用于血液透析过滤供应组件的方法和装置 相关申请的交叉参考
本申请要求2001年2月7日提出的美国专利申请序列号为60/267103的专利申请的利益，该专利申请的全文被包括在本说明中作为参考。
【发明领域】
本发明一般涉及血液清洁系统，更准确地说，涉及一种通常被称为血液透析与/或血液透析过滤的血液清洁方式。
【发明背景】
血液透析过滤把标准的血液透析和血液过滤组合成一种处理，借以使用含有高流量隔膜的透析器筒(a dialyzer cartridge)通过弥散和对流从血液中除去某些物质。通过弥散除去某些物质是这样实现的：通过使透析液在隔膜的一侧流动，与此同时使血液在隔膜的相对一侧流动，从而跨过半渗透的隔膜建立浓度梯度。在现有地系统中，为了利用血液透析过滤方法增加物质被除去的速度，在透析器筒之前(前稀释)，或者在透析器筒之后(后稀释)，连续地对血液添加被称为替代流体(a substitution fluid)的溶液。数量和添加的替代流体的数量相等的流体，携带着添加的溶质跨过透析器筒隔膜被超滤。
替代流体通常作为含在大的柔性袋中的无菌的/非致热的流体(例如0.9％的盐溶液或者Ringer’s乳酸盐溶液)购买。使用这种类型的流体进行血液透析过滤的缺点是和治疗期间使用大容积相关的相当高的费用。因此，提出了一些用于在线生产替代流体的方法，其中通过合适的过滤器筒过滤未经消毒的透析液，使之成为无菌的和不致热的。关于在线生产替代流体的技术例如在B.Canaud等人的论文“Hemodiafiltration Using Dialysate as Substitution Fluid”，Artificial Organs，Vol.12，No.2(1987)，pp.188-190中描述过。其中一系列的过滤器筒和替代泵与透析机结合使用，作为用于在线生产用于进行血液透析过滤的替代流体的装置。然而，其中没有说明当血液泵停止时，或者当透析机被旁路因而阻止透析液向透析器和替代泵输送时，替代泵如何操作。本领域技术人员都知道，透析机可能使血液泵突然停止，或者响应机器报警条件进入透析液旁路方式(例如由于过高的体外管路压力，或者由于低的或高的透析液导电率读数)。当发生这种情况时，替代泵应当被立即解除或者关断，以作为阻止发生危险状态(例如在透析器隔膜两侧的过高的横跨膜的压力)的手段。
透析机制造者研制了一种具有适用于血液透析过滤的在线替代流体的独立的透析机。其中的一个例子是可以从德国FreseniusMedical Care of Bad Homburg得到的Fresenius OnLine PlusSystem。第二个例子是可以从瑞典Gambro AB of Lund得到的，例如在D.Limido等人的论文“Clinical Evaluation of AK-100 ULTRAfor Predilution HF with On-Line Prepared Bicarbonate SubstitutionFluid.Comparison with HD and Acetate Postdilution HF”中说明的系统，参见International Journal of Artificial Organs，Vol.20,No.3(1997)，PP.153-157。在这些系统中，由透析机进行的替代流体泵的控制以这样的方式被协调，以便阻止不安全或者危险状态的发生。
一般地说，透析机平均每隔几年更换一次，成本大约20000美元。当前在世界上大约有45000台透析机在使用，这些透析机中只有极少百分比能够利用在线替代流体进行血液透析过滤。因为血液透析过滤比当前的血液透析提供较好的治疗，显然临床医师需要对其病人提供这种肾脏替代治疗方式。作为购买一台新的血液透析过滤机(例如能够生产在线替代流体)的另外一种方案，本申请人研制了一种透析过滤供应组件，其使得能够利用现有的超滤(UF)控制的透析机安全地进行在线血液透析过滤。
发明概述
本发明提供一种用于血液透析过滤供应组件的方法和装置，所述组件和UF控制的透析机结合使用，以便能够进行血液透析过滤治疗。其优点在于，能够充分利用当前使用的透析机进行血液透析过滤治疗，而不需购买新的具有这种功能的透析机。
本发明的目的在于解决当在透析机事件(例如报警条件、方式转换等)和外部控制的替代流体泵之间不协调时出现的安全问题。具体地说，本发明的目的在于防止不安全状态或者危险状态发生，例如当在透析机上的血液泵停止血液通过体外的管路之后，或者在透析机停止向替代泵和透析器供应透析液流体之后，替代泵继续泵入流体时可能发生的状态。
此外，本发明的目的在于防止血液污染最好的消毒过滤器(称为替代流体过滤器筒)，因而能够使消毒过滤器被多次使用，而不必在每次治疗之间消毒或者更换所述消毒过滤器。本发明的另一个目的在于使得能够提供无菌的替代流体，所述替代流体可用于起动注入和血液回洗以及在治疗期间向病人提供流体团。本发明的又一个目的在于提供一种能够和透析机结合或者独立于透析机被冲洗和消毒的方法和装置。本发明的再一个目的在于提供一种用于检测替代过滤器被堵塞时的装置，例如通过测量过滤器对水的渗透性，并提供一种用于检测替代过滤器以及透析过滤组件的流体通路的整体性的装置。最后，本发明的目的在于使透析液流至少充分通过替代过滤器的第一过滤级，借以改善被引入透析器的透析液室内的透析液的质量。
按照本发明的一个方面，该血液透析过滤供应组件和现有技术中已知的用于提供超滤(UF)控制的透析机组合使用，例如可从Fresenius Medical Care Lexington，MA得到的Fresenius2008系列透析机，或者可从Cobe，Lakewood，CO.得到的Cobe CentrySystem3透析机。此外，使用含有至少一个过滤级的消毒过滤器筒过滤未消毒的透析液溶液，因而使其成为消毒的和不致热的。该消毒过滤器筒可以包含冗余的过滤器级，作为附加的安全措施，即，考虑到在透析过滤治疗期间一个过滤器故障的情况。这种结构使得在被供应给透析器筒之前，来自透析机的新鲜的透析液通过透析过滤供应组件。该透析流体的一部分由该透析过滤供应组件从透析液流中抽走，并通过利用替代泵使其通过消毒过滤器(或一些过滤器)。消毒过滤器筒有效地除去在透析流体中可能存在的细菌。此外，内毒素和其它的微粒物质也被有效地从透析液中滤除，使得透析液流体成为不致热的并具有适合于注射的质量。然后把无菌的经过过滤的透析液流体作为替代流体引入体外管路，用于经过连接最后消毒过滤器的出口和体外管路的入口的输注管段进行透析过滤。由于UF控制系统(其包括透析液流平衡元件)，基本上相等体积的血浆水将跨过透析器隔膜被过滤而进入透析液室，以用于补偿由透析过滤供应组件抽走的透析液流体的“失去”的体积。如上所述，不被用作替代流体的透析液流体被重新引入透析器的透析液室。一般地说，除去和过滤透析液流体的一部分，用作无菌流体，以及作为替代流体被输注到体外管路中的处理，在本领域中被称为“在线血液透析过滤”。
当进行透析过滤治疗时，在本发明的正常操作期间，该透析过滤供应组件监视至少两个参数，以便保证透析过滤处理安全进行。一个参数和通过透析过滤供应组件的透析液的足够流量有关，使得可以产生足够的替代流体。另一个参数和通过体外管路的血液的足够流量有关。后者意味着确保当血液通过管路的透析器部分时不会成为过血液浓缩的。如果发生血液过浓缩，则可以在透析器中形成血凝块，因而引起性能降低。在本发明的第一实施例中，使用流量计检测每个流体流的实际流量(即透析液和血流的速率)。这些流量计的输出被用于反馈控制环中，用于控制替代泵的速度。在本发明的第二实施例中，使用流量开关检测透析液流量是否足够，同时使用压力脉冲(由蠕动血液泵的固有作用引起的)作为监视血流速率的间接手段。压力脉冲或者由一个和透析机血线滴落室压力监视器连通流体中的压力传感器检测，或者被非侵入地检测，即通过使用应变仪装置，其被设置在和血线管路的一柔性部分物理接触，最好是在蠕动的血液泵附近。在第三实施例中，使用温度传感器间接地测量流动速率。其中，一留置的温度探针被直接置于透析过滤供应组件中的透析液流体流中，同时表面温度探针被放置在和透析器血液出口附近的静脉血管线的外侧表面接触。如果通过体外管路的血液流动停止(例如由透析机报警状态引起的)，或者如果进入透析过滤供应组件的透析液流被切断(例如透析机处于旁路方式)，则体外的血与/或透析过滤供应组件内的透析液流体便开始变冷。当温度下降的速率超过一预定值时，可以使替代泵停止，以解除透析过滤处理。在第四实施例中，血流速率可以利用检测血液泵转速的转速计被间接地监视。在第五实施例中，可以使用光电二极管阵列监视由血液泵的蠕动性质引起的滴落室流体液面的波动(即在滴落室内的流体液面的上下运动)。在第六实施例中，透析液流量可以被间接地监视，即用感应方式检测供应给和把透析机置于旁路状态相关的一个透析机电磁阀的电流。此外，可以通过用感应方式检测供应给透析机血液泵的电流，间接地监视血流量。在第7实施例中，可以通过检测在治疗期间由血液泵产生的振动间接地监视血流速率。这些振动可用机械方式检测，即使用和透析机的表面直接接触的振动传感器，最好在血液泵附近，或者用声学方式检测，即使用麦克风或其它声音检测装置。
按照本发明的另一个方面，该透析过滤供应组件防止血液回流进入消毒过滤器。其优点在于，可使消毒过滤器在随后的治疗中多次使用，而不必在治疗之间丢弃与/或重新处理消毒过滤器。在本发明的第一实施例中，这是利用电磁启动的收缩阀(a pinch valvo)实现的，所述收缩阀位于连接在消毒过滤器和体外过滤器之间的柔性输注管上。所述收缩阀被这样控制，使得只有当某个条件满足时，例如当最小过滤器前压力达到时，收缩阀才打开。当光学血液传感器(位于收缩阀和体外管路之间)检测到血液时，或者当检测到过滤器前压力突然增加到高于一规定的门限值时，收缩阀可以自动地关闭。在本发明的第7实施例中，包括有检查阀作为输注管组的零件，其作为用于防止血液回流到消毒过滤器的辅助装置。这使得不再需要在第一实施例中描述的光学血液传感器。在本发明的第8实施例中，使用蠕动或滚动泵(吸附型)代替收缩阀。其优点在于使得不需要收缩阀，因而减少了该透析过滤供应组件中使用的硬件元件的数量，不过，其代价是需要一种含有和替代泵配合的泵段的特殊的输注线。
按照本发明的第三方面，需要过滤全部透析液流，作为改善进入透析器的透析液室的透析液的质量的一种手段(除去产生用于透析过滤的消毒的输注流体之外)。在本发明的第9实施例中，这伴随着以比透析液流量高的流量运行该替代泵，使得所有的透析液至少通过消毒过滤器的第一级过滤器级被过滤。此时利用设置在第一消毒过滤器下游一侧流体管路中的节流阀，产生强迫所需量的替代流体通过第二消毒过滤器或最后消毒过滤器所需的足够的后部压力。可以根据来自位于导入透析器的透析液流上的流量计的输入，调节该节流阀的孔径。作为本发明的第10实施例的一部分，还表示可以利用基于流量限制器装置和压力输入的反馈控制环控制用于透析过滤的替代流体的流量，代替流量计/节流阀结构。其具有的明显的优点是，不需要使用昂贵的流量计和节流阀来实现本发明的这个透析液过滤的方面。
本发明的第四方面包括能够提供用于透析过滤之外的其它用途的替代流体。例如，所述替代流体可用于在治疗之前起动加注体外管路，用于在治疗期间提供流体团(fluid bolus)，或者用于在治疗结束时回洗病人的血液。在本发明的一个实施例中，这可以通过包括一个内部流体容器作为透析过滤供应组件的流体通路一部分。适当地包括一些阀门，以便能够转换从进入的透析液流到作为用于这些用途的替代流体源的内部流体容器的流动。这个操作是需要的，因为透析机连续地平衡新鲜的和用过的透析液流体的量，作为其UF控制系统的一部分。流体容器的填充是在治疗之前进行，作为清洗和起动加注功能的一部分。
本发明的其它方面包括用于清洗和消毒透析过滤供应组件的装置(有或无消毒过滤器)，作为例行的透析机维护操作的一部分，其中，该透析过滤供应组件检测通过组件的流体(例如冲洗水)是否足够，作为用来确保在接通用于使流体通过组件循环的替代泵之前可以得到流体的手段。此外，该透析过滤供应组件可以作为一个独立的单元被构成(有或无消毒过滤器)。按照这种方式，可以使用替代泵在流体通路中产生正压或负压，对流体通路与/或消毒过滤器进行整体试验。其它的试验，例如过滤器堵塞试验，也可以在已知的速率下，使流体通过消毒过滤器再循环，并测量消毒过滤器上随之发生的压力降落来进行。此外，通过连接含有消毒液的一个或几个外部容器与/或包括一个加热组件，可以在独立的结构中进行透析过滤供应组件的消毒(有或无消毒过滤器)。
最后，按照本发明的第10方面，还表示透析过滤供应组件可以如何被分成治疗组件和重新利用/试验组件。在这个实施例中，当在透析机上进行透析过滤治疗时，治疗组件在没有重新利用/试验组件的情况下可被使用。不过，为了试验消毒过滤器并对其进行重新处理以便以后使用，需要把重新利用/试验组件连接到治疗组件上，以便能够实现试验和消毒功能。这种方案的优点在于，治疗组件可被作得小得多，因为其只含有用于实行治疗所需的那些元件。这是重要的，因为当和透析机相连时，希望透析过滤供应组件占据的空间最小。另一个优点在于，在治疗期间能够防止和附带进行的试验/消毒功能相关的危险条件。例如，利用单独的组件，在没有和治疗组件相连的重新利用/试验组件的情况下，不可能实行危险的消毒处理。
附图简述
图1a示意性地表示按照一个实施例的用于透析过滤处理的配备有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器；
图1b示意性地表示按照本发明的一个实施例的用于透析过滤处理的配备有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，用于说明位于消毒过滤器和体外管路之间的输注线上的收缩阀的控制；
图1c示意性地表示按照一个实施例被构造成用于清洗或消毒的透析过滤供应组件、消毒过滤器和透析机；
图1d示意性地表示按照一个实施例被构造成用于清洗或消毒而没有消毒过滤器的透析过滤供应组件和透析机；
图1e示意性地表示按照一个实施例的用于试验和消毒目的的独立结构的透析过滤供应组件和消毒过滤器；
图1f示意性地表示按照一个实施例的用于消毒保持或存储目的的独立结构的透析过滤供应组件和消毒过滤器；
图1g示意性地表示按照一个实施例的用于消毒保持或存储目的而没有消毒过滤器的独立结构的透析过滤供应组件；
图2示意性地表示按照本发明一个实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用流量开关和压力传感器作为替代泵的反馈控制输入；
图3示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用温度下降作为替代泵的反馈控制输入；
图4示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用设置在血液泵上的转速计作为替代泵的反馈控制输入；
图5示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用光二极管阵列监视滴落室内的流体液面波动作为替代泵的反馈控制输入；
图6示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用一感应装置监视供应给透析机阀门和血液泵的电流作为替代泵的反馈控制输入；
图7a示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用振动检测装置监视血液泵的旋转作为替代泵的反馈控制输入；
图7b示意性地表示按照一实施例的用于试验和加热消毒目的的独立结构的透析过滤供应组件和消毒过滤器；
图7c示意性地表示独立结构的，按照一实施例的用于消毒保持或存储目的而没有消毒过滤器的透析过滤供应组件；
图8示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中使用位于消毒过滤器和体外管路之间的输注线上的吸附型替代泵；
图9示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其通过第一级过滤器提供透析液的过滤，并使用可调的节流阀控制替代流体的速率；
图10a示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件的治疗组件(a treatment module)部分和消毒过滤器；
图10b示意性地表示按照一实施例的用于透析过滤处理的配置有透析机的透析过滤供应组件的治疗组件部分和消毒过滤器，其在透析液流体进入透析器之前用于对透析液流体提供过滤；以及
图10c示意性地表示按照一实施例的独立结构的透析过滤供应组件和消毒过滤器，其中透析过滤供应组件由治疗组件部分和再利用/试验组件部分构成。
优选实施例的详细说明
在图1a的实施例中，要被清洁的血液20由血液泵26抽吸并进入透析器筒10中。如图1a所示，在血液从血液泵26抽出之后，利用血液泵26和透析器筒10之间的血管路中的动脉滴注室22可以测量入口血管路压力。如本领域所知，滴注室压力可以通过从滴注室22伸出的压力监视线21测量。监视线21和传感器保护器25相连，所述保护器和透析机上的压力监视端口27相连。压力传感器24和压力监视端口27相连，所述传感器用于测量滴注室22内的压力。本领域内称为动脉血线的输血管可以由柔性的聚氯乙烯(PVC)管制成。血流量一般大约在200-700ml/min的范围内，最好在300-600ml/min的范围内。
透析器筒10含有半渗透性膜16，其把透析器筒10分成血液室14和透析液室12。当血液通过血液室14时，含有血液物质的血浆水(plasma water)可以通过半渗透膜16过滤。借助于在血液室14和透析液室12之间的浓度差产生的弥散作用，附加的血液物质跨过半渗透膜16被转移。所使用的透析器筒10可以是任何类型适用于血液透析、血液透析过滤、血液过滤、或者血液浓缩的透析器筒的，如本领域内所知。优选地，该透析器筒10含有一种介质或高通量的膜。合适的透析器筒10的例子包括但不限于Fresenius F60，Baxter CT110，Hospal Filtral 16，或者Minntech Hemocor HPH 1000。
从透析器筒10流出的透析过滤过的血液通过本领域称为静脉血线的第二输血管流动。静脉血线可以使用滴注室32作为测量透析器筒10下游的血管路压力的装置。以和动脉血线类似的方式，所述压力通过和压力传感器35相连的监视线测量，而且该压力传感器和压力监视端口37相连。压力传感器34和压力监视端口37相连，用于测量静脉滴注室32内的压力。如图1a所示，由透析过滤供应组件100产生的替代流体在连接器90被引入静脉滴注室32中，而且该连接器通过连接器70和管路82呈流体连通。这种结构在本领域中被称为后稀释透析过滤方式。本领域技术人员应当理解，替代流体可被引入血管路中的任何合适的连接中。例如，可以前稀释透析过滤方式引入动脉滴注室22中，或者如果两个透析器串联使用，则可以中稀释方式被引入(即相对于第一透析器为后稀释方式，相对于第二透析器为前稀释方式)。
由透析机制备新鲜的透析液溶液50可以利用本领域任何已知的任何方法来实现，例如在可从Fresenius，Lexington，MA，USA得到的fresenius 2008透析机中使用的体积比例方法。透析液流体通过流体通路52被输送到流量平衡系统54。流量平衡系统54可以包括本领域已知的任何合适的装置，例如在Fresenius2008透析机中使用的体积平衡室，或者在可从Baxter，Deerfield，IL，USA得到的Baxter1550透析机中使用的双流量计。来自流量平衡系统54的新鲜透析液通过引向透析过滤供应组件100的管路56流动。和透析过滤供应组件100的连接借助于连接透析机Hansen连接器91到透析过滤供应组件100上的合适的匹配端口102来实现。新鲜透析液溶液一般流经透析过滤供应组件100的导管120，并通过管路130从组件流出，且管路130通过连接器104和透析器筒10的透析液入口15相连。如后所述，管路130可以利用连接器85和连接器端口81从透析过滤供应组件上拆下。用过的透析液通过透析液出口17流出透析器筒10，并通过经汉森(Hansen)连接器93和透析液端口17相连的管路40流动，如本领域熟知的那样。用过的透析液可被认为是透析液、血浆水和跨过透析器筒10的半渗透膜16的血液毒素的混合物，其通过透析液泵42返回流量平衡系统54。为实现超滤控制，可以使用UF泵44旁路流量平衡系统，作为在治疗期间从病人除去特定体积流体的装置。透析机一般包括几个串联的阀门，例如标号51，53和55表示的阀门，它们用于分流或者转移来自透析器的透析液。这在本领域中通常被称为“旁路方式”或者“透析器筒隔离方式”。
为了“在线地”产生无菌的替代流体，流经透析过滤供应组件100的管路120的新鲜透析液流体的一部分由替代泵62经导管64抽走。这部分透析液被吸入管路360，且由管路360导向消毒过滤器92(图1a中表示为“替代流体过滤器”)。如图所示，替代过滤器可以包括冗余的消毒过滤器，它们串联连接，作为额外的安全预防措施(即假定在治疗期间过滤器之一发生故障)。替代流体过滤器92的作用是从透析液流体中除去细菌、毒素和微粒，从而使其适于被注入血管路中。在透析液流体通过替代流体过滤器92之后，其通过柔性的导管82流动，所述导管经连接器70和血管路相连。柔性导管82中可设置电磁启动的收缩阀84以及光学血液传感器382，它们用作防止替代流体过滤器92被来自血管路的血液污染的装置。这将作为本发明的操作说明部分详细说明。
参照图1a和图1b进一步说明在治疗期间透析过滤供应组件的基本操作，这两个图表示本发明实施例的不同的控制方面。例如图1a表示用于控制替代泵62的反馈控制机制，而图1b表示用于控制收缩阀84的反馈控制机制。
在图1a中，可以使用3个输入作为激励驱动替代泵62转速的控制单元110的反馈控制输入。这些包括用于监视通过导管120的透析液流量的透析液流量计68，用于监视通过体外管路的血流量的血液流量计262，以及用于监视替代泵62的入口压力的替代泵前压力传感器60。流量计68可以是适用于测量液体流量的任何类型的流量计，例如透平流量计，固定容积测量室，质量流量计，或者热流量计。血液流量计262可以包括但不限于，例如可从TransonicSystems，Ithica，NY，USA得到的超声流量计装置。为了使替代泵接通，至少需要满足两个条件。第一，必须由透析液流量计68检测到足够的透析液流量，第二，必须由血液流量计262检测到足够的血液流量。这确保机器不会处于旁路方式，并且具有足够量的血液流经透析器10，从而防止在透析过滤处理期间发生过度的血浓缩。第三个控制输入，即通过压力传感器60检测的透析液压力，可被用作备用的控制输入，用于当检测到一规定的负压时，切断替代泵。例如，如果在治疗期间流量计68、262任何一个发生故障，或者替代泵运行在极端的不受控制的速率下，则由压力传感器60检测到负压。这被用于向控制单元110发出信号，以解除替代泵62，从而把透析过滤供应组件置于安全状态。本领域技术人员显然可以看出，本发明因而阻止了不安全的或者危险的状态发生，所述不安全或者危险的状态，当在透析机上的血液泵26停止血液通过体外管路循环时，或者当透析机停止向透析器10输送透析液流体50时便可以发生。
在图1b中可以使用3个输入，作为控制收缩阀84位置的控制单元110的反馈控制输入。这些输入包括来自替代泵62的控制信号，用于指示其处于接通状态并正在进行抽吸操作；压力传感器66，用于监视替代泵62下游的压力；以及光学血液传感器382，用于监视包含在替代流体管路82中的流体的透射率。该光学传感器可以是任何合适类型的，其包括光源和光学传感器的组合，用于检测通过管路中的流体的光的透射系数的损失。为了使收缩阀84打开，至少必须满足两个条件。第一，替代泵62必须接通并沿着替代流体过滤器92的方向吸入透析液流体。第二，由压力传感器66检测到的最小压力必须能够保证当收缩阀84打开时替代流体保持沿正向流入体外管路。来自光学传感器382的第三个控制输入可用作备用控制输入，用于当检测到替代流体管路82中的血液时，关闭收缩阀84，并将透析过滤供应组件置于安全状态。在此本领域技术人员应当理解，本发明能够阻止血液回流进入替代过滤器92，因而使得替代过滤器92能够在多个治疗中被多次使用，而没有在病人之间交叉污染的危险。此外，希望参考我们的包括用于输注系统的阀门机构的其它专利。
参照图1a说明在治疗期间用于供应流体团的透析过滤供应组件100的操作。为了以流体团方式使用透析过滤供应组件100，要求用户把透析机置于旁路方式或筒隔离方式。为了在产生流体团的过程期间确保维持正确的流体平衡，这是必须的。一旦透析机被置于旁路方式或筒隔离方式，例如通过关闭阀门51和55并打开阀门53来实现，则通过透析过滤供应组件100的透析液流动将停止。当由流量计68检测到没有透析液流动时，透析过滤供应组件便自动地置于安全状态(即替代泵62被关闭，收缩阀84被关闭，包括阀门372的所有阀门都被关闭)。接着，替代泵62被接通，并且此后一旦压力传感器60检测到负压，便可打开阀门370。此负压状态确保当阀门370被打开而处于大气压时，流体不会从透析过滤供应组件泄漏。随着替代泵62继续抽吸，空气将通过连接器81进入，并通过引向流体容器300的导管364流动，且此流体容器300中含有透析液流体源。来自容器300的透析液流体流入导管120，然后进入通向替代泵62的导管64。在替代泵62的排出侧，因为收缩阀84处于关闭位置而使压力增加。一旦达到最小压力，收缩阀84便可打开，从而使替代流体能够通过导管82流动并进入体外管路。假定替代泵62是计量型的泵，便可根据抽吸一定量的冲程数给出一个规定体积的流体团。如果替代泵不是计量型的泵，则需要用户根据凭视觉观察流体容器300内的液面的改变监视给出的流体的量。提供用于启动和回洗的替代流体的方法和上述的类似，不同之处在于，替代流体进入体外管路的进入点可以改变为不同的位置，以便得到最好的结果。
现在参看图1c，其示意性地表示和透析机结合被构成用于清洗或消毒的透析过滤供应组件100和替代过滤器92。在此体外管路和替代流体导管82已被除去，并且相关的透析液汉森阴连接器104和93分别被置于其各自的透析机冲洗口404和402上。具有端部连接器85的透析液导管130被置于相匹配的冲洗口83上。替代过滤器冲洗线，其由呈T形并和相关的端部连接器414，418，412相连的导管410和416构成，分别和冲洗口81，346以及替代流体出口79相连。在机器的冲洗或消毒周期期间透析过滤供应组件的操作如下。透析机产生一流体源49，其可被用于冲洗、消毒或者启动透析机和透析过滤供应组件100的流体通路。来自流体源49的流体通过导管52被输送给流动平衡系统54。流体从流动平衡系统54通过导管56经连接器102流入透析过滤供应组件100。一般地说，该流体通过导管120通过透析过滤供应组件100流入流体容器300的底部。容器300的出口位于顶部，使得在流体容器300内的空气在周期的开始部分期间能够有效地通过导管36被清除。从透析过滤供应组件流出的流体通过导管130返回透析机，而且所述导管130和透析机的清洗块连接器404相连。为了清洗或消毒透析过滤供应组件100和替代流体过滤器92的其余的流体通路部分，透析液流量计68被监视，以确保足够的流量通过透析过滤供应组件100。当确定具有足够的流量时，可以接通替代泵62，从而启动通过引向替代流体过滤器92的导管64和导管360的流动。通过有选择地打开和关闭阀门，可以引导该流体通过流体通路的选择部分。例如，通过关闭阀门97，95，99和87并打开阀门372，可以引导流体跨过替代流体过滤器92，并通过向回引导到流体容器300的导管410。通过关闭阀门372并打开阀门87，可以引导流体通过替代流体过滤器92的第一过滤器级，并通过向回引导到流体容器300的导管366。通过关闭阀门87和打开阀门97及372，可以引导来自替代泵的一部分流体进入导管368，并通过引向和流体容器300流体连通的导管410的导管416。通过关闭阀门372和打开阀门95和99，可以引导来自导管368的流体进入导管342和与流体容器300呈流体连通的导管362。本领域技术人员显然可以看出，透析过滤供应组件100的流体通路不合任何死的支线，因而可被正确地启动、清洗和消毒，这是因为可以把整个的流体通路暴露于透析液，以便进行启动，暴露于水，以便进行清洗，暴露于消毒液，以便进行消毒。
现在参看图1d，图1d表示当替代流体过滤器92及其相关的清洗线和透析过滤供应组件100分离时的结构。其中清洗线连接器414和418被从透析过滤供应组件拆下，同时连接器350和150被从替代流体过滤器拆下。连接器150，350，414，418按下述方式连接。连接器414和418分别被连接到替代流体过滤器端口77和348。连接器150和350分别连接到透析过滤供应组件端口81和346。在这种结构中的透析过滤供应组件100的操作和上面参照图1c所述的类似。例如，透析机产生一可用于清洗、消毒或启动透析机以及透析过滤供应组件100的流体通路的流体源49。然后，可以利用阀门引导流体通过透析过滤供应组件流体通路的不同的部分，作为使流体通路完全暴露于透析机流体源49的手段。此外，本领域技术人员应当理解，清洗线(由导管410和416以及连接器412、414和418构成)帮助将流体包含在替代流体过滤器筒92内。这对于在使用之间的过滤器的存储是有利的，例如，如果其充满消毒液，则需要一保持时间间隔(a dwell period)作为消毒过程的一部分。
现在参看图1e，其表示一用于试验和消毒的独立结构的透析过滤供应组件和替代流体过滤器筒。这种结构和图1c所示结构间的区别如下。透析机连接器91已被从透析过滤供应组件入口102拆下。透析过滤供应组件连接器104已被从透析机清洗块端口404拆下，并接着连接到透析过滤供应组件入口102上。透析过滤供应组件的分流连接器被除去，其由具有合适的连接到组件消毒端89和344上的端部连接器的导管342构成，并且具有端部连接器480和482的导管474和476分别被连接到透析过滤供应组件的消毒端口89和344上。这些导管或者引向单个容器492，或者分别引向两个容器470和472。对于单个容器492的情况，该容器保持消毒液490，并且可以包括加热元件494作为用于实现加热消毒步骤的手段。对于两个容器的情况，容器472保持消毒液，而容器470主要作为流体收集容器。下面说明用于进行各个试验和消毒常规的操作。
在可独立应用的结构中，透析过滤供应组件100可以进行流体通路的整体性试验，以证实该流体通路和与替代过滤器的连接是完好的。这可以通过关闭阀门87，95，99和372，同时打开阀门97和370来进行。此时替代泵62可被沿正向接通一段时间间隔，或者直到在排放压力传感器66上观察到一定的压力。此处，在替代过滤器筒92中一般产生正压，而在流体容器300中产生负压。在加压时间间隔结束时，替代泵62可被关闭，并且在一规定的稳定时间间隔之后，控制单元110可以监视在一设置的试验时间间隔内压力下降的速率。当测量的压力下降超过一预定的限制时，可以检测到流体通路发生泄漏。类似地，可以利用沿反方向运转的替代泵62进行第二个整体性试验。此处在流体容器300中一般产生正压力，而在替代过滤器筒92中产生负压。
接着，可以进行水的渗透性试验，作为监视替代流体过滤器92堵塞程度的手段。这可以在除去阀门372被打开而其余阀门都关闭的条件下，以规定的速率通过沿正向运行替代泵62来进行。此时流体从替代泵62，通过导管360，跨过替代过滤器92，通过导管410，进入导管120，并最后通过导管64返回替代泵62。通过利用压力传感器60和66监视压力，通过比较相对于新的替代过滤器的压力所得的压力差，可以确定堵塞的程度。
还可以进行替代过滤器膜的整体性试验。如图1e所示，替代过滤器92可以由第一级消毒过滤器520和第二级过滤器522构成。第一级过滤器520含有半渗透膜521，其把第一级过滤器分成第一上游室524和第一下游室536，而第二级过滤器522含有半渗透膜523，其把第二级过滤器522分成第二上游室528和第二下游室530。替代过滤器92被这样构成，使得其包括和第一下游室526和第二上游室528呈流体连通的端口348。两个过滤器级的膜的完整性试验可以按照下述同时进行。首先，关闭阀门372，370和87，同时打开阀门99，95和97。替代泵62沿正向被接通。在流体容器300中随之产生负压，所述负压又使空气吸入导管474和导管362中。空气进入流体容器300，并置换最初包含在该容器中的流体，使得其成为局部充满的。来自流体容器300的流体通过导管120流入导管64，进入并联的导管368和360。一部分流体通过导管360流动，跨过替代流体过滤器92，并进入导管416。另一部分流体通过导管368流动，并和来自导管416的流体组合。然后，这部分流体流经阀门95，进入导管476，并最后进入流体容器472。在规定量的流体被吸入流体容器472之后，并在容器300中的流体被排空之前，替代泵被停止。接着，阀门87被打开，阀门95被关闭。使替代泵62沿反方向接通，使得在替代过滤器92的入口和出口77，79同时产生负压。这随后又跨过过滤器膜521和523汲取流体，使得流体从第一下游室526进入第一上游室524，并从第二上游室528进入第二下游室530。因为第一下游室526和第二上游室528和流体容器300的顶部通过导管366呈流体连通，故在部分充满的流体容器300的顶部的空气将流入导管366，最后流入过滤器室526和528。当在室526和528中的流体被空气完全置换时，由压力传感器66检测到的负压将更负，因为空气不能跨过半渗透膜521和523，假定它们是完好的话。在达到一个规定的负压时，替代泵62可被停止，假定它是一种吸附型的泵。在经过一规定的稳定期间之后，控制单元110可以监视在一设置的试验期间的压力下降速率。当测量的压力下降超过本领域内称为压力衰减试验的预定的限制时，便可以检测出替代过滤器完整性泄漏。在通过压力衰减试验之后，通过沿正向接通替代泵62，使得来自流体容器300的流体被吸入导管120，进入导管64，并通过引向替代过滤器室524和530的导管360和368，可以用流体重新充满替代过滤器室526和528。这将迫使流体跨过半渗透膜521和523，并分别进入室526和528，从而将空气推回流体容器300。
继续参看图1e，带有附带的替代过滤器92的透析过滤供应组件100，可用消毒液加载，用于对流体通路和替代过滤器92消毒。为了进行化学消毒，可以把浓缩的消毒液478置于流体容器472中。通过打开阀门95，97和99，关闭阀门87，370和372，并且沿反方向接通替代泵62，从而使流体引入导管64，把所述流体吸入流体通路中。如果替代泵62是吸附型泵，例如计量泵，则可以在流体通路中吸入规定体积的浓缩消毒液478。此外，流体容器300可以借助于通过引向流体容器470的导管362从顶部清除空气被充满。接着，通过打开和关闭在流体通路中的阀门，可以使浓缩的消毒液和流体通路中含有的流体混合，使得达到均匀的浓度，并使得流体通路的所有部分都暴露于所得到的消毒液。例如，借助于使替代泵62沿正方向接通，阀门372打开，所有其它阀门都关闭，可以使导管360，410，120和64暴露于消毒液。接着，打开阀门97，使导管416也暴露于消毒液。通过关闭阀门372和97并打开阀门87，可使导管360，366，流体容器300以及导管120和64暴露于消毒液。接着，打开阀门370，使得导管364，130和120也暴露于消毒液。作为纯化学消毒处理的一种替代方案，可以这样配置导管474和476，使得它们都和包括电热元件494的公共流体容器492呈流体连通。按照这种结构，在容器492中包含的流体490可以是纯水，或者是稀释的柠檬酸/水溶液(例如含有1％-5％重量的柠檬酸)。用和上述类似的方式，通过打开和关闭各个阀门，并通过沿反方向接通替代泵62，可以把加热的流体从容器492吸入导管476和368中，并把所述加热的流体经过导管64和120吸入流体容器300中。接着，可以使加热的流体用和上述相同的方式在所有流体通路中再循环。和化学消毒处理的主要区别在于，可能需要重复地吸入加热的流体到流体通路中，以便在加热消毒处理期间维持最低的温度。
现在参看图1f，其表示带有替代流体过滤器92的透析过滤供应组件100，所述替代流体过滤器92以自含的方式被构成，适于存储或者化学保持一段时间，作为流体通路消毒处理的一部分。这种结构和图1e的结构类似，不同之处在于，导管474和476分别被从端口89和344除去，并利用包括导管342的透析过滤供应组件的分流连接器代替。
现在参看图1g，该图表示在替代流体过滤器92及其相关的清洗线被除去之后的呈自含方式的透析过滤供应组件100。这种结构也适用于存储或化学保持一段时间，作为流体消毒处理的一部分。这种结构和图1f的结构类似，不同之处在于连接器150被连附于端口81，以及连接器350被连附于端口346。
下面参照图2说明本发明的第二实施例。本实施例和第一实施例之间的区别在于透析液流量以及血液流量被透析过滤供应组件100检测的方式不同。此处，透析液流量由流量开关264检测，代替流量计68。流量开关264可以是热流量开关，例如由Intek，Inc.，Wattersville，Ohio提供的，或者是机械流量开关，例如由DwyerInstruments，Inc.，Michigan City，Indiana提供的。流量开关264的状态，或者是接通或者是断开，被用作控制单元110的控制输入，用于选通或者禁止替代泵62的操作。为了进行血液流量检测，可以通过检测由于滚动型血液泵26的蠕动性质导致在体外管路中压力脉冲的发生，检测血液泵26被接通或者切断的时刻来检测。可以采用两种手段检测压力脉冲。第一种，如图2所示，可以使用压力传感器132，其和一个滴注室压力监视端口，例如透析机的动脉压力监视端口27呈流体(空气)接触。这可以通过在监视端口27和一次性传感器保护器25之间插入一T形装置136来实现。T形装置136和导管134相连，导管134通到位于透析过滤供应组件100内的压力传感器132。第二种，这种结构的一种替代方案是一种表面安装的压力传感器137，其直接和血线管路的一部分接触，例如管段28。表面安装的压力传感器137可被安装在管夹内，使得柔性管路被传感器的表面局部压平，以便较好地检测压力脉冲。表面压力传感器的一个例子是可从Data Instruments，Inc.Acton，MA.得到的AB型传感器。为了控制的目的，在相继的压力脉冲之间的时间间隔可用作控制单元110的反馈控制输入。如果未检测到脉冲，或者如果等待下一个脉冲的时间间隔超过预置值，则替代泵62可被停止，并把系统置于安全状态。本领域技术人员显然可以看出，本实施例还解决了当在治疗期间血液或者透析液停止流动时存在的上述安全问题，同时比使用流量计的第一实施例具有明显的优点，即可以使成本大大降低。
本发明的第三实施例如图3所示，其使用温度衰减测量作为监视透析液流量和血流量的手段，这和使用流量计、流量开关或者压力传感器不同。其操作也和第一实施例类似，不同之处如下。其使用温度传感装置，例如热敏电阻、热电偶或者本领域熟知的红外温度传感器间接地测量透析液和血液的流量。为了检测透析液流量，温度传感装置69可被置于流体流中，例如置于导管120中的热敏电阻，或者被置于流体流的外部，例如监视导管120的外表面的温度的红外温度传感器。因为透析机在受控的温度下供应透析液流体，故可以通过监视透析液流体的温度作为检测例如当透析机被旁路时发生的透析机停止向透析过滤供应组件供应流体的手段。例如，如果流入透析过滤供应组件100的透析液流体的流动停止，则透析过滤供应组件100内的流体温度将开始下降。所述的温度下降，其也可以作为温度从一个固定的设置点的改变(温度下降)，或者作为每单位时间温度的改变(下降速度)来确定，可被用作驱动替代泵的控制单元110的反馈控制输入。对于血流量检测，可以使用血液温度传感装置280监视体外管路的血液温度。这可以通过利用被设置直接和血液管路的外表面接触的热敏电阻或热电偶来实现，例如通过在连附于血线管路中的管夹中安装热敏电阻，或者通过使用直接设置在血液管路表面上的非接触的红外温度传感器来实现。通过在透析器10的血液出口例如血线管段540附近设置血液温度传感装置280，可以利用透析机的能力来控制透析液的温度。例如，从透析器10流出的血液的温度应当基本上等于入口透析液的温度，因为透析器10作为一高效的热交换器。还因为透析机在受控的温度下供应透析液流体，故从透析器流出的血液的温度趋于和透析液的温度近似。如果血液泵26响应报警条件而停止，或者由使用者降低到一低的速率，则在体外管路(不包括透析器10)中的血液的温度便开始降低。所述的温度下降，其可以作为相对于透析液温度从一个固定的设置点的改变(温度下降)，或者作为相对于透析液温度每单位时间温度的改变(下降速度)来确定，可被用作驱动替代泵的控制单元110的反馈控制输入。和上述的实施例类似，本领域技术人员显然可以看出，在本发明的操作期间，在透析液流动或者血液流动被停止的情况下，该系统可被置于安全状态。
现在参看图4，其表示本发明的另一个实施例。在这个实施例中，使用测量血液泵26的转速的测速装置270检测血流量。可以使用的测速装置270的一个例子是例如由Cole Parmer InstrumentCompany，Vernon Hills，IL.提供的非接触光学测速器。此处，一片反射带被设置在血液泵26的旋转部件上，同时由光测速器监视在反射带的相继通过之间的时间间隔。此后的操作和第二实施例类似，其中通过监视压力脉冲作为检测血流量的手段。
现在参照图5说明本发明的第5实施例。在本发明的第5实施例中，使用例如由Integrated Vision Products AB，Linkoping，Sweden供给的线性发光二极管272进行血流量的检测。该线性发光二极管被设置在一个滴注室附近，最好设置在体外血路的动脉滴注室22附近，使得其可被用于监视流体高度的相对变化。例如，通过检测由滚动型血液泵26的蠕动性质引起的滴注室22中的流体高度的波动，可以检测血液泵26接通或停止的时刻。为了控制的目的，来自线性发光二极管272的信号被传递到控制单元110作为反馈控制输入。如果未检测到液面的波动，则可使替代泵62停止，并把系统置于安全状态。
图6表示本发明的第6实施例。在这个实施例中，透析液和血流量通过用感应方式监视供应给透析液入口阀门51以及用于驱动血液泵26的电动机的电流被间接地检测。这可以通过分别在引到透析液入口阀门51和血液泵26的导线周围设置感应电流钳162和108来实现。可以使用的感应电流钳的一个例子是由Techni-Tool，PlymouthMeeting，PA供应的Fluke DMM电流钳。此时可以通过使用来自感应电流钳162和108的信号作为控制单元110的反馈控制输入进行透析过滤供应组件100的控制。如果检测到流经透析液入口阀门51和血液泵26的电流，则可以认为透析液流正在通过透析过滤供应组件110，并且血液正在流经体外管路。当感应电流钳162或108未检测到电流时，则替代泵62被停止，并把系统置于安全状态。
在如图7a所示的本发明的第7实施例中，血流量通过检测血液泵的振动被间接地检测，所述振动是当蠕动的血液泵在转动时利用一种滚动机构重复地压缩血液泵段时发生的。一般地说，在泵头中的滚动机构是被这样加载的弹簧，使得在血液泵的每转的一部分期间(即当接触血液泵段时)弹簧的压缩程度较大。可以用机械方式或者声学方式检测血液泵的振动。为了用机械方式检测振动，可以使用振动传感器710，其在物理上和透析机接触，最好设置在血液泵附近，使传感器的轴线和血液泵的径向对准。可以使用的振动传感器的一个例子是可以从CEC Vibration Products，Covina，CA.得到的A-118振动传感器。为了用声学方式检测振动，可以使用声音检测装置712，例如麦克风，其实际上拾取当血液泵旋转以驱使血液通过体外管路时产生的声音振动。当振动传感器710或者声音传感器712未检测到表征血液泵旋转的振动时，替代泵62被停止，并把系统置于安全状态。
继续参看图7a，所示本发明的另一个方面在于，使用检查阀699代替前述的实施例中的光学血液传感器382。检查阀699被设置在从替代流体过滤器92向体外管路输送替代流体的输注线管路82内。检查阀699使流动只沿一个方向进行，其作为一种辅助机构，用于防止体外管路内的血液污染替代流体过滤器92。这和收缩阀84的控制作用一道，提供一种冗余的安全机制，以阻止通过替代过滤器发生交叉污染，因此能使替代过滤器多次用于不同的病人。
本实施例的另一个方面如图7b所示。其中透析过滤供应组件100被设置成可以独立操作的结构，其中保留有替代流体过滤器92，用于试验和消毒。这种实施例和图1e所示的以前的实施例相比具有的优点在于，其不需要连附任何附加的流体容器(例如490，470，与/或472)，用于进行各个过滤试验和消毒处理。如进行各种试验和消毒处理的例子如下。首先通过打开水入口阀566，以从水源572引入本领域熟知的AAMI质量的水，实现新的替代过滤器的启动。所述的水然后通过含有半渗透膜603的水过滤器600过滤。水过滤通过含有半渗透膜603的水过滤器600进行。通过所述水过滤除去细菌、毒素和可能在进入的水流中存在的其它微粒。被滤过的水从水过滤器20流出，并通过导管658。打开阀门620使得滤过的水能够通过引到替代流体过滤器92的导管650流动。在级间(即第一级过滤器的下游和第二级过滤器的上游)室中的空气被从过滤器排出并进入导管682。打开阀门87，612，和680使得空气能够经导管682和656向排液池(drain)580排出。接着，关闭阀门87，使得过滤器的水被推动跨过半渗透膜521和523，其置换在第一级的上游室和在第二级的下游室中的空气。然后打开阀门97，614和608使得被置换的空气能够流过导管360，696，368，654，656并接着向排液池580排出，离开利用滤过的AAMI质量的水启动的替代流体过滤器92。可以按照下述进行水过滤器600的完整性试验。打开阀门606，622，618，614和608(所有其它阀门都关闭)，并且沿正方向接通替代泵62，使在水过滤器600的下游室604中产生负压。这把流体抽吸经过半渗透膜603。为了补偿被置换的流体，空气通过空气过滤器630进入流体通路，最终充满水过滤器600的上游室602。空气过滤器630可以是本领域熟知的疏水过滤器，用于阻止细菌进入该组件的流体通路。被替代泵62排出的流体通过引向排液池580的导管654和656排出。在水从上游室602被置换之后，将在引向替代泵的导管660中产生负压，因为空气不能通过水过滤器膜603(假定过滤器是完好的)。在达到规定的负压时，替代泵便被停止，监视由压力传感器60测量的负压的下降情况，如前面所述，用于证实水过滤器的完整性。也可以用类似方式进行替代过滤器的完整性试验。例如，这可以通过打开阀门622，87，97，616和608(所有其它阀门关闭)并沿反方向接通替代泵62来实现。其中，空气通过空气过滤器630进入，并置换导管682、替代过滤器第一级的下游室和替代过滤器第二级的上游室中的水。从替代过滤器中置换的流体通过向回引向替代泵62的导管360，696和368流动。此时被替代泵62排出的流体通过朝向排液池580引出的导管64和656流动。用和前述类似的方式，进行压力衰减试验，以便同时证实替代过滤器92的两个过滤器级的完整性。包括水过滤器600和替代流体过滤器92的透析过滤供应组件流体通路的消毒可以按照下述进行。在利用过滤器的水启动并清洗流体通路之后，水入口阀566、出口阀608、以及空气出口阀622可被关闭，以便使流体通路和外部环境隔离。然后通过沿反方向接通替代泵62，并打开阀门620，97，616和654，使流体通路内的水通过组件再循环。
接下去，随着水流动利用加热元件494把水加热到所需的温度。然后加热的水通过引向替代过滤器92的导管658和650流动。然后加热的水通过过滤器膜521和523，并通过导管360和696流出。可以使用温度传感器632监视从替代流体过滤器流出的流体的温度。然后此加热的水通过导管468流动，并和通过向回引向替代泵62的导管360流动的加热的水组合。随后从替代泵62排出的流体通过向回引向水过滤器600的上游室602的导管64，656和570流动。水再次经过半渗透膜603过滤，并回到加热元件494。本领域技术人员应当理解，流体通路的阀门的操纵将使得该组件的整个流体通路(除去引向水过滤器600的水入口管线和包含空气过滤器630的空气出口管线之外)被暴露于加热的水中，其作为对组件流体通路、水过滤器600和替代流体过滤器92进行消毒的一种方式。例如，为了实现替代过滤器高水平的消毒，可以使加热的流体(最好在80℃以上)循环一段设定的时间。可以进行透析过滤供应组件的流体通路(没有替代流体过滤器92)的化学消毒与/或清洁处理。
参见图7c，其中替代流体过滤器92已被除去，并利用含有化学消毒液或清洁液710的容器700取代。容器700可以包括可除去的顶部702，使得可以再次利用该容器。组件100通过分别和端口706、708连接的连接器350和640和容器700相连。组件连接器150和组件清洗端口346相连。如前面参照图1e所述，可以使流体在组件内再循环，从而使消毒液在流体通路的几乎所有的部分达到均匀的浓度。也可以利用新鲜水572进行管路的消毒液出口的清洗，使排出的流体朝向排液池580流出。
现在参看图8说明本发明的第8实施例。在这个实施例中，使用吸附型替代泵290向体外管路提供替代流体。其结构和第一实施例类似，不同之处在于，替代泵290被移到替代过滤器92的下游侧，并用于代替收缩阀。此吸附型泵290可以是本领域熟知的蠕动的滚子泵。其优点是不需要收缩阀，因而减少了在透析过滤供应组件100中使用的硬件元件的数量，不过，这需要特殊的包括安装滚子泵290的泵段的输注线82。替代泵290的控制和上述的实施例的控制类似，必须检测是否具有足够的透析液流量和血流量，以便使装置安全地操作。此外，通过只允许替代泵290沿一个方向运行(即沿着朝向体外管路的方向)，可以防止污染替代过滤器92。
现在参看表示本发明的第9实施例的图9，其中增加了在透析液入口15将透析液供应给透析器筒10之前过滤全部透析液流的特征。这种结构和第一实施例类似(图1a)，不同之处在于增加了流体导管510，以提供在导管366和在前面实施例中是导管120的导管之间的流体连接。在新的导管510中，还增加了流体节流阀502。节流阀502例如可以是由South Bend Controls，South Bend，Indiana供应的比例阀。在治疗期间透析液流体流的过滤按照下述进行。来自透析机的透析液流体流入透析过滤供应组件100，并通过导管120流动。起初收缩阀84被关闭，以便阻止替代流体流出导管82。这使得由透析机提供的透析液的流量可被流量计68检测。然后使用该透析液流量读数作为设置替代流量的基础，这在下面详细说明。节流阀502的孔径和替代泵62的速度都被设置为初始的设置值。替代泵可被这样设置，使得其流量等于或超过上面测量的基本透析液流体的流量。接着，上下调整节流阀502的孔径，直到通过压力传感器66在替代泵62的排出侧获得预定目标的压力。所述目标压力应当足够高，以便确保在导管82中的替代流体当收缩阀84打开时沿体外管路的方向流动。换句话说，目标压力应当远大于预期的血管路的压力。在替代泵62运行时，来自导管120的未被过滤的透析液流体流将流入导管64，其通过导管360，跨过替代流体过滤器92的第一级过滤器。然后该过滤的透析液流体通过导管550流入导管510，并通过节流阀502。如果通过替代泵62的流量等于基本透析液流量，则所有通过导管510流动的过滤的透析液流体将流入导管504。如果通过替代泵62的流量大于基本透析液的流量，则流经导管510的过滤的透析液流体的一部分将流入导管500。然后过滤的透析液流体的这一部分和来自导管120的未过滤的透析液混合，并通过导管64再循环回到替代泵62。用这种方式，只有过滤的透析液流体流入导管504。
为了开始透析过滤，收缩阀84被打开，从而使得替代流体能够从透析过滤供应组件100流到体外管路。当此发生时，通过导管504的透析液流量将减少一个等于替代流体流量的量。通过监视在透析液流量中的这个变化，便可以使用控制节流阀502孔径的反馈控制环控制替代流体流量。例如，为了增加替代流体的流量，控制单元110可向节流阀502发出信号，以减小其孔径设置。这将具有增加替代流体过滤器92的上游侧的效果，从而迫使更多的流体跨过该过滤器并进入体外管路。为了减少替代流体流量，该控制单元可以增大其孔径设置，这将具有相反的效果。可以使用基于利用压力传感器66的反馈控制环的附加的替代泵控制方案，以便确保在替代泵的排出侧上保持最小压力。例如，可能需要增加替代泵的速度，以便维持足够的出口压力，从而确保当收缩阀84处于打开位置时血液不会回流进入替代过滤器内。
现在参看表示本发明的第10实施例的图10a，10b和10c。在这个实施例中，透析过滤供应组件已被分成治疗组件部分100A和再用/试验组件部分100B。为了结合透析机进行透析过滤，只需要图10a和10b所示的治疗组件100A。在图10a中，治疗组件100A被构成用于透析过滤，而不通过替代过滤器92的第一级过滤器过滤透析液流。在图10b中，示出了如何配置治疗组件100A，使得在供应给透析器10的透析液室之前由替代流体过滤器92的第一级过滤器过滤透析液流。为了进行流体通路的完整性试验、过滤器堵塞和完整性试验、以及替代过滤器92的消毒，再用/试验组件100B和治疗组件100A以能够独立操作的结构相连，如图10c所示。
在利用治疗组件100A进行治疗的期间，如图10a所示，其操作和参照图1a所述的第一实施例的操作类似。例如，分别通过流量计68和262检测透析液流量和血流量，如果流量足够，则替代泵62便汲取透析液流的一部分，并在输入体外管路之前使其通过替代流体过滤器92。不过，应当注意，在治疗组件100A中没有流体容器300，因此不能产生用于启动、流体团和回洗用途的替代流体。此外，因为作为治疗组件100A一部分的导管366不存在，故过滤器帽590必须置于替代流体过滤器92上，以便阻止流体从过滤器端口348逸出。
如图10b所示，可以这样构成治疗组件100A，使在透析液流通过引向透析器筒10的透析液室12的导管130之前，可以通过替代流体过滤器92的第一级过滤器对其进行过滤。这可以通过增加管路导管595来实现，其在替代过滤器端口348和治疗组件100A上的端口89之间提供流体连通通路。所述管路导管595可以含有流体限制器596，或者可以具有足够的长度和直径，从而在给定的流量下提供通过管路导管595给定的流体阻力(即压降)。治疗组件100A的操作如下。首先关闭收缩阀84，以便阻止流体通过引向体外管路的导管82。接通替代泵62，使其具有等于或大于从透析机进出的透析液流量的流量。这重新引导由导管120进入的透析液通过导管64进入替代泵，在那里其被吸入导管360，跨过替代流体过滤器92的第一级过滤器，通过导管595，并流出而进入引向透析器10的导管130。如果替代泵62运行在比进入的透析液流要快的速率下，则被过滤的透析液流体的一部分可以通过和导管64流体连通的导管120再循环回到替代泵62。如果沿着流体通路的阻力特性是已知的，例如包括替代流体过滤器92的第一级过滤器的和管路导管595的流体通路，则可以利用从压力传感器66和60读出的压力计算替代泵62的汲取速度。同样，如果替代泵的速率是已知的(例如如果利用的是正置换型计量泵)，则可以计算传感器66和60之间的压力差。例如，当收缩阀84闭合使得没有流体通过替代过滤器92的第二级过滤器输送时，则可以作为汲取速度和流体通路的流动阻力的乘积来计算差动压力。在打开收缩阀84时，可以利用压力传感器66和60监视差动压力改变的量，作为确定被供应给体外管路用于透析过滤的替代流体的流量的手段。例如，如果当打开收缩阀84时没有发生差动压力的改变，则可以认为没有产生替代流体，并且所有的流体都通过管路导管595。如果传感器66和60记录有差动压力的改变，并且在66和60之间的差动压力小于收缩阀84关闭之前的压力，则可以认为流体的一部分通过导管82被供应给体外管路。通过测量压力差ΔP，其中ΔP被定义为在给定的替代泵62汲取速度下(由Qpump表示)，传感器66上的压力减去传感器60上的压力(即ΔP＝P66-P60)，则可以按照下式计算提供的替代流体速率(Qsub)：
Qsub＝Qpump(1-ΔPopen/ΔPclosed)
其中，ΔPopen是当收缩阀84打开时的压差，以及
ΔPclosed是当收缩阀84关闭时的压差。
因为ΔPclosed可以在治疗之前在一个替代泵预设的速度(Qpump)的范围内被确定，或者可以根据对于已知的流体通路阻力进行的理论计算确定，故可以根据来自压力传感器66和60的输入和一所需的Qsub的设置点建立用于驱动替代泵62的反馈控制环。本发明人还发现，增加流体限制器598，例如将其设置在替代过滤器的出口和体外管路之间的管路导管82中，并最好在收缩阀84之前，则可以改善控制替代速率的能力。例如，已经发现，当流体限制器596和598的流动阻力远大于替代过滤器92的第一级消毒过滤器的流动阻力时，可以实现较好的控制。此外，优选地是，替代过滤器92的第二级消毒过滤器和流体限制器598的组合的流动阻力，应当等于或大于通过包括或不包括流体限制器596的管路导管595的流体阻力。这基于对于替代泵速度(Qpump)的一个设定的改变所作的实际替代速度(Qsub)的净改变的预测的分析。
现在参看图10c，其中所示结构表示治疗组件100A、再用/试验组件100B以及替代流体过滤器92之间在试验和消毒操作期间的连接。首先，除去替代过滤器帽590，以便把连接器350和574分别连接到过滤器端口348和576上。导管366以类似于参照图1e所述的方式，提供连接器350和再用/试验组件100B的流体容器300之间的流体通路。导管574被连接在水源572上，所述水源用于清洗、启动和排出替代过滤器92以及两个组件100A、100B的流体通路中的空气。所述水源应当具有本领域已知的合适的质量，例如在血液透析与/或透析器再处理系统中使用的AAMI质量的水。可以包括水入口压力调节阀568和入口水阀566，例如用于调节两个组件100A，100B中的水压。替代过滤器清洗线，现在只包括具有端部连接器418和412的直的管路导管416。连接器412和替代过滤器端口79相连，而且连接器418和治疗组件100A的清洗端口346相连。除去包括导管342的治疗组件分流连接器，并使流体导管476、582分别通过连接器482、480和清洗端口344以及89相连。导管476对容器472提供流体连通通路，而且容器472含有浓缩的消毒液478。导管582对再用/试验组件100B的内部流体容器300的底部提供流体连通通路。在再用/试验组件100B中具有两个附加的导管。它们是导管562和570。导管562呈T形和导管366连接，因而对排液池580提供流体连通通路。导管570在导管574和562之间提供流体通路。下面更详细地说明试验和消毒操作。
通过首先打开阀门566，371和560(所有其它阀门关闭)，以让水能够通过导管574流入替代过滤器室526和528，通过导管366和562，并流出到达排液池580，可以实现清洗和/或净化替代过滤器92以及流体通路管路中出来的空气(但是除外消毒管路和空气出口管路)。接着，可以打开阀门97，372，和87，同时关闭阀门371。然后沿反方向接通替代泵(出口朝向导管64)，跨过两个半渗透膜521和523将发生水的流动，水从室526和528流入室524和530。由此，水将继续流入和向回引向替代泵62的导管416、368并联的导管360。然后流体通过导管64流动，在那里其被分为两个并联的后来重新连接的导管120和130，并且通过引向流体容器300的导管582流动。在流体容器300中的任何空气从其顶部通过导管562向排液池580排出。清洗和净化管路570通过打开阀门566和564来实现(所有其它阀门都关闭)，从而把来自具有较高压力的入口侧的水分流到较低压力的排水侧。
可以用和参照图1e所述的方式非常类似的方式进行流体通路完整性试验，以便证实流体通路和与替代过滤器的连接是否完好。例如，除去阀门97，371，372之外可以关闭所有其它阀门，并沿正方向接通替代泵62一段时间，或者直到释放压力传感器66观察到某个压力。此处一般在替代过滤器筒92中产生正压力，而在流体容器300中产生负压。在加压时间结束时，可以关闭替代泵62，并且在一个规定的稳定时间之后，控制单元110可以在一设置的试验期间内监视压力衰减的速度。当测得的压力衰减超过一预定的限制时，则可以检测到任何流体通路的泄漏。同样，可以利用沿反方向操作的替代泵62进行第二个完整性试验。此处，一般在流体容器300内产生正压，而在替代过滤器筒92内产生负压。
接着，可以进行水渗透性试验，作为监视替代流体过滤器92的第一级过滤器520的堵塞程度的手段。这可以通过除去阀门87，371，372之外所有其它阀门都关闭，在规定的速度下使替代泵62沿正方向运行来进行。此时流体从替代泵62通过导管360流动，并跨过包括半渗透膜521的替代过滤器的第一级过滤器520。接着其通过导管366，进入流体容器300，并通过引入导管120的导管582流出。然后通过导管64返回替代泵62。通过利用压力传感器60和66监视压力，并通过比较所得的压力差和新的替代过滤器的压力差，则可以确定堵塞的程度。
用于同时检查过滤器级520和522的替代过滤器膜的完整性的试验可以按照下述进行。首先，流体容器300必须被部分地排空。这可以通过打开阀门99，371和560(所有其它阀门关闭)，并沿正方向接通替代泵62来实现。由于通过替代泵的作用把流体从流体容器300中抽出，空气将通过出气管362进入流体容器300中。从容器中除去的流体然后将通过导管582流出流入导管120，接着通过导管64，导管360，室524，室526，导管366和导管562，由此排放到排液池580。接着，打开阀门87，371和97，关闭阀门560，并沿反方向接通替代泵62。现在同时在替代流体过滤器92的入口和出口77和79产生负压。这使得抽吸流体跨过两个过滤器膜521和523，使得流体从第一下游室526进入第一上游室524，并从第二上游室528进入第二下游室530。因为第一下游室526和第二上游室528通过导管366和流体容器300的顶部呈流体连通状态，故在部分充满的流体容器300顶部的空气将流入导管366，并最终流入过滤器室526和528。当在室526和528中的流体完全被空气置换时，由压力传感器66检测到的负压应当变成更大的负压，由于空气不能够跨过半渗透膜521、523，假定所述半渗透膜是完好的。在达到规定的负压时，替代泵62可被关闭，如果其是吸附型泵。在一个规定的稳定时间之后，控制单元110可以监视在一设置的试验时间内的压力下降的速率。当测得的压力衰减速率超过压力衰减试验领域内已知的一预定的限制时，便检测到任何替过滤器的泄漏。当通过压力衰减试验时，可以用和上述用于清洗与/或净化替代过滤器和流体通路出来的空气的方式，利用流体重新充满替代过滤器室526和528。
继续参见图10c，组件100A和100B以及替代流体过滤器92的流体通路可以装入消毒液以便对流体通路和替代过滤器消毒。为了进行化学消毒，可以在流体容器472内放置浓缩的消毒液478。这种流体可以通过打开阀门95，97，87和560(所有其它阀门关闭)，并沿反方向接通替代泵62使流体引入导管64中被吸入流体通路。假如替代泵62是吸附型泵，例如一种计量泵，则可以在流体通路内吸入规定量的浓缩消毒液478，使得在和流体通路内已经存在的水混合后达到所需的最后浓度。此外，可以作为这个步骤或者前一步骤的一部分，在开始下一步之前清除流体容器300内的空气。可以通过打开阀门87，371和97(所有其它阀门关闭)并沿反方向接通替代泵实现混合。这形成一个再循环回路，其通过导管按照下述吸入流体。从替代泵62，流体被吸入导管64，并被吸入并联的导管120和130。接着其重新连接并通过导管582进入流体容器300。在该容器中的流体被推向顶部并进入引向替代流体过滤器室526和528的导管366。然后所述流体被同时推动跨过半渗透膜521和523，并进入室524和530。来自室524的流体流入导管360，同时在室530中的流体进入引向导管368的导管416。在那里其和向回引向替代泵62的导管360重新连接。在经过一段时间之后，在这个再循环回路中的流体将成为混合流体，因而全部具有均匀的浓度。为了使流体通路全部暴露于消毒液，打开阀门99和564(所有其它阀门关闭)，并使替代泵62沿正方向接通。由于泵吸作用，当消毒液通过导管582，120和64被吸向替代泵62时，空气将通过导管362进入流体容器300。然后替代泵推动流体进入室524和530，跨过半渗透膜521、523，进入室526和528，通过导管574流出，在导管574处其通过导管570，并流到排液池580。在完成之后，替代过滤器可被从治疗组件和试验组件100A和100B上除去，以便根据需要被存置一个最小的消毒时间。在除去替代流体过滤器92时，连接器150和418被从端口77和346上拆下，并被重新连接，使得连接器150连接到端口346，连接器418连接到端口77(未示出)。连接器350和574被从替代过滤器上拆下，并被置于清洗端口578上。如在图10a中用标号590表示的帽此时可被置于再用试验组件100B双冲洗端口578上，以便在替代流体过滤器92中保持流体。
本发明领域内的技术人员应当理解，本发明不限于这些优选实施例和上面参照附图说明的结构。