一种双向透析装置、双向透析系统及双向透析方

本发明涉及医疗器械，更具体地说，涉及一种双向透析装置。此外，本发明还涉及一种包括上述双向透析装置的双向透析系统及应用于上述双向透析装置的双向透析方法。背景技术：1、在临床医学中，对肾衰竭患者，常采用血液透析进行有效的维持性治疗，血液透析是通过透析机将血液引出至患者体外，经过透析器将血液净化后，再回输至患者体内。2、血液透析系统包括血液管路、透析器和透析机，血液管路是血液在体外流动的管道，作用类似于血管，透析器用于使血液与透析液在透析器内进行液体交换，达到清除血液内废物的作用，透析机用于产生透析液，同时控制血泵对血液体外流动提供动力，并对透析过程中的各种参数进行监控。3、目前，现有技术中的血液透析有以下几种治疗模式，第一种是常规血液透析，具体管路连接如图1所示。为了便于理解，图中的字母q代表流速；b：blood，代表血液；d：dialysis，代表透析液；i：in，代表流入侧；o：out，代表流出侧，本文中其他图中的这些字母的意义相同，后文不再赘述。如图1所示，血液经过血泵由上向下流入透析器10，在透析器10内与由下向上流动的透析液经过液体交换后，排出体内废物，并最终回输至患者体内，其中，透析机20通过泵控制，使qdi=qdo，这种血液透析治疗的管路连接简单，但是清除效率较低。4、第二种是前置换治疗或后置换治疗，其原理是：在常规血液透析的基础上，通过在透析器10前或后补入置换液，并在透析器10内脱出等同于置换液量的液体的方式，增加清除效果。如图2所示，为前置换治疗的具体管路连接，图3为后置换治疗的具体管路连接，图2和图3中的虚线框内为透析机20设备的内部管路，在此不做详细介绍，本领域技术人员可参考相关技术；图2和图3中两个s点之间在透析机20设备内部通过管路连接，置换液通过置换液泵提供输入血路管的动力。在前置换模式和后置换模式中，qdi1=qdi2+qs，对于流经透析器10的部分，qdi2流经透析器10流速变为qdo，所以需要血液侧50的液体脱出到透析液侧60流速为qs的液体，相应qs流速的液体通过置换液泵补入到血路中。可见，对于前置换治疗来讲，是先将置换液在透析器10之前补入血路，后在透析器10内脱出；对于后置换治疗来讲，是先将置换液量在透析器10内脱出，后将置换液在透析器10后补入。5、还有一种治疗方式是前后同时置换治疗，具体管路连接如图4所示，其原理与上述前置换和后置换治疗一致，只不过可以满足前后置换同时进行，达到更好的毒素清除效果。6、相比于第一种血液透析来说，前置换治疗、后置换治疗以及前后同时置换治疗可以增加毒素清除效果，但是，也同时增加了设备的复杂度，并增加了医护人员连接管路的复杂度，复杂的系统增加了出错的可能性，因此增加了医护人员的监护成本，而对于血液透析来说，一旦出错，就会停泵，停泵就会使得血液在体外停止流动，从而增加体外凝血的风险。7、进一步地，不管上述哪种治疗方式，随着血液透析的进行，大分子蛋白70会由于压力的作用，在透析器10膜丝的内侧吸附，导致液体的跨膜阻力增大，由于膜孔的堵塞也会使得血液中毒素清除效果降低。8、透析器10膜丝内压力原理是：当没有脱水量的时候，因为半透膜的作用，膜内外的压力相平衡，血液侧50压力由上向下降低，透析液侧60压力由上向下升高，透析器10膜内外压力如图5所示。此时各点血液侧50压力减去透析液侧60压力的值为0，这种对向流动的液体量是相等的，为方便理解，血液侧50压力中心点用小圆圈标出。如图6所示，血液侧50压力高于透析液侧60压力的位置，液体由血液侧50进入透析液侧60；如图7所示，血液侧50压力低于透析液侧60压力的位置，液体由透析液侧60进入血液侧50。9、当存在脱水量的情况下，透析液侧60压力会整体略微比血液侧50降低，造成跨膜压力差，即血液侧50压力减去透析液侧60压力>0，产生了脱水量，脱水量的大小正比于跨膜压力差除以跨膜阻力，此时，血液侧50压力变化基本保持不变，因透析机20调节脱水量的方式是通过调节透析液侧60压力实现的，如图8所示，为透析器10有脱水量时的压力变化。当随着大分子蛋白70在膜丝内表面吸附，造成了跨膜阻力增大，对于跨膜运输来说，运输速度正比于跨膜压力除以跨膜阻力，因此为保证运输速度不变，势必会导致跨膜压力的增加，如图9所示，为透析器10内跨膜阻力增大时的压力变化图。10、对于透析器10膜丝来讲，在透析器10膜丝的内侧吸附蛋白70（如图10所示），因蛋白70吸附导致的跨膜压力升高的现象是非常常见的，逐渐积累的跨膜压力增加会导致透析机20设备的跨膜压力过高报警，跨膜压力过高容易损坏透析器10膜丝。11、综上所述，如何在不增加连接管路复杂度的情况下，提升血液毒素清除效果，减少因蛋白70吸附导致的透析器10跨膜压力升高的情况，并提高透析器10中蛋白70的清除效果，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。技术实现思路1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种双向透析装置，在不增加连接管路复杂度的情况下，可提升血液毒素清除效果，可减少因蛋白吸附导致的透析器跨膜压力升高的情况，并提高透析器中蛋白的清除效果。2、本发明的另一目的是提供一种包括上述双向透析装置的双向透析系统，在不增加连接管路复杂度的情况下，可提升血液毒素清除效果，可减少因蛋白吸附导致的透析器跨膜压力升高的情况，并提高透析器中蛋白的清除效果。3、本发明的又一目的是提供一种应用于上述双向透析装置的双向透析方法，可提升血液毒素清除效果，减少因蛋白吸附导致的透析器跨膜压力升高的情况，并提高透析器中蛋白的清除效果。4、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：5、一种双向透析装置，包括：6、透析器，包括血液入口、血液出口、第一透析液入口、第一透析液出口、第二透析液入口以及第二透析液出口，所述血液入口设于所述透析器的顶部，所述血液出口设于所述透析器的底部，所述血液入口和所述血液出口相连通，且两者分别用于连接血液管路，沿所述透析器的顶部到其底部的方向上，所述第一透析液出口、所述第一透析液入口、所述第二透析液出口和所述第二透析液入口依次设置，且所述第一透析液入口与所述第一透析液出口连通，所述第二透析液入口与所述第二透析液出口连通；7、所述第二透析液入口用于连接透析机的第一透析液管路，所述第一透析液出口用于连接所述透析机的第二透析液管路，所述透析机用于通过泵控制，使所述第一透析液管路和所述第二透析液管路输送的透析液的流速相同；8、第三透析液管路，与所述第一透析液入口连接；9、第四透析液管路，与所述第二透析液出口连接；10、第一泵，分别与所述第三透析液管路和所述第四透析液管路连接，用于不受压力影响的匀速输送透析液，且使所述第一泵的两端口的透析液流速与所述第一透析液管路和所述第二透析液管路输送的透析液的流速均相同；11、第二泵，为往复泵，与所述第一泵并联，分别与所述第三透析液管路和所述第四透析液管路连接，用于周期性地吸入或吐出透析液，且所述第二泵两端口的透析液流速相同。12、可选地，所述透析器包括串联的第一透析器和第二透析器，所述第一透析器包括所述血液入口、所述第一透析液入口和所述第一透析液出口；13、所述第二透析器包括所述血液出口、所述第二透析液入口和所述第二透析液出口。14、可选地，所述第一透析器的底部设有血液流出通孔，所述第二透析器的顶部设有血液流入通孔，所述第一透析器的底端与所述第二透析器的顶端抵接的固定连接，以使所述血液流出通孔与所述血液流入通孔连通。15、可选地，所述第一透析器包括血液连接出口，所述第二透析器包括血液连接入口，所述血液连接出口与所述血液连接入口通过连接管道连接。16、一种双向透析系统，包括：17、上述任意一种双向透析装置；18、透析机，包括第一透析液管路和第二透析液管路，用于通过泵控制，使所述第一透析液管路和所述第二透析液管路输送的透析液的流速相同，所述第一透析液管路连接所述双向透析装置的所述第二透析液入口，所述第二透析液管路连接所述双向透析装置的所述第一透析液出口。19、可选地，所述第三透析液管路的一部分、所述第四透析液管路的一部分、所述第一泵和所述第二泵集成于所述透析机内部。20、可选地，所述第一透析液管路、所述第二透析液管路、所述第三透析液管路和所述第四透析液管路分别为硬质硅胶管路。21、可选地，所述第一泵的两端口分别设有第一流速检测装置，用于检测所述第一泵的两端口的流速，以对所述第一泵的流速进行反馈控制；所述第二泵的两端口分别设有第二流速检测装置，用于检测所述第二泵的两端口的流速，以对所述第二泵的流速进行反馈控制。22、可选地，所述第一透析液管路设有第三流速检测装置，用于检测所述第一透析液管路的流速，以使所述透析机对所述第一透析液管路的流速进行反馈控制；所述第二透析液管路设有第四流速检测装置，用于检测所述第二透析液管路的流速，以使所述透析机对所述第二透析液管路的流速进行反馈控制。23、本发明提供的双向透析方法，应用于上述任意一种双向透析装置，透析时，所述双向透析装置的所述血液入口和所述血液出口分别与血液管路连接，所述双向透析装置的所述第一透析液出口与透析机的第二透析液管路，所述双向透析装置的所述第二透析液入口与所述透析机的第一透析液管路连接；24、所述双向透析方法包括：25、控制所述透析机，使所述双向透析装置的所述第一透析液管路和所述第二透析液管路输送的透析液的流速相同；26、控制所述双向透析装置的所述第一泵匀速转动，以使所述第一泵的两端口的透析液流速与所述第一透析液管路和所述第二透析液管路输送的透析液的流速相同；27、控制所述双向透析装置的所述第二泵周期性地正反转，以使所述第二泵两端口的透析液流速相同；28、在所述第二泵周期性地正反转的过程中，所述双向透析方法包括两个周期性循环切换的过程，分别为第一过程和第二过程，29、所述第一过程为：流经所述第二泵的透析液的流向与流经所述第一泵的透析液的流向相同，则所述透析器下半部分的透析液以第一速度从血液侧进入透析液侧，所述透析器上半部分的透析液以第二速度从所述透析液侧进入所述血液侧，所述第一速度为所述第二透析液出口的流速减去所述第二透析液入口的流速；所述第二速度为所述第一透析液入口的流速减去所述第一透析液出口的流速；30、所述第二过程为：流经所述第二泵的透析液的流向与流经所述第一泵的透析液的流向相反，则所述透析器下半部分的透析液以第三速度从所述透析液侧进入所述血液侧，所述透析器上半部分的透析液以第四速度从所述血液侧进入所述透析液侧，所述第三速度为所述第二透析液入口的流速减去所述第二透析液出口的流速；所述第四速度为所述第一透析液出口的流速减去所述第一透析液入口的流速。31、本发明提供的双向透析装置，在第一泵和第二泵的共同作用下，可以使进入第一透析液入口的透析液的流速周期性地大于或小于从第一透析液出口流出的透析液的流速，并使进入第二透析液入口的透析液的流速周期性地小于或大于从第二透析液出口流出的透析液的流速。这样，在透析过程中，该双向透析装置包括两个过程，第一个过程为：流经第二泵的透析液的流速为正，透析器下半部分的透析液压力降低，液体以从第二透析液出口流出的透析液的流速减去进入第二透析液入口的透析液的流速的速度从血液侧进入透析液侧；透析器上半部分的透析液压力上升，液体以进入第一透析液入口的透析液的流速减去从第一透析液出口流出的透析液的流速的速度从透析液侧进入血液侧。第二个过程，流经第二泵的透析液的流速为负，透析器下半部分的透析液压力上升，液体以从第二透析液出口流出的透析液的流速减去进入第二透析液入口的透析液的流速的速度从透析液侧进入血液侧；透析器上半部分的透析液压力降低，液体以进入第一透析液入口的透析液的流速减去从第一透析液出口流出的透析液的流速的速度从血液侧进入透析液侧。随着第二泵周期性地换向，使得透析器内的压力周期性地变化，不断地循环上述两个过程，也即，第一过程和第二过程周期性地切换，使得透析液交替进出透析器，如此，可将透析器内膜丝内表面吸附的蛋白冲洗掉，从而保证透析器在整个透析过程中的性能稳定，避免因蛋白吸附导致透析器性能下降。32、也即，该双向透析装置，通过周期性地改变透析液侧压力，强化了透析液侧液体进入血液侧时对透析器的膜丝内表面的冲刷效果，减少了膜丝内表面的蛋白吸附，提高了透析器膜丝的清除效果，并提高了透析器的使用寿命，避免了透析过程中持续性的跨膜压升高。33、另外，对于上述第一个过程，透析器内血液先稀释，后浓缩，效果相当于前置换治疗。对于上述第二个过程，透析器内血液先浓缩，后稀释，效果相当于后置换治疗。第一过程和第二过程周期性地切换，使得透析液交替进入透析器，相当于透析器在周期性地进行前置换治疗和后置换治疗，起到了类似前后同时置换治疗的效果，提高了患者的毒素清除效果。而对于医护人员来说，管路连接与血液透析治疗模式的管路连接相似，只需要在血液透析管路连接的基础上额外连接两个透析液连接头即可，管路连接方式简单、方便，避免了前置换治疗、后置换治疗、前后同时置换治疗的复杂管路连接，降低了医护人员的处理时间，减少了因连接错误导致的治疗意外。34、进一步地，对于设备方面，只需要增加第三透析液管路、第四透析液管路、第一泵和第二泵即可，避免了对透析机进行复杂的设备设计，降低了制造成本。在提高透析器膜丝的清除效果，避免透析过程中持续性的跨膜压升高的基础上，还可以达到前后同时置换的效果。另外，如果想用传统的血液透析治疗，只需采用传统的透析器，使透析器仅连接第一透析液管路和第二透析液管路两个透析液连接头，即可达到传统血液透析治疗的效果。35、本发明提供的双向透析系统，包括上述双向透析装置，具有上述有益效果。36、本发明提供的双向透析方法，应用于上述双向透析装置，具有上述有益效果。