相比，控制单元18为第二泵14选择更小的输送速率。因此，透析液在流体回路II中以对应于第三泵15和第二泵14的流率之差的流率流动。该流率QD_fast可以比较高。

当透析液在流体回路II中经过透析器1循环时，新鲜的透析液被连续地馈送给流体回路II，而用过的透析液从流体回路12中移除。新鲜的透析液被第二泵14以预选的输送速率经由第二排出管线11的第一段11A馈送给流体回路II，第一段11A与平衡室6的第二出口6D连接。用过的透析液经由第二供应管线12的第二段12B从流体回路II取出，第二段12B与平衡室6的第二入口6C连接。透析设备还容许流体（超滤液）从流体回路II取出。控制单元18为了超滤而启动超滤泵17。

取决于第二泵14和第三泵15的流率，可以在相对短或相对长的时间中供应新鲜的透析液，并且可以调节流体回路II中新鲜的透析液和用过的透析液之间的所需比率。

然后随后的循环的第一工作步骤（图1）再次跟在工作循环的第二工作步骤（图2）之后。

图3示出了透析设备的实施例的第二示例，它与参考图1和2描述的实施例的不同之处只在于在旁路管线13中结合了第五关闭元件23，第五关闭元件23也由中央控制单元18来操作。因此相互对应的部分具有相同的附图标记。旁路管线13中的关闭元件23在透析设备运行期间原则上是打开的。然而，为了中断流体回路II中透析液的循环，也可以关断关闭元件23。

为了填充和排空流体***，要关断旁路管线13中的关闭元件23，使得流经旁路管线的流体中断。此外，关断第二关闭元件20，使得流体不能进入排放件32。在泵10运行时，流体经由第一供应管线8馈送给平衡室6。当泵14和15运行时，流体可以流过第二排出管线11、透析器1和第二供应管线12。为了排放，在平衡室6的上侧提供排放阀33，它在图3中仅概要表示。

图4示出了图3的透析设备的替换实施例。图4实施例的示例与图3实施例的不同之处只在于第二排出管线11和第二供应管线12的路径以及旁路管线13的长度。相互对应的部分再次提供有相同的附图标记。为了降低填充流体***时可能蓄积空气的无效容积，第二排出管线和供应管线11、12直接通向关闭元件23的接头，使得旁路13的容积可以降至最小。

根据本发明的用于给透析器供应透析液的装置的优点在于，可以省去具有两个平衡室的平衡单元。即使平衡单元只包括一个平衡室，也可以在新鲜的透析液与用过的透析液的平衡期间，保持透析液连续流过透析器。

为了完整，图5示出了具有并联连接并且交替操作的两个平衡室6A、6B的透析设备。图5的实施例的示例与图1和图2实施例的不同之处在于，具有相应的供应管线和排出管线24、25、26、27并且在这些管线中分别结合了关闭元件28、29、30、31的第二平衡室6B，与第一平衡室6A并联连接。具有两个平衡室6A、6B的平衡单元6以如例如DE2838414所述的已知方式操作。

图6示出了实施例的另一个示例，它与图4实施例的不同只在于平衡室6被柔性分隔壁6G分成第一半室6E和第二半室6F。利用这个实施例，第一入口6A和第二出口6D与第一半室6E连接，而第二入口6C和第一出口6B与第二半室6F连接。在这个实施例中，平衡室的两个半室6E和6F交替填充新鲜的透析液和用过的透析液。相互对应的部分再次提供有相同的附图标记。还是利用这个实施例，流体回路II容许在向平衡室6填充新鲜的透析液期间，保持透析液流经透析器1。当半室6E或6F中的一个被填充新鲜的透析液时，用过的透析液从相应的另一个半室6F或6E中排出。

Claims (15)

1.一种用于将流体传送到医学处理设备的处理单元的装置，具有

平衡单元(5)，所述平衡单元(5)包括至少一个平衡室(6)，

第一供应管线(8)，所述第一供应管线(8)通向所述平衡室，用于将流体从流体源(7)供应到所述平衡室中，以及第一排出管线(9)，所述第一排出管线(9)离开所述平衡室，用于将流体从所述平衡室排出到排放件(32)中，

第二排出管线(11)，所述第二排出管线(11)离开所述平衡室，用于将流体从所述平衡室排出到处理单元(1)中，以及第二供应管线(12)，所述第二供应管线(12)通向所述平衡室，用于将流体从所述处理单元供应到所述平衡室，

用于将流体传送进和/或传送出所述平衡室的构件(10，14，15)，以及用于中断流体供应到所述平衡室中和/或中断流体从所述平衡室排出的构件(19，20，21，22)，

控制单元(18)，所述控制单元(18)用于控制所述用于传送流体的构件(10，14，15)和所述用于中断流体的供应和/或排出流体的构件(19，20，21，22)，

连接所述第二排出管线(11)与所述第二供应管线(12)的旁路(13)，所述旁路(13)被设计成创建包括所述处理单元(1)的流体回路(II)，从而完全或部分地旁路所述平衡室(6)，

所述第二排出管线(11)在流动方向上包括第一段和第二段(11A，11B)，并且所述第二供应管线(12)在流动方向上包括第一段和第二段(12A，12B)，由此所述旁路(13)的一个接头与所述第二排出管线的所述第一段和所述第二段之间的接合点(11C)连接，而所述旁路的另一个接头与所述第二供应管线的所述第一段与所述第二段之间的接合点(12C)连接，

其特征在于，

所述用于传送流体的构件包括布置在所述第二排出管线(11)的第一段(11A)中的第一泵(14)，以及布置在所述第二排出管线(11)的第二段(11B)中的第二泵(15)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于传送流体的构件(10，14，15)和用于中断流体的供应和/或排出流体的构件(19，20，21，22)被设计成能够以预定的流率调节在包括所述处理单元(1)的所述流体回路(II)中的流体流。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制单元(18)被设计成，

在接连的工作循环的第一工作循环的第一工作步骤中，所述平衡室(6)经由所述第一供应管线(8)用来自所述流体源(7)的流体填充，从而流体经由所述第一排出管线(9)被排出所述平衡室进入所述排放件(32)，由此流体完全旁路所述平衡室地在包括所述处理单元的所述流体回路(II)中循环，以及，

在所述接连的工作循环的第二工作步骤中，流体经由所述第二排出管线(11)从所述平衡室(6)运走，并且流体经由所述第二供应管线(12)馈送给所述平衡室，由此流体在包括所述处理单元的所述流体回路(II)中循环。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述用于传送流体的构件包括布置在所述第一供应管线(8)中的第三泵(10)。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述用于中断流体的供应和/或排出流体的构件包括：

布置在所述第一供应管线(8)中的第一关闭元件(19)，

布置在所述第一排出管线(9)中的第二关闭元件(20)，

布置在所述第二排出管线(11)中的第三关闭元件(21)，

布置在所述第二供应管线(12)中的第四关闭元件(22)。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述用于传送流体的构件和所述用于中断流体的供应和/或排出流体的构件包括布置在所述旁路(13)中的第五关闭元件(23)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述控制单元(18)被设计成使得在所述接连的工作循环的所述第一工作循环的所述第一工作步骤中，所述第一关闭元件和所述第二关闭元件(19，20)打开而所述第三关闭元件和所述第四关闭元件(21，22)关断，所述第二泵和所述第三泵(15，10)处于运转中，并且

在所述接连的工作循环的所述第二工作步骤中，所述第一关闭元件和所述第二关闭元件(19，20)关断而所述第三关闭元件和所述第四关闭元件(21，22)打开，所述第一泵和所述第二泵(14，15)处于运转中。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制单元(18)被设计成使得在所述第二工作步骤中以不同的输送模式运转所述第一泵和所述第二泵(14，15)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制单元(18)被设计成使得在所述第二工作步骤中，所述第二泵(15)以大于所述第一泵(14)的输送速率的输送速率运转。

10.一种用于体外血液处理的设备，所述用于体外血液处理的设备具有根据权利要求1至9任一项所述的装置。

11.根据权利要求10所述的用于体外血液处理的设备，其特征在于，所述用于体外血液处理的设备是透析设备，所述处理单元是透析器(1)。

12.一种用于将流体传送到医学处理设备的处理单元中的方法，

其特征在于，

在接连的工作循环的第一工作循环的第一工作步骤中，平衡室(6)填充有流体，从而流体被排出所述平衡室，同时流体完全旁路所述平衡室地在包括处理单元(1)的流体回路(II)中循环；

在所述接连的工作循环的第二工作步骤中，流体从所述平衡室(6)馈送给包括所述处理单元(1)的所述流体回路(II)并且流体被运载离开所述流体回路进入到所述平衡室中，同时流体在所述流体回路中循环。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述第二工作步骤中，流体从所述平衡室(6)馈送到所述处理单元(1)的上游的所述流体回路(II)中，并且在所述第二工作步骤中，流体从所述处理单元(1)的下游的所述流体回路(II)馈送给所述平衡室。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，流体在包括所述处理单元(1)的所述流体回路(II)中循环时的输送速率大于流体从所述平衡室(6)馈送到所述流体回路和流体被运载离开所述流体回路进入到所述平衡室中时的输送速率。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述医学处理设备的处理单元是透析设备的透析器。