GAMBRO LUNDIA美国公开体外血液处理设备专利：可精准测算膜式气体交换器水分流失并自动补偿

2026年4月2日，美国专利局公开专利US2026/0091165A1，本次发明聚焦ECCO₂R、CRRT、ECMO等体外血液治疗临床痛点，提供搭载测算补偿系统的体外血液处理整机与配套测算方法。该设备可实时计算膜式气体交换过程中血液水分流失量，自动输出提示信号或通过补液、调节废液泵完成水分补偿，解决传统设备水分损耗无法量化、体液平衡偏差引发临床风险的行业难题，提升重症血液治疗安全性与精准度。

一、传统体外血液治疗设备存在临床短板

在连续性肾脏替代治疗（CRRT）、体外二氧化碳清除（ECCO₂R）、体外膜肺氧合（ECMO）临床应用中，膜式气体交换器是核心组件，吹扫气体流经中空纤维气侧时会带走血液中水分，现有设备存在显著缺陷：

1. 水分流失无量化测算机制：现有设备未对气体交换造成的血液失水进行计量，每日水分流失可达数百毫升，设备预设体液平衡数值存在固定系统偏差；

2. 体液失衡诱发多重临床风险：无控水分流失会造成患者体液过量移除，同时水分蒸发带走大量潜热，降低血液温度，易引发低血压、循环不稳定、器官灌注不足等不良症状；

3. 缺少自动化校正方案：临床医护只能依靠经验手动调整补液量，操作滞后，不同操作人员校正标准不统一，精准度差；

4. 适配场景单一，无法兼容复合治疗模式：多数设备仅支持单一透析或单一气体清除，不能适配CRRT联合ECCO₂R同步治疗工况。

针对以上问题，本专利设计集成测算、预警、自动补液功能一体化体外血液处理装置，通过多参数数学模型精准计算水分损耗，实现全流程闭环调控。

二、专利设备整体系统架构

整套体外血液处理装置由多单元协同构成，核心组成模块如下：

1. 体外血液回路：包含采血管路、回血管路、血液泵、脱气仓、气泡检测器、安全阻断夹，实现患者血液体外循环输送；

2. 血液处理单元：透析/滤过双腔组件，半透膜分隔血液侧与透析液侧，配套透析液管路、废液管路、废液泵；

3. 膜式气体交换器：中空纤维膜结构，分血液侧与吹扫气侧，可单独用于CO₂清除、氧合，或同步实现氧合与脱碳，吹扫气源可供给干燥/加湿空气、氧气混合气；

4. 补液调控支路：纯水/葡萄糖/电解质补液储罐、补液泵，补液管路可接入采血段、膜前、透析液管路等多个节点；

5. 中央控制单元：搭载运算处理器、存储模块，集成温度、湿度、气体流量传感器信号采集功能，内置水分流失计算模型，可输出屏幕可视化预警信号，联动补液泵、废液泵自动校正。

设备提供三类主流适配构型：独立ECCO₂R治疗机型、CRRT与气体清除一体化机型、透析液侧集成气体交换复合机型，覆盖重症肾衰、呼吸衰竭各类临床治疗需求。

三、核心创新：水分流失测算算法与补偿控制逻辑

（一）多参数失水计算模型

控制单元通过采集多组实时参数，代入专属公式精准计算气体交换带来的血液水分流失量Qeccor，核心采集参数包括：

1. 吹扫气体总流量Qgas；

2. 气体出口相对湿度RHout、气体入口相对湿度Rhin；

3. 血液入口温度Tin、环境室温（加湿基准温度Troom）；

4. 基于温度预标定饱和含水率函数α(Tin)、β(Troom)。

计算逻辑为：分别算出气体出口携水总量、入口带入水量，二者差值即为净血液水分流失，湿度参数可根据吹扫气是否加湿设置0%/100%默认简化值，降低传感器配置成本。

（二）两种标准化处置模式

1. 预警提示模式：控制单元完成失水测算后，在控制面板或远程终端显示水分流失数值，向医护发出提示信号，由医师调整脱液目标或手动输注补液；

2. 全自动补偿模式：系统根据计算得到的失水量自动调节补液泵转速，向体外回路输注水、葡萄糖溶液或电解质，也可下调废液泵流速，抵消水分损耗，全程无需人工干预。补液接口设置于血液泵与气体交换器之间，最大程度降低溶血风险。

四、设备核心性能与应用优势

1. 临床精准度大幅提升：量化每日数百毫升的水分损耗，消除体液平衡系统固有误差，减少循环紊乱、低温等并发症；

2. 全场景兼容适配：可单独开展ECCO₂R、ECMO氧合，也支持CRRT+体外脱碳联合治疗，适配ICU多类重症患者；

3. 软硬件轻量化改造：计算模型内置控制主板，无需复杂专用传感器，部分温湿度参数可采用预设恒定值，现有透析设备可简易升级改造；

4. 双补偿方案灵活可选：支持主动补液、被动调废液流量两种校正逻辑，匹配不同科室临床操作规范；

5. 安全设计完善：集成气泡监测、紧急断流夹、多点补液接口，规避溶血、管路进气等体外循环常见安全隐患。

五、产业化与临床价值

当前重症监护体外生命支持设备市场持续扩容，体液平衡精准控制是临床核心刚需。该专利方案无需大幅改造现有透析、氧合设备硬件，仅通过新增传感采集与算法控制模块即可实现水分自动校正，设备改造成本低、落地速度快。

技术可用于新一代连续性肾脏替代治疗仪、体外二氧化碳清除装置、医用膜肺氧合设备开发，优化重症呼吸衰竭、急性肾损伤患者治疗体验，降低医护人工操作负担，减少因体液失衡引发的不良反应，具备明确医疗器械商业化落地前景。

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