透析系统中的氨检测的制作方法

1.本公开涉及用于生成和调节由透析机器使用以进行透析治疗的透析流体的流体调节系统。这种流体调节系统可以包括用于检测透析流体内的氨的机构。


背景技术：

2.透析是一种为肾功能不全的患者提供救生支持的医疗治疗方法。两种主要的透析方法是血液透析(hd)和腹膜透析(pd)。在hd期间，患者的血液通过透析机器的透析器，同时透析溶液(或透析液)也通常通过反向或逆流方向通过透析器。透析器内的半透膜将血液与透析液隔开，并允许经由扩散、渗透和对流流动在透析液与血流之间发生流体交换。跨膜的这些交换使得从血液中去除废物(例如，诸如尿素和肌酐之类的溶质)。这些交换也有助于调节血液中其它物质(例如，钠和水)的水平。以这种方式，透析器和透析机器就可以充当人造肾脏以用于净化血液。
3.在pd期间，患者的腹膜腔会定期注入透析液。患者腹膜的膜状衬层充当天然的半透膜，允许腹膜腔内的溶液与血流之间发生扩散和渗透交换。像hd一样，跨患者腹膜的这些交换会使得从血液中去除废物并有助于调节血液中其它物质(例如，钠和水)的水平。
4.一些透析系统还包括用于再生(例如，再循环)透析液的吸附剂盒，显著减少了实现完整治疗期所需的透析液的量。吸附剂盒可以被设计成从透析液中去除铵。然而，这种盒吸附铵的能力可以随着时间的推移而减弱，使得在透析液中可能会积累不期望的铵和氨量。


技术实现要素：

5.本公开涉及用于生成和调节由透析机器使用以进行透析治疗的透析流体的流体调节系统。在一些实施例中，流体调节系统包括实施为用于监测在流体调节系统内循环的透析流体中的氨的量的光谱检测系统的氨检测系统。透析流体内的氨的量反映了当透析流体循环通过流体调节系统的吸附剂盒时铵泄漏到透析流体中的程度。
6.在一个方面，一种光谱检测系统，其包括感应器，所述感应器被配置成能够反射与所述感应器上的参考物质的存在相关联的第一波长的光并且被配置成能够反射与所述感应器上的被监测物质的存在相关联的第二波长的光，其中，所述被监测物质从循环流体流动到所述感应器。所述光谱检测系统还包括检测器，所述检测器具有用于分别接收从所述感应器反射的第一和第二波长的光的第一和第二通道，以及与所述检测器电通信并且被配置成能够基于在所述检测器处接收到的第二波长的光的第二量与在所述检测器处接收到的第一波长的光的第一量的比率来识别所述被监测物质相对于循环流体的过量状况的一个或多个处理器。
7.实施例可以包括以下特征中的一个或多个。
8.在一些实施例中，感应器包括对所述被监测物质的ph值敏感的酸碱指示剂。
9.在某些实施例中，参考物质是酸性物质，其中，在参考物质存在于感应器上而被监
测物质不存在于感应器上的初始状态下，所述感应器是第一颜色的，并且其中，在参考物质和被监测物质都存在于感应器上的继后状态中，所述感应器是第二颜色的。
10.在一些实施例中，光谱检测系统还包括被布置成将从感应器反射的第一和第二波长的光聚焦到检测器上的一个或多个透镜。
11.在某些实施例中，光谱检测系统还包括被配置成能够将宽带光辐射到感应器上的led，其中，所述感应器被配置成能够将所述宽带光的第一部分反射为第一波长的光并且将所述宽带光的第二部分反射为第二波长的光。
12.在一些实施例中，光谱检测系统还包括对被监测物质是可渗透的并且定位在感应器的上游的膜。
13.在某些实施例中，光谱检测系统还包括支撑感应器并且被配置成能够吸收环境光的壳体。
14.在一些实施例中，感应器平行于循环流体的体积流方向定向并且垂直于被监测物质朝向感应器的流动而定向。
15.在某些实施例中，光谱检测系统还包括流动障碍物，所述流动障碍物垂直于循环流体的体积流方向定向并且在循环流体的体积流中产生扰动。
16.在一些实施例中，流动障碍物被配置成能够增加循环流体的体积流的速度。
17.在某些实施例中，感应器包括纸材料。
18.在一些实施例中，光谱检测系统还包括连接器主体，所述连接器主体容纳感应器并且被配置成能够与流体盒的流体管线组装，其中，所述连接器主体被布置成从被配置成能够从循环流体中去除被监测物质的前体化学品的装置接收循环流体的体积流。
19.在某些实施例中，所述第一波长的光的第一量包括与所述第一波长的光相关联的第一颜色的第一百分比反射率，并且所述第二波长的光的第二量包括与所述第二波长的光相关联的第二颜色的第二百分比反射率。
20.在一些实施例中，过量状况包括循环流体内被监测物质的浓度的增加，并且所述被监测物质的浓度的增加对应于所述被监测物质的前体化学品的浓度的增加到大约等于或大于前体化学品的阈值浓度的值。
21.在某些实施例中，所述一个或多个处理器被配置成能够通过确定比率的移动平均数来识别过量状况。
22.在一些实施例中，所述一个或多个处理器被配置成能够通过确定比率的变化率来识别过量状况。
23.在某些实施例中，所述一个或多个处理器被配置成能够通过将比率的移动平均数与一个或多个标准进行比较来识别过量状况。
24.在一些实施例中，所述一个或多个处理器被配置成能够在识别出过量状况时传输与触发警报通知相关联的数据。
25.在某些实施例中，感应器是一次性的并且检测器是可重复使用的。
26.在一些实施例中，循环流体是透析液并且被监测物质是氨。
27.在另一个方面，一种透析系统，其包括被配置成能够从循环通过所述透析系统的透析液中去除前体物质的吸附剂盒，其中，所述前体物质是被监测物质的前体，并且所述透析系统还包括用于识别所述被监测物质相对于透析液的过量状况的光谱检测系统。所述光
谱检测系统包括感应器，所述感应器被配置成能够反射与所述感应器上的参考物质的存在相关联的第一波长的光，并且被配置成能够反射与所述感应器上的被监测物质的存在相关联的第二波长的光，其中，所述被监测物质从透析液流动到所述感应器。所述光谱检测系统还包括检测器，所述检测器具有用于分别接收从所述感应器反射的第一和第二波长的光的第一和第二通道，以及与所述检测器电通信并且被配置成能够基于在所述检测器处接收到的第二波长的光的第二量与在所述检测器处接收到的第一波长的光的第一量的比率来识别所述被监测物质相对于循环流体的过量状况的一个或多个处理器。
28.在另一个方面，一种检测循环流体内的被监测物质的方法，其包括将被监测物质从循环流体流动到感应器，基于所述感应器上的参考物质的存在从所述感应器反射第一波长的光，并且基于所述感应器上的被监测物质的存在从所述感应器反射第二波长的光，在检测器的第一和第二通道内接收分别从所述感应器反射的第一和第二波长的光，以及在与所述检测器电通信的一个或多个处理器处，基于在所述检测器处接收到的所述第二波长的光的第二量与在所述检测器处接收到的所述第一波长的光的第一量的比率来识别所述被监测物质相对于循环流体的过量状况。
29.实施例可以提供以下优点中的一个或多个。
30.在一些实施例中，与根据用于氨检测的常规反射光谱技术将感应器处的反射率分析为独立的、单独的蓝色和红色强度的绝对值相比，将感应器处的反射率分析为蓝色和红色强度的比率用于放大循环透析液中氨的检测。例如，反射率比率的分子和分母都可以改变，而常规技术仅考虑从铵感应器反射的光的蓝色强度的绝对值或红色强度的绝对值。因此，将反射率作为比率检查可以避免在透析液被加热到生理温度的阶段期间由于使用常规技术的反射光谱的温度相关联的变化而可能观察到的错误报警状况。在一些示例中，移动平均技术被应用于反射率比率数据以有利地平滑百分比反射率比率的曲线，从而使由于噪声因素造成的影响最小化。
31.在一些示例中，可以通过检查百分比反射率比率的变化率来解决自然变化对百分比反射率比率的绝对值的不期望的影响。例如，在百分比反射率比率的斜率分析中，与百分比反射率比率的绝对值中的持续时间相比，这种不期望的影响(例如，与温度相关的影响)和各种噪声因素可能具有更短的持续时间。此外，在斜率分析中，诸如透镜起雾等事件也可能持续较短的时间段。
32.其它方面、特征和优点将从本文中的说明书、附图和权利要求中显而易见。
附图说明
33.图1是可以与透析系统协作以执行包括透析治疗的流体调节循环的流体调节系统的透视图。
34.图2是图1的流体调节系统的俯视图。
35.图3是图1的流体调节系统的前视图。
36.图4是图1的流体调节系统的后视图。
37.图5是图1的省略了某些外部部件以暴露某些内部部件的流体调节系统的后视图。
38.图6是图1的省略了某些外部部件以暴露某些内部部件的流体调节系统的透视图。
39.图7是图1的省略了某些外部部件以暴露某些内部部件的流体调节系统的透视图。
40.图8是图1的省略了某些外部部件以暴露某些内部部件的流体调节系统的透视图。
41.图9是图1的流体调节系统的前组件的透视图。
42.图10是图9的前组件的后透视图。
43.图11是图9的前组件的后透视图。
44.图12是图9的前组件的门组件的加热器袋的后透视图。
45.图13是图9的前组件的门组件的加热器板的后透视图。
46.图14是示出图12的加热器袋和图1的流体调节系统的流体盒的安装的透视图。
47.图15是图14的流体盒以及图12的加热器袋的透视图。
48.图16是可以包括在图1的流体调节系统内的加热器组件的一个实施例的完全分解的透视图。
49.图17是图16的加热器组件的局部分解透视图。
50.图18提供了操作图，通过该操作图，图1的流体调节系统可以与透析系统协作以形成用于执行流体调节循环的流体回路。
51.图19示出了图1的流体调节系统与图16的透析系统的一个示例设置。
52.图20示出了经由图16的流体回路执行的流体调节循环的灌注阶段的流体流动路径(由突出的流体管线指示)。
53.图21示出了经由图16的流体回路执行的流体调节循环的输注阶段的流体流动路径(由突出的流体管线表示)。
54.图22示出了经由图16的流体回路执行的流体调节循环的治疗阶段的流体流动路径(由突出的流体管线指示)。
55.图23提供了图1的流体调节系统的控制系统的框图。
56.图24提供了图1的流体调节系统的硬件系统的框图。
57.图25提供了图1的流体调节系统的软件系统的框图。
58.图26示出了图18的操作图的一部分，包括图1的流体调节系统的氨检测系统、吸附剂盒和主储存器。
59.图27是图26的氨检测系统的氨感应器的剖视透视图。
60.图28是图27的氨感应器的挡板的剖视透视图。
61.图29是图26的氨检测系统的剖视图。
62.图30是图26的氨检测系统的氨检测器的俯视图。
63.图31是图30的氨检测器的透视图。
64.图32是图30的氨检测器的剖视图。
65.图33是示出适用于图29的氨检测系统的反射光谱操作原理的一个示例图。
66.图34是示出根据图29的氨检测系统的反射光谱操作原理可以产生的百分比反射率比率的分析的一个示例图。
67.图35是示出图34的百分比反射率比率的移动平均斜率的分析的一个示例图。
68.图36是氨感应器的挡板的剖视透视图。
69.图37是氨感应器的挡板的剖视透视图。
70.图38是氨感应器的挡板的剖视透视图。
71.图39是可以与协作的氨检测器一起使用的氨感应器的分解透视图。
具体实施方式
72.图1-4示出了可以被操作以制备用于透析系统的调节过的透析液的流体调节系统100。例如，流体调节系统100可以与透析系统流体地连通，以向透析系统输送“新鲜的”(例如，净化的、调节过的)透析液，从透析系统中收集“用过的”(例如，受污染的、未经调节的)透析液，并在连续的流体流动回路中再生(例如，净化)和调节用过的透析液，以回收用过的透析液。流体调节系统100可以与之流体地连通的示例透析系统包括血液透析(hd)系统、腹膜透析(pd)系统、血液滤过(hf)、血液透析滤过(hdf)和其它相关系统。
73.流体调节系统100包括：包含或支撑流体调节系统100的部件的壳体101；包括限定各种流体路径的多个流体管线的流体盒102；可以使流体在流体盒102的流体管线内循环的两个相对高容量的泵103；以及可以将调节剂输送(例如，输注)到流体盒102的流体管线内循环的流体中的两个相对低容量的泵104。流体调节系统100具有便于流体调节系统100的抬升和运输的紧凑的占地面积。例如，流体调节系统100通常具有大约30cm至大约50cm的长度、大约30cm至大约50cm的宽度、大约30cm至大约50cm的高度、大约15kg至大约20kg的重量。
74.壳体101包括左和右侧面板105、106、沿着侧面板105、106定位的用于载运流体调节系统100的手柄107、可以打开和关闭以插入加热器袋的门组件108、门组件108固定到之上的前面板109、进一步封闭内部部件的后面板110和底面板111、支撑流体盒102和泵103、104的上面板112以及保护流体盒102和泵103、104的盖113。可以制作壳体101的外部面板的示例材料包括塑料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)和聚碳酸酯共混物等。
75.盖113通常由abs或聚碳酸酯制成，并且是透明或半透明的，以允许视觉观察流体盒102和泵103、104。盖113可以枢接在沿着上面板112设置的后铰链114处，以打开或关闭盖113。上面板112承载可以关闭在盖113的前边缘116上的两个卡锁115，以将盖113固定在关闭位置。卡锁115也可以被拉起并与盖113分离，以将盖113从关闭位置释放，以便接近流体盒102和泵103、104。
76.参考图5，流体调节系统100还包括左侧、右侧、前、后、底和上板105、106、109、110、111、112所附接到的左侧和右侧内部支撑框架117、118。内部支撑框架117、118通常由金属片形成。
77.每个泵103、104是蠕动泵，其包括围绕可旋转框架(例如，电机)的圆周定位的多个滚子，所述可旋转框架承载从流体盒102延伸的流体管线。当可旋转框架旋转时，滚动构件向流体管线施加压力，从而迫使流体流过流体管线。
78.图6-8示出了流体调节系统100的某些内部部件。例如，流体调节系统100还包括分别位于上面板112中的孔122、123、124内而用于与流体盒102接合的多个压力变换器119、两个温度感应器120和氨检测器121。压力变换器119被实施为接触流体盒102(参见图15)内的相应的薄的柔性膜164的薄的柔性膜，用于检测流体盒102的某些流体路径内的流体压力。温度感应器120是红外(ir)感应器，其检测流过流体盒102的流体路径的某些点的透析液的温度。氨检测器121是红-绿-蓝(rgb)颜色感应器，其可以检测流体盒102内的纸条上的颜色变化，以确定流过流体盒102的某个流体路径的透析液中的铵(例如，其产生氨)的浓度。流体调节系统100还包括获取和调节由流体盒102上提供的电导率感应器生成的信号的电路，这将在下面更详细地讨论。
79.流体调节系统100还包括多个致动器125，其与上面板112中的孔126对正，以用于分别并选择性地移动流体盒102的多个阀。每个致动器125安装到流体调节系统100的内部框架128的平台127，并且包括电机129和可以由电机129移动(例如，旋转或以其它方式操纵)的驱动单元130。驱动单元130配备有联接构件131，所述联接构件131形成为接合流体盒102的相应的阀，使得驱动单元130的运动引起阀的运动。内部框架128还包括支撑和定位壳体101的上面板112的柱状支撑构件132。上面板112还限定出孔133，这些孔133被定位和尺寸设计成接收用于相对于上面板112适当地定位流体盒102的定位销134。在流体盒102就位的情况下，可以将定位销134向下扣向上面板112，以锁定流体盒102的位置。流体调节系统100还包括电路板135，所述电路板135配备有用于操作流体调节系统100的各种机电部件的电子设备。例如，电子设备执行用于执行流体调节循环的各个阶段(如下文参考图18-20所讨论的)，操作泵103、104，控制用于流体盒102的阀，处理感应器信号，操作致动器125，操作加热器组件151以及运行控制回路(例如，用于调节透析液温度、调节泵速度以实现期望的流率、调节泵速度以实现期望的透析液化学成分以及确保装置安全性的控制回路)的代码。
80.再次参考图5，流体调节系统100还包括支撑支架136和承载在支撑支架136中的风扇137，用于冷却流体调节系统100的电路板135和其它内部部件。流体调节系统100还包括功率源138以及承载a/c输入端口140的支撑支架139。
81.图9-13示出了流体调节系统100的前组件141的各种视图。前组件141包括壳体101的门组件108和前面板109。门组件108在铰链142处相对于前面板109可枢转，以允许将加热器袋153装载到流体调节系统100中。铰链142是沿着门组件108的相反侧设置的摩擦铰链，如图12所示。
82.前面板109承载卡锁组件143，所述卡锁组件143与由上面板112(图1-4所示)承载的按钮144协作，以将门组件108在关闭位置可释放地固定到前面板109。例如，按钮144的按下调节卡锁组件143，使得门组件108可以从关闭位置解锁并枢转到打开位置。替代性地，门组件108可以从打开配置向内枢转，直到相反定位的螺钉145(例如，图12中所示的肩螺钉)接合卡锁组件131以将门组件108锁定在关闭位置。卡锁组件131具有用于确定门组件108是打开还是关闭的接触开关。特别参考图11和13，门组件108包括指示是否插入了加热器袋的光学开关147。在一些实施例中，当门组件108打开时，流体调节系统100可能不可操作。
83.特别参考图9，门组件108支撑之上可以显示图形用户界面(gui)的显示屏148(例如，触摸屏显示器)和可以分别配备有用于在gui处提供输入以操作流体调节系统100的选择器150(例如，按钮)的两个控制面板149。可以由用户使用选择器150经由显示屏148控制的示例参数和过程包括开始和停止治疗、启动排出循环、改变流率、启动流体调节循环的灌注阶段、启动系统准备以开始流体调节循环、根据患者的舒适度调整温度、确认流体盒102的正确放置、或确认与泵103、104接口的流体管线的正确放置。
84.参考图10-13，前组件141包括被设计为用于调节沿着流体盒102的流体路径运输的透析液的流体温度的加热器组件151的部件。特别参考图12，加热器组件151包括配备有输入连接结构154和输出连接结构155的加热器袋153，所述输入连接结构154和输出连接结构155可以与流体盒102接口以允许透析液循环通过加热器袋153而被加温。加热器袋153形成为塑料通道，该塑料通道在空时具有大体上平坦的塌陷的形状，在充满流体时膨胀，并且将热量从外部表面传递到流过加热器袋153的透析液。
85.特别参考图13，加热器组件151还包括两个板156(例如，铝板)，它们定位和支撑加热器袋153，并且被加热以将热量传递到加热器袋153内的流体。特别参考图14，当门组件108处于打开配置时，加热器袋153可以滑动到门组件108内的两个加热器板156(在图14中不可见)之间。特别参考图10-12，加热器组件151还包括一个或多个加热元件(例如，未示出的电阻型加热元件)，通过所述一个或多个加热元件可以加温加热器袋153中的流体，以及加热器组件151还包括设置在加热器袋153的相反侧上的两个绝缘焊盘158。所述一个或多个加热元件由两个板中的一个或两者承载或以其它方式附接到两个板中的一个或两者。加热器组件151还包括提供用于操作加热器组件151的电子设备的电路板159、用于提供功率的每个加热焊盘156的馈送线160以及用于确定相应的加热板156的温度的热电偶连接结构162。
86.图15和16示出了可以包括在流体调节系统100中而不是加热器组件151中的加热器组件170的另一个实施例。加热器组件170在构造和功能上与加热器组件151相似，因此包括夹在两个加热器板156之间的加热器袋153。加热器组件170还包括附接到加热器袋153上以便于放置加热器袋153的两个手柄171；支撑加热器袋153的u形加热器框架172；以及支撑加热器板156的大致矩阵结构的两个支撑构件173。支撑构件173还用于经由气隙174将加热器袋153和加热器板156与周围的部件隔离，所述气隙174设置在加热器板156与此类部件之间且由矩阵结构限定。
87.参考图17，流体盒102是单次使用的一次性匣，其包括壳体200、布置在壳体200内的多个流体管线201、沿着流体管线201定位的多个阀202、沿着流体管线201定位的两个电导率感应器203、沿着流体管线201定位的用于与氨检测器121协作的氨感应器165、两个流体管线连接器(例如，泵段夹)204和两个流体管线连接器(例如，泵段夹)205。流体管线201与加热器袋153和透析系统协作以形成用于执行流体调节循环的流体回路350。例如，流体管线201包括加热器袋153的输入和输出连接结构154、155可以连接到的端口，以在流体管线201与加热器袋153之间提供流体连通。流体管线连接器204将流体管线段206定位在高容量泵103周围，而流体管线连接器205将流体管线段207定位在低容量泵104周围。如图19所示，流体盒102还包括从流体盒102延伸到各种流体容器的附加的流体管线。
88.阀202是三通阀，通过所述三通阀，流体调节系统100的控制系统可以选择两个替代性的流体路径。阀202的较低的部分形成为与致动器125的联接构件131接合，用于阀202的运动。可以包括在流体盒102中的阀202的示例类型包括旋转阀、推拉阀、滑阀和梭阀。
89.图18示出了操作图300，通过所述操作图，流体调节系统100可以与透析系统301的透析器337协作以形成用于执行流体调节循环的流体回路350(由实线表示)，而图19示出了具有透析系统301的流体调节系统100的一个示例设置。可以联接到流体调节系统100的透析系统301的示例类型包括hd系统、pd系统、hf系统和hdf系统。流体回路350包含流体盒102的部件以及流体调节系统100的各种其它部件。
90.例如，除了以上结合图1-17讨论的部件之外，流体调节系统100还包括控制系统161(例如，包括电路板135、159以及用于感应器电路的附加电路板)，用于控制流体调节系统100和沿着流体回路350定位的其它多个外围部件的各种操作。这些部件包括用于收集水以产生透析液(例如，有时称为透析流体)的灌注罐302、用于过滤自来水以提供适合于产生透析液的净化水和用于净化从透析系统301离开的透析液的吸附剂盒303、用于收集从吸附
剂盒303离开的流体(例如，未调节的水或透析液)的主储存器304、用于收集超出主储存器304的容量的流体的次储存器305、用于容纳电解质溶液的袋306、用于容纳盐-葡萄糖(sd)溶液的袋307、用于容纳稀释水(dw)的袋308以及用于容纳碳酸氢盐(bc)溶液的袋309，它们沿着流体流动路径装置300定位。
91.袋306、307、309预先装入有适量的可以溶解在水中以产生电解质溶液、盐-葡萄糖溶液和碳酸氢盐溶液的干化学物质。每个袋306、307、309包括被设计成增加进入袋306、307、309的流体流的速度并产生使干化学物质充分混合和溶解在水中所需的扰动的喷嘴。
92.表1列出了流体调节系统100的各种包含流体的部件的近似容量。
93.部件容量(ml)灌注罐(302)8,000主储存器(304)7,500次储存器(305)4,500电解液袋(306)500盐/葡萄糖袋(307)160稀释水袋(308)4,000碳酸氢盐袋(309)1,000
94.表1：流体调节系统100的包含流体的部件的容量
95.流体盒102的三通阀202在流体回路350中标为v1-v7。每个阀包括三个流体端口(a)、(b)、(c)，通过所述端口(a)、(b)、(c)，可以调整阀中的流动路径。当阀的端口中的两个或三个端口关闭时，可以将阀称为关闭，而当阀的端口中的两个或三个端口打开时，则可以将阀称为打开。这些阀包括灌注阀v1、溶解阀v2、旁路流出阀v3、旁路流入阀v4、bc/dw阀v5、s/d/电解液阀v6和流体选择器阀v7。流体盒102的流体管线201将在下面进一步结合流体调节系统100的操作单独引述。流体调节系统100的高容量泵103和低容量泵104在流体回路350中分别被标为p1、p2和p3、p4。这些泵包括盒流入泵p1、透析液泵p2、电导率控制泵p3和电解液/盐-葡萄糖泵p4。表2列出了泵p1-p4的大致操作范围(例如，流体流率)。
[0096][0097][0098]
表2：流体调节系统100的泵的操作范围
[0099]
流体调节系统100的加热器组件151和氨感应器165在流体回路350中分别标为热交换器hx和氨感应器nh。流体盒102的电导率感应器203标为与热交换器hx上游的流体温度相关联的电导率感应器ct1和与热交换器hx下游的流体温度相关联的电导率感应器ct2。除
了具有测量流体电导率的能力外，电导率感应器ct1和ct2还具有测量流体温度的能力。鉴于电导率随温度变化，在一些实施方式中，由电导率感应器ct1和ct2测量的温度可以用于校正由电导率感应器ct1和ct2测量的电导率值，以提供温度补偿的电导率测量结果。在一些实施方式中，由电导率感应器ct2测量的流体温度还可以提供对离开流体调节系统100以流动到透析系统303中的透析液的最终温度的安全检查。流体调节系统100的温度感应器120在流体回路350中标为盒流入温度感应器t1和热交换器温度感应器t2。流体调节系统100的压力变换器119在流体回路350中标为压力变换器pt1、pt2、pt3和pt4。
[0100]
流体调节系统100可以在多个阶段中操作以与透析系统301(例如，与透析器337)协作，以执行流体调节循环，在所述流体调节循环中，经由透析系统301对患者施行透析治疗。例如，流体调节循环包括灌注阶段、输注阶段和治疗阶段。流体调节循环通常具有大约135分钟至大约300分钟的总持续时间。
[0101]
图20示出了流体调节系统100在灌注阶段期间的操作，其中，初始体积的水被吸入到流体回路350中以用于随后产生透析液。在灌注阶段的开始，灌注罐302用来自水源(例如，水的容器134，如图19所示)的水(例如，自来水、瓶装水、反渗透水、蒸馏水或饮用水)填充到大约7.6l，泵p1被启动，热交换器hx被启动。水由泵p1从灌注罐302泵送到流体管线310中，通过阀v1的端口(a)和(c)泵入流体管线311，经过温度感应器t1，然后进入泵p1。在此操作阶段，泵p1以大约200ml/min至大约600ml/min范围内的流率泵送水，并为热交换器hx供电，以将流体温度维持在大约15℃至大约42℃的范围内的设定点。
[0102]
如果温度感应器t1检测到水温高于大约42℃，则会在显示屏148上显示消息，以通知用户水温过热，阀v1被关闭，泵p1被关断，以防止附加的水进入流体回路350。如果温度感应器t1检测到水温低于或等于大约42℃，则阀v1的端口(a)和(c)保持打开，泵p1通过流体管线312将水泵送到吸附剂盒303中，再进入流体管线313，经过氨感应器nh，随后进入主储存器304。在此操作阶段，吸附剂盒303净化在流体回路350中循环的水，使得水达到或超过由环境保护署(epa)制定的饮用水水质标准和由医疗器械促进协会(aami)标准制定的血液透析水水质标准。
[0103]
一旦主储存器304收集了大约100ml至大约500ml的水，则启动泵p2并通过泵p2将水泵送到流体管线314中，随后进入e流体管线315，经过电导率感应器ct1，并经过热交换器hx1，所述热交换器hx1将流体管线315中的水加热到设定点温度。控制泵p2以大约等于泵p1泵送水的流率的流率泵送水。水从流体管线315通过阀v2的端口(c)和(a)移动到流体管线316，通过阀v7的端口(b)和(a)进入流体管线317，通过阀v5的端口(c)和(a)进入流体管线318，并进一步进入袋308，直到用水(例如，稀释水)将袋308填充到大约3.5l至大约4.0l。
[0104]
接下来，关闭阀v5的端口(a)和(c)，关闭阀v7的端口(a)，打开阀v7的端口(c)，使得泵p2通过阀v6的端口(c)和(a)将水泵送到流体管线319中，然后进入流体管线320，再后进一步泵入袋306，直到袋306充满水以产生电解质溶液。关闭阀v6的端口(a)和(c)，关闭阀v7的端口(c)，重新打开阀v7的端口(a)，打开阀v5的端口(b)和(c)。然后，泵p2通过阀v5的端口(c)和(b)将水泵送到流体管线317，然后进入流体管线321，再进一步泵入袋309，直到袋309充满水以产生碳酸氢盐溶液。
[0105]
在灌注阶段中的这一点，热交换器hx的设定点温度被提高到大约31℃到大约39℃的范围(例如，其中39℃是热交换器hx可以达到的最高温度)，泵p2的流率减小到大约
100ml/min至大约300ml/min的范围内的值，以增加水在热交换器hx内的暴露时间，从而实现更高的设定点温度。关闭阀v5的端口(b)和(c)，关闭阀v7的端口(a)，打开阀v7的端口(c)，打开阀v6的端口(b)和(c)。因此，泵p2通过阀v6的端口(c)和(b)将水泵送到流体管线319中，然后进入流体管线322，再进一步泵入袋307，直到袋307充满以产生盐葡萄糖溶液。热交换器hx的较高设定点温度促进盐-葡萄糖物质被流入袋309中的水溶解。在流体调节循环期间的这一点，灌注阶段结束，灌注罐302已基本上排空，泵p1、p2被关断，开始输注阶段。灌注阶段通常持续大约10分钟至大约30分钟(例如，大约20分钟)的持续时间。
[0106]
图21示出了流体调节系统100在输注阶段期间的操作，其中，将碳酸氢盐、盐和葡萄糖添加到流体回路350中的水中以产生透析液。特别地，将碳酸氢盐、盐和葡萄糖以受控方式(例如，在流率控制下)添加到水中，直到盐和葡萄糖达到生理上可接受的浓度并且直到碳酸氢盐产生生理上可接受的流体电导率和流体ph为止。在输注阶段期间，为热交换器hx供电，以将流体温度维持在大约35℃至大约39℃的范围内的设定点。
[0107]
在输注阶段开始时，关闭阀v7，关闭阀v2的端口(a)，打开阀v2的端口(b)，打开阀v3和v4的端口(a)和(b)，打开阀v1的端口(b)，关闭阀v1的端口(a)，阀v6的端口(b)和(c)保持打开，打开阀v5的端口(b)和(c)。泵p1、p2立即启动以在流体回路350内以大约300ml/min至大约600ml/min的流率泵送水。同时，泵p3和p4被启动。泵p3以大约10ml/min至大约100ml/min的流率将碳酸氢盐溶液从袋309中泵出，泵入流体管线317，通过泵p3，然后泵入流体管线314。泵p4将盐-葡萄糖溶液以可变的流率从袋307中泵出，泵入流体管线319，通过泵p4，然后泵入流体管线314。p4初始泵送流体的流率在大约1ml/min至大约100ml/min的范围内。流率以每大约1min的周期性时间增量下降1/2的速率逐步下降。泵p3和p4的流率被设置为在绕流体回路350的单圈上分别完全添加输注体积的bc溶液和sd溶液。因此，泵p3和p4的流率与泵p1和p2在输注阶段期间的流率有关。例如，如果将泵p1和p2的流率设置为200ml/min，则泵p3和p4的流率将相对较慢。相反，如果将泵p1和p2的流率设置为600ml/min，则泵p3和p4的流率将相对较快。
[0108]
一旦袋307排空了盐-葡萄糖溶液，阀v6的端口(b)关闭，阀v6的端口(a)打开，以允许泵p4以大约0.5ml/min至大约5ml/min的流率将电解质溶液从袋306中泵出而进入流体管线314。一旦电解质溶液到达阀v3，输注阶段就结束了，治疗阶段就可以开始了。然而，如果治疗阶段没有立即开始，则流体调节系统100可以被操作以继续通过流体管线311、312、313、314、315、323、336、326绕着流体回路350循环透析液，或者允许透析液保持静态(例如，没有循环)直到治疗阶段开始。输注阶段通常持续大约5分钟至大约6分钟的持续时间。
[0109]
图22示出了在治疗阶段期间流体调节系统100的操作，其中，将碳酸氢盐、盐和葡萄糖添加到流体回路350中的水中以产生透析液。治疗阶段包括碳酸氢盐溶液被用于调节透析液的电导率的第一阶段和稀释水被用于调节透析液的电导率的第二阶段。泵p1、p2以大约200ml/min至大约600ml/min的范围内的流率泵送透析液。热交换器hx的设定点温度被保持在大约35℃至大约39℃(例如，大约37℃)的可接受范围内的生理上可接受的温度，流体调节系统100的用户可特别选择以使患者感到舒适。在治疗阶段期间的任何时候，如果在ct2处测量的透析液流体温度在大约35℃到大约42℃的范围之外，则流体调节系统100将进入旁路模式，在该旁路模式下，透析液将流过流体管线336以经由流体管线324、325旁路流过透析系统301。当流体调节系统100以旁路模式操作时，将在显示屏148上显示指示流体温
度过低或过高的消息。流体调节系统100将保持在旁路模式，直到流体温度稳定在可接受的范围内。
[0110]
在治疗阶段的第一阶段期间，关闭阀v3的端口(b)，打开阀v3的端口(c)，以允许泵p2通过流体管线324泵送“新鲜”透析液(例如，净化的、调节过的透析液)并泵入透析系统301，关闭阀v4的端口(a)，打开阀v4的端口(c)，以允许泵p1通过流体管线325将“用过的”透析液(例如，受污染的透析液)从透析系统301中泵出，并进一步泵入流体管线326。因此，关闭在阀v3、v4之间延伸的旁路流体管线336。在治疗阶段期间，用过的透析液输注有在透析系统301内来自患者血液的超滤液。超滤液携带有毒物质，例如尿素、所有小的水溶性尿毒症毒素以及其它有毒物质(例如，胍基琥珀酸、甲基胍、1-甲基腺苷、1-甲基肌苷、n2、n2-二甲基鸟苷、假尿苷、阿拉伯糖醇、甘露醇、α-n-乙酰精氨酸、乳清酸核苷、草酸盐、胍、赤藓糖醇、肌酸、乳清酸、苯乙酰谷氨酰胺、肌酐、肌醇、γ-胍基丁酸、β-胍基丙酸、对称二甲基精氨酸(sdma)、不对称二甲基精氨酸(adma)、山梨糖醇、尿苷和黄嘌呤)。
[0111]
用过的透析液从流体管线326被泵送通过阀v1的端口(b)和(c)、流体管线311、泵p1、流体管线312，然后泵入吸附剂盒303。在吸附剂盒303内，有毒物质从用过的透析液中移除(例如，过滤掉)，以产生从吸附剂盒303流出并进入流体管线313、经过氨感应器nh并进入主储存器304的“再生”透析液(例如，净化的、但未调节的透析液)。在一些情况下，主储存器304内的再生透析液的体积超过了主储存器304的容量，因此通过流体管线327流动到次储存器305，在整个治疗阶段中，次储存器305保持与主储存器304流体连通。泵p2将再生透析液从主储存器304泵出，泵入流体管线314，并泵入泵p2。虽然从吸附剂盒303离开的再生透析液将在透析系统301中从患者血液中吸收的有毒物质清除了，但是在作为新鲜的透析液循环回透析系统301的透析器337中之前，再生透析液还必须进一步调节以满足可接受的生理特性。
[0112]
因此，泵p4继续以与泵p2泵送透析液的流率有关(例如，是其几分之一)的流率，将电解质溶液从袋306中泵出，并泵入流体管线320，通过阀v6的端口(a)和(c)，泵入流体管线319的上段，通过泵p4并且泵入流体管线314。因此，泵p2、p4一起形成闭环的泵控制回路332，其控制泵p4泵送电解质溶液的流率，该流率在大约0.5ml/min至大约5ml/min的范围内。此外，泵p3继续或者将碳酸氢盐溶液从袋309中泵出或者将稀释水从袋308中泵出，通过阀v5的端口(c)，泵入流体管线317的上段，通过泵p3并且泵入流体管线314以进一步调节透析液。
[0113]
当透析液通过泵p2和电导率感应器ct1时，电导率感应器ct1检测透析液的电导率。基于对透析液的电导率的连续测量，将连续不断选择或者碳酸氢盐溶液或者稀释水通过阀v5的端口(c)添加到透析液中，并且连续不断调整泵p3泵送透析液的流率，以将透析液的电导率维持在13.5ms/cm至14.2ms/cm的生理可接受范围内。通常，随着测量的电导率与可接受的电导率之间的差值增加，泵p3泵送流体的流率增加。因此，随着测量的电导率与可接受的电导率之间的差值减小，泵p3泵送流体的流率减小。以这种方式，电导率计ct1和泵p3一起形成调节泵p3泵送流体的流率的闭环的泵控制回路331。如果在治疗阶段的第一阶段中透析液的电导率过低，则向透析液中输注碳酸氢盐溶液以提高电导率。
[0114]
在通过电导率感应器ct1之后，透析液流经热交换器hx和温度感应器t2。基于由温度感应器t2检测到的流体温度，调节热交换器hx的功率水平以将透析液的温度维持在热交
换器hx的设定点温度。以这种方式，温度感应器t2和热交换器hx形成闭环的加热器控制回路333。透析液从流体管线315通过阀v2的端口(c)和(b)流入流体管线323，并经过电导率感应器ct2。当透析液通过电导率感应器ct2时，电导率感应器ct2执行第二次检查(例如，在热交换器hx的下游)以检测透析液的电导率。
[0115]
如果透析液的电导率在可接受范围之外(例如，过低或者过高)，但在预定范围(例如，比可接受范围宽的范围)内，则与该电导率感应器电通信的安全系统将调整碳酸氢盐溶液或稀释水的输注流率，以达到可接受的范围内的电导率。如果透析液的电导率水平在预定的生理安全范围之外，则在一些实施方式中，流体调节系统100将试图恢复安全流体参数并继续治疗。例如，阀v3和v4将调整以引导流体通过旁路流体管线336并关闭流体管线324、325，直到电导率再次稳定地达到生理安全范围时为止，此时阀v3、v4将进行调整，以关闭旁路流体管线336并经由流体管线324、325将流体引导到透析系统301和从透析系统301引导流体。在一些实施方式中，还可以指示用户在将电导率恢复到生理安全范围时检查碳酸氢盐溶液和稀释水的流体水平是否为非零。
[0116]
随着时间的推移，吸附剂盒303在治疗阶段的第一阶段(例如，在患者的血液初始通过透析机器301循环的早期初始阶段)期间改变离开吸附剂盒303的再生透析液的组成。例如，在治疗阶段的第一阶段期间，用过的透析液中的有毒物质水平相对较高。吸附剂盒303将尿素转化成铵，并在吸附剂盒303内的一个或多个过滤层内捕获所述铵，以从透析液中去除铵。在过滤层捕获铵的同时，过滤层经由阳离子交换将钠阳离子和其它阳离子释放到透析液中，这增加了离开吸附剂盒303的再生透析液的电导率和/或降低了ph。
[0117]
在治疗阶段的第一阶段过程中，进入吸附剂盒303的用过的透析液包含较少的有毒物质(例如，作为尿毒症毒素从患者血液中移除)，吸附剂盒303释放更多的钠离子。因此，离开吸附剂盒303的透析液的电导率随时间的推移逐渐增加。一旦透析液的电导率达到大约13.8ms/cm至大约14.0ms/cm的范围内的预定值，则使用碳酸氢盐来调节透析液的电导率的治疗阶段的第一阶段就结束了，治疗阶段的第二阶段开始。
[0118]
在治疗阶段的第二阶段(例如，稍后的最终阶段)，不再使用碳酸氢盐调节(例如，增加)透析液的电导率，稀释水是阀v5处用于调节(例如，降低)透析液的电导率直到治疗阶段结束(例如，第二阶段结束)的唯一物质。因此，阀v5的端口(b)关闭，而阀v5的端口(a)打开。如果在治疗阶段的第二阶段期间透析液的电导率过高，则向透析液中输注稀释水以降低透析液的电导率。
[0119]
在治疗阶段的第二阶段的过程中，在吸附剂盒303中捕获的铵的量增加，使得吸附剂盒303吸收附加的铵的能力逐渐降低，一旦吸附剂吸附铵的容量用尽，再生透析液中的氨(例如，由铵产生)的水平最终增加。氨感应器nh在吸附剂盒303下游的位置检测再生透析液中的氨的水平。
[0120]
治疗阶段(例如，包括第一阶段和第二阶段二者)通常持续大约120min至大约300min的持续时间。例如，240min(例如，4小时)是标准持续时间，其通常为绝大多数患者实现适当的治疗。此外，大多数治疗阶段将在四个小时后结束，而不会达到2mg/dl的阈值铵浓度(例如，从未接近耗尽吸附剂盒303的过滤能力)。流体调节系统100将发出音频警报，表示治疗成功完成，患者可以将他或她自己与透析器337断开。然而，如果透析液中的铵水平(例如，由氨感应器nh检测到的)指示吸附剂盒303在标准治疗持续时间之前不再从用过的透析
液中吸收足够的铵以将铵水平维持在或低于大约2mg/dl的可接受值，那么治疗阶段将过早结束。对于血液尿素氮(bun)水平非常高的体型较大的患者，偶尔会出现这种情况。
[0121]
一旦治疗阶段结束，就可以排出流体回路350中的用过的透析液，可以将用过的透析液作为废物处置。在一些示例中，袋306、307、308、309和各种流体管线可以在仍然包含透析液的同时被手动移除和丢弃。在一些示例中，患者可以与透析系统301断开连接并且将流体管线323、326向废物贮器排放以排空流体调节系统100的各个部件。在一些示例中，流体调节系统100可以被操作以使泵p1、p2中的任一个或两个正向或反向运行，以排放袋306、307、308、309、吸附剂盒303、灌注罐302、主储存器304和次储存器305中的任何一个。在一些示例中，流体调节系统100可以被操作以使泵p4和p3正向运行以排放袋306、307和308、309。在一些示例中，泵p4、p3的这种操作可以根据电导率计ct1的读数来执行。例如，在检测到足够低的阈值电导率时，可以假定电解液袋306已经排空，使得可以排放下一个袋或流体管线。
[0122]
在整个流体调节循环中，压力变换器pt1、pt2、pt3、pt4检测流体压力以调节泵流率。例如，在流体调节循环的所有阶段(例如，灌注、输注和治疗阶段)期间，压力变换器pt1通过检测流体管线312(例如，在泵p1的下游)内透析液的流体压力并向泵p1提供指示流体压力的反馈信号与泵p1形成闭环的泵控制回路328。基于透析液的流体压力，调整泵p1的角速度(例如，rpm水平)以将流率维持在期望范围内。在流体调节循环的治疗阶段期间，压力变换器pt4通过检测离开透析系统301(例如，在泵p1的上游)的透析液的流体压力并向泵p1提供指示流体压力的正向信号而与泵p1形成附加的闭环的泵控制回路329。基于透析液的流体压力，调整泵p1的角速度以使泵p1处的流率与离开透析系统301的透析液的流率密切匹配。因此，流体管线312(例如，在泵p1的上游)内透析液的流体压力至少部分地受到离开透析系统301(例如，在泵p1的上游)的透析液的流体压力的影响。
[0123]
类似地，在流体调节循环的所有阶段(例如，灌注、输注和治疗阶段)期间，压力变换器pt2通过检测流体管线315(例如，在泵p2的下游)内透析液的流体压力并向泵p2提供指示流体压力的反馈信号而与泵p2形成闭环的泵控制回路330。基于透析液的流体压力，调整泵p2的角速度以将流率维持在期望范围内。如上所述，在流体调节循环的治疗阶段期间，泵p3泵送流体的流率由源自电导率计ct1的反馈信号调节，以形成泵控制回路331，而泵p4泵送电解质溶液的流率由来自泵p2的反馈信号来调节，以形成泵控制回路332。
[0124]
在流体调节循环的所有阶段期间，压力变换器pt3和pt4检测透析器337的操作。如果压力变换器pt3和pt4的测量结果表明没有流体流过透析器337，则流体调节系统100将进入旁路模式，以使透析液流过流体管线336，并避免经由流体管线324、325将透析液输送到透析系统301。
[0125]
图23提供了控制系统161的框图。控制系统161包括处理器410、存储器420、存储装置430和输入/输出接口440。在一些实施例中，控制系统161包括一个以上处理器410、存储器420、存储装置430和/或输入/输出接口440。部件410、420、430和440中的每一个都可以例如使用系统总线450互连。处理器410能够处理用于在控制系统161内执行的指令。处理器410可以是单线程处理器、多线程处理器或量子计算机。处理器410能够处理存储在存储器420或存储装置430中的指令。
[0126]
存储器420在控制系统161内存储信息。在一些实施方式中，存储器420是计算机可
读介质。存储器420可以例如是易失性存储器单元或非易失性存储器单元。存储装置430能够为控制系统139提供大容量存储。在一些实施方式中，存储装置430是非暂时性计算机可读介质。存储装置430可以包括例如硬盘装置、光盘装置、固态驱动器、闪存驱动器、磁带或一些其它大容量存储装置。替代性地，存储装置430可以是云存储装置，例如，包括分布在网络上并使用网络访问的多个物理存储装置的逻辑存储装置。
[0127]
输入/输出接口440为控制系统161提供输入/输出操作。在一些实施方式中，输入/输出接口440包括网络接口装置(例如，以太网卡)、串行通信装置(例如，rs-232 10端口)和/或无线接口装置(例如，802.11卡、3g无线调制解调器或4g无线调制解调器)中的一个或多个。在一些实施方式中，输入/输出装置包括驱动器装置，所述驱动器装置被配置成能够接收输入数据并将输出数据发送到其它输入/输出装置，例如，键盘、打印机和显示装置(例如，显示屏148)。在一些实施方式中，使用移动计算装置、移动通信装置和其它装置。
[0128]
在一些实施方式中，输入/输出接口440包括至少一个模数转换器441。模数转换器将模拟信号转换成数字信号，例如，适合于由处理器410处理的数字信号。一个或多个感测元件与模数转换器441通信，如将在下面更详细地讨论的。
[0129]
在一些实施方式中，控制系统161是微控制器。微控制器是以单个电子封装体包含计算机系统的多个元件的装置。例如，单个电子封装体可以包含处理器410、存储器420、存储装置430和输入/输出接口440。
[0130]
图24和25提供了由控制系统161提供的流体调节系统100的硬件系统500和软件系统600的框图。如图24所示，硬件系统500由用于生成用于在显示屏148上显示的gui的电路板和用于控制流体调节系统100的机电外围部件的一个或多个电路板135以及各种机电外围部件提供。软件系统600可以被分解为外部视图610、应用层620和驱动器层630。外部视图610包括由gui提供的用户接口、灯光、声音和调试端口。应用层620包括商业逻辑，驱动器层630被配置成能够实现外围设备专用代码(例如，通信协议和步进电机驱动器)。
[0131]
尽管已经在图23-25中分别描述了示例控制系统161、示例硬件系统500和示例软件系统600，但是上述主题和功能操作的实现可以在其它类型的数字电子电路中实现，或在计算机软件、固件或硬件中实现，包括在本说明书中公开的结构及其结构等效物，或在其中一种或多种的组合中实现。
[0132]
在一些实施例中，氨感应器165和协作的氨检测器121一起提供流体调节系统100的氨检测系统700，如图26所示。如上面关于图18和19所讨论的，吸附剂盒303被设计成再生循环通过流体回路350的用过的透析液。用过的透析液包含已经从患者的血液扩散穿过透析器337的尿素，并且由于尿素在吸附剂盒303内的分解，在透析液中产生铵。因此，吸附剂盒303被设计成作为用过的透析液再生过程的一部分来去除铵。未从吸附剂盒303内的透析液中去除的铵可以在循环透析液内生成氨。因此，氨检测系统700定位在吸附剂盒303的下游(例如，但在图18中所示的主储存器304的上游)，用于确定离开吸附剂盒303的再生透析液内的铵水平是否在可接受的范围内。
[0133]
如图26所示，吸附剂盒303包括一起再生用过的透析液的各种层。例如，吸附剂盒303包括第一碳层701、脲酶层702、氧化铝层703、第二中间碳层704、磷酸锆(zp)层705和水合氧化锆加氯反离子(hzocl)层706。碳层701、704吸附重金属、氯胺、可能存在于自来水中的其它污染物以及在用过的透析液中发现的许多有机和中分子尿毒症溶质，例如肌酸酐和
尿酸。脲酶层702将透析液中的尿素分解成铵(例如，带正电荷的铵离子，nh
4
)和碳酸氢盐。氧化铝层703使从脲酶层702浸出的脲酶和其它蛋白质固定。zp层705吸附铵(例如，由此从循环透析液中去除铵)，并且hzocl层706吸附从zp层705或通过透析器337从患者浸出的磷酸盐。
[0134]
zp层705具有固定的铵吸附容量。因此，如果在再生透析液的流体调节循环的治疗阶段期间超过zp层705的铵吸附容量，则吸附剂盒303内的铵可能开始泄漏到流出透析液中。铵本身可能不会对患者的健康构成直接威胁。然而，通过透析器337转移到患者(例如，进入患者的血液中)的铵可以在流体回路350或患者的血液中产生氨(例如，氨气)，并且氨在高于某个阈值浓度(例如，大约100μg/dl)时是有毒的。根据流体回路350内的透析液的ph和温度，由透析液中存在的铵在透析液内生成痕量的氨气。因此，氨检测系统700正好定位在吸附剂盒303的下游，以便识别透析液中的氨泄漏，从而保护患者免于过度暴露于氨。
[0135]
参考图26和27，氨感应器165包括连接器主体707，所述连接器主体707与一次性流体盒102内的流体回路350的流体管线313组装。氨感应器165还包括定位在连接器主体707的接收部708内的感应器壳体709、定位在感应器壳体709内的透气膜711、定位并支撑膜711的卡环712(例如，o形环构件)、邻近膜711定位的感应器713、封闭感应器壳体709的开口的透镜714(例如，硼硅酸盐透镜))以及定位在连接器主体707的竖直流动通道716内的挡板715。
[0136]
感应器壳体709是吸收环境光的不透明部件，使得向感应器713辐射的大部分量的光由氨检测器121提供，如将在下面更详细地讨论的。感应器壳体709具有大致圆柱形的外部形状以用于被置于连接器主体707的接收部708内，并且通常具有大约1.11cm至大约1.36cm的外径。感应器壳体709可以由聚碳酸酯或一种或多种其它材料制成。膜711对氨气蒸气是可渗透的，使得蒸气可以通过膜711到达感应器713。膜711和感应器713通常具有大约0.94cm至大约1.08cm(例如，大约0.95cm)的直径。感应器713被提供为夹在膜711与透镜714之间的纸(例如，纤维素纸)层。在一些实施例中，该纸层涂覆有浓度为大约500ppm至大约1200ppm(例如，1,000ppm)的溴甲酚绿和浓度为大约500ppm至大约1000ppm(例如，大约1,000ppm)的丙二酸。感应器713通常具有大约0.15mm至大约0.32mm(例如，大约0.24mm)的厚度。
[0137]
溴甲酚绿是一种酸碱指示剂。在酸性物质(例如，ph小于大约3.4)的存在下，溴甲酚绿形成具有黄色的络合物，而在相对碱性物质(例如，ph大于大约5.4)的存在下，溴甲酚绿形成具有蓝色的络合物。由于感应器713最初浸入酸(例如，丙二酸)中，因此感应器713最初具有黄色。氨是碱性的，因此在与感应器713接触时将感应器713的颜色从黄色变为蓝色。感应器713处的这种颜色变化的检测可以在协作的氨检测器121处自动发生，使得可以停止透析治疗，以避免将患者暴露于氨的毒性阈值浓度下。
[0138]
参考图27和28，挡板715是对循环透析液的流动提供阻碍的小板。例如，挡板715垂直于竖直流动通道716内的循环透析液的体积流方向717定向，所述垂直流动通道716沿着连接器主体707的水平流动通道710定位。挡板715被设计成在透析液的流动中产生扰动，以促进透析液内的任何氨气蒸气沿着感测方向718向上朝向膜711流动。挡板715包括相对宽的基体730和从基体730延伸到感应器壳体709的开口中的相对窄的突出部732，以沿着突出部732的周边和基体730的上边缘限定出平面流动区域734。
[0139]
基体730的宽度等于竖直流动通道716的内径，使得循环透析液被迫向上流过基体730并流过流动区域734。流动区域734是被限定在突出部732与感应器壳体709、卡环712和膜711的相邻内表面之间的横截面区域。这样的流动路径增加了透析液通过流动区域734的速度，因为流动区域734小于水平流动通道710的横截面面积。增加的速度在循环透析液中产生扰动，并因此增加氨气蒸气扩散穿过膜711的速率以用于早期检测透析液中的氨，这是吸附剂盒303内的铵泄漏到透析液中的指示器。突出部732减小了流动路径与膜711之间的距离，并且氨气蒸气扩散穿过形成在突出部732与膜711之间的间隙空间736(例如，间隙容积)。
[0140]
挡板715的基体730和竖直流动通道716通常具有大约0.5cm至大约1.0cm的直径。水平流动通道710通常具有大约0.5cm至大约1.2cm的直径。挡板715的突出部732通常具有大约0.5cm至大约1.5cm的宽度和大约1.0cm至大约1.8cm的长度。挡板715通常具有大约1.8cm至大约2.8cm的总高度和大约0.13cm至大约0.2cm的厚度。在一些实施例中，环形横截面流动区域734落入大约70mm2至大约90mm2(例如，大约80mm2)的范围内。当循环透析液流过流动区域734时，透析液内的氨气蒸气通过膜711扩散到感应器713，使得感应器713从黄色变为蓝色。从感应器713反射的光通过透镜714射向氨检测器121。
[0141]
参考图29-32，氨检测器121沿着上面板112(例如，参考图6和7的流体调节系统100的壳体101的耐用的、非一次性的部件，)与氨感应器165对准并定位在氨感应器165的下方。氨检测器121根据反射光谱的原理操作以检测感应器713的颜色变化。氨检测器121包括：限定出两个坡口贯通通道723的壳体719，在所述坡口贯通通道723处，壳体719可以固定到支撑构件；附接到壳体719的印刷电路板(pcb)727，在壳体719的侧开口724内的向氨感应器165的透镜714辐射光的发光二极管(led)721；用于接收从感应器713反射的光的检测器728；与检测器728相邻的用于处理在检测器728处接收的和从检测器728发送的信号的数字检测器电路720(例如，数字rgb检测器电路)；在壳体719的中央开口725内的将反射光聚焦到检测器728上的透镜722(例如，硼硅酸盐透镜)；以及将pcb 727置于与流体调节系统100的控制系统161(参考图23)电通信的连接器726。
[0142]
壳体719是吸收环境光的不透明部件，使得向氨感应器165辐射的大部分量的光由led 721提供。led 721向氨感应器165发出白色宽带光，在氨感应器165处，光通过透镜714并照射感应器713。由led 721发射的宽带光通常具有大约450nm到大约750nm范围内的波长。透镜722将感应器713的视场缩小到感应器713的狭窄中心区域，以进一步减少可以被感应器713反射的任何环境光的影响。
[0143]
检测器728是包括检测从感应器713反射的不同颜色的可见光的多个通道的多色带通部件(例如，红-绿-蓝检测器)。例如，检测器728包括：检测波长在大约630nm至大约700nm范围内的可见红光的红色通道731、检测波长在大约530nm至大约575nm范围内的绿光的绿色通道733、检测波长在大约450nm至大约490nm范围内的蓝光的蓝色通道735、以及检测波长在大约450nm至大约750nm范围内的白光的宽带通道737。通过将led721调整到宽带通道737的中间范围内的标称值，为红色、绿色和蓝色通道731、733、735建立标准化参考点。一旦led 721在治疗开始时被设置为该值，系统就监测红色、蓝色、绿色通道731、733、735，以观察用于感应器713的与透析液内氨气检测相关的从黄色变化到蓝色的速率变化，这是吸附剂盒303内的铵泄漏到透析液中的指示器。
[0144]
由于由led 721向氨感应器165辐射的光，氨感应器165基于氨感应器165的颜色在特定波长反射光。图33在示例曲线图738中示出了根据反射光谱原理的这种反射光的行为。黄光具有在大约570nm至大约640nm范围内的波长，其是可见红光和绿光的混合。因此，当氨感应器165为黄色时，氨感应器165在检测器728的红色和绿色通道中反射光，最高颜色强度对应于大约612nm的可见红色波长。蓝色吸收可见红光，同时反射蓝光。因此，当氨感应器165由黄色变为蓝色时，可见红光的强度会降低，而从氨感应器165反射的蓝光的强度会增加，其中最高颜色强度对应于大约442nm的蓝色波长。
[0145]
从感应器713反射的蓝光的颜色强度与从感应器713反射的可见红光的颜色强度的比率的变化(例如，比率型颜色强度变化)可以用于检测在透析液内的氨的浓度的一定增加，这对应于在透析液循环通过吸附剂盒303时一定程度的铵泄漏到透析液中。在图33中进一步示出了，随后由感应器713反射的入射在感应器713处的入射电磁功率的分数(例如，与从led 721辐射的白光相关联)被定义为反射率(例如，％反射率)，其可以随反射光的波长的变化而变化。
[0146]
图34提供了在包括氨检测系统700和吸附剂盒303的台式设置处执行的铵输注过程期间，来自感应器713的蓝色反射率与红色反射率的比率(例如，反射率比率)随时间而变化的示例图740。这种分析可以在氨检测器121的数字检测器电路720和实施控制系统的一个或多个处理器、例如控制系统161的处理器410的电路中的一者或两者处执行。台式设置在其它方面模仿了流体调节系统100的流体流动参数。反射率比率被示出为乘以100(例如，百分比反射率比率)并且在曲线图740中标为％b/r。因此，当从感应器713反射的蓝光的强度小于从感应器713反射的红光的强度时测量到小于100的百分比反射率比率，这对应于循环透析液中低于某个突破浓度(例如，大约2mg/dl)的铵浓度以及对应于感应器713的黄色。
[0147]
相比之下，当从感应器713反射的蓝光的强度大于从感应器713反射的红光的强度时测量到大于100的百分比反射率比率，这对应于循环透析液中高于突破浓度的铵浓度以及对应于感应器713的蓝色。在一些实施例中，大约2mg/dl的突破浓度定义了吸附剂盒303的耗尽容量点。在一些实施例中，突破浓度是可能由通道传输或其它传质效率低下造成的透析液内可允许的铵浓度的倍数。例如，大约2mg/dl的突破浓度可以等于循环透析液内大约0.5mg/dl的可允许的铵浓度的大约四倍。在一些示例中，循环透析液内的铵浓度可以是患者的血液内的铵浓度的四倍或更多，因为患者的总血容量通常是在流体回路350内循环的透析液体积的至少四倍。例如，循环透析液内的大约2mg/dl的突破铵浓度可能对应于患者的血液内的大约0.5mg/dl的铵浓度。患者的血液内大约0.5mg/dl的铵浓度(这可能对应于患者的血液内大约7μg/dl至大约10μg/dl的氨浓度(例如，根据患者的体重))，这远低于大约100μg/dl的有毒氨阈值浓度。
[0148]
在示例图740中，移动平均技术被应用于反射率比率数据(例如，具有5min的移动时间窗口和0.42s的采样速率)，以平滑百分比反射率比率的曲线(例如，以使由于噪声因素造成的影响最小化)。因此，百分比反射率比率的曲线上的第一数据点直到铵输注过程开始之后五分钟才会出现。
[0149]
铵输注过程包括相应的第一、第二、第三和第四阶段741、742、743、744。在第一阶段741中，循环透析液保持在大约15℃至大约37℃的室温。在一些示例中，第一阶段741对应于由流体调节系统100执行的灌注阶段，在所述灌注阶段中，初始体积的水被吸入到流体回
路350中以用于随后产生透析液，如上文参考图20所讨论的。在第二阶段742中，循环透析液被加温到生理温度(例如，大约37℃)。在一些示例中，第二阶段742对应于由流体调节系统100执行的输注阶段，在输注阶段中，碳酸氢盐、盐和葡萄糖被添加到流体回路350中的水中以产生透析液，如上文参考图21所讨论的。
[0150]
在第三阶段743中，铵初始被输注到循环透析液中，并开始在透析液中成倍地累积，直到达到铵突破浓度。在一些示例中，第三阶段743可以对应于由流体调节系统100执行的治疗阶段的第一阶段，在该第一阶段中，使用碳酸氢盐溶液来调节透析液的电导率，如上文关于图22所讨论的。在第四阶段744中，铵继续被输注到循环透析液中，并在循环透析液中成倍地累积而超过突破浓度。在一些示例中，第四阶段744对应于由流体调节系统100执行的治疗阶段的第二阶段，在该第二阶段中，使用稀释水来调节透析液的电导率，如上文参考图22所讨论的。
[0151]
由于感应器713在第一阶段741开始时初始是黄色的(例如，未暴露于氨)，因此百分比反射率比率初始小于100，因为感应器713以比蓝色强度更大的红色强度反射可见光。由于反射光谱中与温度相关联的变化，在铵输注过程的第二阶段742(例如，尽管持续有限地暴露于氨)期间，百分比反射率比率上升。在第三阶段743期间输注铵之后，百分比反射率比率上升至100(例如，对应于铵突破浓度)，因为感应器713暴露于浓度增加的氨(例如，由透析液中的铵生成)中，因此以不断增加的蓝色强度反射光。
[0152]
与根据用于氨检测的常规的反射光谱技术将感应器处的反射率分析为分开的、单独的蓝色和红色强度的绝对值相比，将感应器713处的反射率分析为蓝色和红色强度的比率放大了循环透析液内氨的检测效果。例如，反射率的分子和分母都可以改变(例如，从而使得反射率比率的值显著变化)，而常规技术仅考虑从氨感应器反射的光的蓝色强度的绝对值或红色强度的绝对值。将反射率作为比率进行检查还避免了在透析液被加热到生理温度的阶段期间可能由于使用常规技术的反射光谱中的温度相关联的变化而观察到的错误警报情况，如在下面将参考图34更详细地讨论的。
[0153]
在一些实施例中，感应器713可以包括由组装过程、纸张平滑度和溶液均匀性(例如，溴甲酚绿和丙二酸的涂层中的均匀性)中的一个或多个引起的自然变化。例如，纸张平滑度可能会改变蓝色和红色的反射率值，从而可能使得发生错误警报。在其它情况下，感应器纸上的溶液不均匀性可能使得感应器713的一部分或全部具有白色而不是黄色，这可能使得产生不同的反射率值和最终的错误警报。在一些示例中，可以通过替代性地检查百分比反射率比率的变化率(例如，斜率)来解决这种自然变化对百分比反射率的绝对值的不期望的影响。
[0154]
例如，图35提供了曲线图740的百分比反射率比率的瞬时斜率的示例曲线图750。因此，曲线图750反映了应用于百分比反射率比率的移动平均技术(例如，具有5min的移动时间窗口和0.42s的采样速率)。斜率显示为乘以1000，如图34所示，铵突破浓度对应于阈值斜率(例如，在这种情况下大约为5的斜率)。如上文参考曲线图740所讨论的，这种分析可以在氨检测器121的一个或多个处理器729处执行。
[0155]
在一些示例中，与百分比反射率比率的绝对值的持续时间(例如，由曲线图740提供)相比，感应器713中的自然变化和各种噪声因素的不期望的影响在百分比反射率比率的斜率分析(例如，由曲线图750提供)中具有更短的持续时间。例如，将透析液加热到生理温
度的温度相关效应在曲线图740中持续大约23min至大约45min，而在曲线图750中，此类效应在大约25min时开始，但在此时间之后不久开始减弱。与百分比反射率比率的绝对值的曲线相比，诸如透镜714、722中任一个的雾化的事件在斜率曲线中也可以持续更短的时间段。
[0156]
因此，在一些实施例中，可以对百分比反射率比率的斜率的移动平均分析施加某些标准，以便确定透析液中的氨浓度已经达到某个阈值浓度。例如，此类标准可以包括斜率在一最小时间段(例如，1min至大约15min)内保持等于或大于阈值斜率。在满足此类标准并且相关联的数据从所述一个或多个处理器729发送到控制系统161时，流体调节系统100的控制系统161可以停止治疗阶段并触发经由控制系统161的所述一个或多个处理器410实现的警报。在一些实施例中，警报提供声音通知，其警告患者或附近的临床医生已经识别出流体调节循环的治疗阶段的问题。在一些实施例中，警报替代性地或附加性地提供可视通知，例如在显示屏148(参考图1)上显示的消息，其可以指示吸附剂盒303已耗尽或应该更换吸附剂盒303。
[0157]
对于由曲线图750提供的示例分析，可以在透析液内开始铵输注的大约20分钟内检测到对应于满足或超过大约2mg/dl的突破铵浓度的铵浓度的氨浓度。在一些示例中，在三个运行的样本量、平均铵泄漏检测时间大约为12min、标准偏差大约为1.05min、透析液流动速率为大约300ml至大约400ml、透析液温度为大约36℃至大约38℃和透析液ph为大约6.5至大约7.0的情况下观察到这样的表现。在由于铵泄漏而终止治疗阶段之后，可以移除耗尽的吸附剂盒303并用新的吸附剂盒303替换以便继续治疗。
[0158]
在不脱离上述公开的精神和范围的情况下，可以对任何上述实施例进行各种修改。例如，虽然应用于百分比反射率比率和百分比反射率比率的斜率的移动平均技术已经被描述为包括大约5min的移动时间窗口，但是在其它实施例中，在其它方面与上述分析类似的分析可以利用不同时段的移动时间窗口，例如大约0.1min或大约50min。
[0159]
虽然感应器713已经被描述为涂有溴甲酚绿和丙二酸，但是在一些实施例中，在其它方面与氨感应器165在构造和功能上基本相似的氨感应器可以包括涂有不同的酸碱指示剂和不同的酸中的一者或两者的感应器。
[0160]
虽然挡板715已经被描述和示出为包括基体730和突出部732，但是在一些实施例中，在其它方面与氨感应器165在构造和功能上基本相似的氨感应器可以包括具有不同轮廓的挡板。例如，图35-37分别示出了挡板760、770、780，所述挡板760、770、780分别限定了具有与环形横截面流动区域734不同的形状或尺寸的横截面流动区域764、774、784，并且因此在透析液流体流动内产生不同的扰动特性。
[0161]
在一些实施例中，与氨感应器165在构造和功能上相似的氨感应器可以包括具有与连接器主体707的形式不同的形式的连接器主体。例如，图39示出了具有这种连接器主体797的氨感应器790。连接器主体797包括与氨感应器790的中央轴791成大约20度至大约90度的角度定向的输入和输出流动通道791、792。流动通道791、792的这种配置被设计成在透析液流体流动内产生扰动，使得氨感应器790不包括挡板。氨感应器790另外包括氨感应器165的膜711、卡环712、感应器713和透镜714。
[0162]
虽然氨检测系统100已经被描述和示出为在透析液系统中使用，但是在一些实施例中，与氨检测系统100在构造和功能上相似的氨检测系统可以用于铵或氨释放存在问题并且因此需要在循环流体中的氨检测的任何类型的透析系统，例如与透析无关的其它类型
的系统或不包括吸附剂盒的其它类型的透析系统。
[0163]
虽然氨检测系统700和吸附剂盒303已经被描述和示出为流体调节系统100中的独立装置，但是在一些实施例中，在其它方面与吸附剂盒303在构造和功能上相似的吸附剂盒可以包括或内置(例如，集成)氨感应器和氨检测器中的一者或两者，它们在许多方面与氨检测系统700的氨感应器165和氨检测器121在功能上和构造上相似。
[0164]
虽然流体调节系统100已经被描述和示出为包括用于调节泵流率的压力变换器119(pt1、pt2、pt3、pt4)，但是在一些实施例中，在其它方面与流体调节系统100在构造和功能上相似的流体调节系统可以替代性地包括用于调节泵流率的流量计来代替压力变换器。在一些实施例中，在其它方面与流体调节系统100在构造和功能上相似的流体调节系统可以不包括压力变换器或流量计，而是可以基于系统操作的详细知识来进行rpm控制，以调节泵流率。
[0165]
虽然流体调节系统100已经被描述和示出为包括蠕动泵103、104(p1、p2、p3、p4)，但是在一些实施例中，与流体调节系统100在构造和功能上相似的流体调节系统可以替代性地包括不同类型的泵，例如叶轮泵、线性排量泵、正排量泵或离心泵。
[0166]
虽然流体调节系统100已经被描述和示出为包括一个溢流储存器(例如，次储存器305)，但是在一些实施例中，在其它方面与流体调节系统100在构造和功能上相似的流体调节系统可以包括一个或多个附加的溢流储存器。例如，在一些实施例中，附加的储存器可以在泵p1的上游或在泵p2的下游连接到流体回路350。在一些实施例中，附加的储存器可以具有与或者储存器304或者储存器305不同的容量，或者可以具有零体积容量。在一些实施例中，储存器可以永久地连接到排出系统。
[0167]
虽然加热器袋153已经被描述和示出为布置在流体调节系统100的泵p2的下游，但是在一些实施例中，在其它方面与流体调节系统100在构造和功能上相似的流体调节系统可以包括布置在沿着流体回路350的不同位置的加热器袋或其它加热元件，以便实现对流过流体回路350的流体的最佳温度控制。例如，在一些实施例中，加热器袋可以直接位于吸附剂盒303的下游并且可以基于来自温度感应器t1的信号供电，以确保透析流体的温度不会高到足以损坏吸收剂盒303的内部部件。在一些实施例中，加热器袋可以沿着流体回路350位于阀v1与阀v2之间的任何位置，这是有利的(例如，促进供应袋306、307、309中的干化学品的溶解)。
[0168]
虽然流体调节系统100已经被描述为包括三通阀v1-v7，但是在一些实施例中，在其它方面与流体调节系统100在构造和功能上相似的流体调节系统可以替代性地包括一个或多个二通阀，以实现上述讨论的流体流动路径场景。
[0169]
虽然已经结合某些流率、流体体积、温度、压力和时间段描述和示出了流体调节系统100的操作，但是在一些实施例中，流体调节系统100也可以被操作以执行具有一个或多个不同的流率、流体体积、温度、压力和时间段的流体调节循环，同时仍然起到能够充分调节透析液以用于协作透析系统的作用。
[0170]
本说明书中描述的主题的实施可以实施为一个或多个计算机程序产品，即，在有形程序载体、例如计算机可读介质上编码的计算机程序指令的一个或多个模块，用于由处理系统执行或控制处理系统的操作。所述计算机可读介质可以是机器可读存储装置、机器可读存储基板、存储器装置、影响机器可读传播信号的物质组成或它们中的一个或多个的
组合。
[0171]
术语“计算机系统”可以涵盖用于处理数据的所有设备、装置和机器，例如包括可编程处理器、计算机或多个处理器或计算机。除了硬件之外，处理系统还可以包括为所讨论的计算机程序创建执行环境的代码，例如，构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统或它们中的一个或多个的组合的代码。
[0172]
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用程序、脚本、可执行逻辑或代码)可以用任何形式的编程语言、包括编译或解释语言、声明性或过程语言编写，并且其可以以任何形式部署，包括作为独立程序或作为适合在计算环境中使用的模块、单元、子例程或其它单元。计算机程序不一定与文件系统中的文件相对应。程序可以存储在保持其它程序或数据的文件的一部分中(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)、存储在专用于所讨论的程序的单个文件中或多个协调文件中(例如，存储一个或多个模块、子程序或部分代码的文件)。计算机程序可以部署成在一台计算机执行，或在位于一个站点上或分布在多个站点上并通过通信网络互连的多台计算机上执行。
[0173]
适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性或易失性存储器、介质和存储装置，例如包括半导体存储器装置，例如eprom、eeprom和闪存装置；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘或磁带；磁光盘；以及cd-rom和dvd-rom磁盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。系统的组件可以通过数字数据通信的任何形式或介质、例如通信网络互连。通信网络的示例包括局域网(“lan”)和广域网(“wan”)，例如因特网。
[0174]
其它实施例也在所附权利要求的范围内。