CN105764541B - 双重血液透析和血液透析滤过血液处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种血液处理装置，具体来说，涉及一种可以执行血液透析和血液透析滤过过程的装置。此装置使用互连的泵和阀门布置来实现，所述布置可以经控制以取决于所需的处理的类型而引导流体穿过透析膜或平行于所述膜。这允许操作模式和处理之间的动态变化。

Description

双重血液透析和血液透析滤过血液处理装置

技术领域

本发明涉及一种能够执行血液透析和血液透析滤过两者的血液处理装置，以及操作所述装置使其适合用于两种处理类型的方法。

背景技术

患有肾脏疾病的患者依赖于多种外部血液处理以去除随时间推移在其血液中积累的有害废物。最常用的处理方法中的一种是血液透析。

血液透析通常包括在逆流流动布置中彼此相邻而延伸的两个流体通道网络。血液通过一组细管且清洗溶液通过另一组细管。清洗溶液的pH和渗透势经调适使得在血液中积累的废化合物经由半渗透膜从血液扩散到清洗溶液中，所述半渗透膜将流体通道网络的血液和清洗溶液侧分隔开。

这提供一种从血液逐渐地去除废物而最小化患者的疲劳的方法。然而，存在与血液透析相关联的一些缺点，这些缺点并不存在于其它形式的血液处理中。

单独地使用扩散难以从血液完全去除溶解于血液中的许多中等大小和较大大小的废溶质(包含例如蛋白质和多肽)，且可能需要较长的时间来将血液中的这些物质的含量减少到可接受含量。替代的方法是使用血液透析滤过。

血液透析滤过包括：或者通过采用较大静水势以迫使无菌清洗溶液穿过半渗透膜而进入到血液中或者通过将无菌清洗溶液直接添加到血液来将无菌清洗溶液施放到血液中；且随后穿过半渗透膜拉回无菌清洗溶液连同经溶解废产物以用于随后处理。

血液透析滤过机的实例在例如“李(Lee)、K.等人在ASAIO期刊2012年第232到237页上的“对用于脉冲推/拉血液透析的新方法的评估：与常规血液透析的比较(Evaluationof a New Method for Pulse Push/Pull Hemodialysis:Comparison with ConventionalHemodialysis)””中揭示。

此类型的血液处理并不限于扩散，因为允许无菌清洗溶液与血液直接混合。然而，从患者血液快速获取废产物通常使患者疲劳。

因此，所需的是一种能够基于患者的具体要求在同一处理阶段期间促进两种血液处理方法的装置。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供一种血液处理装置，其包括：透析器；第一泵，其用于将一体积的清洗溶液从清洗溶液源输送到透析器；第二泵，其用于从透析器去除一体积的清洗溶液且将所述清洗溶液输送到排液管；第一透析器入口阀门，其布置在第一泵和透析器的入口之间；第一透析器出口阀门，其布置在透析器出口的出口和第二泵之间；阀门和泵中的每一个可独立地操作；以及控制系统，其经配置以准许血液透析的至少一种第一模式和准许血液透析滤过的至少一种第二模式操作阀门和泵。

发明人已经发现，通过使用根据本发明的第一方面的布置，有可能操作泵和阀门以允许迫使清洗溶液穿过透析器的膜而到达血液以及通过所述膜返回，以及操作泵和阀门以用常规方式泵送清洗溶液使其通过透析器，以准许沿浓度梯度向下穿过半渗透膜从血液扩散到清洗溶液中。这允许一种设备服务于双重目的，且意味着可以在单一阶段期间将血液透析和血液透析滤过处理两者的混合提供给患者。这允许定制处理以最小化透析的持续时间，同时管理患者的疲劳程度。

参考本发明的控制系统的术语“经配置以”意在意味着：控制系统或者经编程或者经物理上布置以用特定的方式操作阀门和泵。控制系统可编程或可配置以用具体的方式操作泵和阀门。控制系统可以是微处理器，其经编程以控制泵和阀门的操作以实现血液透析或血液透析滤过。

替代地，控制系统可以是机械布置，所述机械布置以特定方式致动泵和阀门以实现血液透析或血液透析滤过。

在任一情况下，操作模式之间的切换可以是自动的或可以手动地实现。

当控制系统是微处理器时，控制系统可以经调适和/或经配置以接收与血液中的废物成分的含量相对应的数据，且基于所述数据相应地使血液处理过程的血液透析和血液透析滤过的量适中。

通常，本发明中使用的泵是容积式泵，使用具有用于吸入待泵送溶液的“进冲程”和用于再次排出溶液的“出冲程”的泵送系统可用于维持流动平衡。

优选地，容积式泵是膜泵。膜泵通常包括经调适以容纳一体积的溶液的腔室和密封所述腔室的膜。膜可以被下压到腔室中以从腔室排出溶液。膜通常是柔性膜且通常由弹性材料制造。弹性材料通常由塑料或聚合材料制成且通常形成密封腔室的一端的薄膜。膜可以大体上在装置中使用的所有腔室上方延伸，或每个膜泵可以包括与腔室联通的单独的膜。

优选地，泵经布置以泵送预定体积的清洗溶液。通常，本发明中使用的泵经调适以泵送相同体积的溶液。当泵是容积式泵时，所述泵经调适以在每个单一冲程中泵送相同体积的溶液。这确保通过第一泵泵送到透析器中的溶液的量与通过第二泵从透析器抽取的溶液的量相同。

在另一实施例中，所述装置可以包括经布置以监视使用者的血压的一个或多个传感器，所述传感器与控制构件通信，并且其中控制构件可以另外经配置以基于使用者的血压修改由泵产生的清洗溶液的压力。

这允许考虑患者的血压中的波动以确保大体上恒定体积的泵送。

保持清洗溶液压力和血压平衡确保使用膜的一致的阀门闭合且有助于维持恒定速率的血液处理。

本发明中使用的透析器可以是其上附接有机器和/或药筒的单独透析器装置，或替代地，透析器可以形成于药筒上。

装置可以包括布置在清洗溶液源和第一泵之间的第一清洗溶液源阀门。这确保当第一泵经操作以将清洗溶液泵送到透析器中时，没有清洗溶液能够朝向清洗溶液源返回。装置可以包括布置在第二泵和排液管之间的第一排液阀。这防止在操作第二泵时从排液管抽回废清洗溶液。本发明中使用的清洗溶液通常是透析液。透析液溶液可以通过一个或多个杀菌构件。杀菌构件可以存在于机器中。当使清洗溶液进入血液时，所述溶液必须基本上不含病原体。

通常，第一泵和第二泵都可操作以将一体积的清洗溶液从清洗溶液源输送到透析器，且从透析器去除一体积的清洗溶液，将所述清洗溶液输送到排液管。调适两个泵以使其以此方式起作用允许周期性地交换每个泵的角色。这通常以定期间隔进行以便消除在泵腔室的体积中的任何小制造差异。

装置可以进一步包括布置在第二泵和透析器的入口之间的第二透析器入口阀门，以及布置在透析器的出口和第一泵之间的第二透析器出口阀门。装置优选地包括布置在清洗溶液源和第二泵之间的第二清洗溶液源阀门。装置可以包括布置在第一泵和排液管之间的第二排液阀。这些阀门确保没有清洗溶液在错误方向上被泵送。

控制系统优选地经配置以在使用中使阀门和泵在至少一种第一模式和至少一种第二模式之间的操作交替。阀门和泵可以独立地操作以在单一血液处理阶段执行血液处理操作的混合。

在优选实施例中，控制系统经配置以使负责将清洗溶液输送到透析器的泵和负责在给定数目的泵送循环之后从透析器去除废清洗溶液的泵交替。第一泵可以初始地用作负责将清洗溶液输送到透析器的泵，且第二泵可以负责从透析器去除废清洗溶液。因为第一和第二泵都可以连接到排液管和清洗溶液源，所以这些角色可以交换以便调节在泵腔室的体积中的微小差异。

通常，泵送循环的数目可以是两个或多于两个泵送循环。术语“泵送循环”意图指代将一个泵的体积的清洗溶液从清洗溶液源泵送到排液管中所需操作的序列。

泵和阀门可以形成于一次性药筒上。通常，清洗溶液源、泵、阀门以及流体通道都被包含在药筒上。

在本发明的第二方面中，提供一种操作根据本发明的第一方面的装置的方法，其中以准许血液透析的至少一种第一模式和准许血液透析滤过的至少一种第二模式操作阀门和泵。

阀门和泵可以经操作以在准许血液透析的至少一种第一模式和准许血液透析滤过的至少一种第二模式之间交替。具有能够以两种模式操作以促进两种血液处理方法的单一装置提供更加多功能的装置，所述更加多功能的装置消除具有经调适以执行不同任务的两个机器的要求。此外，在处理阶段期间在两种不同的血液处理方法之间切换改进了清洗患者的血液的过程。

替代地，提供一种操作根据本发明的第一方面的装置的方法，其中以准许血液透析滤过的至少一种第二模式操作阀门和泵。利用包括两个泵的布置允许一种操作血液处理装置的方法，所述血液处理装置允许在包括仅两个阶段的泵循环中执行血液透析滤过。这增加了可以通过透析器膜的清洗溶液的流速，从而允许与现有装置相比更快的血液透析滤过。

通常，至少一种第一模式包括以下步骤：a)操作第一泵以将清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将废清洗溶液从第二泵排出到排液管中；以及b)操作第一泵以将清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将废清洗溶液从透析器抽取到第二泵中。

在此操作模式中，清洗溶液通过透析器从第一泵传递到第二泵中，从而允许来自血液的废产物经由穿过透析器中的半渗透膜的扩散进入清洗溶液。清洗溶液大体上并不穿过透析器膜，因为清洗溶液优选地由于所产生的负压而被抽取到第二泵中。

第一模式可以包括以下步骤：a)闭合第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；以及b)打开第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中。

第一模式优选地包括以下步骤：a)闭合第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，打开第一清洁溶液源阀门，打开第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；以及b)打开第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，闭合第一清洁溶液源阀门，闭合第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中。

第一模式可以包括以下步骤：a)闭合第一和第二透析器入口阀门，闭合第一和第二透析器出口阀门，打开第一清洗溶液源阀门，打开第一排液阀，闭合第二清洗溶液源阀门，闭合第二排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；b)打开第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，闭合第一清洁溶液源阀门，闭合第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；c)闭合第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，打开第一排液阀，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；以及d)闭合第一排液阀，打开第二清洗溶液源阀门，操作第二泵以从清洁溶液源抽取所述一体积的清洗溶液；e)打开第二透析器入口阀门，打开第二透析器出口阀门，闭合第二清洗溶液源阀门，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到透析器中，且操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第一泵中；f)闭合第二透析器出口阀门，打开第二排液阀，闭合第二透析器入口阀门，打开第二清洗溶液源阀门，操作第二泵以从清洗溶液源抽取所述一体积的清洗溶液，且操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到排液管中。

如上文所描述通过交换第一和第二泵的角色以第一模式操作装置去除所泵送的液体的体积中的误差，所述误差由于在第一和第二泵中由泵的制造产生的固有较小差异导致。

通常，第一模式包括如上文所描述的泵送循环，所述泵送循环进一步包括在步骤b)和c)之间的另外步骤，其中所述另外步骤包括重复步骤a)和b)一次或多次。

可能的情况是，第一模式包括泵送循环，所述泵送循环包括在步骤f)之后的另外步骤，所述另外步骤包括重复步骤e)和f)一次或多次。

通常，至少一种第二模式包括以下步骤：a)操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；以及b)操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中。

在使用中，这些步骤可以贯穿处理阶段的持续时间不断被重复。

以此方式操作泵和阀门利用第一步骤迫使清洗溶液穿过透析器膜且进入到血液中，且在第二步骤中穿过透析器将清洗溶液拉回，由此在两步式泵送循环中实现血液透析滤过。

通常，第二模式可以包括泵送循环，其包括以下步骤：a)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；以及b)打开第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中。

更加通常地，第二模式可以包括泵送循环，其包括以下步骤：a)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，打开第一清洗溶液源阀门，闭合第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；以及b)打开第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，闭合第一清洗溶液源阀门，打开第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中。

通常，第二模式可以包括泵送循环，其包括以下步骤：a)闭合第一和第二透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，闭合第二透析器出口阀门，打开第一清洗溶液源阀门，闭合第二清洗溶液源阀门，闭合第一和第二排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；b)打开第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，闭合第一清洗溶液源阀门，打开第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；c)闭合第一透析器入口阀门，打开第二透析器出口阀门，打开第二清洗溶液源阀门，闭合第一排液阀，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第二泵中，且操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第一泵中；以及d)打开第二透析器入口阀门，闭合第一和第二透析器出口阀门，闭合第一清洗溶液源阀门，打开第二排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到排液管中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到透析器中。

如上文所描述通过交换第一和第二泵的角色以第二模式操作装置去除所泵送的液体的体积中的误差，所述误差由于在第一和第二泵中由泵的制造产生的固有较小差异导致。

另外，通过将血液透析滤过步骤并入到血液透析处理阶段中，在透析器膜上积累的蛋白质和其它大分子可以通过周期性地将血液透析滤过操作并入到其它纯血液透析操作方法中而被去除和/或溶解。这确保可以将膜的筛分系数维持在最优水平，由此确保透析器膜不会变得“堵塞”。

通常，所述方法进一步包括在步骤b)和c)之间的另外步骤，其中所述另外步骤包括重复步骤a)和b)一次或多次。更通常地，所述方法包括在步骤d)之后的另外步骤，其中所述另外步骤包括重复步骤c)和d)一次或多次。

在替代实施例中，可以配置装置，其中第二模式包括以下步骤：a)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；b)闭合第一透析器出口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；以及c)打开第一透析器入口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中。

此外，通过以此方式操作第二模式，不需要用于监视进入患者体内的清洗溶液的量的传感器，因为此量可以通过对泵循环的数目计数来精确地确定。此外，以此方式操作装置尤其适用作血液透析的辅助处理技术。将清洗溶液传递穿过膜改进了在纯血液透析期间不能容易地通过膜的较大废弃分子的溶解。可以更加容易地去除这些分子，因为穿过透析器膜将血液中的此清洗溶液拉回且将其输送到排液管。在单一处理中使用的血液透析滤过与血液透析的比值通常在5％到95％血液透析过滤、10％到85％血液透析滤过、20％到80％血液透析滤过的范围内，且最通常地在25％到75％血液透析滤过之间。

尽管可以改变血液透析滤过的量以符合特定患者的要求，但通常的情况是，在典型的处理阶段中，经由透滤作用穿过透析器膜的清洗溶液的量在15到35升的范围内，或更通常地在20到30升的范围内。

在另一替代实施例中，第二模式可以包括以下步骤：a)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，闭合第一排液阀，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；b)闭合第一透析器出口阀门，打开第一清洗溶液源阀门，打开第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；以及c)打开第一透析器入口阀门，闭合第一清洗溶液源阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中。

优选地，第二模式包括以下步骤：a)打开第一清洗溶液源阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；b)打开第一透析器入口阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中；以及c)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中。

更优选地，第二模式包括以下步骤：a)闭合第一透析器出口阀门，打开第一清洗溶液源阀门，打开第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中，b)打开第一透析器入口阀门，闭合第一清洗溶液源阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中；以及c)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，闭合第一排液阀，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中。

第二模式可以包括以下步骤：a)闭合第一透析器出口阀门，打开第一清洗溶液源阀门，打开第一排液阀，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一泵中，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到排液管中；b)打开第一透析器入口阀门，闭合第一清洗溶液源阀门，操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到透析器中；c)闭合第一透析器入口阀门，打开第一透析器出口阀门，闭合第一排液阀，操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到第二泵中；d)打开第一排液阀，闭合第一透析器出口阀门，操作第二泵以将清洗溶液从第二泵排出到排液管中；e)闭合第一排液阀，打开第二源阀门，闭合第二透析器入口阀门，且操作第二泵以将一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第二泵中；f)闭合第二源阀门，打开第二透析器入口阀门，且操作第二泵以将所述一体积的清洗溶液从第二泵排出到透析器中；g)闭合第二透析器入口，打开第二透析器出口，闭合第二排液阀，且操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液抽取到第一泵中；以及h)打开第二排液阀，闭合第二透析器出口阀门，打开第二源阀门，且操作第一泵以将所述一体积的清洗溶液从第一泵排出到排液管中，且操作第二泵以将一体积的清洗从源抽取到第二泵中。

所述方法可以包括在步骤c)和d)之间重复步骤a)到c)一次或多次的步骤。此外，所述方法可以是包括在步骤h)之后重复步骤f)到h)一次或多次的步骤的方法。通常，这些步骤a)到c)和步骤f)到h)重复一次。

在本发明的再另一实施例中，第二模式可以包括以下步骤：a)操作第一和第二两者以将一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一和第二泵中；b)操作两个泵以将所述一体积的清洗溶液排出到透析器中且使其穿过透析器的膜；c)操作第一和第二泵以将所述一体积的清洗溶液从透析器抽取到两个泵中；以及d)操作第一和第二泵两者以将所述一体积的清洗溶液从泵排出到排液管中。

第二模式优选地包括：a)打开第一和第二源阀门以及第一和第二透析器入口阀门两者，闭合第一和第二透析器出口阀门以及第一和第二排液阀两者，且操作第一和第二泵以将清洗溶液从清洗溶液源抽取到第一和第二泵腔室中，b)闭合第一和第二源阀门以及第一和第二透析器出口阀门，打开第一和第二透析器入口阀门，且操作第一和第二泵两者以将透析液从第一和第二泵腔室排出到透析器中；c)打开第一和第二透析器出口阀门，闭合第一和第二透析器入口阀门，且操作第一和第二泵两者以将一体积的清洗溶液从透析器抽取到第一和第二泵腔室中；d)打开第一和第二排液阀，闭合第一和第二透析器出口阀门，且操作第一和第二泵两者以将一体积的清洗溶液从第一和第二泵腔室排出到排液管中。

通过操作两个泵以将清洗溶液输送到透析器，此操作在泵送循环的单一步骤中提供较大体积的清洗溶液，所述清洗溶液可以穿过膜且进入到血液中。

在本文中描述的方法的每个步骤的持续时间可以在0.5秒到10秒的范围内。每个步骤的持续时间可以在1秒到5秒的范围内，且通常的情况是，每个方法步骤的长度将在1和2秒之间。

本发明的装置可以使用所论述的第二模式中的一种或多种模式来操作，并且此外，可能的情况是，所述装置在单一处理阶段期间使用这些第二模式中的超过一种模式。

附图说明

现将参考下图描述本发明。

图1示出具有一次性药筒的透析系统的示意图，所述一次性药筒包括由泵和阀门界定的流体路径。

图1a示出图1的药筒的详细示意图。

图2示出由所述一次性药筒界定的类型的泵的操作的示意图。

图3示出本发明的泵和阀门布置的示意图。

具体实施方式

参考图1和1a，其示出大体上被称作10的透析系统。透析器12经由通过血管通路装置(为清楚起见而未示出)连接到患者的动脉导管14接收血液，该血管通路装置例如，如通常用于从患者抽取血液的中空针头。血液通过蠕动泵16从患者泵送到透析器。血液以已知方式通过透析器且经由静脉导管18返回到患者。透析器12包括通过相反端闭合的圆柱形管。半渗透膜(未示出)提供在透析器管内且将患者血液与透析液(清洗)溶液分开。膜大体上在圆柱的相反端之间延伸。透析液溶液以已知方式从患者血液去除杂质。

透析器具有用于接收清洁透析液溶液的入口20和用于从透析器12去除废透析液溶液的出口22。透析器还具有用于从蠕动泵16接收未经处理血液的入口24和用于将经处理血液返回到患者的出口26。透析器12通常在使用中设置成大体上直立定向，其中患者血液从血液入口24到血液出口26纵向流动通过透析器12。透析液溶液入口20和透析液溶液出口22经配置以大体上正交于血液入口24和血液出口26而定向，且提供逆流。透析液溶液以在400ml/min的范围内的流体流速循环通过血液透析机，持续大致四个小时。

透析系统界定流体回路，该流体回路包含如现将描述的药筒30。药筒30是在所描述的血液透析机中的消耗组件。

药筒30由SG-10等丙烯酸塑料形成且具有机器侧和患者侧。药筒30界定通过对应的膜片闭合的泵腔室以界定对应的泵，该膜片由例如无DEHP的PVC形成。在此实施例中，每个膜片是应用到药筒30的机器侧的一整片常见材料的部分。个别的膜片可通过施加到其上的气动压力操作。

一系列流动路径形成于药筒30中，该流动路径用于运送由水、碳酸氢盐溶液和酸溶液构成的透析液溶液。流动路径位于闭合药筒30的机器侧的该片材料与闭合药筒30的患者侧的另一片相同材料之间。

在使用中，施加到每个泵腔室的柔性膜片的压力的变化通过常规阀调控制。压力源视需要将或者正压或者负压施加到每个泵腔室的膜片的一个侧面，以在由多个阀门界定的回路中泵送流体使其通过药筒30中的流体路径。

药筒30的阀门是常规膜片阀，其由药筒30中的对应的开口界定且通过对应的柔性膜片闭合。每个阀门可通过以下方式来操作：将负压施加到膜片以打开阀门以及将正压施加到膜片以闭合阀门。每个阀门的膜片是应用到药筒30的机器侧的一整片常见材料的部分。阀门根据流量控制策略而打开和闭合，如将变得显而易见。

药筒30的机器侧邻接包括具有多个凹入表面的压板的泵驱动器(未示出)，每个凹入表面在几何结构和体积上与在药筒30中界定的泵腔室大体上相对应。每个凹入表面具有流体端口，其可经由阀门与正流体(通常地)压力的源且与负流体压力的源连接。

正和负流体压力源对应地包含压力泵和真空泵。当阀门经操作以允许流体从正流体压力的源流入到凹入表面中时，膜片移动到相对应的泵腔室中，且其中的任何流体(即，透析液溶液)经由该系列的流动路径从泵腔室排出。当阀门经操作以允许流体流出凹入表面而到达负流体压力的源时，膜片移动远离泵腔室且进入到相对应的凹入表面中，以准许经由该系列的流动路径将流体抽取到泵腔室中。泵腔室的和压板的表面提供用于每个膜片的正止动器，以防止膜片的过度伸长。正止动器确保抽取到泵腔室中的流体的体积和从泵腔室泵送的流体的体积得到精确控制。

药筒30具有两个主要功能，制备透析液溶液和流动平衡。每个功能通过药筒的单独的部分执行，如图1和2中通过以图中的线A-A将药筒示意性分成两部分而说明。透析液制备功能通过药筒的大体上以34指代的一部分执行，且流动平衡功能通过药筒的大体上以36指代的另一个部分执行。药筒30制备经精确混合的均相透析液溶液，且确保供应到透析器12的清洁透析液的流量与从透析器12抽取的废透析液的体积相匹配(在临床容差内)。

药筒30具有到药筒30和离开药筒30的多个接点，如下文所描述。

在药筒30的机器侧中界定的第一入口端口38(从此处起被称作进水口端口)，从反渗透水供应装置等净化水供应装置31接收净化水。

在药筒30的一侧中界定的第一出口端口42(从此处起被称作出水口端口)，将净化水引导到第一透析液溶液成分，该成分在图1和1a中示出的所说明的实施例中是碳酸氢盐46。

在药筒30的与出水口端口42相同的侧中界定的第二入口端口50(从此处起被称作碳酸氢盐入口端口)，接收与碳酸氢盐46混合的净化水。

在药筒30的与出水口端口42和碳酸氢盐入口端口50相反的侧中界定的第三入口端口82(从此处起被称作酸入口端口)，接收第二透析液溶液成分，该第二透析液溶液成分在图1和1a中示出的所说明的实施例中是酸80。

第二出口端口104(从此处起被称作清洁透析液溶液出口端口)，界定在药筒的与出水口端口42和碳酸氢盐入口端口50相同的侧中。清洁透析液出口端口104将清洁透析液溶液引导到透析器12。

第四入口端口106(从此处起被称作废透析液溶液入口端口)，界定在药筒30的与出水口端口42、碳酸氢盐入口端口50以及清洁透析液出口端口104相同的侧中。废透析液溶液入口端口106从透析器12接收废透析液溶液。

第三出口端口122(从此处起被称作排液管端口)，界定在药筒的与酸入口端口82相同的侧中。排液管端口122将废透析液溶液引出药筒30。

透析液制备

透析液溶液在药筒30中通过组合净化水与两种透析液成分(即，碳酸氢盐溶液和酸溶液)来制备。

净化水经由进水口端口38从净化水供应装置31准入到药筒30中。净化水经由进水口阀门41(当其打开时)通过通道40，且在出水口端口42处离开药筒30。从此处起，净化水由管子44以已知方式运送通过碳酸氢盐药筒46以产生净化水和碳酸氢盐溶液。净化水和碳酸氢盐溶液由管子48运送且经由碳酸氢盐入口端口50重新准入到药筒30中。

在感测端口52处测量碳酸氢盐溶液的温度，且在感测端口54处测量碳酸氢盐溶液压力。在进入具有入口和出口的碳酸氢盐溶液储液槽58之前，碳酸氢盐溶液通过碳酸氢盐控制阀56(当其打开时)。碳酸氢盐控制阀56在不需要通过其的流动时闭合。

具有入口和出口的碳酸氢盐加药泵腔室60通过碳酸氢盐加药泵入口阀门62从碳酸氢盐溶液储液槽58接收碳酸氢盐溶液。碳酸氢盐加药泵腔室60通过膜片闭合以界定碳酸氢盐加药泵，该碳酸氢盐加药泵在膜片的致动后将碳酸氢盐溶液从碳酸氢盐加药泵60泵送到第一混合泵腔室66(碳酸氢盐泵腔室)。碳酸氢盐加药泵60具有碳酸氢盐加药泵出口阀门64，该碳酸氢盐加药泵出口阀门在碳酸氢盐加药泵入口阀门62打开时闭合。碳酸氢盐加药泵出口阀门64经打开以准许将碳酸氢盐溶液泵送到碳酸氢盐泵腔室66。当碳酸氢盐加药泵出口阀门64打开时，碳酸氢盐加药泵入口阀门62被闭合以防止将碳酸氢盐溶液被泵送回到碳酸氢盐溶液储液槽58中。

具有入口和出口的碳酸氢盐泵腔室66经由碳酸氢盐泵入口阀门68从碳酸氢盐加药泵60接收净化水和碳酸氢盐溶液。碳酸氢盐泵入口阀门68在打开时还可以准许净化水从进水口端口38进入到碳酸氢盐泵腔室66中。碳酸氢盐泵腔室66通过膜片闭合以界定泵，该泵在膜片的致动后通过碳酸氢盐泵出口阀门70将其中的碳酸氢盐溶液和净化水泵送到第二混合泵腔室76(酸泵)。

当碳酸氢盐泵入口阀门68打开时，碳酸氢盐泵出口阀门70和出水口阀门41闭合。当碳酸氢盐泵出口阀门70打开时，碳酸氢盐泵入口阀门68被闭合以防止将碳酸氢盐和净化水溶液泵送回到通道40中。

碳酸氢盐和净化水溶液从碳酸氢盐泵出口阀门70进入传感器通道72，其中血液透析机以已知方式测量碳酸氢盐和净化水溶液的导电性。随后，碳酸氢盐和净化水溶液在进入酸泵腔室76(如果碳酸氢盐和净化水溶液的导电性和温度在容差内的话)之前进入温度传感器74。

具有入口和出口的酸泵腔室76经由酸泵入口阀门78从碳酸氢盐泵66接收碳酸氢盐和净化水溶液。酸泵入口阀门78在打开时还可以准许酸溶液进入到泵腔室76中。酸泵腔室76通过膜片闭合以界定泵，该泵在膜片的致动后通过酸泵出口阀门88将其中的酸溶液、碳酸氢盐溶液和净化水泵送到第一流动平衡泵腔室100。当酸泵入口阀门78打开时，酸泵出口阀门88闭合。当酸泵出口阀门88打开时，酸泵入口阀门78闭合。

酸溶液经由酸溶液入口端口82从酸80的预定供应装置准入到药筒30中。酸溶液经由酸加药泵入口阀门84和酸加药泵出口阀门87从酸溶液入口端口通过酸加药泵腔室86。酸加药泵出口阀门87在酸加药泵入口阀门84打开时闭合。酸加药泵入口阀门84在酸加药泵出口阀门87打开时闭合。

透析液溶液经由酸泵出口阀门88离开酸泵腔室且通过第一透析液溶液温度传感器90和第一透析液溶液电导传感器92。提供第二透析液溶液温度传感器94和第二透析液溶液电导传感器96以证实由第一透析液溶液温度传感器90和第一透析液溶液电导传感器92提供的数据。只要由传感器90、92、94以及96测量的数据在容差内，透析液溶液就被准入到第一流动平衡泵腔室100中

流动平衡

药筒30的流动平衡功能提供第一和第二流动平衡泵腔室100、108，该泵腔室各自具有两个入口和两个出口以界定通过其的两个独立的流动路径。第一和第二流动平衡泵腔室100、108的体积大致相等。或者第一流动平衡泵腔室100或者第二流动平衡泵腔室108将透析液溶液泵送到透析器12，且第一或第二流动平衡泵腔室100、108中的另一个将透析液溶液从透析器12泵送到排液管端口122。在第一和第二流动平衡泵100、108的每隔大致20个冲程之后，该泵的功能反转。

从此以后，透析液溶液将被称作或者清洁透析液溶液或者废透析液溶液。清洁透析液溶液意在意指这样的透析液溶液：新透析液溶液；或已经处理以自其去除废产物的清洁透析液溶液。废透析液溶液意在意指：已经通过透析器12以将废液从患者血液去除到透析液溶液中的透析液溶液。

第一和第二流动平衡泵腔室100、108中的每一个都通过膜片闭合以界定对应的泵。膜片通过负压源致动而远离泵腔室以将以体积方式测量的量的透析液溶液抽取到泵腔室中。膜片经致动而朝向泵腔室以将其中的流体泵送出出口。

第一流动平衡泵腔室100具有用于从酸泵76接收清洁透析液溶液的清洁透析液溶液入口阀门98，以及用于将清洁透析液溶液泵送到透析器12的清洁透析液溶液出口阀门102。第一流动平衡泵腔室100还具有用于从透析器12接收废透析液的废透析液溶液入口阀门118，以及用于经由排液管出口端口122将废透析液泵送到排液管中的废透析液溶液出口阀门120。

在任一时间处，阀门98、102、118或120中的仅一个阀门将被打开且其它三个阀门将被闭合。如上文所描述，流动平衡功能需要使每个流动平衡泵的功能大致每隔20个循环交替。因此，当第一流动平衡泵100将清洁透析液溶液泵送到透析器12时，仅阀门98和102在使用中，且当第一流动平衡泵100将废透析液溶液从透析器12泵送到排液管时，仅阀门118和120将在使用中。

在闭合第一流动平衡泵清洁透析液入口阀门98后，通过第一流动平衡泵清洁透析液溶液出口阀门102将清洁透析液溶液泵送出第一流动平衡泵腔室100，且经由透析器出口端口104将清洁透析液溶液泵送到透析器12。

废透析液溶液经由透析器入口端口106从透析器12返回到药筒30。第二流动平衡泵腔室108具有用于从透析器12接收废透析液溶液的废透析液溶液入口阀门110，以及用于经由排液管出口端口122将废透析液溶液泵送到排液管的废透析液溶液出口阀门112。第二流动平衡泵108还具有用于从酸泵腔室76接收清洁透析液溶液的清洁透析液溶液入口阀门114，以及用于将清洁透析液溶液泵送到透析器12的清洁透析液溶液出口阀门116。

在任一时间处，阀门110、112、114或116中的仅一个阀门将被打开且其它三个阀门将被闭合。当第二流动平衡泵108将清洁透析液溶液泵送到透析器12时，仅阀门114和116将在使用中，且当第二流动平衡泵108将废透析液溶液从透析器12泵送到排液管时，仅阀门114和116将在使用中。

在所说明的实例中，第一和第二流动平衡泵100、108的操作可以交换，使得第一流动平衡泵100用于从透析器12抽取废透析液溶液，且第二流动平衡泵108用于将清洁透析液溶液泵送到透析器12中，如下文所描述。

在膜片的致动后，经由第二流动平衡泵清洁透析液溶液入口阀门114将清洁透析液溶液从酸泵76抽取到第二流动平衡泵腔室108中。随后在闭合清洁透析液溶液入口阀门114后，经由第二流动平衡泵清洁透析液溶液出口阀门116将清洁透析液溶液从第二流动平衡泵腔室108泵送到透析器12。

经由第二流动平衡泵废透析液溶液入口阀门118将废透析液溶液从透析器12抽取到第一流动平衡泵100中。随后在闭合废透析液溶液入口阀门118后，经由第二流动平衡泵废透析液溶液出口阀门120将废透析液溶液泵送出第一流动平衡泵腔室100，且经由排液管出口端口122将废透析液溶液泵送到排液管。

从透析器12返回的流体的体积大于经由第一或第二流动平衡泵100、108泵送到透析器的流体的体积。第一和第二流动平衡泵具有固定体积，意味着多余的流体体积不能被容纳在第一或第二流动平衡泵中。超滤泵200提供在第一和第二流动平衡泵100、108之间，且具有入口阀门210和出口阀门212。超滤泵200包括在药筒中通过柔性膜片闭合的凹入凹部，凹入凹部和柔性膜片界定超滤泵腔室。

在使用中，打开超滤泵200的入口阀门210以允许超滤泵抽取预定体积的废透析液溶液。当超滤泵的入口阀门210打开时，超滤泵200的出口阀门212闭合。当超滤泵200已接收一体积的废透析液溶液时，出口阀门212打开，且将超滤泵腔室中的废透析液溶液泵送通过出口阀门212，且经由排液管出口端口122将废透析液溶液泵送到排液管。当超滤泵200的出口阀门212打开时，超滤泵200的入口阀门210闭合。

超滤泵的目的是去除由患者产生的多余流体。通过将超滤泵操作与流动平衡泵分开且通过采用本文中所描述的泵布置，可以在流动平衡泵的操作的阶段之间的适当的间隔处从透析器去除流体，而不需要修改流动平衡泵操作。通常，超滤泵将在流动平衡泵的泵交换操作期间从透析器去除流体，且这可以在每隔10个流动平衡泵循环一次到每隔30个流动平衡泵循环一次的范围内进行。通常，通过超滤泵大致每隔20个泵循环一次从透析器去除流体。

图2示出根据本发明的流动平衡泵100的代表性视图。流动平衡泵腔室194提供在药筒上且通过膜片196闭合，该膜片静止，搁置在泵腔室194上。泵腔室经由透析液溶液入口端口210接收或者清洁透析液溶液或者废透析液溶液，且经由透析液溶液出口端口212从泵腔室泵送透析液溶液。

药筒30可移除地安装到血液透析机中，该血液透析机具有在尺寸和形状上与泵腔室194大体上相对应的流动平衡泵腔198。在经由泵腔压力入口端口214供应正或负压后，膜片被致动到或者泵腔室194或者泵腔198中，以或者将流体抽取到泵腔室194中或者从泵腔室194泵送流体。

药筒清洗

在每次使用之后，血液透析机需要清洁以防止在随后的透析操作(sitting)期间对患者血流的污染。如上文所描述，可移除药筒30在每一次操作之后通常被弃置。在本发明的一个实施例中，药筒30经清洁以允许重新用于随后的透析操作中。

装置的操作

图3示出本发明的泵和阀门布置201的示意性表示。在此情况下，泵和阀门布置201通过膜泵药筒(或部分药筒)和具有压板的真空泵阵列的组合提供。膜泵药筒在布局上类似于上文所描述的流动平衡泵布置。

膜泵药筒包括第一和第二源阀门205、206，第一和第二泵207、216以及第一和第二泵腔室208、218，第一和第二透析器入口阀门209、217以及第一和第二透析器出口阀门213、215。

真空泵阵列和压板包括具有圆形凹陷的样式的压板，该圆形凹陷在位置和大小上与泵药筒上的阀门和泵相对应。在图中，这些圆形凹陷的编号比膜泵特征高100。

每个凹陷具有在其底部处的孔口，该孔口与相关联的真空泵处于流体联通。在其搁置在压板的背面上时以虚线示出的每个真空泵的编号比对应的相关联压板特征高100。

所有真空泵都连接到控制系统500。控制系统500是微处理器，该微处理器以一种方式操作真空泵405到419以便实现或者血液透析滤过或者血液透析，如下文所描述。到泵的连接可以是有线或无线的。无线连接选项包含IR、蓝牙或WIFI等等。

透析液通过混合酸和碳酸氢盐化合物与设定体积的去离子水而在药筒上的其它地方产生，该去离子水由已经如上文所描述进行杀菌的反渗透机器提供。这形成由泵和阀门布置201使用的透析液327的源。

通过选择性地操作真空泵，控制系统控制阀门的打开和闭合以及第一和第二泵的致动。微处理器控制系统可编程以用多种不同配置操作阀门。基于控制器的编程，控制器将与阀门或用于操作阀门的构件中的每一个通信，使得每个阀门可以基于由使用者、技术操作人员或程序指令输入到控制器中的编程而被独立地打开和闭合。

第一操作模式-血液透析

布置201的第一操作模式的泵送循环以第一和第二透析器入口阀门209、217以及第一和第二透析器出口阀门213、215的闭合开始。第一源阀门205和第一排液阀219打开，第二源阀门206和第二排液阀211闭合。第一泵207随后经操作以将透析液327从透析液源203抽取到第一泵207的第一泵腔室208中，且第二泵216经操作以将第二泵216的第二泵腔室218内的透析液327排出到排液管221中。因此，通过负压将透析液源203中的透析液327抽取到第一泵腔室208中，该负压在通过透析机(未示出)中的真空构件拉动第一泵腔室208的膜使其远离泵腔室时产生。当第二泵216中的膜被压到第二泵腔室218中时，第二泵腔室218中的透析液327经受正压，因此通过打开的第一排液阀219将透析液驱动出以便将其丢弃。

在泵循环的下一阶段中，第一透析器入口阀门209和第一透析器出口阀门215打开且第一源阀门205和第一排液阀219闭合。第一泵207随后经致动以将透析液327从第一泵腔室208内排出到透析器(未示出)中，且第二泵216经致动以将废透析液327从透析器(未示出)拉动到第二泵腔室218中。在此步骤中，当膜被下压到第一泵腔室208中时，第一泵腔室208中的透析液327具有施加到其上的正压，由此迫使透析液327通过透析回路且进入到透析器中。在透析器中，透析液327以通常的逆流布置传递到患者的血液，且废产物经由扩散而穿过透析器膜扩散到透析液327中。透析液327通过透析器且进入到第二泵腔室中的移动由负压辅助，该负压由第二泵腔室的膜产生，该膜通过透析机上的由装置的控制器操作的真空构件缩回。重复这两个阶段，且随后在泵循环的第三阶段中，第一透析器入口阀门209和第一透析器出口阀门215闭合，第一排液阀219打开，且第二泵216经致动以将废透析液327从第二泵腔室218排出到排液管221中。因此，在完成此步骤之后，泵腔室208、218都是空的。

在循环的第四步骤中，第一排液阀219闭合且第二源阀门206打开以便允许第二泵216将透析液从源203抽取到第二泵腔室218中。在第五步骤中，在第二泵腔室218现在被填满的情况下，第二透析器入口阀门217和第二透析器出口阀门213打开，且第二源阀门闭合。第二泵216经致动以将第二泵腔室218中的透析液排出到透析器(未示出)中，且第一泵207经致动以将透析液从透析器抽取到第一泵腔室208中。这允许进行与第一和第二步骤中所执行的相同的操作，但泵207、216的角色交换。因此，两个泵腔室208、218的体积之间的任何小差异都被抵消。

重复第四和第五步骤，且最后，第二透析器出口阀门213和第二透析器入口阀门217闭合，第二排液阀211和第二源阀门打开，且第一泵207经操作以将透析液从第一泵腔室208排出到排液管221中。

第二操作模式-血液透析滤过(双联泵送)

布置201的第二操作模式的泵送循环以以下操作开始：打开第一和第二源阀门205、206以及第一和第二透析器入口阀门209、217，以及闭合第一和第二透析器出口阀门213、215以及第一和第二排液阀211、219两者。第一和第二泵207、216都经致动以对应地将透析液从源203抽取到第一和第二泵腔室208、218中。因此，透析液327由于通过膜在泵207、216中的移动产生的负压而被从透析液源203抽取到腔室208、218两者中。

在第二步骤中，第一和第二源阀门205、206以及第一和第二透析器出口阀门213、215闭合，第一和第二透析器入口阀门209、217打开，且第一和第二泵207、216都经致动以对应地将透析液从第一和第二泵腔室208、218排出到透析器中。因此，当泵207、216被启动时，产生将透析液327压到透析器中的正压。当透析器出口阀门213、215闭合时，透析液327无处可去，并且因此至少一些透析液327穿过透析器的半渗透膜且进入到透析器的血液侧中。这允许透析液327与血液混合且溶解在血液中积累的许多有害废产物。

在第三步骤中，第一和第二透析器出口阀门213、215打开，第一和第二透析器入口阀门209、217闭合，且第一和第二泵207、216都经致动以将废透析液从透析器对应地抽取到第一和第二泵腔室208、218中。因为透析液源阀门205、206闭合，所以由泵207、216产生的负压被透析器感觉到，且此负压穿过半渗透透析器膜将透析液327连同经溶解且相关联的废物成分抽回，且填充泵腔室208、218。由此，基本上不存在透析液到患者血液的净转移。在本发明的方法中的每一个中的步骤的持续时间通常约为1秒。

最后，第一和第二排液阀211、219打开，第一和第二透析器出口阀门215、213闭合，且第一和第二泵207、216都经致动以对应地将废透析液从第一和第二泵腔室208、218排出到排液管221中。

第二操作模式-血液透析滤过(分流泵送)

替代地，布置201的第二操作模式的泵送循环可以以下操作开始：闭合第一和第二透析器入口阀门209、217，打开第一透析器出口阀门215，闭合第二透析器出口阀门213，打开第一源阀门205，闭合第二源阀门206，闭合第一和第二排液阀219、211。第一泵207随后经致动以将透析液327从源203抽取到第一泵腔室208中，且第二泵216经致动以将透析液327从透析器抽取到第二泵腔室218中。因此，通过在泵207、216两者中产生的负压将透析液327抽取到泵腔室208、218两者中。从患者的血液拉动从透析器抽取的透析液327、使其穿过透析器的半渗透膜且进入到第二泵腔室218中。当第一透析器入口阀门209闭合时，透析液327并不沿着透析液327回路反向流动到第一泵腔室208中。第一泵腔室208替代地通过从透析液源203抽取透析液327来填充。

在第二步骤中，第一透析器入口阀门209和第一排液阀219打开，第一透析器出口阀门215和第一源阀门205闭合，且第一泵207经致动以将透析液从第一泵腔室208排出到透析器中且第二泵216经致动以将透析液从第二泵腔室218排出到排液管221中。因此，第一泵腔室208中的透析液327在正压下被压入到透析器中，但在透析器出口阀门215、213闭合时，透析液无处可去，除了穿过透析器的半渗透膜且进入到透析器的血液侧中。

重复这两个步骤，且随后在第三步骤中，第一透析器入口阀门209和第一排液阀219闭合，第二透析器出口阀门213和第二源阀门206打开。第二泵216经致动以将透析液从源抽取到第二泵腔室218中，且第一泵207经致动以将透析液从透析器(未示出)抽取到第一泵腔室208中。

最后，第二透析器入口阀门217和第二排液阀211打开，第一和第二透析器出口阀门215、213以及第一源阀门205闭合，且第一泵207经致动以将透析液从第一泵腔室208排出到排液管221中，且操作第二泵216以将透析液从第二泵腔室218排出到透析器(未示出)中。第三和第四步骤的操作与第一和第二步骤相同，除了第一和第二泵的角色已经交换。

第二操作模式-血液透析滤过(具有延迟的分流泵送)

替代地，布置201的第二操作模式可以以下操作开始：打开第一源阀门205和第一排液阀219，闭合第一透析器出口阀门215，且操作第二泵216以将透析液从第二泵腔室218排出到排液管221中，且操作第一泵207以将透析液从透析液源203抽取到第一泵腔室208中。

在第二步骤中，第一透析器入口阀门209打开，且第一透析器出口阀门215、第一源阀门205以及第一排液阀219闭合。第一泵207随后经致动以将透析液从第一泵腔室208排出到透析器中，且第二泵216处于空闲状态。因此，第一泵腔室208中的透析液327在正压下被压入到透析器中，但当透析器出口阀门215、213闭合时，透析液无处可去，并且因此穿过透析器的半渗透膜且进入到透析器的血液侧中。

在第三步骤中，第一透析器入口阀门209闭合，第一透析器出口阀门215打开，第一泵207处于空闲状态且第二泵216经致动以将透析液从透析器抽取到第二泵腔室中。从患者的血液拉动从透析器抽取的透析液327、使其穿过透析器的半渗透膜且进入到第二泵腔室218中。

随后重复第一、第二和第三步骤。在第四步骤中，第二泵经操作以将第二泵腔室中的透析液327排出到排液管中。因此，在第四步骤之后，两个泵腔室都是空的。

在第五步骤中，第二源阀门206打开，且第一排液阀211和第一透析液出口阀门213闭合，且第二泵216经操作以将透析液327从透析液源203抽取到第二泵腔室218中。第二源阀门206闭合、第二透析器入口阀门217打开，且泵经启动以将第二泵腔室218中的透析液327排出到透析器中。

在第六步骤中，第二透析器入口阀门217闭合且第二透析器出口阀门215打开，且第一泵经操作以将透析液327从透析器抽取到第一泵腔室208中。

最后，第二排液阀打开且第一透析器入口阀门和第二透析器出口阀门闭合，且将透析液从第一泵腔室排出到排液管中。

随后重复第五、第六和第七方法步骤，由此完成泵送循环。

尽管控制系统500已经在具体实施例中描述为微处理器，但控制系统500可以替代地包括电气开关布置或机械控制布置。在机械控制布置的情况下，据设想，单一真空泵将对压板施加负压(而非将个别的真空泵用于每个压板腔)，且机械凸轮或齿轮布置将致动压板上的阀门以根据所需的操作模式选择性地控制负/正压的施加。

Claims (37)

1.一种血液处理装置，其包括：

透析器；

流动平衡泵和阀布置，包括：

第一泵，所述第一泵用于将预定体积的清洗溶液从清洗溶液源输送到所述透析器；

第二泵，所述第二泵用于从所述透析器去除预定体积的清洗溶液且将所述清洗溶液输送到排液管；

第一透析器入口阀门，其布置在所述第一泵和所述透析器的入口之间；

第一透析器出口阀门，其布置在所述透析器的出口和所述第二泵之间；其中所述第一泵和所述第二泵都可操作以将预定体积的清洗溶液从清洗溶液源输送到所述透析器，且从所述透析器去除预定体积的清洗溶液并将所述清洗溶液输送到排液管；

第一清洗溶液源阀门，其布置在所述清洗溶液源与所述第一泵之间；

第二清洗溶液源阀门，其布置在所述清洗溶液源与所述第二泵之间；

第一排液阀，其布置在所述第二泵与所述排液管之间；

第二排液阀，其布置在所述第一泵与所述排液管之间；

流动平衡泵和阀布置进一步包括：布置在所述第二泵和所述透析器的所述入口之间的第二透析器入口阀门，以及布置在所述透析器的所述出口和所述第一泵之间的第二透析器出口阀门；

所述流动平衡泵和阀布置包括的阀门和泵中的每一个可独立地操作；以及其中所述血液处理装置进一步包括：

控制系统，其经配置而以准许血液透析的至少一种第一模式和准许血液透析滤过的至少一种第二模式来操作所述流动平衡泵和阀布置，

其中发生血液透析是因为来自患者血液的废产物经由穿过透析器中的半渗透膜的扩散而转移到所述清洗溶液，但是所述清洗溶液没有穿过所述膜；

其中发生血液透析滤过是因为当所述清洗溶液被迫穿过所述膜而进入所述患者血液且接着被拉回穿过所述膜时，来自患者血液的废产物转移到所述清洗溶液；以及

其中所述至少一种第二模式包括同相地操作所述第一泵和所述第二泵以产生将所述清洗溶液压到所述透析器中的正压，或者异相地操作所述第一泵和所述第二泵以产生将所述清洗溶液压到所述透析器中的正压。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制系统经配置以在使用中使所述流动平衡泵和阀布置包括的阀门和泵在所述至少一种第一模式和所述至少一种第二模式之间的操作交替。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制系统经配置以使负责将清洗溶液输送到所述透析器的泵和负责在给定数目的泵送循环之后从所述透析器去除废清洗溶液的泵交替。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述泵送循环的数目是两个或多于两个泵送循环。

5.根据权利要求1所述的装置，其中泵是容积式泵。

6.根据权利要求5所述的装置，其中泵是膜泵。

7.根据权利要求1所述的装置，其中泵和阀门形成于一次性药筒上。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述一次性药筒上的泵和阀门通过将负/正气压选择性地施加到其上来致动。

9.根据权利要求8所述的装置，其中负/正气压的所述选择性施加通过气动泵来实现。

10.根据权利要求9所述的装置，其中每个泵或阀门都具有在接纳所述一次性药筒的机器上的相关联的气动泵。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述控制系统控制对应的所述气动泵的操作。

12.根据权利要求11所述的装置，其中所述控制系统是用电子方式控制所述气动泵的微处理器。

13.根据权利要求12所述装置，其中所述控制无线地实现。

14.一种操作根据权利要求1到13中任一项所述的装置的方法，其中以准许血液透析的至少一种第一模式和准许血液透析滤过的至少一种第二模式操作所述流动平衡泵和阀布置包括的阀门和泵。

15.根据权利要求14所述的方法，其中阀门和泵经操作以在准许血液透析的所述至少一种第一模式和准许血液透析滤过的所述至少一种第二模式之间交替。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中以准许血液透析滤过的所述至少一种第二模式操作阀门和泵。

17.根据权利要求14到15中任一项所述的方法，其中所述至少一种第一模式包括以下步骤：

a)操作第一泵以将清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作第二泵以将废清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；以及

b)操作所述第一泵以将所述清洗溶液从第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵将废清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一模式包括以下步骤：

a)闭合第一透析器入口阀门，闭合第一透析器出口阀门，操作所述第一泵以将一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；以及

b)打开所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一透析器出口阀门，打开第一清洁溶液源阀门，打开第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；以及

b)打开所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，闭合所述第一清洁溶液源阀门，闭合所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一和第二透析器入口阀门，闭合所述第一和第二透析器出口阀门，打开所述第一清洗溶液源阀门，打开所述第一排液阀，闭合第二清洗溶液源阀门，闭合第二排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；

b)打开所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，闭合所述第一清洁溶液源阀门，闭合所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中；

c)闭合所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一透析器出口阀门，打开所述第一排液阀，操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；以及

d)闭合所述第一排液阀，打开所述第二清洗溶液源阀门，操作所述第二泵以从所述清洁溶液源抽取所述一体积的清洗溶液；

e)打开所述第二透析器入口阀门，打开所述第二透析器出口阀门，闭合所述第二清洗溶液源阀门，操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述透析器中，且操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第一泵中；

f)闭合所述第二透析器出口阀门，打开所述第二排液阀，闭合所述第二透析器入口阀门，打开所述第二清洗溶液源阀门，操作所述第二泵以从所述清洗溶液源抽取所述一体积的清洗溶液，且操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述排液管中。

21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第一模式包括在步骤b)和c)之间重复步骤a)和b)一次或多次的步骤。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其中所述第一模式包括在步骤f)之后的重复步骤e)和f)一次或多次的步骤。

23.根据权利要求14到15中任一项所述的方法，其中所述至少一种第二模式包括以下步骤：

a)操作所述第一泵以将一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中；以及

b)操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中；以及

b)打开所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一透析器出口阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，打开所述第一清洗溶液源阀门，闭合所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中；以及

b)打开所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一透析器出口阀门，闭合所述第一清洗溶液源阀门，打开所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一和第二透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，闭合所述第二透析器出口阀门，打开所述第一清洗溶液源阀门，闭合所述第二清洗溶液源阀门，闭合所述第一和第二排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中；

b)打开所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一透析器出口阀门，闭合所述第一清洗溶液源阀门，打开所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；

c)闭合所述第一透析器入口阀门，打开所述第二透析器出口阀门，打开所述第二清洗溶液源阀门，闭合所述第一排液阀，操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第二泵中，且操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第一泵中；以及

d)打开所述第二透析器入口阀门，闭合所述第一和第二透析器出口阀门，闭合所述第一清洗溶液源阀门，打开所述第二排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述排液管中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述透析器中。

27.根据权利要求26所述的方法，其进一步包括在步骤b)和c)之间重复步骤a)和b)一次或多次的步骤。

28.根据权利要求26或27所述的方法，其进一步包括在步骤d)之后重复步骤c)和d)一次或多次的步骤。

29.根据权利要求14到15中任一项所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)操作所述第一泵以将一体积的清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；

b)操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中；

c)操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)打开所述第一清洗溶液源阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中；

b)打开所述第一透析器入口阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中；以及

c)闭合所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一透析器出口阀门，打开所述第一清洗溶液源阀门，打开所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中，

b)打开所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一清洗溶液源阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中；以及

c)闭合所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，闭合所述第一排液阀，操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：

a)闭合所述第一透析器出口阀门，打开所述第一清洗溶液源阀门，打开所述第一排液阀，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到所述第一泵中，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中，

b)打开所述第一透析器入口阀门，闭合所述第一清洗溶液源阀门，操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述透析器中，

c)闭合所述第一透析器入口阀门，打开所述第一透析器出口阀门，闭合所述第一排液阀，操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第二泵中，

d)打开所述第一排液阀，闭合所述第一透析器出口阀门，操作所述第二泵以将所述清洗溶液从所述第二泵排出到所述排液管中，

e)闭合所述第一排液阀，打开所述第二清洗溶液源阀门，闭合所述第二透析器入口阀门，且操作所述第二泵以将一体积的清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到所述第二泵中，

f)闭合所述第二清洗溶液源阀门，打开所述第二透析器入口阀门，且操作所述第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第二泵排出到所述透析器中，

g)闭合所述第二透析器入口，打开所述第二透析器出口，闭合所述第二排液阀，且操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液抽取到所述第一泵中；以及

h)打开所述第二排液阀，闭合所述第二透析器出口阀门，打开所述第二清洗溶液源阀门，且操作所述第一泵以将所述一体积的清洗溶液从所述第一泵排出到所述排液管中，且操作所述第二泵以将一体积的清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到所述第二泵中。

33.根据权利要求32所述的方法，其进一步包括在步骤c)和d)之间重复步骤a)到c)一次或多次的步骤。

34.根据权利要求32或33所述的方法，其进一步包括在步骤h)之后重复步骤f)到h)一次或多次的步骤。

35.根据权利要求14到15中任一项所述的方法，其中所述第二模式包括以下步骤：a)操作所述第一和第二泵两者以将一体积的清洗溶液从清洗溶液源抽取到所述第一和第二泵中；b)操作两个泵以将所述一体积的清洗溶液排出到所述透析器中且使所述清洗溶液穿过所述透析器的膜；c)操作所述第一和第二泵以将所述一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到两个泵中；以及d)操作所述第一和第二泵两者以将所述一体积的清洗溶液从泵排出到所述排液管中。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述第二模式包括：a)打开所述第一和第二清洗溶液源阀门以及第一和第二透析器入口阀门两者，闭合所述第一和第二透析器出口阀门以及所述第一和第二排液阀两者，且操作所述第一和第二泵以将清洗溶液从所述清洗溶液源抽取到第一和第二泵腔室中；b)闭合所述第一和第二清洗溶液源阀门和所述第一和第二透析器出口阀门，打开所述第一和第二透析器入口阀门，且操作所述第一和第二泵两者以将透析液从所述第一和第二泵腔室排出到所述透析器中；c)打开所述第一和第二透析器出口阀门，闭合所述第一和第二透析器入口阀门，且操作所述第一和第二泵两者以将一体积的清洗溶液从所述透析器抽取到所述第一和第二泵腔室中；d)打开所述第一和第二排液阀，闭合所述第一和第二透析器出口阀门，且操作所述第一和第二泵两者以将一体积的清洗溶液从所述第一和第二泵腔室排出到所述排液管中。

37.一种与具有透析器的血液处理机一起使用的药筒，所述药筒包括：

第一泵腔室，其经调适以在使用中将一体积的清洗溶液从清洗溶液源输送到所述透析器；

第二泵腔室，其经调适以在使用中从所述透析器去除一体积的清洗溶液且将所述清洗溶液输送到排液管；

第一透析器入口阀门，其布置在所述第一泵腔室和所述透析器的入口之间；

第一透析器出口阀门，其布置在所述透析器出口的出口和所述第二泵腔室之间；

阀门和泵腔室中的每一个可独立地操作；以及

其中所述药筒经配置以根据权利要求14到34中的任一项的方法操作阀门和泵腔室。