用于体外血液处理的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在体外血液处理期间使用前馈控制进行灵活的柠檬酸盐抗凝的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在体外血液处理(例如，血液透析)期间，抗凝是必要的以防止血栓形成和血液透析机中系统的结块，尤其是防止血液结块、系统的过滤器、管材和/或透析器的结块。一种可能的抗凝方法是柠檬酸盐-钙抗凝。这种方法尤其在禁忌全身性肝素抗凝的情况下适用。在柠檬酸盐-钙抗凝期间，将柠檬酸盐添加到动脉分支中的血液中，所述动脉分支意味着在用于体外血液处理的系统(例如，血液透析机)的透析器之前/上游。添加的柠檬酸盐通过结合存在于体外血液处理机的管件/过滤器内的体外血液流中的电离的钙来防止血液的凝结。随着柠檬酸盐处理的血液到达血液透析机(过滤器)，柠檬酸盐和与其结合的钙被从体外血液流除去。为了确保受治疗患者充分的钙体内稳定，需要在处理的血液返回患者之前，将除去的钙补充到体外血液流中。因此，将钙溶液添加到静脉分支中的血液中，所述静脉分支意味着在血液透析机的透析器之后/下游。达到抗凝效果所必要的柠檬酸盐的量和用于替换所必要的钙的量均应由负责血液处理的医生或熟练的用户界定(例如，基于医院的方案和个别患者的特定要求来界定)。
[0003]技术现状
[0004]根据技术现状已知了柠檬酸盐抗凝透析的数种方法。例如，W02010/148194公开一种抗凝策略，在所述抗凝策略中，借助于透析液而不是添加到血液透析机的静脉分支中的钙溶液来替换钙。然而，利用这种系统难以直接控制钙添加的速率。因此，在将钙溶液直接添加到血液透析机的静脉分支中的情况下，钙添加速率是优选的，因为在这种情况下，钙添加速率可直接经受即时操纵并且不会受例如离子通过透析液扩散的影响。
[0005]此外，根据技术现状已知了用于在体外血液处理期间控制血液钙水平的数种系统和方法。这些常规系统和方法使用经典的反馈控制环路，所述反馈控制环路采用各种传感器来监测当前血液钙水平，并且相应地调整柠檬酸盐和钙添加速率。与这种方法相关联的主要缺点是:首先，由于人的钙代谢的复杂性，即使先进的一一因此昂贵的一一传感器也相对不准确地捕捉患者血液中的真实钙浓度(自由电离的钙和与蛋白质结合的钙等)；其次，这类自动反馈机制很难向用户(如医生)提供任何灵活性来针对每一患者的特定和个别要求修改血液透析机的设置，甚至在处理期间也如此。
[0006]例如，W02007/038347公开了一种用于在血液透析期间自动控制患者的电解质水平的系统，所述自动控制是借助于电解质传感器、流体损耗传感器和测量通过血液过滤器的血液流的传感器来进行。由这些传感器获得的信息被用于控制柠檬酸盐和钙溶液向患者的血液的添加速率。由于使用多个传感器的必要性，这种系统相当复杂并且制造昂贵，而且需要精密的控制算法以确保对来自数个传感器的数种信息流的正确整合。这使得整个系统在使用时的用户友好性较低，并且增加了系统对于用户错误的易受影响性。
[0007]类似地，根据WO 2009/026603已知了用于柠檬酸盐抗凝的另一种装置，所述装置使用钙传感器来监测血液钙水平，并且使用反馈控制来调整柠檬酸盐和钙溶液添加速率，以便将血液钙水平维持在某一预先确定的钙浓度。
[0008]W02007/101064A1的系统旨在借助于Raman分光计以控制患者的血液中的电解质平衡。这些分光计进一步沉重地增加了血液透析系统的制造成本。
[0009]US2012/0203159A1的方法类似地旨在通过涉及传感器的反馈机制来维持在患者的血液中特定的钙浓度。此外，给出了特定公式来计算钙值的可能设置范围。
[0010]在根据上述技术现状已知的所有装置中，需要呈传感器形式的精细设备和复杂的计算与控制算法来用于对患者的血液中的钙水平的完全自动控制，其中血液钙水平稳定地维持在预先确定的范围内。这种结构复杂性增加了这类装置的制造成本，并且使得这些装置在操作中的用户友好性较低。
[0011]此外，用于柠檬酸盐-凝结的这类传统方法很少允许或不允许在血液处理期间调整钙剂量的灵活性。除此之外，人的钙代谢是非常复杂的系统。几乎每个身体细胞都含有钙，而且这些离子具有高移动性。这个情形下增加了进一步的复杂性，因为血液中的钙可以自由电离的形式以及与蛋白质结合的形式存在。在这两种物质中，只有自由电离钙负责凝结。然而，在从血流中除去自由电离的钙时，结合蛋白质的钙离子也从蛋白质释放。这种固有的复杂性使得非常难以在体外血液处理期间使用外部来源(如传感器)控制钙代谢。特别是在个人化医疗增加的时候，需要处理参数的增加的灵活性，从而允许医生基于他们的经验(在处理过程期间可实践的知识)不断地调整处理参数(例如，血液中的钙浓度)。这就允许医生针对个别患者的特定要求来定制处理参数以及在处理期间灵活地响应紧急情况。
【发明内容】
[0012]本发明的目标是提供一种用于体外血液处理的系统以及一种控制用于体外血液处理的这种系统的方法，所述系统和方法提供在血液处理期间设置参数的增加的灵活性，同时确保在患者的血液中替换正确量的钙(即，仅与在过滤期间已除去的钙一样多)，从而减少了用于体外血液处理的系统的制造成本，并且促进了用于体外血液处理的系统的操作。
[0013]通过根据权利要求1的用于体外血液处理的系统和根据权利要求9的用于控制用于体外血液处理的系统的方法来实现这个目标。
[0014]本发明的要旨在于使用某种前馈控制机制以分别地确定向患者的血液进行柠檬酸盐添加和钙添加的时间段。在体外血液处理开始时，将柠檬酸盐添加到血液中。这之后接着是第一时间段，直到添加了柠檬酸盐并且过滤了总体外血液体积。因此，这个第一时间段对应于系统将血液运行通过用于体外血液处理的整个体外回路一次所耗费的时间。在已清除总体外血液体积(即，第一时间段已过去)之后，以用户界定速率开始钙的添加，同时仍然施用柠檬酸盐，并且实际的血液处理(例如，透析)处在操作中。在可运行给定时间的处理时期期间中，用户/医生可根据她或他的经验和知识来灵活地调整钙和柠檬酸盐添加的速率。在实际血液处理结束时，停止柠檬酸盐的添加(不再需要抗凝)，但是钙的添加持续第二时间段。这个第二时间段对应于系统将血液运行通过用于体外血液处理的整个体外回路所耗费的时间。因此，如果在处理过程期间尚未改变血液流速，那么第二时间段等于第一时间段。基于关于体外回路的体积和通过血液透析器的血液流速的信息，可确定第二时间段的长度。对只发生柠檬酸盐添加或只发生钙添加的第一和第二时间段的长度的设置提供了时序控制机制，所述机制消除了对用于直接监测并设定钙浓度的复杂传感器的需要。此外，因为在第二时间段期间钙的补充确保了在处理期间中从血液中除去的钙的量得以替换，所以医生可在实际血液处理期间灵活地调整处理参数。简单来说，根据图2，在开始时用柠檬酸盐处理体外血液，并且针对第一时间段，通过半透膜来过滤这种(连续地)柠檬酸盐处理的血液(钙添加仍被停止)。随后(开始定期处理时期)，在用户界定设置(可在处理期间调整)下进行的血液处理(例如，透析)耗费一些时间。同时，通过半透膜(血液过滤器或透析器)从血液过滤结合柠檬酸盐的钙离子，所述离子由已于第一时间段结束时开始的钙添加(连续地)替换。处理后(定期过滤处理时期结束时)，钙添加持续第二时间段(其中柠檬酸盐添加已在定期过滤处理时期结束时停止)，以在处理的血液返回患者的身体之前，补充处理的血液中的血液钙水平。第一和第二时间段均是系统将血液运行通过整个体外回路一次所需的时间段。这个时间段与系统的体外体积和血液的流速对应。
[0015]根据本发明的用于体外血液处理的系统包括:血液过滤装置；构件(例如，血液栗)，所述构件用于将血液栗送通过血液过滤装置；柠檬酸盐添加构件(例如，柠檬酸盐栗或输注管线)，所述柠檬酸盐添加构件被布置在血液流的方向上、血液过滤装置的