用于预混合透析液的装置的制作方法

本实用新型涉及一种用于提前混合透析液的装置，并且具体地涉及一种用于在用于体外血液处理的装置中预混合透析液，包括随后对所述预混合透析液进行电导率测量的装置。

背景技术：

在体外血液处理(例如透析)期间，由于血液与透析液之间的浓度梯度，所以在血液与透析液之间发生扩散运输过程。

所述扩散运输过程对于扩散到无毒素透析液中的小分子尿毒症毒素(取决于所述毒素在血液中的浓度)和对于必须从血液中去除(钾、磷酸根)或添加到血液(钙、缓冲剂)的电解质和缓冲物质是明显重要的。电解质和缓冲剂在透析液中的浓度水平决定穿过透析膜的扩散速率。透析液组成的选择影响和调整扩散过程。

需要大量透析液。在例如500ml/min的透析液流动的情况下，四至五小时透析处理的透析液量等于大约120至150升。透析液通过用纯化的渗透水稀释浓缩物而产生。通过单独组分的特定混合物改变透析液组成的可能性允许透析处理针对患者的个人需要进行调制。

为了在血液透析中使用，必须提供在生理方面被尽可能适当地调整的透析液，即所述透析液具有约7.4的pH值、含有必需电解质并且还包含为生理性的且适于调整所需pH值的缓冲体系。因为碳酸氢盐也代表了血液的生理缓冲剂，所以通常将碳酸氢盐用作缓冲体系。

在用于体外血液处理的装置(例如透析机)中，所谓的透析液块(DF块)充当尤其用于透析液制备的电导探针和温度传感器的组件或部件载体。通常，透析液制备的主要组件是至少一个碳酸氢盐泵和至少一个浓缩物泵，包括各种电导率测量单元以及至少一个流泵。通过碳酸氢盐泵混合的碳酸氢盐浓缩物在混合室中合并，并且通过电导率测量单元测量。根据相同原理混合浓缩物或酸性浓缩物并且通过另外的电导率测量单元测量。

温度传感器负责电导率测量的温度补偿。第一温度传感器的温度检测在添加冷浓缩物之后执行(记录温度系统的第二测量值)并且第二温度传感器(和第三温度传感器)的温度检测直接在透析器的前面执行并且因此用于补偿温度损失。

电导率测量单元或探针是独立的操作监测单元。温度补偿通过另外的温度传感器执行。

如果在用于体外血液处理的装置(诸如透析机)中借助于止回阀和混合室进行配料以便能够使用电导探针的测量信号的评估，则渗透物和浓缩物必须在混合室中以复杂的方式混合，因为在混合浓缩物之后立即测量电导率，以便通过先前利用的低通滤波算法获得可评估的信号。

此外，用于在装置中测量电导率信号的已知解决方法需要大的表面积和/或空间，并且混合室和止回阀的制造涉及高的生产和组装成本。

技术实现要素：

因此，本实用新型的目的是提供一种用于提前混合用于体外血液处理的浓缩物和/或渗透水的装置，所述装置一方面防止浓缩物脱气，并且被布置来预混合浓缩物以有利于在透析器处获得所需混合程度。

此外，将提供一种稳健滤波算法，通过其可评估来源于预混合的浓缩物的电导率测量信号。

根据本实用新型，此目的将通过包括如权利要求1所述的特征的装置实现。本实用新型的有利改进形式是公开的从属权利要求的主题。

本实用新型的总体思路是防止浓缩物的脱气并且预混合浓缩物和渗透水，并且接着通过数字滤波器测量预混合透析液的电导率。因为透析液在供应至电导探针时的混合程度仍不足，并且不可通过目前已知的滤波算法测量，所以此外提供一种更稳健的滤波算法以便能够评估电导率测量信号。

根据总体思路，本实用新型利用由水柱产生的恒定原生压力，然后供应浓缩物，所述原生压力防止浓缩物脱气。浓缩物和渗透水的混合通过逆流原理执行。通过测量透析器处的电导率，发现通过透析液体系中存在的组分，混合程度是足够的而无需任何止回阀和混合室。

为了能够安全地预测透析器处的混合程度并且因为电导率值以数字方式控制，所以使用数字滤波器，其特别地满足由混合过程的动态性质产生的要求。

因为渗透物和浓缩物的混合必须在非常短的时间内进行，所以混合通过逆流原理进行，以便在透析器联接处获得所需混合程度。在非常短的时间内并且与(可控的)小体积的待混合液体进行混合。此外，以由其产生旋涡的湍流形式进行混合，从而导致充分混合。

根据本实用新型，产生所述效应的优点是：不需要止回阀防止浓缩物脱气；不需要混合室用于配料；可节省由透析液块占用的表面积和/或空间；通过省略透析液块有利于组装操作；减少用于制造成本密集型透析液块的热板焊接过程；由于通过逆流原理的湍流混合而显著减小待处理的液体体积；获得浓缩物和渗透物的短混合时间，并且维持了用于体外血液处理装置的以及相应地透析机的基本结构。另外的优点是用于强湍流信号形式、短延迟时间和少量计算量(由于简单算法)的可容易应用的滤波技术、相关系统的状态模型和协方差矩阵的可分配性、易于实施和参数化以及稳定且可靠的电导率控制的可表示性。

详细地，所述目的通过用于预混合流体以形成用于体外血液处理的透析液的装置实现，所述装置含有：至少第一进料部分，用于供应来自至少第一流体储罐的至少第一流体；至少第二进料部分，用于供应来自至少第二流体储罐的至少第二流体；预混合部分，被配置来以逆流形式预混合通过所述进料部分供应的流体以形成流体混合物；以及至少一个排放部分，用于排放在所述预混合部分中预混合的所述流体混合物以作为所述透析液。

优选地，所述第一流体是渗透水并且所述第二流体是待用于体外血液处理的物质的浓缩物、进一步优选碳酸氢盐浓缩物。

优选地，在所述至少一个排放部分中，提供用于产生恒定原生压力的流体柱，所述流体柱被配置来防止所述供应的流体中的至少一种脱气。

优选地，所述至少一个第一进料部分和所述至少一个第二进料部分相对于所述装置布置在外侧上并且所述排放部分被布置在所述至少一个第一进料部分与所述至少一个第二进料部分之间并且以流体引导方式与所述预混合部分连通，使得所述至少一种第一流体从第一方向流入到所述预混合部分中，并且所述至少一种第二流体从第二方向流入到所述预混合部分中，并且所述至少一个第一进料部分和所述至少一个第二进料部分相对于彼此构成预先确定的角度，所述角度被配置为使得所述流体的所述逆流预混合以基于流动的湍流和自动化方式在所述预混合部分中产生。

优选地，沿着所述排放部分提供至少一个电导率测量设备，以测量所述预混合的流体混合物的电导率并且生成能够被进一步处理的电导率测量信号。

优选地，所述至少一个电导率测量设备包括可基于所述预混合过程的至少两个状态变量调节的数字滤波器，其中所述状态变量中的一个可由相应的另一个而推导出，并且所述数字滤波器被配置为至少两个相位，所述至少两个相位包括通过测量值确定最接近的系统状态的第一预测相位和通过先前值校正所述前述确定的第二校正相位。

优选地，两个状态变量形成状态向量

其中y表示位置并且v表示速率，并且所述滤波器的所述第一相位和所述第二相位通过以下方程确定：

其中所述方程(2)和(3)表示所述预测相位并且所述方程(4)和(5)表示所述校正相位，所述方程中的所述变量表示所述相应的测量变量和两个连续测量之间的扫描时间的估计值，下标t指示关于当前测量的当前值，下标t-1指示关于相应的上一测量的值，下标t+1指示关于相应的下一测量的值，并且滤波特性可通过参数α和参数β调节。

附图说明

在下文中，将参考附图通过优选实施例详细示出本实用新型，其中：

图1简化根据第一实施例用于作为可安装在用于体外血液处理的装置中的组件提前混合透析液的装置；

图2示出在根据第一实施例用于提前混合透析液的装置中预混合透析液的示意图；

图3示出作为实例获得电导率测量信号的曲线图；并且

图4示出在使用根据第二实施例的滤波算法的同时进行处理之后的电导率测量信号的图。

具体实施方式

应注意的是，在附图中，类似或相同作用的元件和组件用相同参考标号指代并且不再赘述。

图1简化根据第一实施例用于作为可安装在用于体外血液处理的装置(例如像透析机)中的组件提前混合透析液的预混合装置10。在这种情况下，预混合的概念必须满足两个目的：一方面，将浓缩物与等渗性水预混合，并且在另一方面，防止浓缩物、特别是碳酸氢盐脱气。

根据本实施例，预混合装置10包括第一进料部12，其用于供应(在机器侧上的受控量的)进料箱(未示出)中的加热的渗透水；第二进料部14，其用于供应(在机器侧上的受控量的)直接来自用于体外血液处理的装置的回转滑阀活塞泵(未示出)的至少一种浓缩物；以及排放部16，其用于从预混合装置10排放预混合透析液并且使预混合透析液经过或供应至至少一个电导探针(未示出)。

在预混合装置10的预混合部分18中，发生作为第一流体的渗透水与作为第二流体的至少一种浓缩物以逆流原理形式(即湍流同时涡旋地)进行的混合或预混合，渗透水通过第一进料部12从第一方向流入到预混合部分18中，并且至少一种浓缩物通过第二进料部14从第二方向流入。

在排放部16中竖立在预混合部分18之上的水柱19防止浓缩物、特别是碳酸氢盐脱气。

将从排放部16排放的预混合透析液供应至至少一个电导率测量单元或探针(未示出)，所述电导率测量单元或探针关于其电导率对预混合透析液进行测量并且生成能够被进一步处理的电导率测量信号。

应理解上述预混合装置10并不受限于在第一实施例中作为实例示出的端口或入口和出口的形状或数目。此外，在用于体外血液处理的装置中，可提供和布置一个或多个预混合装置10。预混合装置10的优选布置可提供在例如距流体储罐和/或泵装置一定距离的载体上的机器内部，从而允许制造所需的流体连接。

图3示出经时间段T(例如单位为秒)作为实例获得电导率测量信号(例如单位为伏的电压)的过程的图。如可从图3的上面部分推断出的，原始检测的电导率测量信号是明显有噪声的。在先前已知和使用的滤波器方法中，其不可用于稳态控制。

因此，可例如通过形成平均值或形成滑动平均值使初始测量变量较低程度地免于扰动影响。例如，所得滤波电导率信号示出在图3的下面部分中。

如果滤波效应较强，则可增大滤波器等级。虽然更复杂的滤波类型(例如像FIR滤波器或IIR滤波器)具有较佳的滤波效应，同时具有较高等级，但它们对整个系统造成明显延迟。所述延迟与滤波器的等级成正比，并且由此与滤波效应同比例地增长。此外，滤波器类型(诸如IIR滤波器)提供不固定的脉冲响应，使得在一些范围内，应用受阻碍或甚至不可能。

虽然在复杂的滤波算法(例如像卡尔曼滤波器)中，结果被适当地滤波，然而，这种滤波需要以状态模型形式进行更精确系统描述。状态模型进而不利于更复杂系统，例如像透析机。此外，包括矩阵的复杂计算操作变得必要，其大幅度增加所需计算能力并且使得滤波器的参数化更复杂。

上述滤波器技术的替代性方案由根据第二实施例的数字α-β滤波器代表，数字α-β滤波器由于使用(或指定为)参数α、β而称作如此。此实施例中的α-β滤波器是一种预测算法，其代表用于预后的简化观测器。α-β滤波器基于以下假设：过程可通过两个状态变量清楚地确定，其中状态变量中的一个可由相应的另一个推导出。

根据本实施例，这个假设通过由位置(y)和速率(v)组成的状态向量实现：

然后，滤波算法由两个相位组成：第一预测相位和第二校正相位。在第一预测相位中，下一系统状态通过测量值确定。在第二校正相位中，前述确定通过先前值校正。

所述算法的两个上述相位可概述在以下方程中：

其中方程(2)和(3)代表预测相位并且方程(4)和(5)代表校正相位。

方程中的变量指代测量变量和两个依序或连续测量之间的扫描时间的估计值。下标t指示关于当前测量的当前值，下标t-1指示关于上一测量的值，并且下标t+1指示关于下一测量的值。两个参数α和β用于调节滤波特性。如果可能，则所述参数α和β应在0至1的范围内选择，以便抑制干扰。

如上所述，上述α-β滤波器基于以下假设：过程可通过两个状态变量清楚地确定，并且在滤波器中，α对应于距离并且β对应于速率。然而，本实用新型不限于具有两个状态变量或相位的这种α-β滤波器。

α-β滤波器基本上可以任何方式扩展并且例如通过代表加速度的另一方程扩展。如果在扩展形式中例如由γ指代加速度，则可代表α-β-γ滤波器。这种α-β-γ滤波器可有利地提供甚至进一步改善的滤波效应，同时计算量合理地增加。

通过在修改中根据上述原理适当地添加另外的方程并且由此添加另外的滤波器相位，扩展形式可变成任意综合的，其中扩展形式的使用或适用性可仅取决于应用。换句话讲，扩展形式根据情况仅取决于应用，无论是否考虑扩展形式。

图4示出起始于原始检测信号曲线(图4的上面部分)，在使用根据第二实施例的滤波算法的同时进行处理之后的电导率测量信号的图(图4的下面部分)。

出于此目的，在前述滤波器或滤波算法辅助下对初始测量值(在这种情况下，例如对应于图3的上面部分)进行处理并且在图4的下面部分中示出为全部测量值过程曲线中的最平滑曲线，所述最平滑曲线在左侧初始区域中的延伸基本上是恒定的。此外，在图4的下面部分中，为了示出滤波器的效率，示出FIR低通滤波器和IIR低通滤波器中每个的两个比较性曲线，每个曲线具有在根据本实用新型的滤波器处理的测量值曲线周围的过冲和下冲。

如上所述，一种用于预混合流体以形成用于体外血液处理的透析液的装置包括：至少第一进料部分，其用于供应来自至少第一流体储罐的至少第一流体；至少第二进料部分，其用于供应来自至少第二流体储罐的至少第二流体；预混合部分，其被配置来以逆流形式将通过进料部分供应的流体预混合为流体混合物；以及至少一个排放部分，其用于排放在预混合部分中预混合的流体混合物以作为透析液。在沿着排放部分的电导率测量中，预混合的流体混合物的电导率通过数字滤波器测量，所述数字滤波器适于以具有第一预测相位和第二校正相位的两个相位基于预混合过程的两个状态变量而进行参数化。

在前述中，已经通过优选实施例描述了本实用新型。应理解所述优选实施例的细节并不限制本实用新型，并且在由公开的权利要求限定的本实用新型范围之内的所有各种变化、修改和/或等同物对于本领域的技术人员可是显然产生的。