專利名稱：血液凈化用容量平衡及超濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種血液凈化用裝置，尤其是用于血液透析和血液濾過(guò)設(shè)備用的容量平衡及超濾裝置。
背景技術(shù)：
血液透析(HD)治療和血液濾過(guò)(HF)治療是尿毒癥、急慢性腎衰綜末期患者耐以生存的主要治療方式。兩種治療模式最后都需要通過(guò)血液透析器或血液濾過(guò)器來(lái)達(dá)到清除毒素和體內(nèi)多余水分的目的，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上沒(méi)有本質(zhì)的差別，都是由大量的空心纖維管組成的，這些空心纖維管是一種具有高通透性的半透膜，血液中的中小分子物質(zhì)和水可以自由通過(guò)，而血液中的較大分子(如多數(shù)蛋白、血漿成分物質(zhì)、血細(xì)胞等)不能通過(guò)。
如圖1所示，a為人體，b為透析器，c為超濾裝置。血液透析和血液濾過(guò)治療是通過(guò)血泵把血液引入血液透析器(或?yàn)V過(guò)器)，同時(shí)把透析液引入血液透析器的透析液側(cè)，透析液和血液中的中小分子物質(zhì)通過(guò)血液透析器內(nèi)的半透膜依靠濃度梯度進(jìn)行物質(zhì)交換。而尿毒癥、急慢性腎衰患者普遍存在體內(nèi)水潴留的情況，所以它們?cè)谇宄舅氐耐瑫r(shí)需要從血液中超濾脫水，故如何精確脫水就成為血液透析和血液濾過(guò)治療時(shí)較為重要的問(wèn)題。
目前的血液凈化設(shè)備多采用壓力超濾方法和進(jìn)出透析液流量比對(duì)法。由于每只透析器都對(duì)應(yīng)一個(gè)相對(duì)固定的超濾系數(shù)(ml/mmHg.h)，即當(dāng)固定半透膜內(nèi)外壓力差時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從血液中的脫水量就固定了，這就是壓力超濾方法；而流量對(duì)比法多采用控制泵速來(lái)調(diào)整單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出透析液的流量，透析液出量和透析液入量的差值即為從患者體內(nèi)的脫水量。
以上兩種方式都存在脫水量不易控制，精度較差的情況，分別介紹如下1、壓力超濾法。由于每個(gè)透析器故有的超濾系數(shù)有誤差，經(jīng)過(guò)重復(fù)使用后超濾系數(shù)變化更大，導(dǎo)致設(shè)定脫水與實(shí)際脫水誤差較大；還有治療過(guò)程中由于血液回路和透析液回路中的壓力變化較大，且存在壓力監(jiān)測(cè)誤差，導(dǎo)致設(shè)定脫水與實(shí)際脫水誤差較大。
2、流量對(duì)比法。由于每次血液透析治療使用的透析液量都達(dá)一百多升以上，故進(jìn)出液量的微小誤差就可能產(chǎn)生很高的累計(jì)誤差，導(dǎo)致設(shè)定脫水與實(shí)際脫水誤差較大。
脫水誤差較大的直接后果是影響治療效果，甚至危及患者生命。

發(fā)明內(nèi)容
為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)從人體精確脫水的血液凈化用容量平衡及超濾裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種血液凈化用容量平衡及超濾裝置，包括箱體和控制電路，其關(guān)鍵在于在箱體內(nèi)設(shè)有容量平衡器組件，該容量平衡器組件的內(nèi)部具有至少一個(gè)空腔，該空腔由隔膜分隔成透析液腔室和廢液腔室；所述箱體上裝有透析液入口接頭、廢液入口接頭、透析液出口接頭和廢液出口接頭，其中透析液入口接頭通過(guò)管路連接第一齒輪泵后與容量平衡器組件的透析液進(jìn)口相連，容量平衡器組件的透析液出口連接在透析液出口接頭上；廢液入口接頭通過(guò)管路連接第二齒輪泵后與容量平衡器組件的廢液進(jìn)口相連，容量平衡器組件的廢液出口連接在廢液出口接頭上；所述容量平衡器組件的每個(gè)進(jìn)、出液口均安裝有電磁閥進(jìn)行流量控制，該電磁閥與控制電路電連接；所述廢液入口接頭與第二齒輪泵之間通過(guò)旁通管連接在所述容量平衡器組件的廢液出口與廢液出口接頭之間，該旁通管上裝有超濾泵。
本發(fā)明采用容量平衡器組件和超濾泵相結(jié)合的方式工作，容量平衡器組件保證單位時(shí)間內(nèi)透析液和廢液進(jìn)出容量平衡器組件的流量精確相等，控制電路內(nèi)利用單片機(jī)調(diào)整兩個(gè)齒輪泵的轉(zhuǎn)速；單位時(shí)間內(nèi)廢液多余透析液的流量(在血液凈化中即為從人體的脫水量)可通過(guò)高精度的超濾泵實(shí)現(xiàn)，即控制電路通過(guò)設(shè)定超濾泵電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到脫水的目的。
上述容量平衡器組件的內(nèi)部具有兩個(gè)互不相通的空腔，每個(gè)空腔由隔膜分隔成透析液腔室和廢液腔室；在所述兩個(gè)透析液腔室的透析液進(jìn)口處分別安裝第一電磁閥和第三電磁閥，透析液出口處分別安裝第五電磁閥和第七電磁閥；在所述兩個(gè)廢液腔室的廢液進(jìn)口處分別安裝第二電磁閥和第四電磁閥，廢液出口處分別安裝第六電磁閥和第八電磁閥。
各電磁閥分別與控制電路電連接，該控制電路內(nèi)利用單片機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)以上八個(gè)電磁閥的開(kāi)、閉。八個(gè)電磁閥交替開(kāi)、閉，利用兩個(gè)齒輪泵產(chǎn)生的壓力使每一個(gè)空腔中的隔膜向左或向右移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)每一個(gè)腔室的填充和排空。第一電磁閥和第三電磁閥交替開(kāi)、閉，保證透析液交替進(jìn)入兩個(gè)透析液腔室；第二電磁閥和第四電磁閥交替開(kāi)、閉，也保證廢液交替進(jìn)入兩個(gè)廢液腔室。
在上述第一齒輪泵與容量平衡器組件透析液進(jìn)口之間的連接管路上接有第一液壓監(jiān)測(cè)器，第二齒輪泵與容量平衡器組件廢液進(jìn)口之間的連接管路上接有第二液壓監(jiān)測(cè)器；所述第一液壓監(jiān)測(cè)器和第二液壓監(jiān)測(cè)器分別與控制電路電相連。液壓監(jiān)測(cè)器可精確顯示兩個(gè)齒輪泵每次提供的最高壓力，同時(shí)控制電路內(nèi)的單片機(jī)可根據(jù)壓力值分別控制兩個(gè)齒輪泵的轉(zhuǎn)速。
在第一齒輪泵的進(jìn)液口和出液口上連接有旁通管，該旁通管上接有第一泄壓閥；所述第二齒輪泵的進(jìn)液口和出液口上也連接有旁通管，該旁通管上接有第二泄壓閥。泄壓閥保證兩個(gè)齒輪泵的出口端最高壓力值恒定，避免管路爆開(kāi)漏水。
在箱體的外面設(shè)有通訊接口，該通訊接口與所述控制電路電連接。通訊接口可連接其它設(shè)備的控制電路，便于控制本裝置。
本發(fā)明的有益效果是1、恒定推動(dòng)隔膜的壓力，依靠隔膜的移動(dòng)進(jìn)透析液和排廢液，透析液、廢液通過(guò)容量平衡器組件的液體量幾乎完全一致，誤差較小；2、采用液壓監(jiān)測(cè)器隨時(shí)監(jiān)測(cè)推動(dòng)隔膜的壓力，保證每次讓隔膜完全壓緊腔體壁，進(jìn)而保證精度；3、控制電路易于控制，且可根據(jù)控制電磁閥的切換次數(shù)來(lái)精確控制單位時(shí)間內(nèi)透析液和廢液的流量；4、超濾泵可任意調(diào)整流量，以滿足廢液比透析液多余的量，且由于實(shí)際使用中超濾泵的流量較小(一般不超過(guò)2升/小時(shí))，故累計(jì)誤差小，脫水精度高；5、透析液進(jìn)口接頭、廢液進(jìn)口接頭、透析液出口接頭和廢液出口接頭處的壓力變化對(duì)廢液、透析液進(jìn)出所述容量平衡及超濾裝置的流量影響較小，適用范圍較寬。


圖1為透析原理圖。
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明的電氣控制框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明如圖2、圖3所示，在箱體2內(nèi)設(shè)有控制電路3和容量平衡器組件19，容量平衡器組件19的內(nèi)部具有兩個(gè)相同并且互不相通的空腔I、II，每個(gè)空腔由隔膜20分隔成兩個(gè)腔室，其中I-A、II-A為透析液腔室，I-B、II-B為廢液腔室。箱體2上裝有透析液入口接頭11、廢液入口接頭12、透析液出口接頭18和廢液出口接頭17，其中透析液入口接頭11通過(guò)管路連接第一齒輪泵8后與第一液壓監(jiān)測(cè)器6的進(jìn)液口相接，從第一液壓監(jiān)測(cè)器6的出液口接出的管路分為兩路，一路與腔室I-A的透析液進(jìn)口連接，另一路與腔室II-A的透析液進(jìn)口連接，在腔室I-A、II-A的透析液進(jìn)口處分別安裝有第一電磁閥4和第三電磁閥15；腔室I-A、II-A的透析液出口均與透析液出口接頭18連接，在腔室I-A、II-A的透析液出口處分別安裝第五電磁閥24和第七電磁閥22。所述廢液入口接頭12通過(guò)管路連接第二齒輪泵10后與第二液壓監(jiān)測(cè)器9的進(jìn)液口相接，從第二液壓監(jiān)測(cè)器9的出液口接出的管路分為兩路，一路與腔室I-B的廢液進(jìn)口連接，另一路與腔室II-B的廢液進(jìn)口連接，在腔室I-B、II-B的廢液進(jìn)口處分別安裝第二電磁閥5和第四電磁閥14；腔室I-B、II-B的廢液出口均與廢液出口接頭17連接，在腔室I-B、II-B的廢液出口處分別安裝第六電磁閥23和第八電磁閥21。所述廢液入口接頭12與第二齒輪泵10之間通過(guò)旁通管連接在所述容量平衡器組件19的廢液出口與廢液出口接頭17之間，該旁通管上裝有超濾泵16。
圖3中還示出，控制電路3通過(guò)導(dǎo)線分別連接齒輪泵、液壓監(jiān)測(cè)器、超濾泵和電磁閥，控制電路3中由單片機(jī)控制齒輪泵、超濾泵的轉(zhuǎn)速及8個(gè)電磁閥交替開(kāi)、閉。由于控制電路3為現(xiàn)有技術(shù)，且單片機(jī)控制方式為普通技術(shù)人員公知公用的技術(shù)，在此不做贅述。
從圖2、圖3中可進(jìn)一步看出，在第一齒輪泵8的進(jìn)液口和出液口上連接有旁通管，該旁通管上接有第一泄壓閥7；所述第二齒輪泵10的進(jìn)液口和出液口上也連接有旁通管，該旁通管上接有第二泄壓閥13。泄壓閥保證兩個(gè)齒輪泵的出口端最高壓力值恒定，避免管路爆開(kāi)漏水。在箱體2的外面設(shè)有通訊接口1，該通訊接口1與所述控制電路3電連接。通訊接口可連接其它設(shè)備的控制電路，便于對(duì)本裝置進(jìn)行控制。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下透析液經(jīng)過(guò)透析液入口接頭11進(jìn)入第一齒輪泵8后，其液壓值由第一壓力監(jiān)測(cè)器6監(jiān)測(cè)后經(jīng)透析液進(jìn)口進(jìn)入容量平衡器組件19的I-A、II-A腔室，并經(jīng)容量平衡器組件19的透析液出口后由透析液出口接頭18排出；同時(shí)，廢液經(jīng)過(guò)廢液入口接頭12進(jìn)入第二齒輪泵10后，其液壓值由第二壓力監(jiān)測(cè)器9監(jiān)測(cè)后經(jīng)廢液進(jìn)口進(jìn)入容量平衡器組件19的I-B、II-B腔室，并經(jīng)容量平衡器組件19的廢液出口后由廢液出口接頭17排出；當(dāng)進(jìn)入廢液入口接頭12的廢液量大于容量平衡器組件19的廢液通過(guò)量時(shí)，多余的廢液經(jīng)過(guò)超濾泵16后到廢液出口接頭17排出。
當(dāng)透析液和廢液同時(shí)通過(guò)容量平衡器組件時(shí)，8個(gè)電磁閥協(xié)調(diào)開(kāi)、閉工作，保證單位時(shí)間里透析液和廢液通過(guò)該容量平衡器組件的液體量一致。具體工作情況為八個(gè)電磁閥交替開(kāi)、閉，分兩個(gè)相為一個(gè)周期。在第一相(第一個(gè)時(shí)間段)，電磁閥第一、第六、第四、第七打開(kāi)，第二、第五、第三、第八關(guān)閉。依靠?jī)蓚€(gè)齒輪泵產(chǎn)生的壓力使I-A室被透析液填充，迫使I-B室中等量的廢液被排出；同時(shí)II-B室被廢液填充，迫使II-A室中等量的透析液被排出。
在第二相，電磁閥第一、第六、第四、第七打開(kāi)，第二、第五、第三、第八關(guān)閉。II-A室被透析液填充，迫使II-B中等量的廢液被排出；同時(shí)I-B室被廢液填充，迫使I-A室中等量的透析液被排出。
該兩相重復(fù)進(jìn)行，以保證透析液與廢液經(jīng)過(guò)容量平衡器組件的液體量保持嚴(yán)格相等。
由于該容量平衡器組件的腔體19內(nèi)部容積是固定不變的，故只要控制電路3通過(guò)單片機(jī)設(shè)定八個(gè)電磁閥的切換時(shí)間，即可精確得到透析液和廢液在單位時(shí)間內(nèi)的流量。
當(dāng)?shù)谝积X輪泵8的出口處壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，泄壓閥7打開(kāi)，保證推動(dòng)容量平衡器組件內(nèi)隔膜的壓力恒定，且防止管路爆開(kāi)泄漏；在第二齒輪泵10的出口處連接的泄壓閥13起同樣的作用。
當(dāng)?shù)谝灰簤罕O(jiān)測(cè)器6檢測(cè)到第一齒輪泵8出口處的壓力小于設(shè)定值時(shí)，控制電路3提高第一齒輪泵8的轉(zhuǎn)速，直到第一齒輪泵8出口處的壓力值達(dá)到設(shè)定值；當(dāng)?shù)谝灰簤罕O(jiān)測(cè)器6檢測(cè)到第一齒輪泵8出口處的壓力大于設(shè)定值時(shí)，控制電路3降低第一齒輪泵8的轉(zhuǎn)速，直到第一齒輪泵8出口處的壓力值接近設(shè)定值。同樣，第二齒輪泵10也根據(jù)第二液壓傳感器9的壓力值反饋調(diào)整轉(zhuǎn)速，直到液壓達(dá)到設(shè)定值。
權(quán)利要求
1.一種血液凈化用容量平衡及超濾裝置，包括箱體(2)和控制電路(3)，其特征在于在箱體(2)內(nèi)設(shè)有容量平衡器組件(19)，該容量平衡器組件(19)的內(nèi)部具有至少一個(gè)空腔，該空腔由隔膜(20)分隔成透析液腔室和廢液腔室；所述箱體(2)上裝有透析液入口接頭(11)、廢液入口接頭(12)、透析液出口接頭(18)和廢液出口接頭(17)，其中透析液入口接頭(11)通過(guò)管路連接第一齒輪泵(8)后與容量平衡器組件(19)的透析液進(jìn)口相連，容量平衡器組件(19)的透析液出口連接在透析液出口接頭(18)上；廢液入口接頭(12)通過(guò)管路連接第二齒輪泵(10)后與容量平衡器組件(19)的廢液進(jìn)口相連，容量平衡器組件(19)的廢液出口連接在廢液出口接頭(17)上；所述容量平衡器組件(19)的每個(gè)進(jìn)、出液口均安裝有電磁閥進(jìn)行流量控制，該電磁閥與控制電路(3)電連接；所述廢液入口接頭(12)與第二齒輪泵(10)之間通過(guò)旁通管連接在所述容量平衡器組件(19)的廢液出口與廢液出口接頭(17)之間，該旁通管上裝有超濾泵(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容量平衡及超濾裝置，其特征在于容量平衡器組件(19)的內(nèi)部具有兩個(gè)互不相通的空腔，每個(gè)空腔由隔膜(20)分隔成透析液腔室和廢液腔室；在所述兩個(gè)透析液腔室的透析液進(jìn)口處分別安裝第一電磁閥(4)和第三電磁閥(15)，透析液出口處分別安裝第五電磁閥(24)和第七電磁閥(22)；在所述兩個(gè)廢液腔室的廢液進(jìn)口處分別安裝第二電磁閥(5)和第四電磁閥(14)，廢液出口處分別安裝第六電磁閥(23)和第八電磁閥(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容量平衡及超濾裝置，其特征在于在第一齒輪泵(8)與容量平衡器組件(19)透析液進(jìn)口之間的連接管路上接有第一液壓監(jiān)測(cè)器(6)，第二齒輪泵(10)與容量平衡器組件(19)廢液進(jìn)口之間的連接管路上接有第二液壓監(jiān)測(cè)器(9)；所述第一液壓監(jiān)測(cè)器(6)和第二液壓監(jiān)測(cè)器(9)分別與控制電路(3)電相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容量平衡及超濾裝置，其特征在于在第一齒輪泵(8)的進(jìn)液口和出液口上連接有旁通管，該旁通管上接有第一泄壓閥(7)；所述第二齒輪泵(10)的進(jìn)液口和出液口上也連接有旁通管，該旁通管上接有第二泄壓閥(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的容量平衡及超濾裝置，其特征在于在箱體(2)的外面設(shè)有通訊接口(1)，該通訊接口(1)與所述控制電路(3)電連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種血液凈化用容量平衡及超濾裝置，在容量平衡器組件的內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)空腔，該空腔由隔膜分隔成透析液腔室和廢液腔室；其中透析液腔室的透析液進(jìn)口與透析液入口接頭連接，透析液出口與透析液出口接頭連接；廢液腔室的廢液進(jìn)口與廢液入口接頭連接，廢液出口與廢液出口接頭連接。容量平衡器組件的每個(gè)進(jìn)、出液口均安裝有電磁閥進(jìn)行流量控制；當(dāng)進(jìn)入廢液入口接頭的廢液量大于容量平衡器組件的廢液通過(guò)量時(shí)，多余的廢液經(jīng)超濾泵由旁通管流出。本發(fā)明能夠保證透析液、廢液通過(guò)容量平衡器組件的液體量幾乎完全一致，從而達(dá)到從人體精確脫水的目的。它具有誤差較小、脫水精度高、適用范圍較寬等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D35/00GK1872357SQ20061005425
公開(kāi)日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者高光勇, 沈洪, 何婭妮, 任應(yīng)祥 申請(qǐng)人:重慶山外山科技有限公司