专利名称：一种透析系统和该系统的操作方法
技术领域：
本发明涉及一种透析系统和该系统的操作方法。特别的，本发明涉及一种改进的透析系统，该系统通过使血液透过半透隔膜与透析液接触，将废物从血液中清除，并进行超滤，还涉及一种用于操作该透析系统的方法。
背景技术：
近年来，很多种血液净化已经被发展并用于实际应用中，它们通过对患者身体内抽出的血进行净化并将净化后的血回输入患者体内，对肾功能衰竭(end-stage renal failure)患者进行治疗。为了这个目的，广泛的使用了一种透析系统，它通常包括一透析器，用于使分别通过血液流通管和透析液流通管流入透析器并从中流出的血液和透析液通过半透隔膜(即透析隔膜)，如纤维、铜铵嫘萦、聚砜、聚丙烯腈等的中空光纤隔膜，彼此接触；以及一超滤单元，用于调节通过透析流通管进入透析器和从透析器中流出的透析液的流入率和流出率。
在该透析系统中，流入透析器中的血液与流入透析器中通过透析器中的半透隔膜的透析液接触，在血液和透析液之间的浓度差引起的扩散作用的作用下，清除血液中的废物。另一方面，由于从透析器中流出的透析液的流出率与流入透析器中的透析液的流入率的比值增大引起超滤作用增强，使多余的水也通过半透薄膜被从血液中清除。超滤单元调节进入和流出透析器的透析液的流入率和流出率。
通常，当利用透析系统纯化患者的血液时，为了使患者的血液安全的进行体外循环，需要采取各种对应回输入患者体内的血液压力波动的措施。为了这一目的，该透析系统通常需要通过压力检测管来监控血液流通管中的压力波动。该压力检测管的一端与位于透析器的血液流通管下游的空气腔连接，另一端与压力传感器连接。另外，空气过滤器位于压力检测管中。因此，透析器的血液流通管下游中的压力可通过压力检测管直接检测到。
但是，上述传统的透析系统中还存在严重的问题，每当由于接合的松动导致压力检测管和压力传感器的连接部分发生空气泄漏时，压力检测管的内壁、压力传感器和/或空气过滤器就会被流入压力检测管中的血液污染。由于通常的做法是重复使用压力传感器和空气过滤器，但是由于这些部件的复杂结构，对这些部件进行完全清洗、杀菌或消毒又很困难，因此，患者对待这些透析系统总是有可能感染其它传染病的恐惧。
因此，在操作传统的透析系统之前，需要仔细的检查位于压力检测管中的压力传感器和空气过滤器是否被污染。一旦在这些部件中发现任何污染，就必须立即进行充分的消毒处理，但该处理使透析系统的操作变得麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的透析系统，它以不受血液流通管的影响的方法，准确的监控血液流通管中的压力波动。
本发明的另一目的是提供该透析系统的操作方法。
本发明基于下述两点发现当不进行超滤而进行透析时，透析器中心部分中的血液的压力与透析液的压力相等；在血液流通管的指定位置中，如位于透析器的血液流通管下流中的空气-血液腔，压力与透析器的中心部分中的血液的压力有关。这使得根据当透析过程中停止超滤时检测到的透析液的压力，确定血液流通管的指定位置中的血液的压力成为可能。
根据本发明，这些目的可通过提供一种透析系统实现，该系统包括一透析器；一超滤单元，通过调节使从透析器中流出的透析液的流出率使其大于流向透析器中的透析液的流入率，对通过透析器中的半透隔膜的血液进行超滤；一位于透析液流通管中的压力监控装置，用于检测透析液的压力；其中，所述系统用于根据当暂时停止超滤单元的工作而导致超滤暂时停止时压力检测装置检测到的透析液的压力，来检测血液流通管中的压力。
由于本发明的透析系统不需要提供一用于检测血液流通管中压力的压力检测管，因此，就不会有与从压力监测管和压力传感器的连接部分泄漏相关的血液从血液流通管中泄漏的危险，而当利用压力检测管直接检测血液流通管中的压力时，这种泄漏经常发生。因此，在操作透析系统之前，用于检查装置是否被血液污染的检查步骤就变得不再必要，用于该检查的时间和劳动也就被节省下来。
在本发明透析系统的最佳实施例中，血液流通管中的压力由控制系统根据在超滤期间不断检测的透析液压力以及在临时停止超滤时检测到的透析液压力和恢复超滤后刚刚稳定的透析液压力之间的差来确定。
在临时停止超滤时检测到的透析液压力和恢复超滤后刚刚稳定的透析液压力之间的差基本上与超滤进行时测量的血液压力和透析液压力的差(即横跨膜压力)相等。因此，本发明中，当超滤进行时，通过将超滤临时停止时检测到的透析液压力和当恢复超滤后刚刚达到稳定状态时检测到的透析液压力之间的差加入到超滤进行的任何给定时间时的透析液压力中，对透析器中的血液压力进行连续的监控。
在本发明的最佳实施例中，该超滤的临时停止以特定的时间间隔和/或当超滤率改变时进行。
其后，在恢复超滤后刚刚稳定时测量透析液的压力，以计算在临时停止超滤时检测到的透析液压力和恢复超滤后刚刚稳定的透析液压力之间的差。因此，即使当超滤率被改变后，透析器中的正确血液压力也可被连续的监控和/或显示。
该透析系统还包括监控装置和/或显示装置，它直接或间接的监控和/或显示控制系统确定的血液流通管中的压力。该监控或显示装置的提供提高了透析系统的实用性，还确保了血液被更安全的净化。
特别是，透析系统可监控和/或显示血液流通管指定位置的血液压力。该血液流通管的指定位置的血液压力可根据检测到的透析液压力和从透析器中心部分到指定位置的压力梯度来确定，其中该梯度可根据血液流通管的流通阻力和血液流通率来计算。
因此，当血液流通管中没有泄漏血液的危险或没有由此引起的任何问题，如由于与泄漏的血液接触引起的透析系统的污染、或由于被泄漏的血液污染导致的透析系统的消毒和检查的步骤的增加时，在血液流通管的选择位置可靠监视压力时，本发明透析系统可实现方便的操作。因此，患者血液的体外循环和血液的净化可更安全的有效进行。
根据本发明，透析系统可根据包括下述步骤的方法进行操作临时停止超滤单元的操作以平衡流入透析器中的透析液的流入率和流出透析器中的透析液的流出率；在超滤每次临时停止时，检测透析液的压力，该压力与透析器中心部分中的血液流通管中的压力相等；和当血液压力波动时监控透析液压力中的波动。
本发明中将通过下面用于说明的描述和附图进行更全面的理解。但是，由于对本领域技术人员来说，根据该描述在本发明的实质和精神范围内很容易进行多种变化和修改，因此，该详细的描述和特定实施例在说明透析系统的最佳实施例时，仅用于说明。
图1为本发明透析系统实施例的示意图。
具体实施例方式
参照图1，该图示出了说明本发明透析系统一个实施例的示意图。在图1中，附图标记10表示一公知结构的用于血液净化的透析器或净化器，它包括，例如，一圆柱外壳和位于该外壳中的半透中空过滤隔膜。
透析器10的一端与用于从患者体内抽取血液的血液流入管12相连，其另一端与用于向患者体内回输净化后的血液的血液流出管14相连。换句话说，血液流通管包括用于从患者体内抽取血液的血液流入管12、透析器10中的血液流动部分、和用于向患者体内回输净化后的血液的血液流出管14。该血液流入管12具有一血液泵16，用于使血液流过血液流入管12、透析器10和血液流出管14。另一方面，血液流出管14具有一空气-血液腔18，用于去除包含在流过血液流入管12、透析器10和血液流出管14的血液中的空气。
另外，透析器10与用于将容器(附图中未示出)中的新鲜透析液导入透析器10的透析液流入管20和用于从透析器10中导出作废的透析液的透析液流出管22相连。因此，本实施例中的透析液流通管包括透析液流入管20、透析器10中的透析液流动部分和透析液流出管22。
该透析系统还包括公知结构的超滤-调节单元24，用于调节超滤率和透析液对透析器10的供给率和流出率。该超滤-调节单元24位于透析液流入管20和透析液流出管22中，以将容器中的新鲜透析液通过透析流入管20提供给透析器10，并通过透析流出管22从透析器10中导出作废的透析液。作废的透析液包含有通过利用透析器10中的半透隔膜进行分散和过滤，从血液中去除出的废物和多余的水分。
上述超滤-调节单元24由控制系统25控制，该控制系统包括控制单元26、监控单元30和显示单元32。控制单元26调节透析液通过透析器10的流入和流出率。
当超滤-调节单元24接收到控制单元26发出的超滤开始信号时，相比流入透析器的新鲜透析液的流入率，它增加流出透析器10的作废透析液的流出率，从而使透析器10对血液进行超滤，并根据作废透析液的流出率和新鲜透析液的流入率的差调节超滤率。另一方面，当超滤-调节单元24接收到控制单元26发出的停止超滤的信号时，它调节作废透析液的输出率，使其与新鲜透析液的流入率相等，从而停止超滤使超滤率为零。从上述说明可知，上述实施例中的超滤系统由超滤-调节单元24和控制系统25控制构成。该控制系统25包括控制单元26，用于控制包括超滤临时停止的超滤-调节单元24的工作。
在该实施例中，向超滤-调节单元24发出超滤开始信号和超滤停止信号的控制单元26包括一公知类型的计时单元。通过计时单元的时钟信号，控制单元26交替的向超滤-调节单元24发出超滤开始信号和超滤停止信号。例如，该透析系统每5分钟间隔可停止超滤30秒。
该透析系统还包括一公知类型的压力传感器28，位于透析液流出管22或透析液流入管20中，作为一压力监控装置。该压力传感器检测透析液流出管22或透析液流入管20中的透析液压力。透析液流出管22或透析液流入管20中的透析液压力与透析器10的中心部分中的透析液的压力相关。因此，利用本发明的透析系统，透析器的中心部分中的透析液的压力可通过透析液流出管22或透析液流入管20中的透析液压力计算出来。
另外，当不进行超滤时，透析器10的中心部分中的透析液压力与透析器10的中心部分中的血液压力相等。因此，传感器28检测到的透析液压力可通过具有计算功能的监控单元30被连续监控，其中该监控单元将检测到的压力转换为对应血液流出管的特定位置处的压力的数值，并将该结果显示在显示单元32上。
特别是，与透析器10中心部分的透析液压力相关的透析液流出管22或透析液流入管20中的透析液压力通过压力传感器28被检测到，并被输入到监控单元30。另一方面，控制单元26发出的控制信号(即超滤开始信号和超滤停止信号)不仅被输入到超滤调节单元24，而且被输入到监控单元30。通过接收控制单元26发出的超滤停止信号，监控单元30检测当流入透析器10的透析液的流入率与流出透析器10的透析液的流出率相等时的时间点(即当透析器10中的透析液压力和血液压力差被消除时的时间点)。此时，监控单元30根据压力传感器28发送的检测到的信号，确定出透析器中心部分的透析压力基本与透析器10中心部分的血液压力相等。这样，检测单元30将检测到的透析液压力转换为透析器中血液压力，该压力被监控并显示在显示单元32上。
而且，通过接收控制单元26发出的超滤开始信号，利用监控单元30决定超滤调节单元24恢复超滤。然后，通过监控压力传感器28发出的信号，监控单元30确定当来自压力传感器28的输入的信号达到超滤恢复后的稳定电平时透析液的压力。该超滤过程中透析液压力的值与超滤暂时停止前测量的透析液压力值相比较，计算出它们之间的差值。根据结果差值，监控单元30计算当超滤恢复后透析液流出管22中的透析液压力刚刚稳定时，透析器10的中心部分中的血液压力。既使当透析液流出管22中的压力已经稳定后，也可连续的确定透析器10的中心部分的透析液压力，从而连续的计算血液压力。该计算出的血液压力的值通过监控单元30被连续的监控，并被显示在显示单元32上从而监控血液压力随时间的波动。
当控制单元26接收到超滤率设定装置(未示出)输出的改变超滤率的信号时，为了确定超滤没有进行时透析液的压力，控制单元在改变超滤率前，输出一用于停止超滤的信号。然后，控制单元26使超滤调节单元24恢复为以新速率进行的超滤。当超滤恢复后压力传感器28检测的信号稳定时，此时的透析液压力作为超滤进行时透析液压力的稳定值被存储，并计算当超滤停止时检测到的透析液压力和上述超滤进行时标准压力之间的差，该差作为透析器10的中心部分中的血液压力和透析液压力之间的差(即横跨膜压力)。这样计算出的横跨膜压力然后被用于根据超滤阶段任何给定点的透析液压力确定透析器10的中心部分中的血液压力。
最好，预定的血液流通管的血液流动阻力值被存储在监控单元30的计算单元中。此时，通过计算不仅可能确定透析器10的中心部分的血液压力，还能确定血液输出管中任何位置的血液压力，例如，位于血液输出管14中的空气-血液腔18的位置。因此，本发明的透析系统可更容易和更安全的测量血液流通管中任何位置的血液压力，从而具有更好的实用性。
显示单元32包括公知类型的显示单元(未示出)，用于显示监控单元30输出的血液压力。血液压力随时间的波动可直观的显示在显示单元32的显示屏上。
当进行透析时，上述结构的透析系统可根据下述方法操作。
首先，连续的驱动血液流通管12中的血泵16，从而连续的进行患者血液的体外循环。同时，控制单元26中的计时单元工作。然后，首先，通过调节使流入透析器10中的透析液的流入率与流出透析器10的透析液的流出率相等，将超滤率设置为零。在该零超滤过程中，通过由于血液和透析液的浓度梯度引起的各组成成分的扩散作用，进行从流入透析器10中的血液清除废物以及从新鲜透析液向血液中提供血液所需的组份的补给操作。
然后，监控单元30根据压力传感器28检测到的透析液压力，检测血液压力，当超滤率为零时该压力与透析液压力相等。当零超滤过程中，透析液压力被压力传感器检测并由监控单元30监控后，通过超滤调节单元24将从透析器流出的透析液的流出率增加到一大于新鲜透析液流入透析器10中的流入率的值。其结果是，响应新鲜透析液流入透析器10中的流入率和流出透析器的流出率的差，开始进行超滤。在超滤阶段传感器28检测到的透析液压力稳定之后，监控单元30的计算单元计算零超滤阶段检测到的透析压力和随后的超滤阶段中稳定后的透析压力之间的差，该差基本上与超滤时血液压力和透析液压力之间的差(即横跨膜压力)相等。然后，监控单元30的计算单元根据所得的零超滤阶段和随后的超滤阶段之间的透析液压力中的差(即横跨膜压力)，确定透析器10中的血液压力。另外，监控单元30的计算单元可连续的计算包括空气-血液腔位置的、考虑血液流通管的流动阻力和血液流动率的血液流出管14中所选位置的血液压力。
从监控单元30，以电信号的形式，将确定的血液压力的值输入到显示单元32中，并显示在监控屏上。通过监控显示在监控屏上的血液压力，可使操作者知道血液压力随时间的波动。在发现非正常压力变化时，医疗从事者就可研究什么原因导致了这种变化，并马上采取相应的行动。
如果控制单元26的计时单元通过检查按照超滤调节单元24的操作制订的预定时间表，指定了停止超滤的时间，或如果超滤率在透析时被改变，则控制单元26马上输出超滤停止信号，然后确定透析器10中血液压力，该压力与压力传感器28测量的透析液压力相等。这以后，控制单元26向超滤调节单元16发出一用于超滤恢复的信号。当压力传感器28的压力信号稳定时，监控单元30的计算单元计算零超滤阶段检测到的透析压力和随后的超滤阶段中稳定后的透析压力之间的差。然后，计算单元根据上述两阶段(零超滤阶段和随后的超滤阶段)之间的压力差计算血液压力，且透析压力在超滤阶段中透析液压力稳定后被连续监控。这样计算得到的血液侧的压力被监控并显示在显示单元32上。然后，操作者监控并检查血液侧的非正常改变，观察显示内容。如果发现非正常变化，操作者就研究引起该变化的原因并做出相应的动作。
如上所述，根据上述实施例，当患者进行透析时，血液侧的压力经常被显示在控制单元26的监控屏上。这样，血液侧的压力的波动就可被实时的监控。因此，非正常波动的原因就可被立即发现，对这种波动的治疗也可被快速采取。因此，血液透析治疗可更安全的进行。
另外，根据上述实施例，血液侧边所收的压力可根据通过位于透析液流出管22或透析液流入管20中的压力传管器28检测出来的透析液压力计算出来。因此，在本发明透析系统中，不需要向血液流出管提供压力测量管，而这是传统透析系统所必需的。因此，那些危险，包括与压力测量管中的问题相关的由于血液泄漏引起的污染在本发明透析系统中都被完全消除。
上述的本发明的结构只是作为示意性的例子给出，但本发明的范围并不局限于此。
例如，上述实施例的透析器10包括包含有中空过滤半透隔膜的圆柱形外壳，但透析器的结构并不局限于此，传统透析系统的任何公知的不同透析器结构都可被采用。
在上述实施例中，考虑由监控单元30计算并监控的血液侧的压力，被输入计算单元的计算因素可为任何值和等式，只要他们在理论上是正确的。例如，可向计算因素中加入用于透析器10的中心部分和血液流出管14的指定位置之间的血液压力差的等式。很明显，通过该等式，透析器10的中心部分和血液流出管14的指定位置之间的血液压力差可通过已知的血液流动率和血液流动管的流动阻力计算出来，其中流动阻力可根据特定的透析器10、从透析器10的血液流动管的长度和血液输出管14的指定位置来确定。血液流出管14的指定位置的压力根据上述透析器10的中心部分和血液流出管14的指定位置之间的差被计算出来。还可以在监控屏上显示计算出的血液流出管14的指定位置中的压力值。
上述实施例中的显示单元32包括监视器，其中显示屏显示监控单元30输出的压力的值，上述实施例可省去这样的显示单元32，而采用简单的指示灯或一通知压力值达到预定值的报警器来代替显示单元32。
另外，用于检测透析液压力的装置也不局限于上述实施例，任何具有可检测透析液压力的结构的公知装置都可用于替换上述实施例中的装置。
在上述实施例中，超滤单元包括超滤调节单元24，该调节单元在控制单元26的控制下，可调节流入透析器10中的透析液的流入率和流出透析器10中的透析液的流出率。但是，该超滤单元的结构并非被限制为特定结构，任何使从透析器10中流出的透析液的流出率大于流入透析器10中的透析液的流入率，对通过半透隔膜的血液进行超滤的已知结构都可被采用。
例如，超滤单元可通过包括超滤调节单元24，从而使流入透析器10中的透析液的流入率和流出透析器10的透析液的流出率保持为常数；并提供一用于从与透析器10相连的透析流出管22中抽取透析液的分离的超滤泵，从而对通过透析器10中的半透隔膜的血液进行超滤。
在上述实施例中，超滤的停止和恢复的控制根据控制单元26中的计时单元的计数或改变超滤率设置的定时自动进行。但是，该控制也可由手动进行，利用一简单的开关或类似物可停止或恢复超滤。
即使在根据控制单元24中的计时单元的计数，自动控制超滤调节单元24周期停止和恢复超滤，超滤的停止和恢复之间的时间间隔也不局限于上述实施例中的描述，该时间间隔可适当的根据透析的整个治疗来确定。
另外，在上述实施例中，控制单元26包括计时单元，检测单元30包括计算单元。但是，该计时单元和计算单元可被包含在透析系统的任何单元中，只要对整个透析系统各种功能的控制能实现就行。例如，这些单元可被包含在控制单元26、检测单元30、显示单元32的本体部分等中，这些单元可被包含在与透析系统电或机械连接的单元中。但是，本发明范围并不局限于任何特定的结构。
在上述实施例中，超滤停止和进行时检测到的透析液压力的波动被监控作为透析器和/或血液流动管的选定位置中的血液侧的压力的波动。但是，例如，还可能只监控在超滤停止时检测的透析液的波动，作为血液侧的压力波动。
即使保留特定实施例，根据本领域技术人员的知识，也可以对本发明进行改变、修改、改进等，并执行这些新的不同模式，这些模式理所当然的也包含在本发明的范围内，只要他们不违背本发明的精神即可。
从上述可知，本发明透析系统实现了可靠的监控血液流通管中压力的波动，并以更安全的方式净化血液。另外，还可以消除由于用于监控压力波动的单元损坏引起的血液从血液流通管泄漏的危险。因此，由于血液直接接触引起的污染部分被消除，用于在操作前检察这种污染的劳动和时间也被大大有效的减少。
另外，本发明操作透析系统的方法可以非常安全的方式操作透析系统，并在可靠监控血液流通管中压力波动时，不会有血液从血液流通管泄漏以及由该泄漏引起的问题发生。
权利要求
1.一种透析系统，该系统包括一透析器；一超滤单元，通过调节使从透析器中流出的透析液的流出率使其大于流向透析器中的透析液的流入率，来调整超滤率；一位于透析液流通管中的压力监控装置，用于检测透析液的压力；其特征在于，所述系统用于根据当暂时停止超滤单元的操作而导致超滤暂时停止时压力检测装置检测到的透析液的压力，来确定血液流通管中的压力。
2.如权利要求1所述的透析系统，其特征在于血液流通管中的压力由控制系统根据在超滤期间连续检测的透析液压力以及在临时停止超滤时检测到的透析液压力和在超滤期间当稳定超滤时刚刚稳定的透析液压力之间的差别来确定，所述透析液的稳定压力根据在超滤过程中从超滤恢复开始经过一用于透析液压力稳定的特定时间段后检测的透析液压力来确定。
3.如权利要求1所述的透析系统，其特征在于确定血液流通管的压力的操作在各特定时间间隔和/或当超滤率被改变时进行。
4.如权利要求1所述的透析系统，其特征在于还包括一检测装置和/或一显示装置，用于直接或间接的监控和/或显示确定的血液流通管的压力。
5.如权利要求1所述的透析系统，其特征在于血液流通管的压力可根据检测到的透析液压力和血液流通管中的压力梯度被计算出来，并作为血液流通管的指定位置的压力被检测和/或显示，其中该梯度可根据血液流通管的血液流通率和流通阻力来或类似参数来计算。
6.一种操作透析系统的方法，包括以下步骤临时停止超滤单元的操作以平衡流入透析器中的透析液的流入率和流出透析器中的透析液的流出率；在超滤每次临时停止时，检测透析液的压力；和监控透析液压力中的波动。
全文摘要
一种透析系统,包括一透析器10和一用于调节透析液流入或流出透析器10从而来调节超滤的调节超滤调节单元24。该透析系统用于当临时停止超滤时,在不使用特殊的用于血液流通管压力测量的管和避免了血液流通管的血液泄漏的情况下,根据压力传感器28检测到的透析液压力确定血液压力。
文档编号A61M1/16GK1372978SQ0210565
公开日2002年10月9日 申请日期2002年2月19日 优先权日2001年2月19日
发明者高井一郎 申请人:尼普洛株式会社, 日机装株式会社, 有限会社次代社