專利名稱：通過(guò)選擇性提取溶質(zhì)體外處理血液的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是通過(guò)選擇性提取溶質(zhì)處理血液的一種裝置和方法。
本專利申請(qǐng)的目的是借助于設(shè)計(jì)用于分離物質(zhì)的體外系統(tǒng)過(guò)濾血液以選擇性地分離和提取選定分子大小的溶解的物質(zhì)。
這樣的系統(tǒng)用于處理含有不同分子量的溶質(zhì)的血液。例如，這樣的物質(zhì)是分子量為60道爾頓的尿素、磷酸鹽(96-97道爾頓)、肌酸酐(113道爾頓)、維生素B12(1355道爾頓)、菊糖(5200道爾頓)、β2-小球蛋白(12000道爾頓)以及白蛋白(58000道爾頓)。
下文所稱的“小型分子”是分子量約2000道爾頓以下的分子，“中型分子”是分子量在2000至50000道爾頓之間的分子，而“大型分子”是分子量大于50000道爾頓的分子(例如蛋白)。
背景技術(shù)：
這樣的系統(tǒng)往往是帶有分離分子量小于白蛋白的溶質(zhì)用的體外膜的系統(tǒng)，用于治療腎機(jī)能不全。
人們一直在追求改進(jìn)，特別是追求改善清除率、減少治療時(shí)間和使得系統(tǒng)簡(jiǎn)單而低成本。在此要指出一種溶質(zhì)的清除率是指給定容積的處理后的血液中溶質(zhì)的量。
在透析領(lǐng)域內(nèi)，所使用的第一膜對(duì)分子大小達(dá)200道爾頓的小溶質(zhì)是高通透的。小的溶質(zhì)的清除率取決于所使用的膜的通透性和擴(kuò)散能力。
第一膜對(duì)維生素B12范圍(1355道爾頓)的某些中尺寸溶質(zhì)通透性低下被歸為多發(fā)性尿毒癥神經(jīng)病變的病因。
為了提高中型分子的清除率，首先想到的是使用分子大小截止值為40000道爾頓的高流速膜給流經(jīng)所述膜的擴(kuò)散流添加一個(gè)對(duì)流。一個(gè)膜的截止值定義為經(jīng)該膜穿過(guò)的溶質(zhì)的小于10％的分子大小。
然而實(shí)施該想法時(shí)所遇到的問(wèn)題包括難于控制由對(duì)流流速得到的超濾率，和高損耗有用的血漿組分，譬如激素、維生素和氨基酸。
提高中型分子的清除率的第二種想法是血液過(guò)濾，這是一種通過(guò)膜去除溶質(zhì)的純對(duì)流方法。然而，此方法提取大量的液體，因此需要用無(wú)菌液體進(jìn)行補(bǔ)償前稀釋和(或)后稀釋，并且需要一種對(duì)分子大小達(dá)40000道爾頓的溶質(zhì)高通透的膜。然而，使用純對(duì)流方法時(shí)，清除率取決于稀釋(前稀釋或者后稀釋)的方法、血流速度和灌注速度。
通過(guò)常規(guī)的血液過(guò)濾時(shí)，小型分子的清除率次于用血液透析法得到的清除率。如果提高灌注速度、血流速度和膜的面積，血液過(guò)濾模式的清除率可能達(dá)到血液透析的清除率。然而，這是不實(shí)際的，會(huì)提高治療成本并且導(dǎo)致氨基酸和激素的損耗。另外，血液流速是有限的，特別是對(duì)于血液進(jìn)路不佳的患者。
就小型分子的清除率而言，當(dāng)發(fā)現(xiàn)血液過(guò)濾模式的清除率有限時(shí)，人們結(jié)合使用血液過(guò)濾和血液透析兩種方法。這種同時(shí)使用的方法公知為血液透濾。然而，這產(chǎn)生的問(wèn)題包括準(zhǔn)確控制血液過(guò)濾流速的困難、激素和氨基酸的高損耗、系統(tǒng)的復(fù)雜性和需要大量地?zé)o菌液體和透析液體并且因此帶來(lái)高治療成本。
因此，使用以不同工作模式工作的單個(gè)濾器依然不能解決損失某些尺寸范圍的分子和高治療成本的特殊問(wèn)題。
之后J.C.Kingswood和F.D.Thompson博士提出一種方案，以非再注入液體進(jìn)行連續(xù)的血液過(guò)濾超濾處理由也以自主超濾工作的一個(gè)第二膜進(jìn)行。圖1代表由此方案衍生的透析裝置。
此方法是處理通過(guò)把從一個(gè)第一空心纖維膜得到的第一超濾液以超濾模式送過(guò)一個(gè)第二空心纖維膜來(lái)處理第一超濾液。第一超濾是經(jīng)一個(gè)對(duì)分子量小于10000道爾頓的分子不通透的第一高流速膜進(jìn)行。在第二膜中的孔隙小于第一膜中的孔隙。
如圖1中所示，在第一膜的出口處把主要含有大型分子的非過(guò)濾的液體送到患者進(jìn)行再注入。含有小尺寸和中尺寸的分子的第一超濾液經(jīng)第二膜過(guò)濾。主要含中型分子的不被第二膜過(guò)濾的液體收集到一個(gè)廢物袋中。主要含小型分子的第二超濾液在后稀釋液中經(jīng)患者的靜脈管線再注入。
這省去后注入時(shí)消耗過(guò)量的無(wú)菌液體，并且使得可以在患者身體內(nèi)再注入含一些中型分子的液體。
即使這樣也發(fā)生營(yíng)養(yǎng)素、氨基酸、葡萄糖和維生素的高損失，并且諸如鉀之類的小離子的清除率差。
因此設(shè)計(jì)了另一種透析裝置。曾經(jīng)認(rèn)為要除去的尿毒癥分子是分子量小于200道爾頓的分子和分子量在10000至40000道爾頓之間的分子。
這種認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了圖2中描繪的由三個(gè)濾器組成的一種裝置。
第一濾器具有約40000道爾頓的截止值。血液流過(guò)此第一濾器以得出一種含小型分子和中型分子，即分子量小于40000道爾頓的分子的第一濾液。然后經(jīng)具有10000道爾頓以下截止值的第二濾器除去分子量在10000至40000道爾頓之間的溶質(zhì)。然后通過(guò)用一個(gè)具有約200道爾頓截止值的膜進(jìn)行血液過(guò)濾來(lái)處理第二濾液。從而含200至10000道爾頓之間的溶質(zhì)的凈化的濾液，歸還患者用于后灌注，患者還接受分子量大于40000道爾頓的分子。
然而，所有這些溶質(zhì)的清除率取決于在濾器1中的超濾速度，其不能超過(guò)血流速度的30％，這是一個(gè)與常規(guī)的血液透析中得到的速度相比較低的值。這提高了操作成本。
最近，美國(guó)專利6,193,681說(shuō)明了一種治療血液的敗血病的裝置，這在圖3中繪出。血液首先流過(guò)一個(gè)紫外線發(fā)射裝置，然后流過(guò)一個(gè)血液濃縮器后再注入患者體內(nèi)。一個(gè)次級(jí)回路連接到血液濃縮器的一個(gè)第二出口，血液從所述出口經(jīng)一個(gè)濾器流出，接著流過(guò)一個(gè)膜模件和一個(gè)稀釋源，然后在血液濃縮器上游注入。
另外有一種與血液除去法類似的問(wèn)題。治療性血液除去法在其血漿含有一種或者多種有害物質(zhì)或者毒性物質(zhì)的患者身上實(shí)施。
這些溶質(zhì)按照與從血液除去溶質(zhì)相同的原理被除去，一個(gè)區(qū)別是從血漿中提取的溶質(zhì)的分子量較大。
從而現(xiàn)有技術(shù)的裝置的設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題重復(fù)發(fā)生，即-灌注液體的高消耗，-營(yíng)養(yǎng)素、氨基酸、葡萄糖和維生素的高損失，-溶質(zhì)清除率低，-包括幾個(gè)濾器和泵的裝置的高成本。
本專利申請(qǐng)中針對(duì)的問(wèn)題是如何達(dá)到以良好的清除率選擇性地除去一個(gè)或者多個(gè)分子量范圍的分子，而消耗非常少量的無(wú)菌液體。
例如，對(duì)于處于敗血癥狀態(tài)的患者必須除去許多中型分子，同時(shí)還要保持滿意地除去小型分子。敗血癥的特征是從感染原發(fā)點(diǎn)大量反復(fù)地釋放出特定的致病菌。
一個(gè)附帶的問(wèn)題是優(yōu)選地將這樣的一個(gè)系統(tǒng)用于重病特護(hù)環(huán)境中進(jìn)行的長(zhǎng)期治療而沒(méi)有血液過(guò)濾梗阻的風(fēng)險(xiǎn)。這樣的適用可以通過(guò)明智地選擇各種濾器的工作模式、使用和適當(dāng)?shù)夭贾谜{(diào)節(jié)流速的器件、選擇受控制的流速和管線的流體力學(xué)設(shè)計(jì)而達(dá)到。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種體外血液處理裝置，包括至少一個(gè)交換器1，該交換器1裝備有至少一個(gè)用于受處理的血液的第一入口2、一個(gè)第一液體出口4和一個(gè)第二液體出口5；一個(gè)連接到交換器1的第一入口2的用于受處理的血液的輸入管線10；一個(gè)連接到交換器1的第一出口4的血液輸出管線(或者說(shuō)靜脈管線)11；和至少一個(gè)處理單元21，該至少一個(gè)處理單元21包括至少一個(gè)第一液體入口22和至少一個(gè)第一液體出口24，交換器1的第二出口5與處理單元21的第一入口22液體連通，其特征在于，處理單元21的第一出口24與輸入管線10液體連通。
本發(fā)明還涉及一種要借助于所述體外血液處理裝置實(shí)施的體外血處理方法，所述體外處理裝置包括一個(gè)交換器1和一個(gè)處理單元21，一個(gè)血液輸入管線10和一個(gè)血液輸出管線11連接到所述交換器1上，所述方法包括以下步驟血液經(jīng)連接到交換器1的輸入管線10傳送、首先在交換器1中過(guò)濾以產(chǎn)生一種第一濾液，所述第一濾液由處理單元21過(guò)濾至少一個(gè)第二次以產(chǎn)生一種第二濾液，所述第二濾液經(jīng)輸入管線10傳送以預(yù)稀釋受處理的血液，然后把血液從交換器1的出口傳送到輸出管線11。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)參見(jiàn)下面的說(shuō)明。


現(xiàn)在參照附圖進(jìn)行說(shuō)明，在附圖中圖1示出涉及使用兩個(gè)有不同截止值并且?guī)в泻笙♂屧僮⑷氲臑V器的現(xiàn)有技術(shù)。
圖2示出涉及使用三個(gè)有不同截止值并且?guī)в泻笙♂屧僮⑷氲臑V器的現(xiàn)有技術(shù)。
圖3示出美國(guó)專利6,193,681的現(xiàn)有技術(shù)。
圖4至圖10是根據(jù)本發(fā)明的用于處理生理液體的裝置連同各種實(shí)施方式的示意圖。
圖11和圖12示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的兩種配置在根據(jù)溶質(zhì)的分子大小進(jìn)行的清除率方面的估計(jì)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
圖4以示意的方式示出本發(fā)明的原理血液流經(jīng)一個(gè)輸入管線、抵達(dá)交換器中并且經(jīng)一個(gè)輸出管線從交換器流出，連同由處理單元處理第一濾液并且用前稀釋把離開處理單元的液體注入到動(dòng)脈管線中。
我們可以把這種概念定義為用前稀釋把最終濾液再注入的過(guò)濾步驟的“級(jí)聯(lián)”具體地一種第一濾液被第二次過(guò)濾，然后在第一濾器的入口注入第二濾液，或者說(shuō)在“前稀釋”中。
圖5示出本發(fā)明的體外血液處理裝置，包括一個(gè)交換器1，所述交換器1包括一個(gè)用于受處理的血液的第一入口2、一個(gè)第一液體出口4和一個(gè)第二液體出口5；一個(gè)連接到交換器1的第一入口2的用于受處理的血液的輸入管線或者說(shuō)動(dòng)脈管線10；一個(gè)連接到交換器1的第一出口4的血液輸出管線或者說(shuō)靜脈管線11。一個(gè)處理單元21包括一個(gè)第二液體入口22和一個(gè)第一液體出口24；交換器1的第二出口5與處理單元21的第一入口22液體連通，并且處理單元21的第一出口24與輸入管線10液體連通。
處理單元21的第一入口22與交換器1的第二出口5之間的液體連通由管道12產(chǎn)生。
交換器1可以裝備一個(gè)半透膜6，所述半透膜6把交換器1分成一個(gè)第一腔7和一個(gè)第二腔8。交換器的第一入口2與交換器的第一腔7液體連通，交換器的第一出口4與交換器的第一腔7液體連通，并且交換器的第二出口5與交換器的第二腔8液體連通。
連接到交換器1的第一入口2的稱為“動(dòng)脈管線”的血液輸入管線10、連接到交換器的第一出口4的稱為“靜脈管線”的血液輸出管線11和交換器的第一腔7形成一個(gè)體外血液處理回路的一部分。
在圖6中所示的實(shí)施方式中，交換器1可以包括一個(gè)與第二腔8液體連通并且與一個(gè)第一透析液體源9液體連通的第二入口3。在此工作模式中，在兩個(gè)腔的每個(gè)中血液和透析液體沿相反的方向流動(dòng)。
圖5示出裝備一個(gè)半透膜26的處理單元21，所述半透膜26把處理單元21分成一個(gè)第一腔27和一個(gè)第二腔28。
處理單元21可以有利地具有一個(gè)第二液體出口25。
這樣，處理單元21的第一出口24與處理單元21的第一腔27液體連通，而處理單元21的第二出口25與處理單元21的第二腔28液體連通。
可供選擇地，處理單元21的第一入口22既可以與處理單元21的第二腔28液體連通，也可以與處理單元21的第一腔27液體連通。
處理單元21的第二出口25與一個(gè)第一廢液排出管線30液體連通，所述排出管線30可以把處理單元21的第二出口25連接到排出口或者連接到一個(gè)第一廢液容器31。
處理單元21還可以具有一個(gè)第二入口23，該第二入口23與第二腔28液體連通，并且與第二透析液體源29液體連通。在圖7中所示的處理單元的工作模式中，透析液沿對(duì)經(jīng)第一入口2抵達(dá)的生理液體相反的方向流動(dòng)。
交換器1和處理單元21具有不同的特征。交換器1的膜6可以是高流速的膜，而處理單元21的膜26可以是低流速的膜。
一個(gè)低流速的膜具有低的水通透性。超濾系數(shù)在2至10ml/h，mmHg，m2之間。一個(gè)高流速的膜具有高得多的流體通透性。超濾系數(shù)是20至50ml/h，mmHg，m2之間。
交換器或者處理單元可以包括一個(gè)空心纖維膜(也稱為毛細(xì)濾器)，或者是一個(gè)平板纖維膜，這指的是膜片。
從而，至少在一定的分子量以上，交換器1中的膜6的分子通透性大于大于處理單元21中的膜26的分子通透性。
更加具體地，我們可以確定第一膜與第二膜的兩個(gè)截止值之間的比值或者差。從而我們可以確定第一膜的截止值與第二膜的截止值的比小于或者等于三。以另一方式，我們可以確定第一膜與第二膜的截止值之間的差值在20000至30000道爾頓之間。第一膜的截止值可以小于或者等于40000道爾頓，并且第二膜的截止值可以小于或者等于10000道爾頓。在一個(gè)實(shí)施方式中，第一膜的截止值大約是40000道爾頓而第二膜的截止值大約是10000道爾頓。
為了向受治療的患者再灌注水，可以把輸出管線11連接到一個(gè)連接到一個(gè)第一無(wú)菌液體源51的后稀釋管線50和(或)把輸入管線10連接到一個(gè)連接到第二無(wú)菌液體源61的前稀釋管線60。
一個(gè)管道40使得處理單元21的第一出口24與交換器1的第一入口2之間液體連通。
前稀釋管線60可以直接地連接到所述第二管道40或者直接連接到輸入管線10。
不同的無(wú)菌液體源51、61可以是無(wú)菌液體袋和(或)可以通過(guò)從主供給系統(tǒng)引出的水在線制備無(wú)菌液體而得到。
在把本發(fā)明應(yīng)用到特定的在圖9和圖10中所示的血漿除去法時(shí)，交換器是一個(gè)血漿濾器。血漿濾器具有一百萬(wàn)至五百萬(wàn)道爾頓之間的截止值。
在此申請(qǐng)中，交換器或者處理單元可以包括一個(gè)空心纖維膜(也稱為毛細(xì)管濾器)或者一個(gè)平板膜，這指的是膜片。
從而處理單元21包括一個(gè)可以注重于至少一種給定物質(zhì)的單元。這個(gè)單元可以是一個(gè)吸收芯筒，或者可以是一個(gè)反應(yīng)器，例如是一個(gè)電泳槽。
處理單元可以裝備一個(gè)半透膜26，所述半透膜26把處理單元分成一個(gè)帶有一個(gè)第一出口24的第一腔27和一個(gè)帶有一個(gè)第一入口22和一個(gè)第二出口25的第二腔28。所述第二出口連接到一個(gè)排放管線。處理單元可以具有小于或者等于250000道爾頓的截止值。
該截止值可以小于或者等于200000道爾頓。
處理單元可以具有一個(gè)使得白蛋白分子(分子量為58000道爾頓)可以100％地穿過(guò)所述膜的截止值。
圖10示出一個(gè)包括要作用在至少某種分子70上的器件的裝置。這些器件連接到交換器1的第二出口5與處理單元21的第一入口22之間的第一管12上。這些要作用在至少某種分子70上的器件可以是一個(gè)反應(yīng)器、一個(gè)吸收器或者是一個(gè)基于放射的裝置，例如一個(gè)電泳、酶反應(yīng)、放射、或者紫外線照射裝置。從而血漿濾器可以具有一微米的微孔。處理單元可以具有一個(gè)小于或者等于90000道爾頓的截止值，讓蛋白可以通過(guò)到患者的血液中。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是它添加一個(gè)第三過(guò)濾器件以除去其它的分子量范圍，如在圖8中所示。該裝置可以包括至少一個(gè)帶有膜86的輔助交換器81，所述膜86把輔助交換器81分成一個(gè)與一個(gè)第一入口82和第一出口84液體連通的第一腔87以及一個(gè)與至少一個(gè)第二出口85液體連通的第二腔88。這樣的輔助交換器的截止值將小于其它的兩個(gè)膜6、26的截止值。
輔助交換器81的第一入口82與處理單元21的第二出口24液體連通，并且輔助交換器81的兩個(gè)出口84或者85之一與交換器1的第一入口2液體連通。
一個(gè)第二廢液排放管線90把輔助交換器81的其它出口84、85連接到一個(gè)排出口，所述排出口可以是一個(gè)第二廢液容器91。
圖8示出以透析模式工作的輔助交換器輔助交換器81具有一個(gè)與輔助交換器81的第二腔88液體連通并且與第三透析液體源89液體連通的第二入口83，輔助交換器81的第一出口84與交換器1的第一入口82液體連通，輔助交換器81的第二出口85經(jīng)一個(gè)第二廢液排放管線90與一個(gè)排出口91液體連通。
三個(gè)膜的選擇將根據(jù)患者和所需要的治療、按照要除去或者保留的分子量范圍來(lái)非常精確地進(jìn)行。第一膜6適于高分子量的分子(優(yōu)選以血液過(guò)濾模式)，第二膜26適于中間范圍的分子量的分子(優(yōu)選以血液過(guò)濾模式)，而第三膜86適于低分子量的分子，即優(yōu)選以透析模式。輔助交換器81還可以在需要時(shí)以超濾模式工作。工作模式的選擇使得可以對(duì)患者的需要對(duì)癥地進(jìn)行治療并且可以以最小的梗阻得到理想的運(yùn)行。
關(guān)于各種液體流速的控制，用于調(diào)節(jié)活性液體流速的第一器件101置于連接到交換器1的第一入口2的入口管線10上?？晒┻x擇地，調(diào)節(jié)流速的第一器件101可以剛好置于交換器1的第一入口2與把輸入管線連接到管道的連接點(diǎn)110之間或者把輸入管線連接到第二管道40的連接點(diǎn)110的上游。
在此第一可供選擇的方式中，在第二管道40中的壓降要求在第一管道12中的較低的正壓以達(dá)到膜26的所希望的透膜壓力(TMP)。
還有，在此第一可供選擇的方式中，不需要把一個(gè)泵裝配到第二管道40上單個(gè)的泵101對(duì)于第二管道40和動(dòng)脈管線11就足夠了。
在第二可供選擇的方式中，調(diào)節(jié)活性液體流速的第二器件102置于把處理單元21的第一出口24連接到交換器1的第一入口2上的第二管道40上。
調(diào)節(jié)活性液體流速的第三器件103置于把交換器1的第二出口5連接到處理單元的入口22或23之一的第一管道12上。
還有，調(diào)節(jié)活性液體流速的第四器件104可以連接到后稀釋管線50上。
調(diào)節(jié)活性液體流速的第五器件105可以連接到把處理單元21的第二出口25連接到一個(gè)排出口31的廢液排放管線30上。
在輸入管線上的調(diào)節(jié)流速的器件101、在第二管道40上的調(diào)節(jié)流速的器件102和排放管線30上的調(diào)節(jié)流速的器件105這樣的有至少三個(gè)調(diào)節(jié)流速的器件的配置中，可以進(jìn)行特別的考慮保證不同流速組的兼容。
調(diào)節(jié)活性液體流速的第六器件106可以連接到前稀釋管線60上。
調(diào)節(jié)活性液體流速的器件101、102、103、104和105可以是泵和(或)閥門。特別地，在排放管線30上、或者在后稀釋管線50上、或者在前稀釋管線60上的調(diào)節(jié)活性液體流速的器件應(yīng)當(dāng)是閥門。
在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，第一后稀釋無(wú)菌液體源51是一個(gè)無(wú)菌液體袋，而連接到離開處理單元的排放管線的第一廢液容器31是一個(gè)廢液袋。該裝置包括一個(gè)稱量無(wú)菌液體袋51重量的第一天平120和一個(gè)稱量廢液袋31重量的第二天平121?？晒┻x擇地，一個(gè)單個(gè)天平120-121可以把無(wú)菌液體袋51與廢液袋31一起稱重。
在此情況下，一個(gè)計(jì)算和控制單元131將接收至少一個(gè)天平120-121發(fā)出的信號(hào)，并且將控制調(diào)節(jié)活性液體流速的器件101、102、103、104和105。
計(jì)算和控制單元周期地，例如從重量和每?jī)纱螠y(cè)量之間的時(shí)間間隔，計(jì)算實(shí)際流速或者實(shí)際流速的函數(shù)的參數(shù)。它將把測(cè)量的實(shí)際流速與所希望的流速相比較，并且將能夠控制一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)活性液體流速的器件101、102、103、104或105。
從而可以在處理的過(guò)程中監(jiān)視和控制無(wú)菌液體和廢液的量或者它們的差。知道這些重量量，控制單元可以得到一個(gè)所希望的無(wú)菌液體溶液和廢液的量。
以此方式可以良好地控制水平衡。
上述的裝置可以用于血漿除去法。
本發(fā)明還涉及一種在一個(gè)體外處理血液的裝置上實(shí)施的體外處理血液的方法，所述體外處理裝置包括一個(gè)交換器1和一個(gè)處理單元，一個(gè)血液輸入管線10和一個(gè)血液輸出管線11連接到所述交換器1上，所述方法包括以下步驟-血液經(jīng)連接到交換器1的第一入口的輸入管線10傳送，-在交換器1中進(jìn)行血液的第一次過(guò)濾，產(chǎn)生穿過(guò)交換器的第二出口的第一濾液，-所述第一濾液在處理單元21中過(guò)濾至少一個(gè)第二次，產(chǎn)生第二濾液，-把從處理單元的第一出口出來(lái)的所述第二濾液傳送到輸入管線10以進(jìn)行受處理的血液的前稀釋，-把從交換器1的第一出口出來(lái)的血液傳送到輸出管線11。
特別地，所述的方法將包括一個(gè)經(jīng)一個(gè)分成一個(gè)第一腔27和一個(gè)第二腔28的處理單元21中的一個(gè)半透膜26進(jìn)行第二次過(guò)濾，獲得第二濾液，并且把未過(guò)濾的液體傳送到排出管線30。
所述方法的另一個(gè)特征是第一次過(guò)濾經(jīng)一個(gè)把交換器1分成一個(gè)第一腔27和一個(gè)第二腔28的半透膜6進(jìn)行。
所述方法的另一個(gè)特征是處理單元的膜26過(guò)濾分子量小于從交換器的膜16過(guò)濾的分子的分子量的分子。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是所述方法包括一個(gè)把無(wú)菌液體灌注到交換器的血液輸出管線11中的步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是所述方法包括一個(gè)把無(wú)菌液體灌注到交換器的血液輸入管線10中的步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是所述方法使用一個(gè)截止值小于40000道爾頓的交換器膜16。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是所述方法使用一個(gè)截止值小于10000道爾頓的交換器膜16。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是進(jìn)行的處理是一種血漿除去法，并且處理單元著重至少一個(gè)某種給定的物質(zhì)。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是交換器膜16具有一個(gè)在一百萬(wàn)至五百萬(wàn)之間的截止值。
本發(fā)明的另一個(gè)特征是處理單元膜16具有一個(gè)小于250000道爾頓的截止值。
我們用不同截止值的濾器進(jìn)行了模擬。圖11和圖12示出對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的裝置的兩個(gè)配置的在清除率作為溶質(zhì)的分子量的函數(shù)的方面所估計(jì)的結(jié)果。圖11示出使用截止值等于40000道爾頓的交換器的第一配置，并且處理單元使用一個(gè)截止值等于10000道爾頓的交換器。對(duì)于約11000道爾頓的分子的清除率(曲線1)非常良好，而相對(duì)于裝備單個(gè)濾器的操作裝置的小分子的清除率(曲線2)保持恒定。
圖12示出使用截止值等于1000000道爾頓的交換器的第二配置，并且處理單元使用一個(gè)截止值等于250000道爾頓的交換器。對(duì)于約300000道爾頓的分子的清除率(曲線1`)非常良好，而相對(duì)于裝備單個(gè)濾器的操作裝置的中型分子的清除率(曲線2`)保持恒定。
本發(fā)明提供數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明能夠-相對(duì)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期處理，中型分子(或者在血漿除去法中的大型分子)的清除率增加三到四倍，同時(shí)交換液體量沒(méi)有增加，并且小型分子(在血漿除去法中的小型和中型分子)的標(biāo)準(zhǔn)清除率沒(méi)有改變。
-大量地節(jié)省無(wú)菌液，因此工作成本較低，-充分地除去中型分子，-保留示蹤元素和營(yíng)養(yǎng)素，示蹤元素和營(yíng)養(yǎng)返回到患者體內(nèi)，-高容量過(guò)濾。
特別地，在圖5中所示的配置中，提供了許多其它的優(yōu)點(diǎn)。需要最少的調(diào)節(jié)流速的器件；一個(gè)在動(dòng)脈管線上的蠕動(dòng)泵101和一個(gè)在管道40上的泵103足以操作所述裝置。
還有良好地構(gòu)思了調(diào)節(jié)流速的器件的布置；不需要在第二管道40上的泵，盡管還是可以裝上一個(gè)，并且調(diào)節(jié)流速的器件103不需要是大功率的。這使得可以進(jìn)行重病特護(hù)的長(zhǎng)期操作，同時(shí)避免各種膜的嚴(yán)重的微孔梗阻。
最后，該工作方案的應(yīng)用還設(shè)想用于另一種體外血液處理模式，也就是血漿除去法。在仔細(xì)地選擇和使用膜時(shí)血漿除去操作是優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.一種體外處理血液的裝置，包括-至少一個(gè)交換器(1)，所述交換器(1)具有一個(gè)把所述交換器分為一個(gè)第一腔(7)和一個(gè)第二腔(8)的半透膜(6)、至少一個(gè)與第一腔(7)液體連通的用于受處理的血液的第一入口(2)、一個(gè)與第一腔(7)液體連通的第一液體出口(4)和一個(gè)與第二腔(8)液體連通的第二液體出口(5)，-一個(gè)連接到交換器(1)的第一入口(2)的用于受處理的血液的輸入管線(10)，-一個(gè)連接到交換器(1)的第一出口(4)的血液輸出管線(11)，-至少一個(gè)處理單元(21)，所述處理單元(21)包括一個(gè)把所述處理單元(21)分為一個(gè)第一腔(27)和一個(gè)第二腔(28)的半透膜(26)、至少一個(gè)與第二腔(28)液體連通的第一液體入口(22)和至少一個(gè)與處理單元(21)的第一腔(27)液體連通的第一液體出口(24)，-交換器(1)的第二出口(5)與處理單元(21)的第一入口(22)液體連通，-處理單元(21)的第一出口(24)與輸入管線(10)液體連通，其特征在于，-處理單元(21)包括一個(gè)與第二腔(28)液體連通的第二液體出口(25)，-處理單元(21)的第二出口(25)與一個(gè)第一廢液排放管線(30)液體連通。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，連接到交換器(1)的第一入口(2)的血液輸入管線(10)、連接到交換器的第一出口(4)的血液輸出管線(11)和交換器的第一腔(7)形成一個(gè)體外血液處理回路的一部分。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，一個(gè)第一管道(12)連接在交換器(1)的第二出口(5)與處理單元(21)的第一入口(22)之間以進(jìn)行液體連通。
4.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其中，一個(gè)第二管道(40)連接在處理單元(21)的第一出口(24)與交換器(1)的第一入口(2)之間以進(jìn)行液體連通。
5.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其中，交換器(1)包括一個(gè)與第二腔(8)液體連通并且與一個(gè)第一透析液體源(9)液體連通的第二入口(3)，在兩個(gè)腔的每個(gè)中，血液和透析液體沿相反的方向流動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一所述的裝置，其特征在于，第一廢液排放管線(30)把處理單元(21)的第二出口(25)連接到一個(gè)排出口。
7.如權(quán)利要求1至5中任一所述的裝置，其特征在于，第一廢液排放管線(30)把處理單元(21)的第二出口(25)連接到一個(gè)用過(guò)的液體的第一容器(31)。
8.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，至少在一定的分子量以上，交換器(1)的膜(6)的分子通透性大于處理單元(21)的膜(26)的分子通透性。
9.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，交換器(1)的膜(6)是高流速膜，而處理單元(21)的膜(26)是低流速膜。
10.如權(quán)利要求8至9中任一所述的裝置，其特征在于，第一膜(6)的截止值與第二膜(26)的截止值之間的比小于或者等于3。
11.如權(quán)利要求8至10中任一所述的裝置，其特征在于，第一膜與第二膜的截止值之間的差在20000至30000道爾頓之間。
12.如權(quán)利要求8至11中任一所述的裝置，其特征在于，第一膜的截止值小于或者等于40000道爾頓.
13.如權(quán)利要求8至12中任一所述的裝置，其特征在于，第二膜的截止值小于或者等于10000道爾頓。
14.如權(quán)利要求8至13中任一所述的裝置，其特征在于，第一膜的截止值大約是40000道爾頓。
15.如權(quán)利要求8至14中任一所述的裝置，其特征在于，第二膜的截止值大約是10000道爾頓。
16.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，一個(gè)后稀釋管線(50)連接到輸出管線(11)并且連接到一個(gè)第一無(wú)菌液體源(51)。
17.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，一個(gè)前稀釋管線(60)與輸入管線(10)液體連通并且連接到一個(gè)第二無(wú)菌液體源(61)。
18.如權(quán)利要求1至17中任一所述的裝置，其特征在于，前稀釋管線(60)直接連接到所述的管道(40)。
19.如權(quán)利要求1至17中任一所述的裝置，其特征在于，前稀釋管線(60)直接連接到輸入管線(10)。
20.如權(quán)利要求16至19中任一所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)無(wú)菌液體源(51、61)是無(wú)菌液體袋。
21.如權(quán)利要求16至20中任一所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)無(wú)菌液體源(51、61)通過(guò)使用從主供給系統(tǒng)取得的水在線制備無(wú)菌液體而得到。
22.如權(quán)利要求1至10或者16至21中任一所述的裝置，其特征在于，所述交換器是一個(gè)血漿濾器。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，所述血漿濾器具有在一百萬(wàn)至五百萬(wàn)道爾頓之間的截止值。
24.如權(quán)利要求22或者23所述的裝置，其特征在于，所述處理單元具有一個(gè)截止值小于或者等于250000道爾頓的半透膜(26)。
25.如權(quán)利要求22至24中任一所述的裝置，其特征在于，處理單元(21)具有一個(gè)半透膜(26)，其截止值使得基本上所有白蛋白分子都可以穿過(guò)所述膜。
26.如權(quán)利要求22至25中任一所述的裝置，其特征在于，包括用于作用于置于第一管道(12)上的至少某些分子(70)并且使得交換器(1)的第二出口(5)與處理單元(21)的第一入口(22)之間液體連通的器件。
27.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，用于作用于至少某些分子的器件是一個(gè)反應(yīng)器。
28.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，用于作用于至少某些分子的器件是一個(gè)吸附裝置。
29.如權(quán)利要求26所述的裝置，其特征在于，用于作用于至少某些分子的器件是一個(gè)放射裝置。
30.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，包括-至少一個(gè)帶有一個(gè)膜(86)的輔助交換器(81)，所述膜(86)把它分隔成一個(gè)與一個(gè)第一入口(82)和一個(gè)第一出口(84)液體連通的第一腔(87)以及一個(gè)與至少一個(gè)第二出口(85)液體連通的第二腔(88)，其截止值小于交換器和處理單元的膜(6、26)的截止值，-所述輔助交換器(81)的第一入口(82)與處理單元(21)的第二出口(24)液體連通，并且-輔助交換器(81)的兩個(gè)出口(84或85)之一與交換器(1)的第一入口(2)液體連通。
31.如權(quán)利要求30所述的裝置，其特征在于，一個(gè)第二廢液排放管線(90)把輔助交換器(81)的另一出口(84或85)連接到一個(gè)排出口。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，所述排出口是一個(gè)第二廢液容器(91)。
33.如權(quán)利要求30至32中任一所述的裝置，其特征在于，輔助交換器(81)具有一個(gè)與輔助交換器(81)的第二腔(88)液體連通并且與一個(gè)第三透析液體源(89)液體連通的第二入口(83)，-輔助交換器(81)的第一出口(84)與交換器(1)的第一入口(82)液體連通，-輔助交換器(81)的第二出口(85)經(jīng)一個(gè)第二廢液排放管線(90)與一個(gè)排出口(91)液體連通。
34.如前述權(quán)利要求中任一所述的裝置，其特征在于，它包括用于調(diào)節(jié)活性液體流速的第一器件(101)，所述第一器件(101)置于連接到交換器(1)的第一入口(2)的入口管線(10)上。
35.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，置于輸入管線(10)上的調(diào)節(jié)液體流速的第一器件(101)剛好置于交換器(1)的第一入口(2)和把輸入管線連接到管道的連接點(diǎn)(110)之間。
36.如權(quán)利要求34所述的裝置，其特征在于，置于輸入管線(10)上的調(diào)節(jié)液體流速的第一器件(101)在把輸入管線(10)連接到第二管道(40)的連接點(diǎn)(110)的上游，并且調(diào)節(jié)液體流速的第二器件(102)置于把處理單元(21)的第一出口(24)連接到交換器(1)的第一入口(2)的第二管道(40)上。
37.如權(quán)利要求34至36中任一所述的裝置，其特征在于，它包括置于把交換器(1)的第二出口(5)連接到處理單元(21)的兩個(gè)入口(22、23)之一的管道(12)上的、調(diào)節(jié)液體流速的第三器件(103)。
38.如權(quán)利要求34至37中任一所述的裝置，其特征在于，它包括置于后稀釋管線(50)上的、調(diào)節(jié)液體流速的第四器件(104)。
39.如權(quán)利要求34至38中任一所述的裝置，其特征在于，它包括置于把處理單元(21)的第二出口(25)連接到一個(gè)排出口(31)的廢液排放管線(30)上的、調(diào)節(jié)液體流速的第五器件(105)。
40.如權(quán)利要求34至39中任一所述的裝置，其特征在于，它包括置于前稀釋管線(60)上的調(diào)節(jié)液體流速的第六器件(106)。
41.如權(quán)利要求38至40中任一所述的裝置，其特征在于，第一后稀釋無(wú)菌液體源(51)是一個(gè)無(wú)菌液體袋，并且連接到自處理單元的排放管線的第一廢液容器(31)是一個(gè)廢液袋。
42.如權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，它包括一個(gè)稱量無(wú)菌液體袋(51)重量的第一天平(120)和一個(gè)稱量廢液袋(31)重量的第二天平(121)。
43.如權(quán)利要求41所述的裝置，其特征在于，它包括一個(gè)單個(gè)天平(120-121)，用于把無(wú)菌液體袋(51)與廢液袋(31)一起稱重。
44.如權(quán)利要求42或43所述的裝置，其特征在于，它包括一個(gè)計(jì)算和控制單元(131)，用于接收由至少一個(gè)天平(120、121)發(fā)出的信號(hào)，并且用于控制調(diào)節(jié)活性液體流速的器件(101、102、103、104或105)的器件。
45.一種在一個(gè)體外處理血液的裝置上實(shí)施的體外處理血液的方法，所述體外處理裝置包括-一個(gè)交換器(1)，所述交換器(1)具有一個(gè)把所述交換器分為一個(gè)連接到一個(gè)第一入口(2)和一個(gè)第一液體出口(4)的第一腔(7)以及一個(gè)連接到一個(gè)第二液體出口(5)的第二腔(8)的半透膜(6)，-一個(gè)處理單元(21)，所述處理單元(21)包括一個(gè)把所述處理單元(21)分為一個(gè)連接到一個(gè)第一出口(24)的第一腔(27)以及一個(gè)連接到一個(gè)第一入口(22)和連接到一個(gè)第二出口(25)的第二腔(28)的半透膜(26)，-一個(gè)連接到交換器的第一入口(2)的血液輸入管線(10)，-一個(gè)連接到交換器(1)的第一出口(4)的血液輸出管線(11)，所述方法包括以下步驟-血液經(jīng)連接到交換器(1)的第一入口的輸入管線(10)傳送，-把從交換器(1)的第一出口出來(lái)的血液傳送到輸出管線(11)，-在交換器(1)中進(jìn)行血液的第一次過(guò)濾，產(chǎn)生穿過(guò)交換器的第二出口的第一濾液，-在處理單元(21)中進(jìn)行所述第一濾液的至少一個(gè)第二次過(guò)濾，產(chǎn)生第二濾液，-把從處理單元(21)的第一出口(24)出來(lái)的所述第二濾液傳送到輸入管線(10)以進(jìn)行受處理的血液的前稀釋，-經(jīng)處理單元(21)的第二出口(25)把未過(guò)濾的液體傳送到排泄管線(30)。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，處理單元的膜(26)過(guò)濾分子量小于由交換器的膜(16)過(guò)濾的分子的分子量的分子。
47.如權(quán)利要求45或46所述的方法，包括一個(gè)把無(wú)菌液體灌注到連接到交換器(1)的血液輸出管線(11)中的步驟。
48.如權(quán)利要求45至47中任一所述的方法，包括一個(gè)把無(wú)菌液體灌注到連接到交換器(1)的血液輸入管線(10)中的步驟。
49.如權(quán)利要求45至48中任一所述的方法，其特征在于，交換器膜(16)具有小于40000道爾頓的截止值。
50.如權(quán)利要求45至49中任一所述的方法，其特征在于，處理單元的膜(16)具有小于10000道爾頓的截止值。
51.如權(quán)利要求45至48中任一所述的方法，其特征在于，交換器的膜(16)具有在一百萬(wàn)與五百萬(wàn)道爾頓之間的截止值。
52.如權(quán)利要求45至48和51中任一所述的方法，其特征在于，處理單元的膜(16)具有小于250000道爾頓的截止值。
全文摘要
本發(fā)明的目的是借助于分離物質(zhì)的體外系統(tǒng)過(guò)濾血液以選擇性地分離和提取選定大小的分子。從而，本發(fā)明涉及一種體外處理血液的裝置，包括至少一個(gè)交換器(1)，所述交換器(1)包括至少一個(gè)用于受處理的血液的第一入口(2)、一個(gè)第一液體出口(4)和一個(gè)第二液體出口(5)；一個(gè)連接到交換器(1)的第一入口(2)的用于受處理的血液的輸入管線(10)；一個(gè)連接到交換器(1)的第一出口(4)的血液輸出管線(或者說(shuō)靜脈管線)(11)；至少一個(gè)處理單元(21)，所述至少一個(gè)處理單元(21)包括至少一個(gè)第一液體入口(22)和至少一個(gè)第一液體出口(24)，交換器(1)的第二出口(5)與處理單元(21)的第一入口(22)液體連通，并且處理單元(21)的第一出口(24)與輸入管線(10)液體連通。
文檔編號(hào)A61M1/16GK1761494SQ200480007033
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者J·舍瓦萊, G·梅西耶, H·拉達(dá), M·蒙希 申請(qǐng)人:甘布羅倫迪亞股份公司