差分流量检测装置、基于该装置的血液净化液体差分流量检测系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种差分流量检测装置、基于该装置的血液净化液体差分流量检测系统及方法。

背景技术

在CRRT治疗过程中，置换液交换量可能超过100L/24h，CRRT设备必须精确控制进出患者的液体平衡，连续性血液净化设备行业标准要求设备液体平衡误差不超过50mL/h，8h液体平衡累计误差不超过100mL。现有CRRT设备基本上都是采用称重传感器来计量治疗液体的重量，实现液体平衡和患者脱水量精确控制。

由于在CRRT治疗过程中，通常置换液的使用量在2-6L/h，因此4L成品置换液一般1-2h就需更换一次，最大容量为10L的废液袋2-3h左右也需更换一次。现有的连续性血液净化设备的换液方法是：设备设置一个置换液袋重量下限和废液袋重量上限，当置换液袋或废液袋对应称重计监测到超过限值时，报警提示操作者更换液体，操作者控制设备暂停治疗，更换完液体操作设备恢复治疗。

但是称重传感器是将外力作用产生的电阻应变片变形转换为电信号来实现对重量的计量，在颠簸、摇摆和振动环境下，称重传感器会受到非预期的外力，将严重影响传感器输出信号的准确性。因此，采用称重传感器进行重量计量的CRRT设备在颠簸、摇摆和振动环境下是不能正常工作，所以现有的CRRT设备不能在应急救援现场和转运途中对患者进行治疗，导致很多患者因得不到及时救治而死亡。且采用称重传感器的CRRT设备因量程和平衡控制要求，在治疗过程中医护人员需频繁更换置换液或废液袋，医护人员的工作劳动强度大，同时换液时需暂停治疗，恢复治疗后可能因压力或温度波动触发报警而延误治疗，且有可能因处理不及时使体外管路凝血，造成病人失血。

在一些设备中也采用流量计来代替称重传感器，虽然流量计可以克服称重传感器缺陷，但现有流量计的测量精度一般只能达到1％，若按100L/24h置换液交换量，患者脱水误差可能超过1000m l/24h,远远不能满足行业标准要求对平衡误差和患者脱水误差的要求，会严重影响患者安全。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种差分流量检测装置、基于该装置的血液净化液体差分流量检测系统及方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种差分流量检测装置，包括：控制器、设置于流体第一管道外侧的第一超声波收发装置以及设置于流体第二管道外侧的第二超声波收发装置，所述流体第一管道和流体第二管道内的流体流动方向不一致，所述第一超声波收发装置和第二超声波收发装置非正对设置，且分别与所述控制器连接；

所述控制器控制第一超声波收发装置和第二超声波收发装置相互同时收发超声波信号，控制器根据所述第一超声波收发装置、第二超声波收发装置接收超声波信号的时长判断流体第一管道和流体第二管道之间是否存流量差。

该差分流量检测装置可实现流向相反的两管道内的是否存在流量差的检测，其结构简单，检测精度高。

可选的，所述控制器根据所述第一超声波收发装置、第二超声波收发装置接收超声波信号的时长差值得到流体第一管道和流体第二管道之间的流量差。

该可选方案可得到流向相反的两管道内的流量差。

可选的，所述第一超声波收发装置和第二超声波收发装置非正对设置。

在该差分流量检测装置的一种可选方案中，还包括底板，所述底板上开设有用于放置所述流体第一管道的第一槽体以及用于放置所述流体第二管道的第二槽体；所述第一槽体和第二槽体平行设置；所述第一超声波收发装置位于所述第一槽体外侧，所述第二超声波收发装置设置于第二槽体外侧。该可选方案便于对流体第一管道和流体第二管道的固定以及超声波收发装置的安装。

在该差分流量检测装置的一种可选方案中，还包括底板，所述底板上设有供流体流通的第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道平行设置；

所述流体第一管道与第一通道连通，所述流体第二管道与第二通道连通，所述第一超声波收发装置位于所述第一通道外侧，所述第二超声波收发装置设置于第二通道外侧。

该可选方案便于对流体第一管道和流体第二管道的固定以及超声波收发装置的安装。

可选的，所述第一通道和第二通道可拆卸设置于所述底板上，或所述第一通道和第二通道与所述底板一体成型。

在该差分流量检测装置的一种可选方案中，所述控制器根据第一超声波收发装置、第二超声波收发装置接收超声波信号的时长差值确定流经第一管道与流经第二管道内液体的流量差的大小。

本申请还提出了一种血液净化液体差分流量检测系统，包括第一差分流量检测装置，所述第一差分流量检测装置为上述的差分流量检测装置；

所述第一流量检测装置检测血液净化系统中置换液管路与废液管路之间的流量差。

该血液净化液体差分流量检测系统可准确的检测置换液管路与废液管路之间是否存在流量差，实现了对血液净化过程中液体平衡的监测，不受颠簸、摇摆和振动环境的影响，检测精度高且稳定，解决现有CRRT设备不能在颠簸、摇摆的应急救援现场和转运途中给患者治疗的问题。

在血液净化液体差分流量检测系统的一种可选方案中，还包括第二差分流量检测装置，所述第二差分流量检测装置为上述的差分流量检测装置；

所述第二差分流量检测装置检测人体流出的血液所在管路与返回人体的血液所在管路之间的流量差。该可选方案可实现对血液净化过程中液体平衡的双重安全监控。

在血液净化液体差分流量检测系统的一种可选方案中，在所述第一差分流量检测装置的第一超声波收发装置的同侧设置有用于接收该第一超声波收发装置发送的超声波的第一接收器，用于监测废液管路的流量；在所述第一差分流量检测装置的第二超声波收发装置的同侧设置有用于接收该第二超声波收发装置发送的超声波的第二接收器，用于监测置换液管路的流量；所述第一接收器、第二接收器与控制器连接。

在血液净化液体差分流量检测系统的一种可选方案中，在所述第二差分流量检测装置的第一超声波收发装置的同侧设置有用于接收该第一超声波收发装置发送的超声波的第三接收器，用于监测人体流出的血液所在管路的流量；在所述第二差分流量检测装置的第二超声波收发装置的同侧设置有用于接收该第二超声波收发装置发送的超声波的第二接收器，用于监测返回人体的血液所在管路的流量；所述第三接收器、第四接收器与控制器连接，所述控制器集成于血液净化控制模块中。

在血液净化液体差分流量检测系统的一种可选方案中，还设置有置换液旁路，该置换液旁路一端连通废液管路，另一端连通置换液管路，在该置换液旁路上设置有第一阀门；在血液净化装置的废液出口端至废液管路与置换液旁路连接端之间的管路上，和/或，置换液管路与置换液旁路连接端至血液净化装置的置换液入口端之间的管路上设置有第二阀门；

当所述第一阀门打开时，第二阀门关闭，所述废液管路经置换液旁路与置换液管路连通，在该连通管路上设置有泵。

该可选方案可通过控制液体流向对血路和液路的流量差进行校对。

在血液净化液体差分流量检测系统的一种可选方案中，所述泵为废液管路上的废液泵或置换液管路上的置换液泵。

在血液净化液体差分流量检测系统的一种可选方案中，当所述泵为废液管路上的废液泵时，所述第二阀门位于血液净化装置的废液出口端至废液管路与置换液旁路连接端之间的管路上，所述置换液泵位于置换液管路与置换液旁路连接端至血液净化装置的置换液入口端之间的管路上；

当所述泵为置换液管路上的置换液泵时，所述第二阀门位于置换液管路与置换液旁路连接端至血液净化装置的置换液入口端之间的管路上，所述废液泵位于血液净化装置的废液出口端至废液管路与置换液旁路连接端之间的管路上。该可选方案减小了成本支出、保证了管路的简洁性。

本申请还提出了一种血液净化液体差分流量检测方法，基于上述的血液净化液体差分流量检测系统，包括以下步骤：

第一差分流量检测装置实时检测置换液管路与废液管路之间的流量差；

在血液净化治疗过程中，当置换液管路与废液管路之间的流量差达到设置阈值时，此时的置换液管路与废液管路之间的流量差不符合要求；

或，实时根据所述流量差以及血液净化所需的时长积分得到血液净化过程中置换液和废液的液体差；当积分得到的液体差超过液体平衡允许误差值时，此时的置换液管路与废液管路之间的流量差不符合要求。该方法具备上述血液净化液体差分流量检测系统的所有优点。

在该血液净化液体差分流量检测方法的一种可选方案中，该血液净化系统在治疗过程中定期对第一差分流量检测装置和第二差分流量检测装置进行校准。

具体为：关闭置换液泵，打开置换液旁路，让废液泵保持恒定流量运行，让置换液通过密闭回路的两个通道反方向流经第一差分流量检测装置，检测第一差分流量检测装置测量的流量差是否为零，若不是，进行校零；

同时让血泵保持恒定流量运行，让进出患者的血液反方向流经第二差分流量检测装置，检测第二差分流量检测装置测量的流量差是否为零，若不是，进行校零。

本发明的有益效果是：本发明可实现流向相反的两管道内的流量差检测，其结构简单，检测精度高。当用于血液净化液体差分流量检测时可实现对血液净化过程中液体平衡的监测，解决现有CRRT设备不能在颠簸、摇摆的应急救援现场和转运途中给患者治疗的问题，同时，因采用该血液净化液体差分流量检测系统后，置换液袋和废液袋的重量不再参与设备液体平衡控制，医护人员可在不中断治疗的过程中更换置换液袋和废液袋，也可以将废液直接排放到下水道中，极大的减轻了医护人员的工作负担。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是实施例一的原理示意图；

图2是实施例二的一种原理示意图；

图3是实施例二的另一种原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一：

如图1所示，本发明提供了一种差分流量检测装置，特别适用于检测流体流向相反的两管路之间的流量差。

具体地，该差分流量检测装置包括控制器(未图示)、设置于流体第一管道3外侧的第一超声波收发装置1以及设置于流体第二管道4外侧的第二超声波收发装置2，流体第一管道3和流体第二管道4内的流体流动方向相反，第一超声波收发装置1和第二超声波收发装置2非正对设置，第一超声波收发装置1、第二超声波收发装置2分别与控制器连接。检测时，流体第一管道3和流体第二管道4的检测段平行，当流体第一管道3和流体第二管道4并排平行设置时，两管道相邻的一侧为各管道的内侧，不相邻的一侧为各管道的外侧。

控制器控制第一超声波收发装置1和第二超声波收发装置2相互同时收发超声波信号，即第一超声波收发装置1发送超声波信号并由第二超声波收发装置2接收，同时第二超声波收发装置2也发送超声波信号并由第一超声波收发装置1接收。当流体第一管道3内的流体流速与流体第二管道4内的流体流速在速度数值上相同时，第一超声波收发装置1和第二超声波收发装置2接收超声波信号的时长相同，此时流体第一管道3和流体第二管道4之间没有流量差；当流体第一管道3内的流体流速与流体第二管道4内的流体流速在速度数值上不相同时，第一超声波收发装置1和第二超声波收发装置2接收超声波信号的时长不相同，流体第一管道3和流体第二管道4之间存在流量差。控制器可根据第一超声波收发装置1、第二超声波收发装置2接收超声波信号的时长差值确定流经流体第一管道3和流经流体第二管道4内液体的流量差大小,即根据该时长差值可得知流体第一管道3和流体第二管道4内的流速差，继而就可得到流体第一管道3和流体第二管道4的流量差。

如图1中所示，第一超声波收发装置1位于第二超声波收发装置2的右上方，流体第一管道3内的液体流向为从右至左，流体第二管道4内的液体流向为从左至右；那么当流体第一管道3的液体流速大于流体第二管道4的液体流速时，第一超声波收发装置1接收超声波信号的时长会大于第二超声波收发装置2接收超声波信号的时长；当流体第一管道3的液体流速小于流体第二管道4的液体流速时，第一超声波收发装置1接收超声波信号的时长会小于第二超声波收发装置2接收超声波信号的时长；由此，可根据第一超声波收发装置1、第二超声波收发装置2接收超声波信号的时长差值的正负来确定是流经流体第一管道3与流经流体第二管道4内液体的流量的大小关系。

需要说明的是本实施例实施的基础是流体第一管道3、流体第一管道4的截面面积相同。而本实施例中通过时长差值计算得到流量差的算法现有技术，此处便不再详述。

为检测单管的流量，还可在流体第一管道3外侧设置第一接收器5，用于接收第一超声波收发装置1发送的超声波，在流体第二管道4外侧设置第二接收器6，用于接收第二超声波收发装置2发送的超声波，第一接收器5和第二接收器6均连接至控制器，控制器根据第一接收器5、第二接收器6接收超声波信号的时长得到流体第一管道3、流体第二管道4内的流量。

在该实施例的一种可选方案中，为便于对流体第一管道3和流体第二管道4的检测段进行固定，可设置一底板，在该底板上开设有第一槽体和第二槽体，第一槽体和第二槽体平行设置，将流体第一管道3放置于第一槽体内，将流体第二管道4放置于第二槽体内；第一超声波收发装置1位于所述第一槽体外侧，第二超声波收发装置2设置于第二槽体外侧。如此即实现了对流体第一管道3和流体第二管道4的固定，保证在检测时流体的流速是稳定不波动的，同时也便于第一超声波收发装置1、第二超声波收发装置2的安装。

在该实施例的另一种可选方案中，为便于对流体第一管道3和流体第二管道4的检测段进行固定，可设置一底板，在该底板上设置供流体流通的第一通道和第二通道，第一通道和第二通道平行设置，第一通道和第二通道可拆卸设置于底板上，也可以与底板一体成型设置；将流体第一管道3与第一通道连通，流体流经第一管道3、第一通道；流体第二管道4与第二通道连通，流体流经第二管道4、第二通道，第一超声波收发装置1位于第一通道外侧，第二超声波收发装置2设置于第二通道外侧。如此即实现了对流体第一管道3和流体第二管道4的固定，保证在检测时流体的流速是稳定不波动的，同时也便于第一超声波收发装置1、第二超声波收发装置2的安装。

实施例二：

如图2所示，本发明还提供了一种血液净化液体差分流量检测系统，包括第一差分流量检测装置A，该第一差分流量检测装置A采用实施例一中的差分流量检测装置。

将第一流量检测装置A设置于血液净化系统的液路端，用来检测置换液管路8与废液管路7之间的流量差，即液路差分流量检测。

具体实施时，可将废液管路7设置于第一流量检测装置A的第一槽体内，将置换液管路8设置于第一流量检测装置A的第二槽体内；或者将废液管路7与第一流量检测装置A的第一通道连通，将置换液管路8与第一流量检测装置A的第二通道连通。

第一流量检测装置A的控制器可集成于血液净化系统的控制模块内，或直接将血液净化系统的控制模块作为第一流量检测装置A的控制器。

在血液净化治疗过程中，可由第一流量检测装置A检测置换液管路8与废液管路7之间是否存在流量差，当存在流量差时，控制模块或控制器控制报警装置发出警报。

也可以设置阈值，在血液净化治疗过程中，由第一流量检测装置A检测置换液管路8与废液管路7之间的流量差，当置换液管路8与废液管路7之间的流量差达到设置阈值时，控制模块或控制器控制报警装置发出警报。

也可以控制模块或控制器实时根据流量差以及血液净化所需的时长积分得到血液净化过程中置换液和废液的液体差；当积分得到的液体差超过液体平衡允许误差值时，提示此时的置换液管路8与废液管路7之间的流量差不符合要求，控制模块或控制器控制报警装置发出警报。

为便于测量单个管路的流量，在第一差分流量检测装置A的第一超声波收发装置1的同侧设置有用于接收该第一超声波收发装置1发送的超声波的第一接收器5，用于监测废液管路7的流量；在第一差分流量检测装置A的第二超声波收发装置2的同侧设置有用于接收该第二超声波收发装置2发送的超声波的第二接收器6，用于监测置换液管路8的流量；第一接收器5、第二接收器6与控制器或控制模块连接。

当出现警报时，需对血路和液路的流量进行校对，因此该检测系统还设置有置换液旁路9，该置换液旁路9一端连通废液管路7，另一端连通置换液管路8，在该置换液旁路9上设置有第一阀门10。在血液净化装置13的废液出口端至废液管路7与置换液旁路9连接端之间的管路上，和/或，置换液管路8与置换液旁路9连接端至血液净化装置13的置换液入口端之间的管路上设置有第二阀门12，即可在血液净化装置13的废液出口端至废液管路7与置换液旁路9连接端之间的管路上设置有第二阀门12，也可在置换液管路8与置换液旁路9连接端至血液净化装置13的置换液入口端之间的管路上设置有第二阀门12，也可在血液净化装置13的废液出口端至废液管路7与置换液旁路9连接端之间的管路上和置换液管路8与置换液旁路9连接端至血液净化装置13的置换液入口端之间的管路上都设置有第二阀门12。

当第一阀门10打开时，第二阀门12关闭，废液管路7经置换液旁路9与置换液管路8连通，在该连通管路上设置有泵。

具体的，为节约成本、保证管路的简洁性，该连通管路上的泵直接采用废液管路7上的废液泵11或置换液管路8上的置换液泵14即可。

如图2所示，当连通管路上的泵为废液管路7上的废液泵11时，第二阀门12位于血液净化装置13的废液出口端至废液管路7与置换液旁路9连接端之间的管路上，置换液泵14位于置换液管路8与置换液旁路9连接端至血液净化装置13的置换液入口端之间的管路上。开启置换液旁路9时，第一阀门10打开，第二阀门12关闭，置换液泵14关闭，废液泵11打开。

如图3所示，当连通管路上的泵为置换液管路8上的置换液泵14时，第二阀门12位于置换液管路8与置换液旁路9连接端至血液净化装置13的置换液入口端之间的管路上，废液泵11位于血液净化装置13的废液出口端至废液管路7与置换液旁路9连接端之间的管路上。开启置换液旁路9时，第一阀门10打开，第二阀门12关闭，废液泵11关闭，置换液泵14打开。

为保证监测的准确性，还可在血液净化系统的血路端设置第二差分流量检测装置B，即进行血路差分流量检测，该第二差分流量B检测装置同样采用实施例一中差分流量检测装置。

具体实施时，可将人体流出的血液所在管路设置于第二流量检测装置B的第一槽体内，将返回人体的血液所在管路设置于第二流量检测装置B的第二槽体内；或者将人体流出的血液所在管路与第二流量检测装置B的第一通道连通，将返回人体的血液所在管路与第二流量检测装置B的第二通道连通。

采用第二差分流量检测装置B检测人体流出的血液所在管路与返回人体的血液所在管路之间的流量差。采用第二差分流量检测装置B检测得到的流量差对第一差分流量检测装置B检测得到的流量差进行复核，当两流量差的差值超过一定范围时就提示操作者检查管路是否存在操作漏液等异常现象。

在第二差分流量检测装置B的第一超声波收发装置1的同侧设置有用于接收该第一超声波收发装置1发送的超声波的第三接收器，用于监测人体流出的血液所在管路的流量；在第二差分流量检测装置B的第二超声波收发装置2的同侧设置有用于接收该第二超声波收发装置2发送的超声波的第四接收器，用于监测返回人体的血液所在管路的流量；第三接收器、第四接收器与控制器或控制模块连接。

血液净化系统在治疗过程中定期对第一差分流量检测装置A和第二差分流量检测装置B进行校准，具体如下：

关闭置换液泵14，打开置换液旁路9，让废液泵11保持恒定流量运行，让置换液通过密闭回路的两个通道反方向流经第一差分流量检测装置A，检测第一差分流量检测装置A测量的流量差是否为零，若不是，进行校零；让血泵15保持恒定流量运行，让进出患者的血液反方向流经第二差分流量检测装置B，检测第二差分流量检测装置B测量的流量差是否为零，若不是，进行校零。

实施例三：

基于实施例二中的血液净化液体差分流量检测系统，本发明还提供了一种血液净化液体差分流量检测方法，包括以下步骤：

第一差分流量检测装置A实时检测置换液管路8与废液管路7之间的流量差；

如图2或图3所示，在血液净化治疗过程中，当置换液管路8与废液管路7之间的流量差达到设置阈值时，提示此时的置换液管路8与废液管路7之间的流量差不符合要求；

或，实时根据流量差以及血液净化所需的时长积分得到血液净化过程中置换液和废液的液体差；当积分得到的液体差超过液体平衡允许误差值时，提示此时的置换液管路8与废液管路7之间的流量差不符合要求。

血液净化系统在治疗过程中定期对第一差分流量检测装置和第二差分流量检测装置进行校准，具体如下：

如图2或图3所示，关闭置换液泵14，打开置换液旁路9，让废液泵11保持恒定流量运行，让置换液通过密闭回路的两个通道反方向流经第一差分流量检测装置A，检测第一差分流量检测装置A测量的流量差是否为零，若不是，进行校零；同时让血泵15保持恒定流量运行，让进出患者的血液反方向流经第二差分流量检测装置B，检测第二差分流量检测装置B测量的流量差是否为零，若不是，进行校零。校零的方法为现有方法，此处不再对此进行赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。