用于再循环流透析的可穿戴便携装置的制作方法

1.本发明涉及一种家用的可穿戴和/或便携式的透析装置。


背景技术：

2.根据患者特点和医院的资源，肾功能衰竭可以采用不同的透析方式进行治疗。腹膜透析(pd)在低血压、凝血障碍或静脉通路困难的情况下可以是优选的。现有的腹膜透析技术有capd(连续性不卧床腹膜透析)和apd(自动腹膜透析)。这两种技术都使用进入腹部的腹膜透析液(通常为2l)，在毒素饱和一段时间后排出。每天(手动，capd)或在晚上(自动，apd)重复4次至5次。pd的主要缺点是疗效有限。这是由capd和apd的间歇性程序以及腹部透析液的快速饱和造成的。第二个缺点是为了从患者身上提取过量的流体，作为渗透剂添加的透析液中葡萄糖浓度高。葡萄糖浓度的高峰值会引起腹膜反应，导致其功能随时间降低，从而限制了技术存活期(通常为5年)。连续流动性腹膜透析(cfpd)是一种比传统腹膜透析更有效的治疗方法，其中新鲜透析液不断再循环。连续再循环可提高腹膜透析治疗的疗效，并可防止葡萄糖浓度的高峰值。到目前为止，连续流动性腹膜透析需要每天长时间连接到固定的透析机，导致患者无法活动。这是不实际的，阻碍了其应用。
3.为了开发一种可穿戴和/或便携设备，以便在更实际的环境中进行连续流动性腹膜透析，已经进行了一些努力。最著名的系统在专利申请us 2011/0184340中进行了描述，其中提出了一种系统，该系统使通过吸附剂滤筒再生的腹膜透析液再循环。在专利申请us 2011/0171713中描述了吸附剂系统。它包含四种成分：活性碳(粘合有机毒素，如肌酐、尿酸等)、固定化脲酶(将尿素转化为氨和二氧化碳的酶)、磷酸锆(粘合阳离子，如钾、钙、镁和氨)和氢氧化锆(去除阴离子，如磷酸盐)。这种吸附剂系统已被证明在去除毒素方面是有效的，但由于一些生理缺点和系统的高成本，商业化受到阻碍。主要原因是：(1)脲酶的保质期有限(2)该酶将尿素转化为大量(有毒)氨，只能通过大量的磷酸锆去除(3)除了氨以外，还形成了大量的二氧化碳，需要从透析液中脱气(4)磷酸锆还粘合了镁离子和钙离子，需要分别重新输注(5)在离子交换时，磷酸锆和氧化锆都会释放钠离子，这对患者的电解质平衡是不利的。钠的释放、有限的保质期、对电解质的脱气和重新输注的需要以及对铵的难以控制都阻碍了市场的成功引入。类似的系统也出现在其他专利申请中，如us 2010/0314314和us 2014/8777892，但有同样的缺点。
4.在专利申请us 2015/0290384中，提出了一种不同的吸附剂系统，包括活性碳(粘合大部分的有机毒素)、金属(cu)络合壳聚糖(粘合尿素)和非络合壳聚糖(粘合金属离子)。在这个系统中，不期望的金属(cu)离子的释放是过高的风险因素。
5.专利申请wo 2016/190794描述了一种含有大量活性碳(有机毒素和尿素)、磷酸盐树脂(与镧或铁离子络合的聚苯乙烯)和用于去除钾的阳离子交换树脂的吸附剂系统。由于对于尿素的吸收能力差，该系统需要大量的碳，这阻碍可穿戴系统。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服不期望的离子的释放和会阻碍可穿戴性并导致高成本的需要大量吸附剂(尤其对于尿素)的上述问题。
7.该问题通过根据本发明的透析系统得到了解决，该透析系统以连续模式或潮汐模式使透析液再循环，并利用净化单元原位再生透析液。净化单元被保持在供日间使用的小型滤筒(可穿戴、随身携带系统)中。净化单元包含带有透析液的容积和/或容纳吸附剂系统的容积，以提高毒素的去除能力。吸附剂系统包括两种成分：活性碳和阴离子粘合剂。吸附剂系统设计用于粘合及去除毒素，如磷酸盐、中小分子和蛋白结合的毒素(肌酐、β2-微球蛋白、对甲酚硫酸盐、吲哚酚硫酸盐、马尿酸、cmpf)。可选地，可以添加第三种吸附剂成分，以清除透析液中的特定污染物，例如葡萄糖降解产物。然而，该系统也可以在不使用吸附剂系统的情况下使用。在这种情况下，该装置的透析液容积被用于从外部扩大和稀释腹部的腹膜透析液容积。
8.对于在晚上的透析，滤筒通过扩展组件(便携系统)被扩大。扩展组件的功能还去除每天产生的大量尿素和钾的毒素。这些是迅速扩散的小离子，可以在8小时的整夜治疗中被容易地去除。第二个功能是在腹膜透析的情况下，提供释放渗透剂(如葡萄糖)的可能性，以便在需要时提取液体。
9.透析液的再循环可以是连续的，也可以是潮汐模式。连续再循环需要双腔导管或两个单独的导管。由于腹膜患者通常有一个单腔导管，预计大多数患者将在潮汐模式下使用该系统。
10.在200ml/min的典型流速下，透析液的每小时循环量为6升(潮汐模式)或12升(连续模式)。对于夜间治疗，这意味着透析液循环量为48升或96升。在当前的capd和apd程序中，只有8升-15升透析液被冲入和冲出。增加的循环量增加了腹膜腔内的传质。因此，透析治疗的疗效得到了增强。在日间，可以以100ml/min的降低后的流速进行类似容量的再循环。
11.本发明也适用于血液透析。在这种情况下，系统经由双腔中心静脉导管或经由分流器或瘘管与患者连接。血液而非透析液通过净化单元和扩展组件被循环和净化。透析器过滤器用于将血液与净化单元和扩展组件中的流体分离。
附图说明
12.下面将根据附图进一步说明本发明。这些附图示出根据本发明的装置的实施例。在附图中：图1示出了带有日间滤筒的可穿戴装置；图2示出了两个部分：(a)带有吸附剂和液流的可更换日间滤筒(左侧，深色)和(b)带电子器件和传感器的载体(右侧，白色)；图3示出了在潮汐模式下使用单个患者管路(和单腔导管)操作的装置；图4示出了带有扩展夜间滤筒的便携式装置；图5示出了使用单个患者管路(和单腔导管)的在潮汐模式下的日间装置的流程图；图6示出了带有扩展滤筒(扩展组件)并且使用单个患者管路(和单腔导管)的在潮
汐模式下的夜间装置的流程图；图7示出了在潮汐模式下的日间装置的替代流程图，纳米过滤器仅在进入患者的透析液流中；图8示出了使用两个患者管路(和两个导管或双腔导管)的在连续流动模式下的日间装置的流程图；图9示出了使用两个患者管路(和两个导管或双腔导管)的在连续流动模式下的带有扩展组件的夜间装置的流程图；图10示出了使用透析器过滤器和两个泵单元并且使用两个患者管路(和两个导管或双腔导管)的在透析模式下的日间装置的流程图；图11示出了带有无吸附剂和无纳米过滤器的延长滤筒(扩展组件)的在潮汐模式下的夜间装置的流程图；图12示出了通过0.2um过滤器和3nm高通量透析器过滤器过滤的吸附剂净化透析液与超纯水相比的动态光散射；图13示出了平均透析液流速(qd，ml/min)和尿素、肌酐和磷酸盐的传质面积系数(mtac，ml/in)之间的关系；图14示出了装置与两个单独导管一起使用时的情况；图15示出了在潮汐模式下使用的优选的单口双腔导管，其中一个腔在腹膜顶部输送流体，一个腔在底部收回流体；图16示出了连续模式下使用的双口双腔导管，其中一个腔在腹膜顶部输送流体，一个腔在底部收回流体；并且
具体实施方式
13.根据本发明，通过透析装置1(见图1)解决了该问题，该透析装置以连续模式或潮汐模式使透析液再循环，并利用净化单元原位再生透析液。净化单元装在小型滤筒5中，见图2，供日间使用(可穿戴、随身携带系统)，见图3。
14.净化单元设计用于粘合和去除扩散性较低的毒素，如磷酸盐、中小分子和蛋白结合的毒素(肌酐、β2-微球蛋白、对甲酚硫酸盐、吲哚酚硫酸盐、马尿酸、cmpf)。
15.对于在晚上的透析，滤筒5通过扩展组件41被扩大，见图4(扩展滤筒，便携式系统)。扩展组件41的功能还包括去除每天产生的大量尿素和钾的毒素。这些小离子迅速扩散穿过腹膜，在8小时的整夜治疗中很容易被去除。在腹膜透析的情况下，如果需要提取流体，扩展组件还可以释放渗透剂，如葡萄糖。
16.透析液的再循环可以是连续的，也可以是潮汐模式。连续循环需要双腔导管或两个单独的导管。由于腹膜患者通常有一个单腔导管，预计大多数腹膜患者将在潮汐模式下使用该系统。这是通过泵单元以一定间隔使其方向反转来实现的。
17.本发明的透析装置1(见图5)包括以下部件：i.载体3，容纳电子器件11、用户界面13、致动器15和传感器17、18、19。它启动、控制和监测透析操作。它包含以下部件：
·
外壳，具有ο主按钮，
ο报警led和蜂鸣器，ο电源连接器(用于电池和适配器)，ο泵马达
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电子器件，具有ο温度传感器18(3个)、压力传感器19(3个)、空气/气泡检测器17(2)ο显示屏ο主控制板(mab)，用于高级控制(操作系统)、用户界面和it通信(门户网站)ο硬件控制板(hcb)：致动器和传感器的操作、硬件安全控制、数据采集和数据存储ii.滤筒5，经由柔性管7连接到患者的可更换件。滤筒5包括：
·
可重复使用的壳体21，具有ο泵23ο泄漏传感器25ο存储器芯片27(cab)，用于滤筒识别和数据存储
·
净化单元/一次性嵌件31：ο隔间32，具有用于透析液的存储容积39和用于容纳吸附剂的存储容积37ο管33、接头34和止回阀35(潮汐模式)ο颗粒过滤器36滤筒5旨在在白天使用，作为可穿戴系统(日间滤筒、可穿戴日间装置)，也可以在特定情况下整夜使用。iii.扩展滤筒(见图6)，如上所述的滤筒5，但用扩展组件41进行了扩大。扩展组件包括以下部件：
·
外壳42，具有加热元件43、温度控制器44和电源45
·
一个或更多个透析液储液器46，或作为替代选项装有钾和尿素吸附剂的隔间或电吸附单元。在后一种情况下，不需要透析液。
18.扩展滤筒用于夜间使用，作为便携式床边装置(夜间滤筒、便携式夜间装置)，但当更适合时也可以在日间使用。
19.该装置的原型版本如图1(日间装置)、图2(载体和滤筒)、图3(日间装置以潮汐模式连接)和图4(带扩展组件的夜间装置)所示。
20.图1示出装置1的原型版本。它由两部分组成：安装在可互换的滤筒上的载体。这两部分如图2所示。载体3包含带有致动器、传感器和用户界面的电子器件。该部件启动、控制和监测透析操作。滤筒5是可更换件，用于容纳流体回路和透析液再生用的净化单元。
21.该装置经由流体管路7连接到患者的导管。对于使用单腔导管的患者，该装置使用单流体管路在潮汐模式下操作。这如图3所示。连续模式也是可以的，但需要双腔导管或两个单独的导管。由于尺寸和重量较小(约2kg)，患者可以轻松携带装置。
22.对于夜间使用，如图4所示，使用扩展组件使滤筒扩大。这种扩大后的滤筒，即所谓的夜间装置，可用作便携式床边装置。
23.扩大后的滤筒可以被制成两个部件组，可更换的滤筒5经由图4所示的管连接到单独的扩展组件41，但也可以被制成一个集成部件。
24.患者连接：装置经由单个患者管路到单腔或双腔导管(潮汐模式)，或经由双患者
管路到双腔导管或两个单独的导管(连续模式)连接到患者的腹膜导管。在优选实施例中，导管的设置位置应确保新鲜/再生的透析液的输送发生在腹膜腔的顶部，透析液的收回发生在腹膜腔的底部。这确保了透析液和腹膜之间的最佳接触，并促进了高传质。导管的优选位置和布局如图14所示，其中有两个单独的导管可以在连续模式和潮汐模式下操作，在图15中有只能在潮汐模式下进行操作的单口双腔导管，且图16中有可以在连续模式和潮汐模式下进行操作的双口双腔导管。大多数腹膜患者都配备了标准的单腔导管。在潮汐模式下，这将提供良好的性能。然而，使用这种单腔导管通过连续或半连续潮汐流来提高传质是次优的，因为这种导管的流入和流出发生在腹膜腔的有限容积内。如图14-图16所示，使用两个单独的导管或专用的双腔导管，可以获得更大的容积和腹膜面积以进行传质。
25.在图14中显示了两个单独的导管，其优选位置是一个导管在腹膜顶部(肝脏、胃)输送再生透析液，第二个导管在腹膜腔底部收回流体。导管被置于优选位置，即一个导管在腹膜顶部(肝脏、胃)输送再生透析，第二个导管在腹膜腔底部收回流体。这种设置既可用于连续模式，也可用于潮汐模式。
26.图15示出单口双腔导管51的设计，其中一个腔在腹膜顶部输送流体，一个腔在底部收回流体。在该图中，a：鲁尔锁定连接器，b：带内部止回阀的分流器，c：皮下套管，d：在腹膜顶部(肝脏、胃)输送再生透析液的出口腔，e：在底部从腹膜腔收回流体的入口腔。双腔导管有内置的止回阀和分流器。
27.图16示出双口双腔导管53的设计，其中一个腔在腹膜顶部输送流体，一个腔在底部收回流体。在该图中，a：两个单独的鲁尔锁定连接器，b：集管(header)，c：皮下套管，d：在腹膜顶部(肝脏、胃)输送再生透析液的出口腔，e：在底部从腹膜腔收回流体的入口腔。
28.流体流动：使用泵单元提取透析液并返回给患者。在优选实施例中，这是带有硅胶或类似生物相容性管的蠕动泵。在返回给患者之前，透析液通过净化单元而被再生，净化单元包括透析液的容积和/或与纳米过滤器组合的吸附剂系统。
29.图5描述了日间装置在潮汐模式下使用一个患者管路(连接到一个单腔导管)的流体回路。腹膜透析液由蠕动泵经由纳米过滤器从腹部抽出，并储存在储液器中。在这里，腹膜透析液按透析液量被稀释，并由可吸收毒素的可选吸附剂系统净化。当储液器满了(达到潮汐量)时，泵单元反转，净化后的透析液经由同一个的纳米过滤器返回给患者。该过程由温度、压力、流体泄漏和空气/气体夹杂物的传感器监控。
30.在图6中，示出夜间装置的流体回路，同样是潮汐模式，但现在包括扩展组件。在优选实施例中，从患者身上提取的透析液被送到扩展组件，然后送到净化单元，然后再返回给患者。但也可以先将提取的透析液送到吸附剂/潮汐储液器，然后再送到扩展组件。在这种情况下，图6中的两个止回阀应反转。
31.在图5和图6中，纳米过滤器位于患者管路上。然后，透析液流在两个方向进行过滤：到腹膜腔的透析液流被过滤，以去除从吸附剂释放的潜在颗粒和微粒，而从腹膜腔中提取的透析液流被过滤，以阻挡大分子物质。诸如白蛋白的大分子蛋白和诸如高分子量葡萄糖(大分子环糊精、环糊精，高度支链环糊精和簇糊精)的其他大分子不能通过纳米过滤器，也不能被装置去除。一般来说，去除这些大分子是不需要的。然而，如果患者的这种需求较少，建议采用图7中描述的替代方法。图7示出一种替代流体回路，其中纳米过滤器仅用于过滤净化透析液的回流，而不用于过滤从患者腹部中提取的透析液。在这里，纳米过滤器直接
被置于净化单元的下游，仅用作颗粒过滤器。在这种情况下，纳米过滤器的死容积不会影响装置的性能。
32.在连续模式下，装置具有两个患者管路：一个管路用于提取流体，另一个用于返回再生的透析液。图8(日间装置)和图9(夜间装置)给出了连续模式的相关图表。图8示出日间装置连续模式下的流体回路，使用两个单独的流体管路来抽出和返回的透析液(需要两个导管或一个双腔导管)。在连续模式下，内部储液器只包含吸附剂。夜间版的流体回路如图9所示。患者管路连接到两个单独的腹膜导管或一个双腔导管。图8和图9中的系统使用一个蠕动泵，纳米过滤器直接被置于吸附剂单元的下游。如果优选不从腹膜腔中去除较大分子(白蛋白、高分子量葡萄糖)，可采用图10所示的设置，其中透析器用于将腹膜腔的毒素交换到装置中。然后对腹部的流体内容物进行透析，类似于血液透析机的程序。腹膜中的透析液通过透析器过滤器不断循环。毒素从该透析液被交换到净化单元和扩展组件中的流体中。该流体通过吸附剂和扩展组件在连续模式或潮汐模式下使用超滤被再循环和净化。腹膜透析液的循环速率独立于净化单元中流体的循环速率。这样的设置需要两个泵单元和通向腹膜的双口接入系统，例如双腔导管或两个单独的导管。
33.图10的方案也适用于血液透析。对于血液透析，患者管路连接到血液透析血液接入口(分流器/瘘管或cvc导管)。血液通过透析器过滤器进行再循环。透析器过滤器将血液与净化单元和扩展组件中的流体分离。毒素通过透析器过滤器的膜从血液中被交换到这种流体中。净化单元中的流体通过装置中的吸附剂和扩展组件以连续模式或潮汐模式使用超滤被再循环和净化。净化单元和扩展组件中的流体可以是透析液，如传统血液透析中使用的透析液。
34.图11中示出潮汐模式下的夜间装置的流体回路，包括扩展组件，但此时不使用吸附剂。在这种情况下，吸附剂37的存储容量被省略或由透析液填充。在这种情况下，腹膜腔中的腹膜透析液与滤筒和扩展组件中的透析液一起被循环和稀释。在没有吸附剂的情况下，无需安装纳米过滤器。
35.颗粒过滤器：净化后的透析液在返回给患者之前被过滤。图12示出吸附剂纯化透析液经0.2um过滤器过滤后和经3nm过滤器(高通量透析器)过滤后的动态光散射(dls)分析结果。结果表明，0.2um过滤器不能充分阻挡吸附剂中的亚微米微粒，需要纳米过滤器才能获得超纯质量。因此，使用孔径为1nm-10nm的纳米过滤器(纳米过滤膜)。在优选实施例中，该纳米过滤器包括孔径小于4nm的过滤器，尤其是孔径在2nm-3nm范围内的透析器过滤器。这种透析器过滤器可以是低通量、中通量或高通量透析器过滤器。纳米过滤器也可用于过滤从患者体内抽出的透析液流。这种配置如图5和图6所示。在这里，纳米过滤器阻止大分子(对于低通量过滤器》10kd，对于高通量过滤器》30kda)通过，并避免被滤筒去除。因此，将白蛋白和高分子量葡萄糖等有用成分的损失降至最低。如果扩展组件配备了电氧化单元，建议阻挡葡萄糖聚合物。这是为了防止因电氧化不期望的葡萄糖聚合物的降解。葡萄糖聚合物的阻挡是通过使用高分子量葡萄糖聚合物作为渗透剂来实现的，例如，分子量》10kd的葡萄糖聚合物与截止值《10kd的低通量过滤器相结合。在其他配置中，优选实施例将包含高通量过滤器，以允许去除中间分子，例如β2-微球蛋白。将纳米过滤器与作为渗透剂的高分子量葡萄糖聚合物(最好是》30kda，麦芽糊精，高支链环糊精)的透析液填充物相结合，将允许超滤的葡萄糖添加量非常低，因为这些分子不能通过过滤器并且被保留在腹腔内，同时淋
巴吸收这些大分子的能力很低。
36.净化单元：滤筒的一次性嵌体容纳用于透析液的存储容积和吸附剂系统的存储容积。这两个容积可以在两个单独的隔间中，也可以组合在一个整体隔间中。隔间的设计和进出口应确保捷径流的风险最小。在优选实施例中，鉴于制造成本低且易于灭菌，一次性嵌件由柔性袋制成。
37.吸附剂：吸附剂系统设计用于粘合扩散性低的毒素，如磷酸盐、中小分子和与蛋白结合的毒素(肌酐、β2-微球蛋白、对甲酚硫酸盐、吲哚酚硫酸盐、马尿酸、cmpf)。它由两种成分组成：(1)用于去除有机毒素的活性碳和(2)磷酸盐粘合剂，如氢氧化铁或碳酸镧或含有铁或镧金属络合物的载体材料(聚苯乙烯、淀粉)。在优选实施例中，磷酸盐粘合剂是用氢氧化铁改性的聚苯乙烯。吸附剂的容积可能在100ml-2000ml之间，但通常会达到400ml-600ml。除毒素粘合外，吸附剂还作为葡萄糖(附加功能的活性碳)和碳酸氢盐或乳酸(附加功能的磷酸盐粘合剂)的缓冲系统，见下文。
38.可选的是，吸附剂系统可以包括第三种成分，用于去除透析液中可能存在的不期望的污染物。典型的例子是腹膜透析液中可能存在的葡萄糖降解产物(主要是醛类)。这些污染物可以通过专用的活性碳(经过氧化或化学预处理)或第三种吸附剂来去除。对于葡萄糖降解产物，第三种成分可以是醛去除剂，如lewatit vp oc 1065或diaioncr20。
39.预装：吸附剂预装特定化合物，以实现中性行为(不吸附或释放电解质)或特定吸附或释放(碳酸氢盐、乳酸、葡萄糖)。在此，吸附剂与含有电解质(na

、mg
2
、ca
2
、cl-)、碳酸氢盐、乳酸和/或葡萄糖离子的中性ph(6-7.4)调节液进行平衡。碳酸氢盐和乳酸离子被磷酸盐粘合剂捕获。在治疗过程中，与患者透析液中的磷酸盐进行离子交换后，被截留的碳酸氢盐和乳酸离子被释放出来。碳酸氢盐和乳酸的释放将有助于患者保持健康的酸碱平衡。预装的浓度通常与扩展组件的腹膜透析液中的浓度相似，但如果需要吸收或额外释放，预装浓度也可以更低或更高。通常不需要预先加载镁和钙离子，省略这些离子将消除储存期间钙和碳酸镁沉淀的可能。如果在灭菌过程中(例如在加热灭菌过程中)可能会形成葡萄糖降解产物，建议在吸附剂预装过程中省略葡萄糖。活性碳最初会从透析液中吸附葡萄糖，但当葡萄糖水平下降时，吸附的葡萄糖会随后(部分)释放。活性碳用作葡萄糖缓冲液，提供峰值调节和葡萄糖水平的稳定。在非常特殊的情况下，吸附剂可能还预装了其他成分，如维生素和诸如抗坏血酸、谷胱甘肽或半胱氨酸化合物的抗氧化剂，以保护患者免受氧化应激。
40.无吸附剂的净化单元：该系统也可以在无吸附剂系统的情况下运行。在这种情况下，吸附剂的存储容积被省略或由透析液填充。在这种情况下，腹膜腔中的腹膜透析液不断与装置中的透析液一起被循环和稀释。事实上，腹膜腔中的透析液容积随着滤筒和扩展组件中的外部透析液而扩大。与capd和apd相比，这种无吸附剂的系统的效率仍然很高，因为连续循环允许透析液的多次重复使用，这更有效，并且在腹膜中提供更好的混合和传质。无吸附剂的设置与填充有透析液的扩大滤筒结合使用时特别有用，因为透析液容量较大，可防止饱和。但也可以考虑使用可更换的滤筒在日间使用。在这种情况下，滤筒通常含有1000ml-2000ml透析液。没有吸附剂就没有颗粒释放的风险，因此也可以省略纳米过滤器。省略吸附剂和过滤器有助于降低透析治疗的成本。该系统的设置如图11所示，例如，两个透析液室39在滤筒中串联，两个透析液室46在扩展组件中串联。使用一个以上的透析液室有助于减少循环过程中透析液的短流，并提供使用透析液组合的机会，例如两个或三个具有
不同葡萄糖浓度的透析液，以在治疗过程中建立均匀的葡萄糖负荷。
41.潮汐模式：透析液容积可能在50ml-500ml之间，但通常为200ml-300ml。在潮汐模式下，该容积以50ml/min-300ml/min的流速循环进出腹膜腔。在潮汐模式下，流速通常为200ml/min时，透析液的每小时循环量为6升。对于夜间治疗，这意味着透析液循环量为48升。在当前的capd和apd程序中，只有8升-15升透析液被冲入和冲出。高循环容量增加了沿腹膜的传质。因此，透析治疗的疗效得到了增强。在日间，可以以100ml/min的流速进行类似的循环。
42.流体管理：如果是连续循环(两个导管/双腔导管)，患者可以选择合适的流速，通常在50ml/min-300ml/min范围内。泵速率根据此流速设置。对于潮汐模式(单腔导管)，液流由两个可调参数定义：进出腹膜腔的潮汐量和流速。潮汐量可以在透析液进入腹部的循环中，例如，通过计时器来控制。循环时间等于潮汐量除以流速。在这个循环结束时，泵的方向反转，透析液从腔泵出进入装置的潮汐储液器。在此循环期间，传感器监测储液器的注入情况。这可以是任何类型的传感器。在优选实施例中，潮汐储液器由柔性袋制成，传感器可以是简单的压力传感器或力传感器。
43.空气/气泡检测：进出腹膜腔的透析液由空气/气泡检测器监测，通常是超声波检测器，它夹在装置出口处的患者管路上。检测到气泡将发出警报，并导致装置自动停止。第二个空气/气泡检测器位于颗粒过滤器和吸附剂室之间。在透析液进入腹膜腔的循环中，当在潮汐模式下检测到空气或气泡时，泵的方向反转，空气或气泡被泵回吸附剂室，在此被捕获(内部空气/气泡去除系统)。
44.防止填充不足/过度填充：为了限制腹膜腔意外填充不足或过度填充的风险，系统配备了监测填充压力的传感器(压力传感器)、流体损失的传感器(泄漏传感器)和空气泄漏的传感器(空气/气泡检测器)。
45.泄漏的检测：管或流体系统连接不良或机械故障可能导致泄漏。流体损失由泄漏传感器(例如电导率传感器)检测。泄露的空气通过空气/气泡检测器中的一个来检测。
46.检测流体管路堵塞：流体管路的堵塞由患者管路中或管路上的压力/力传感器检测。
47.扩展组件：滤筒扩展组件41包括外壳42，外壳42具有加热元件43、温度控制单元44和电源45。它可以容纳5l-15l(通常为7l-10l)的透析液储液器46。在优选实施例中，该储液器46的容量为9l-10l，由可被置于外壳42中的柔性袋系统(一个或更多个袋)制成。该储液器46填充有传统的腹膜透析液配方，其中含有nacl、mgcl2、cacl2、碳酸氢钠和/或乳酸钠、葡萄糖和/或葡聚糖。医生根据患者的需要对实际成分进行微调。储液器由图6和图9所示的装置循环。储液器的功能是增加尿素和钾等毒素的储存能力，并释放超滤(流体提取)所需的葡萄糖。
48.葡萄糖的均匀释放：滤筒中的活性碳用作葡萄糖的缓冲液：当葡萄糖浓度相对较高时，它开始吸附葡萄糖，当葡萄糖浓度因稀释(超滤)和患者的重吸收而下降时，它释放葡萄糖。因此，葡萄糖水平稳定，最大峰值浓度可以保持在比传统腹膜透析低得多的水平。在不使用吸附剂系统的情况下，扩展组件中的透析液储液器可以包含两种透析液成分，这两种透析液成分被分在两个串联的单独隔间中：隔间中的首先进入患者体内的浓度低的葡萄糖透析液(例如1％-2％葡萄糖)和第二个隔间中的浓度高的葡萄糖(例如2％-4％葡萄糖)
透析液。当浓度低的葡萄糖透析液的隔间进入患者体内时，浓度高的葡萄糖透析液的隔间的葡萄糖被从患者回流的透析液流出物稀释。这样的设置可以在多袋系统中使用三种或更多种透析液成分来改进。如果滤筒不含任何吸附剂，并且与填充有浓度较高的葡萄糖透析液的扩展组件组合使用，同样的情况也适用于可更换的滤筒中的透析液成分，可更换的滤筒中填充有与不含葡萄糖的透析液与吸附剂的组合，或葡萄糖含量为从零到(例如1％-2％)的透析液。
49.替代扩展组件：扩展组件可容纳作为透析液储液器的替代选择，包括电氧化单元或电催化吸附单元，如wo 2012060700和wo 2015060716所述。这两项专利申请的内容通过引用并入本文中。当电氧化单元含有钾粘合剂(阳离子交换器)时，它提供了同时去除尿素和钾的能力，而无需透析液。这种扩展组件的容积通常为1l-1.5l。在这种情况下，作为渗透剂的高分子量的葡萄糖聚合物将与低通量过滤器一起用于患者的透析液填充。低通量过滤器阻止葡萄糖聚合物进入电氧化单元，从而防止葡萄糖降解。作为一项安全措施，可以实施抗氧化剂(如抗坏血酸、谷胱甘肽、半胱氨酸化合物)的释放系统。这种系统可以是带有小型泵和抗氧化剂储液器的主动系统，也可以是经由预装吸附剂释放抗氧化剂的被动系统。
50.替代扩展组件：扩展组件可容纳作为透析液储液器的替代选择，包括含有对于尿素和钾的吸附剂的隔间。这可能会将扩展组件的容积减少至2l-3l。此选项需要单独的葡萄糖或类似渗透剂的输注或释放系统。示例
51.如图1-图6和图11所示的装置原型已经在体外和体内(动物模型)进行了测试，以验证新系统的生物相容性和功效。原型配备了容纳325ml活性碳、135ml磷酸盐粘合剂(氧化亚铁)的滤筒，并在潮汐模式下操作，潮汐量为200ml-300ml，流速为150ml/min-200ml/min。此外，还对不含吸附剂而仅含透析液的滤筒进行了测试和评估。实验是在日间和夜间使用容纳9l和10l透析液的扩展组件进行的。每个实验的典型连续时间为8小时，在某些情况下为16小时。与静置(标准腹膜通透性分析，spa)相比，钾(175％)、尿素(200％)、肌酐和磷酸盐(250％)的传质面积系数(mtac)增加。增加的原因是透析液的连续再循环作用。系统的吸收能力取决于所用透析液和吸附剂的量。利用上述吸附剂和透析液的容量，吸收能力已被证明非常充分的，从而使去除率大幅提高。
52.根据这些发现，评估了患者日常使用的场景。这涉及到这样的场景：夜间系统在夜间使用8小时，然后在日间静置透析液16小时(场景a)，或者随后两次静置8小时(场景b)，或者透析液一次静置16小时，结合日间系统使用4小时(场景c)或在白天8小时(场景d)。
53.评估是使用生理模型进行的，该模型基于以24小时为循环的体内毒素形成、通过腹膜向透析液的传质以及透析液对毒素的吸收和净化装置中吸附剂对毒素的吸附来预测每日去除量。示例1：夜间系统10l透析液
54.体重为72公斤、体液为42升的患者在夜间接受8小时夜间系统治疗。该系统配备了滤筒和透析液扩展组件，只包含透析液而不含吸附剂。透析液的总容量为10l。在这种治疗之后，患者在早上接受2l新鲜透析液(葡聚糖)的新留置以连续一天的剩余时间，即16小时(场景1a)、或2l葡聚糖的一次留置连续8小时，第二次静置8小时(场景2b)、或2l葡聚糖的一次留置16小时，结合在6小时后开始的使用日间滤筒的4小时的治疗(场景1c)，或在静置4小
时后开始日间系统治疗8小时。日间滤筒填充有吸附剂(325ml活性碳，135ml磷酸盐粘合剂)和一些透析液。总容量为1l。患者的每日毒素产生量设置为240mmol尿素、40mmol钾、15mmol磷酸盐和10mmol肌酐。在使用夜间滤筒或日间滤筒的系统运行时间内，透析液被循环，传质增加了2倍。增加了2倍。
55.对于每种场景，通过模型预测每日去除率，并与当前腹膜透析治疗实践中的去除率，capd和apd进行比较，同一模型预测的值与实践中的值一致性良好。
56.去除结果列在“场景1夜间滤筒10l透析液”表中。在白天只留置一次的最简单的场景是比当前的实践(场景1a)高出30％的去除率。日间有2次留置，增加了60％(场景1b)。在场景1c中，日间只留置单次，再结合日间系统的使用时间为4小时，去除率增加到85％。日间系统使用时间越长，去除率将进一步提高到120％，即场景1d。
57.在日间系统的帮助下，患者可以将去除率提高到大约2倍。在没有日间系统的情况下，改善率仅限于30％-60％。然而，仍然是一个重要的进步。所列的钾去除率增加实际上过高，会导致低钾血症。这可以通过给透析液预加一些钾来抵消。场景1夜间滤筒10l透析液
示例2：带eo单元和吸附剂的夜间系统2l
58.条件、场景和程序与示例1相同。但在此场景中，扩展组件包括电氧化单元(eo单元)，用于去除尿素和其他有机毒素。包括此扩展组件在内的夜间滤筒的总容积仅为2l。eo单元旁边含有300ml磷酸盐吸附剂、150ml钾吸附剂和400ml活性碳。由此产生的容积填充有透析液。日间滤筒类似于实施例1，填充有325ml活性碳和135ml磷酸盐粘合剂，总容积为2l。eo单元在6a下运行，以20mmol/h的速率去除尿素。
59.去除结果列于“场景2带eo单元和吸附剂的夜间滤筒2l”表中。在白天只留置1次的最简单的场景与当前的做法相比，肌酐和磷酸盐的去除率提高了40％-60％(场景2a)。在日间留置2次，会增加到80％(场景2b)。在场景1c中，在日间单次留置结合使用日间系统4小时，肌酐和磷酸盐的去除率达到100％(场景2c)，根据场景2d，使用8小时甚至达到130％-150％。在这种情况下，为了防止低钾血症，钾去除率的增加受到限制。尿素去除率的增加已限制在50％(足够)，但可以通过向eo单元施加更大的电力来增加。场景2:带eo单元和吸附剂的夜间滤筒2l。