用于血液處理設備的控制裝置和控制方法

文檔序號：1152149閱讀：139來源：國知局

專利名稱：用于血液處理設備的控制裝置和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于血液處理設備的控制裝置和控制方法。本發(fā)明還涉及包括所述控制裝置的血液處理設備。
更明確地，本發(fā)明致力于能夠操作血液處理設備(例如血液透析或者其他血液處理設備)的裝置，例如可編程計算機；該可編程控制器適合于接收預定和測量信息的輸入(entry)并產生一個或多個與之相應的輸出信號。一般地，該輸出信號用于控制由血液處理設備執(zhí)行的可變操作(variable operation)從而自動地執(zhí)行處理程序控制方法。
背景技術：
在血液透析及其它血液處理器領域中，已知使用某些參數的測量值來控制機器的工作。
例如，EP097366和US 4508622都公開了一種設備，其在透析液體一側具有兩個導電率室(conductivity cdl)32、 50; —個室在透析機的上游工作，另一個在透析機的下游工作。兩個室都能夠測量透析液的導電率或者鈉濃度。比較探測器的測量數據并最終用于控制透析溶液的成分。
在Gambro EP0330892中，采用患者假定值的測量值控制血液透析設備的功能具有一定的優(yōu)勢。以這種方式，可以根據患者的特殊處理需要控制血液透析設備。特別地，該參考值能夠指導確定患者血液中某種溶質的濃度以及其它的重要參數，例如實際清除率(clearance)
5(這里用K(ml/min)表示)或者透析率值(這里用D(ml/min)表示)。如果，例如，EP0330892的系統(tǒng)適合于確定患者血液的鈉濃度或者導電率，那么就能夠控制透析液的濃度從而在血液和透析液的導電率之間建立平衡，借此獲得個性化控制從而使患者感到舒適。
從EP0532433還可以知道，血液處理設備能夠探測實際的鈉透析率，進而通過外推得出尿素的清除率。然后將該計算得出的尿素清除率與期望的尿素清除率進行比較，以防需要改變透析泵或者血液泵的流速或者處理時間。當處理時間被改變時，超濾泵的UF速度也被修改。
另一方面，在過去的二十年里，一個特殊的指數，KT/V指數，被看作是透析處理的特別指標。更詳細地講，Keshaviah和Collins(Keshaviah P, Collins A. Rapid high-efficency bicarbonatehemodialysis. Trans Am Soc Artif Inter Organ 32:17， 1986 )報道了一項以KT/V指數作為透析充分性參數對短時透析(short dialysis)進行的i殳計精巧、證據充分的研究。該指數由Gotch和Sargent (Gotch F，Sargent JA. A mechanistic analysis of the National CooperativeDialysis Study(DCDS). Kidney Int. 28:526,1985 )于1985年引入，其被計算作為透析機的尿素清除率(K, ml/min)與透析持續(xù)時間(T， min)的乘積再除以尿素的分布體積(V， ml)。 Gotch和Sargent分析了大量的美國國家合作透析研究(DCDS)數據，并確定出0.9-1.0的KT/V值表示透析治療是充分的。小于0.8的數值表示治療很有可能失敗了。Keshaviah和Collins ( Keshaviah P, Collins A. Rapid high-efficencybicarbonate hemodialysis. Trans Am Soc Artif Inter Organ 32:17，1986)還證實，當用重碳酸鹽代替醋酸鹽時，短而快速的透析處理是容易忍受的，并且如果治療被預先指定使KT/V保持大于1則不會伴隨死亡率和發(fā)病率的增加。
考慮到上述工作，我們采用某些溶質的D或K值(再次注意D尿素-K財)確定K^Ti值，在這里表示經過時間Ti后獲得的透析劑量。
目前能夠在市場上獲得的血液處理機采用的方法是，在血液透析處理過程中測量并提供與一段時間內傳輸的總透析劑量K*T值有關的信息。該測量和所提供的信息主要基于如下的參數
處理程序的預定持續(xù)時間，
血流速度，
血液透析機的選擇。
采用上述參數的組合測量所傳輸的總透析劑量值K*Tt，作為經過確定時間之后測量的平均瞬時清除率測量值、所選透析機的透析率(體外清除率值)和有效處理時間的積分。有效處理時間是指血液溶質擴散(一般還會對流)通過血液透析機半透膜的時間。
上述程序基本上能夠測量在血液透析過程期間傳輸給患者的K頭T值。
當處理結束時，其通常持續(xù)一個預定的總時間Tt。t，機器向用戶提供K* Tt。t值及K* Tt。t/V值。
然而，該程序具有許多缺點。明確地講，諸如血流速度和有效處理時間等與清除率相關的因素在血液透析過程中容易變化或者難以跟蹤。而且，血液透析機的透析和清除能力在血液透析處理程序時間內會發(fā)生顯著的變化。日前的血液透析監(jiān)視設備和血液透析程序方法包括用于估計或者測量在確定的時間內傳輸給患者的透析劑量的裝置，但是還沒有用于在處理期間連續(xù)地(on ongoing basis)控制實際傳輸給
患者的透析劑量值并對透析機工作參數進行處理的裝置，其中透析機工作參數是探測到的傳遞給患者的透析劑量的函數。
本發(fā)明的總體目標是保證對傳輸給患者的實際總體透析劑量進行連續(xù)地控制(ongoing control)。
本發(fā)明的另一個目標是控制血液處理機的一些參數，作為處理期間測得的透析劑量值的函數。
進一步，本發(fā)明的一個目標是提供一種控制裝置和一種血液處理設備，其除了能夠獲得預定的透析劑量之外還能夠基本上同時地獲得其他的指標(prescription)。
再一個目標是提供一種系統(tǒng)，用于使預定透析劑量、預定重量損失和其他預定指標，例如患者血液中某種物質的濃度，的獲得同步化。本發(fā)明的另一個目標是提供一種系統(tǒng)，其除了在處理結束時獲得
所要求的預定結果之外，還適合于，如果可能，減少處理時間。
而且，本發(fā)明的一個目標是提供一種控制器和一種使用所述控制
器的設備，其能夠在處理期間以規(guī)則的時間間隔連續(xù)地顯示多個參數
的更新值。

發(fā)明內容
上述的和其它的目標能夠通過本發(fā)明所要求保護的控制器、控制方法和設備加以實現。
根據本發(fā)明的控制器適合于接收一個或多個在處理程序期間測量的測量信息的輸入，由所述測量信息計算至少一個能夠指示由該設備執(zhí)行的體外血液處理進程的重要參數，將所述重要參數的計算值與相同參數的至少一個預定參考值進行比較，并產生至少一個響應所述比較的輸出控制信號用于自動地控制由該設備執(zhí)行的一個或多個操
作。該重要參數能夠從如下的組中選擇
-從處理開始經過時間Ti后，與設備相連的血液處理單元對特定溶質的實際透析率DTi或者清除率KTi;
-正在處理的患者血液中某種物質的濃度或者經過時間Ti之后獲得的患者血漿導電率CpTi;
-經過時間Ti后獲得的透析劑量K^TTi;
-經過時間Tj后獲得的重量損失WLTi;
-一個或多個上述參數的比例參數或者已知函數。
控制器適合于從在處理單元下游工作的導電率傳感器或者從也在處理單元下游工作的濃度傳感器接收測量信息，以規(guī)則的時間間隔計算所獲得的透析劑量，并且調節(jié)第二室(compartment)的移出速度(removal rate)從而在處理結束時同時獲得預定總透析劑量值KTP和預定總重量損失WLP。
移出速度能夠通過改變超濾泵的速度加以控制，或者如果設備沒有僅用于超濾的泵時，通過改變與第二室輸出端的廢液管(waste line)相連的泵的速度加以控制。
控制器能夠被編程用于以規(guī)則的時間間隔估計實現預定目標所需的剩余處理時間Ttr或者總處理時間Tt。t。
控制器還能夠被編程用于使Tj時的所述液體移出速度UFtj與因子R和在處理時間Ti時測得的瞬時清除率KTi或者瞬時透析率值DTi的乘積基本上相等，其中因子R由WLp與KTp的比值決定。在該實例中，控制器使兩個指標同步化，并在達到預定值時結束處理而無須計算剩余處理時間或者每次間隔的處理時間。
可以進行安全性測量，以避免處理時間或者第二室的液體移出位于預定的范圍之外。
注意到預定的參考值可以包括患者血液導電率或者濃度目標Cpend:在這種情況下，控制器被編程用于控制進入第二室的處理液體
的導電率或濃度，作為血液導電率或者濃度目標Cpend的函數，從而
在到達或者在所述總估計處理時間Tt。t之前使血液導電率或者某種物質的濃度達到所述導電率或者濃度目標Cpend。
選擇地，控制器被編程用于控制進入第二室的處理液體的導電率或者濃度，從而在達到另一個指標(prescription)時(例如總預定重量
損失或者總預定透析劑量)達到所述導電率或者濃度目標Cpend,而無
需計算剩余處理時間。
根據進一步的方案，該控制器與顯示屏相連，該顯示屏適合于以
時間間隔Ti顯示如下的一個或多個數值-剩余時間Tw-總處理時間Tt。t，
-經過時間Tj后清除率或透析率的測量值，-經過時間Ti后獲得的透析劑量KTTi，-經過時間Tj后獲得的重量損失WLTi，-經過時間Ti后獲得的患者導電率，-多個重要參數的預定值，
9-一個或多個上述數值的比值。本發(fā)明還涉及一種控制方法。
本發(fā)明進一步涉及程序存儲裝置，其包括一種用于可編程控制器的程序，當控制器運行該程序時，該程序對控制器進行編程從而執(zhí)行在權利要求中公開的步驟。
上面說明的本發(fā)明與過去遵循的方法之間的一個重要區(qū)別在于，本發(fā)明涉及的處理程序時間不需要是一個預定的時間，而可以是一個取決于預定值的獲得的時間。這樣，根據本發(fā)明，處理時間可以由測量信息加以控制，其中測量信息能夠與在血液透析處理程序期間在預定的時間之后測得的某種物質(通常尿素是參考物質)的有效清除率的測量值有關。
注意到清除率值受到超濾的影響，其中超濾導致血漿中的溶質對流通過血液透析機的半透膜進入到透析液中。實際上在所有血液透析處理過程中，都需要超濾以損失掉患者多余的液體。因此控制器適合于包括或者解決伴隨超濾產生的對流清除率。因此更優(yōu)選地，控制器
的整體測量值的輸出信息。

下面將參考附屬示例性圖表對本發(fā)明進行說明，其中圖l是與根據本發(fā)明的控制器相連的血液透析設備的示意圖；圖2是顯示根據本發(fā)明第一實施例的控制器工作原理的流程圖；圖3是顯示根據本發(fā)明第二實施例的控制器工作原理的流程圖；圖4是顯示根據本發(fā)明第三實施例的控制器工作原理的流程圖；圖5是顯示根據本發(fā)明第四實施例的控制器工作原理的流程圖；圖6和7是能夠由本發(fā)明的控制器執(zhí)行作為其工作原理一部分的規(guī)程的流程圖8示意性地顯示了能夠與本發(fā)明的控制器和設備相連的顯示屏。
具體實施例方式
下面說明控制器和連接或者包括根據本發(fā)明控制器的血液處理設備的特殊實施例。出于說明的目的，參考了一種特殊的血液處理設備，即透析設備。然而，本發(fā)明并不僅限于這種設備而是能夠與其他類型的血液處理機器聯合使用。參考說明書，包括附圖和權利要求，
下列符號具有如下指定的意義Tt。產總處理時間
Ti-經過的處理時間，也就是，從處理部分開始經過的有效處理
時間
Tt產剩余處理時間
T咖f最大處理時間
T曲-最小處理時間
D^平均透析率
DTi=時間Tj時的實際透析率
K^平均清除率
Kt尸時間Ti時的實際清除率
KT-透析劑量值
KTp-預定透析劑量值
KTTi=時間Tj時的總透析劑量值
WL-重量損失
WLp-預定重量損失
WLTi=時間Ti時的重量損失
UF-處理單元第二室的液體移出速度
UFi產時間Ti時處理單元第二室的液體移出速度
現在參考示意圖1，指代數字1 一般地指血液處理設備，例如血液透析設備，包括或者連接控制器2，例如可編程控制器。圖示設備與血液處理單元3例如血液透析機相連，透析機包括被半透膜6分開的第一或者血液室4和第二或者透析室5。安裝在血液透析機上游的血液泵7用于將血液從患者沿血液動脈管道8泵入到血液室中并沿著血液靜脈管道9從血液室泵出到排液室(drip chamber)10而后返回到患者(未顯示)。當然，圖1實施例中指示的血液泵的位置和數目以及特殊處理單元只是出于舉例的目的，并且不對本發(fā)明的范圍具有限制。
來自例如透析液制備部分16的透析液沿著透析液導入管道11輸送到透析液室5，并沿著透析液導出管道12沿血液透析機血流的反方向流出透析液室。液體平衡系統(tǒng)負責控制進入第二室的液體量和離開第二室的液體量，從而在處理期間產生期望的重量損失速度。例如，平衡系統(tǒng)可以連接在從管道12分支出來的超濾管道13a上工作的可變速超濾泵13,并且用于將超濾液從血液室泵唧通過半透膜進入到透析液室并離開透析液導出管道12。分支系統(tǒng)能夠包括傳統(tǒng)的裝置，例如位于血液透析機3上游和下游的流速計14、 15,如圖1所示。流速計與控制器2相連，從而控制器能夠至少對超濾泵和廢液泵12a起作用，以便使流速計14測得的新鮮透析液的流速和流速計15測得的已用液體的流速保持相等。因為從導管12分支出的超濾泵13在流速計15的上游工作，因此泵13的流速限定了重量損失速度。其他的分支系統(tǒng)可以包括控制被傳輸到和從透析液室流出的透析液的體積和/或重量。還可以安裝灌注管道(infusion line)(附圖中未顯示)用于向動脈和/或靜脈管道8、 9中注入替換液體。灌輸管道流速能夠通過可變速泵加以獲得，其中可變速泵能夠通過與灌輸管道相連的流速計或者體積計或者重量計加以控制。在使用一個或多個灌輸管道的實例中，在處理期間還需要精確地控制灌輸液的流速以便控制液體的總體平衡。在這一方面，注意到當透析或者灌輸管道被在線產生或者來自一個連續(xù)的液體源時，一般使用流速傳感器或者體積測定傳感器，而當液體被排
出或者輸入到容器內時，則重量傳感器是典型的實施例。例如，在血液透析回路使用一個新鮮透析液包和一個廢液容器的情況下，已知使用一個或兩個與容器相連的分離標尺向控制器提供關于進入透析機第二室的液體與離開第二室的液體之間總體重量之差的信息。本領域的技術人員會清楚，本發(fā)明能夠應用于任何類型的血液處理機，而不依賴于特殊的平衡系統(tǒng)。
現在回到圖1的實施例詳細說明，設備10能夠適合于執(zhí)行不同的處理，例如
-傳統(tǒng)的血液透析，HD，其中不存在灌注并且透析液在透析才幾的第二室中循環(huán)(圖1);
- 血液過濾，HF,其中當溶質和血漿液(plasmawater)被泵唧通過管道12并且替換液(未顯示)被灌注到體外回路或直接注入患者體內時，不存在透析液；
- 血液透析過濾(hemodiafiltration ) , HDF,其是HD和HF的組合；
- 其他的血液處理，其中處理單元被相應地修改。在上面說明了設備l的一般結構之后，下面將對控制器2進行更
詳細地分析。
控制器2包括至少一個可編程微處理器，其具有相關的存儲器和適合于與設備l的組件進行通信的接口。當然，本發(fā)明的控制器也可以包括模擬型計算器，但該實施例在成本和適應性方面不是最合適的。
控制器2適于接收一個或多個在處理程序期間測量的測量信息的輸入。在圖示實施例中，測量信息包括在透析機的下游，也就是在管道12上，測量的透析液的導電率或者透析液中至少一種物質的濃度。如圖1所示，控制器與測量裝置18相連用于測量處理單元下游處理液的導電率。選擇地，控制器可以連接用于測量處理單元下游處理液中某種物質濃度的裝置。因為測量信息還可以包括在透析機的下游，也就是在管道12上，測量的透析液的導電率或者透析液中至少一種物質的濃度，所以圖1的設備l還包括測量裝置17，用于測量如下的至少一種處理單元上游處理液的導電率或者處理單元上游處理液體中某種物質的濃度。由在處理單元上游工作的檢測器17執(zhí)行的測量結果會被導電率或者濃度的設定值或已知值替換。注意到如果測得的信息是尿素濃度，則甚至不需要執(zhí)行上游的測量，因為新鮮的透析液中不含尿素。
如果測量裝置專用于測量導電率，則每個測量裝置17， 18都包括至少一個導電率室。如果測量裝置專用于測量離子的濃度，則所述裝置包括一個離子選擇性傳感器或尿素傳感器(再次注意，如果測量的是新鮮透析液中不存在的量——例如尿素——則不需要使用管道11 上的傳感器)
然后，控制器l被編程用于由測量信息(例如處理單元上游和下游的導電率值)計算至少一個重要參數的數值，該重要參數指示由設備執(zhí)行的體外血液處理的進程。
根據本發(fā)明，重要參數從如下組中選擇
-從處理開始經過時間Ti后與設備相連的血液處理單元對特定溶質的實際透析率Dtj或清除率KTi;
-經過處理的患者血液中某種物質的濃度或者經過時間Ti后患者的血漿導電率Cpti;
-經過時間Ti后獲得的透析劑量KTTi;
-經過時間Ti后獲得的重量損失WLTi;
-一個或多個上述參數的比例參數值或已知函數。
最后，控制器適合于將所述重要參數的計算值與相同參數的至少一個預定參考值進行比較，并產生至少一個響應所述比較的輸出控制信號用于自動控制一個或多個由設備執(zhí)行的操作。
例如，對一個或多個重要參數的計算值與相同參數的相應參考值進行比較之后，控制器l可產生相應于所述比較的輸出控制信號，用于自動控制所述第二室的流體移出速度。
注意到待測信息的測量、重要參數的計算和與各自參考值的比較是在處理期間(或者至少在處理的有效部分期間)以規(guī)則的時間間隔連續(xù)地執(zhí)行的，這將在下面參考附圖所示的實施例進行詳細說明。
被認為是最容易實現本發(fā)明的方法，假定時間間隔是真正恒定和預定的，例如等于15分鐘。然而，本發(fā)明也能夠使用規(guī)則但不恒定的時間間隔加以實現，也就是遵循控制器已知或者可知的特定規(guī)則的時
14間間隔。
在第一個實施例中，控制器2被編程用于執(zhí)行圖2所示的步驟。在開始處理后，控制器等待一段預定的時間，例如10或15分鐘，
然后第一次執(zhí)行圖2所示的循環(huán)。然后在接下來的每個時間間隔內重
復循環(huán)周期20。
更詳細地講，根據本實施例，控制器被編程用于確定估計剩余處理程序時間TV和/或估計總處理時間Tt。t，作為時間Tj時重要參數計算值的函數。換言之，如果認為處理期間參數的某些實際值會有顯著變化，則控制器能修改處理的持續(xù)時間。
特別地，根據第一個實施例，控制器接收(作為循環(huán)周期20的第一步21)將在處理結束時獲得的透析劑量KTp和總重量損失WLP 的預定值。
然后，作為第二步22，確定相應于處理時間Ti時的導電率或濃
度測量結果的瞬間清除率KTi或透析率值DTi。隨后，控制器計算在時
間Tj時獲得的有效透析劑量KTTi (步驟23)。一旦計算出KTii，控制器便繼續(xù)進行步驟24用于估計剩余的處理程序時間Ttr,作為所述總透析劑量值KTp、經過時間Ti后獲得的有效總透析劑量值KTTi和在處理時間Ti時測得的瞬間清除率KTi或透析率值DTi的函數。作為選擇或者與估計剩余處理時間的確定相結合，控制器2被編程用于確定總處理時間Tt。t的估計值。
總處理時間Tt。t的估計值能夠被計算作為例如所述總透析劑量值 KTp、經過時間Ti后獲得的有效總透析劑量KTTi和已經過處理時間 Ti的函數。
選擇地，所述控制器能夠計算估計總處理時間Tt。t,作為已經過處理時間Ti與剩余處理程序時間Ttr估計值的總和。
一旦獲知瞬時Ti時的估計剩余處理時間或者估計總處理時間，控制器便繼續(xù)進行步驟25，測定經過時間Ti后獲得的實際總重量損失測量值WLTi，并設定所述第二室的液體移出速率UF，用于基本上在獲得預定總透析劑量值KTp的同時，獲得預定的總重量損失WLP。注意到控制流體移出速率也能夠以如下的方式實現，即在估計總處理時間之前的幾分鐘獲得預定的總重量損失，正如已經解釋的，它
得自于在時間Ti時獲得的實際透析劑量的計算。
一旦被修正，如果需要(當第二室的導出流速已經被較好地調節(jié) 時可能會需要)，循環(huán)結束，并且控制器在接下來的時間間隔內，也就是經過由控制器預定或者計算出的時間之后，從步驟21或步驟22 開始重復該循環(huán)。在圖2的實例中，時間間隔等于15分鐘。
更詳細地講，注意到被編程用于連續(xù)地控制液體移出速度作為估
計剩余處理程序時間Ttr或者估計總處理時間Tt。t的函數的控制器，將
時間Ti時的液體移出速度UFTi設定為等于預定總重量損失WLP減去
時間Ti時測得的重量損失WLTi再除以估計剩余處理時間Ttr,所根據
的公式為
Uft.= ^^尸一^X打
選擇地，控制器能夠被編程用于將時間Ti時的液體移出速度UFTi 設定為等于預定總重量損失WLp減去時間Ti時測得的重量損失WLTi 再除以估計總處理時間Tt。t與已經過處理時間Ti之差，所根據的公式為
『/—肌
Ti 一~
正如已經說明的，控制器被編程用于根據在時間Ti時測得的瞬
時清除率KTi或者透析率DTi在處理期間以規(guī)則的時間間隔重新計算
和更新估計總處理時間Tt。t和/或估計剩余處理時間Ttr。作為選擇，為了確定Ti瞬時的估計總處理時間Tt。t和/或估計剩余處理時間Ttr，控制器需要被編程用于使用清除率KTi.k或透析率D仏k的最新數值(也就是，在Ti之前一個或多個時間間隔確定的數值)。
為了在處理期間計算清除率或者透析率數值，任何已知的方法都是適合的。一種已知的方法是在處理時間Ti以如下的子步驟確定瞬時清除率值KTi或瞬時透析率DTi:
-輸送至少一種第一液體通過處理單元的第二室，-輸送至少一種第二液體通過處理單元的第二室，該第二液體中至少有一種溶質的導電率或者濃度與第一液體不同，
-至少為所述第一和所述第二液體測量位于處理單元下游的處理液體中所述物質的導電率或者濃度值，
-至少計算瞬時清除率KTi或瞬時透析率值DTj作為所述導電率
或者濃度測量值的函數。
在下面的公開中將詳細地說明上述方法及其變型的進一步細節(jié)，
本文引用其內容作為參考 EP專利.0547025 EP專利.0658352 EP專利.0920887
上述參考的每一個都說明了一種用于原位確定實際透析率、血液鈉濃度和透析劑量的可選擇方法。注意，任何能夠確定一個或多個上述重要參數的方法都能夠用于本發(fā)明的目的。參考作為非限制性實例的第一種已知方法，用于確定血液中某種物質的濃度和/或所述物質的實際透析率(在EP0547025B1中有詳細說明)。至少兩種所述特殊物質的各自濃度不同的液體被順次循環(huán)通過透析室5。第一種液體能夠是該物質處于其正常預定濃度值的透析液，而第二種液體能夠通過在透析機入口向所述物質的濃度引入一個步驟或者改變。該步驟或改變必須在一定程度上已知或可測量。然后，測量透析機上游和下游的第一和第二液體中該物質的導電率或濃度。注意，上游的測量結果能夠用設定的參考值代替。在這一方面，注意到如果該物質是離子物質，那么該物質的濃度會影響透析液的導電率；特別要考慮，導電率受鈉離子濃度的很大影響，導電率的測量/計算值給出了血液和透析液中鈉濃度的指示。因為對于直接測量液流中電解質的濃度，導電率傳感器比離子選擇性傳感器要方便和容易得多，所以優(yōu)選地使用導電率傳感器。然后，通過應用從EP 0547025引用的下列 >式，有可能為兩種透析液體確定未知的D和Cbin (無超濾且忽略所謂的Donnan效應)
Cd。w-Cdin+:(a^—c《)
17其中
Cd。ut是已用透析液中鈉的導電率或濃度
Cdin是新鮮透析液中鈉的導電率或濃度 Cbin是未處理血液中鈉的濃度 Qd是透析液流量
Dn是時間Ti時溶質鈉的膜透析率(或者尿素透析率，注意尿素分子的大小與鈉分子的大小相同，這兩種分子通過相同預定膜的能力因此也相同。因此，我們能夠為相同膜確立如下的等式D納-K尿素，因此鈉透析率的測量結果能夠給出清除率)。
參考圖l的實施例，安裝各自定位的導電率傳感器17和18用于測量沿著透析液導入管道11進入透析室5的透析液的導電率。詳細地講，導電率傳感器17提供與透析機上游第一和笫二液體導電率相關的上游透析液導電率測量結果Clin、 C2in，而導電率傳感器18測量從透析室5沿著透析液導出管道12流出的第一和第二透析液的導電率 Q。ut、 C2。ut。導電率的測量結果(受到間隙地將少量更高或更低濃度的透析溶液引入到透析液導入管道的間隙影響)用于在血液透析處理程序期間或者在經過確定的時間之后使用上述等式確定任意時間點！\ 時的瞬時鈉透析率值(以及瞬時尿素清除率值KTi)，從而可以確定在時間Ti時傳輸的透析劑量KTTi。上述等式能夠應用于循環(huán)通過透析機的兩種透析液，從而能夠確定兩個未知量Dtj和Cbin。再次參考附圖，重復測量的導電率值Cdlin、 Cd加和Cd1()Ut、 Cd2。ut (1和2分別表示第一和第二液體)通過管道17a和18a輸入到控制器中。
如前所述，在每個間隔計算和更新已傳輸一定時間間隔的總透析劑量，作為用任何合適方法確定的Ktj或Dtj的函數。更詳細地講，注意到控制器能夠被編程用于確定在確定的有效處理時間Ti內傳輸的有效總透析劑量KTTi值，作為在各個規(guī)則的時間間隔確定的有效瞬時
清除率KTi或瞬時透析率DTi在一段時間上的積分。選擇地，在有效處
理時間Ti內傳輸的有效總透析劑量ICn值能夠被計算作為處理時間 Ti和在各個規(guī)則的時間間隔Ti內確定的有效瞬時清除率KTi或瞬時透析率DTi的平均值的乘積。當然也能夠設計其他合適的方法。
圖3顯示了控制器2被編程執(zhí)行的第二實施例的步驟。
處理開始之后，控制器等待一段預定的時間，例如10或15分鐘，然后第一次執(zhí)行圖3所示的循環(huán)周期30，之后循環(huán)周期30在接下來的每個時間間隔內^f皮重復。
更詳細地講，根據該實施例，控制器不被編程用于確定估計剩余處理程序時間TV和/或估計總處理時間Tt。t，實際上可以不察覺處理的實際持續(xù)時間。根據該第二實施例的控制器的目的是接收預定的參數，也就是，在處理結束時將獲得的總清除劑量值KTp (步驟31)和在處理結束時將獲得的預定總重量損失WLP (步驟31)，并使兩種所述參數的獲得同步化。
詳細地講，控制器被編程用于確定預定速度R，其是通過用在處理結束時將獲得的所述總透析劑量值KTp除以在處理結束時將獲得的所述總重量損失WLp而實現，如步驟32所示。
然后，在步驟33和34，控制器控制血液處理第二室的液體移出速度，所述控制包括使時間Ti時的所述液體移出速度UFTi基本上等于所述預定速度R與在處理時間Ti時測量的瞬時清除率KTi或瞬時透
析率DTi的乘積。
然后循環(huán)結束，并且如果不考慮新的預定值，圖2實施例中的控制器會等待一個時間間隔再從步驟31或者直接從步驟32直接開始新的循環(huán)30。
注意，圖2的實施例能夠確定在處理時間Ti時測得的瞬時清除率Kn或者瞬時透析率值DTi。
在圖4中，顯示了根據本發(fā)明的控制器2所遵循程序步驟的一個進一步實施例。
圖4中控制循環(huán)40的原理與圖表20相似，但進一步添加了一些特點。
開始處理之后，控制器等待一個預定的時間，例如10或15分鐘，然后第一次執(zhí)行圖4所示的循環(huán)，之后在接下來的每個時間間隔內重
19復循環(huán)40。更詳細地講，根據該實施例，控制器被編程用于確定估計剩余處理程序時間TV和/或估計總處理時間Tt。t,作為時間Tj時某個重要參數計算值的函數。換言之，如果認為參數的某些實際值在處理期間會發(fā)生顯著的變化，則控制器能夠修改處理的持續(xù)時間。
特別地，根據第一實施例的控制器接收(作為循環(huán)40的第一個步驟41)在處理結束時將獲得的透析劑量KTp和總重量損失WLp的預定值以及最小可接受處理時間TVin和最大可接受處理時間T咖x的預定值。
然后，作為第二個步驟42，根據處理時間Ti時導電率或者濃度
的測量值確定瞬時清除率KTi和透析率數值DTi。接著，控制器計算在
時間Ti時獲得的有效透析劑量KTTi (步驟43)。一旦計算出KTTi，控制器便執(zhí)行步驟44用于估計剩余處理程序時間Ttr，作為所述總透析劑量值KTp、在時間Ti時獲得的有效總透析劑量KlVi和在時間Tj
時測得的瞬時清除率KTi或者透析率值DTi的函數。作為選擇或者聯合
估計剩余處理時間的確定，控制器2被編程用于確定總處理時間Tt。t 的估計值?？偺幚頃r間的估計值能夠被計算作為例如所述總透析劑量值KTp、在時間Ti時獲得的有效總透析劑量KTii和所經過的處理時間Ti的函數。
選擇地，所述控制器能夠計算估計總處理時間Tt。t，作為所經過
處理時間Ti和剩余處理程序時間Ttr估計值的總和。
然后控制器被編程用于執(zhí)行由圖4中45總體指示的一系列操作，目的在于檢查Tb或者Tt。t的估計值是否位于預定的范圍內。
詳細地講，所述控制器在每個時間間隔內被編程用于執(zhí)行步驟45 的下列子步驟
國子步驟46:將Ti+Ttr的總和與最小處理時間Tmin和最大處理時
間1\^進行比較
-子步驟47:如果所述總和小于最小處理時間Tmin，則將總處理時間Tt。t設定為等于最小處理時間Tmax
-子步驟48:如果所述總和大于最大處理時間Tmax，則將總處理時間Tt。t設定為等于最小處理時間Tmax
畫子步驟49:如果總和既不小于最小處理時間Tmin也不大于最大
處理時間Tmax，則將總處理時間Tt。t設定為等于所述總和
一旦在瞬時Ti獲得總處理時間，控制器便繼續(xù)進行步驟45確定在時間Ti獲得的總重量損失的實際測量值，并且設定所述第二室的液體移出速度UF，用于在所述處理時間Tt。t基本上結束時獲得預定總重量損失WLp。注意，如果控制器在步驟46確定出，剩余處理時間對于總處理時間T^x而言是如此之高以至于不能被完成的話，則控制器會激活報警程序52并要求操作者進行干預。
如果相反，剩余處理時間可以接受，注意也能夠以這種方式對液體移出速度進行控制從而在估計總處理時間之前的數分鐘獲得預定的總重量損失，正如所說明的，其是由在時間Ti時獲得的實際透析劑量計算而得的。
一旦修正了第二室的液體移出速度，如果需要(當第二室的導出流速已經被調節(jié)時可能會需要)，循環(huán)結束，并且控制器在接下來的時間間隔內，也就是，在經過能夠由控制器預定或者計算的時間之后，從步驟41或者從步驟42開始重復該循環(huán)。在圖4的實例中，時間間隔為15分鐘。
更詳細地講，注意到被編程用于連續(xù)控制液體移出速度作為估計剩余處理程序時間T&或者估計總處理時間Tt。t的函數的控制器，將時間Ti時的液體移出速度UFTi設定為等于預定總重量損失WLp減去時間Tj時測得的重量損失WLTi再除以估計剩余處理時間Ttr，根據的公式為
肌。nn
》
選擇地，控制器能夠被編程用于將時間Ti時的液體移出速度UFTi 設定為等于預定總重量損失WLP減去時間Tj時測得的重量損失WLTi 再除以估計總處理時間Tt。t與所經過處理時間Ti之差，根據的公式為用于在處理期間以規(guī)則的時間間
隔根據時間Ti時測得的瞬時清除率Ktj或者透析率DTi重新計算和更新估計總處理時間Tt。t和/或估計剩余處理時間Ttr。作為選擇，為了確
定估計總處理時間Tt。t和/或瞬時Ti時的估計剩余處理時間Ttr，控制
器可以被編程用于使用清除率KTi或者透析率DTi的最新值(也就是，在Tj之前的一個或多個時間間隔確定的數值)。
為了計算處理期間的透析率和/或清除率數值，任何已知的方法
都能夠適合于圖2的實施例。
如前所述，在一定時間間隔內傳輸的總透析劑量在每次間隔內被重新計算和更新作為Ktj或者DTi值的函數。詳細地講，注意到控制器能夠被編程用于確定在確定的有效處理時間Ti內傳輸的有效總透析劑量KTtj植，作為在各個規(guī)則時間間隔Tj內確定的有效瞬時清除率
KTi或者瞬時透析率DTi值在一段時間上的積分。選擇地，在有效處理
時間Ti內傳輸的有效總透析劑量KTi值能夠被計算作為處理時間Tj 與在各個規(guī)則時間間隔Ti內確定的有效瞬時清除率KTi或者瞬時透析率DTi值的平均值的乘積。當然也能夠設計其他合適的方法。
圖5顯示了控制器2能夠被編程執(zhí)行的另一種程序循環(huán)。圖5的控制循環(huán)40與圖4的循環(huán)40幾乎相同，并且不再詳細地進行i兌明相同的指代數字用于指示相應的特征或步驟。
和圖4的實施例一樣，開始處理之后，控制器等待一個預定的時間，例如10或15分鐘，然后第一次執(zhí)行圖5所示的循環(huán)，接著在接下來的每個時間間隔內重復該循環(huán)。
更詳細地講，根據該實施例，控制器被編程用于確定估計剩余處
理程序時間Ttr和/或估計總處理時間Tt。t，作為時間Ti時某個重要參
數的計算值的函數。換言之，如果參數的某些實際值在處理期間會發(fā) 生顯著的變化，則控制器能夠修改處理的持續(xù)時間。
與圖4的實施例不同，被編程執(zhí)行圖5中步驟的控制器接收(作為循環(huán)40的第一個步驟41):
-在處理結束時獲得的透析劑量KTP和總重量損失WLP的預定值，
-最小可接受處理時間T曲和最大可接受處理時間1\^的預定
值，
-患者血液導電率或者濃度目標Cpend, -患者的尿素分布體積V。
將顯而易見，本實施例的控制器2被編程不僅用于獲得根據圖4 步驟編程的控制器的目的，而且用于控制進入第二室的處理液體的導
電率或者濃度，作為所述血液導電率或者濃度目標Cpend的函數。
確實，根據圖5的實施例，控制器執(zhí)行與上面參考圖4說明的相同的步驟42、 43、 44、 45、 46、 47、 48、 49、 50、 51、 52，然后在步驟51之后，如果需要，控制器被編程用于在每個時間間隔內改變進入第二室的處理液的導電率或者濃度，以便使血液的導電率或者濃度在所述估計總處理時間Tt。t時或者之前達到所述的導電率或者濃度目標 Cpend (圖5的步驟53)。
注意，控制器一旦估計出時間間隔Ti時的剩余處理時間或者總處理時間，步驟53便能夠在步驟50、 51之前4皮等價地執(zhí)行。
步驟53修改處理液體的導電率或者濃度Cd，包括如下的子步驟
i. 確定某一物質Cd導電率或者濃度的計算值Cdi，作為間隔目標Cpj和時間Ti時瞬時透析率或者清除率Di或Ki的測量值的函數，
ii. 將進入第二室的處理液體中的某一物質Cd的導電率或者濃度調到所述計算值Cdi
詳細地講，確定步驟使用下述其中一個公式，其中Vo表示患者的尿素分布體積
c" -c。 e Cp -Cp g ^
l-e 「。 l-e r。
在上面的公式中，患者血液的間隔目標血液導電率或者濃度CPi 與時間間隔Ti有關，根據如下的步驟
-估計經過的處理時間Ti是否大于或者小于預定值Tp，
-如果Tj小于Tp則指定間隔目標血液Cpi-Cpend+A，其中A是正數，
-如果Ti大于Tp則指定間隔目標血液Cpi=Cpend。在圖示實施例中，預定值Tp小于Tt。t，等于Tt。t減去l小時。詳細說明完圖2、 3、 4和5的實施例之后，下面公開本發(fā)明進一
步的特點，其能夠在任何實施例中被釆用，其中估計總處理時間或者
估計剩余處理時間在使用中由控制器2計算出來。
詳細地講，如圖6所示，控制器被編程執(zhí)行結束處理檢測60，用
于檢查剩余處理時間Ttr是否小于一個預定值，例如15分鐘。如果否，
則循環(huán)無變化地繼續(xù)進行，而如果是，則最后一次計算和設定時間Tj
時的移出速度(方框25、 26; 50、 51)，并將輸出信號發(fā)送給輸出設
備，例如顯示單元19。
在圖7中，顯示了一個報警程序，當估計處理時間大于最大可接
受處理時間時它能夠被激活。確實如圖4所示，控制器或者將最大處
理時間指定作為總處理時間然后警告操作者不能夠實現預定的劑量，或者將機器設置為旁通模式(bypass mode)并且要求操作者干預。注意在某些情況下，透析管道中存在氣泡或者其他的因素會惡化處理單元的性能，但能夠通過執(zhí)行合適的修正恢復其正常的性能。如果操作者的行動是肯定的(positive)，則重復計算估計剩余或總處理時間。如果再次出現該問題，則不要求進一步干預，機器被轉換到永久旁通模式 (管道11和12相連繞過第二室5 )并且發(fā)出報警。
請還要注意，在圖示實施例中，控制器被編程產生控制信號(圖 1中的箭頭，S，)從而通過控制可變速超濾泵13自動地控制所述第二室的液體移出速度。然而，第二室的液體移出速度能夠根據透析回路的水力結構和配置以不同的方法加以控制。
控制器還與顯示單元19相連，其能夠作為報警設備工作，并且當預期的處理程序時間或者剩余血液透析處理時間不在預定范圍之內時能夠被激活。
顯示器19還適合于以時間間隔Tj顯示下列組中的一個或多個數
值-剩余時間Ttr，
-總處理時間Tt。t，
-經過時間Ti后的透析測量清除率， -Ti時間后獲得的透析劑量KTTi, -Tj時間后獲得的重量損失WLTi， -多個重要參數的預定值， -一個或多個上述值的比值。
圖8顯示了顯示單元19的一個實施例。該顯示單元包括三個場 100、 101、 102，每一個具有各自的顏色并且當發(fā)生特殊事件時由控制器2控制閃爍。第一個場能夠是例如綠色，并且當達到一個或多個相關參數的預定值時閃爍。第二個場能夠是例如橘紅色，并且當患者接近處理結束時被控制閃爍(框61)。
當在最大可接受處理時間內不能夠達到預定值KTp時，第三個場，例如紅色，能夠被控制在報警時閃爍(框52)。
顯示單元還能夠包括一個區(qū)域105，其包括象形圖103、 104,能夠被激發(fā)顯示上述兩種旁通模式的信號，并且包括各種附加場，用于顯示與上述預定的和獲得的顯著參數有關的文字數字串106。
除了已經說明的以外，還能夠順l更簡短地強調上述實施例的一些進一步可能的變型。如已經說明的，在處理期間，能夠根據上一次或者最新的瞬時清除率或透析率測量值DTi以規(guī)律的，例如相同的，時間間隔有規(guī)律地重新計算和更新總處理時間Tt。t或者剩余處理時間 Ttr。作為選擇，能夠計算剩余處理時間以及第二室的液體移出速度作為多個清除率或者透析率測量值的已知函數。因此，在血液處理程序期間發(fā)生的可能影響血液透析機透析率或者清除率的任何參數改變，例如血流速度、透析液流速和透析機半透膜通透性變化，在每次重新計算處理時都將會被自動地計算。因此，本發(fā)明的程序提供了一種可靠的方法，用于獲得保證預定透析劑量值KTP所需的處理時間測量值。
還應當注意，本發(fā)明的一個目標是獲得對傳輸給患者的實際總透析劑量的控制；根據本發(fā)明，該控制能夠例如通過計算血液透析處理程序時間作為與一個或多個上面確定的重要參數有關的計算值(例如
在經過處理時間Ti后達到的有效清除率或者透析劑量值)的函數加以實現；該計算的基本部分包括確定處理時間作為該一個或多個計算值的函數。因此，在本實例中，總有效處理時間的計算值需要是在確定的時間增量At-例如5min之后用任何已知的方法在體內計算的一個或多個數值KTu， KTt2， KTt3， ......KTtn的函數。出于實際的原因，只
可能獲得在大約15min的有效處理時間之后的第一測量值。假定在這種情況下，通過假定例如5分鐘間隔后傳輸的清除率或者劑量的測量值與在進行第一次測量之前在相同時間內傳輸的清除率數值基本上相等，能夠獲得對所述15分鐘初始處理時間內實現的初始清除率或劑量值KXn相當精確的估計。清除率值的連續(xù)測量結果一般彼此至少有微小的差異，這些數值取決于處理程序期間透析機清除能力的變化(通常降低)，血流速度的變化，經過處理的血液可能重新循環(huán)，透析液中存在氣泡，透析液流速，超濾速度和其他的變化。
還要注意，清除率數值的測量只能在有效處理時間內，也就是在血液和透析液流過血液透析機的期間進行。因此控制器被編程用于只在有效處理時間內初始測量，并且類似地，在有效處理時間內只計算或者積分有效處理時間以便獲得血液透析處理程序時間的計算值。
還可能以各種方式計算血液透析處理程序時間作為測量值的函數，例如將連續(xù)總透析劑量值之差參考作為參考差值，并計算與參考差值的偏差成比例的處理時間的增加或者減少。如果能夠獲得標準化的總清除率或透析劑量值，則更容易實現該程序。
最后需要注意，本發(fā)明還涉及程序存儲裝置，包括用于可編程控制器2的程序；當控制器執(zhí)行該程序時，該程序對控制器進行編程從而執(zhí)行上述的及附屬權利要求中顯示的步驟。該程序存儲器可以包括光數據栽體和/或磁數據載體和/或易失性存儲支持，其能夠被閱讀、關聯或者與控制器通訊用于編程該控制器。
權利要求
1.一種控制血液處理設備的方法，所述設備包括至少一個處理單元，其包括將處理單元分成用于循環(huán)血液的第一室和用于循環(huán)處理液的第二室的半透性膜，該方法包括如下步驟接收一個或多個在處理程序期間測量的測量信息的輸入，由所述測量信息至少計算一個指示由該設備執(zhí)行的體外血液處理進程的重要參數，對所述計算的重要參數與對相同參數的至少一個預定參考值進行比較，并產生至少一個響應所述比較的輸出控制信號用于自動控制由該設備執(zhí)行的一個或多個操作。
2. 根據權利要求1的方法，其中該重要參數從由下述構成的組中選擇誦從處理開始經過時間Tj后，與i殳備相連的血液處理單元對特定溶質的實際透析率Dii或者清除率KTi;-正在處理的患者血液中某種物質的濃度或者經過時間Ti后獲得的患者血漿導電率CpTi;-經過時間Ti時獲得的透析劑量K^TTi;-經過時間Tj時獲得的重量損失WLTi;畫一個或多個上述參數的成比例的或者已知函數的參數。
3. 根據權利要求1或2的方法，其中所述測量信息從由下述構成的組中選擇-處理單元下游處理液體的導電率；-處理單元下游處理液體中某種物質的濃度。
4. 根據權利要求1的方法，其中控制器產生響應該比較的輸出控制信號，用于自動控制從所述第二室的液體移出速度。
5. 根據權利要求1-4任何一個的方法，其中預定參考值包括在處理結束時將獲得的總透析劑量值KTp，所述方法包括在處理期間以多個時間間隔確定o在處理時間1\時測得的瞬時清除率KTi或透析率值DTi ，o經過處理時間Ti后已傳輸的有效總透析劑量KTTi值，o獲得所述預定總透析劑量值KTP所需的估計剩余處理程序時間TV和估計總處理時間Tt。t中的至少一個。
6. 根據權利要求5的方法，其中它包括在處理期間以規(guī)則的時間間隔根據瞬時清除率KTi或透析率DTj的一個或多個最新值重新計算和更新估計總處理時間Tt。t和/或估計剩余處理時間Ttr。
7. 根據權利要求5的方法，其中它包括在處理期間以規(guī)則的時間間隔最新值重新計算和更新經過有效處理時間Tj后已傳輸的有效總透析劑量KTTi。
8. 根據權利要求5的方法，其中在確定的有效處理時間Tj已傳輸的有效總透析劑量KTTi值被計算作為在各個規(guī)則時間間隔Ti確定的有效瞬時清除率ICn或瞬時透析率DTi值在一段時間上的積分。
9. 根據權利要求5的方法，其中在有效處理時間Tj已傳輸的有效總透析劑量KTi值被計算作為處理時間Ti與在各個規(guī)則時間間隔Tj確定的有效瞬時清除率KTi或者瞬時透析率Dii值的平均值的乘積。
10. 根據權利要求l的方法，其中預定參數包括在處理結束時將獲得的總清除率值KTP和在處理結束時將獲得的預定總重量損失WLP，所述方法包括確定預定速度R的步驟，其是通過用處理結束時將荻得的所述總透析劑量值KTp除以在處理結束時將獲得的所述總重量損失WLp確定的。
11. 根據權利要求1或10的方法，其中預定參考值包括患者血液導電率或濃度目標Cpend，所述方法包括控制進入第二室的處理液體的導電率或濃度作為所述血液導電率或濃度目標Cpend的函數的步驟。
12. 根據權利要求l的方法，其中預定參考值包括待獲得的患者血液導電率或濃度目標Cpend，所述方法包括，如果需要，在每個時間間隔改變進入第二室的處理液體的導電率或濃度的步驟，以便使某種物質的血液導電率或者濃度在到達或在所述估計總處理時間Tt。t之前達到所述導電率或濃度目標cPend。
13.根據權利要求10的方法，其中預定參考值包括待獲得的患者血液導電率或濃度目標Cpend，所述控制器被編程用于，如果需要，在每個時間間隔改變進入第二室的處理液體的導電率或濃度，以便使某種物質的血液導電率或者濃度在到達或在所述估計總處理時間Tt。t之前達到所述導電率或濃度目標CPend。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于血液處理設備的控制器，該血液處理設備包括至少一個處理單元，該處理單元包括將該處理單元分成用于循環(huán)血液的第一室和用于循環(huán)處理液的第二室的半透膜；該控制器適合于接收一個或多個在處理程序期間測量的測量信息的輸入，由所述測量信息計算至少一個指示由該設備執(zhí)行的體外血液處理進程的重要參數的數值，其中該控制器適合于對所述重要參數的計算值與相同參數的至少一個預定參考值進行比較，并產生至少一個響應所述比較的輸出控制信號，用于自動控制一個或多個由該設備執(zhí)行的操作。本發(fā)明還涉及包括該控制器的設備以及控制器能夠被編程執(zhí)行的控制方法。
文檔編號A61M1/14GK101596333SQ20091015138
公開日2009年12月9日申請日期2003年9月4日優(yōu)先權日2002年9月5日
發(fā)明者喬治·萬塔爾德, 伯納德·貝尼, 卡爾·W·雷伊茲申請人:甘布羅倫迪亞股份公司

完整全部詳細技術資料下載