CN106039444B - 用于泵送处理溶液通过透析器的盒子 - Google Patents

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Abstract

一种用于泵送处理溶液通过透析器的盒子，安装在透析监测器中，盒子是具有集成到本体(52)的液压歧管(53)和气动歧管(54)的整体组件。本体具有用于将液压歧管连接到透析器、将气动歧管连接到气动压力源的接头。一组溶液泵集成在盒子中，每个溶液泵包括位于本体内的泵腔。溶液泵可操作为通过各个溶液泵的泵腔(30)中的往复式气‑液界面的作用而使处理溶液通过液压歧管转移到透析器和/或从透析器移出。气‑液界面直接形成在气态物质与处理溶液之间。阀装置(58)附接到本体并可操作为控制气态物质和处理溶液进入到泵腔内，以使气‑液界面往复运动，由此泵送处理溶液通过液压歧管。盒子被配置为在无需移动本体内的部件的情况下泵送处理溶液。

Description

用于泵送处理溶液通过透析器的盒子
本申请是申请人为“甘布罗伦迪亚股份公司”、申请日为2013年12月09日、申请号为201380025246.8、发明名称为“用于泵送处理溶液通过透析器的盒子”的申请的分案申请。
技术领域
本发明主要涉及通过使用用于体外血液处理的透析系统来进行肾替代疗法的领域，尤其涉及这种透析系统中的用于泵送处理溶液通过透析器的盒子。
背景技术
在体外血液处理中，从人或动物的治疗对象中抽取血液，将血液在透析器中处理，然后借助体外血液流动回路将血液重新引回治疗对象。这种体外血液处理包括血液透析，血液透析滤过，血液滤过，超滤(流体去除)等。
一般来说，体外血液处理的目的是在透析器内使得水和溶质移动穿过半渗透膜。在许多类型的体外处理中，这是通过在半渗透膜的一侧泵送血液通过透析器以及通过在半渗透膜的另一侧泵送处理溶液(透析液)通过透析器来实现的。
现有技术的透析系统包括一个复杂的供应装置，以用于制备和调节处理溶液以及用于泵送处理溶液通过透析器。该供应装置限定一流体路径，所述流体路径延伸通过多个单独的部件，诸如泵、阀、接头、流体管线、传感器、超滤测量设备等等。这种供应装置的制造是劳动密集型的。而且，大量的连接部以及可拆卸及可移动的部件会导致流体泄漏和/或操作失败，并且需要维护。
US2012/0106289中公开了多个单独的盒子，所述盒子可以被实施成透析系统中的用于处理溶液的供应装置的不同功能部分。混合盒被实施成混合处理溶液，然后将处理溶液发送到存储容器或贮液器。中间盒被实施为提供流体管线和端口。平衡盒被实施为通过平衡室来对沿一个方向进入平衡盒的流体量和从另一个方向进入平衡盒的流体量进行平衡。平衡盒还被实施为提供计量功能，其中来自一个方向的流体量可以被泵送而使得它绕过平衡室且不影响平衡量。盒子可以组合成一个盒设备/系统，其混合处理流体，输送处理流体，而且对流经透析器之前和之后的处理流体的量进行平衡。每一盒子包括至少一个往复式容积泵，表示为“pod泵”。每个pod泵由含有柔性膜的大体球形内腔形成，所述柔性膜有效地将球腔分为容积可变的泵室和一个互补的容积可变的致动室。致动室以及与pod泵相关的阀都是气动控制。通过向致动室交替地施加负的气动(或大气)压力和正的气动压力，膜被迫在腔内来回运动。位于泵送室的流体入口和流体出口处的阀都与往复式膜同步操作，以使得处理流体被泵送通过泵送室。通过作用在膜上的气动压力，每个阀可以被控制而打开和关闭，所述膜在盒中安装成与各自的阀座配合。每个盒均形成为由三个板制成的组件，所述板上形成有互补的沟槽，以限定pod泵的内腔以及用于气动压力和处理溶液的适当路径。为了形成pod泵和阀，将各个膜装配在至少两个板之间。WO2008/106191中示出了一个类似的血液透析系统。
US2012/0106289和WO2008/106191的供应装置包括若干个盒子和许多在生产中待组装的单独的部件。因此，制造非常复杂，而且供应装置具有许多故障点以及许多可能导致泄漏的连接点。已经意识到的是，其中一个盒子内的部件的移动发生失效会导致整个盒子、甚至整个盒系统废弃，因为很难或无法打开盒子以替换失效的部件。此外，在盒子内设置多个膜会限制盒子的设计，而且可能会导致形状因数增加。
在腹膜透析领域(PD)，还公知的是，提供安装在PD回路中以供应处理流体的一次性的盒子。盒子是由限定内腔的刚性基体或框架以及连贯的隔膜、薄片或薄膜形成的单体部件，所述连贯的隔膜、薄片或薄膜覆盖在整个基体或框架及其腔上，以限定盒子内的泵站、流体路径和阀站。盒子在回路中安装成与致动器系统接口，所述致动器系统作用在隔膜、薄片或薄膜上，以对通过盒子的处理流体施予期望的运动。致动器系统可操作为在隔膜、薄片或薄膜处施加局限性的正或负的气动压力，如WO94/20158、WO2009/094182、WO2009/094183和US2009/0012455所示，或通过操作往复式活塞以作用于隔膜、薄片或薄膜，如US2011/0196289和US2012/0259276所示。
WO01/17584、WO01/17649和WO03/101510中公开了在血液处理装置中使用的用于供应血液的一次性盒子。这些一次性盒子还包括刚性基体，所述刚性基体具有装配室和通道以及覆盖在其上的薄片或隔膜。盒子被安装在血液处理装置的控制站中，其在薄片或隔膜上施加不同的气动压力或液压以泵送血液通过盒子。现有技术还包括所谓的射流泵送系统，其中交替的负气压和正气压直接作用于室中的液体，以泵送液体通过该室。US2006/0196884提出了这样的泵送系统，用于在制造半导体设备时分配大量流体。GB2283065公开了一种用于泵送放射性液体或危险性液体的射流泵送系统。GB2239904公开了另一种射流泵送系统。
尽管射流泵送系统本身是已知的，但现有技术并没有提示将这些射流泵送系统用在一般医疗系统中，更没有提示用于在透析系统中泵送处理溶液。而且现有技术也没有提示，这些射流泵系统可以集成在盒子或连结的集合管中。事实上，现有技术一直教导的是，泵送处理溶液通过透析器的盒子应包括被致动以对通过盒子的处理流体施予期望的运动的隔膜、膜或薄片。
发明内容
本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个上述的局限。
另一个目的是获得一种例如在操作失效和泄漏方面的可靠性有所改进的、透析系统中的用于处理溶液的供应装置。
进一步的目的是提供一种供应装置，其例如在装配简易程度和装配成本方面适于大规模生产。
还有一个目的是实现供应装置的紧凑设计和/或设计供应装置的灵活性有所改进。
这些目的中的一个或多个以及可能从以下描述中出现的进一步的目的都能够借助根据独立权利要求和由从属权利要求限定的实施例的盒子、透析监测器和操作盒子的方法而至少部分地实现。
本发明的第一个方面是一种透析系统中的用于泵送处理溶液通过透析器的盒子，所述盒子包括：本体，液压歧管，限定在所述本体内并配置为与所述本体上的第一液压接头流体连通，所述第一液压接头被设置为将所述透析器连接到所述盒子，气动歧管，限定在所述本体内并配置为与所述本体上的第一气动接头流体连通，所述第一气动接头被设置为将所述盒子连接到气动压力源，一组溶液泵，集成在所述盒子中，而且每个所述溶液泵均包括泵腔，所述泵腔被限定在所述本体内，用于与所述液压歧管及所述气动歧管流体连通，以及阀装置，能够操作为选择性地连通所述泵腔和所述液压歧管及所述气动歧管，以便在各个所述溶液泵的运行期间，使所述泵腔中的界面往复运动，由此通过所述液压歧管转移处理溶液，其中，在所述溶液泵的运行期间，各个所述溶液泵的泵腔将所述界面限定为所述泵腔中的、允许经由所述气动歧管进入的气态物质与允许经由所述液压歧管进入的处理溶液之间的直接气-液界面，以及其中所述本体包括由塑料材料制成的多个固体板，所述多个固体板共同限定了所述液压歧管、所述气动歧管和各个溶液泵的泵腔，而且所述多个固体板被组装成矩形立方体。。
本发明还提供了一种透析监测器，包括如前所述的盒子和用于控制所述阀装置的操作的控制器。
通过设计溶液泵经由泵腔内的直接气-液界面(“气-液界面”)而被气体运动驱动，使得在无需安装移动部件(诸如膜、隔膜、活塞或柱塞)的情况下，就能够在盒子中实现处理溶液的泵送。将一组无膜溶液泵集成在盒子中有助于盒子的制造，而且也将减少泄漏和操作失败的可能性。此外，创造性地使用气-液界面以泵送处理溶液通过盒子还提供了更大的设计自由度，例如相对于该组溶液泵在盒子中的位置而言，因为在制造盒子期间溶液泵无需被放置成允许安装膜或其他运动部件。设计的改进自由度还可以使盒子的设计更为紧凑。
根据实施方式，该组溶液泵可包含单个或多个溶液泵。每个溶液泵限定了集成的容积式泵，其在填充阶段和泵送或排空阶段的重复循环中操作，在填充阶段中，给定容积的液体因气-液界面的运动而通过一个或多个入口被抽入泵腔中，在泵送或排空阶段中，给定容积的液体因气-液界面的运动而通过一个或多个出口被推出泵腔。单个溶液泵由此产生脉动的或间歇的输出流。为了实现连续的或半连续的输出流，两个或两个以上的溶液泵可以并联连接，这些阀装置可操作为以相互时移相位(in mutually time-shifted phases)驱动并联溶液泵的泵腔中的气-液界面，使得泵腔的输出流量和/或输入流量基本上是连续的。
液压歧管是分配盒子本体内的液体的通道或路线(track)的系统。液压歧管通常限定了从限定在本体外部上的开口或端口延伸到限定在本体内部的腔(例如，泵腔)的内部流体路径。液压歧管还可以限定在本体内的这些腔之间延伸的内部流体路径。液压歧管可以用于在盒子内分配单种液体、处理溶液。在其它实施例中，液压歧管可以被设计为分配一种以上的液体，例如在盒子内混合以形成处理溶液(见下文)的不同的液体成分。
气动歧管是在盒子本体内分配气体压力的通道或路线的系统。气动歧管通常限定了从限定在本体外部上的开口或端口延伸到限定在本体内部的腔(例如，泵腔)的内部流体路径。气动歧管还可以限定在本体内的这些腔之间延伸的内部流体路径。
各个溶液泵的泵腔的下部限定有一个或多个入口和一个或多个出口，所述入口和所述出口都连接到液压歧管。上述阀装置可以进一步被配置为在填充阶段期间允许通过入口的流体连通并防止通过出口的流体连通，而在排空阶段期间防止通过入口的流体连通并允许通过出口的流体连通。阀装置的这种同步操作可通过单向阀(也称为止回阀或逆止阀)来实现，所述单向阀被设置在入口的上游和出口的下游，以控制液体流量。单向阀因各个单向阀两端的液压差而被驱动以自动地打开和关闭。替代地，阀装置包括设置在入口的上游和出口的下游的主动控制阀，所述主动控制阀被主动控制以与填充阶段、排空阶段同步地打开和关闭。使用主动控制可以更好地控制入口阀和出口阀的打开和关闭，还可以实现附加的功能，例如，除气、泄漏测试、改变与填充阶段及排空阶段关联的打开时间和关闭时间，等等。阀装置可电动、气动或液压控制。
气-液界面的往复运动，且因而溶液泵的操作是通过阀装置的切换而被驱动成选择性地连通泵腔的上部与一个或多个气动压力源。如果在泵腔经由气动歧管与周围通气的同时，在填充阶段期间，泵腔的入口处的液体背压(backing pressure)高到足以驱动液体进入泵腔，那么可使用例如单个气动压力源。在这种实施例中，气动压力源可以被配置为产生正气压，其足以在排空阶段期间将液体推出泵腔。
在另一实施例中，第一气动接头被设置成将盒子连接到气动正压力源，气动歧管进一步与本体上的第二气动接头流体连通，所述第二气动接头将盒子连接到气动负压力源，阀装置可操作为使泵腔与气动正压力源及气动负压力源交替地连通，以使泵腔中的气-液界面往复运动。“正”压力源和“负”压力源旨在分别表示产生的压力大于和小于液压歧管中的液体背压的压力源。正压力源和负压力源的组合允许气-液界面的往复运动受到更准确和/或更可靠地控制。
流出单个溶液泵的容积流量(输出流量)可以例如通过经由阀装置来控制泵腔中的往复式气-液界面的冲程长度和填充阶段及排空阶段的频率中的至少一者而改变。冲程长度可以基于与泵腔关联的一个或多个液位检测器的输出来加以设定或控制。液位检测器可以是允许单点、多点或连续的液位检测的任意传统类型，诸如超声波检测器、光检测器、电容检测器、微波传感器，等等。
在一个实施例中，每个溶液泵均与设置在泵腔的一端处的超声波收发器关联，泵腔具有与超声波收发器相距已知距离的一个或多个反射表面。这种类型的液位检测器能够以高精度进行连续的液位检测。反射表面引起在超声波收发器的输出信号中容易辨认的回波，而且可用于对输出信号进行内在校准，以实现高精度液位测量。泵腔可设有两个以上的反射表面，以进一步提高精度。
在一个具体实施例中，泵腔具有与超声波收发器相距预定距离的反射表面，而且控制器被连接到超声波收发器并能够操作为：识别由超声波收发器发射并被反射表面反射回超声波收发器的声波的参考传播时间，识别由超声波收发器发射并被气-液界面反射回超声波收发器的声波的当前传播时间，以及根据当前传播时间、参考传播时间和预定距离来确定气-液界面在泵腔中的位置。
在另一具体实施例中，泵腔具有与超声波收发器相距不同预定距离的至少两个反射表面，而且控制器被连接到超声波收发器并能够操作为：识别由超声波收发器发射并被至少两个反射表面反射回超声波收发器的声波的各个参考传播时间，基于各个参考传播时间和不同的预定距离来计算声音在泵腔内的处理溶液中的平均速度；识别由超声波收发器发射并被气-液界面反射回超声波收发器的声波的当前传播时间；以及根据当前传播时间和声音的平均速度来确定气-液界面在泵腔中的位置。
在又一具体实施例中，泵腔具有与超声波收发器相距不同预定距离的至少两个反射表面，而且控制器被连接到超声波收发器并能够操作为：识别由超声波收发器发射并被至少两个反射表面反射回超声波收发器的声波的各个参考传播时间，识别由超声波收发器发射并被气-液界面反射回超声波收发器的声波的当前传播时间，以及基于当前传播时间与各个参考传播时间的关系、通过不同预定距离之间的插入值来确定气-液界面在泵腔中的位置。
在液位检测的相应实施例中，在校准子系统的校准腔中可以实施使用超声波收发器与一个或多个反射表面的组合(见下文)。
应该理解的是，该组溶液泵可以结合传统的容积式泵，所述传统的容积式泵还可以与液压歧管流体连通地附接到或集成在本体中。这种传统的泵包括齿轮泵、活塞泵、隔膜泵，等等。
盒子可以实施为具有一个或多个液压接头和一个或多个气动接头的整体(unitary)单件设备。盒子的本体还可以包括用于安装附加设备的专用结构，所述附加设备与液压歧管、气动歧管(如压力传感器、血液检测器等)操作性地接合。本体可以由塑性材料或金属制成。
在一个实施例中，本体限定了位于本体外表面上的多个阀端口，每个阀端口均被设置成与液压歧管或气动歧管流体连通，其中阀装置包括多个阀，所述多个阀被附接到本体的、与阀端口操作性接合的外表面，阀能够操作为通过与阀端口操作性地接合而选择性地连通各个溶液泵的泵腔与液压歧管及气动歧管。这导致盒子的紧凑设计。此外，由于易于更换阀和检查阀端口，因而盒子的维护和修理方便。多个阀可以被电动控制。
通过这种设计，借助附接到本体的外表面的阀，盒子适于永久性地安装在透析器中，或者至少在多个处理区段中使用(暂时性地使用)，这是因为所有的阀都能够易于接近以进行维护和修理。在盒子长时间操作期间，阀(包含移动部件)是最有可能发生故障之处。因此，本实施例的盒子未被设计为在每次处理区段之后就丢弃的一次性部件，而是被设计为永久性或半永久性地安装在透析机中的可再用部件。
在一个实施例中，液压歧管包括位于阀端口的区域中的专用流体路径，所述专用流体路径被配置为在处理溶液被提供到透析器之前，将多个阀发出的至少部分热量传递到处理溶液。由此，通过去除可能积聚在阀周围的热量，液压歧管作用为冷却阀的热交换器，特别是如果本体是由塑性材料制成的。热交换器可以减少透析系统的功率消耗，这是因为一部分热量用于预加热处理溶液本身和/或用于预加热通过在本体内混合而形成处理溶液的一种或多种液体成分(见下文)。
在一个实施例中，本体包括由塑性材料制成的多个固体板(solid plates)，所述多个固体板共同限定了液压歧管、气动歧管和泵腔(以及计量腔和校准腔，如果有的话)，而且多个固体板被组装成矩形立方体(长方体)。固体板的使用可促进本体内的腔和歧管的制造。固体板的组合还可以使盒子的设计更紧凑，因为歧管和腔可在本体的多层中延伸。例如，歧管和腔可以通过机加工、注射模制等方法形成在一个或多个固体板中。使用塑性材料能够降低重量并提供了以透明材料形成本体的选择，从而允许就例如使用期间可能发生的堵塞和其它障碍或故障来视觉观察歧管和腔。
在一个实施例中，固体板通过扩散粘结被组装。扩散粘结允许固体板被永久连结而无需使用溶剂或粘合剂，当板被组装以后，溶剂或粘合剂可能在歧管和腔中形成障碍。溶剂和粘合剂的省略还降低了歧管和腔受到污染的风险，这是处置医用流体的盒子时的一个值得注意的问题。扩散粘结导致强力的节点。在替代的实施例中，固体板通过连结塑料材料的另一技术永久连结，诸如高精度粘接技术、塑料粘结、附着粘接、超声焊接，等等。
在一个实施例中，一对固体板被配置为共同限定液压歧管和气动歧管中的至少一者，而且另一对固体板被配置为共同限定所有的腔。歧管中的至少一个与腔的这种物理分离可以在例如歧管直径、歧管面积、腔的定位等方面更好地优化歧管和腔。此外，通过由成对的板来限定歧管和腔，可方便制造。例如，歧管和腔可形成为板的表面上的匹配凹部。
在另一实施例中，所有的腔都被限定在固体板之一中。这样的实施例可以使得本体中所用的板的数量减少，因而减少盒子的厚度。
盒子可实施成将处理溶液泵送到透析器。在一个这样的实施例中，盒子包括向透析器泵送处理溶液的上游子系统，而且该组溶液泵包括在上游子系统中的至少一个溶液泵，下文中被称为“上游溶液泵”。
可选择地，盒子可实施成从透析器泵出处理溶液。在一个这样的实施例中，该盒子包括从透析器泵出处理溶液的下游子系统，而且该组溶液泵包括在下游子系统中的至少一个溶液泵，下文中被称为“下游溶液泵”。
在又一个替代方案中，盒子可以实施成向透析器泵送处理溶液和从透析器泵出处理溶液，即处理溶液既在入口端泵入透析器，也在出口端泵出透析器。在一个这样的实施例中，盒子包括：上游子系统，用于经由第一液压接头向透析器提供处理溶液；和下游子系统，用于经由第二液压接头从透析器泵出处理溶液，其中该组溶液泵包括位于上游子系统中的上游溶液泵和位于下游子系统中的下游溶液泵。通过在透析器上串联地连接盒子与上游泵及下游泵，盒子例如作为控制透析器中的超滤(UF)的系统的一部分，可设置为控制处理溶液流动通过透析器。
在一个实施例中，阀装置可操作为平衡上游溶液泵和下游溶液泵的容积流量，即上游溶液泵的输出流量和下游溶液泵的输入流量。为了实现超滤，液压歧管可包括连接到专用超滤泵的附加的流体路径。附加的流体路径可以从透析器与下游溶液泵之间的流体路径延伸到处理溶液的排放管。超滤泵的容积泵送速率由此控制透析器中的超滤。超滤泵可并入盒子中，例如配置为溶液泵。
在避免了专用超滤泵的需求的另一实施例中，阀装置能够操作为设定上游溶液泵与下游溶液泵之间的容积流量差，以控制透析器中的超滤。因此，超滤由下游溶液泵与上游溶液泵之间的容积流量的超出量，即下游溶液泵的输入流量与上游溶液泵的输出流量之间的容积差给定。
不考虑应用场合，有必要相对地校准上游溶液泵和下游溶液泵的容积流量，以例如考虑由液位检测器中的制造公差、沉淀、系统误差和漂移，阀装置的定时漂移等所引起的差异。在一个这样的实施例中，盒子还包括用于相对地校准上游溶液泵和下游溶液泵的校准子系统，其中所述校准子系统包括校准腔，所述校准腔被限定在本体内并被连接成与旁通管线流体连通，所述旁通管线在上游溶液泵与下游溶液泵之间延伸，其中液位检测器与上游溶液泵及下游溶液泵关联，以指示处理溶液在各个泵腔中的液位，其中盒子能够操作为使各个泵腔中的气-液界面在高位与低位之间往复运动，以泵送上游溶液泵与下游溶液泵之间的处理溶液通过旁通管线，而且其中阀装置能够操作为选择性地控制旁通管线与校准腔之间的流体连通。该实施例提供了一种集成在盒子中的、简单、紧凑且鲁棒(robust)的校准子系统。该实施例还允许盒子在校准阶段操作，其中阀装置能够操作为：使上游溶液泵及下游溶液泵中的一者执行将气-液界面从高参考位移动到低参考位的排空冲程，以便将处理溶液推入旁通管线；使上游溶液泵和下游溶液泵的另一者执行将气-液界面从低参考位移动到高参考位的填充冲程，以便从旁通管线抽取处理溶液；而且在排空冲程和填充冲程期间、在旁通管线与校准腔之间选择性地形成流体连通，以在校准腔与上游溶液泵或下游溶液泵的泵腔之间输送已知或能够测量的校准容积，其中多个液位检测器中的一个能够操作为测量与上游溶液泵或下游溶液泵的所述泵腔中的校准容积对应的液位变化。
校准阶段的设计是基于这样的认识，即通过在明确量的处理溶液进入或离开泵腔时量化多个泵腔中的一个的液位变化来实现溶液泵的鲁棒且简单的校准。
校准子系统的一个常见优点在于，其放宽了溶液泵的公差要求。如果盒子包括一个以上的上游溶液泵或下游溶液泵，则所有的上游泵和下游泵都可以通过使用单个校准腔而被成对地相对校准。
在一个实施例中，该盒还包括或连接到控制器，所述控制器被联接到液位检测器并被配置为：在校准阶段，确定上游溶液泵或下游溶液泵的所述泵腔中的平衡液位，使得当平衡液位替代所述泵腔中的低参考位或高参考位时，填充冲程和排空冲程具有相同的容积；以及作为测量到的液位变化、确定的平衡液位和已知或能够测量的校准容积的函数来确定上游溶液泵或下游溶液泵的所述泵腔中的直接气-液界面的调整后的冲程长度，以在上游溶液泵与下游溶液泵之间实现给定的容积差。
平衡液位可以能够想到的方式确定，其可能包括或可能不包括校准腔。例如，多个溶液泵中的一个可以操作为在填充冲程或排空冲程中使气-液界面在低参考位与高参考位之间移动，同时另一溶液泵分别操作为在排空冲程或填充冲程中使气-液界面从高参考位移动到低参考位。假设所有转移的处理溶液是在溶液泵之间输送，则平衡液位由其他溶液泵中的气-液界面的最终液位给定。
在一个实施例中，控制器被配置为通过将上游溶液泵或下游溶液泵的低位和高位中的一个设定在与确定的平衡液位相距一定距离ΔhUF处来确定调整后的冲程长度，ΔhUF＝VUF/VCAL·Δh，其中VUF是给定的容积差，VCAL是已知或能够测量的校准容积，Δh是测量到的液位变化。
在一个实施方式中，盒子包括另一个液位检测器，所述另一个液位检测器能够操作为指示校准腔中的处理溶液的液位，其中在校准阶段，阀装置能够操作为：在排空冲程和填充冲程期间、在旁通管线与校准腔之间选择性地形成流体连通，以改变与排空冲程及填充冲程之间的容积差成比例的、校准腔中的处理溶液的初始液位，所述容积差是校准容积并能够由另一个液位检测器测量。因此，上游溶液泵与下游溶液泵之间的容积差被表示为由校准腔中的液位检测器检测并转换成容积的液位差。校准腔中的初始液位可以、但不必预先确定，而应被选择为允许检测增加和减少的液位差。
在一个实施例中，在校准阶段中，阀装置能够操作为同步执行排空冲程和填充冲程，即，使得排空冲程和填充冲程同时开始。而且，在校准阶段中，阀装置可被操作为仅当与泵腔关联的液位检测器指示排空冲程已达到低参考位或填充冲程已达到高参考位时，在旁通管线与校准腔之间选择性地形成流体连通。这意味着，在校准阶段期间，仅有与容积差对应的量的处理溶液将进入或离开校准腔，因此校准腔可以是小而紧凑的。此外，该实施例确保校准腔中的处理溶液的初始液位的变化与排空冲程及填充冲程之间的容积差成比例。
应理解的是，在校准阶段期间，填充冲程和排空冲程可以重复，使得校准腔中的液位差表示的是校准阶段期间、所有的排空冲程和填充冲程的累积的容积差。这可以提高校准容积和相应的液位变化的精度。
在替代的实施方式中，盒子包括另一个液位检测器，所述另一个液位检测器能够操作为指示校准腔中的处理溶液的液位，其中在校准阶段，阀装置能够操作为：在排空冲程和填充冲程期间，在旁通管线与校准腔之间选择性地形成流体连通，以便将处理溶液推入校准腔，从而将校准腔中的处理溶液的液位从初始位增加到最终位，如另一液位检测器所示，和从校准腔抽出处理溶液以将校准腔中的处理溶液的液位从最终位降低到初始位，其中校准腔被配置为包含位于初始位与最终位之间的校准容积。因此，在该实施方式中，校准容积是已知的。
一般来说，任何类型的液位检测器都可以用于检测和测量校准腔中的液位差，例如与溶液泵相关的上述液位检测器。
在一个实施例中，在校准阶段期间，排空冲程由上游溶液泵执行(因而填充冲程由下游溶液泵执行)。这可能会减少校准系统中沉淀积累的风险，因为它经由旁通路线接收新鲜的处理溶液，即尚未通过透析器的处理溶液。
盒子可以被配置为接收和泵送预先混合(现成的)的处理溶液。
在一个替代方案中，盒子可以被配置为通过混合至少两种液体成分来制备处理溶液，所述至少两种液体成分可以从贮液器或盒子以外的供应装置获得。液体成分可包括水和一种或多种浓缩液。例如，现有技术已知通过混合水与含有碳酸氢钠的碱浓缩液(也被称为“B浓缩液”)及酸浓缩物(也被称为“A浓缩液”)来产生处理溶液。
在一个实施例中，上游子系统还被配置为通过混合至少两种液体成分来制备处理溶液，而且上游溶液泵的泵腔具有连接成从液压歧管接收液体成分的至少一个入口，由此泵腔中的气-液界面的运动使得液体成分经由至少一个入口进入并在泵腔中混合以形成处理溶液。这提供了有空间效率的混合，因为气-液界面的运动至少部分地用于混合。在一个实施方式中，液压歧管被配置为允许至少一些液体成分在上游泵的上游处相遇，使得它们在进入泵腔前部分地混合，在泵腔中，它们再进一步混合。在另一实施方式中，液压歧管被配置为将分开的流体路径上的液体浓缩物输送到溶液泵，使得仅在泵腔中发生混合。应当指出的是，这些实施方式可以相结合，使得一部分液体成分在液压歧管中部分地混合，同时其他部分进入分开的流体路径上的泵腔，以仅在泵腔中混合。
浓缩液可以仅通过上游溶液泵中的气-液界面的作用而被抽入液压歧管中。然而，为了使浓缩液的剂量达到较高的精度，一个或多个专用浓缩液泵可附接或集成在盒子中，以将计量剂量的相应浓缩液泵送到液压歧管中。任何传统的泵可用于浓缩液泵，诸如齿轮泵、柱塞泵、隔膜泵，等等。但是，对浓缩液进行有空间效率、简单、准确且鲁棒的计量是通过使用与溶液泵相同的浓缩液泵的设计来实现的。在一个这样的实施例中，浓缩液泵包括计量腔，所述计量腔被限定在本体内，并被连接到液压歧管及气动歧管以限定计量腔中的直接气-浓缩液界面，其中阀装置能够操作为选择性地连通计量腔与气动歧管，以便在浓缩液泵运行期间、使计量腔中的直接气-浓缩液界面往复运动，由此通过浓缩液入口将浓缩液从液压歧管抽入计量腔并通过浓缩液出口使浓缩液从计量腔转移到液压歧管中，其中浓缩液出口被设置为与上游溶液泵流体连通。
从处理溶液中除气非常重要，从而确保溶液泵和透析器的正确操作。创造性地使用具有气-液界面的溶液泵的一个重要优点在于，在填充阶段期间，当泵腔与气动歧管连通时，困滞或溶解在进入泵腔的液体中的气体、如空气将至少部分地从液体中去除，从而降低了泵腔中的气动压力。因此，溶液泵具有内在的除气功能。在一个可以实现更为均匀和有效的除气的实施例中，在盒子操作期间的除气阶段，阀装置能够操作为将泵腔与液压歧管封堵隔离，并选择性地连通泵腔与气动歧管，以在泵腔中形成负压力。
本发明的第二方案是透析监测器，包括如前所述的第一方案的盒子和用于控制阀装置的操作的控制器。第二方案分享第一方案的优点。
本发明还主要涉及一种通过执行控制阀装置的操作、以及根据情况收集来自液位检测器的读数和例如基于上述校准阶段来计算设置阀装置的操作的步骤来操作根据第一方案的盒子的方法。例如，在校准阶段操作盒子的这种方法可包括以下步骤：在校准阶段，确定上游溶液泵或下游溶液泵的所述泵腔中的平衡液位，使得当平衡液位替代所述泵腔中的低参考位或高参考位时，填充冲程和排空冲程具有相同的容积；以及作为液位变化、平衡液位和校准容积的函数来确定上游溶液泵或下游溶液泵的所述泵腔中的直接气-液界面的调整后的冲程长度，以在上游溶液泵和下游溶液泵之间实现给定的容积差。
从以下详细描述、所附的权利要求以及附图中，本发明的其他目的、特点、方案和优点将显而易见。
附图说明
下面，将参考所附的示意图更详细地描述本发明的实施例。
图1是根据一个实施例的用于处理溶液的供应装置的流体流动路径的示意图。
图2是图1的供应装置中的下游子系统的流体流动路径的示意图。
图3是图1的供应装置中的上游子系统的流体流动路径的示意图。
图4是图1的供应装置中的校准(calibration)子系统的流体流动路径的示意图。
图5A是在图1的供应装置中的泵的剖视图，和图5B是图5A的泵中的超声波收发器的输出信号的图表。
图6A是实施图1中的供应装置的一部分的盒子的分解立体图，和图6B是图6A中的盒子组装好的立体图。
图7A是从相反的方向看到的、图6A中的盒子的分解立体图，和图7B是图7A中的盒子组装好的立体图。
图8A-8B分别是图6B和图7B中的盒子在附接有阀的情况下的立体图。
图9A-9B是阀冷却的实施例的立体图和平面图。
图10是包括有实施图1的供应装置的一部分的盒子的透析监测器的立体图。
图11A-图11E示出了根据第一示例、在校准阶段期间的流体状态的顺序，和图11F示出了当供应装置操作性地连接到透析器时的流体状态。
图12A-图12G示出了根据第二示例、在校准阶段期间的流体状态的顺序，和图12H示出了当供应装置操作性地连接到透析器时的流体状态。
具体实施方式
下面，将参照在透析系统中提供处理溶液的集成式供应装置来描述本发明的示例性实施例。在整个描述中，相同的附图标记用来表示相应的元件。
图1是根据本发明的一个实施例的供应装置的流体流动图。供应装置是透析机的一部分，而且限定了处理溶液(透析液)通过透析器2的流动路径。透析器2是一种适于清除溶质以及具有超滤作用的常规的血液处理设备，诸如管型透析器、平行板透析器、中空纤维透析器等等。透析器2一般具有由半渗透膜4分开的血液侧和流体侧。在操作透析机时，体外血液流动回路(未图示)连接到透析器2的血液侧，同时设置成使来自病人的血液通过透析器2循环并返回病人。同时地，供应装置被操作成在透析器2的流体侧泵送处理溶液，由此溶质因浓度梯度而越过膜4输送，和/或超滤液因压力梯度而越过膜输送。由此产生的超滤液含有过量的水，而且可能含有来自血液的溶质。
供应装置可操作为制备具有合适的成分、温度、压力的处理溶液，并将其泵送到透析器2的流体侧的入口。供应装置还可操作为将处理流体从透析器2流体侧的出口泵送到排放管。在所示的实施例中，供应装置包括三个子系统6-8，它们由单个整体盒实现。下游泵子系统6(也表示为“下游模块”)被配置为从透析器2泵出处理溶液。上游泵子系统7(也表示为“上游模块”)被配置通过使水与浓缩液混合来制备处理溶液，并将产生的处理溶液泵送到透析器2。校准子系统8(也表示为“自调校模块(taration module)”)被配置为相对地校准下游模块和上游模块6、7的容积流量。
以下将重点描述子系统6-8的设计及其在盒子中的集成。因此，以下仅简要地说明关于供应装置作为一个整体的操作。未形成盒子的一部分的部件仅作简要描述。虽然未在图1中示出，但是供应装置的操作受到控制系统(控制器)的控制，所述控制系统从各种检测器/传感器收集测量信号，并产生用于阀的控制信号以选择性地打开和关闭供应装置中的流体路径。应该强调的是，所示出的供应装置仅仅是作为一个例子。
供应装置包括供水管线10，其连接成从水净化系统(未图示)接收水。供水管线10包括减压器11，其在水被引导通过换热器12之前降低进水压力。换热器12设置成通过与经由下游模块6泵出透析器2的处理溶液热交换而提高进水温度。压力传感器13被设置在换热器12下游的供水管线10中。如果压力传感器13显示水压力太高，则旁通阀14打开，且系统阀门15、16关闭，使得进入的水经由第一旁通管线10A被引导到排放管(未图示)。如果水的压力是正常的，则水被引导通过另一个减压器17和流动开关18。加热器19被设置为将水加热到预定温度，例如身体温度。然后，水进入上游模块7。传导单元20被设置在模块7之后的第一溶液路径21A中，用以监测处理溶液的成分，压力传感器22被设置为监控处理溶液的压力。如果成分和/或压力不正常，则中间旁通阀23被打开，且中间系统阀24A、24B被关闭，使得处理溶液经由第二旁通管线25而被直接引导到下游模块6。在所示的实施例中，至少第二旁通管线25和阀23、24A、24B形成盒子中的自调校模块8的一部分。如果处理溶液的属性是正常的，则处理溶液通过流体过滤器26被引导到透析器2。压力传感器27在第二溶液路径21B中被设置于透析器出口与下游模块6之间，用以监控处理溶液的压力，血液泄漏检测器28被设置在下游模块6之后的第三溶液路径21C中，用以检查血液的处理溶液。如果发现血液泄漏到供应装置中，则透析机关闭并发出警报。传导单元29被设置在血液泄漏检测器28之后，用以监控在处理溶液经由系统阀16和换热器12被引导到排放管之前的、处理溶液的成分。
供应装置被操作为在处理期间达到一个给定的超滤量。处理期间的超滤(UF)速率是由处理溶液流出和流入透析器2的容积流量的差值来支配的。如本文使用的，容积流量是指下游模块6和上游模块7中的泵的几个泵送循环期间的平均流量。因此，供应装置被控制成产生流入和流出流体侧透析器2的处理流体的容积流量，从而产生处理期间符合预定轨迹的UF速率。应该指出的是，瞬时UF速率(如单泵循环期间)可能会偏离轨迹。例如，可允许一定的逆过滤。
在图1的实施例中，容积流量差值的产生是因为下游模块6被操作为其产生的容积流量比上游模块7的高。UF率原则上可以通过改变下游模块6或上游模块7或者两者的泵送率而变化。然而，在确保处理流体的成分一致的同时修改上游模块7的泵送率可能更复杂，这是因为上游模块7被配置为还制备处理溶液。
在一个替代实施例中(未图示)，下游模块6和上游模块7被平衡以产生相同的容积流量。该实施例可能需要下游模块6和上游模块7同步操作。超滤是由专用超滤泵产生的处理流体的额外流量控制的，所述专用超滤泵被设置成通过连接到第二溶液路径21B的单独的流体管线将处理溶液从透析器2泵送到排放管。
图2示出了图1中的下游模块6的实施例。下游模块包括两个并联的溶液泵P1A、P1B。每个溶液泵P1A、P1B被设计成限定泵腔30以及运动气体与待泵送通过泵腔30的液体之间的直接界面I。腔30经由位于腔30顶部的通气口连接到正压力源和负压力源。在图中，正、负压力源分别是由带圈的+和-示意性地表示。用于空气控制的阀32被设置在通气口与压力源之间，而且可操作为打开和关闭腔30与各个源之间的流体路径。在一个实施例中(未图示)，疏水膜被设置在通气口中或通气口与源之间的流体路径中，以确保压力源不会受到来自腔的液体的污染。进液口和出液口分别被设置在腔30的与入口管线33、出口管线34流体连通的底部。用于液体控制的阀35、36被设置在入口管线33和出口管线34中，而且可操作为打开和关闭各个入口管线33和出口管线34。用于气体控制的阀32被控制成交替地在腔30的上部中形成正压和负压的运动气体。当形成负压的运动气体时，入口阀35打开，出口阀36关闭，以经由液体入口将处理溶液抽入腔30中。当形成正压的运动气体时，入口阀35关闭，出口阀36打开，以将处理溶液推出液体出口。因此，处理溶液通过腔30中的气-液界面I的往复作用而被泵送通过腔30。在填充阶段，气-液界面I因而从腔30中的低位L1被驱动到高位L2。在排空阶段，气-液界面I从高位L2返回到低位L1。低位L1与高位L2之间的容积限定了溶液泵P1A、P1B的冲程容积，因为每个溶液泵P1A、P1B在交替的填充和排空阶段中操作，处理溶液的脉动流通过出口管线34产生。
在所示的实施例中，并联泵P1A、P1B在相反的阶段操作，使得一个泵处于填充阶段，而另一个处于排空阶段，反之亦然。处理溶液连续地或几乎连续地流入、也可能流出下游模块6可通过控制气阀32的切换来实现。任选地，流入和/或流出泵P1A、P1B的瞬时流量可以通过入口管线33和/或出口管线34中的可调节的阀或限流器(未图示)来调节。例如，这种阀/限流器可以被调节为在整个填充和排空阶段都提供基本恒定流量的处理溶液。
下游模块6的输入流量可以通过以固定的切换频率在排空阶段与填充阶段之间操作泵P1A、P1B的同时改变泵P1A、P1B中的一者或两者的冲程容积来设定。冲程容积通过修改泵腔30中的低位L1和/或高位L2的位置而改变。替代地，输入流量可以通过在以固定的冲程容积操作泵P1A、P1B的同时修改切换频率来设定。可以想到的是，可对切换频率和冲程容积进行组合控制。冲程容积和切换频率可以通过气阀32的定时打开和关闭来控制，并有可能通过相应地控制液体入口阀35和液体出口阀36(如果这些阀都不是单向阀)来控制。
虽然图2中未示出，但是一个或多个液位检测器可以设置在泵腔30中或泵腔30处，从而持续测量腔30中的液位，或指示出腔30中的一个或多个参考位，诸如高位L2、低位L1或中间位。液位检测器的输出信号可以被处理以验证泵P1A、P1B的正确操作。输出信号也可以用作对打开和关闭气阀32(可能是入口阀35和出口阀36)进行控制的输入。因此，泵P1A、P1B的冲程容积可精确地控制。
图3示出了图1中的上游模块7的实施例。上游模块7包括一对并联的溶液泵P2A、P2B，它们在相反的阶段操作以提供处理溶液的连续和几乎连续的输出流。溶液泵P2A、P2B与下游模块6中的溶液泵P1A、P1B的结构相同，并且采用由交替的正气压和负气压驱动的往复式气-液界面I。上游模块7中的每个溶液泵P2A、P2B均具有三个液体入口和相关的入口阀35、38、39，即，一个用于来自供水管线的水的入口，和两个用于两种不同类型的浓缩液(酸浓缩液和碱浓缩液)的入口。通过以给定的比例混合浓缩液和水而得到处理溶液。通常，浓缩液以很小的比例混合在水中，例如容积范围为1:30到1:50。在所示的实施例中，混合发生在泵腔30中。为了改进混合，有利的是在快速填充阶段操作溶液泵P2A、P2B，从而在泵腔30内的液体中引发湍流。因此，填充阶段比排空阶段明显缩短。通过将入口、特别是浓缩液的入口布置在泵腔30中的低位L1的上方并相距一定距离处，也可以促进有益的湍流。
上游模块7还包括浓缩液泵P3A、P3B，它们被设置成计量相应的浓缩液并将其泵送到溶液泵P2A、P2B。浓缩液泵P3A、P3B与溶液泵P2A、P2B的结构相同，并且采用由交替的正气压和负气压驱动的往复式气-液界面I(气-浓缩液界面)。每个浓缩液泵P3A、P3B均由具有空气端口和气阀32的计量腔30’形成。计量腔30’具有经由浓缩液入口阀40而与浓缩液供应装置流体连通的浓缩液入口(未图示)，和经由入口阀38、39而与溶液泵P2A、P2B的泵腔30流体连通的浓缩液出口，上述入口阀38、39因而执行计量腔30’的出口阀的功能。
使用浓缩液泵P3A、P3B可以提高浓缩液的比例剂量的准确性，而且还可以用于减少进水管线10中的压力变化对于比例剂量的影响。然而，在某些实施方案中，可以想到的是，借助浓缩液泵P3A、P3B中的一者或两者来进行分配，使得浓缩液从浓缩液供应装置直接抽入溶液泵P2A、P2B中。在另一变型方案中，浓缩液泵P3A、P3B没有被集成在盒子中，而是被连接成将浓缩液供应到盒子内的溶液泵P2A、P2B。这允许使用先进的浓缩液泵。在又一个变型方案中，水和浓缩液在溶液泵P2A、P2B以外至少部分地混合。例如，一专用的混合腔(未图示)可以设置在浓缩液泵P3A、P3B和溶液泵P2A、P2B的中间，由此浓缩液和水进入混合腔并在混合腔中混合，以形成处理溶液，该处理溶液随后被抽入溶液泵P2A、P2B中。在另一个示例中，浓缩液泵P3A、P3B被连接成将浓缩液泵送到供水管线10中，即溶液泵P2A、P2B的上游，由此水和浓缩液在进入溶液泵P2A、P2B之前，在供水管线10中部分地混合，在溶液泵P2A、P2B中，水和浓缩液进一步混合以形成处理溶液。
应当指出的是，当混合水和浓缩液时，需要小心以避免酸浓缩液和碱浓缩液在加水之前混合，因为已知这会导致碳酸钙沉淀。通过在空间上分开浓缩液(例如通向泵腔30的不同入口)和/或通过在时间上分开浓缩液到混合场所(例如，泵腔30)的输送，可以避免沉淀。
还需要小心地以足够的精度加入浓缩液的剂量。如上所述，浓缩液的剂量比水的剂量小很多。通过将计量腔30’配置为比泵腔30相应地减小、例如通过将计量腔30’设计为具有小得多的直径，可以改进精度。例如，浓缩液泵P3A、P3B可以配置成通过气-浓缩液界面I的单个或多个全冲程来输送一个剂量的浓缩液。每剂量使用多个全冲程可进一步提高精度，并允许通过改变全行程次数而以高精度来调整浓缩液的剂量。可替代地，通过调整计量腔30’中的一个或多个全冲程的冲程长度可以调整浓缩液的剂量。
在进入溶液泵P2A、P2B的水中可能存在空气。在混合过程中，由于不同物质之间发生反应，也可能释放空气和其他气体物质，如二氧化碳。应当指出的是，在填充阶段期间，这些气体被至少部分地吸出泵腔30，这是因为泵腔30随后与负压力源流体连通。这种“除气过程”是溶液泵P1A、P1B、P2A、P2B的固有特征，也是浓缩液泵P3A、P3B的固有特征，其可避免在泵的上游安装单独的除气装置以确保泵的精度的需要。可以想到的是，通过在打开多个气阀32中的一个以连通具有负压力源的泵腔30的同时，关闭入口阀和出口阀，在溶液泵P1A、P1B、P2A、P2B中可间歇地执行增强的除气过程。这种增强的除气过程可以作为泵操作期间的一个单独的步骤执行，或者可以是填充阶段的一部分。可以想到的是，增强的除气过程紧跟在补充填充阶段之后，以使泵腔30中的液位增加到高位L2。
连接到泵腔30的阀也可以通过关闭入口阀和出口阀、并选择性地打开其中一个气阀32以在泵腔30中形成正压或负压来检查是否泄漏。通过基于液位检测器的输出信号来识别泵腔30中的液位变化，可以检测泄漏。浓缩液泵P3A、P3B也可以进行相应的泄漏测试。
还应指出的是，使用由气-液界面I驱动的泵通常具有将供应装置中产生的压力限制到由正压力源和负压力源产生的压力的优点。在传统的供应装置中，由泵产生的压力不是固有受限的，从而导致管破裂和接头泄漏的风险。
图4示出了自调校模块8连接成校准上游模块7中的一个溶液泵P2A和下游模块6中的一个溶液泵P1A。为了清楚起见，图1中的传导单元20、旁通阀23和压力传感器22、27已被省略。自调校模块8可以在供应装置的启动时操作，而且在供应装置操作期间间断运行，以获得每个上游溶液泵P2A、P2B与每个下游液泵P1A、P1B之间的校准值。这里假定，所有这些泵有相似或相同的额定冲程容积。自调校模块8可被操作为识别多个泵之间的冲程容积中的非预期差异，该差异例如由制造公差或泵腔30中的沉淀物累计造成。
下游和上游的溶液泵的实际冲程容积与额定冲程容积之间的即使很小的差异也可能导致由供应装置产生的理想UF速率与实际UF速率之间的巨大偏差。假设所有的泵具有100ml的额定冲程容积，但下游泵P1A、P1B的实际冲程容积与额定冲程容积偏差+1％，上游泵P2A、P2B的实际冲程容积与额定冲程容积偏差-1％。还假设，透析流体流入透析器的入口流量设定值是500ml/min，而且理想UF速率是500ml/h，其作为两对交替的上游泵与下游泵之间的流量差而产生。为了实现入口流量，泵P1A、P1B、P2A、P2B被设定为以每分钟2.5个泵送循环来操作。在这个工作频率下，理想的UF速率相当于每个泵送循环500/60/2.5＝3.33ml。然而，上游泵和下游泵的实际冲程容积相差2ml(100×1.01-100×0.99)。考虑到非预期和理想的流量差具有相同的量值，供应装置可能无法产生正确的UF速率。自调校模块8能够使泵P1A、P1B、P2A、P2B相对校准，以减少或最小化非预期的流量差。
在图4中，自调校模块8包括校准腔30”，其具有经由阀45连接到旁通管线25的液体端口。校准腔30”还具有空气端口，其经由气阀32连接到周围环境。校准腔30”与液位检测器(未图示)相连，所述液位检测器能够围绕校准腔30”中的额定液位N进行多点或连续检测。如图所示，额定液位N可以定位在校准腔30”的中间位处。在校准阶段，上游泵P2A被填充到高位L2，下游泵P1A被排空到低位L1，校准腔30”被填充到额定液位N。然后，当阀45和气阀32打开时，上游泵P2A被致动以执行排空冲程，下游泵P1A被致动以执行填充冲程。当处理溶液达到低位L1时，排空冲程结束，而且当处理溶液达到高位L2时，填充冲程结束。排空冲程与填充冲程之间的容积差导致校准腔30”中的液位发生变化。因此，通过液位检测器检测出变化，所获得的校准值指示出泵P1A与P2A之间的当前容积差。本领域技术人员意识到，校准值能够以许多不同的方式应用于对泵P1A、P1B、P2A、P2B的控制，从而使透析器的UF速率达到正确。
图11A-图11E中示出了在一上游泵P2A和一个下游泵P1A的相对校准期间的校准阶段的实施例。为了清楚起见，校准室30”和泵P1A、P2A中间的部件已被省略。例如，校准室30”是通过旁通管线(参见图1中的25)连接到泵P1A、P2A的。在图11中，白色和黑色的填充色分别用来区分关闭阀与打开阀。应理解，其它阀可以安装成控制流入和流出校准室30”的流体流，例如对应于图1中的阀23、45。
图11A示出了校准阶段的开始状态。泵P2A被填充到高位L2，校准室30”被填充到液位N，泵P1A被填充到低位L1。泵P1A中的液位传感器指示出相对于原点的高度hL1，该原点可以处于任何位置，但与这里给出的示例中的泵P1A的底部一致。然后，泵P1A、P2A被操作为将来自泵P2A的流体输送到泵P1A，而不改变校准室30”中的流体位(图11B)，直到泵P1A中的流体位达到高位L2或泵P2A中的流体位达到低位L1，以先发生者为准。如果泵P1A中的流体位已经达到了高位L2(高度hL2，图11C)，阀进行切换，使得从泵P2A流出的流体改为在校准室30”中汇集，直到流体达到泵P2A中的低位L1(图11D)。另一方面，如果泵P2A中的流体位已达到低位L1，则阀进行切换，使得流体从校准室30”抽入泵P1A，直到流体达到泵P1A的高位L2(高度hL2)。因此，泵P1A与P2A之间的额定冲程容积的任何差异都会导致校准室30”中的液位发生变化。然后，阀进行切换(如有必要)，使得泵P1A被操作为将校准室30”中的流体位恢复到液位N，从而导致泵P1A中的流体达到高度h0(图11E)。高度h0表示泵P1A中的对泵P1A、P2A的实际冲程容积进行平衡的流体位，而且可以表示为“平衡位”或“平衡高度”。
在校准阶段，在泵P1A中测量至少高度h0和hL2，而且校准室30”中离开液位N的液位变化是由任何合适的方法测量。泵P1A与P2A之间的容积差形成“校准容积”，表示为VCAL，其是基于校准室30”中的液位变化来计算的。对于室30”中的增加液位而言，校准容积VCAL是正的，对于室30”中的降低液位而言，校准容积VCAL是负的。如图11F所示，当泵P1A、P2A连接到透析器2时，通过将泵P1A中的最终高液位调整到高度值hUF，泵P1A、P2A被控制以产生理想的UF速率，hUF根据校准数据(h0，hL2，VCAL)计算得出。校准数据的等式是：
VCAL＝(h0-hL2)·A (1)
其中A是泵P1A的横截面积。泵P2A与P1A之间的理想容积差VUF由下式给出：
VUF＝(hUF-h0)·A (2)
这产生了高度值hUF与理想容积差VUF之间的函数关系：
其中Δh是泵P1A中的对应于校准容积VCAL的液位变化。换言之，泵P1A的冲程长度是通过将最终高位从平衡高度h0移动距离ΔhUF＝hUF-h0＝VUF/VCAL·Δh来调整的。
虽然图11中未图示，但可以想到的是，一个或多个专用阀可以设置在旁通管线中，以在校准阶段控制处理溶液流入和流出校准腔30”，类似于图4中的阀45。该阀可在校准阶段开始时关闭，而且仅当处理溶液达到泵P2A中的低位L1时以及仅当处理溶液达到泵P1A中的高位L2时(以先发生者为准)，该阀打开(连同气阀32，如果其尚未打开)。因此，校准腔30”被选择性地打开，以接收/传送校准容积VCAL。
在众多变型方案中的一个方案中，下游泵和上游泵P1A、P2A在校准阶段依次操作。例如，在图4中，下游泵P1A的入口阀35可以在上游泵P2A排空阶段关闭，同时校准腔30”的气阀32和阀45打开，使得处理溶液被泵送到校准腔30”中。相似地，上游泵的P2A的出口阀36可以在下游泵P1A填充阶段关闭，同时校准腔30”的气阀32和阀45打开，使得处理溶液从校准腔30”抽入下游泵P1A。该变型方案要求校准腔30”的容积应至少等于上游泵P2A的冲程容积。
以上参照图4和图11描述的校准技术的一个潜在局限性是，它要求对下游泵P1A中的相对小的液位变化、特别是对上高度hL2(图11C)与平衡高度h0(图11E)之间的差值进行可靠地检测。
为了提高精度，校准数据可以作为多个校准阶段的平均值而获得。还可以想到的是，校准阶段包括处理溶液从泵P2A到泵P1A的多次输送，使得多次输送的容积差被累积在校准腔30”中，随后该累积量最终被输送到泵P1A，以在其中产生高位。这种变型方案可能需要校准腔30”较大，以便容纳累积的容积差。
也可以通过重新设计校准阶段、以增加校准阶段从校准室30”输送到下游泵P1A的校准容积VCAL来提高精度。图12A-图12G中进一步示出了这种实施例。在结构上，图12中的系统与图11中的系统的区别之处仅在于，校准室30”被设计为包含高参考位L2”与低参考位L1”之间的较大的且明确限定的流体容量。在所示的示例中，校准室30”被设计成一个吸液管。包含在校准室30”内的大部分容量被限定在中央球茎部内，而且低位L1”和高位L2”被检测到处于连接到球茎部的各自的毛细管部30a、30b。
图12A示出了校准阶段的初始。泵P2A被填充到其高位L2，校准室30”处于其低位L1”，泵P1A被填充到其低位L1。泵P1A中的液位传感器指示出相对于预定起点的高度hL1。然后，泵P1A、P2A被操作为将来自泵P2A的流体泵送到泵P1A，而不增加校准室30”中的流体位(图12B)。在泵P2A排空冲程期间的一选定时间，阀被切换为将来自泵P2A的流体引导到校准室30”中，而不是引导到泵P1A中。因此，在校准室30”被填充的同时，流体仍然处于泵P1A中的第一高度h1(图12C)。对该高度h1进行测量。当校准室被填充到液位L2”(图12D)时，阀被切换为使得泵P1A从校准室30”抽取流体(图12E)。当校准室30”中的流体达到液位L1”时，对泵P1A中的流体位的第二高度h2进行测量(图12F)，而且阀被切换为在关闭校准室30”的同时、在泵P1A与P2A之间形成连通，并使得泵P1A从泵P2A抽取流体，直到流体达到泵P2A中的低位。此时，对泵P1A中的平衡高度h0进行测量(图12G)，校准阶段完成。
在校准阶段，对泵P1A中的高度h0、h1和h2进行测量。校准容积VCAL是已知且预定的。如图12H所示，泵P1A、P2A被控制为当连接到透析器2时、通过将泵P1A中的最终高位调整到高度值hUF来产生理想的UF速率，该高值hUF根据校准数据(h0、h1、h2和VCAL)计算。与以上等式(3)类似，该控制是基于理想的高度值hUF与理想容积差VUF之间的以下函数关系：
其中Δh是泵P1A中的对应于校准容积VCAL的液位变化。与图11中的实施例相同的是，泵P1A的冲程长度是通过将最终的高位从平衡高度h0移动距离ΔhUF＝hUF-h0＝VUF/VCAL·Δh来调整的。
在校准阶段，泵P1A中的液位测量还能够以高精度来确定治疗溶液进入透析器2的实际入口流量。该入口流量是由泵P2A的实际冲程容积给出的，它等于当泵P1A被操作为使界面I在高度h0与hL1之间往复运动时的冲程容积V0：
V0＝VCAL·(h0-hL1)/(h2-h1) (5)
在前面的示例中，理想的UF速率是通过在上游泵P2A于其参考位L1与L2之间操作的同时、基于校准数据来调整下游泵P1A的冲程长度而设定的。在替代方案中，理想的UF速率是通过在下游泵P1A于其参考位L1与L2之间操作的同时、调整上游泵P2A的冲程长度而设定的。这样的调整要求，在校准阶段对上游泵P2A的校准数据中的高度值进行测量。这可以通过实施“逆转”的校准阶段(其包括将来自下游泵P1A的流体输送到上游泵P2A)来实现。前面的描述同样是适用的，区别在于高度在上游泵P2A中被确定并用于计算产生理想的UF速率的最终上高度hUF。替代地，高度可在如图11-图12所示的(非逆转)校准阶段、在上游泵P2A中被测量并用于计算泵P2A中的最终低流体位的高度hUF，以产生理想容积差VUF。如果平衡高度h0和液位变化Δh在泵P2A中被测量，则等式(3)和(4)可用于在这样的实施例中计算hUF。
然而，应该指出的是，理想的是设计上游模块7(图1和图3)，因而设计上游泵P2A、P2B，从而向透析器2供应恒定的处理溶液流。如果上游模块7需要输送流量瞬间改变的处理溶液，特别是如果上游模块7被配置为通过混合液态浓缩液与水来制备处理溶液，则上游模块7的复杂性会增加。因此，优选的是通过调整下游泵P1A、P1B的冲程长度来控制UF速率。
在上述所有的示例中，理想的UF速率是通过调整下游泵P1A、P1B中的最终高位来设定的。已经认识到，理想的UF速率可以替代地通过基于校准数据而调整下游泵P1A、P1B中的最终低位来设定。
图5A示出了能够连续地进行液位检测的超声波液位检测器46的实施例。在所示的示例中，液位检测器46被安装在溶液泵中，然而该液位检测器在校准腔30”和/或浓缩液泵中可同样适用。液位检测器46由超声波收发器形成，所述超声波收发器被设置在腔30的底部以产生和检测腔30中的超声波。例如由操作供应装置的控制器基于气-液界面I处的反射所产生的超声波发射与超声波接收(回波)之间的时间差(传播时间)来确定液位。在图5A的示例中，凸耳47A、47B被形成在腔30的壁中，以限定超声波在额定的最高液位(虚线)附近的反射面。如图5B所示，凸耳47A，47B在收发器46的输出信号中产生参考回波R1、R2。由于参考回波R1、R2对应于腔30中的固定位置，所以气-液界面I的位置可以通过使来自界面I的回波EI与参考回波R1、R2相关联而精确确定。假设在凸耳47A、47B之间的声音速度与在处理溶液中的相同，则界面I的位置可由凸耳47A、47B的固定位置之间的插值(interpolation)、如线性插值来确定。由于在该固定位置之间的声音速度可与在处理溶液中的不同，所以声音平均速度可根据以下等式首先计算：Cav＝LR1/tR1+LR2/tR2，其中LR1、LR2是从收发器46到凸耳47A、47B的距离，和tR1、tR2是参考回波R1、R2的时间差。界面I的位置于是可以如下方式得到：LEI＝Cav·tEI/2，其中tEI是回波EI的时间差。
应理解的是，在操作供应装置期间，例如在启动时或在固定的时间间隔，该控制器可以仅间隔地执行确定参考回波R1、R2的操作，然后使用所记录的时间差tR1、tR2确定液位，直到下一次确定参考回波R1、R2。为了记录参考回波R2，液体位需要被提升到上凸耳47B以上。
凸耳47A、47B在腔30中可具有其他的设置位置。例如，上凸耳47B可以位于高位L2附近，例如位于高位L2以下，下凸耳47A可以位于低位L1附近，例如位于低位L1以上。在腔30中可以设置两个以上的凸耳，上述计算都能容易地扩展到这样的实施方式。
在另一个变型方案中，在腔30的壁上、优选地在低位L1与高位L2之间仅形成一个凸耳。控制器可以通过假设凸耳附近的声音速度相同来确定液位：LEI＝tEI·LR/tR，其中LR是从收发器46到单个凸耳的距离，tR是相应的参考回波R的时间差。
还可以想到的是，控制器执行上述使用一个和两个参考回波的任意组合。
图6-图8示出了集成了图1的下游模块6、上游模块7和自调校模块8以及一些传感器/检测器的盒子50的结构。图6B和图7B是从相反方向看到的由塑料材料制成的本体52的立体图，所述本体52限定了多个内部通道和腔，图6A和图7A是示出了本体52在组装之前的相应的分解立体图。本体52限定了呈内部液体通道形式的液压歧管53，液压歧管将液体(水，浓缩液和处理溶液)分配到图1的模块6-8的腔30、30’、30”中以及在这些腔间进行分配。本体52还限定了呈内部气动通道形式的气动歧管54，气动歧管将气动压力分配到图1的模块6和7中的泵P1A、P1B、P2A、P2B、P3A、P3B中。本体是由三个固态塑料材料的矩形板55A、55B、55C形成，它们例如通过扩散粘结密封式地组装成立方体(在该示例中是矩形立方体)形状的紧密块体。如图6A和7A中所示，通过使板55A-55C的表面上的凹部相配合而形成通道和腔，由此使得板55A-55C之间的分隔面与各自的通道和腔相交。一对板(55A、55B)限定了液压歧管53和部分气动歧管54(正压通道)，另一对板(55B、55C)限定了模块6-8的腔30，30’，30”和部分气动歧管54(负压通道)。通过将所有的腔30、30’、30”布置在一个分隔面周围，可以较高的公差制造板55A-55C的一些特定表面，例如限定腔30、30’、30”的表面。液压歧管53与腔30、30’、30”的分离可以便于设计和制造。它也便于使液压歧管53的范围(长度)和液压歧管53中的压降最优化。
本体52的外表面限定了阀端口56，用于安装气阀32、入口和出口阀35、36、38、39、旁通阀23、中间系统阀24A、24B和阀45(在图8A-8B中统称为由附图标记58表示的阀装置)。在所示的实施例中，所有的阀都是常闭的双向电磁阀。选择常闭阀是为了确保在断电时阀是关闭的。所述阀可以是任何可以想到的类型，诸如具有集成阀座(其被安装在阀端口56上)的顶部安装阀，安装在集成于阀端口56中的阀座的顶部的辅助式顶部安装阀，或者以单件插入阀端口56中的插装式阀。如图8B所示，本体还包括为液压歧管53提供流体连通的多个接头，这些接头包括：连接到透析器入口和出口的透析器接头60、61，连接到酸碱浓缩液的供应装置的浓缩液接头62、63，连接到供水管线10的水接头64，连接到第三溶液管线21C的废液接头65，和连接到传导单元29的入口和出口的单元接头66、67。本体52还具有与气动歧管54连通以连接到正压力源及负压力源的气动接头68、69。图6-图8中的本体52还设有孔70、71、72，用于安装与液压歧管53接触的血液泄漏检测器29和压力传感器22、28。
图9A-图9B示出了具有液压歧管的盒子50的两个实施例，其包括用于传递来自阀58的热量的专用冷却通道(或散热通道)80、以及安装阀58的本体部。冷却通道80可以连接在供水管线10中，使得来自阀58的热量被用于预加热引入的水。在图9A的立体图中，冷却通道80在阀安装部周围延伸。在图9B的俯视图中，冷却通道80形成横跨安装部的蜿蜒图案。
图10示出了透析机或透析监测器100的示意性示例，其包括如前所述的盒子50。机器100的顶盖102已被移除，以使机器的内部可见。机器100具有控制器104，其被电连接到盒子50以控制阀装置58的切换并从机器中的各种传感器/检测器(包括与泵室、校准室关联的液位检测器)收集数据。控制器104还对使用自调校模块8的溶液泵执行相对校准并相应地设定溶液泵的冲程长度以在透析器2中产生理想的UF速率。控制器104可以执行额外的功能，例如操作血液泵，以及执行各种安全功能等。控制器104可以实施为执行专用程序指令的计算机。正压力源106和负压力源108都气动地连接到盒子50。用于酸浓缩液和碱浓缩液的贮液器110，112分别在机器100上安装成与盒子50流体连通。供水管线10和废液管线21C连接成与盒子50流体连通。透析器2被连接到透析管线114、116，所述透析管线延伸到盒子50上的透析器接头(图8A-图8B中的60、61)。体外血液流动回路118被附接到机器100，使得机器100中的血液泵(未示出)可操作为使得来自病人的血液循环通过透析器2并返回病人。
尽管本发明已经结合目前被认为是最实际和最优选的实施例加以描述，但是应理解的是，本发明并不限于所公开的实施例，相反，其旨在覆盖包括在随附的权利要求的范围和精神内的各种改型和等效方案。
例如，盒子可以被安装成在包括用于血液透析、血液透析滤过、血液滤过、超滤(流体去除)的系统等任何类型的透析系统中供应处理溶液。
盒子可以被配置成实施上游模块、下游模块和自调校模块的任意组合。此外，溶液泵不必被成对并联地连接，但是单个溶液泵可替代使用。作为又一个替代方案，两个以上的溶液泵可并联连接在上游模块和/或下游模块中。

Claims (26)

1.一种透析系统中的用于泵送处理溶液通过透析器(2)的盒子，所述盒子包括：
本体(52)，
液压歧管(53)，限定在所述本体(52)内并配置为与所述本体(52)上的第一液压接头(60，61)流体连通，所述第一液压接头(60，61)被设置为将所述透析器(2)连接到所述盒子，
气动歧管(54)，限定在所述本体(52)内并配置为与所述本体(52)上的第一气动接头(68，69)流体连通，所述第一气动接头(68，69)被设置为将所述盒子连接到气动压力源(106，108)，
一组溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)，集成在所述盒子中，而且每个所述溶液泵均包括泵腔(30)，所述泵腔被限定在所述本体(52)内，用于与所述液压歧管及所述气动歧管(53，54)流体连通，以及
阀装置(58)，能够操作为选择性地连通所述泵腔(30)和所述液压歧管及所述气动歧管(53，54)，以便在各个所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的运行期间，使所述泵腔(30)中的界面(I)往复运动，由此通过所述液压歧管(53)转移处理溶液，
其中，在所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的运行期间，各个所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的泵腔(30)将所述界面(I)限定为所述泵腔(30)中的、允许经由所述气动歧管(54)进入的气态物质与允许经由所述液压歧管(53)进入的处理溶液之间的直接气-液界面(I)，以及
其中所述本体(52)包括由塑料材料制成的多个固体板(55A-55C)，所述多个固体板共同限定了所述液压歧管(53)、所述气动歧管(54)和各个溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的泵腔(30)，而且所述多个固体板被组装成矩形立方体。
2.如权利要求1所述的盒子，其中所述固体板(55A-55C)通过扩散粘结组装。
3.如权利要求1或2所述的盒子，其中每个固体板(55A-55C)呈矩形，以及其中所述固体板(55A-55C)组装形成矩形立方体。
4.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述固体板(55A-55C)中的一对被配置为共同限定所述液压歧管(53)和所述气动歧管(54)中的至少一者的通道，以及其中所述固体板(55A-55C)中的另一对被配置为共同限定各个溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的泵腔(30)。
5.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述各个溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的泵腔(30)是通过使所述固体板(55A-55C)的表面上的凹部相配合而形成的。
6.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述各个溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的泵腔(30)都被限定在所述固体板(55A-55C)的一个中。
7.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述本体(52)限定了位于外表面上的多个阀端口(56)，每个阀端口(56)均被设置成与所述液压歧管(53)或所述气动歧管(54)流体连通，其中所述阀装置(58)包括多个阀(32，35，36，38，39，45)，所述多个阀被附接到所述本体(52)的、与所述阀端口(56)操作性接合的外表面，所述阀(32，35，36，38，39，45)能够操作为通过与所述阀端口(56)操作性地接合而选择性地连通各个溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)的泵腔(30)与所述液压歧管及所述气动歧管(53，54)。
8.如权利要求7所述的盒子，其中所述液压歧管(53)包括位于所述阀端口(56)的区域中的专用散热通道(80)，所述专用散热通道(80)被配置为在处理溶液被提供到所述透析器(2)之前，将多个阀(32，35，36，38，39，45)发出的至少部分热量传递到处理溶液。
9.如权利要求8所述的盒子，其中当在所述本体(52)的俯视图中观看时，所述专用散热通道(80)形成横跨安装所述多个阀(32，35，36，38，39，45)的本体部的蜿蜒图案。
10.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述塑料材料是透明的以便进行视觉检查。
11.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述盒子包括向所述透析器(2)泵送处理溶液的上游子系统(7)，以及其中该组溶液泵包括在所述上游子系统(7)中的上游溶液泵(P2A，P2B)。
12.如权利要求1或2所述的盒子，所述盒子包括：上游子系统(7)，用于经由所述第一液压接头(60)向所述透析器(2)提供处理溶液；和下游子系统(6)，用于经由所述本体(52)上的第二液压接头(61)从所述透析器(2)泵出处理溶液，其中该组溶液泵包括位于上游子系统(7)中的上游溶液泵(P2A，P2B)和位于下游子系统(6)中的下游溶液泵(P1A，P1B)。
13.如权利要求12所述的盒子，其中所述上游子系统(7)还被配置为通过混合至少两种液体成分来制备处理溶液，而且其中所述上游溶液泵(P2A，P2B)的泵腔(30)具有连接成从所述液压歧管(53)接收液体成分的至少一个入口，由此所述泵腔(30)中的所述直接气-液界面(I)的运动使得液体成分经由所述至少一个入口进入并在所述泵腔(30)中混合以形成处理溶液。
14.如权利要求13所述的盒子，其中液体成分包括水和浓缩液。
15.如权利要求14所述的盒子，其中所述上游子系统(7)还包括向所述上游溶液泵(P2A，P2B)提供浓缩液的浓缩液泵(P3A，P3B)，其中所述浓缩液泵(P3A，P3B)包括计量腔(30’)，所述计量腔被限定在所述本体(52)内，并被连接到所述液压歧管及所述气动歧管(53，54)以限定所述计量腔(30’)中的直接气-浓缩液界面(I)，其中所述阀装置(58)能够操作为选择性地连通所述计量腔(30’)与所述气动歧管(53)，以便在所述浓缩液泵(P3A，P3B)的运行期间，使所述计量腔(30’)中的直接气-浓缩液界面(I)往复运动，由此通过浓缩液入口将浓缩液从所述液压歧管(53)抽入所述计量腔(30’)，并通过浓缩液出口使浓缩液从所述计量腔(30’)转移到所述液压歧管(53)中，其中所述浓缩液出口被设置为与所述上游溶液泵(P2A，P2B)流体连通。
16.如权利要求1或2所述的盒子，其中在盒子运行期间的除气阶段，所述阀装置(58)能够操作为将所述泵腔(30)与所述液压歧管(53)封堵隔离，并选择性地连通所述泵腔(30)与所述气动歧管(54)，以在所述泵腔(30)中形成负压。
17.如权利要求1或2所述的盒子，其中每个所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)均与布置在所述泵腔(30)的一端处的超声波收发器(46)关联，以及其中所述泵腔(30)具有与所述超声波收发器(46)相距预定距离的反射表面(47A，47B)，而且控制器(104)被连接到所述超声波收发器(46)并能够操作为：识别由所述超声波收发器(46)发射并被所述反射表面(47A，47B)反射回所述超声波收发器(46)的声波的参考传播时间；识别由所述超声波收发器(46)发射并被所述直接气-液界面(I)反射回所述超声波收发器(46)的声波的当前传播时间；以及确定作为所述当前传播时间、所述参考传播时间和所述预定距离的函数的、所述直接气-液界面(I)在所述泵腔(30)中的位置。
18.如权利要求1或2所述的盒子，其中每个所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)均与布置在所述泵腔(30)的一端处的超声波收发器(46)关联，以及其中，所述泵腔(30)具有与所述超声波收发器(46)相距不同预定距离的至少两个反射表面(47A，47B)，而且控制器(104)被连接到所述超声波收发器(46)并能够操作为：识别由所述超声波收发器(46)发射并被所述至少两个反射表面(47A，47B)反射回所述超声波收发器(46)的声波的各个参考传播时间；基于所述各个参考传播时间和所述不同预定距离来计算声音在所述泵腔(30)内的处理溶液中的平均速度；识别由所述超声波收发器(46)发射并被所述直接气-液界面(I)反射回所述超声波收发器(46)的声波的当前传播时间；以及确定作为所述当前传播时间和所述声音的平均速度的函数的、所述直接气-液界面(I)在所述泵腔(30)中的位置。
19.如权利要求1或2所述的盒子，其中每个所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)均与布置在所述泵腔(30)的一端处的超声波收发器(46)关联，以及其中，所述泵腔(30)具有与所述超声波收发器(46)相距不同预定距离的至少两个反射表面(47A，47B)，而且控制器(104)被连接到所述超声波收发器(46)并能够操作为：识别由所述超声波收发器(46)发射并被所述至少两个反射表面(47A，47B)反射回所述超声波收发器(46)的声波的各个参考传播时间；识别由所述超声波收发器(46)发射并被所述直接气-液界面(I)反射回所述超声波收发器(46)的声波的当前传播时间；以及基于所述当前传播时间与所述各个参考传播时间的关系、通过所述不同预定距离之间的插值来确定所述直接气-液界面(I)在所述泵腔(30)中的位置。
20.如权利要求1或2所述的盒子，其中每个所述溶液泵(P1A，P1B，P2A，P2B)均与布置在所述泵腔(30)的一端处的超声波收发器(46)关联，以及其中，所述泵腔(30)具有比所述泵腔(30)中的额定液位更靠近所述超声波收发器(46)的第一反射表面(47B)和比所述额定液位更远离所述超声波收发器(46)的第二反射表面(47A)。
21.如权利要求1或2所述的盒子，其中该组溶液泵包括并联连接的至少两个溶液泵(P1A，P1B；P2A，P2B)，以及其中，所述阀装置(58)能够操作为在所述并联连接的至少两个溶液泵(P1A，P1B；P2A，P2B)的泵腔(30)中的不同阶段，驱动所述直接气-液界面(I)，以便从各个泵腔(30)交替地泵送处理溶液。
22.如权利要求1或2所述的盒子，其中所述第一气动接头(68)被设置为将所述盒子连接到气动正压力源(106)，以及其中所述气动歧管(54)进一步与所述本体(52)上的第二气动接头(69)流体连通，以将所述盒子连接到气动负压力源(108)，而且所述阀装置(58)能够操作为交替地连通所述泵腔(30)与所述气动正压力源(106)及连通所述泵腔与所述气动负压力源(108)，以使所述泵腔(30)中的直接气-液界面(I)往复运动。
23.如权利要求12所述的盒子，其中所述盒子还包括用于相对地校准所述上游溶液泵(P2A，P2B)和所述下游溶液泵(P1A，P1B)的校准子系统(8)，其中所述校准子系统(8)包括校准腔(30”)，所述校准腔被限定在所述本体(52)内并被连接成与旁通管线(25)流体连通，所述旁通管线在所述上游溶液泵与所述下游溶液泵(P2A，P2B；P1A，P1B)之间延伸，其中液位检测器与所述上游溶液泵及所述下游溶液泵(P2A，P2B；P1A，P1B)关联，以指示处理溶液在各个泵腔(30)中的液位，其中所述盒子能够操作为使各个泵腔(30)中的直接气-液界面(I)在高位与低位之间往复运动，以泵送所述上游溶液泵与所述下游溶液泵(P2A，P2B；P1A，P1B)之间的处理溶液通过所述旁通管线(25)，而且其中所述阀装置(58)能够操作为选择性地控制所述旁通管线(25)与所述校准腔(30”)之间的流体连通。
24.如权利要求23所述的盒子，其中所述盒子在校准阶段能够操作，其中所述阀装置(58)能够操作为：使所述上游溶液泵及所述下游溶液泵(P2A，P2B；P1A，P1B)中的一者执行将所述直接气-液界面(I)从高参考位(L2)移动到低参考位(L1)的排空冲程，以便将处理溶液推入所述旁通管线(25)；及使所述上游溶液泵和所述下游溶液泵(P2A，P2B；P1A，P1B)的另一者执行将所述直接气-液界面(I)从所述低参考位(L1)移动到所述高参考位(L2)的填充冲程，以便从所述旁通管线(25)抽取处理溶液，而且在排空冲程和填充冲程期间、在所述旁通管线(25)与所述校准腔(30”)之间选择性地形成流体连通，以在所述校准腔(30”)与所述上游溶液泵(P2A，P2B)或所述下游溶液泵(P1A，P1B)的泵腔(30)之间输送已知或能够测量的校准容积(VCAL)，其中所述液位检测器中的一个能够操作为测量与所述上游溶液泵(P2A，P2B)或所述下游溶液泵(P1A，P1B)的所述泵腔(30)中的校准容积(VCAL)对应的液位变化(Δh)。
25.一种透析监测器，包括如前述权利要求中任一项所述的盒子和用于控制所述阀装置(58)的操作的控制器(104)。
26.如权利要求25所述的透析监测器，其中所述盒子构造为永久或暂时地安装在所述透析监测器中，以在多个处理区段中使用。
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