血液透析装置及方法

专利名称：血液透析装置及方法
技术领域：
本发明总体上涉及血液透析及类似的透析系统，例如，能够体外处理血液或其他 体液的系统。
背景技术：
有许多因素致使血液透析效率低下、困难和昂贵。这些因素包括血液透析的复杂 性、与血液相关的安全方面的考虑、以及血液透析所需要的大量透析液。还有，血液透析通 常在透析中心进行，需要具有熟练技能的专业人员。因此，提高透析过程的简便性和效率都 会对治疗成本或患者支出产生影响。

发明内容
本发明的各个方面总体上涉及血液透析及类似的透析系统。在本说明书描述的图 示实施例中涉及在某些情况下相互关联的产品、对某一特定问题可选方案，以及/或者一 个或多个系统和/或物件的使用。尽管本说明书描述的各种系统和方法涉及血液透析，应 该理解这些系统和方法同样适用于其他透析系统和/或任何体外系统中能够治疗血液或 其他体液，诸如血液过滤、血液透析过滤等。根据本发明的一个方面，提供一种用来容纳一便携式血液透析单元的外壳，该血 液透析单元包括适合于进行血液透析的元件，这些元件包括透析仪、一个或多个使血液在 透析仪中循环的泵、透析液供应源、以及一个或多个使透析液在透析仪中循环的泵。所述外 壳可包括一壳体，该壳体用来承载所述血液单元的元件并具有一前面板，血液回路连接部 和透析液连接部位于该前面板之上。例如，所述前面板可承载与患者血液接入口连接的血 液导管连接部、试剂供应连接部、透析仪的血流和透析液的连接部，等等。这样，在一实施例 中，操作人员可在壳体前面板上完成血液回路和试剂供应所需的所有液体回路连接工作。 所述壳体还可包括一对铰接于所述壳体的设置于所述前面板两侧的垂直对开门。这两扇门 可打开和关闭。该门处于打开状态时，操作人员可以使用血液回路接头和透析液接头。还 有，该门处于关闭状态时，可阻断与患者端和透析液接头的连接，并且该门可以在消毒期间 使壳体内保持适合于消毒的热量。例如，至少其中一扇门可以包括一密封结构，当该门关闭 时阻止壳体内外的空气交换，有助于保持热量和/或阻止尘埃、污垢或其他污染物进入。在一实施例中，这些垂直对开的门中的每一扇门都通过铰合板安装在壳体之上， 该铰合板的第一端枢装于该门之上，与第一端相对的第二端枢装于壳体之上。因此，这些门 可置于两种打开位置，即，第一打开位置，此时血液回路接头和透析液接头暴露并且所述铰 合板紧邻所述壳体；第二打开位置，此时所述铰合板处于离开所述壳体的位置。可以包括一 个或多个定位部件使门保持在相对于对应铰合板打开的状态。例如，该定位部件可包括至 少一块磁铁，附于门上或铰合板上，倾向于将门相对铰合板和壳体保持在打开状态。还有， 一个或多个定位部件可将铰合板相对于壳体保持在关闭状态，即，处于靠近壳体的部位，并 且/或者保持铰合板于离开壳体的打开位置。
在一实施例中，至少一扇所述的门可包括一可在一折叠位置和一伸出位置之间来 回移动的容器托，用来承载一容器，例如试剂供应容器。此外，或可选地，一扇或两扇门都可 包括一用来承载血液透析单元控制接口的挂钩，例如通过通讯线缆与壳体连接的远程接口 单元。这些特征可通过处于方便位置的承载单元使透析单元的使用变的更为容易。在另一实施例中，前面板可包括至少一个凸缘部，用来承载血液回路组件的血液 导管。例如，前面板可包括若干设置于前面板周边的凸缘部，例如设置于前面板的下角和顶 边上。与患者连接的血液回路导管可以相对较长(即，可长达3-4英尺或更长)，并且可以 包绕于前面板外周并由凸缘部保持。凸缘部可用来承载血液导管并使门能够移动到关闭位 置而不与血液导管接触，即，能够防止血液导管夹在门的铰接处。在一实施例中，前面板上的血液回路接头包括血液回路的动脉和静脉血液导管接 头，并且前面板上的透析液接头包括试剂供应连接点，透析仪的透析液连接部，以及将动脉 和静脉血液导管连接到透析单元引导回路的血液导管连接点。血液透析单元可包括一个通过柔性线缆连接壳体的控制接口，并且使用者能够通 过该控制接口接收来自血液透析单元的信息并向血液透析单元提供信息。在一实施例中， 外壳可包括一位于壳体顶部的控制接口安装区域，可以用来安装控制接口。例如，该控制接 口可包括一折叠支腿或其他支承结构，使该控制接口能够近乎垂直地立于壳体的顶部。在另一实施例中，外壳可包括与消毒部分离并绝缘的电子设备部，该消毒部以加 热的方式对血液透析单元的元件进行消毒。例如，该消毒部可包括所有液体回路元件，例如 透析单元各个部分中的阀门、泵、导管等。电子设备部可包括电机、计算机或其他数据处理 设备、计算机存储器、和/或其他温度传感电子器件或其他元件。通过将电子设备部与消毒 部的隔离(至少达到某种程度的隔离)，不论是否在消毒操作过程中，电子设备部中的元件 都可以免于暴露在消毒部的热量或其他环境条件中。根据本发明的另一方面，可以设置一便携式血液透析系统，这样透析单元的流体 回路泵就可以由模块化动力单元提供动力，即，该单元可以有选择地与透析单元连接或拆 离。这样，一个动力单元出现故障时就无需禁用整个透析系统。取而代之的是，可以更换动 力单元，使治疗得以持续。例如，便携式血液透析系统的模块组件可以包括透析单元，例如， 该透析单元包括包含进行血液透析所需的适宜元件的壳体，例如透析仪、一个或多个使血 液在透析仪中循环的泵、透析液供应源、以及一个或多个使透析液在透析仪中循环的泵。壳 体可以具有前面板，血液回路连接部和透析液连接部可以位于其上，即，操作人员可在此进 行与患者血液接入连接、与试剂供应源的连接、和/或与透析仪的连接。模块组件还可包括 动力单元，该动力单元具有一壳体，包含适宜的用来为透析单元的泵提供工作动力的元件。 该动力单元可有选择的与透析单元连接，且当该动力单元与透析单元连接时，可代替泵向 透析单元提供动力，但当该动力单元与透析单元断开时，其可能无法向透析单元提供动力。 可通过操作单一的手柄有选择地将动力单元与透析单元连接和断开，即，操作人员可转动 或通过操作一个单一的手柄将所述动力单元与透析单元断开。在一实施例中，所述透析单 元和动力单元的尺寸或重量适合于人手搬运。在一实施例中，透析单元的泵为气动泵并且动力单元向透析单元提供气动动力。 例如，该动力单元可以向透析单元提供空气压力和/或真空以驱动所述泵。该动力单元可 包括一个或多个空气压力泵和/或空气真空泵，并且透析单元可包括多个阀，用来控制对泵施加的气动动力。为了方便血液透析系统在家中使用，所述动力单元和透析单元的电能 需求可由标准住宅电力提供，即，大约为110伏，15安培的电源。所述透析单元可向动力单 元提供电能，并且所述动力单元可使用电能为泵产生工作动力。根据本发明的另一方面，透析单元的血液回路组件允许一次性地更换大多数或所 有血液回路组件。例如，血液回路组件可包括一个整理托盘、一对安装在该整理托盘上气 动泵，用来使接收自患者的血液循环通过包括透析单元的回路并返回至患者、一安装在所 述整理托盘上用来排除回路中循环血液中空气的空气阱、一对用来与透析单元的进口和出 口连接的透析仪连接器、以及一对血液导管接头，一个为用来接收来自患者的血液并将血 液提供给气动泵的血液吸入导管接头，另一个为用来将血液送回至患者的血液放出导管接 头。在一实施例中，提供一抗凝血剂连接部用来与一抗凝血剂源连接，并向血液回路 中提供抗凝血剂。例如，该抗凝血剂接头可包括一用来将抗凝血剂由抗凝血剂源泵送至回 路中的泵，例如将肝素由肝素药剂瓶泵送至回路中。抗凝血剂接头可包括一药剂瓶固定托 架，用来固定两个或更多不同尺寸的药剂瓶，并且包括一长钉用来刺穿药剂瓶。在一实施例 中，所述一对气动泵、抗凝血剂连接部，以及抗凝血剂泵都是泵盒的组成部分。在另一实施例中，所述血液回路组件可有选择地安装到一透析单元上或由其上拆 下。为了方便所述血液回路组件的搬运，整理托盘可包括一对把手，便于使用者持握。整理 托盘还可包括有靠近各个把手的开孔，用来容纳透析单元上与血液回路组件配合的固定片 并将血液回路组件固定在透析单元上。在一实施例中，所述吸入血液导管接头与所述泵盒的进口连接，泵盒的出口与透 析仪进口接头连接，透析仪出口接头与空气阱的进口连接，空气阱的出口与放出血液导管 的接头连接。当血液回路组件安装在透析单元之上时，空气阱进口可以位于空气阱出口的 上方，即，便于在治疗过程中捕获回路中循环的空气。血液导管的接头与患者接入口可以采 用鲁尔式(lure-type)带螺纹接头，与透析单元的接头为压入式(press-in)。这种结构既 能够使操作人员在治疗后将血液导管接头与透析仪连接时更为容易(例如，用于之后的消 毒和/或血液回路的起动前灌注)，又允许接头能够与患者血液接入口的标准鲁尔式接头 连接。在一实施例中，整理托盘可包括具有孔或槽的回路管配合部件，相应的回路管可 以由该孔或槽穿过。配合部件可与对应的回路管配合，使回路管能够被拉出和拉长，以便与 透析单元的管路封闭器配合。例如，血液回路组件的的回路管可包括必须被拉长(由此直 径会减小)以便与封闭器配合的硅胶管。回路管配合件可抵抗操作人员对管子的拉拽，使 管子能够被拉长并放置成与封闭器配合。根据本发明的另一方面，一种更换透析单元的血液回路组件的方法包括以下步 骤握住安装在透析单元上的血液回路组件整理托盘上的一对把手，将透析单元的锁扣片 由血液回路组件松开使血液回路组件可相对透析单元自由活动，并拉动血液回路组件的整 理托盘上的把手将血液回路组件由透析单元卸下。松开锁扣片时可将锁扣片弯曲使锁扣片 相互离开，这样每个锁扣片都向最靠近的把手移动。卸下血液回路组件后，可提供更换的血 液回路组件，可将更换的血液回路组件的整理托盘上开孔与锁扣片对齐，使每个锁扣片都 进入对应的开孔，并且可将整理托盘推向透析单元，使锁扣片与更换的血液回路组件配合，从而将更换的血液回路组件安装到透析单元上。安装更换的血液回路组件也可包括连接透 析单元上的控制部，以配合组件上的部分，这样可为血液回路组件的泵和阀提供流体控制 信号。还可进行其他血液回路连接，例如透析仪进口和出口的连接部，并且可以连接血液导 管接头，接收透析液进入血液回路。根据本发明另一方面，透析单元中血液回路的空气阱包括血液吸入供应线、血液 放出供应线，以及具有近似球形内壁的容器、该容器顶端具有与血液吸入供应线连接的进 口，并且该容器底端具有与血液放出供应连接的出口。上述入口可偏离近似球形的内壁的 垂直轴，这样使通过该入口进入容器的血液以螺旋状的路径沿近似球形的内壁流动。在容 器内的这种流动方式有助于除去血液由入口流向出口时血液中的气泡，使去除的气泡保持 在容器顶部。可以将入口设计为将血液以大致与容器近似球形的内壁成切线的方向引入容 器并且/或者该方向近似垂直于容器的垂直轴线。在一实施例中，自密封口可位于容器的顶部，例如，以分裂隔膜的形式，通过将无 针设备插入分裂隔膜使流体能够进入容器或由容器抽出。当消毒液在容器内循环时，自密 封口可以设计为自清洁式，例如，可将密封口暴露于流动的消毒液中将密封口上的杂物和/ 或热物质除去以达到预期的消毒效果。根据本发明的另一方面，血液回路组件的管固定结构包括一用来承载血液回路组 件之元件的整理托盘，并包括一对管配合部件，分别具有一孔、一对与患者接入点连接的患 者吸入和放出线用来接收来自患者的液体和/或向患者提供液体，以及一对分别位于患者 吸入线和放出线上的堵塞物。患者吸入线和放出线可分别穿过对应的管配合部件上的孔， 使堵塞与管配合部件配合。采用这种结构，管配合部件可阻止吸入线和放出线与封闭器配 合时对吸入线和放出线的拉拽和拉伸。管配合部件可以是柔性的，其允许使用者通过在配 合部件上向内按压并将对应的吸入线或放出线固定在封闭器中，但阻止向下拉拽管线。根据本发明的另一方面，血液透析系统包括用来承载多个不同尺寸和/或形状的 透析仪单元并容纳透析仪单元上透析液接头之间不同的距离的透析仪支架。该透析仪支架 可位于透析仪单元的前面板上，可包括一对凸缘部，分别与连接于透析仪的透析液口上的 透析液快接配件连接。每个凸缘都可与位于快接配件上快接配件基座与快接配件的滑动部 件之间的槽口配合。例如，透析仪支架可包括一对锁眼结构，每个锁眼结构都具有一个上插 入区，其大小适合于接收插入上插入区的快接配件基座的一部分，以及一下凸缘部，其具有 小于快装配件基座总宽度的宽度并与快接配件上的槽配合。该下凸缘部可包括一对与该槽 配合的相对的凸缘并使快接配件能够在该凸缘上滑动。在一实施例中，底部锁眼结构可包括一可在垂直方向上移动的可调支撑。例如，该 可调支撑可沿上述相对的凸缘移动。因此，该可调节支撑可固定在凸缘上多个不同的位置 上以承载透析仪的重量。在一实施例中，该可调支撑包括一 “U”形部件和至少一个指旋螺 丝，拧紧该至少一个指旋螺丝可将“U”形部件固定到位。根据本发明的另一方面，血液透析单元的血液回路的血液线接头可具有完成两种 不同类型流体的紧密连接的功能，例如，在患者接入口与鲁尔接头(luercormector)的螺 纹连接，和血液透析单元的透析液回路的压入式连接。例如，该血液线接头可包括一管接头 端，与血液回路管密封配合，以及一带有截头锥部件的患者接入连接端，该截头锥部件具有 用来与患者接入口外螺纹啮合的内螺纹部，以及一对从截头锥部件向后延伸的锁定臂。每个锁定臂都可具有一指压部和一倒钩部，在倒钩部与透析单元上的配合接头接合，进行压 入式连接时将截头锥部件与配合接头密封接合。当指压部相互之间被推近时，可将倒钩部 与配合接头脱离。在一实施例中，患者接入口连接端可包括由该截头锥部件的中部延伸出 来的中心管。截头锥部件的内螺纹部和中心管可与母鲁尔式患者接入口接头或其他任何适 宜的螺纹连接配合。根据本发明的另一方面，一种操作透析单元的方法包括将透析单元的动脉和静脉 线的血液线接头与连通患者血液系统的患者接入口接头连接。在一实施例中，该患者接入 口接头可能需要一个对应的血液线接头，与患者接入口接头建立螺纹配合，从而在血液线 接头和患者接入口接头之间形成一个鲁尔或螺纹连接。可操作透析单元由患者接入口接头 将血液抽出并抽到动脉血液线，对抽出的血液进行透析操作得到处理后血液，并通过静脉 血液线和另一病人接入口接头将处理后血液送回至患者体内。之后，可将血液线接头由对 应的患者接入口接头拧松，将血液线接头与患者接入口接头分离，并且可将血液线接头连 接到透析单元的引导回路。可以通过与透析单元上对应连接点的压入式连接将该血液线接 头连接到引导回路，例如，通过将血液线接头推入连接点以建立压入式连接。根据本发明的另一方面，可提供一血液透析系统的试剂供应源结构，以便提供用 于制备透析液的两个或更多试剂材料，并可包括用来帮助防止将试剂材料接头连接到错误 的端口上的接头。例如，该试剂供应源可包括一具有三个平行插头的“E”形插接头，其中 两个外插头设置于同一平面上且中部的插头位于该平面上方；一与外部插头之一连接成流 体连通的第一试剂的第一供应线，一与另一外部插头连接成流体连通的第二试剂的第二供 应线，一与中部插头连接成流体连通的液体线，以及容纳第一试剂的容器，该容器具有与液 体线连接的进口和与第一试剂的第一供应线连接的出口。“E”形插接头有助于防止第一和 第二供应线与透析单元的错误连接，即，由于中部插头位于两个外部插头所在平面之外，确 保了 “E”形插接头仅能以一种方式与透析单元连接。在一实施例中，所述容器包括适于为血液透析系统产生透析液的碳酸氢盐材料。 所述液体线可以是向容器提供水的供水线，使水能够与碳酸氢盐混合(可以粉末或其他固 态形式)并流向第一供应线。第二供应线可以是包括接头的酸供应线并向“E”形接头连接 器提供酸材料。试剂供应源还可包括与酸供应线的接头活动配合的酸袋钉。酸袋钉可包括 一长钉和酸袋钉一端上与供酸线接头相对的一对弹簧夹，使酸袋钉能够与酸袋或其他供酸 源流体连接。根据本发明的另一方面，一种血液透析系统的操作方法包括提供具有一包含适于 进行血液透析的元件的外壳的透析单元，这些元件包括透析仪、一个或多个使血液在透析 仪内循环的泵、透析液源、以及一个或多个使透析液在透析仪中循环的泵。该外壳可包括 承载上述元件的壳体并具有前面板，血液回路连接部和透析液流动连接部在该前面板上进 行。可提供一试剂供应源，其包括“E”形插头、与外插头之一流体连通的第一试剂的第一供 应线、与另一外插头流体连通的第二试剂的第二供应线、与中心插头流体连通的液体线、以 及容纳第一试剂的容器，该容器具有具有与液体线连接的进口和与第一试剂的第一供应线 连接的出口。“E”形插头可与透析单元的前面板上的连接点配合，使透析单元能够将水提供 给试剂供应源的液体线，并允许透析单元接收来自第一供应线和第二供应线的第一和第二 试齐LU
通过以下结合附图对本发明各个非限定性实施例进行详细描述，可以看出本发明 的其他优点和具有新颖性的特征。若本说明书的内容和引用的文献存在冲突和/或不一 致，以本说明书为准。如果两个或以上引用文献相互之间存在冲突和/或不一致，以生效日 在后的文献为准。


以下结合图示实施例对本发明的各个方面进行描述，附图中相同的附图标记代表 相同的部件，其中图1是一图示实施例中的血液透析系统流体处理元件的示意图。图2是图1中的透析系统的流体流程示意图。图3是图2实施例中的血流回路的流体流程示意图。图4是图2实施例中的平衡回路的流体流程示意图。图5是图2实施例中的引导回路的流体流程示意图。图6是图2实施例中的混合回路的流体流程示意图。图7是一图示实施例中的血液透析系统的右前立体视图。图8是图7的血液透析系统的左后立体视图。图9是图7的血液透析系统的主视图。图10是图7的血液透析系统的门处于第一打开位置时的右前立体视图。图11是图10的血液透析系统的俯视图。图12是图10的血液透析系统的主视图。图13是图10的血液透析系统的右侧视图。图14是图7的血液透析系统的门处于第二打开位置时的右前立体视图。图15是图14的血液透析系统的俯视图。图16是图14的血液透析系统的主视图。图17是图7的血液透析系统的门处于打开位置暴露出系统的前面板时的主视图。图18是与图7的系统使用的血液回路组件的主视图。图19是图18的血液回路组件的整理托盘的右立体图。图20是图18的血液回路组件的左后立体图。图21是图7的系统的前面板的左前立体图。图22是图7的系统的前面板的前立体图。图23是图7的系统的前面板带有一对透析仪安装部件时的前立体图。图24是带有固定在透析仪的透析进口 /出口上的快接配件上的透析仪的侧视图。图25是与图7的系统使用的试剂供应源的右立体图。图26是图25的试剂供应源的“E”形插接头和对应的位于血液透析系统的前面板 上的连接点的立体图。图27是血液回路组件的一对血液导管接头与对应的位于血液透析系统的前面板 上的连接点的立体图。图28是图27的血液导管接头和连接点的侧视图。图29是盒式泵的立体图。
图30是可用于一液体控制盒实施例的盒式泵的剖视图。图31是可用于一液体控制盒实施例的阀的剖视图。图32A和32B分别是带分层结构的盒式泵的俯视图和剖视图。图33A和33B分别是带分层结构的盒式泵的俯视图和剖视图。图34A-34C是一盒式泵盒实施例的分解图和剖视图。图35A-36B是一盒式泵盒实施例的详图。图36A-36B是根据本发明一实施例的用于图30所示的两个盒式泵以及若干图31 所示的阀以及各种流体通道和其他组件的泵盒。图37是根据本发明一实施例的泵系统的示意图。图38A是根据本发明一实施例一个泵送周期中的一系列步骤的流程图。图38B是图38A的一个泵送周期中的用来执行容积计算和空气检测的一系列子步 骤的流程图。图38C是图38A的一个泵送周期中的用来检测泵室中是否存在气体的一系列子步 骤的流程图。图39是一平衡室的示例性实施例的示意图。图40是与流体导管外的热井连接的探针的示例性实施例。图41是根据本发明一实施例的管路封闭器的立体图。图42是根据本发明一实施例的血液泵盒的立体图。图43是图42所示的血液泵盒的内顶板的立体图。图44是图42所示的血液泵盒的中部板的立体图。
具体实施例方式本发明的各个方面总体上针对新的血液透析系统或类似物，例如血液过滤系统、 血液透析过滤系统、血浆除去系统，等等。因此，尽管本说明书中描述的各种系统和方法是 关于血液透析的，应该理解本说明书描述的各种系统和方法适用于其他透析系统和/或任 何能够对血液或其他体液例如血浆进行治疗的体外系统。如以下所描述，血液透析系统通常包括一条血液流道和一条透析液流道。应该注 意到在这些流道中液流不一定是线性的，流道内可以有多个“分支”，流体可由流道的一个 进口流至流道的一个出口。下面将详细描述这种分支结构的例子。在血液流道中，血液由 患者体内抽出，并在返回到患者体之前经过一个透析仪。由透析仪对血液进行处理，来自血 液的废物分子(例如尿素、肌酸酐等)和水经过透析仪的半透膜，进入通过透析液流道经 过透析仪的透析液。在不同的实施例中，血液可通过两条管线由患者体内抽出(例如动脉 线和静脉线，即“双针”流)，或者在某些情况下，血液可由患者体内抽出并通过同一或导液 管针返回至患者体内(例如两条管线或管腔(lumen)可位于同一根针内，即，“双腔”(dual lumen)流形式)。在另一实施例中，使用“Y”形或“Τ”形位点，通过一个具有两个分支的与 患者的连接将血液由患者体内抽出并返回至患者体内(一个分支是抽血流道，第二个分支 是血液返回流道，即，“单针”流形式)。患者可以是任何需要血液透析或类似治疗的对象， 除了人类，还包括非人类对象，例如狗、猫、猴等。在透析液流道中，制备好的新鲜透析液经过透析仪对来自血液流道的血液进行处理。为了进行血液处理，透析液还可在透析仪内得到均衡(即，透析液和血液之间的压力得 到均衡)，精确地说，往往或是在一些实施例中，至少在血液压力的大约或2%之内。在 一些情况下，可能需要在血液流道与透析液流道之间保持较大的压力差(不论正负)。通过 透析仪后，含有废物分子(如下述)的用过的透析液以某种方式遗弃。在某些情况下，可在 一种“多通道”结构中对透析液进行循环，好处是捕获在透析仪中移动能力较低的大分子。 在一些情况下，在对血液进行处理之前先使用适宜的加热器对透析液进行加热，例如电阻 加热器。还可对透析液进行过滤，除去污染物、传染性有机体、杂质等，例如，使用超滤器。该 超滤器可具有经过选择的孔径尺寸，防止上述物质通过。例如，孔径尺寸可以小于大约0.3 微米、小于大约0. 2微米、小于大约0. 1微米、或小于大约0. 05微米，等等。透析液被用来 通过渗透或对流运输将血液中的废物分子(例如尿素、肌酸酐、离子如钾、磷酸盐，等等) 和水提出至透析液中，透析液是本领域普通技术人员熟知的。透析液通常包含各种浓度与正常血液类似的离子如钠、氯化物、碳酸氢盐、钾、钙。 在一些情况下，碳酸氢盐的浓度可能略高于正常血液中的浓度。通常，透析液通过将来自水 源的水与一种或多种成份混合制备而成“酸”(可含有不同种类，例如乙酸、葡萄糖、NaCl、 CaCl, KC1、MgCl等)、碳酸氢钠(NaHCO3)、及/或氯化钠(NaCl)。透析液的制备，包括使用 适宜浓度的盐、摩尔渗透压浓度、PH等，都是本领域普通技术人员熟知的。正如以下将详细 描述的那样，透析液的制备速度不需要与处理血液时使用透析液的相同。例如，可与透析同 时或在其之前制备好透析液并贮存于透析液贮存容器等中。在透析仪中，透析液和血液通常由半透膜分隔开。通常，半透膜由聚合物制成，例 如纤维素、聚芳醚砜(polyarylethersulfone)、聚酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚碳酸酯、聚丙烯 腈等，这些材料允许离子或小分子(例如尿素、水等)的运输，但在血液处理时不允许大量 运输或对流。在一些情况下(例如高通量透析仪)，即使较大的分子，如β-2-微球蛋白可 通过该膜。在一些情况下，例如，如果半透膜存在流体静压力差，离子和分子可通过对流穿 过透析仪。应该理解，这里所说的“流体”是指任何具有流体属性的物质，包括但不限于，气体 例如空气，以及液体例如水、水溶液、血液、透析液等。图1所示为采用了本发明各个方面的血液透析系统的流体回路方块示意图。在该 图示实施例中，透析系统5包括一个由患者体内抽出血液的血流回路141，使血液流经透析 仪14，并将处理后的血液返回至病人体内。平衡回路或内部透析回路143接收来自超滤器 73的透析液，使透析液流经透析仪14，并接收来自透析仪14的用过的透析液。引导回路或 外部透析液回路142向超滤器73提供新鲜透析液，并接收来自内部透析回路143的用过的 透析液(可将内部透析回路143引向排放口 31)。引导回路142还可接收来自供水源30的 水并将水送至混合回路25。混合回路25利用来自引导回路142的水和试剂成份49形成透 析液，试剂成份49如接收自一可更新供应源的柠檬酸、盐和碳酸氢盐。混合回路25，例如， 可以在透析过程中和/或透析进行之前按需制备透析液。混合回路25制备的新鲜透析液 可提供给引导回路142，引导回路142可将透析液提供至超滤器73，如上文所述。引导回路 142可包括一加热器，用来将透析液加热至适宜的温度并且/或者将系统内的流体加热消 毒。导管67 (用虚线表示)可以连接于血流回路141和引导回路142之间，即，用来对血液 透析系统进行消毒。
图2所示为更为详细的图1中的透析系统5回路布置的示意图。当然，应该理解 图2仅仅是图1的血液透析系统总体的一种可能的实施例，在其他的实施例中，可以有其他 的流体回路、模块、流道、布局等。血流回路141包括抗凝血剂供应源11和血流泵13，将血液由患者泵送通过透析 仪14并将血液返回至患者体内。抗凝血剂供应源11尽管在图中位于血液流向透析仪的流 道上，也可以置于其他适宜的位置，例如，任何位于血流泵13上游或下游的位置。平衡回路 143包括两个将透析液泵入透析仪14的透析液泵15和一旁通泵35。在某些情况下，经过 血流回路141的血流与透析液流道中的透析液流同步。在一实施例中，利用平衡回路143 中的平衡室对流入和流出透析仪14和平衡回路143的透析液流的容积进行平衡。引导回 路142包括透析液泵159，将透析液由透析液槽169泵送经过加热器72和/或超滤器73到 达平衡回路143。引导回路142还接收来自平衡回路143的废流并将其引至排放口 31。在 某些情况下，血流回路141可通过导管67与引导回路142连接，例如，用来进行消毒，以下 将有描述。透析液槽169中的透析液由混合回路25提供，混合回路25利用来自水源30通 过引导回路142提供的水和透析液成份49 (例如碳酸氢钠和酸)产生透析液。使用一系 列的混合泵180、183、184将各种组份混合并产生透析液。图3所示为本图示实施例中的血流回路141的放大视图。在正常操作下，来自患 者的血流经动脉线203通过血流泵13流至透析仪14 (正常透析时的流向由箭头205表示； 但是，在一些操作模式中，可能是不同的流向，以下将有描述)。可选地，可通过抗凝血剂泵 80由抗凝血剂供应源向血液内引入抗凝血剂。在经过透析仪14并进行透析后，血液经由静 脉线204返回到患者体内，可选地经过空气阱和/或血液采样口 19。泵13可包括，例如，由 控制流体启动的泵23。例如，在一实施例中，血流泵13可包括两个(或更多)盒式泵23。在本特定实例 中，每个盒式泵可包括一刚性腔室，柔性隔膜或薄膜将每个腔室分隔为泵室和控制室。这些 室可以有四个入口 /出口阀，两个用于泵室，两个用于控制室。腔室的控制室的阀可以是双 向比例阀，一个与第一控制流体源(即高压空气源)连接，另一个与第二控制液体源(即 低压空气源)或一真空源连接。这些流体阀在盒式泵23工作时可以开闭，以此引导流体流 动。图29所示为一可用于本发明的往复式正排量泵625。在该实施例中，往复式正排 量泵625为一整装单元(本文中称之为“盒”)，可作为一较大泵系统的元件使用。往复式 正排量泵625包括一 “顶”部631 (也称之为“泵腔壁”)和一 “底”部632 (也称之为“控制 腔壁”)，两者在盒壁630处采用例如超声焊或其他技术连接在一起。应注意术语“顶”和 “底”是相对而言的，这里仅为了方便对图29的描述而使用。631和632各部具有刚性内表 面，较佳为半球形(但不是必需的)，这样盒的内腔较佳为球形(但不是必需的)。在图29所示的实施例中，控制腔壁632为一整体结构，而泵腔壁631由沿外周 2052连接在一起的两瓣构成，例如，采用超声焊或其他技术(有助于阀的整体组装的技术， 以下将有描述)。而泵腔的两个部分为模制，这种设计有助于减少毛边和毛刺，以便提供一 个更为平缓的泵送环境。该实施例适用于易受剪切力影响而需要避免毛边和毛刺的流体。通常在流体泵送操作过程中，向气动接口 638施加负气动压力趋向于将膜633引 向控制腔壁632，从而扩大泵腔并通过进口 634将流体抽入泵腔，而施加正气动压力趋向于将膜633推向泵腔壁631，从而使泵腔收缩并通过出口 637将泵腔内的流体排出。在此种泵 送操作过程中，泵腔壁631的内表面和控制腔壁632限制了膜633进行前后往复运动时的 移动。在图29所示的实施例中，泵腔壁631的内表面和控制腔壁632是刚性的、平滑的，并 且大致为半球形。可以使用刚性限制结构替代刚性控制腔壁632，例如用来提供气动压力 的企口(bezel)的一部分和/或一组肋条，在泵腔接近最大值时限制膜的移动。因此，该刚 性限制结构_例如刚性控制腔壁632、企口、或一组肋条-在泵腔处于其最大值时形成了膜 633的形状。在一优选实施例中，膜633(当被趋向刚性限制结构时)和泵腔壁631的刚性 内表面在泵腔容积达到最大值时形成一个扁球形的泵腔容积。因此，在图29所示的实施例中，膜633的移动受到泵腔壁631和控制腔壁632的 限制。只要通过气动接口 638提供的正压力或负压力足够大，膜633就会由受到控制腔壁 632限制的位置移动到受泵腔壁631限制的位置。当膜被迫使抵在控制壁632上时，膜和泵 腔壁631形成泵腔的最大容积。当膜被迫使抵在泵腔壁631上时，泵腔处于其最小容积。在一优选实施例中，泵腔壁631和控制腔壁632都为半扁球形，这样泵腔处于最大 容积时为扁球形。更好的是，泵腔壁631和控制腔壁632都为半球形，这样泵腔处于最大 容积时为圆球形。利用容积最大时为半扁球形的泵腔_特别是圆球形的泵腔-可以在整 个泵腔内得到循环流。因此这些形状有助于避免泵腔内形成停滞的流体窝团(pockets of fluid)。进口 634和出口 637分别沿泵腔壁631的内表面成切线的朝向同样有助于改善流 体在泵腔内的循环并减少停滞的流体窝团的形成，对此以下将进一步说明。此外，与其他容 积形状相比，圆球形(总体上来说是扁球形)有助于流体在循环流入、穿过和流出泵腔时产 生较少的剪切流和湍流。可以利用多种制造方法中的任何一种制造盒式泵元件，包括但不限于注塑成型、 压缩成型、浇铸、热塑成型或机加工。在一些实施例中，如果盒式泵腔采用机加工，可以利用 机械紧固件或热熔合的方式将泵腔熔合在一起。在一个一次性泵的实施例中，泵壳由薄膜 构成，该薄膜由以下材料(但不限于此)构成PETE、PETG和PET。在这些实施例中，泵壳可 以是热成型，例如，真空或压力成型，泵膜由能够被热封在泵壳上的薄塑料膜构成。在一些 实施例中，泵壳为多层膜。本实施例有助于将泵壳与其它元件接合。图30是根据本发明的变化实施例的另一盒式泵2025的剖视图，例如可容纳于较 大的流体控制盒中。在该实施例中，盒式泵由三块刚性板构成，即“顶”板2091、中板2092 和“底”板2093 (应该注意到术语“顶”和“底”是相对而言的，在这里仅仅是为了便于描述 按照图30所示的朝向而言的)。顶板2091和底板2093可以两侧都是平坦的，而中板2092 上设有沟道、凹陷和孔洞，形成各种流体通道、腔和端口。为了形成盒式泵2025，顶板2091 和底板2093可包括大体上的半扁球部，共同形成半扁球腔。膜2109将盒式泵的中心腔体分隔为一个接收将被泵送的流体的腔体(泵腔)和 一个接收采用气动方式启动该泵的控制气体的腔体(致动腔)。进口 2094让流体进入泵 腔，出口 2095让流体排出泵腔。进口 2094和出口 2095可在中板2092和底板2093之间形 成。通过气动端口 2106提供气动压力，或者利用正气压将膜2109推向盒式泵一侧腔体壁 以使得泵腔的容积(如图30所示)最小，或是利用负气压将膜拉向盒式泵另一侧腔体壁以 使得泵腔的容积最大。膜2109具有一加厚的边缘2088，被紧固于中板2092上的槽2089内。因此，在采用超声焊将顶板2091焊接到中板2092之前可将膜2109放置于槽2089内并由其固定，这 样膜就不会干扰将两板焊接到一起的超声焊过程，并且膜的固定并不取决于两块板超声焊 的精度。因此，制造这种盒式泵时在超声焊的过程中可能就不需要很严格的公差。可将一个或多个盒式泵2025纳入单个盒体中，该盒体还可包括一个或多个阀 2000。图31是可用于上述盒体实施例中的气动控制阀2000的剖视图。膜2090与中板2092 形成阀腔2097。通过气动端口 2096提供气动压，或是提供正气压将膜2090推向阀座2099 使阀关闭，或是提供负气压将膜2090吸离阀座使阀打开。由膜2090、顶板2091和中板2092 形成控制气体腔2098。中板2092上形成的凹陷，膜2090置于其中，从而在膜的一侧形成控 制气体腔2098，在膜的另一侧形成阀腔2097。气动端口 2096由中板2092 “顶”面上沿顶板2091形成的通道形成。通过为盒体 中的多个阀腔提供流体连通可使这些阀形成联动，所有这些联动阀可以通过单一的气动压 力源同时打开或关闭。中板2092的“底”面上形成的沟道与底板一起形成阀进口 2094和 阀出口 2095。中板2092上形成的孔提供进口 2094与阀腔2097之间(通过阀座2099)以 及阀腔与出口 2095之间的连通。膜2090具有加厚的边缘2088，紧密装配于中板2092上的槽2089内。因此，在采 用超声焊将顶板2091焊接到中板2092之前可将膜2090放置于槽2088内并由其固定，这 样膜就不会干扰将两板焊接到一起的超声焊过程，并且膜的固定并不取决于两块板超声焊 的精度。因此，制造这种盒式泵时在超声焊的过程中可能就不需要很严格的公差。如图31 所示，顶板2091可包括伸入控制气体腔2098的额外部分以防止膜2090被推离槽2089过 远，从而防止膜的加厚边缘2088由槽2089内脱落。尽管在本实施例中，所述盒式泵为扁球形，在另一些实施例中，盒式泵可以是任何 需要的形状，例如卵形。盒式泵的许多实施例都包括泵腔、致动腔、隔膜(或移动部件)，至 少一个致动端口和至少一个进口 /出口。在一些实施例中，盒式泵包括进口和出口。这里描 述了多种实施例，并且应该理解针对某实施例描述的特征也可用于任何实施例，因此实施 例中的特征可以混合和匹配，并且任何一实施例都可包括这里所描述的特征之一或更多。参见图32A和32B，所示为变化实施例的盒式泵3300，具有泵腔盖3302、致动腔盖 3304和中板部3306。在本实施例中，中板3306和致动腔盖3304将隔膜3308和一个或多个 辅助隔膜3310或3312夹持。辅助隔膜可以被动地作用或可由气体、液体或机械力启动，作 为对流经泵腔盖流道3314的流体流进行控制的主动阀。在本盒式泵3300的实施例中，流 道3314形成于泵腔盖3302中，这样流体可流经流道3314而与隔膜3308的位置无关。在 本实施例中和其他实施例中的泵腔盖3302、致动腔盖3304和中板3306在一实施例中由塑 料制成，但在其他实施例中，可由其他材料制成，包括但不限于金属或玻璃。在一示例性实 施例中，盖3302和3304，以及中板3306由聚砜树脂制成。在另一示例性实施例中，由医用 聚碳酸酯制成。在本实施例中泵腔盖3302、致动腔盖3304和中板3306可使用激光焊接合 或使用其他被认为适合于所选元件材质和盒式泵用途的接合方法。其他的接合方法可能包 括但不限于扣合片、压合、扣合、溶剂接合、热焊、电磁焊、电阻焊、RF焊、螺丝、螺栓、超声焊、 粘接剂、使用时采用泵附近的元件夹紧，或其他本领域惯用的接合方法。参见图33A和33B，图中所示为盒式泵3400的一实施例。在本实施例中进口和出口 位于泵腔3406的两端并且可以根据泵的配置结构和用途调换位置。图中所示的隔膜3408几乎完全延伸到泵腔3406内。在该实施例中，当隔膜3408被致动腔3410中的流体压力启 动时，入口 3402和出口 3404可被部分地或完全地被隔膜3408遮掩。阻塞进口或出口可在 某些应用场合中用来限制或切换流经泵腔3406的受操作流体的流动。在该实施例中隔膜 3408的泵送一侧，S卩，隔膜3408与受操作流体接触的一侧是光滑的，这样可以为某些受操 作流体提供不同的流量特性，或当隔膜完全延伸于泵腔3406内而需要降低经过进口 3402 和出口 3404的流量的情况下，在隔膜3408与泵腔3406之间提供不同的接触方式。在一些实施例中，隔膜具有变化的截面厚度，如图33B所示。较薄、较厚或不等厚 隔膜可用来适应所选隔膜材料的强度、柔韧度和其他特性。较薄、较厚或不等厚隔膜的厚度 还可用于对隔膜进行控制，使其某些区域较其他区域更易于弯曲，从而有助于对泵送行为 和泵腔3406中的受操作流体的控制。本实施例中隔膜3408中部截面区域的厚度最大。而 在其他具有不同截面厚度的隔膜3408的最厚和最薄区域可能位于隔膜3408上的任何位 置。因此，例如，截面中较薄的部分可能位于隔膜3408的中部附近而截面中较厚的部分可 能位于隔膜3408的边缘区域。还可能是其他形式。在一些实施例中，盒式泵被容纳于一设备中，该设备又被集成或固定在某一机械、 装置或容器中。该实施例的一个例子是具有集成了盒式泵、流道、流体端口、致动端口和致 动流道的盒体。参照图34A-34C和35A-35B描述了该盒体的两个实施例。可以理解这些仅 仅是示例性实施例，利用类似的原理可以构造出许多具有不同数量和布局的泵、阀和流道 的附加实施例。参见图34A-34C，所示为盒式泵盒体4300的一个实施例。参见图34A，该盒式泵盒 体的实施例包括两个盒式泵4310。盒式泵4310可以是任何盒式泵的实施例，但在本示例 性实施例中，盒式泵4310与图32和33中的盒式泵类似。盒体4300包括三块板，致动板 4320、中板4330和泵腔板4340。致动板4320包括每个盒式泵4310都具有的盒式泵致动腔壳体4312和两个阀致 动壳体4314部。阀致动壳体4314包括阀致动口 4316。除盒式泵外，盒体4300在一些实施 例中可包含额外的端口和/或容器，各种流体可由其泵出或泵入。中板4330包括每个盒式泵都具有的泵隔膜4332和两个阀隔膜4334。在图中所示 的实施例中，阀为隔膜4334致动的火山(volcano)或主动阀，隔膜4334为流体所致动，在 本实施例中该流体为气动空气。同时图中本实施例的盒体4300上的中板4330中有额外的隔膜。参见泵板4340，每个盒式泵4310都包括泵腔壳体4342，该泵腔壳体包括一整体流 道4344。泵腔壳体4342与外部通道4346连通。在本示例性实施例中，三块板4320、4330、4340使用激光焊焊接到一起。而在其他 实施例中，可使用各种附着方式，部分方式上文已有所描述。参见图34B，所示为盒体4300的截面图。所示的火山阀包括阀隔膜4334、阀致动 壳体4314部和外部流体线4346。阀由气动空气通过致动口 4318致动。参见图34C，在一些实施例中，盒体中可包括空气过滤器4350和另外的流体线 4352。图35A和35B所示为盒体的一变化实施例。参见图35A，盒体4400包括三个以上 的部分。这些部分包括中板4410，具有多个通过激光焊接于其上的罩盖4412-4416。这些多个罩盖4412-4416取代了图34A中4340表示的泵板。参见图35B，再次展示了中板4410。 然而，在本实施例中，多个罩盖4442-4444取代了图34A中4320所表示的单一致动板。图 35A-35C展示了 一个实施例，在其他实施例中，多个罩盖的数量可以是不同的。在图36A和36B所示的实施例中，图34A-34C所示的两个盒式泵2025a和2025b 和图31所示的若干阀2000a-2000d沿不同的流道和其他元件结合于泵盒2015中。泵盒 2015包括通过流道2007和2009与盒式泵2025a流体连通并通过流道2008和2010与盒 式泵2025b流体连通的公共进口 2005。泵盒2015还包括通过流道2011和2013与盒式泵 2025a流体连通并通过流道2012和2014与盒式泵2025b流体连通的公共出口 2006。因 此，盒式泵2025a和2025b将流体由公共入口 2005抽入并泵吸至公共出口 2006。也就是 说，阀2000a用来控制流道2008和2010交界处的流体流量(即盒式泵2025b的进口处)； 阀2000b用来控制流道2007与2009交界处的流体流量(即盒式泵2025a的进口处)；阀 2000c用来控制流道2011和2013交界处的流体流量(即盒式泵2025a的出口处)；并且阀 2000d用来控制流道2012与2014交界处的流体流量(即盒式泵2025b的出口处)。每个 盒式泵2025a和2025b都分别具有自己的气动接口 2106a和2106b。并且，每个阀2000a和 2000b分别具有自己的气动接口 2096a-2096d。因此，每个盒式泵和每个阀都可被一基站独 立控制。如果存在一个以上的盒式泵，这些盒式泵可以任何适宜的方式工作，例如同步、 异步、同相、异相等等。例如，在一些实施例中，双泵可以异相循环以影响泵送循环，即一个 泵腔注满而另一个泵腔排空。为了得到任何需要的泵送循环，相位关系可以是0° (盒式 泵同时注满和排空)和180° (—个盒式泵注满时另一个排空)之间任意选择。180°的 相位关系可以使盒式泵组产生连续不断的进出流量。这在例如需要连续流量时是十分有用 的，即，当使用双针或双内腔导管流时。然而，在某些单针/单腔流的情况下或在其他情况 下，设成0°相位关系可能是有用的。0°相位关系时，盒式泵首先会由针头注满，然后利用 同一针头将血液送至整个血液流道并返回至患者。此外，可在某些情况下在0°和180°之 间的相位运行，在透析仪内实现推/拉关系(血液透析滤过或连续的回洗)。可将抗凝血剂(例如肝素或其他适宜的抗凝血剂)置于一药剂瓶11内(或其 他抗凝血剂供应源，例如管或袋)，并且血流回路141可包括一能够刺穿药剂瓶密封的长钉 201 (在一实施例中为针头)。长钉201可由塑料、不锈钢或其他适宜的材料形成，并且在某 些情况下可以是可灭菌材料，即，该材料能够承受足够高的温度和/或辐射以便进行灭菌。抗凝血剂泵80，在某些情况下可以起到计量腔的作用，可用来控制抗凝血剂进入 血液回路的流量。抗凝血剂泵80可以是盒式泵或膜式计量泵，并且/或者可被一控制流体 致动，例如空气。例如，抗凝血剂泵80可包括一刚性腔，一柔性隔膜将该腔分隔为泵室和控 制室。可将腔室的控制室的一个阀连接到第一控制流体源(例如一高压空气源)，另一个 阀与第二控制液体源连接(例如一低压空气源)或真空源。腔室的泵室的阀门的开闭可 与控制室协作，控制进入血液的抗凝血剂的流量。在一组实施例中，通过过滤器81提供的 空气还可通过抗血剂泵80被引入血流通道，S卩，在抗凝血剂由药剂瓶中抽出之后或之前向 药剂瓶11内提供空气。可使用流体管理系统(“FMS”)在膜的一个冲程中测量泵腔内泵送的流体体积，或 检测泵腔内的空气。在一图示实施例中，利用FMS算法对抗凝血泵、透析液泵或其他膜类型的流体泵所传送的液体的体积进行测量，该算法利用腔内压力的变化计算充注冲程终了时 和排出冲程终了时的容积测量值。充注和排出冲程终了时计算出来的容积差可用来确定实 际的冲程容积。可将该实际冲程容积与特定尺寸腔的期待冲程容积。如果实际容积和期待 容积显著不同，说明该冲程没有正确地完成，可生成一出错信息。利用测量气体致动泵腔以便泵送液体从而检测出泵腔内气体的存在的泵送系统 实施例见图37。泵送系统100包括流体供应系统102，包含固定量的测量气体和改变系统 内测量气体容积的机构。泵送系统100还包括泵104，泵104包括基本上刚性的容器106， 刚性容器106包括泵腔108和置于其中的控制腔110。泵腔108与控制腔110之间由介于 两腔之间柔性膜112造成流体隔绝(即，二者无法流体连通)，这样使泵腔108与控制腔110 接合并由此在操作上关联。此类膜可由(仅为其中一例)医用聚氯乙烯制成。这里所说的“基本上刚性”是指在泵送系统施加的压力下基本上不会弯曲或移动 的材料或由该材料构成的元件。“控制腔”是指泵送系统中与容积腔连接或包含容积腔的腔 室，例如泵腔，用来在容积腔上产生压力，在优选实施例中，用来确定与容积容器的容积相 关的测量参数。术语“连接”针对泵送系统的腔室或其他元件使用时指这些腔室或元件附 着在泵送系统的另一元件上或与该元件相互连接，这样该另一元件能够在被连接的腔室或 元件的外表面上施力。泵送系统100将要泵送的液体经由包括一进口阀116的引入管线114进入泵腔 108。液体可由泵腔108通过包括一出口阀120的引出管线118被泵送至需要的下游目的 地。控制室110包括用来确定控制室内测量气体压力的压力测量元件122。这里“压力测 量元件”指能够将流体压力转化为可测量信号或参数的设备。本实施例中可使用的压力测 量元件包括但不限于变送器、压力计、压力表、压敏电阻元件、以及其他本领域普通技术人 员知晓的压力测量元件。泵送系统100的控制腔110的优选实施例还包括排气管线124，其内包括一排气 阀126。控制腔110通过测量气体引入管线130与可变容积缸128流体连通。可变容积缸 128包括一被电机133移动和致动的活塞132，用来压缩或膨胀包含在系统内的测量气体的 容积。泵送系统100较好地还包括与系统的各个阀、压力变送器、电机等电气连接的处 理器134，并且较好的是被配置为根据需要的操作顺序或协议对这些元件进行控制。这里所 说的处理器被“配置”为执行某种任务指该处理器中包含适宜的电路、程序、计算机存储器、 电连接等，能够执行某一特定任务。该处理器可以作为具有适宜软件、用户设计的硬件或其 任意组合的标准微处理器实现。如下文所详述，处理器134除了包括用来操作系统的各个 元件的控制电路，较好的是还包括被配置为用来在泵104的工作期间确定与泵腔108的容 积相关的测量参数并检测泵腔108内任何气体存在的比较器。这里所说的“比较器”指能 够与两个或多个测量参数或其他由其导出的参数的值进行比较的处理器(即具有适宜的 编程)或电路或其元件。在难以允许气体通过系统迁移的实施例中，泵腔108基本上在工作时处于垂直状 态，这样引入管线114置于引出管线118之上。上述放置状态有利于防止在工作期间泵腔 108内存在任何气体由泵腔经引出管线118被泵送到下游目的地。反之，任何泵腔108内存 在的气体都将在由泵腔被泵送之前趋向于升至泵腔顶部，例如靠近进口 136的区域，并将被系统检测到，下文将对此进行详细说明。在一些实施例中，泵腔108包括多个包括于其内的新颖的间隔器138。这些间隔器 138的作用是防止柔性膜112在泵腔108内包含的液体经由引出管线118被泵送时与泵腔 的内表面140接触。在泵送冲程期间，间隔器138允许的柔性膜112的最大位移如图37中 的虚线442所示。可以看出即使柔性膜112处于其在泵腔108内的最大位移，如虚线442 所表示，间隔器138仍能产生死区144来容纳任何可能存在于泵腔108中的气体，从而防止 该气体被泵出泵腔。间隔器138结合泵腔108的垂直设置，还有助于使泵腔108内存在的 任何气体升至泵腔的顶部，从而使其更易于由泵腔驱出，下文将对此进行详细说明。泵送系统100的泵腔108其本上由具有置于壁上的柔性膜112的刚性壁145(例 如由硬塑料如聚丙烯酸酯制成)形成，从而形成容积腔。图38A-38C详细示出了用来操作图37中所示的、利用泵腔108泵送液体并检测 泵腔108中气体存在的泵送系统100的方法的实施例。参见图38A，以下将对利用泵送系 统100的示例性泵周期进行描述。图中所示的泵周期利用活塞的位移变化改变系统内的测 量流体的压力，以便针对泵送和空气检测而向膜112施加选定的压力。图中所示的实施例 还在由测出的或已知的压力和容积值确定泵腔容积时利用状态方程式(例如理想气体定 律)。对于采用空气/气体检测协议(至少部分地利用描述测量气体压力_容积行为的 状态方程通过测得的压力来确定泵和/或控制腔容积)的实施例来说，泵腔较好的是包括 由弹性膜构成的可移动表面。弹性膜被拉伸或由其松弛的平衡状态发生位移后产生的恢 复力能使膜两侧的压力(即泵腔和控制腔内)的压力不同，而压差的大小和对继续位移/ 拉伸(存储于膜内的应力/弹性能)的抵抗力是膜由松驰平衡状态到拉伸或位移程度的函 数。在这些实施例中，较好的是，在以上讨论的、用来检测泵腔中的空气/气体在施加力的 第一和第二条件下确定泵/控制腔容积期间，施加在弹性膜上的测量气体压力，趋向于将 弹性膜(如果空气/气体存在于泵腔中)由施加压力前的平衡状态，针对每个条件拉伸不 同的程度，从而使膜的应力及其对继续响应给定施加压力位移的抵抗力在第一条件和第二 条件下是不同的(或换句话说，弹性膜对于第一和第二条件下的力/位移的响应将是非对 称的)。在这些实施例中，控制腔内压力对泵腔内压力的差在平衡状态下，第一条件下和第 二条件下的施加压力会有所不同。在这些实施例中，不需要借助任何特定的物理机构，确信 在上述第一和第二条件下确定的泵/控制容积测量期间，弹性膜的张力和应力的不同等级 会使测量气体的压力_容积行为_至少部分地_与通过状态方程针对各个条件预测出的测 量气体的压力_容积行为产生偏差，该偏差能够产生和/或强化利用状态方程确定的各个 条件下泵/控制腔的体积差。在一些实施例中，实现或加强这种在为气体检测而进行的容积确定期间使用的弹 性膜对施加的测量气体压力的响应中的不对称性的方法之一，是在泵腔柔性弹力膜已经由 其在松驰的平衡条件下被拉伸时进行容积确定步骤，且膜两侧流体压力基本平衡，并且在 向膜施加进行容积测量的受压测量气体之前进行上述步骤。可以通过以下方式实现这一效 果，例如，在将泵腔注满足够量的液体之后通过进行与空气/气体检测相关的容积测定，从 而使弹力膜至少被部分地拉伸，并且较好的是通过膜在控制腔的方向的位移，及通过在第 一条件下的容积测量过程中利用正测量气体压力和在第二条件下的容积测量过程中利用负测量气体压力被充分地拉伸，(或反之亦然。在一变化实施例中，弹性膜在空气/气体检 测中涉及的容积确定过程中所需的弹性膜响应的不对称性，还可以通过采用多个测量气体 压力等级而实现，这些测量气体压力在第一和第二测量条件下进行容积确定时施加到弹性 膜上并且被选择成给予不同的，最好是极为不同的膜的弹性拉伸程度。尽管在优选实施例 中，当利用基于状态方程的程序计算泵/控制腔的容积时所使用的泵腔包括至少部分地由 弹性膜构成的可移动表面，在变换实施例中，可以使用非弹性可移动表面，只要在容积测量 期间施加到表面上的测量流体压力在第一条件和第二条件下在表面上产生不同程度的应 力并且在控制腔和泵腔内产生平衡压力差。这些实施例，例如，能够利用非弹性可移动表面 或软膜，在容积测定的第一条件中施加的测量流体压力趋于将表面/膜(如果泵腔内存在 气体)移动到其最大允许位移，这样表面就不能再应施加的压力而自由移动，表面/膜内产 生应力，并且泵腔和控制腔内存在压力差。这些实施例中第二条件下容积测量可对表面采 用不同的测量流体压力，该压力趋于移动表面/膜(如果泵腔内存在气体)以便减少或基 本上消除表面/膜内的应力，这样在平衡状态中，泵腔和控制腔内的压力差得到降低或基 本上消除。再次参阅图38的协议，假定首先泵腔108已经被清空，并且弹性膜112延伸到泵 腔108内由线442所限定的最大允许位移量。假定活塞132在其行程的最左端位置(如图 37中的位置1)。参见图38A，步骤1(470)涉及将系统初始化，所有阀关闭并且活塞132和 柔性膜112处于上述的位置。步骤2 (472)涉及用待泵送液体注满泵腔108。该步骤涉及首 先打开进口阀116，然后启动电机133使活塞132移至图37中所示的位置3，从而按AV定 义的量增加泵腔108的容积。然后关闭进口阀116将泵腔108隔离。示例性泵送周期的步 骤3 (474)涉及一系列子步骤，并且用来检测泵腔108内是否存在任何气体。图38B展示了 步骤3 (474)的更多细节。再次参阅图38A，泵送周期的步骤4 (208)涉及将泵腔108内的液 体进行输送。首先，出口阀120打开。电机134启动，将活塞132由位置3移向位置1，实现 体积为Δ V的流体输送。然后出口阀120关闭将泵腔108隔绝。在一些精确确定泵腔108 输送体积十分关键的实施例中，可通过重复图38Β的容积计算和空气检测子循环的子步骤 1-4(476、478、480、482)确定步骤4 (208)后的泵腔108的容积。在上述情况下，上述泵送 冲程输送的容积可通过取步骤3 (474)和步骤5 (210)中确定的泵腔108的容积差确定。最 后，如果需要多个泵送冲程，可重复图38Α的整个泵送周期。图38B-38C展示了图38Α所示的步骤3 (474)所示的容积计算和气体检测方法的 一个实施例。子周期474的子步骤1(476)涉及利用压力变送器122对控制腔110内测量气 体的压力P1的测量和利用处理器134对压力进行记录或存储。子步骤2(478)中活塞132 由位置3移动至位置1，从而使系统内测量气体的容积降低AV。在子步骤3(480)控制腔 110内的测量气体的压力再次作为P2被测量和记录。应理解P2大于P1，因为在系统内测量 气体被压缩。泵腔108内的流体的容积在子步骤4 (482)利用被使用的测量流体的适宜的 状态方程确定，此时泵腔处于该第一条件。对于利用相对较低泵压的系统(本发明中泵送 系统使用的典型泵压范围在大约-14磅/平方英寸至大约15磅/平方英寸)，使用测量气 体，例如空气时，可以运用理想气体定律。考虑到没有测量气体被加入系统或由系统排出， 并利用理想气体定律结合质量守恒定律，泵腔108内流体的容积由式1确定(见图38Β，子 步骤4)
Vfi = Vt (P2 AV)/ (P2-P1)式1假定测量气体容积变化引起的任何温度变化和温度差都是最小的并且系统 是等温的。可以理解对于温度变化显著的系统来说，对于本领域普通技术人员来说，很明 显，测量气体的温度相关性，如所使用的状态方程所定义，可直接加入子步骤4 (482)中的 容积计算。式1中的Vf指泵腔108的内容积，Vt指系统的已知总容积，包括泵腔108、控制 腔110和测量流体进口管线130和缸体128的容积。容积计算子周期474剩下的步骤涉及在另一条件下重新确定泵腔108的容积并将 第一条件和第二条件下确定的容积进行比较。在图38B所示的子步骤5 (484)中，打开控制 腔排气阀126使控制腔110内的压力与周围大气压平衡。然后关闭排气阀126。在子步骤 6(486)中利用控制腔110内的变送器122对新压力？1进行测量。在子步骤7(488)中将活塞 132由位置1移至位置3，从而增加系统内测量气体的容积，增加量为Δ V。在子步骤8(490) 中，低于大气压力的控制腔110中新的压力P2被测量和记录。在步骤9 (400)，按照上述子步 骤4(482)的方式计算泵腔108中的容积VF。子步骤10(402)涉及确定子步骤4(482)中确 定的Vf与子步骤9 (400)中确定之差并取该差的绝对值。在子步骤11 (404)，如图38C 所示，上述差与工作中泵腔108内可存在的空气或其他气体的最大允许值成正比的预定极 值进行比较。该预定极值通常通过经验确定，并且将该值选为空气容积超过死区144容积 时也超过该预定极值。如果差值超过了预定极值，处理器134就会产生报警条件并启动吹 气清洗。如果测出的容积小于允许的极值(404)，系统就进行泵腔108内的液体的泵送。在 子步骤12(406)中，系统打开控制腔排气阀126，以便使控制腔110内的压力与周围大气压 平衡，然后关闭排气阀126。现在泵送系统100处于可对泵腔108内的液体进行输送的情 况。如上所述，对两种不同条件下测出的容积可进行比较，以便检测泵腔内气体的 存在。如果检测到泵腔内存在气体并且多到足够引起系统报警，如以上图38C的子步骤 11(404)所述，就不进行上述的向需要的下游目的地输送，而是泵送系统100启动吹气清 洗。在吹气清洗期间，流体从泵腔108被泵送时，进口阀116打开，而不是打开出口阀120， 包括泵腔内的任何气体在内的流体都从泵腔经进口管线114泵送至安全的清洗目的地。血流回路141还可包括空气阱19，将可能存在于血液流道内的气泡除去。在一些 情况中，空气阱19能够分离由于重力存在于血液中的任何空气，并且/或者包括血液采样图4是图2所示实施例中的平衡回路143的放大图。在平衡回路143中，透析液 流由可选的超滤器73进入透析液泵15。在该实施例中，透析液泵15包括两个盒式泵161、 162，两个平衡腔341、342和一个将平衡腔341、342旁路的泵35。平衡腔341、342可以是由 刚性腔构成，且该刚性腔具有将其分隔为两个隔开的流体室的柔性隔膜，这样流体进入其 中一个室内可被用来迫使另一个室内的流体流出，反之亦然。平衡盒的一个示例性实施例 如图39所示。该平衡盒的结构与前述的盒式泵类似。但一个平衡盒包括两个流体平衡腔， 而非一个致动腔和一个泵送腔，并且不包括致动口。此外，每个平衡腔都包括一个进口 1102 和一个出口 1104。在示例性实施例中，每个平衡腔壁1120、1122上都包括一个槽1126。下 文将对槽1126详细描述。膜1112为两个腔提供密封。平衡腔的工作是平衡腔内进出的流体流量，使两个腔都保持相等的容积流速。尽管图中所示的每个腔的进口 1102和出口 1104 都处于同一侧，在其他实施例中，每个腔的进口 1102和出口 1104都处于不同侧。还有，入 口 1102和出口中1104可以在任何一侧，取决于所用平衡盒内的流道。在一实施例中，内部透析液回路的流量平衡按如下工作。对一套气动阀211、212、 213、241、242进行工作同步和共同控制，阀211、212、213作为一组，阀241和242作为一组， 类似地对第二套气动阀221、222、223、231、232进行工作同步和共同控制，其中阀221、222、 223作为一组，阀231,232作为一组。在第一时间点上，第一套阀211、212、213、241、242打 开而第二套阀221、222、223、231、232关闭。新鲜的透析液流入平衡腔341而用过的透析液 由透析仪14流入盒式泵61。由于阀221是关闭的，新鲜透析液不会流入平衡腔342。随着 新鲜透析液流入平衡腔341，迫使平衡腔341内用过的透析液流出并离开平衡回路143 (由 于阀223是关闭的，用过的透析液无法进入盒式泵161)。与此同时，盒式泵162迫使存在于 盒式泵内用过的透析液进入平衡腔342(通过打开的阀213，阀242和222关闭，确保用过的 透析液流入平衡腔342)。这导致平衡腔342内的新鲜透析液离开平衡回路143进入透析仪 14。还有，盒式泵161由透析仪14将用过的透析液吸入盒式泵161。一旦盒式泵161和平衡腔341注满透析液，第一套阀211、212、213、241、242关闭 并且第二套阀221、222、223、231、232打开。新鲜透析液流入平衡腔342而不是平衡腔341， 因为此时阀212关闭而阀221打开。随着新鲜透析液流入平衡腔342，腔内的用过的透析 液被驱出并离开平衡回路，因为此时阀213关闭。还有，盒式泵162此时由透析仪将用过的 透析液抽入盒式泵，而用过的透析液由于此时阀232关闭并且阀222打开被阻止流入盒式 泵161。盒式泵161迫使盒式泵内的用过的透析液(来自上一步)流入平衡腔341，因为阀 232和211关闭并且阀223打开。这导致平衡腔341内的新鲜透析液被引入透析仪14(因 为此时阀241打开而阀212关闭)。该步骤结束时，盒式泵162和平衡腔342已经注满了透 析液。这使系统的状态回到了本说明开始时的配置状态，并且因此可以重复这一周期，确保 透析液持续流入透析仪14和由透析仪14流出。在一实施例中，平衡腔阀控制侧的流体压 (例如气动)被监测，确保其工作(即打开和关闭)正常。如一特定实例，可向端口为第一套阀施加真空(例如4psi的真空)，使这些阀打 开，而将正压力(例如20psi的空气压)施加给第二套阀，使这些阀关闭(或反之)。每 个盒式泵都将透析液驱入平衡腔341、342之一的容积中。通过迫使透析液进入平衡腔的容 积，隔膜将相同量的透析液挤出平衡腔内另一容积。在每个容积腔中，一个容积被向透析仪 流动的新鲜透析液占据，并且另一个容积被来自透析仪的用过的透析液占据。因此进入和 离开透析仪的透析液容积基本上保持相等。旁通泵35可将透析液流由透析仪14引入平衡回路143而不经过盒泵161或162。 在该实施例中，旁通泵35是一个盒式泵，与前述的盒式泵类似，具有刚性腔和将每个腔分 隔为一流体室和一控制室的柔性隔膜。该泵可以与其他上述的盒式泵和/计量泵相同或不 同。当使用控制流体启动旁通泵35时，透析仪排出(消耗)透析液一侧的额外压力降导致 来自透析仪中的血液中的流体额外的超滤。这可导致由患者血液的流体通过透析仪的净流 出，并最终被排放掉。这种旁通可以是有用的，例如，在降低患者具有的流体的量时，患者的 流体量常常会因为患者没有能力通过肾分泌多余流体(主要是水)而增加。如图4所示， 旁通泵35可由控制流体(例如空气)控制，与盒式泵161和162的工作无关。这种配置可允许更为方便地控制患者的净流体去除，而不必通过使内部透析液泵与血液泵打破平衡 或不同相的方式实现这种患者流体的去除。为了实现透析仪内的均衡流量，血流泵、平衡回路中的泵、以及引导回路(以下讨 论)中的泵可以共同工作，确保流入透析仪的流量总体上与流出透析仪的流量相当。如果 需要超滤，超滤泵(如果存在)可独立于某些或全部其他血液和/或透析液泵运行以实现 需要的超滤速率。为了防止透析液脱气，平衡回路的泵可保持在大气压之上。相反，血流泵和引导回 路泵使用低于大气压的压力将隔膜拉向腔壁以完成一个充注冲程。因为透析仪的半透膜流 体运送潜力并且因为平衡回路的泵在正压力下运行，平衡回路泵可能会能够使用来自血流 泵的信息以便将平衡回路腔向透析仪的输送冲程与血液泵的输送冲程同步。在一组实施例中，当运行于这种平衡模式中时，如果没有来自血流泵的输送压，平 衡泵隔膜就会将流体推过透析仪进入血液并且另一平衡回路盒式泵不会完全注满。基于 此原因，血流泵在其主动发出一个冲程时发出报告。当血流发出一个冲程时内透析仪泵工 作。当血流泵不输送血液时，控制由透析仪向内透析仪泵(以及其他与这些阀为一组的平 衡阀，如前述)流量的阀可被关闭，以防止发生任何由透析液侧向血液侧的任何流体转移。 在血流泵不输送的期间，内透析泵被有效冻结，并且一旦血流泵开始再次输送时内透析泵 输送冲程恢复。内透析液泵充注压可设定于一个最小正值以确保泵在最小阻力下于大气压 之上工作。还有，内透析泵输送压可被设定为血流泵压以便与透析仪两侧的压力匹配，使内 透析仪泵的输送冲程期间通过透析仪的流量最小。在另一实施例中，内透析液泵将透析液以一稍稍高于被输送到透析仪的血液压力 的压力输送到透析仪。这就确保了满满一平衡腔的洁净透析液被输送到透析仪。在返回一 侧，可以稍稍低于透析仪血液侧出口压力的将内透析泵注满来自透析仪的用过的透析液， 确保接收透析液泵腔能够注满。这样就确保了有足够透析液完成平衡腔内的满冲程。这些 压差造成的穿过半透膜的流体流趋向于互相抵消；并且泵送算法试图匹配透析液与透析仪 血液侧的平均压力。总体上来说治疗过程中尽量保持血流的连续性较为有利，断续的血流可导致血液 凝结。此外，当血流泵上的输送流速不连续时，平衡泵可能会更为频繁地暂停其冲程，这会 导致透析液流速不连续和/或较低。不过，出于各种原因，流经血流泵的液流可以是不连续 的。例如，可以将压力限制在血流泵之内，例如，+600mmHg和/或-350mmHg，以便为患者提 供安全的泵送压力。例如，在双针流期间，血流泵的两个盒式泵可以设计为相互之间相位差 180°。如果对压力没有限制，这种相位总可以实现。然而，为了向患者提供安全的血流，这 些压力都受到限制。如果充注冲程的阻力较高(由于针头细、血液过粘稠、患者一端连接不 畅等)，可能会达到负压力限并且充注流速会低于期待的充注流速。因此输送冲程必需等待 上一充注冲程结束，导致血流泵中的输送暂停。类似地，在单针流过程中，血流泵可以0°相 位运行，这时两个血流泵盒式泵同时清空和充注。当两个盒式泵被充注时，两个盒式泵的容 积被输送。在一实施例中，致动序列致使第一盒式泵充注，然后是第二盒式泵充注，之后是 第一盒式泵清空，然后是第二盒式泵清空。因此单针或单内腔结构中的流量可以是不连续 的。控制压力饱和极限的方法之一是将期待的流速限制到流注和输送冲程的最低流速。尽管这样会导致血液输送流速较低，流速仍然可测知并且会更为连续，这样将允许更为 精确和连续的透析液流速。另一使单针操作中血液流速更为连续的方法是使用最大压力充 注盒式泵使充注时间最短。然后就可将期望的输送时间设定为完整的期望冲程时间减去充 注冲程花费时间。然而，血流越不连续，在将血液输送至透析液时就需要向上调节更大的透 析液流速，以便补上透析液泵在血流泵充注时透析泵的停止时间。如果这样做时的择时正 确，若干冲程的透析液流速仍然能与期望的透析液流速匹配。图5是图2中的引导回路142的放大图。在该实施例中，引导回路142能够通过 透析液泵159将透析液由透析液槽169提供给加热器72和超滤器73。加热器72可用来温 热透析液至体温，和/或血流回路中的血液由透析液加热的温度，并且血液以体温或更高 温度返回至患者。在一些情况下，加热器72可连接到控制系统，使未正确加热的透析液(例 如透析液过热或过冷)可被回收(例如返回至透析液槽169)或被送至排放口而不是被 送至透析仪。在一些实施例中，加热器72还可被用于消毒或杀菌目的。例如，水可经过血 液透析系统并且利用加热器对水进行加热，使水加热到能够产生消毒或杀菌作用，例如至 少达到大约70°C、至少达到大约80°C、至少达到大约90°C、至少达到大约100°C、至少达到 大约110°C，等等。经过引导回路142的透析液流可通过对透析泵159的操作进行控制(至少部分 地)。此外，透析液泵159可通过平衡回路143控制流量。例如，如上所述，来自引导回路 142的新鲜透析液流入平衡回路143的平衡室341和342。透析泵159可作为驱动力使用， 使新鲜透析液流入这些平衡腔。在一套实施例中，透析液泵159包括一盒式泵，例如，类似 于前述的盒式泵。透析液还可经过过滤，以除去污染物、传染性生物体、病原体、杂质等，例如，使用 超滤器73。超滤器73可位于透析流道中任何适宜的位置，例如，位于引导回路和平衡回路 之间，例如，如图所示，并且/或者超滤器73可加入引导回路或平衡回路。如果使用超滤器， 其孔径尺寸可选择为能够防止上述物质穿过过滤器。在一些情况下，超滤器73可以使来自过滤器的废物(例如滞留物流)被传送到 废液流，例如图5所示的废物管线39。在一些情况下，透析液流入滞留物流的透析液流量 可以控制。例如，如果滞留物过冷(即加热器72不工作，或加热器72没有将透析液加热 到足够的温度，整个透析液流(或至少部分透析液)可被引至废物管线39，并且可选地，利 用管线48回收到透析液槽169。出于多种原因，还可对来自过滤器73的流量进行监测，例 如，利用温度传感器(例如传感器251和252)，传导传感器(用来确认透析液浓度，例如， 传感器253)等。参见图40，在一示例性实施例中，传感探针6000和热井5100连接在一起并位于 流体线之外。热井5100可以置于流体线中、护套中、任何一次性容器、机械、腔室、盒体或容 器中。然而，为了描述本示例性实施例，热井5100被置于用来确定受操作介质的热属性和 /或传导属性的任意地方。受操作介质与热井5100的区域5402之外接触。热能由受操作介质传递到热井 5100并传导到传感探针6000的尖端6002。热能然后被传导到热传感器6014。热传感器 6014通过导线6016与能够根据热传感器6014的反馈确定受操作介质温度的设备连接。在 传导性感测也需要的实施例中，导线6018与能够确定受操作介质传导性的设备连接。关于受操作介质传导性的确定，除导线6018外，还可使用第二电气导线/触点(图中未示)。第 二导线可以是第二传感器装置，如图40所示，或者，是一个不必与图40中所示的传感装置 相同的第二探针。但最好是任何能够感测受操作介质电容量的探针或装置，包括电触点。超滤器和透析仪可为除去污染物、传染性生物体、病原体、杂质等提供多余的过滤 方法。因此，任何污染物在到达患者血液之前都必须经过超滤器和透析仪。即使超滤器或 透析仪集成出现故障，另一个仍可保持透析液无菌并防止污染物到达患者的血液。引导回路142还可能够引导用过的透析液由平衡回路出来到达排放口的路线，例 如经过废物线39到达排放口 31。例如，排放口可以是城市下水道或单独的废物(用过的 透析液)容器以便正确处置。在一些情况下，一个或多个止回或“单向”阀(例如止回阀 215,216)可用来控制来自引导回路142和系统5的废物的流量。还有，在某些情况下，血液 渗漏传感器(例如传感器258)可用来确定血液是否通过透析仪14漏入透析液流道。此 外，可在血液透析单元的底部的收集盘中放置一液体传感器，用来指示来自任何流体回路 的血液或透析液的渗漏，或是两者都指示。引导回路142可接收来自供水源30的水，例如，来自盛水容器如袋子，和/或来自 能够产水的设备，例如，反向渗透设备。在一些情况下，进入系统的水设定在某一纯度，例 如，离子浓度在某一值之下。在一些情况下，进入引导回路的水142可被运送至各个位置， 例如，送至混合回路25用来产生新鲜透析液和/或送至废物线39。在一些情况下，到达排 放口 31和各种回收线的阀是打开的，并且导管67可连接引导回路142和血流回路141，这 样水能够连续不断地沿系统流动。如果加热器72也启动，经过系统的水可被连续不断地加 热，例如，达到足以对系统消毒的温度。图6是图2的实施例中的混合回路5的放大图。由于泵180的作用，水由引导回 路142流入混合回路25。在本实施例中，泵180包括一个或多个盒式泵，与前述的盒式泵类 似。在一些情况下，部分的水被引至试剂成份49，例如，用来通过混合回路25运输这些成 份，例如碳酸氢盐28。在一些情况下，氯化钠或碳酸氢钠28可以粉末或颗粒的形式提供，与 泵180提供的水混合。来自碳酸氢盐供应源28的碳酸氢盐通过碳酸氢盐泵183输送到混 合线186，该混合线186也接收来自引导回路42的水。来自酸供应源29的酸(可以是液 态形式)通过酸泵184也被泵送到混合线186。成份49 (水、碳酸氢盐、酸、NaCl等)在混 合腔189中混合，产生透析液，透析液流出混合回路25到达引导回路142。传导传感器178 和179沿混合线186设置，确保每样成份都以适宜的浓度加入混合线。水泵180和/或其 他泵输送的体积可直接与传导性测量关联，这样可以将容积测量作为对产生的透析液的成 分的交叉检查。这样可确保透析液成分即使在治疗期间传导性测量变得不精确时仍能保持 安全。图7是包含了本发明多个方面的血液透析系统5的立体图。根据本发明的一个方 面，系统5包括透析单元51和在图中接合在一起的动力单元模块52。在本实施例中，透析 单元51具有容纳进行血液透析的适宜元件(例如透析仪、一个或多个使血液在循环流过 透析仪的泵、一个透析液源、以及一个或多个使透析液循环流过透析仪泵)的壳体。例如， 透析单元51可包括如上所述的混合回路25、血流回路141、平衡回路143和引导回路142。 透析单元51还可包括所有系统5工作所需要的血液回路接头和透析液流体接头。通过透 析单元51壳体前侧的把手54打开对开垂直门53可以暴露出患者接入口和其他连接接头。在本实施例中，透析单元51包括控制界面55 (本实施例中通过柔性线缆固定于壳体上)，使 用者可得用该界面控制透析单元51的操作。控制界面55可包括具有触摸传感覆层的显示 屏，可通过触摸控制屏幕上的图形用户界面与其互动。控制界面55还可包括其他特征，例 如按钮、扬声器、麦克风用来接收话音指令、数字相机等等。控制界面55的背面还可包括一 可收放的“单撑支架”(图中未示)，使控制界面55能够置于透析单元51壳体的顶端。将 该可收放的“单撑支架”展开能让控制界面55置于接近垂直的位置，便于观看显示屏。动力单元52可包含适宜为透析单元51提供操作动能的元件，例如，气动压/真空 以启动泵、阀和透析单元51的其他元件。这里的“气动”是指利用空气或其他气体移动柔 性隔膜或其他部件。(注意空气的使用仅作为举例，在其他实施例中，可以使用其他控制流 体，如氮(队)丄02、水和油等)。如上所述，透析单元51的泵和阀能够以气动动力工作，因此 动力单元52可提供一个或多个气动源供透析单元51使用。采用这种方式，透析单元51不 必产生并/或存储必要的气动动力，而可以依靠动力单元模块52。动力单元52可包括一个 或多个气动泵以产生需要的气压和/或真空、一个或多个蓄压器或其他存储气动动力的设 备、阀门、导管和/或其他用来控制动力单元52中的气动动力的流量的设备、以及具有适宜 元件的控制器，例如编程通用数据处理器、存储器、传感器(例如用来检测压力、温度等)、 继电器、致动器等。在一实施例中，气动动力(例如适宜压力的空气/真空)可由动力单元52通 过一个或多个供应罐或其他压力源提供给透析单元51。例如，如果动力单元52使用两个 罐，一个供应罐可以是正压力储罐，并且在一实施例中，具有750mmHg (表压)(ImmHg大约等 于133.3帕斯卡)的设定值。另一供应罐可以是真空或负压力储罐，在一个实施例中，具 有-450mmHg(表压)的设定值。例如，该压力差可以用于供应罐和需要的盒式泵压力之间 以便能够进行调节阀对盒式泵的精确控制。可以依据最大压力设定供应压力极限值，该最 大压力可以被设定为患者血流泵加上一些余量，以便提供足够的压差用来控制可变阀。因 此，在一些情况下，这两个罐可以用来为所有透析单元51的功能提供压力和控制流量。在一实施例中，动力单元52可包括两个独立的压缩机为供应罐服务。可利用任何 适宜的技术手段控制罐内的压力，例如，简单的“继电式”(bang-bang)控制器(一种存在两 种状态的控制器，即，导通或打开状态和断开或关闭状态)，或是更为高级的控制机构，取决 于实际实施例。以继电式控制器为例，对于正压力罐，如果实际压力小于设定值，为正压力 罐服务的压缩机打开。如果实际压力大于设定值，为正压力服务的压缩机关闭。同样的逻 辑可用于真空罐及对真空压缩机的控制，例外是设定点条件信号相反。如果压力罐没有被 调节，压缩机就被关断并且阀门被关闭。可通过减小滞后带的大小来实现对压力罐更为严格的控制，但是这将导致压缩机 更高的循环频率。如果需要对这些储罐进行非常严格的控制，可使用比例积分微分(“PID”) 控制器取代继电式控制器并使用压缩机上的脉宽调制(“PWM”)信号。也可使用其他控制 方法。其他压力源可用于其他实施例中，并且在一些情况下，可使用一个以下正压力 源和/或一个以上负压力源。例如，可使用一个以上提供不同正压力的压力源(例如 IOOOmmHg和750mmHg)，可用来减少泄漏。例如，较高正压力可用来控制阀，较低正压力源可 用来控制泵。这样就限制了可能潜在的传送给透析仪或患者的压力，并用助于使泵的致动不用克服施加给邻近阀的压力。非限定性的负压力的举例为-400mmHg。在一些情况下，负 压力源可以是真空泵，而正压力泵可以是压缩机。还有，动力单元52可有选择地与透析单元51连接，例如，使不同的动力单元52能 够互换。例如，透析单元51可以与不同类型的动力单元52工作，例如使用电力产生气动力 源的动力单元52，以及使用储存气动动力的动力单元52 (例如储存于一个或多个高压罐 内的压缩空气)。因此，当出现故障或存在其他要求时，动力单元52可与另一单元52互换。 例如，可能会需要在不允许产生噪音的区域使用系统5，例如附近有人在睡觉。这种情况下， 可能需要使用存储的气动动力单元52，而不是通过运行泵或其他噪音发生设备产生气动动 力的动力单元52。如图8所示，动力单元52可通过操作一手柄521来脱离透析单元51。例 如，旋转手柄521可以使动力单元52从透析单元51上解锁，不仅仅解除壳体之间的机械连 接，而且两者之间的动力和/或通信连接也解除。透析单元51和动力单元52之间的接口 (未显示)允许各单元交换气动动力(由动力单元52至透析单元51)以及电力、控制通讯、 以及其他。透析单元51可具有电源连接点(例如大多数家庭中的标准115伏，15安培电 源接口)、外部通讯连接点(例如以太网或其他适于通讯的连接)、供水源接点，等等。如果 需要，透析单元151可向动力单元52提供电能或其他连接。透析单元51可包括控制系统5各种元件的控制流体以及执行其他功能的控制器。 在一些情况下，控制流体可在各种管子或导管内保持不同的压力。例如，某些控制流体可以 保持正压力(例如大于大气压力)，而某些控制流体可能保持负压力(小于大气压力)。此 外，在某些实施例中，控制器可具有与各种液体回路保持分离的元件。这种配置结构具有若 干优点。例如，在一实施例中，透析单元51中的液体回路可被加热到消毒温度和/或暴露 于相对较高的温度或其他危险条件下(例如辐射)以便进行消毒，而控制器的电子元件不 能暴露在这些危险条件下，并且甚至有可能由绝缘壁保持分离(例如防火墙)或类似物。 也就是说，透析单元壳体可能具有两个或多个室，例如，一个容纳电子设备的室和其他对热 或其他条件敏感的室，而另一个室容纳被加热或进行其他消毒处理的液体回路元件。因此，在一些实施例中，系统5可包括一“冷”区(不加热)和一个“热”区，其会 被部分加热，例如，出于消毒的目的。冷区可通过绝缘结构与热区隔绝。在一实施例中，该 绝缘结构可以是模制泡沫绝缘结构，但在其他实施例中可以是任何类型的绝缘，包括但不 限于喷淋绝缘、空气绝缘、绝缘板等。在一些情况下，冷区包括流通系统，例如，风扇和/或 允许空气流入及流出冷却箱的栅格。在一些情况下，绝缘结构可延伸到覆盖“热”区的接入 点，例如门、端口、垫片等。例如，在一些情况下，当“热”区被密封时，该绝缘结构可完全将 “热”区包覆。可置于“冷”区内的元件的非限定性例子包括动力源、电子设备、动力线缆、气动 控制、或是类似物。在一些情况下，至少部分的进入“热”区或由“热”区出来的流体可经过 “冷”区。然而，在另一些情况下，流体可不经过“冷”区到达“热”区。可置于“热”区内的元件的非限定性例子包括盒体(如果有)、流体线、温度和传 导性传感器、血液渗漏传感器、加热器、其他传感器、开关、应急灯，或是类似物。在一些情况 下，某些电气元件也可包括于“热”区内。这些元件包括但不限于加热器。在一实施例中， 加热器除用来加热流体外，还可用来加热热箱自身。在一些实施例中，加热器72加热整个 “热”区以达到需要的温度。
根据本发明的一个方面，透析单元51壳体可包括能够打开的垂直对开门，打开后 暴露所有血流回路机械接口和透析液回路连接部，即，所有患者血液连接和酸/碳酸氢盐 连接的连接点，这些必须由使用者进行后才能使用透析单元51的连接。图9是透析单元51 的主视图，垂直对开门53处于关闭状态。在这种结构中，门53可阻止与患者血液连接和酸 /碳酸氢盐连接的连接点的接触，以及阻止接触单元的内部，以便保持适于消毒的热量。门 53提供的密封可以是气密的，防止或基本上对抗任何壳体内部与外部环境的空气交换，或 是密封程度可以略为宽松但仍能够允许消毒的进行。在本实施例中，门53通过双铰链结构与透析单元514的壳体连接，这样门53可以 具有两种打开状态。图10-13展示了处于第一打开状态的门53。在这种状态下，门53将 所有须由使用者进行的血液回路和透析仪回路的连接暴露出来，包括透析仪14自身，还有 试剂材料，例如消耗性的酸/碳酸氢盐。该位置还暴露若干其他结构特征，例如承载酸/碳 酸氢盐容器(图中未示出)的支架531和用来保持任何适宜物品挂钩532，例如控制界面 55，其可通过自身的把手挂在某个挂钩532之上。(同时参见图7，展示了挂钩532位于左 门53的正面之上，可以将其拉开，接纳控制界面55或其他物件)。本实施例中的支架531 可由图中所示的位置(例如折起并放入门53上的凹槽中)折下，并由门53水平伸出。该 支架531具有“C”形状的容纳部，用来接纳并承载酸/碳酸氢盐容器，当然可以是任何其他 形状或形态。图14-16展示了处于第二打开状态的门53，每扇门53的铰接板533向外转动并 离开透析单元壳体51。在本实施例中沿几乎整个透析单元壳体51的高度垂直延伸的铰接 板533的第一外端枢接于门53，并且第二内端枢接于透析单元壳体51。(当然，应该理解铰 接板533可以有不同的布置和/或位置，例如，如许多冰箱门那样设置于门53的顶部和底 部，每块板533可包括两个或多个相互垂直分开的部分，等等)。固定在铰接板533上的磁 铁534可与相应的固定在透析单元壳体51上的磁铁(或其他适宜的元件，例如钢制元件) 相互作用，用来向透析单元壳体51方向吸引铰接板533，从而使铰接板533保持在图10-13 所示的位置。(当然，磁铁534可被置于单元壳体上，并且铰接板533可具有适宜的能够受 磁铁534吸引的元件(例如钢片)。)本实施例中的门53还包括固定在铰接板533附近的 磁铁，这样当门53打开至图10-13所示的第一状态时，磁铁与铰接板533上对应的磁铁相 互作用，有助于使门53保持在相对于铰接板533打开的位置。这些磁铁还有助于在铰接板 533打开至图13-16所示的第二状态时保持门53与铰接板533的相对位置。尽管本图示实施例中使用了磁铁作为保持部件的组成部分以帮助门53和/或铰 接板533置于一特定打开或关闭状态，也可以使用其他保持部件设置。例如，门53与铰接板 533之间的铰链连接和/或铰接板533与壳体51之间的连接可包括一制动器结构用来将门 53或铰接板533弹性保持在一相对于其他部分(分别为铰接板或壳体)的特定位置。在另 一实施例中，可使用一个或多个弹簧帮助门53保持在相对于铰接板533的打开位置。在另 一实施例中，铰接板533可与壳体51的某部分形成摩擦或干预配合，使铰接板533趋向于 保持在关闭位置(邻近壳体)。因此地，有助于将门53保持在某一相对于其铰接板533的 特定位置，和/或有助于将铰接板533保持在某一相对于壳体51的特定位置的保持部件， 可采用任何许多可能的设置方式中的一种。根据本发明的另一方面，将门由透析单元壳体打开可暴露所有的操作系统5所必须的由使用者进行的血液回路和透析液连接的连接结构。例如，如图17所示，门53处于打 开位置时(不论第一或是第二打开状态)，暴露透析单元51的前面板511。在该实施例中， 前面板511承载若干使用者必须能够取到的物件或连接点。例如，透析仪14，必须定期更 换，安装于前面板511之上。透析仪14不仅必须与血流回路141连接，还必须与平衡回路 143连接。还有，酸/碳酸氢盐49的连接点512位于前面板511的下端。使用者在该连接 点512连接制造透析液过程中透析单元51所使用的消耗性的试剂成分49的供应源。封闭 器513也安装在前面板511上。封闭器513接收血流回路的管子并基于系统的操作控制管 子的开/闭状态。简而言之，封闭器513允许血流回路的动脉和静脉线中的流体流过，除非 系统出现问题，例如泄漏、泵故障、过压情况，等等。在这种情况下，封闭器513自动关闭血 液线，阻止患者全部的血液流入流出。如图41所示，封闭器10包括基座16和接纳管路的 通道18。如该图所示，通道18是一个基座16内的形状适于接纳管路的凹陷。在其他实施 例中，通道18可以以其他方式形成于基座16上，例如，由一个或多个基座16表面上的凸脊 形成、由基座16表面上的紧固件、环套、或环形成。此外，尽管通道18在图中基本上是平直 的，在其他实施例中，通道18可以以某种方式弯曲。在一些情况下，通道可被设计为略小于 其收纳的管子，这样将管子适当地置于通道内时需要对管子施少许力和/或变形。管子是可以弯曲的或是柔性的，例如，当封闭元件24推入管子时会部分地塌陷。 例如，管了可以由硅胶、尼龙、橡胶、聚氯乙烯、聚氨酯、聚乙烯或类似物形成。在一些情况 下，管子具有生物相容性。管子可以用于，例如，将血液或其他物质输送到一对象或由该对 象输出，例如，作为透析机器的组成部分或其他医用输注系统。位于基座16上的是可以绕枢轴22旋转的封闭部件20。封闭部件可完全围绕枢 轴旋转，或是在一些情况下，封闭部件只部分地围绕枢轴22旋转。枢轴22可以相对于基座 16固定不动。例如，枢轴22可以是一个螺钉或杆，或是一个类似的结构，固定在基座16内。 封闭部件20可以这样构造当其围绕枢轴22转动时，封闭元件24能够进入并至少部分地 阻挡通道18。因此包含于通道18内的管子内的流体流可部分地或完全地不能流过封闭元 件24。但是，当封闭部件20处于第二位置时，封闭元件24不进入通道18，因此包含于通道 18内的管子内的流体流不受封闭元件24的阻碍。如图所示，封闭部件20可以处于两个位置之一。然而在一些情况下，封闭部件可 处于两个以上的位置。例如，封闭部件20可包含一个以上的封闭元件，这些封闭元件可分 别进入或至少部分地阻挡基座16内的通道18和/或其他通道，或者封闭部件20可位于不 同的位置，其中某些位置使封闭元件24在通道18内的进入程度不同，使流体流的封闭程度 不同。封闭元件24可具有在其进入或至少部分阻挡通道时任何适于至少部分地阻碍或阻 挡包含于通道18内的管子内的流体流的任何形状。如图41所示，封闭元件24包括进入通 道18的半圆柱形部。也可以使用其他形状，例如球形、楔形、块形、棒形等。暴露于前面板511上的还有用来将血流回路141的动脉和静脉血线203、204与引 导回路142连接(如前文结合图2、3所作的说明，血流回路141可连接到引导回路142)的 血线连接点514。这种连接通常在治疗结束时进行，使系统能够对血流回路141进行清洁和 消毒。前面板511还具有一组控制口 515，与血流回路141的血液泵部分上对应的控制口配 合。控制口 515提供受控的空气压力和/或真空级别，以便控制阀的打开/关闭状态并为 血流回路141的泵提供动力。
暴露在前面板511上的还有用户控制面板510。用户控制面板510包括一个或多 个按钮，以允许使用者绕过控制界面55上的图形用户界面，提供另一在血液透析过程中控 制某些功能(例如关键功能)的方法。这可能是非常重要的，例如，如果控制界面55在透 析治疗过程中出现故障。非限定的关键功能的例子包括“停止透析”或“暂停透析”命令以 及“注入透析液溶液”命令。图17没有示出血流回路141的动脉和静脉线203、204，因为在该实施例中，并且根 据本发明的另一方面，血流回路141作为可由透析单元51的前面板511拆除的血液回路组 件，并且在图17中血液回路组件没有安装在前面板511上。图18展示了本实施例中的血 液回路组件17与透析仪14的主视图。血液回路组件17包括以上讨论的各个元件，例如参 见图3，这些元件安装在血液回路整理托盘171上。动脉和静脉线203、204(例如包括柔 性硅胶管的长度)的端部是血液线接头，根据本发明的一个方面，该接头为血液线连接点 514提供插入式或压入式连接，并提供与标准患者接入点使用的螺纹连接(例如，锁紧式患 者接入接头)。动脉线203弓丨向血液泵13顶部的进口，血液泵13包括两个盒式泵23、阀和 其他用来控制血液流量的元件。与血液泵13关联的是空气过滤器81、抗凝血剂泵80 (图中 未示)和抗凝血剂供应源11 (例如一药瓶肝素)。血液泵盒体1200的示例性实施例如图42所示。药物如肝素的源容器1202被倒 置于容器附属物1206上，该附属物1206上具有中空长钉(图中未示)，穿透源容器1202顶 部的堵塞物。空气过滤器1204罩住通气口 906，其内部900如图43所示。图43展示了血 液泵盒体1200顶罩内部之上的源容器1202的计量泵流道。通气口 906将空气抽入计量泵 830 (如图44中的血液泵盒体1200的中板部1000所示)。第二端口 902将空气推向长钉 /源容器，并且将液体由源容器1202抽出，随后被计量泵930推向点826的流体线，并在此 进入血液泵盒体1200的血流通道。阀832、834和836按正确次序启动，确保流体按正确次 序由源容器1202抽出并且开始注入盒体的血液流道，之后是由通气口 906周期性地将空气 注入源容器1202，目的是使容器内的压力均衡。由血液泵13输出的血液(出口位于泵13的底部)流至透析仪14的入口(位于 透析仪14的顶部)，并流出透析仪(透析仪血液出口位于透析仪14的底部)至空气阱19 的进口。空气阱19的出口与静脉血液线204。与透析仪14的入血口和出血口连接采用通 常的螺纹连接。根据本发明的另一方面，血液流出透析仪后返回患者之前，空气阱19被置于血液 流道内。在一实施例中，空气阱19可具有球形或扁球形容器(例如具有近似球形内壁的容 器)，并且其进口位于容器顶部附近并偏离容器的垂直轴线，并且在容器底部具有一出口。 (容器的垂直轴线垂直通过大至为球形的容器的顶部和底部“极点”)。由于进口偏离垂直 轴线(这里是向托盘171后退)，血液沿大致垂直于容器垂直轴线并且大致与容器的球形内 壁相切的方向进入容器。因此空气阱内壁的弧形可以在血液由于重力作用向容器底部流动 时引导血液沿内壁循环流动(例如以类似螺旋式的方式)，有助于除去血液中的气泡。血 液中存在的空气离开透析仪14的出口时会在空气阱19的顶部进入并在血液由底部的出口 流出到静脉血液线204时保持在容器的顶部。通过将进口的位置设置于空气阱19的顶部， 就可以使血液循环时流经空气阱，使容器内存在的空气尽量少或者不存在空气(作为“全 面运转”(rim-full)空气阱)。常规血液循环在空气阱中能够避免空气-血液分界是非常有利的。将进口设置于容器顶部或靠近顶部也能通过将流经血液管路的流体反向流动(例 如由空气阱19的底部流向顶部，由空气阱19的进口流出)除去阱内存在的大多数或全部空气。在一实施例中，自密封端口，例如具有分隔膜或薄膜的自密封塞子，或是其他结 构，位于阱的顶部，允许由容器将空气抽出(例如用注射器)。自密封膜的血液一侧表面 可以几乎与阱内部的顶部齐平，以便于消毒时有助于自密封端口的清洁，例如，使用透析液 或其他洁净流体逆向流经空气阱。还有，自密封端口和容器的进口、出口和内壁可以被设计 为基本上不存在滞留区，即，只允许极个别区域或没有任何区域能使血液留滞或凝结。自密 封端口还可作为血液采样点，并且/或者允许由此向血液回路内注入液体、药物或其他化 合物。如果考虑到针头的进入，可使用密封的橡胶类塞子。使用带分隔膜的自密封塞子，就 可以使用无针系统进行取样和流体输送。图19展示了用于血液回路组件17的整理托盘171，血液回路组件17的各个元件 没有安装于其上。根据本发明的一个方面，整理托盘171托盘包括把手172 (本实施例中为 指拉型)，使用者可在前面板511上安装/拆卸血液回路组件17时抓握。把手172向内是 开孔173，允许前面板511上的弹簧片由该孔穿过并与整理托盘171和/或血液泵13盒体 卡合，使血液回路组件17在前面板511上保持其位置。根据本发明的另一方面，整理托盘 171包括血液线卡合部件174，每个卡合部件174都具有一个C形凹陷或其它的孔洞，对应 的血液线203、204可由此穿过。(这里的“孔洞”包括如图19所示的凹陷，具有连续侧壁的 通孔，例如，可由钻机钻出的钻孔，或是其他适宜的开孔。)正如下文将详细说明，血液线卡 合部件174在将血液线203、204安装到封闭器513时使用。简言之，在将血液线203、204 安装到封闭器513中时，血液线203、204必须被向下拉拽和拉长(以便减小线的外径)同 时被水平推入封闭器513的槽中。血液线卡合部件174的功能既包括阻止向下拉拽血液线 203、204(例如每条血液线203、204都可包括一位于对应卡合部件174之上且无法将其拉 过卡合部件174的凹陷的止动环)，也允许使用者向内按压卡合部件174使血液线203、204 固定在封闭器槽中。卡合部件174与整理托盘171整体成型，这样整理托盘171就就有一 个“活动铰链”或较为柔性的部分存在于卡合部件174和整理托盘171本体之间。这种设 计使得卡合部件174能够相对于整理托盘171被向内推动，因为卡合部件174与整理托盘 主体之间的连接部是可弯曲的。图20是除去整理托盘171后的血液回路组件17的后视图。该图显示出暴露出控 制端口的血液泵13的后侧部分。这些控制端口与前面板511上对应的端口 515匹配，由此 可以对泵和阀门进行气动控制(例如适宜的气压或真空)，进而对其工作和流经血液回路 组件17的流量进行控制。图20显示出空气阱19的进口的偏离，即，空气阱19顶部的进口 位于大体上为球形的空气阱19的容器部的垂直轴线的后方。图21是透析单元51的前面板511的立体图，安装了血液回路组件17，但没有整理 托盘171。(通常，血液回路组件17包括整理托盘171，但托盘171在本例中没有绘出是为 了更清楚地展示前面板511的元件。)血液泵13的盒体的相向侧上，前面板511具有向前 伸并与血液泵盒体和/或整理托盘171弹性接合的弹簧片516，用来将血液回路组件17固 定到位。弹簧片516可包括倒钩或其他结构以辅助血液回路组件17固定到位。弹簧片516 可以向外弯曲，松开对血液回路组件17的固定，使其可以被拆下。但只要没有对弹簧片516施加向外的力，弹簧片516就会与血液回路组件17保持卡合。图22展示了包括有血液回 路组件17的整理托盘171的前面板511的主视图。将血液回路组件17由前面板511拆下 时，使用者可将食指置于把手172之后，同时将拇指置于弹簧片516的内侧(最靠近血液泵 23的一侧)并向外向离开血液泵23的方向弯曲弹簧片516。这样就会使弹簧片516将血 液回路组件17释放，例如，将弹簧片516上的倒钩与血液泵13和/或整理托盘171脱离。 当然，为了拆除血液回路组件17，还必须除去其他连接，包括与透析仪14和血液线连接点 514的连接，并将血液线203、204由封闭器513取下。在将血液回路组件17安装到前面板 511时，可在把手172处抓住整理托盘171并将其对正，例如，使弹簧片516对正以便能够穿 过开孔173，并且血液泵13盒体的控制口与前面板511上的对应的端口 515对正。然后即 可轻松地将血液回路组件17推入到位，这样弹簧片516与整理托盘171和/或血液泵盒体 卡合。可以进行其他连接，例如与透析仪14的连接，将血液线203、204与封闭器513安装，寸寸。图21还展示了固定血液线203、204以便将其引入封闭器513的槽517。槽517形 成一沟道，略小于血液线203、304的外径，这样在将血液线203、204放入槽517后便于使其 保持在槽517中。这样有助于确保血液线与封闭器513正确的连接关系。血液回路组17 安装到弹簧片516上之后，使用者可将血液线203、204向下拉抻(卡合部件174安装在整 理托盘171上与对应的血液203、204上的止动环或其他结构接合并阻止向下拉拽)并将血 液线203、204推入对应的槽，实现血液线203、204与槽517的配合。在连接部件174上向 内按压就可将血液线203、204推到位，连接部件174前文已经描述，是柔性的并相对于整理 托盘171向内弯曲。然后血液线203、204就可穿过封闭器513。根据本发明的另一方面，前面板511包括前面板511外周的血液线缠绕结构。在 该实施例中，前面板511包括沿前面板顶边和下角的凸缘部518。这使使用者能够将血液线 203,204置于凸缘部518形成的沟道中沿前面板511的外周缠绕。可按顺时针方向缠绕血 液线203、204，由靠近透析仪14底部的某点开始，并结束于前面板511的右下角附近的点。 然后可将血液线203、204连接到血液线连接点514，例如，使消毒流体能够在血液线203、 204中循环。结果血液线203、204可规整地保持在前面板511之上，方便前面板511上其他 元件的使用，并使使用者在关闭门53时不必过分担心门53与透析单元壳体51之间会夹住 血液线203、204。或者，血液线203、204可以首先在血液线连接点514上连接，然后顺时针 方向缠绕，由靠近透析仪14底部的点开始，并结束于前面板511的右下角附近的点。这样 确保了血液线正确地沿凸缘部518分布以到达连接点514。还可沿遂面板511的左侧和右 侧提供垂直栅519，帮助血液线203、204保持在期望位置并离开铰接板533和其他可能发生 夹线的部位。根据本发明的另一方面，透析单元51的前面板511 (或其他适宜的元件)可用来 容纳多个不同尺寸和/或形状的透析单元14。不同的患者，在某些情况下，甚至同一患者在 不同的时间，都可能被要求使用不同的透析仪，提供不同的治疗条件。因此，透析单元51最 好能够与多种不类型的透析仪14工作。在许多情况下，不同的透析仪14具有不同的尺寸， 例如整体直径和/或透析仪单元的长度。在如图23所示的图示实施例中，前面板511包括 带有一对“锁孔”结构520的透析仪安装件，与透析仪14上对应的透析液快接件接合。每 个锁孔结构520都包括一个上插入区520a，其大小适于接收快接件的一部分，以及一个下凸缘部520b，其具有小于快状件整体直径的尺寸并与快装件的开槽区域接合。为了帮助了 解这些技术特征，图24展示了透析仪14，其具有固定在透析仪14的透析液进口和出口处 的快接件14a。(血液进口和出口位于图24中的透析仪14的最顶部和最底部。)图中的 快接件14a是标准类型，并且大多数(如果不是全部的话)透析仪14具有能够与标准快接 件14a配合的透析液进口 /出口。快接件14a包括滑动件14b，其相对于基座14c向右移动 (如图24所示)时允许快接件14a与透析仪14上的透析液口配合。当滑动元件14b被移 动，以便使快接件14a固定在透析仪14上时，槽14d被封闭。然而，一旦快接件14a正确地 固定于透析仪14的进口 /出口之上时，可将滑动元件14b松开，使弹簧(图中未示)能够 将滑片向左移动，使槽14d重新回到图24所示的条件。因此，当快接件14a正确地与透析 仪14接合时，槽14d就会如图24所示。为了将透析仪14安装到锁孔结构520上，快接件14a可分别部分地插入顶和底锁 孔结构的上插入区520a，使每个快接件14a的槽14d与锁孔结构520的下凸缘部520b对 正。(注意底部锁孔结构520的上插入区520可比图23中的更长，以便能够容纳更大范围 的透析仪长度。)槽14d与凸缘对齐时，透析仪14可降下，使快接件14a完全容纳到锁孔结 构520的下凸缘部520b中。根据本发明的另一方面，一个锁孔结构520或两个锁孔结构520都是可调的，这样 透析仪14的重量由锁孔结构520的两个下凸缘部520b分担。例如，在本实施例中，底锁孔 结构520具有相对于顶部锁孔结构520在垂直位置上部分可调的下凸缘部520b。采用这种 方式，下凸缘部520b的一部分可以在垂直位置上调节，这种顶部快接件14a由顶部锁孔结 构520的凸缘部520b支承的同时，底部锁孔结构的凸缘部520b的可移动部分可以移动，例 如，向上移动，这样底部快接件14a同样由凸缘部520b支承。因此，透析仪14的重量可以 被两个锁孔结构520分担。可以以任何适宜的方式使凸缘部520b可调。在本实施例中，凸 缘部520b具有“U”形的部件520c，可沿垂直凸缘垂直滑动并能可通过拧紧一组指旋螺丝固 定。该“U”形部件520c可与快接件14a相卡合，从而使“U”形部件520c承载透析仪14的 重量(至少部分地)。尽管在上述实施例中，透析仪14由前面板511中的锁孔结构承载，但透析仪的支 承结构还可以设置为其他形式。例如，上插入区域520a不是必须的。可以仅提供凸缘部 (例如具有相向的凸缘部的“U”形凸缘)与透析仪快接件配合。凸缘部可偏离前面板511 的正面，为快接件留出净空并使凸缘部能够与快接件的槽接合。还有，凸缘部不是必须按图 中所示垂直朝向，但可以是以相对于垂直方向成某一角度，例如，可以是水平设置。凸缘部 可具有一掣子、卡子或其他有助于将透析仪保持位置的结构。根据本发明的另一方面，碳酸氢盐、酸和/或其他试剂供应设备可有选择地与透 析单元关联。如上所述，透析单元51要求提供某些化学物质以便生成透析液和/或其他系 统操作所需要的物质。图25是用来向透析单元52提供碳酸氢盐、酸和/或其他物质的试 剂供应源49。(图21展示了固定在前面板511上的酸/碳酸氢盐连接点512的试剂供应 源49。)本图示实施例中的试剂供应源49包括用来与酸/碳酸氢盐连接点512配合的E 形插接接头491。与其他前面板511上由使用者连接的连接部一样，例如，包括连接点514 上的血液线连接部，相配的连接点可以是涂以色标或具有其他标志，帮助确保正确的连接。 例如，E形插接头491和酸/碳酸氢盐连接点512可以标为橙色，动脉线203及其在连接点514上的配合连接部可以是红色，静脉线204及其在连接点514上的配合连接部可以是蓝 色。由E形插接头491引出的是碳酸氢盐供应线492、供水线493和供酸线494。(关于这 些线的功能参见图6及对应的说明。)供水线493向碳酸氢盐供应源28提供水(本实施例 中为750克的AltracartBicarbonate卡式盒(#500750Α),由Baxter国际公司制造，其中 包括有粉末状碳酸氢材料，但可以是任何适宜的供应源)，，碳酸氢盐供应源28通过碳酸氢 盐供应线492向透析单元51提供碳酸氢盐。在本实施例中，供酸线494引向酸袋钉495，该 钉用来刺穿IV型袋或其他容器并由其抽取适当的酸液。在本实施例中，酸袋钉495包括一 长钉部件495a和一对弹簧夹495b。弹簧夹495b在其中部由连接杆连接，弹簧夹495b和连 接杆形成“H”形并允许弹簧夹495b在其近端受到挤压时能够相互之间相对转动。弹簧夹 495b可与酸袋(或其供酸源，图中未示)上的连接器元件接合，使长钉部件495a能够保持 与酸袋的接合，直到使用者卸下弹簧夹495b。例如，弹簧夹495b的末端可包括与供酸源咬 合的倒钩，并且弹簧夹可通过挤捏弹簧夹495b的近端使弹簧夹495b远端上的倒钩与供酸 源脱离。酸袋钉495还可包括阀495c (这里是弹簧节流夹)用来打开/关闭酸袋钉495的 管线。根据本发明的一个方面，酸袋钉495可以用其他元件更换(在连接帽496处与供酸 线494脱离)，如酸罐吸管(图中未示)或其他结构。使用酸罐吸管时，连接帽496可与酸 罐开孔配合，使连接帽罩496象帽子一样覆盖住开孔。或者，酸罐吸管的末端也可以是一个 长钉，能够穿过覆盖在酸罐开孔上的自密封(例如橡胶)膜。因此，可根据酸供应源类型 (如壶、瓶、袋或其他类型)将不同类型的元件附着在供酸线494上。图26是E型插接头491和前面板511处对应的连接点512的放大图。E形插接头 491具有三个平行的插头(对应碳酸氢盐和供酸线492和494和供水线493)，与连接点512 上对应的接收孔配合。E形插接头491和连接点512上的接收孔被设置为，中部管腔(供 水线493)位于两个外管腔(碳酸氢盐和酸供应线492和494)形成的共同平面之上或者之 外。采用这种方式确保碳酸气盐和酸供应线492和494正确连接，因为除非朝向正确，否则 E形插接头491无法与连接点512接合。E形插接头491包括一对能够与连接点512上对 应的槽512a配合的弹簧片491a，例如，当插头正确地插入连接点512的接收孔内时。弹簧 片491a与槽512a咬合后，E形插接头491不会很容易地由连接点512拨下，有助减少意外 脱落的可能性。卸下E形插接头491时，可通过相向按压弹簧片491a使其末端的倒钩由槽 512a脱离。连接点512具有类似的弹簧片512b，使连接点512能够与前面板511连接和脱 罔。根据本发明的另一方面，消毒接头(图中未示)与连接点512接合，供消毒程序使 用。消毒接头具有三个平行的插头，与E形插接头491的朝向类似，这样插头能够与连接点 512上的接收孔接合。消毒接头的插头内的沟道终止于消毒接头内的一公共腔。因此，在消 毒程序中，碳酸氢盐液流线、酸流线和水流线都互相连接，在消毒期间能够对这些液流线都 进行消毒。(在图6中49以虚线的反“T”线表示)。根据本发明的另一方面，血液线203、204配备有能够进行两种类型的连接的接 头。一种类型的连接是插入或压入连接，连接头可被推入接收内腔并且不需要转动接头或 接收内腔就可实现无泄漏连接。第二种类型的连接是螺纹式连接，可通过接头与补偿元件 的螺纹配合进行无泄漏连接。例如，图27和图28是血液线203、204使用的血液线接头202 的立体图和侧视图，该接头能够与前面板511上的血液线连接点514接合。接头202包括与对应的血液线203、204连接的管连接端202a，并包括与患者接入口和连接点514连接的 患者接入连接端202b，以便建立无泄漏连接。在患者接入连接端202b，接头202包括截头 锥部件202c，其具有用来与患者接入口的外螺纹配合的内螺纹部。例如，截头锥部件202c 可以是公的鲁尔式接头(luer connector)的一部分，包括由截头锥部件202c的中部伸出 的中心管202e。在进行鲁尔式连接时，可将管202e伸入患者接入口的母鲁尔式接头，截头 锥部件202c内的螺纹部与患者接入口(无论动脉还是静脉)的母鲁尔式接头上的螺纹啮 合。这种将血液线连接到患者接入口的鲁尔式连接是标准连接。但是还可将接头202与连 接点514接合，只要简单地将患者接入口的连接端202b推入连接点514的接收孔中就可以 了。进行这种连接时，截头锥部件202c的外部可与适宜的底座，或连接点514内的其他表 面或元件(例如阀座、0形圈，或其他)，这样在截头锥部件202c与连接点514之间形成密 封。还可以使用中心管202e或改换为中心管202e与连接点514卡合，建立适宜的密封。由 截头锥部件202c向后伸出的锁定臂202d可与连接点514内的孔514a配合(例如锁定臂 202d上的倒钩部可与孔514a配合)，有助于将接头202保持于连接点514的接收孔内。释 放接头202时可相向按压锁定臂202d (例如按压锁定臂202d末端的指痕部)，这样将倒 钩由孔514a退出，并取下接头202。注意连接点514可包括弹簧片514b，使连接点514能 够在前面板511上有选择地接入/取下。接头202可以任何适宜的方式制造，例如整体模 塑成型。尽管以上对本发明的若干实施例进行了说明并辅以图示，本领域普通技术人员可 以看出，还存在其它手段和/或结构可实现本发明描述的功能以及/或者获得本发明的结 果和/或本明的一个或多个优点，这样变化和/或修饰都被认为是在本发明的范围之内。更 广范来说，本领域普通技术人员可以理解，本说明书中描述的参数、尺寸、材质、和/或配置 结构都依赖于本发明教示的内容在特定应用中的使用。本领域普通技术人员仅利用常规试 验就可以意识到或断定许多本发明所描述的实施例的等同变化。因此，理解上述实施例仅 仅是为了举例，可以采用本文中描述和主张权利的内容以外的方式在不脱离本说明书后附 权利要求书范围内实现。本说明书和权利要求书中使用的不定冠词“a”和“an” ( “一”、“一个”)，除非有明 确的相反说明，应被理解为“至少一个”。
权利要求
一种透析单元的血液回路组件，包括整理托盘；一对安装在所述整理托盘上的气动泵，该气动泵使来自患者的血液循环通过包括有透析仪单元的回路并返回至该患者；安装在所述整理托盘上的空气阱，设置成除去在所述回路中循环的血液中的空气；一对透析仪接头，设置成与所述透析仪单元的进口和出口连接；一对血液线接头，其中一个为吸入血液线接头，用来接收来自患者的血液并向所述气动泵提供血液，而另一个为放出血液线接头，用来将血液返回至患者。
2.根据权利要求1所述的血液回路组件，还包括抗凝血剂连接部，用来与抗凝血剂供 应源配合，并向所述回路内提供抗凝血剂。
3.根据权利要求2所述的血液回路组件，还包括将抗凝血剂由所述抗凝血剂供应源泵 送到所述回路的泵。
4.根据权利要求3所述的血液回路组件，其中所述的一对气动泵、抗凝血剂连接部，以 及抗凝血剂泵是泵盒的组成部分。
5.根据权利要求4所述的血液回路组件，其中所述的吸入血液线接头与所述泵盒的进 口连接，所述泵盒的出口与透析仪进口接头连接，透析仪出口接头与所述空气阱的进口连 接，并且所述空气阱的出口与所述放出血液线接头连接。
6.根据权利要求2所述的血液回路组件，其中所述的抗凝血剂连接部包括药瓶架和长 钉，并且所述抗凝血剂供应源是一瓶肝素。
7.根据权利要求1所述的血液回路组件，其中所述整理托盘包括一对设置成供使用者 抓握以便将所述血液回路组件安装在透析单元上的把手。
8.根据权利要求7所述的血液回路组件，其中所述整理托盘包括分别靠近所述两个把 手的开孔，用来容纳透析单元上的固定片，所述固定片与所述血液回路组件配合并将所述 血液回路组件固定在所述透析单元上。
9.根据权利要求8所述的血液回路组件，其中所述空气阱的进口在所述血液回路组件 安装在透析单元上时位于所述空气阱的出口上方。
10.根据权利要求1所述的血液回路组件，其中所述气动泵是隔膜泵。
11.根据权利要求1所述的血液回路组件，其中所述血液线接头设置成对患者接入口 采用带螺纹鲁尔式连接部，并且设置成对所述透析单元采用压入式连接部。
12.根据权利要求11所述的血液回路组件，其中所述血液线接头包括用于鲁尔式连接 部的具有内螺纹的截头锥部件，以及由所述截头锥部件的中部延伸的中心管。
13.根据权利要求12所述的血液回路组件，其中所述血液线接头包括具有至少一个倒 钩的锁定臂，其与互补接头相配合，以构成与所述透析单元的压入式连接。
14.根据权利要求1所述的血液回路组件，其中所述整理托盘包括有孔的回路管卡合 部件，对应的回路管穿过该孔，所述卡合部件与所述对应的回路管卡合，使所述回路管能够 被拉出和伸长而与所述透析单元的封闭器卡合。
全文摘要
用来容纳血液透析单元的外壳，包括适于承载用来进行血液透析的元件的壳体(51)，该血液透析元件包括透析仪(14)、一个或多个使血液在透析仪中循环的泵、透析液供应源、以及一个或多个使透析液在透析仪中循环的泵。该壳体可具有前面板(511)，血液回路连接部和透析液连接部设置于其上，即，与患者血液接入口的血液线连接部、试剂供应连接部、透析仪的血流和透析液连接部，等等。所述壳体可包括一对铰接于所述壳体的垂直对开的门(53)。门处于关闭状态时，可阻断与患者接入口与透析液连接部的连接，这些门可以在消毒期间使壳体内保持适合于消毒的热量。
文档编号A61M1/10GK101986776SQ200880121285
公开日2011年3月16日 申请日期2008年10月10日 优先权日2007年10月12日
发明者凯文·L·格兰特, 大卫·E·柯林斯, 杰弗里·A·马赛克, 杰森·A·德默斯, 杰西·T·鲍德威尔, 狄恩卡门, 詹姆斯·D·戴尔, 迈克尔·J·威尔特, 阿伦·D·查沃恩, 香农·皮斯考 申请人:德卡产品有限公司