體外血液處理的安全設備的制作方法

體外血液處理的安全設備的制作方法
【專利摘要】血液靜化裝置(100、200)，其帶有體外血液流路(102、202)，該體外血液流路(102、202)帶有用于將從病人抽出的血液導往透析單元(105、205)的血液導入管(103、203)和用于從該透析單元(105、205)把血液導回病人體內的血液導出管(104、204)，其中該透析單元(105、205)包含供透析溶液的導入管(107、207)和透析液導出管(108、208)，其特征在于一個控制回路，其用于以封閉回路控制血液的酸堿均衡，其中通過含碳酸氫鹽的水性溶液把碳酸氫鹽提供給血液，其中至少一個測量設備(124、124a、224、224a)與控制回路關聯，測量裝置用于測量血液緩沖參數，其中該血液緩沖參數選自碳酸氫鹽濃度和二氧化碳分壓，而其中與測量所得的血液緩沖參數的實際值對應的訊號可以被提供至封閉回路的控制設備(125、225)，其通過提供某可預定的目標值或目標值范圍內的碳酸氫鹽以調控血液緩沖參數的實際值，以及至少一個測量酸堿值的設備(150a、250a)，其設于該體外血液流路(102、202)中、該透析單元(105、205)的上游，其中對應于該酸堿值的信號可被提供至警報器(130、230)，如果超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，該警報器會觸發警報訊號。
【專利說明】體外血液處理的安全設備

【技術領域】
[0001]本發明涉及血液凈化裝置，其擁有體外血液流路，體外血液流路帶有用于從病人抽出血液往透析單元的血液導入管和用于把血液導回病人體內的從透析單元的血液導出管，其中透析單元包含供透析溶液的導入管和透析液導出管。

【背景技術】
[0002]哺乳類生物只有當同樣的物理和化學條件盡可能維持時才完美地運作。維持酸堿均衡是特別重要的，其由身體內自然發生的機制穩定在很窄的生理范圍內。碳酸和碳酸氫鹽組成的緩沖系統形成血液的總緩沖容量的大部分并在平衡血的酸堿值起伏時扮演關鍵的角色。在體內不斷形成的酸性代謝物通常通過被腎排出或被肺以二氧化碳呼出而被中和。在人類中，血的酸堿值處于一個很窄的范圍中，7.35至7.45。當酸堿值低于7.35，稱為酸中毒，而當其在7.45以上則稱為堿中毒。酸中毒和堿中毒皆是對酸堿均衡的危險擾動，其除了導致顯著的身體不適(例如頭痛，肌肉痙攣，骨損傷，惡心和疲勞)，也有可能導致急性危及生命的狀態。
[0003]在慢性腎衰竭病人和接受透析治療的病人中，這些酸性代謝物不能再通過腎充分地排出。該缺乏的腎功能只能有限地被肺平衡。由未除掉的酸性代謝物而導致的血的過度酸性化因此在接受透析治療的病人中導致代謝性酸中毒，其特性是血的酸堿值和碳酸氫鹽濃度的下降。因此，在體外血液凈化時，不只把病人的血液中的有害物清除，而且還將已發生的血的過度酸性化平衡下來。
[0004]在早期，醋酸鹽被用于糾正酸中毒，其在人類體內被轉化以形成碳酸氫鹽堿性緩沖物質。由于醋酸鹽在體內的轉換導致延遲的效應，現今抵消酸中毒作為標準是使用碳酸氫鹽(碳酸氫根離子，HCO3 —)，它在過濾后被供往血液，這是(在血液透析和血液透析過濾的情況下)在透析過濾器的薄膜界面通過含有碳酸氫鹽的透析溶液實現，或者(在血液透析過濾和血液過濾的情況下)通過含有碳酸氫鹽的輸注溶液實現。碳酸氫鹽與血液中的(酸性)H+離子反應，成為碳酸，該碳酸隨后分解成H2O(A)和CO2 (二氧化碳):
[0005]CO2+H2CK = = >H2C03< = = >H++HC03
[0006]二氧化碳通過肺呼出，水則透過透析或過濾移除。現今，透析都是以碳酸氫鹽透析為主。碳酸氫鹽和醋酸鹽的混合物也常被使用，其中透析液在通過透析機(透析過濾器)前一刻從濃縮的醋酸溶液(酸性組分)、濃縮的碳酸氫鹽溶液(堿性組分)和水混合而成。
[0007]體外血液凈化可以血液透析、血液過濾或血液透析過濾的原理作基礎；為了開始上述的體外血液凈化，通常通過血氣分析確定血液中的酸性程度，并以所得的值作基礎設定碳酸氫鹽導入。把酸堿平衡向著堿性范圍過分糾正也有可能對病人造成風險。在急性透析和長期性血液透析，幾乎只會用碳酸氫鹽式透析。
[0008]酸堿平衡的擾動和血液的酸堿值的起伏對接受透析治療的病人構成高的安全和健康風險，而且能導致危及生命的狀態。所以，理想的是使血的酸堿值回復穩定或者維持酸堿平衡。


【發明內容】

[0009]因此，本發明的目的在于提供抵消酸堿平衡的擾動和穩定血液酸堿值的措施，以使一方面恢復和保持病人的健康，另一方面防止發生危險的生理狀態。本發明的目的特別是要防止酸中毒或堿中毒的發生，它們的效果不但對生物造成高度壓力，而且還可能是危及生命的。
[0010]該目的通過一個如在引言中提到的血液凈化裝置達成，其按照本發明，特征在于一個控制回路，其用于控制血液的酸堿平衡，其中通過含碳酸氫鹽的水性溶液把碳酸氫鹽提供給血液，其中至少一個測量設備與控制回路關聯，測量裝置用于測量血液緩沖參數，其中血液緩沖參數選自碳酸氫鹽濃度和二氧化碳分壓，而其中與測量所得的血液緩沖參數的實際值對應的訊號可以被提供給控制設備，其通過提供某可預定的目標值或目標值范圍內的碳酸氫鹽以調控血液緩沖參數的實際值，并且其中該血液凈化裝置的進一步特征在于至少一個測量酸堿值的設備，其設于體外血液流路中、透析單元的上游，其中對應于酸堿值的信號可被提供給警報器，如果超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，該警報器會觸發警報訊號。
[0011]因著本發明，給體外血液凈化提供了控制，通過該控制防止如酸中毒或堿中毒等酸堿平衡控制的擾動，并且確保血液的生理酸堿值的維持和因此維持酸堿平衡。因著本發明，亦可以立即檢出酸堿平衡的擾亂和抵消這些擾亂，從而可把發生嚴重的甚至危及生命的狀態的風險保持得盡可能的低。因此，本發明對顯著改善病人的安全作出貢獻。
[0012]根據本發明的組合，其為一控制回路，其包含用于測量血液緩沖參數的測量設備，以及設于透析單元上游的酸堿值測量設備，該組合允許了區別代償性和非代償性堿中毒和/或酸中毒。于是，每當從生理酸堿值偏移，即當酸堿值超過7.45或低于酸堿值7.35，就是發生非代償性堿中毒和/或酸中毒。在非代償性堿中毒或酸中毒的情況下會給病人帶來很大的風險。類似地，在代償性堿中毒或代償性酸中毒的情況下，血液緩沖參數(就是說碳酸氫鹽濃度或二氧化碳分壓)偏離正常范圍，而酸堿值在正常范圍內。在非代償性堿中毒或非代償性酸中毒的情況下，無論是血液緩沖參數(即碳酸氫鹽濃度或二氧化碳分壓)和酸堿值都在相應的正常范圍之外。在透析單元的上游量度的酸堿值對應著當前病人體內的血液酸堿值，且允許快速檢出非代償性堿中毒或酸中毒。
[0013]EP0097366描述了透析溶液的電解質成分受控的的透析裝置，其中提供了用于量度血中電解質、傳導率或酸堿值的檢測器。本發明的特征，包括相關的在病人安全方面的優勢，沒有在其中經過任何形式的公開或考慮。
[0014]HCO3 一濃度(碳酸氫鹽濃度)和CO2分壓(pC02)都是慣用于臨床應用中的血液緩沖參數，其用于評定哺乳類尤其是人類的酸堿均衡。"酸堿平衡"這術語作為同義詞和和"酸堿均衡"這術語一起使用。堿中毒或酸中毒的源頭和表現可以上述兩個血液緩沖參數作基礎確定。以血液中HCO3 一濃度的偏差作基礎，可以測出代謝的擾動，并對其作嚴重性的評估。酸堿值、HCO3 —濃度和CO2分壓通過亨德森一哈塞爾巴爾赫方程式相連。
[0015]由于身體內進行的代償機制，近乎正常的酸堿值不能排除酸堿不平衡的存在。為了評估酸堿平衡，提供了測量血液緩沖參數的測量設備，其用于量度HCO3 —的濃度或CO2的分壓。在本發明中，不斷地測量血液中當前的HCO3-濃度或CO2分壓，而其實際值則由提供碳酸氫鹽水溶液來控制至可預定的目標值或目標范圍。
[0016]HCO3—濃度的正常數值一般在21-26毫摩爾/升，而CO2分壓的正常數值一般在35-45mm Hg。該可預定的目標值或目標范圍因此一般對應這些正常數值。因應病人的狀況，該目標范圍亦可被預定為比前述的各自的典型正常范圍更窄。
[0017]為了讓操作者意識到非代償性堿中毒或非代償性酸中毒的狀態，根據本發明，如超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，警報器會觸發警報訊號。作為例子，警報訊號可為聲學的或光學的訊號。因這訊號，操作者可立即采取適合的對策。另外，警報的觸發可導致血液凈化單元以至血液凈化過程中斷。
[0018]本發明使用的警報器和控制設備對于體外血液凈化單元這領域的技術人員為長久已知的。警報器和控制設備一般與中央單元的電子件和控制系統關聯，但亦可為完全獨立的電子組件。
[0019]對于相關領域的技術人員，用于在體外血液凈化的過程中測量血液酸堿值的酸堿值測量設備為已知的。適合用于本發明中的酸堿值測量設備例如為Lazar ResearchLaboratores, Inc.公司生產的酸堿值傳感器，例如FTPH-2SXS類的酸堿值傳感器
[0020]用于測量血液緩沖參數的合適的測量設備可用于本發明中，其亦有在現有技術中描述。作為例子，EP 0759 551 BUCA 2173672 A2 和 US 2009/027095 Al 公開了用于測量HCO3-濃度和/或CO2分壓的傳感器，其適用于實行本發明。這些傳感器亦適用于連續測量在體外血液流路中循環的血液的血液緩沖參數。在某些實施例中，測量設備可被插入體外血液流路中，而測量設備與流過的血液接觸。在這些情況下，對測量設備的無菌性和生物適合性方面的素質有高的要求。替代地，在其它實施例中，可從體外血液流路通過繞行流路把小量的血液傳輸到測量設備然后丟棄。
[0021]〃至少一個測量設備〃這詞句在本公開文件的范圍中除了被了解為意指只有一個測量酸堿值或血液緩沖參數的測量設備，也可被了解為多于一個測量設備，例如兩個或更多個類似的測量設備，其交替地或同時地測量，并設于某位置。
[0022]〃連續測量〃這術語根據本發明，應被了解為以規則的間隔定時測量血液緩沖參數或酸堿值，其中所述間隔有利地被保持為足夠地短，以足夠緊密地監察酸堿均衡。足夠地短的間隔是以其可確保病人往非生理狀態方向的發展可及時被檢出并被抵消的間隔。對于大多數應用，30至60分鐘的間隔是足夠的。在某些病人組群中(例如有肝病的病人，其在用檸檬酸鹽作抗凝血的情況下只可有限地把提供的檸檬酸鹽轉化為碳酸氫鹽(見下文))，把兩個連續的測量之間的間隔選為較短的，例如15分鐘。
[0023]〃體外血液凈化〃這術語包括以簿膜作基礎的多種血液凈化方法，例如血液透析、(所謂在線的)血液過濾和(所謂在線的)血液透析過濾，亦包括以上這些方法與以吸附作基礎的方法(例如血液灌流、血漿吸附等)的結合，而上述所有這些方法對相關領域的技術人員皆是已知的。
[0024]酸堿平衡是通過(以含碳酸氫鹽的水溶液提供的)碳酸氫鹽(HC03 —)的供應控制，因為這(如上所述)亦構成體內自然發生的血液緩沖系統的關鍵的堿性組分，亦是在臨床應用中長久以來被驗證有效和獲準使用的試劑。
[0025]在第一有利的實施例中，該水溶性碳酸氫鹽溶液為透析溶液,其通過供透析溶液的導入管被傳輸進透析單元(其亦被稱為透析機或透析過濾器)。這實施例尤其適用于血液透析和血液透析過濾。通過透析溶液把碳酸氫鹽提供給血液(碳酸氫鹽透析)。碳酸氫鹽透析對相關領域的技術人員為本身已知的。根據本發明的控制回路適宜地改變透析溶液的成分。在相關領域的技術人員已知的一常規實施例中，透析溶液在通過透析機前由濃縮酸性組分(例如醋酸溶液)、濃縮堿性組分(碳酸氫鹽溶液)和透析溶液的其它組分混合而成。通過增加或減少混入的碳酸氫鹽的份量，可相應地改變透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。
[0026]在一進一步有利的實施例中，水溶性碳酸氫鹽溶液為輸注溶液，由其把碳酸氫鹽提供給血液。這實施例尤其適用于血液過濾、血液透析過濾和在線血液透析過濾。在這里，碳酸氫鹽可通過替代溶液(亦被稱為替代介質或替代物)提供至血液，優選地是通過注入體外血液流路供給。
[0027]通過混合系統在過濾器前一點的位置把碳酸氫鹽加入透析液或替代物中，優選地比例為1:28至1:32。這種混合系統對該領域的技術人員為已知的。碳酸氫鹽在經過過濾器前已被混入，所以避免了不能溶解的碳酸鹽化合物的沉淀。
[0028]在多數需要體外血液凈化的病人中，必須抑制血液凝固。作為現今臨床治療的標準，使用肝素。使用檸檬酸鹽作抗凝血是肝素方法以外的另一選擇。在一實施例中，血液凈化裝置因此包含檸檬酸鹽抗凝血設備，其中檸檬酸鹽于透析單元上游的檸檬酸鹽供給點供給體外血液流路，而替代介質在透析單元下游的替代介質供給點提供。
[0029]在使用檸檬酸鹽作抗凝血的情況下，可能特別容易發生酸堿均衡的擾動。在這形式的抗凝血中，檸檬酸鹽不斷地被提供給血液并在體內被轉化為碳酸氫鹽，并可導致非生理性的血液酸堿值，其對病人構成真正的風險。由于病人生物內碳酸氫鹽的積累，可發生堿中毒，以至危及生命的程度。也可發生酸中毒，這則尤其是當(例如在有肝功能不全或肝衰竭的病人的情況中)無功能的肝臟無法足夠地將檸檬酸鹽轉化為碳酸氫鹽時發生，其中檸檬酸鹽留在血液中。因此，當血液是以檸檬酸鹽作抗凝血時，本發明為特別有利，并使把血液的酸堿值回復不變或者維持酸堿平衡變為可能的。
[0030]使用檸檬酸鹽作抗凝血的透析方法為現有技術中已知的，例如從WO 91/06326,US2007/066928 AUUS 2004/133145AUDE 101 14 283 C2 和 WO 2009/026603 所知。對于根據本發明的備有檸檬酸鹽抗凝血設備的血液凈化裝置，含碳酸氫鹽的溶液可為透析溶液或替代介質。
[0031]如果檸檬酸鹽抗凝血設備與血液凈化裝置關聯，該至少一個酸堿值測量設備則優選地在體外血液流路中置于檸檬酸鹽供給點的上游。在這位置測得的酸堿值對應于病人血液中當前體內存在的酸堿值，并允許在發生非生理酸堿值的情況下作出快捷的對策。
[0032]在本發明的有利的實施例中，該至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備設于體外血液流路中、透析單元的上游。在這位置測得的血液緩沖參數的數值反映當前體內的酸堿平衡，并允許在發生酸堿平衡的擾動的情況下作出快捷的對策。
[0033]如果檸檬酸鹽抗凝血設備與血液凈化裝置關聯，那么當該至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備設于體外血液流路中、檸檬酸鹽供給點的上游時，這會是適宜的。這安排的有利之處在于:在體外血液流中于檸檬酸鹽供給點上游處執行的血液緩沖參數的測量代表當前體內的酸堿平衡，其在加入檸檬酸鹽之后會被改變。病人的肝臟中檸檬酸鹽轉化為碳酸氫鹽的不足以及關聯的堿中毒的風險可被立即檢出，并可通過根據本發明的控制機制通過減小碳酸氫鹽的供應避過。在這實施例的子變種中，通過替代介質提供碳酸氫鹽(hco3 —)。在以檸檬酸鹽作抗凝血的情況下，替代介質通常含有鈣離子，其有時會和碳酸氫鹽一起沉淀為碳酸鈣，所以替代地，碳酸氫鹽亦可以水溶性替代溶液的方式通過進一步的、分開的通道注入體外血液流路中。
[0034]在上述實施例中用于測量血液緩沖參數的測量設備被設于透析單元的上游或檸檬酸鹽供給點的上游；作為上述實施例的替代，在進一步有利的實施例中，該至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備被設于透析液導出管中。設于透析液導出管中的這設計的有利處在于測量設備不會和血液直接接觸，而因此，與設于血液那方的測量設備相反地，不可能對病人帶來任何污染，例如通過病菌或非生物適合的測量設備物料的污染。對測量設備的臨床審批因此被大大簡化。進一步地，測量設備在透析液中排除了細胞和蛋白質依附于其表面上，測量設備因此有良好的長期穩定性。
[0035]上述實施例中，至少一個第一血液緩沖測量設備設于第一位置；作為其發展，至少一個額外的第二個用于測量血液緩沖參數的測量設備可作為進一步的安全措施在第二位置與控制回路關聯。該額外的第二測量設備用于檢出作控制功能的第一測量設備的故障，或者額外的第二測量設備也可和第一測量設備相似地被整合進該控制中。
[0036]在第一變種中，至少一個第一血液緩沖參數測量設備存在于透析過濾器上游或檸檬酸鹽供給點的上游，至少一個額外的第二測量設備設于透析液導出管中，其用于測量與控制回路關聯的血液緩沖參數。在第二變種中，至少一個第一血液緩沖參數測量設備存在于透析液導出管中，至少一個第二的額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備與控制回路關聯并設于體外血液流路中、透析單元的上游。如果檸檬酸鹽抗凝血設備與血液凈化裝置關聯，那么如果所述附加測量設備是設于體外血液流路中、檸檬酸鹽供給點上游，這會是適宜的。
[0037]再者，在上述實施例的一改進設計中，至少一個額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備可與控制回路關聯，并設于體外血液流路中、透析單元的下游。如果檸檬酸鹽抗凝血設備與血液凈化裝置關聯，那么如果在體外血液流路中的額外的測量設備是設于透析單元的下游和替代介質供給點的上游，這會是適宜的。這至少一個額外的測量設備的作用為額外的安全措施，并可用作檢出用于控制的測量設備的故障，或被整合進該控制中。
[0038]如果血液凈化裝置包含至少一個額外的酸堿值測量設備，其設于體外血液流路中、透析單元下游，其中與酸堿值對應的訊號可供至警報器，如果超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，警報器觸發警報訊號，這也可是有利的。如果檸檬酸鹽抗凝血設備與血液凈化裝置關聯，那么當該至少一個額外的酸堿值測量設備是設于體外血液流路中、替代介質供給點下游，這會是適宜的。在透析單元下游或替代介質供給點的下游有這額外的酸堿值測量設備，所以在體外血液流路中循環的血液在被供回體內之前，其酸堿值會再被檢查。在這些位置的酸堿值測量因此成為額外的安全措施。特別地，當提供檸檬酸鹽作抗凝血時，替代介質的錯誤用劑量(其可導致酸堿均衡的擾動和酸堿值的偏移)可被快速地被檢出。
[0039]上述的根據本發明的血液凈化裝置(包括其改進設計)有利地被用于防止或治療在體外血液凈化期間的酸堿平衡的擾動。酸堿平衡的擾動包括酸中毒和堿中毒。該體外血液凈化裝置可以血液透析、血液過濾和血液透析過濾的原理作基礎(如上詳述)，可選地和吸附科技結合。該體外血液凈化優選地在進行時以檸檬酸鹽作抗凝血，在這情況下根據本法明的血液凈化裝置在病人安全和恢復或保護健康方面表現出特別有利的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]在下文會以附圖作基礎，以非限制性的優選實施例對本發明(包括進一步的優點)作更詳細的解釋:
[0041]在附圖中:
[0042]圖1顯示根據本發明的血液凈化裝置的示意圖，其不包括以檸檬酸鹽作抗凝血，
[0043]圖2顯示圖1所示的血液凈化裝置的變種，其包括額外的組件，
[0044]圖3顯示根據本發明的血液凈化裝置的示意圖，其包括以檸檬酸鹽作抗凝血，以及
[0045]圖4顯示圖3所示的血液凈化裝置的變種，其包括額外的組件。
[0046]在附圖中，以虛線象征個別裝置組件之間或往控制器、控制設備和警報器的訊號連接。

【具體實施方式】
[0047]圖1顯示根據本發明的血液凈化裝置100的示意圖，其不包括檸檬酸鹽抗凝血設備。在這里，作為例子，以肝素進行抗凝血。病人101的血液通過動脈通道1la抵達體外血液流路102，所述血液流路含有血液導入管103 (動脈分支)、血液導出管104 (靜脈分支)和設于兩者之間的透析單元105 (以虛線框表示)，并通過靜脈通道1lb流回病人101體內。透析單元105基本上由透析過濾器105a(亦被稱為透析機105a)、血液泵109、附有氣泡檢測器的氣泡收集器110和控制器106組成。視乎血液凈化系統和所須的治療，亦可在透析過濾器105a上游提供額外的血液凈化元件105b (例如濾血器、具有封閉式血漿流路的濾血器或吸附器流路)。在透析過濾器105a中，血液通過半透性薄膜與透析溶液組合。透析單元通常通過以水稀釋一個或更多個濃縮劑制成透析溶液。在這例子中，透析溶液是把濃縮的酸性組分(例如檸檬酸鹽溶液)和濃縮的堿性組分(含碳酸氫鹽的溶液)、透析溶液的其它一般組分和水混合在一起而成的(混合裝置未示出)。通過增加或減少碳酸氫鹽溶液的供應，可相應地改變透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。通過透析液泵107a把透析溶液通過透析溶液導入管107泵進透析過濾器105a中，而在透析溶液通過透析過濾器105a后，通過透析液導出管108把其導出和丟棄。從病人而來的血液通過血液泵109泵過體外血液流路102，其中通過血液泵109設定血流的速率Qb。血流Qb[毫升/分鐘]代表泵每時間單位泵出的血液的容量。在血液透析的情況下，一般設定Qb = 50-400毫升/分鐘的血流。在血液流回病人101體內之前，其也通過附有氣泡檢測器的氣泡收集器110，以防止氣泡栓塞。上述組件組成體外血液凈化系統的典型實施例。
[0048]根據本發明，用于控制血液的酸堿平衡的控制回路與血液凈化裝置100關聯。為了這目的，用于測量血液緩沖參數的測量設備(碳酸氫鹽傳感器)與控制回路關聯。
[0049]在圖1所不的第一實施例中，碳酸氫鹽傳感器124(HCO3傳感器124)置于體外血液流路102的血液流路103中、透析過濾器105a上游，并測量血液的碳酸氫鹽的濃度。在這里，碳酸氫鹽傳感器124置于血液泵109上游或下游也沒關系。
[0050]作為第一實施例的替代，碳酸氫鹽傳感器在第二實施例中可設于透析液導出管108中(碳酸氫鹽傳感器124a)。
[0051]以規則的間隔定時進行碳酸氫鹽濃度的測量，其中該間隔被選定以使病人往非生理狀態(酸中毒、堿中毒)方向的趨勢會被及時檢出。對于大多數應用，30至60分鐘的間隔是足夠的。對于某些病人組群，把兩個連續的測量之間的間隔選為較短的，例如15分鐘。
[0052]為了控制和維持血液的酸堿平衡，創造出簡單的控制機制。碳酸氫鹽傳感器124或124a通過訊號連接與控制設備125連接。碳酸氫鹽傳感器124或124a測得的實際值以對應血液的碳酸氫鹽濃度的訊號供給控制設備125，控制設備125通過提供碳酸氫鹽以調控血液緩沖參數的實際值至可預定的目標值或目標范圍內。如上所述，在透析的過程中提供碳酸氫鹽以補正在接受透析治療的病人中普遍發生的酸中毒，或者用以在透析治療期間把酸堿平衡穩定在理想的、很窄的生理范圍內。在圖1中示出控制碳酸氫鹽的供應的兩個可能性:
[0053]*)在第一個控制的可能性中，通過透析溶液把碳酸氫鹽供給血液，這在血液透析和血液透析過濾的情況下構成一優選實施例。因此，根據碳酸氫鹽傳感器124或124a測得的實制值，相應地增加或減小透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。為了這目的，控制設備125通過訊號連接，連接至透析單元105的控制器106。如果測得的血液中碳酸氫鹽的濃度降至低于可預定的目標范圍(其例如預定為21-26毫摩爾/升)，那么就存在著過度酸性化(酸中毒)，于是通過在把透析溶液混合在一起時混入更多的濃縮堿性組分以增加透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。在堿中毒，即測得的血液中碳酸氫鹽的濃度高于目標范圍的情況下，相應地混入較小的濃縮堿性組分，甚至不將其混入，因此透析溶液中碳酸氫鹽的濃度減小。
[0054]*)控制碳酸氫鹽的供應的第二可能性(其特別用于血液過濾和血液透析過濾的情況中)是通過碳酸氫鹽給劑器140分開地輸注水溶性碳酸氫鹽替代溶液，其中控制設備125啟動碳酸氫鹽泵141并根據碳酸氫鹽傳感器124或124a測得的實際值改變碳酸氫鹽的用劑量。如圖1所示，水溶性碳酸氫鹽溶液在透析過濾器105a下游的碳酸氫鹽供給點142輸注入血液導出管104中。作為例子，在〃在線血液過濾〃的情況下，從透析液預備含碳酸氫鹽的替代溶液，并通過輸注進入體外血液流路中以無菌的方式將其供給病人。
[0055]原則上，通過一靜脈通道(未示出)把碳酸氫鹽水溶液供給病人101也是可能的，但這選擇為較次選的，因為這樣會在病人身上提供額外的靜脈通道。
[0056]把上述兩個可能性彼此結合也是可能的，例如通過在透析液中設定較低的碳酸氫鹽濃度，并通過替代溶液的供應作受控的添加。
[0057]根據本發明，在透析過濾器105a上游亦設有酸堿值傳感器150a。因此，在這位置測得的酸堿值對應于體內的血液酸堿值。該酸堿值傳感器構成重要的安全設備，并允許了辨別代償性和非代償性的堿中毒或酸中毒，亦允許了快速檢出危及生命的酸堿平衡擾動。該酸堿值傳感器150a通過訊號連接，連接至與控制設備125關聯的警報器130。如超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，警報器130則觸發警報訊號，并使操作者(例如醫生)意識到非代償性堿中毒或非代償性酸中毒的狀態。警報訊號例如可為聲學的或光學的訊號。警報亦可通過關閉泵109及141引致整個血液凈化裝置停止。
[0058]在圖1至4中，在血液透析裝置中的某位置只設置一個碳酸氫鹽傳感器或酸堿值傳感器。但亦可在每個位置設有多個類似的傳感器，其交替地或同時地運作。
[0059]作為圖1至4所示的碳酸氫鹽傳感器的替代，亦可使用用于測量CO2分壓的傳感器(PCO2傳感器)。如本發明中展示的與及如圖1至4中顯示的例子中顯示的碳酸氫鹽傳感器或用于測量CO2分壓的傳感器于例如EP 0759 551 B1、CA 2173672 A2和US 2009/027095Al中已被公開。
[0060]圖2顯示圖1所示的血液凈化裝置100的變種，其包括額外的組件。除非如后文所指定，圖2所示的裝置100’與圖1所示的對應。所示的附加物可單獨地或組合地使用。
[0061]上述實施例中，至少一個第一的碳酸氫鹽傳感器設于第一位置；作為其改良設計，至少一個額外的碳酸氫鹽傳感器可作為進一步的安全措施在一個或更多個更多的位置與控制回路關聯。在一個或更多個更多的其它位置的額外的碳酸氫鹽傳感器用于檢出作控制功能的第一碳酸氫鹽傳感器的故障，或者其亦可(如上所述地)在第一位置的碳酸氫鹽傳感器相似地被整合進該控制中。
[0062]在圖2所示的第一變種中，在透析過濾器上游有碳酸氫鹽傳感器124存在，設于透析液導出管108中的碳酸氫鹽傳感器124a在透析過濾器的上游與控制回路關聯。替代地，在第二變種中，在透析液導出管108中有碳酸氫鹽傳感器124a存在，碳酸氫鹽傳感器124在體外血液流路102中、透析單元105a的上游與控制回路關聯。
[0063]另一方面，額外的碳酸氫鹽傳感器124b可設于透析單元105a下游。在體外血液流路102中的這位置，應再提供位于生理范圍中的酸堿均衡。
[0064]又另一方面，當通過透析溶液提供碳酸氫鹽時，除了酸堿值傳感器150a以外，還把另一酸堿值傳感器150b設于透析過濾器105a下游、血液導出管104中。如果通過替代溶液提供碳酸氫鹽，酸堿值傳感器因此就適于設于血液導出管104中、碳酸氫鹽供給點142下游。這允許了在血液快要回流入病人體內前控制體外血液流路中血液的酸堿值。作為例子，可快速檢出透析溶液或替代溶液中碳酸氫鹽的錯誤用劑量。
[0065]和酸堿值傳感器150a相似地，酸堿值傳感器150b亦通過訊號連接，連接至與控制設備125關聯的警報器130。如果超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，該警報器130觸發警報訊號，并使操作者(例如醫生)意識到非代償性堿中毒或非代償性酸中毒的狀態。警報訊號例如可為聲學的或光學的訊號。警報亦可通過關閉泵109及141引致整個血液凈化裝置停止。
[0066]圖3顯示根據本發明的血液凈化裝置200的示意圖，其包括以檸檬酸鹽作自動擴凝結。病人201的血液通過動脈通道201a通入體外血液流路202，其包含血液導入管203(動脈分支)、血液導出管204(靜脈分支)和置于其之間的透析單元205(以虛線框表示)，并通過靜脈通道201b流回病人體內。透析單元205基本上由透析過濾器205a、血液泵209、附有氣泡檢測器的氣泡收集器210和控制器206組成。視乎血液凈化系統和所須的治療，亦可在透析過濾器205a上游提供額外的血液凈化元件205b (例如濾血器、具有封閉式血漿流路的濾血器或吸附器流路)。在透析過濾器205a中，血液通過半透性薄膜與透析溶液組合。透析溶液通常由透析裝置通過以水稀釋一個或更多個濃縮劑以制成。在這例子中，可把濃縮的酸性組分(例如檸檬酸鹽溶液)和濃縮的堿性組分(含碳酸氫鹽的溶液)、透析溶液的其它一般組分和水混合在一起成為透析溶液(混合裝置未示出)。通過增加或減小碳酸氫鹽溶液的供應，可相應地改變透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。通過透析液泵207a把透析溶液通過透析溶液導入管207泵進透析過濾器205a中，而在透析溶液通過透析過濾器205a后，通過透析液導出管208把其導出和丟棄。從病人而來的血液通過血液泵209泵過體外血液流路202，其中通過血液泵209設定血流的速率Qb。血流Qb [毫升/分鐘]代表泵每時間單位泵出的血液的容量。在血液透析的情況下，一般設定Qb = 50-400毫升/分鐘的血流。在血液流回病人201體內之前，其也通過附有氣泡檢測器的氣泡收集器210，以防止氣泡栓塞。上述組件組成體外血液凈化系統的典型實施例。
[0067]該血液凈化裝置200進一步包含用于以檸檬酸鹽作抗凝血的裝置，其包括用于在透析過濾器205a上游(當有提供血液凈化元件205b時，亦在其上游)的檸檬酸鹽供給點213提供檸檬酸鹽的受控的檸檬酸鹽給劑器212，和用于在透析過濾器205a下游的替代介質供給點215提供替代介質的受控的替代介質給劑器214。該檸檬酸鹽給劑器212包含盛載朽1檬酸鹽溶液的容器216、液滴檢測器217、朽1檬酸鹽泵218、壓力傳感器226和氣泡檢測器219。由于朽1檬酸鹽溶液于朽1檬酸鹽供給點213輸注入體外血液流路202,抑制了血液的凝結，該溶液除了檸檬酸鹽亦含有檸檬酸和右旋糖，其形式為Na3檸檬酸鹽或ACD-A (酸-檸檬酸鹽-右旋糖-溶液A)。和檸檬酸鹽給劑器212相似地，替代介質給劑器214亦包括盛載替代介質的容器220、液滴檢測器221、替代介質泵222、壓力傳感器227和氣泡檢測器223。替代介質主要含鈣離子，或者主要含鈣和鎂離子，并于替代介質供給點215被輸注入體外血液流路202中。以增量液表讀取器和整合進泵218和222的霍爾傳感器確定和監察泵218和222的轉速。
[0068]根據本發明，用于控制血液的酸堿平衡的控制回路與血液凈化裝置200關聯。為此目的，把用于測量一血液緩沖參數的測量設備(碳酸氫鹽傳感器)與控制回路關聯。
[0069]在圖3所不的第一實施例中，碳酸氫鹽傳感器224(HCO3傳感器224)設于體外血液流路202的血液導入管203中、檸檬酸鹽供給點213上游，并測量血液的碳酸氫鹽濃度。在這里，碳酸氫鹽傳感器224置于血液泵209下游或上游也沒關系。
[0070]作為第一實施例的替代，碳酸氫鹽傳感器在第二實施例中可設于透析液導出管208中(碳酸氫鹽傳感器224a)。
[0071]以規則的間隔定時進行碳酸氫鹽濃度的測量，其中該間隔被選定以使病人往非生理狀態(酸中毒、堿中毒)方向的趨勢會被及時檢出。在大多數應用中，30至60分鐘的間隔是足夠的。對于某些病人組群(例如有肝病的病人，其只可有限地把提供的檸檬酸鹽轉化為碳酸氫鹽)，把兩個連續的測量之間的間隔選為較短的，例如15分鐘。
[0072]為了控制和維持血液的酸堿平衡，創造簡單的控制機制。碳酸氫鹽傳感器224或224a通過訊號連接與控制設備225連接。碳酸氫鹽傳感器224或224a測得的實際值以對應血液的碳酸氫鹽濃度的訊號供給控制設備225，控制設備225通過碳酸氫鹽的供應把血液緩沖參數的實際值調控至可預定的目標值或目標范圍內。如上所述，在透析的過程中提供碳酸氫鹽以補正在接受透析治療的病人中普遍發生的酸中毒，或者用以在透析治療期間把酸堿平衡穩定在理想的、很窄的生理范圍內。圖3中示出控制碳酸氫鹽的供應的三個可倉生:
[0073]*)在第一個控制的可能性中，通過透析溶液把碳酸氫鹽供給血液。這第一個控制的可能性在血液透析和血液透析過濾的情況下構成一優選實施例。因此，根據碳酸氫鹽傳感器224或224a測得的實際值，相應地增加或減小透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。為了這目的，把控制設備225連接至透析單元205的控制器206。如果測得的血液中碳酸氫鹽的濃度降至低于可預定的目標范圍(其例如預定為21-26毫摩爾/升)，那么就存在著過度酸性化(酸中毒)，于是通過在把透析溶液混合在一起時混入更多濃縮堿性的組分以增加透析溶液中碳酸氫鹽的濃度。在堿中毒，即測得的血液中碳酸氫鹽的濃度高于目標范圍的情況下，相應地混入較小濃縮堿性組分，甚至不將其混入，因此透析溶液中碳酸氫鹽的濃度減小。
[0074]*)在第二個控制的可能性中，通過替代介質把碳酸氫鹽供給檸檬酸抗凝血設備，替代介質除了鈣離子或鎂離子等其它離子之外亦包含碳酸氫鹽。控制設備225根據碳酸氫鹽傳感器224或224a測得的碳酸氫鹽濃度，通過啟動替代介質給劑器214的替代介質泵222控制碳酸氫鹽的供應，和因此控制酸堿平衡。這可能性是較次選的，因為通過改變替代介質的供應，不單更改了碳酸氫鹽的供應，還更改了其它重要的離子(鈣和鎂離子)的供應，這在某些情況下可引致電解質均衡中的生理失衡(例如低鈣血癥和高鈣血癥)。
[0075]*)控制碳酸氫鹽供應的第三可能性(其特別用于血液過濾和血液透析過濾的情況中)是通過碳酸氫鹽給劑器240分開地輸注水溶性碳酸氫鹽替代溶液，其中控制設備225啟動碳酸氫鹽泵241并根據碳酸氫鹽傳感器224測得的實際值改變碳酸氫鹽的用劑量。因此可避過第二個可能性的缺點(碳酸鈣和碳酸鎂的沉淀)。如圖3所示，水溶性碳酸氫鹽溶液在碳酸氫鹽供給點242輸注入血液導出管204中。在〃在線血液過濾〃的情況下，從透析液預備(例如)替代溶液，并通過輸注入體外血液流路中以無菌的方式將其供給病人。
[0076]原則上，通過一靜脈通道(未示出)把碳酸氫鹽水溶液供給病人201也是可能的，但這選擇為較次選的。
[0077]把上述三個可能性彼此結合也是可能的，例如通過在透析液中設定較低的碳酸氫鹽濃度，并通過替代介質的供應作受控的添加。
[0078]根據本發明，在檸檬酸鹽供給點213上游的血液導入管203中亦設有酸堿值傳感器250a。因此，在這位置測得的酸堿值和體內的血液酸堿值對應。該酸堿值傳感器構成關鍵的安全設備，并允許了辨別代償性和非代償性堿中毒或酸中毒，亦允許了快速檢出危及生命的酸堿平衡擾動。該酸堿值傳感器250a通過訊號連接，連接至與控制設備225關聯的警報器230。如超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，警報器230則觸發警報訊號，并使操作者(例如醫生)意識到非代償性堿中毒或非代償性酸中毒的狀態。警報訊號例如可為聲學的或光學的訊號。警報亦可通過關閉泵209、218、222及241引致整個血液凈化裝置停止。
[0079]圖4顯示圖3所示的血液凈化裝置200的變種，其包括額外的組件。除非如后文所指定，圖4所示的裝置200’與圖3所示的對應。所示的附加物可單獨地或組合地使用。
[0080]作為圖3所示的實施例以及各個有至少一個第一碳酸氫鹽傳感器設于第一位置的變種的改良設計，至少一個額外的碳酸氫鹽傳感器可作為進一步的安全措施在一個或更多個更多的位置與控制回路關聯。在一個或更多個更多的位置的額外的碳酸氫鹽傳感器用于檢出作控制功能的第一碳酸氫鹽傳感器的故障，或者其亦可(如上所述地)和在第一位置的碳酸氫鹽傳感器相似地被包括在控制中。
[0081]在圖4所示的第一變種中，在檸檬酸鹽供給點213上游有碳酸氫鹽傳感器224存在，設于透析液導出管208中的碳酸氫鹽傳感器224a與控制回路關聯。替代地，在第二變種中，在透析液導出管208中有碳酸氫鹽傳感器224a存在，碳酸氫鹽傳感器224在體外血液流路202中、檸檬酸鹽供給點213上游與控制回路關聯。
[0082]另一方面，額外的碳酸氫鹽傳感器224b可設于透析單元205a下游、替代介質供給點215上游。在體外血液流路202中的這位置，應再顯現位于生理范圍中的酸堿均衡。
[0083]另一方面，當通過透析溶液提供碳酸氫鹽時，除了酸堿值傳感器250a以外，還把另一酸堿值傳感器250b設于血液導出管204中。如果通過替代溶液提供碳酸氫鹽，酸堿值傳感器就適于設于血液導出管204中、替代介質供給點215或碳酸氫鹽供給點142下游，在添加碳酸氫鹽之后。這允許了在血液快要回流入病人體內前檢查體外血液流路中血液的酸堿值。作為例子，可快速檢出透析溶液、檸檬酸鹽溶液或替代溶液中碳酸氫鹽和/或檸檬酸鹽的錯誤用劑量。
[0084]和酸堿值傳感器250a相似地，酸堿值傳感器250b亦通過訊號連接，連接至與控制設備125關聯的警報器230。如超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，警報器230則觸發警報訊號，并使操作者(例如醫生)意識到非代償性堿中毒或非代償性酸中毒的狀態。警報訊號例如可為聲學的或光學的訊號。警報亦可通過關閉泵209、218、222及241引致整個血液凈化裝置停止。
[0085]上述實施例僅為多個選擇中的例子，因此不可被視為限制性的。
【權利要求】
1.血液靜化裝置(100、100’、200、200，)，其包含: 體外血液流路(102、202)，該體外血液流路(102、202)帶有用于將從病人抽出的血液導往透析單元(105、205)的血液導入管(103、203)和用于從該透析單元(105、205)把血液導回病人體內的血液導出管(104、204)，其中該透析單元(105、205)包含供透析溶液的導入管(107,207)和透析液導出管(108,208), 其特征在于 一個控制回路，其用于控制血液的酸堿平衡，其中通過含碳酸氫鹽的水性溶液把碳酸氫鹽提供給血液，其中至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備(124、124a、224、224a)與控制回路關聯，其中該血液緩沖參數選自碳酸氫鹽濃度和二氧化碳分壓，而其中與測量所得的血液緩沖參數的實際值對應的訊號可以被提供至控制設備(125、225)，其通過提供某可預定的目標值或目標值范圍內的碳酸氫鹽以調控血液緩沖參數的實際值，以及 至少一個測量酸堿值的設備(150a、250a)，其設于該體外血液流路(102、202)中、該透析單元(105、205)的上游，其中對應于該酸堿值的信號可被提供至警報器(130、230)，如果超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，該警報器會觸發警報訊號。
2.如權利要求1所述的血液凈化裝置，其特征在于該含碳酸氫鹽的水性溶液為透析溶液。
3.如權利要求1所述的血液凈化裝置，其特征在于該含碳酸氫鹽的水性溶液為輸注溶液。
4.如權利要求1至3之任一所述的血液凈化裝置，其特征在于檸檬酸鹽抗凝血設備，其中檸檬酸鹽于該透析單元(205)上游的檸檬酸鹽供給點(213)供給該體外血液流路(202)，而替代介質在該透析單元(205)下游的替代介質供給點(215)提供。
5.如權利要求4所述的血液凈化裝置，其特征在于該至至少一個酸堿值測量設備(250a)設于該體外血液流路(202)中、該檸檬酸鹽供給點(213)的上游。
6.如權利要求1至5之任一所述的血液凈化裝置，其特征在于該至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備(124、224)設于該體外血液流路(102、202)中、該透析單元(105、205)的上游。
7.如權利要求4與6所述的血液凈化裝置，其特征在于該至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備(224)設于該體外血液流路(202)中、該檸檬酸鹽供給點(213)的上游。
8.如權利要求1至5之任一所述的血液凈化裝置，其特征在于該至少一個用于測量血液緩沖參數的測量設備(124a、224a)設于該透析液導出管(108、208)中。
9.如權利要求6或7所述的血液凈化裝置，其特征在于至少一個額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備(124a、224a)與該控制回路關聯，并設于該透析液導出管(108、208)中。
10.如權利要求8所述的血液凈化裝置，其特征在于至少一個額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備(124、224)與該控制回路關聯，并設于該體外血液流路(102、202)中、該透析單元(105、205)的上游。
11.如權利要求4與10所述的血液凈化裝置，其特征在于該至少一個額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備(224)設于該體外血液流路(202)中、該檸檬酸鹽供給點(213)的上游。
12.如權利要求6至11之任一所述的血液凈化裝置，其特征在于至少一個額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備(124b、224b)與該控制回路關聯，并設于該體外血液流路(102,202)中、該透析單元(105,205)的下游。
13.如權利要求4與12所述的血液凈化裝置，其特征在于該至少一個額外的用于測量血液緩沖參數的測量設備(224b)設于該體外血液流路(202)中、該透析單元(205)的下游和該替代介質供給點(215)的上游。
14.如權利要求1至13之任一所述的血液凈化裝置，其特征在于至少一個額外的測量酸堿值的設備(150b、250b)，其設于該體外血液流路(102、202)中、該透析單元(105、205)的下游，其中與酸堿值對應的訊號可供至警報器(130、203)，如果超出或低于可預定的酸堿值或酸堿值范圍，警報器觸發警報訊號。
15.如權利要求4與14所述的血液凈化裝置，其特征在于該至少一個額外的測量酸堿值的設備(250b)設于該體外血液流路(202)中、該替代介質供給點(215)的下游。
16.如權利要求1至15之任一所述的血液凈化裝置，其用于在體外血液凈化期間防止或治療酸堿平衡的擾動，包括酸中毒或堿中毒。
【文檔編號】A61M1/36GK104394902SQ201380031623
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2012年4月16日
【發明者】M·布蘭德爾, 迪特爾·法爾肯哈根, 簡·哈特曼 申請人:弗雷森紐斯醫療護理德國有限責任公司