專利名稱：血液凈化用容量平衡及超濾裝置的制作方法
技術領域：
本發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設備用的容量平衡及超濾裝置。
背景技術：
血液透析(HD)治療和血液濾過(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血液透析器或血液濾過器來達到清除毒素和體內多余水分的目的，它們在結構上沒有本質的差別，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和水可以自由通過，而血液中的較大分子(如多數蛋白、血漿成分物質、血細胞等)不能通過。
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治療是通過血泵把血液引入血液透析器(或濾過器)，同時把透析液引入血液透析器的透析液側，透析液和血液中的中小分子物質通過血液透析器內的半透膜依靠濃度梯度進行物質交換。而尿毒癥、急慢性腎衰患者普遍存在體內水潴留的情況，所以它們在清除毒素的同時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治療時較為重要的問題。
目前的血液凈化設備多采用壓力超濾方法和進出透析液流量比對法。由于每只透析器都對應一個相對固定的超濾系數(ml/mmHg.h)，即當固定半透膜內外壓力差時，單位時間內從血液中的脫水量就固定了，這就是壓力超濾方法；而流量對比法多采用控制泵速來調整單位時間內進出透析液的流量，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。由于每個透析器故有的超濾系數有誤差，經過重復使用后超濾系數變化更大，導致設定脫水與實際脫水誤差較大；還有治療過程中由于血液回路和透析液回路中的壓力變化較大，且存在壓力監測誤差，導致設定脫水與實際脫水誤差較大。
2、流量對比法。由于每次血液透析治療使用的透析液量都達一百多升以上，故進出液量的微小誤差就可能產生很高的累計誤差，導致設定脫水與實際脫水誤差較大。
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。
發明內容
為解決以上技術問題，本發明的目的在于提供一種能夠實現從人體精確脫水的血液凈化用容量平衡及超濾裝置。
本發明的技術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，其關鍵在于在箱體內設有容量平衡器組件，該容量平衡器組件的內部具有至少一個空腔，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管路連接第一齒輪泵后與容量平衡器組件的透析液進口相連，容量平衡器組件的透析液出口連接在透析液出口接頭上；廢液入口接頭通過管路連接第二齒輪泵后與容量平衡器組件的廢液進口相連，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進、出液口均安裝有電磁閥進行流量控制，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。
本發明采用容量平衡器組件和超濾泵相結合的方式工作，容量平衡器組件保證單位時間內透析液和廢液進出容量平衡器組件的流量精確相等，控制電路內利用單片機調整兩個齒輪泵的轉速；單位時間內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)可通過高精度的超濾泵實現，即控制電路通過設定超濾泵電機轉速來達到脫水的目的。
上述容量平衡器組件的內部具有兩個互不相通的空腔，每個空腔由隔膜分隔成透析液腔室和廢液腔室；在所述兩個透析液腔室的透析液進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；在所述兩個廢液腔室的廢液進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，該控制電路內利用單片機負責協調以上八個電磁閥的開、閉。八個電磁閥交替開、閉，利用兩個齒輪泵產生的壓力使每一個空腔中的隔膜向左或向右移動，從而實現每一個腔室的填充和排空。第一電磁閥和第三電磁閥交替開、閉，保證透析液交替進入兩個透析液腔室；第二電磁閥和第四電磁閥交替開、閉，也保證廢液交替進入兩個廢液腔室。
在上述第一齒輪泵與容量平衡器組件透析液進口之間的連接管路上接有第一液壓監測器，第二齒輪泵與容量平衡器組件廢液進口之間的連接管路上接有第二液壓監測器；所述第一液壓監測器和第二液壓監測器分別與控制電路電相連。液壓監測器可精確顯示兩個齒輪泵每次提供的最高壓力，同時控制電路內的單片機可根據壓力值分別控制兩個齒輪泵的轉速。
在第一齒輪泵的進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。泄壓閥保證兩個齒輪泵的出口端最高壓力值恒定，避免管路爆開漏水。
在箱體的外面設有通訊接口，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備的控制電路，便于控制本裝置。
本發明的有益效果是1、恒定推動隔膜的壓力，依靠隔膜的移動進透析液和排廢液，透析液、廢液通過容量平衡器組件的液體量幾乎完全一致，誤差較小；2、采用液壓監測器隨時監測推動隔膜的壓力，保證每次讓隔膜完全壓緊腔體壁，進而保證精度；3、控制電路易于控制，且可根據控制電磁閥的切換次數來精確控制單位時間內透析液和廢液的流量；4、超濾泵可任意調整流量，以滿足廢液比透析液多余的量，且由于實際使用中超濾泵的流量較小(一般不超過2升/小時)，故累計誤差小，脫水精度高；5、透析液進口接頭、廢液進口接頭、透析液出口接頭和廢液出口接頭處的壓力變化對廢液、透析液進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為本發明的結構示意圖。
圖3為本發明的電氣控制框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明如圖2、圖3所示，在箱體2內設有控制電路3和容量平衡器組件19，容量平衡器組件19的內部具有兩個相同并且互不相通的空腔I、II，每個空腔由隔膜20分隔成兩個腔室，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通過管路連接第一齒輪泵8后與第一液壓監測器6的進液口相接，從第一液壓監測器6的出液口接出的管路分為兩路，一路與腔室I-A的透析液進口連接，另一路與腔室II-A的透析液進口連接，在腔室I-A、II-A的透析液進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通過管路連接第二齒輪泵10后與第二液壓監測器9的進液口相接，從第二液壓監測器9的出液口接出的管路分為兩路，一路與腔室I-B的廢液進口連接，另一路與腔室II-B的廢液進口連接，在腔室I-B、II-B的廢液進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通過導線分別連接齒輪泵、液壓監測器、超濾泵和電磁閥，控制電路3中由單片機控制齒輪泵、超濾泵的轉速及8個電磁閥交替開、閉。由于控制電路3為現有技術，且單片機控制方式為普通技術人員公知公用的技術，在此不做贅述。
從圖2、圖3中可進一步看出，在第一齒輪泵8的進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。泄壓閥保證兩個齒輪泵的出口端最高壓力值恒定，避免管路爆開漏水。在箱體2的外面設有通訊接口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備的控制電路，便于對本裝置進行控制。
本發明的工作過程如下透析液經過透析液入口接頭11進入第一齒輪泵8后，其液壓值由第一壓力監測器6監測后經透析液進口進入容量平衡器組件19的I-A、II-A腔室，并經容量平衡器組件19的透析液出口后由透析液出口接頭18排出；同時，廢液經過廢液入口接頭12進入第二齒輪泵10后，其液壓值由第二壓力監測器9監測后經廢液進口進入容量平衡器組件19的I-B、II-B腔室，并經容量平衡器組件19的廢液出口后由廢液出口接頭17排出；當進入廢液入口接頭12的廢液量大于容量平衡器組件19的廢液通過量時，多余的廢液經過超濾泵16后到廢液出口接頭17排出。
當透析液和廢液同時通過容量平衡器組件時，8個電磁閥協調開、閉工作，保證單位時間里透析液和廢液通過該容量平衡器組件的液體量一致。具體工作情況為八個電磁閥交替開、閉，分兩個相為一個周期。在第一相(第一個時間段)，電磁閥第一、第六、第四、第七打開，第二、第五、第三、第八關閉。依靠兩個齒輪泵產生的壓力使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，第二、第五、第三、第八關閉。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。
該兩相重復進行，以保證透析液與廢液經過容量平衡器組件的液體量保持嚴格相等。
由于該容量平衡器組件的腔體19內部容積是固定不變的，故只要控制電路3通過單片機設定八個電磁閥的切換時間，即可精確得到透析液和廢液在單位時間內的流量。
當第一齒輪泵8的出口處壓力超過設定值時，泄壓閥7打開，保證推動容量平衡器組件內隔膜的壓力恒定，且防止管路爆開泄漏；在第二齒輪泵10的出口處連接的泄壓閥13起同樣的作用。
當第一液壓監測器6檢測到第一齒輪泵8出口處的壓力小于設定值時，控制電路3提高第一齒輪泵8的轉速，直到第一齒輪泵8出口處的壓力值達到設定值；當第一液壓監測器6檢測到第一齒輪泵8出口處的壓力大于設定值時，控制電路3降低第一齒輪泵8的轉速，直到第一齒輪泵8出口處的壓力值接近設定值。同樣，第二齒輪泵10也根據第二液壓傳感器9的壓力值反饋調整轉速，直到液壓達到設定值。
權利要求
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)內設有容量平衡器組件(19)，該容量平衡器組件(19)的內部具有至少一個空腔，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)通過管路連接第二齒輪泵(10)后與容量平衡器組件(19)的廢液進口相連，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)的每個進、出液口均安裝有電磁閥進行流量控制，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.根據權利要求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)的內部具有兩個互不相通的空腔，每個空腔由隔膜(20)分隔成透析液腔室和廢液腔室；在所述兩個透析液腔室的透析液進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)；在所述兩個廢液腔室的廢液進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.根據權利要求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)透析液進口之間的連接管路上接有第一液壓監測器(6)，第二齒輪泵(10)與容量平衡器組件(19)廢液進口之間的連接管路上接有第二液壓監測器(9)；所述第一液壓監測器(6)和第二液壓監測器(9)分別與控制電路(3)電相連。
4.根據權利要求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.根據權利要求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
本發明公開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部設有至少一個空腔，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進、出液口均安裝有電磁閥進行流量控制；當進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量時，多余的廢液經超濾泵由旁通管流出。本發明能夠保證透析液、廢液通過容量平衡器組件的液體量幾乎完全一致，從而達到從人體精確脫水的目的。它具有誤差較小、脫水精度高、適用范圍較寬等優點。
文檔編號B01D35/00GK1872357SQ20061005425
公開日2006年12月6日 申請日期2006年4月28日 優先權日2006年4月28日
發明者高光勇, 沈洪, 何婭妮, 任應祥 申請人:重慶山外山科技有限公司