透析液流調節的製作方法
2023-07-10 03:35:46 1
透析液流調節的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於在透析設備中調節透析液流的方法和設備。為了調節透析液流，確定通過透析液或血液的特性的改變引起的或者通過透析液流的改變引起的控制變量的值的改變，所述控制變量是經由透析器的物質交換的量度進而是透析器的效果的量度。如果控制變量的值的改變超出極限範圍，那麼增加透析液流。反之，如果控制變量的值的改變未超出極限範圍，那麼減少透析液流。通過本發明，在血液治療的效果方面優化了透析設備中的透析液流，而與對所使用的透析器類型、血液流或者所確定的患者參數的了解無關。
【專利說明】透析液流調節
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於在透析設備中調節透析液流的方法和設備。
【背景技術】
[0002]根據在這裡所使用的術語的含義，透析設備特別是一種用於體外的血液治療的設備，所述設備例如能夠設立為用於血液透析和/或超濾。
[0003]在血液透析時，在透析設備中，患者的血液在體外循環中被引導穿過透析器的血液室。血液室通過半透膜與透析器的透析液室分隔。透析液室由透析液穿流。透析液包含一定濃度的血液電解質，該濃度相應於健康者的血液中的濃度。在治療期間，血液和透析液通常以具有預設的流量的逆流被引導經過半透膜的相對置的側。通過尿排出的物質擴散穿過膜從血液室進入透析液室，而存在於血液和透析液中的電解質同時從較高濃度的室朝向較低濃度的室擴散。
[0004]附加地，血液能夠通過在透析器的半透膜上建立壓力梯度的方式被脫水，因此所述血液的水從血液中被壓到透析液室的一側上。這個過程被稱為超濾。
[0005]透析器在透析設備中進而在血液治療中的效果另外也取決於透析液流的大小，也就是說透析液的流量。高的透析液流能夠將血液治療的效果提高到直至上限，但是也導致透析液和能量的消耗提高。
【發明內容】
[0006]因此所期望的進而本發明的目的是，能夠確定透析設備中的透析液流的量，使得血液治療的效果儘可能高並且同時不過度增加透析液和能量的消耗。在此，還期望的是，這樣確定透析液流的量能夠與 對所使用的透析器類型、血液流或者特定的患者參數的了解、例如與存在再循環無關地進行。
[0007]所述目的通過根據獨立權利要求所述的方法和設備來實現。所述方法和設備的有利的改進方案從相應的從屬權利要求中得到。
[0008]在用於調節透析液流的根據本發明的方法中，透析器的血液室由血液穿流並且透析器的通過半透膜與血液室分隔的透析液室由透析液穿流。為了調節透析液流，確定通過透析液或血液的特性的改變引起的或者通過透析液流的改變引起的控制變量的值的改變，所述控制變量是經由透析器的物質交換的量度進而是透析器的效果的量度。如果控制變量的值的改變超出極限範圍，那麼增加透析液流。反之如果控制變量的值的改變未超出極限範圍，那麼減少透析液流。
[0009]根據本發明的用於調節透析液流的設備具有:透析器，所述透析器具有用於由血液穿流的血液室和通過半透膜與所述血液室分隔的、用於由透析液穿流的透析液室；用於產生穿過透析液室的透析液流的機構；用於確定控制變量的單元，所述控制變量是經由透析器的物質交換的量度進而是透析器的效果的量度；和用於調節穿過透析器的透析液室的透析液流的調節裝置，如果通過透析液或血液的特性的改變引起的或者通過透析液流的改變引起的控制變量的值的改變不在極限範圍之內，其中所述調節裝置指導用於產生透析液流的機構:如果控制變量的值的改變超出極限範圍，那麼增加透析液流，並且如果控制變量的值的改變未超出極限範圍，那麼減少透析液流。
[0010]如果控制變量的值的改變通過透析液流的改變引起，那麼控制變量優選具有可在透析液流改變之後和改變之前分配的、經過透析器之後的透析液或者血液的特性的值的比值或者差值。也就是說，為了確定所述比值或差值，應用在離開透析器的出口處的透析液或者血液的特性的值，其中當所述透析液或者血液進入透析器時透析液流的改變已經發生，並且應用如下透析液或者血液的值，其中當所述透析液或者血液進入透析器時透析液流的改變仍未發生。
[0011 ] 如果控制變量的值的改變通過透析液或者血液的特性的改變引起，那麼控制變量優選具有在經過透析器之後和在經過透析器之前的特性的值的比值或者差值。也就是說，在透析液的特性改變時，一方面能夠確定在經過透析器之後的透析液的特性的值，並且另一方面能夠確定在經過透析器之前的透析液的特性的值或者在經過透析器之前的血液的特性的值的比值或者差值。相應地，在血液的特性改變時適用的是，一方面能夠確定在經過透析器之後的血液的特性的值，並且另一方面能夠確定在經過透析器之前的透析液的特性的值或者在經過透析器之前的血液的特性的值的比值或者差值。控制變量優選具有在經過透析器之後的透析液的特性的值與在經過透析器之前的透析液的特性的值的比值。包含在控制變量的表達式中的差值優選由在經過透析器之後的透析液的特性的值和在經過透析器之前的透析液的特性的值形成。
[0012]透析液的特性優選是透析液的導電性或溫度，並且血液的特性優選是血液的導電性或溫度。
[0013]為了確定控制變量的值的改變，優選至少在一個時間間隔內連續地改變透析液或血液的特性。控制變量本身的值的改變優選通過控制變量對透析液流求導來確定。
[0014]極限範圍優選對應於對於透析液流每次以lOOml/min改變時控制變量的值的10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17`%、18%、19%或20%的值的公差範圍。在此，公差範圍優選為對於透析液流每次以lOOml/min改變時控制變量的值的百分比，以至於在對於透析液流每次以lOOml/min改變時為控制變量的值的10%的值的情況下，達到對於透析液流每次以lOOml/min改變時控制變量的值的9.5%至10.5%的極限範圍。可替選地，公差範圍也能夠是零，以至於極限範圍與極限值重合，例如對於透析液流每次以100ml/min改變時控制變量的值的 10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19% 或 20%。
[0015]優選使用根據本發明的用於在一種體外治療的設備、例如透析設備中調節透析液流的設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]接下來參考的附圖詳細闡述本發明。
[0017]附圖示出:
[0018]圖1示出在濃縮物注射的變形方案中或者在透析液加熱的變形方案中和在800ml/min的透析液流的情況下透析液在經過透析器之前(曲線Cl)和在經過透析器之後(曲線C2)的導電性(左側的縱坐標軸)和溫度(右側的縱坐標軸)的時間曲線，[0019]圖2示出透析液在經過透析器之前和在經過透析器之後的作為透析液流的函數的導電性的或溫度的值的振幅比值(具有左側的縱坐標軸的曲線C3)以及作為透析液流的函數的振幅比值的相對變化(具有右側的縱坐標軸的曲線C4)。
【具體實施方式】
[0020]能夠使用控制變量kd=Qd* (Ad；out (Qd) -Ad；out (O)) /Ad，in作為透析器的效果的量度。在此，Qd描述了透析器中的透析液流，而Ad，^和Ad』 out描述了透析液的特性，例如透析液在經過透析器之前或者在經過透析器之後的導電性或者溫度。Atltjut (O)表明在缺少清潔性能時、例如在缺少血液流時透析液的特性的值。在透析液流增加的情況下，只要存在清潔性能，那麼控制變量kd增加。但是控制變量kd的收益不斷地下降。也就是說，在進一步提高透析器的效果時，由於透析液流的提高，對透析液和能量的需求快速地提高，以至於從特定的極限起，進一步提高透析液流以提高透析器的效果不再是有意義的。
[0021 ] 將由透析液流Qd除的控制變量kd對透析液流Qd求導，表明控制變量kd/Qd的改變，進而表示由於透析液流的改變而產生的透析器的效果的歸一化的收益。
[0022]ε = δ (kd/Qd) / δ Qd= I/Ad』 in* δ (Ad； out (Qd)) / δ Qd
[0023]在以上公式中假設，透析液在經過透析器之前的特性Ad，in與透析液流Qd無關。如果透析液的特性例如是透析液的導電性，那麼在經過透析器之前透析液的導電性的恆定的值例如通過相應地調製注射到透析液中的電解質的量來保持。這對於如下情況是特別重要的，即如果為了確定控制變量的值的改變而連續地改變透析液的特性，如在下文中所示出的。
[0024]此外在控制變量kd/Qd對透析液流Qd求導的公式中不考慮項Atltjut (0)，這簡化了導數的確定。
·[0025]在血液治療期間，改變透析液流並且確定控制變量kd/Qd的改變。在此，透析液流的變化能夠源自有針對性地改變透析液流或者源自在血液治療期間改變的參數。確定控制變量kd/Qd的改變能夠在有針對性地改變透析液流的範圍中通過分別在透析液流改變之前和改變之後確定控制變量kd/Qd來實現，或者通過連續地確定控制變量kd/Qd對透析液流Qd的導數來確定。
[0026]然後將之前所確定的控制變量的改變與極限值或具有上限和下限的極限範圍進行比較。如果控制變量的改變未超出極限範圍的極限值或者下限，那麼減少透析液流。反之如果控制變量的改變超出極限範圍的極限值或者上限，那麼增加透析液流。對於極限值而言，對於透析液流每次以100ml/min改變在控制變量的值的10%和20%之間的值被證實為是尤其有利的。對於這些極限值中的每一個而言，也能夠定義相應的極限範圍，所述極限範圍的上限和下限表明極限值的公差範圍。在此，公差範圍優選為對於透析液流每次以lOOml/min改變時控制變量的值的百分比，以至於對於透析液流每次以lOOml/min改變為控制變量的值的20%的極限值的情況下，對於透析液流每次以lOOml/min改變，極限範圍的下限和上限對應於控制變量的值的19.5%或20.5%的值。通過所述調節，透析液流在透析器的效果方面以及在透析液和能量的消耗的方面被優化。
[0027]對於特定的透析液流，為患者的血液的特性，例如為標誌物如Na離子、尿素、尿酸、β-2-微球蛋白的導電性、溫度或者濃度得出相關的比值，所述相關的比值是透析液在經過透析器之後即在離開透析器的出口處的相應的特性的值與透析液在經過透析器之前即在進入透析器之前的相應的特性的值的相關的比值。透析液流的改變引起透析液在離開透析器的出口處的相應的特性的值的改變。因此，基於透析液流的有針對性的改變對控制變量的改變的確定能夠通過確定在透析液流有針對性地改變之前和之後的控制變量來維持。為此，相應地確定透析液在離開透析器之後的相應的特性的值。因此也必須確定，透析液流的有針對性的改變何時到達離開透析器的出口，也就是說，對於相應的透析液流，透析器的液壓延遲必須是已知的，以便能夠使控制量的改變與透析液流的特定的改變相關聯。在現有技術中，提供一種用於確定透析器的液壓延遲的方法。透析液流的有針對性的改變能夠存在於透析液的流量的短期的，即持續很短的時間間隔的周期性的或者脈衝式的改變中。
[0028]替選於透析液流的有針對性的改變，為了確定控制變量的改變，也能夠連續地、例如周期性地改變透析液在進入透析器之前的特性。在進入透析器的入口處連續地調製透析液的特徵值Atun引起在離開透析器的出口處調製透析液的特徵值因此在穩定的狀態下已知的是，在確定的時間點在離開透析器的出口處透析液的特性的值是怎樣的，以至於透析流的改變能夠快速地與在離開透析器的出口處的透析液的特性的值的改變相關聯。此外因此，因為取決於透析器-透析率、調製頻率和軟管幾何形狀的、複雜的傳輸功能不是必需的。
[0029]對於透析液的特性是透析液的導電性或者溫度的情況而言，在根據圖1的視圖中，為實驗室中的透析治療(體外)示出了在800ml/min的透析液流的情況下在經過透析器之前(曲線Cl)和經過透析器之後(曲線C2)的透析液的導電性(左側的縱坐標軸)或溫度(右側的縱坐標軸)的時間曲線。在此，在進入透析器的入口處的透析液的導電性或者溫度的近似調和的變化通過濃縮物注射的取決於體積的變化即將電解質注射到透析液中，或者通過透析液的加熱的變化而產生。在此，透析液中的電解質的或單一的電解質的濃度的改變或者對透析液的熱調製在對於患者而言在生理上無害的邊界內進行。
[0030]由於透析器體積的大小，導致在透析器中不同濃度的體積即具有透析液的特性的不同的值的體積之間的混合。這種混合導致調製的衰減，也就是說離開透析器的透析液的導電性和溫度的變化的衰減，以至於離開透析器`的透析液的導電性或溫度的振幅取決於調製周期和透析器體積而降低。此外，被調製的體積的一部分穿過半透膜到達體外循環(血液循環)中，由此對離開透析器的透析液的導電性或者溫度的調製附加地降低。對調製的阻尼在根據圖1的視圖中通過曲線Cl和C2的對比，特別是通過振幅的對比可清楚地看到。
[0031]在經過透析器之前和之後的透析液的導電性或溫度的值能夠藉助於測量元件來檢測。從測量元件的數據中可直接看出透析液流的改變的影響，以至於能夠在最短的時間內執行對透析液流的調節進而執行對透析液流的優化。
[0032]在根據圖2的視圖中示出了作為透析液流的函數的在經過透析器之前和之後的透析液的導電性的或溫度的值的振幅比值(具有左側的縱坐標軸的曲線C3)以及作為透析液流的函數的振幅比值的相對改變(具有右側的縱坐標軸的曲線C4)。
[0033]曲線C3示出，在經過透析器之前和之後的透析液的導電性的或溫度的值的振幅比值的增長進而其改變隨著提高的透析液流越來越少。相應地從曲線C4中獲悉，振幅比值的相對改變隨著提高的透析液流快速減少。從大約650ml/min的透析液流的值起,振幅比值的相對改變進而透析器的效果的增長已經為僅不足10%。
[0034]替選於對控制變量的改變的確定，通過檢測在離開透析器的出口處透析液的特性的值和在進入透析器的入口處的透析液的特性的值，即通過檢測在透析液側的透析液的特性的改變，也能夠在血液側測量在透析器中從透析液傳輸到血液上的特性，即通過檢測在離開透析器的出口處和在進入透析器的入口處的血液的相應的特性。例如能夠在靜脈的軟管系統中測量透析液中的溫度團流(TemperaturboIus )經由透析器到血液上的傳輸。在這種情況下，也包含作為透析液流的函數的治療效果的控制變量是:
[0035]kb=Qb* (Ab, out (Qd) -Ab； out (O)) /Ab』 in
[0036]其中Qb表示血液流，即血液的流量，並且Qd表示透析器中的透析液流。Ab，in描述了血液的特性，例如在進入透析器之前的血液的導電性或溫度，並且A1^ut描述了血液在離開透析器的出口處的相應的特性。(O)表明在缺少清潔性能時在離開透析器的出口處的血液的特性的值。
[0037]在這裡也有利的是，不直接地使用控制變量kd，而是使用由透析液流Qd除的控制變量kd對透析液流Qd的導數，也就是說使用控制變量kd/Qd的由於透析液流Qd的改變而引起的改變。
[0038]因此，本發明還允許藉助於透析液的特性的改變對透析液流進行調節並且允許在血液側對血液的相應的特性的改變進行檢測。
[0039]在確定基於透析液流的有針對性的改變而引起的控制變量的改變時，也能夠在透析液側或者在血液側執行對透析液或者血液的特性的改變進行檢測。
[0040]為了確定控制變量的改變，替選於在進入透析器之前的透析液的特性的改變，也能夠連續地、例如周期性地改變在進入透析器之前的血液的特性，並且能夠在血液側或者可替選地在透析液側測量治療·對在離開透析器的出口處的血液的特性的影響。因此，在進入透析器之前的血液的特性的改變是血液的溫度的小的、患者耐受的改變。同樣可能的是，在血液進入透析器之前進入血液中的肝素注入的改變。在血液透析時為患者血液在進入透析器之前連續地摻入肝素或者可替選的抗凝藥物(檸檬酸)，以便防止透析器的凝血(clotting)。這例如藉助注射泵發生，所述注射泵包含相應的藥物。所述泵(肝素泵)的流量能夠被相應地調製。作為其它的替選方案，也能夠調製取代率。在這裡優選待使用的預稀釋中，為患者血液在進入透析器之前輸送無菌的替代品。多餘的水通過超濾經由透析器再次從患者血液中去除。血液中的替代品的組成成分，例如葡萄糖、鈉、鉀、鎂、鈣和碳酸氫鹽在透析器的內部從血液側轉入到透析液側上並且在該處至少是間接地能檢測的，例如通過電導率測量單元檢測電解質。
[0041]本發明因此也允許藉助於血液的特性的改變調節透析液流並且允許在血液側或者透析液側檢測血液的特性的改變。
[0042]用於確定在經過透析器之前(LFtun)和之後(LF4tjut)的透析液的導電性的值的振幅比值的最簡單的方法是，將在進入透析器的入口處的透析液的導電性的振幅值或者峰-峰值(LFtun)與在離開透析器的出口處透析液的導電性的振幅值或者峰-峰值(LFd^ut)相互比較。但是這種方式具有如下缺點:噪音和/或幹擾直接導致測量誤差，這再次降低了所確定的振幅比值的精確度。因此，在根據圖1的視圖的曲線C2中，在離開透析器的出口處的透析液的導電性的值中的幹擾為大約10%。因此為了提高精確度必須在相應多的半周期T/2上求平均值。
[0043]因此有利以信號的平均值來工作，其方式為利用電導率曲線來比較面積的絕對值:
【權利要求】
1.一種用於調節透析液流的方法，所述方法包括: 用血液穿流透析器的血液室並且用透析液穿流所述透析器的通過半透膜與所述血液室分隔的透析液室， 如果通過所述透析液或所述血液的特性的改變引起的或者通過所述透析液流的改變引起的控制變量的值的改變不在極限範圍之內，其中所述控制變量是經由所述透析器的物質交換的量度，那麼調節穿過所述透析器的所述透析液室的透析液流，並且所述調節包括: 確定通過所述透析液或所述血液的所述特性的改變引起的或者通過所述透析液流的改變引起的所述控制變量的值的改變，以及 如果所述控制變量的值的改變超出所述極限範圍，那麼增加所述透析液流，或者如果所述控制變量的值的改變未超出所述極限範圍，那麼減少所述透析液流。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述控制變量的值的改變通過所述透析液流的改變引起，並且其中所述控制變量具有能在所述透析液流改變之後和之前分配的、經過所述透析器之後的所述透析液或者所述血液的特性的值的比值或差值。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述控制變量的值的改變通過所述透析液或所述血液的特性的改變引起，並且其中所述控制變量具有經過所述透析器之後和之前的所述特性的值的比值或者差值。
4.根據權利要求3所述的方法，其中為了確定所述控制變量的值的改變，至少在一個時間間隔內連續地改變所述透析液或所述血液的所述特性。
5.根據權利要求3或4所述的方法，其中所述透析液或所述血液的所述特性是導電性或者溫度。`
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其中所述控制變量的值的改變通過所述控制變量對所述透析液流求導來確定。
7.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其中所述極限範圍對應於對於所述透析液流每次以100ml/min改變時所述控制變量的值的10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%的值的公差範圍。
8.一種用於調節透析液流的設備，具有: 透析器，所述透析器具有用於由血液穿流的血液室和通過半透膜與所述血液室分隔的、用於由透析液穿流的透析液室； 用於產生穿過所述透析液室的所述透析液流的機構； 用於確定控制變量的單元，所述控制變量是經由所述透析器的物質交換的量度；和 用於調節穿過所述透析器的所述透析液室的所述透析液流的調節裝置，如果通過所述透析液或所述血液的特性的改變引起的或者通過所述透析液流的改變引起的控制變量的值的改變不在極限範圍之內，其中 所述調節裝置指導用於產生透析液流的機構:如果所述控制變量的值的改變超出所述極限範圍，那麼增加所述透析液流，並且如果所述控制變量的值的改變未超出所述極限範圍，那麼減少所述透析液流。
9.根據權利要求8所述的設備，其中所述控制變量的值的改變通過所述透析液流的改變引起，並且其中用於確定所述控制變量的所述單元藉助於能在所述透析液流改變之後和之前分配的、經過所述透析器之後的所述透析液或者所述血液的特性的值的比值或者差值來確定所述控制變量。
10.根據權利要求8所述的設備，其中所述控制變量的值的改變通過所述透析液或所述血液的特性的改變引起，並且其中用於確定所述控制變量的所述單元藉助於經過所述透析器之後和之前的所述特性的值的比值或者差值來確定所述控制變量。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述設備此外具有用於連續地改變所述透析液和/或所述血液的所述特性的機構。
12.根據權利要求10或11所述的設備，其中所述透析液或者所述血液的所述特性是導電性，並且所述設備此外具有用於確定經過所述透析器之後和之前的所述透析液和/或所述血液的導電性的值的機構，或者其中，所述透析液或所述血液的所述特性是溫度，並且所述設備此外具有用於確定經過所述透析器之後和之前的所述透析液和/或所述血液的溫度的值的機構。
13.根據權利要求8至12中任一項所述的設備，其中用於確定所述控制變量的所述單元通過所述控制變量對所述透析液流求導來確定所述控制變量的值的改變。
14.根據權利要求8至13中任一項所述的設備，其中所述極限範圍對應於對於所述透析液流每次以100ml/min改變時所述控制變量的值的10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%或20%的值的公差範圍。
15.一種具有用於體外血液治療的設備，其具有根據權利要求8至14中任一項所述的設備。·
【文檔編號】A61M1/36GK103857419SQ201280042814
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2011年9月1日
【發明者】帕斯卡爾·克佩爾施密特, 阿爾弗雷德·加格爾 申請人:弗雷森紐斯醫療護理德國有限責任公司