CN106604752B - 用于补充吸附剂盒内的脲酶的脲酶引入系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种设备和方法，用于补充吸附剂盒内的脲酶，所述吸附剂盒用于吸附透析。系统被构造成允许在包含透析流动回路的透析室内置入脲酶袋、注入脲酶溶液或者加入脲酶盒。脲酶可以溶解，并且将所得到的脲酶溶液加入在流动回路中的吸附剂盒中，以补充吸附剂盒内的脲酶。所述吸附剂盒还可以包括其他可再填装的吸附材料，用于从使用过的透析液中去除除了尿素以外的毒素。

Description

用于补充吸附剂盒内的脲酶的脲酶引入系统

技术领域

本发明涉及用于补充吸附剂盒中脲酶的设备和相关方法。可以通过经由注入口或隔室将脲酶加入系统中来补充在吸附剂盒中的脲酶，所述注入口或隔室可以包含一个或多个模块化脲酶袋。注入口位置或隔室可以经由透析流动路径与吸附剂盒流体连通，使得加入流动路径中的脲酶可以移动到吸附剂盒，其中，脲酶可以通过吸附到吸附剂盒内的脲酶结合材料(例如，氧化铝或二氧化硅)上而固定。脲酶结合材料可以可选地永久地置于吸附剂盒内部，从而降低成本并简化系统的设计和建造。可以根据需要加入脲酶，以补充系统，并且在透析阶段之前、之中或之后用新鲜的脲酶再填装脲酶结合材料。吸附剂盒可以包含也可以再填装(recharge)的其他吸附材料，例如，磷酸锆。

背景技术

脲酶是在透析中用于将尿素转换成铵离子和碳酸氢盐的水溶性酶。脲酶可以静电地、共价地、或者通过吸附固定在吸附剂盒内部的氧化铝或二氧化硅衬底上，该吸附剂盒被设计成连接至透析系统。然而，脲酶的传统固定与脲酶的低装载量和低浸出率的缺点相关，该缺点造成用于透析的脲酶量不足。而且，在透析阶段之前、之中或之后，传统的吸附分析系统不能给吸附剂盒或透析系统补充(即，提供)额外或指定量的脲酶。由于特定的透析阶段所需要的脲酶的量可以改变，所以不能控制加入的脲酶的量或者可使用的脲酶的量，这可以成问题。透析阶段所需要的脲酶的量可以取决于多个因素，例如，患者的体重、尿素负荷、透析时间等，导致每个透析阶段需要的脲酶的速率和量不同。高于或低于特定透析阶段所要求的脲酶量可造成吸附剂盒中容纳的脲酶和其他吸附剂材料未使用完毕或过度使用，从而增加开支并造成浪费。

如果透析阶段需要额外量的脲酶，或者如果流体流过吸附剂盒的流速更快的情况下需要额外脲酶，则已知的吸附透析盒和系统进一步不能测量在特定的透析阶段使用的脲酶的量或者根据需要给吸附剂盒或系统补充脲酶。

有时，可以再填装某些吸附材料(例如，氧化铝和磷酸锆)，使得将吸附材料放回用于吸附透析的状态内。即使很多系统包含可再填装的组分，但是目前已知的系统不能再填装部分或全部吸附材料。目前的问题是，现有的吸附剂盒包含脲酶，这使得在不失去脲酶的功能性能力的情况下难以或者几乎不可能再填装系统。例如，在尿素固定在氧化铝或二氧化硅上的同一个吸附剂盒内再填装磷酸锆，造成脲酶从氧化铝或二氧化硅中去除。已知的系统不能补充因在同一个盒内再填装其他吸附材料的过程而丧失的脲酶，或者给吸附剂盒或吸附系统加入指定量的脲酶。

制造、运输以及存储没有预装脲酶的吸附剂盒的能力可以降低成本和浪费。脲酶具有有限的保质期，因此，在透析阶段之前才加入脲酶的能力减少了在储存期间与脲酶的降解有关的废物。已知的系统不能提供在没有预装脲酶、在以后可轻松加入脲酶的情况下运输和存储的吸附剂盒。

由此，为了优化吸附剂盒内的吸附材料(例如，脲酶)的使用，需要系统、方法、元件以及装置。该需要延伸至可以补充吸附剂盒内脲酶的系统和相关系统，所述系统可以直接添加离散量的脲酶或者通过传输机构向吸附系统持续添加脲酶。该需要包括吸附剂盒和相关系统，其可以根据需要、连续地或者添加指定离散量(discrete amounts)的脲酶。该需要扩展为在指定的时间提供脲酶，例如，在透析阶段之后、之前或期间。该需要包括在系统运行时或离线时提供脲酶。该需要包括以简单和方便的方式在可调整量中加入期望量的脲酶。通常，该需要可以概括地描述为给吸附剂盒和相关透析系统动态加入脲酶。该需要可以包括根据在系统或吸附剂盒内的任何地方检测的尿素的实测量，调整所需要的脲酶的量。

还需要一种根据需要将脲酶直接加入吸附剂盒中的机构。该需要包括一种通过使用方便的传送机构将脲酶注入透析系统中的吸附剂盒或位于吸附剂盒的上游的任何位置的流动路径的一部分内的方式。还需要一种吸附剂盒，可以通过传送机构在该吸附剂盒内加入新鲜的脲酶，以补充或再装吸附剂盒内的脲酶。需要一种方便地定位的传送机构，使得不需要进入吸附剂盒以补充吸附材料。还需要测量需要动态加入吸附剂盒中的脲酶的量。

需要一种允许在没有预装脲酶的情况下运输或储存吸附剂盒的系统。进一步需要含有脲酶的完全可再填装的吸附剂盒。还需要一种能够补充脲酶的系统，该脲酶可以在维护期间或者在透析阶段中从吸附剂盒中去除。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种透析流动回路。在本发明的第一方面的任何实施方式中，透析流动回路可以包括：吸附剂盒，其包含位于所述流动回路上的脲酶结合吸附材料；以及脲酶隔室，其位于吸附剂盒的上游，并且与所述吸附剂盒流体连通，其中，所述脲酶隔室适合于容纳脲酶。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，所述脲酶结合吸附材料可以是氧化铝、二氧化硅或其组合，并且所述脲酶隔室可以容纳脲酶。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，脲酶隔室可以包括脲酶泵，其中，所述脲酶泵被构造成将流体从所述脲酶隔室引入所述透析流动回路内。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，透析流动回路可以包括透析室，其中，所述透析流动回路在所述透析室的内部，并且所述脲酶隔室被构造成向所述透析室的外侧打开。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，所述脲酶隔室可以可滑动地设置在所述透析室上，并且当所述脲酶隔室处于关闭位置时，所述脲酶隔室可以气密地密封到所述透析室。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，所述脲酶隔室可以适合于容纳脲酶袋、固体脲酶或可移除的脲酶盒中的一个或多个。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，所述吸附剂盒可以包括选自由活性炭、水合氧化锆、磷酸锆以及离子交换树脂构成的组的一个或多个吸附材料。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，所述吸附材料中的至少一个可以是可再填装的。

在本发明的第一方面的任何实施方式中，透析流动回路可以包括位于所述脲酶隔室和所述吸附剂盒之间的一个或多个阀门，其中，所述一个或多个阀门被构造成控制从所述脲酶隔室移动到吸附剂盒的流体的量。

作为本发明的第一方面的一部分公开的任何特征可以单独地或者相结合地包含在本发明的第一方面内。

本发明的第二方面涉及一种透析流动回路，该透析流动回路可以包括：吸附剂盒，其中，所述吸附剂盒包含脲酶结合吸附材料；以及脲酶注入口，其与所述吸附剂盒流体连通，其中，所述脲酶注入口位于所述吸附剂盒的上游，并且其中，所述脲酶注入口适合于容纳脲酶溶液。

在本发明的第二方面的任何实施方式中，透析流动回路可以包括脲酶泵，其中，所述脲酶泵被构造成将流体从所述脲酶注入口移动到所述透析流动回路。

在本发明的第二方面的任何实施方式中，所述脲酶结合吸附材料可以是氧化铝、二氧化硅或其组合，并且所述脲酶注入口可以适合于容纳注射器。

在本发明的第二方面的任何实施方式中，所述吸附剂盒可以包括选自由活性炭、水合氧化锆、磷酸锆以及离子交换树脂构成的组的一个或多个吸附材料。

在本发明的第二方面的任何实施方式中，所述吸附材料中的至少一个可以是可再填装的。

在本发明的第二方面的任何实施方式中，透析流动回路可以包括位于所述氧化铝或二氧化硅下游的尿素检测器。

作为本发明的第二方面的一部分公开的任何特征可以单独地或者相结合地包含在本发明的第二方面内。

本发明的第三方面涉及一种补充吸附剂盒内脲酶的方法。在本发明的第三方面的任何实施方式中，该方法可以包括以下步骤：将脲酶溶液注入脲酶注入口内，其中，所述脲酶注入口与所述吸附剂盒流体连通，并且其中，所述脲酶注入口位于所述吸附剂盒的上游。

在本发明的第三方面的任何实施方式中，该方法可以包括控制脲酶泵，以将脲酶溶液泵入所述吸附剂盒内。

在本发明的第三方面的任何实施方式中，该方法可以包括以下步骤：通过感测在所述吸附剂盒下游的流体中存在一个或多个溶质，来确定在所述吸附剂盒中的脲酶的量；并且如果吸附剂盒中的脲酶的量低于预设水平，则注入脲酶溶液。

在本发明的第三方面的任何实施方式中，可以由透析系统自动执行所述注入。

在本发明的第三方面的任何实施方式中，可以在透析阶段中执行所述注入。

在本发明的第三方面的任何实施方式中，透析流动回路可以包括位于所述脲酶结合吸附材料下游的尿素检测器。

作为本发明的第三方面的一部分公开的任何特征可以单独地或者相结合地包含在本发明的第三方面内。

本发明的第四方面涉及一种补充吸附剂盒内脲酶的方法，包括以下步骤：将脲酶引入脲酶隔室内，其中，所述脲酶隔室与所述吸附剂盒流体连通；将流体引入所述脲酶隔室，以溶解所述脲酶；并且将含有溶解的脲酶的流体引入所述吸附剂盒中。

在本发明的第四方面的任何实施方式中，该方法可以包括将固体脲酶、可移除的脲酶盒以及脲酶袋中的任一个引入所述脲酶隔室中。

在本发明的第四方面的任何实施方式中，该方法可以包括使用一个或多个泵将流体加入所述脲酶隔室以将含有溶解的脲酶的流体引入所述吸附剂盒中的步骤。

作为本发明的第四方面的一部分公开的任何特征可以单独地或者相结合地包含在本发明的第四方面内。

附图说明

图1是透析室的透视图，其具有用于加入脲酶袋的脲酶隔室；

图2是透析室的透视图，其具有用于将脲酶注入系统内的、位于透析室顶部的脲酶注入口；

图3是透析室的透视图，其具有用于将脲酶注入位于透析室底部的系统内的脲酶注入口；

图4是具有可移除脲酶盒的透析室的透视图；

图5是透析流动路径的组合示意图/代表图，包括吸附剂盒和用于将脲酶加入吸附剂盒的脲酶隔室；

图6是在透析流动回路中的脲酶引入系统的组合示意图/代表图，其具有使用多个脲酶袋的能力；

图7是透析流动路径的组合示意图/代表图，包括吸附剂盒和用于将脲酶加入吸附剂盒的脲酶隔室，该吸附剂盒具有用于保持脲酶的脲酶储存器；

图8是透析流动路径的组合示意图/代表图，包括吸附剂盒和用于将脲酶加入吸附剂盒的脲酶注入系统；

图9是透析流动路径的组合示意图/代表图，包括吸附剂盒和用于将脲酶加入吸附剂盒的脲酶隔室，该吸附剂盒具有用于保持注入的脲酶的脲酶储存器的；

图10是透析流动路径的组合示意图/代表图，包括吸附剂盒和用于将脲酶加入吸附剂盒的可移除脲酶盒；

图11是具有内联脲酶注入口的透析流动路径的代表图；

图12示出了用于系统中的脲酶袋的透视图。

具体实施方式

除非另有定义，否则在本文中使用的所有技术和科学术语通常具有与在相关领域的技术人员通常理解的意义相同的意义。

冠词“一”在本文中用于表示物品的一个或多个(即，至少一个)语法对象。通过实例，“一部件”表示一个或多个部件。

术语“适合于容纳”表示能够将物质引入其中的元件。

“可调整的量”表示在透析阶段可以改变，但是不是要求改变的吸附材料的量。

“铵传感器”是能够检测铵、氨或铵离子的存在或浓度的传感器。

术语“适当量的溶质”表示足以完成特定任务的一个或多个溶质的量。例如，在吸附剂盒内再填装磷酸锆所需要的“适当量的溶质”是再填装磷酸锆所需要的钠和氢的量。适当量可以大于完成特定任务所需要的最小量。

“血尿素氮测定”是可以确定尿素在血液或其他流体中的浓度的任何分析测试。

术语“盒”表示为准备连接至装置、结构、系统、流动路径或机构而制造的被设计成包含粉末、流体或气体的任何容器。该容器可以具有一个或多个隔室。容器(而非隔室) 还可以包括由连接在一起以形成盒的两个或多个模块构成的系统，其中，一旦形成，这两个或多个模块就可以连接至装置、结构、系统、流动路径或机构。

“化学传感器”是基于介质成分的化学性能感测一个或多个变量的传感器。

“隔室”表示从结构中指定、限定、划分或者隔开的部分或空间。例如，在吸附剂盒内的脲酶室是在包含脲酶的吸附剂盒内限定的空间。可选地，隔室可以与吸附系统的其他隔室或模块选择性地流体连通。隔室可以在物理上分开或划分出，无需物理屏障。

“元件”是更大系统的任何部分。元件的非限制性实例是容器、储存器、传感器、模块以及吸附剂。

术语“包括”包括但不限于在措辞“包括”之后的任何物体。因此，使用该术语，表示需要或者强制性具有所列出的部件，但是其他部件是可选的并且可以存在或不存在。

术语“由……组成”包括并且限于在短语“由……组成”之后的任何物体。因此，该短语表示需要或者强制性具有所列出的部件，并且可以不存在任何其他部件。术语“基本上由……组成”包括在术语“基本上由……组成”之后的任何物体以及不影响所描述的设备、结构或方法的基本操作的额外部件、结构、行为或特征。

在本文中使用的术语“包含”表示使材料保持在指定的地点内。“包含”可以表示放在隔室内、吸附在组分上、结合至组分的材料或者使材料保持在指定的地点内的任何其他方法。

在本文中使用的术语“容器”是容器，该可以是柔性的或非柔性的，用于容纳任何流体或固体，例如，使用过的透析液流体、或氯化钠或碳酸氢钠溶液或固体、或脲酶、或脲酶/氧化铝等。通常，容器是更大系统的元件。“吸附剂容器”是被构造成容纳一个或多个吸附材料的任何容器。同样，“脲酶容器”是被构造成容纳脲酶的任何容器。

“协作地接合”描述具有允许接合构造的互补接合部件的两个隔室。“透析液”是穿过透析膜的流体。

“透析”是过滤的一种或者通过薄膜的选择性扩散的过程。透析经由通过薄膜的扩散，从要透析的液体中去除血液内分子量在特定范围的溶质。在透析阶段，要透析的流体经过过滤膜的一侧，透析液经过过滤膜的另一侧。通过流体之间的扩散，溶解的溶质穿过过滤膜。透析液用于从正在透析的血液中去除溶质。透析液还可以给其他流体提供补给。

“透析室”是被构造成容纳透析所需的模块、流动回路以及其他元件的结构。在一些实施方式中，“透析室”可以是被设计成用于透析的组合中的不止一个结构。并非所有必需的元件都需要在透析室中，并且透析室可以包含对于透析并非完全必需的元件。

“透析流动路径”是流体在透析阶段流动的路线。

“透析阶段”是指对患者进行透析的医疗过程。

术语“透析器”表示具有由半透膜隔开的两个流动路径的盒或容器。一个流动路径用于血液，一个流动路径用于透析液。薄膜可以具有中空纤维、平片、或螺旋缠绕的或本领域的技术人员已知的其他常规的形式。薄膜可以选自以下材料：聚砜、聚醚砜、聚(甲基丙烯酸甲酯)、改性纤维素或本领域的技术人员已知的其他材料。

“接合构件”允许隔室协作地接合。在某些实施方式中，这些接合构件可以是卡环或闩锁。

“外部”或“外侧”是在容器或元件外面的容器或元件的一部分，与表示容器或元件的内部的容器或元件的“内部部分”相反。

“流动”表示流体或气体的移动。

“流体”是可选地在流体中具有气相和液相的组合的液体物质。值得注意的是，因此，在本文中使用的液体也可以具有物质的气相和液相的混合物。

术语“流体连通”表示流体或气体在系统内从一个元件或隔室移动到另一个元件或隔室的能力，或正在连接的状态，使得流体或气体可以通过压力差从连接至另一个部分的一个部分移动。

术语“流动可连接”表示提供流体或气体从一个点到另一点的通道的能力。这两个点可以在任何类型的隔室、模块、系统、元件以及再装填器中的任何一个或多个之内或之间。

“功能性能力”是材料实现材料的预定功能的能力。在一些情况下，功能性能力可以表示吸附材料从流体中去除特定溶质或将特定溶质转化为其他材料的能力。

“气密密封”表示气密，或对于气体或流体基本上不可渗透的密封。

“可铰接地设置”表示一种连接方法，其中，一个元件通过铰链连接至第二元件。铰链允许一个元件转动或枢转，而另一个元件静止。

用于表示化学组分的“固定”表示一种构造，其中，化学组分通过某些力量被固定。所述力量可来自吸收、吸附、粘附或任何其他固定化学组分的方法。

“模块”或“模块化”表示系统的离散元件。每个模块可以彼此装配，以形成两个或多个模块的系统。一旦装配在一起，模块可以流体连接并且抵御意外断开。如果模块被设计为包含用于预定目的的所有必需的元件(例如，用于透析的吸附剂)，则单个模块可以表示要装配到装置或机构中的盒。在这种情况下，模块可以包括在该模块内的一个或多个隔室。或者，两个或多个模块可以形成要装配到装置或机构中的盒，其中，每个模块单独承载单独的组分，但是仅当连接在一起时，总而言之，包含用于预定目的的所有必需的组分，例如，用于透析的吸附剂。模块可以被称为“第一模块”、“第二模块”、“第三模块”等，以表示任何数量的模块。“第一”、“第二”、“第三”等名称不表示模块在流体或气体流动方向的相应位置，而是仅仅用于将一个模块与另一个模块区分开，除非另有说明。

“打开”位置是一种配置，其中，元件的内部暴露于周围环境中。“关闭”位置是一种配置，其中，元件的内部通过壁部或其他分离器与周围环境隔开。

“光学传感器”是基于从介质中发射的、被介质反射的、由介质吸收的或者穿过介质的光的变化来感测一个或多个变量的传感器。

术语“路径”、“输送路径”、“流体流动路径”以及“流动路径”表示流体或气体(例如，透析液或血液)流动经过的路线。

“再填装”表示处理吸附材料以恢复吸附材料的功能性能力的过程，以便将吸附材料放回用于重新使用或用于新的透析阶段的条件。在一些情况下，“可再填装”吸附材料的总质量、重量和/或数量保持相同。在其他实施方式中，“可再填装”吸附材料的总质量、重量和/或数量可以改变。不限于任何一种发明理论，再填装过程可以涉及使用不同的离子交换结合到吸附材料的离子，在一些情况下，这可以增加或减少系统的总质量。然而，在一些情况下，再填装过程不改变吸附材料的总量。在吸附材料经历“再填装”时，可以说吸附材料被“再填装”。可再填装的吸附材料的再填装与诸如脲酶等特定吸附材料的补充不同。值得注意的是，脲酶通常不“再填装”，而是可以补充，如在本文中所定义。

“补充”表示将先前从系统、部分或模块中去除、减少、耗尽或取出的材料加回系统、部分或模块中。例如，在引入一些吸附材料(例如，脲酶，隔室中的吸附材料数量和/或功能性能力已降低)之后，含有新加入的吸附材料的隔室可以被称为“补充过的”。

在一种情况下，“可再用”表示可以使用不止一次的材料，在使用的间隔期间可能对材料进行处理或再填装。可再用还可以表示包含可以通过再填装容纳在盒内的材料来再填装的材料的盒。

“部分”表示较大元件的任何部分。部分可以被称为“第一部分”、“第二部分”、“第三部分”等，以表示任何数量的部分。“第一”、“第二”、“第三”等名称不表示部分在流体或气体流动方向的相应位置，而是仅仅用于将一个部分与另一个部分区分开，除非另有说明。此外，每个部分可以可选地例如通过分隔器或壁部在物理上分离；然而，提及特定部分不一定需要物理分离，并且可以仅仅表示包含材料的特定位置。

“传感器”是能够确定在系统中的一个或多个变量的状态的元件。在一个实施方式中，传感器能够使用本领域已知的任何方法感测在流经至少一个脲酶袋的流体中的至少一个化合物的存在和/或浓度。

“固态脲酶”表示在固相物质中的脲酶。固态脲酶可以是固态脲酶的块状或粉末状。

“吸附剂盒”表示可以包含一个或多个吸附材料的盒子。盒子可以连接至透析流动路径。吸附剂盒中的吸附材料用于从溶液中去除特定的溶质，例如，尿素。吸附剂盒可以具有单个隔室设计，其中，进行透析所需的所有吸附材料包含在单个隔室内。或者，吸附剂盒可以具有模块化透析液再生组件，其中，吸附材料分散在至少两个不同的模块上，这些模块可以连接，以形成整体。一旦至少两个模块连接在一起，则连接的模块可以称为吸附剂盒，该吸附剂盒可以装配到装置或机构中。当单个模块包含进行透析所需的所有吸附材料时，单个模块可以称为吸附剂盒。

“吸附材料”是能够从溶液中去除特定溶质的材料，例如，尿素或尿素副产物。

“使用过的透析液”是通过透析膜与血液接触的透析液，并且含有一种或多种杂质、或废物种类、或废物质，例如，尿素。

部分的“上游”表示位于在流体流动路径中的该部分之前。在正常操作中，流体在通过“下游”部分之前通过“上游”部分。

术语“脲酶结合的吸附材料”表示可以通过任何方式结合脲酶的任何材料，包括任何种类的静电、酶或分子间力结合。

“脲酶盒”是被设计成容纳一些脲酶并连接至透析系统的容器，使得流体可以进入脲酶盒，溶解脲酶，并且离开脲酶盒。

术语“脲酶隔室”或“脲酶容器”表示由适合于含有脲酶的任何材料制成的任何种类的限定空间或分区。

术语“脲酶门”或“门”表示可以打开的元件的一部分(例如，吸附剂盒)，并且可以选择更换在门后面的吸附剂盒的内含物。

术语“脲酶注入口”或“注入口”表示允许脲酶从一个隔室进入另一个隔室的临时或非临时开口或通道。

“脲酶袋”表示包含至少脲酶和可选地一个或多个其他吸附材料的结构，并且由可以保持内部未溶解的脲酶的同时、允许流体自由通过脲酶袋的材料构成。在一些实施方式中，脲酶袋可以允许溶解的脲酶从脲酶袋中穿出。

“尿素传感器”是能够检测在流体中的尿素的存在或其浓度的元件。

术语“脲酶溶液”表示通过混合溶剂(例如，水基溶剂)和脲酶配制成的任何水溶液。该溶液可以具有可选的组分，例如，缓冲组分。

“尿毒症毒素”是在肾脏中血液供应中携带的、通常要去除的毒素。

“阀门”是能够通过打开、关闭或阻塞一个或多个路径来引导流体或气体流动以允许流体或气体在特定路径中运行的装置。被构造成实现期望流量的一个或多个阀门可以被构造成“阀门组件”。

术语“废物种类”、“废品”、“废物”或“杂质物质”表示源自患者或受试者的任何分子或离子物种，包括代谢废物、包括氮或硫原子的分子或离子物种、中等重量的尿毒废物以及含氮废物。具有健康肾脏系统的个人将废物种类保持在特定的体内平衡范围内。

脲酶补充系统

本发明提供了一种吸附剂盒，其包含所有非水溶性可再填装的元件，该元件在在吸附剂盒内的单个隔室内部或与吸附剂盒分开的单个隔室内部。本发明的第一和第二方面预期的单个隔室设计可以降低制造和维护成本。在本发明的第一和第二方面的任何实施方式中，非水溶性可再填装的元件(例如，磷酸锆和氧化铝)可以再填装。除去的或操作所需的任何脲酶可以在后续步骤中由系统或用户加回吸附剂盒中。通过这种方式，吸附剂盒中的脲酶结合材料(例如，氧化铝或二氧化硅)可以用脲酶补充。本发明的第一和第二方面的吸附剂盒包括将一些脲酶重新填充或重新供应或以其他方式加回吸附剂盒和相关系统中。在本发明的第一和第二方面的任何这样的实施方式中，脲酶可以由脲酶导引器提供，以补充存在于吸附剂盒中的可用量的脲酶。如本文所提供的，吸附材料(例如，氧化铝或磷酸锆)的再填装描述了恢复或增强材料的功能性能力。例如，通过在再填装过程中使含有适量的溶质的溶液通过氧化铝或磷酸锆，可以使氧化铝或磷酸锆再填装并恢复功能性能力。同样，可再填装部分或模块可通过使必要的溶液通过部分或模块来再填装，以恢复模块或部分的功能性能力。相反，其功能性能力已经降低的、可再补充的吸附材料需要如本文所述进行补充。脲酶可以被氧化铝、二氧化硅或其组合吸收，其中，任何这种合成物是可再填装的，如本文所定义的。

本发明的第一到第四方面还允许储存和运输吸附剂盒，而不需要用脲酶预装吸附剂盒。本发明的系统允许用户仅仅在外部添加位置加入脲酶，以将脲酶装到吸附剂盒中。除了将脲酶引入吸附剂盒中之外，本发明的第一到第四方面还进一步允许将一些脲酶溶液引入透析系统的任何流体流动路径中。流体流动路径可以附属于吸附剂盒的入口或进口。流体流动路径还可以是在吸附剂盒内部的流体的任何特别限定的方向。脲酶溶液可以移动通过流体流动路径，直到脲酶接触在吸附剂盒中的脲酶结合吸附材料，例如，氧化铝、二氧化硅或其组合。然后，脲酶可以被氧化铝、二氧化硅以及组合吸收，其中，脲酶可以在透析阶段停留。脲酶还可以通过技术人员已知的任何已知方式或材料固定或结合，例如，静电或酶结合。脲酶可以进一步通过任何分子间相互作用(例如，范德华力van der Waals forces)或者通过吸附来结合。通过以这种方式加入新鲜的脲酶，可以将脲酶加入到开放的或封闭的吸附系统中。进一步，该系统可以使用可再使用的吸附剂盒。通过脲酶注入口或隔室提供脲酶，可以在没有脲酶的情况下运输或储存吸附剂盒，而在使用吸附剂盒之前、之中或之后，可以加入脲酶。可以引入可调整的量的脲酶这一事实可以降低与制造含有脲酶的吸附剂盒的复杂性和时机相关的成本。值得注意的是，根据诸如脲酶的配制和储存状态等因素，脲酶可能具有有限的保存期限。而且，通过仅仅在开始透析之前注入脲酶，吸附剂盒可以长时间储存，而脲酶的活性没有问题。

尤其地，可以在每个透析阶段用新鲜的脲酶补充吸附剂盒，其中，补充吸附剂盒中的脲酶可以导致吸附剂盒中的其他吸附材料的再填装。例如，吸附剂盒中结合脲酶的氧化铝、二氧化硅衬底或其组合可以“再填装”，然后，用脲酶补充。因此，可以提供具有所有元件的单盒设计，以简化设计并降低每个透析阶段的成本。

在图1中示出了具有脲酶引入系统的本发明的第一到第四方面的透析系统的一个非限制性实施方式。透析系统可以容纳桌子12上所示的透析室1内。吸附剂盒2可以容纳在透析流动回路中的透析室1内。包含杂质(例如，尿素)的使用过的透析液移动通过吸附剂盒，在此去除杂质来再生透析液。透析液再生表示以下过程：用一个或多个吸附材料处理使用过的透析液(包含从患者血液中去除的溶质)，以便去除特定溶质(例如，尿素)，从而产生可以再次用于透析的透析液。所得到的透析液返回到透析器(未示出)，在此，来自患者血液的进一步杂质可以穿过半透膜并且进入透析液内。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，透析室1可以包括脲酶隔室3。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以从透析室可滑动地移除脲酶隔室3。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶隔室3可以通过盖子6打开，并且不需要从透析室1可滑动地移除。脲酶隔室3的盖子6可以由铰链5铰接地设置在透析室1，如在本文中所述。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶隔室3可以适合于容纳脲酶袋或固体脲酶。脲酶隔室3的尺寸和形状可以使得一个或多个脲酶袋可以放置在脲酶隔室内，或者固体脲酶可以装到脲酶隔室内。在透析过程之前、之中或之后，或者每当脲酶的量减少时，用户11可以将脲酶袋或固体脲酶加入脲酶隔室3内。然后，可以将脲酶隔室3的盖子6关入透析室1内。如在本文中所述和图1所示，脲酶可以包含在脲酶袋 4内，或脲酶可以是固体脲酶的形式。

可以通过几种方式减少脲酶起作用的量：(1)如果脲酶由于其他吸附材料的再填装而从吸附剂盒中去除，则脲酶起作用的量可能减少，(2)通过在透析阶段或在吸附剂盒的维护过程中沥滤出，或(3)通过修改或重排脲酶结构，以使脲酶活性较低。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶隔室3可以气密地密封，以在关闭时防止污染或泄漏。可以使用PTFE密封环、O形环、油脂或本领域已知的能够产生设置在盖子6和透析室1的边缘上的气密密封的任何其他材料来产生气密密封。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，盖子6可铰接地设置在脲酶隔室3上，通过铰链5连接。铰链5可以通过本领域已知的任何方式将盖子6连接至透析室1。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，铰链可以是对接铰链。对接铰链包括通过销连接的两个矩形叶片。一个叶片可以连接至透析室的内侧，另一个叶片连接至盖子的内侧。铰链允许关闭，其中，两个叶片一起移动，在销上枢转，以关闭盖子。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，铰链可以是活动铰链，而不是单独的铰链组件。活动铰链是由与铰链连接的元件制成的并且通常与其成一体的铰链。例如，盖子6可以由模制塑料制成。活动铰链可以是与盖子6成一体的更薄的模制塑料件。活动铰链还可以通过本领域已知的任何方式连接至透析室1，例如，螺钉、螺栓或任何其他连接方式。活动铰链的模制塑料可以弯曲，以允许盖子移动并且打开脲酶隔室。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，活动铰链可由聚合物制成，例如，聚乙烯或聚丙烯。活动铰链不需要与盖子成一体，并且在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以以任何已知的方式连接至盖子。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，接合构件(未示出)可以放置在脲酶隔室3的盖子6上和透析室1上，以允许密封盖子6。当在盖子6上的接合构件与在透析室1上的接合构件协作地接合时，盖子6可以保持关闭，并且仅仅当促使接合构件脱离时才打开。

一旦关闭脲酶隔室3，系统就可以将流体从储水器7中引入脲酶隔室3中，溶解脲酶。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，水源10可以用于填充储水器7。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，水源10可以用于将流体直接引入脲酶隔室3内，无需储水器7。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以使用缓冲溶液来溶解脲酶。可以在脲酶溶解之前将酸和碱加入水中，或者缓冲溶液可以留在储存器(未示出) 内，该储存器可以用于提供用于溶解脲酶的缓冲液。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，如在本文中所述，可以使用预充溶液或透析液来溶解脲酶。本发明适用的流体范围广泛。然后，包含溶解的脲酶的流体可以引入吸附剂盒2内，在此，脲酶可以固定在吸附剂盒2内的氧化铝或二氧化硅及其组合上。在本文中描述了在脲酶隔室3和吸附剂盒 2之间的流体连接。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶袋4可溶于合适的流体中。在本发明的第一到第四方面的这种实施方式中，消除了在加入脲酶之后移除脲酶袋4的需要。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，其中，脲酶袋4不是水溶性的，用户11 可以仅仅重新打开脲酶隔室3并移除空的脲酶袋。可以用于脲酶袋的可溶性材料的非限制性实例包括聚乙烯醇、热塑性纤维或能够包含脲酶的任何其他水溶性材料。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶袋可以是非水溶性的。在加入脲酶之后，可以从脲酶隔室中移除脲酶袋，并且可选地，用新的脲酶袋替换。

在图1中，在透析室1的顶部显示脲酶隔室3。本发明的脲酶隔室3可以位于透析室1的内部或外部的任何地方，并且不限于任何特定的地方。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶隔室3可以位于透析室的内部，并且在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶隔室3可以位于透析室的外部。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以基于患者的体重和/或血液尿素氮(BUN)来确定加入到系统中的脲酶的量。具有更高的BUN的患者或身形较大的患者在透析期间可能需要更多的脲酶。因为可以在每个透析阶段之前将脲酶加入吸附剂盒中，所以可以向可能需要额外脲酶的患者添加更大的脲酶袋或多个脲酶袋。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以通过与机器相连的包含脲酶的大型多段储存器(reservoir)加入一些脲酶。根据系统的使用，大型多段储存器可以包含足够用于多个透析阶段的脲酶的量，或者甚至足够用于跨越几天、几周或更长的透析阶段的量。大型多段储存器可以与透析系统成一体，或者可以是独立元件，该元件与系统配合，以在需要时提供连接。在大型多段储存器中的脲酶可以以固体、粉末或液体的形式提供。由大型多段储存器提供的脲酶的量可以由操作人员或者由控制元件以特定透析阶段所需的量来选择性地计量。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，计量处理可以使用计算机、控制系统以及诸如马达、泵、致动器等相关元件来自动化，以减少操作人员错误并提高系统的可用性、安全性、可靠性、一致性。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以向透析室加入额外的储存器、管线以及泵，包括注入系统、超滤液储存器或本领域已知的用于透析系统的任何其他元件。

在图1所示的控制台8可以用于向用户11提供消息或警报或为透析阶段设置透析参数。用户11可以使用用户接口输入9，将信息输入到系统内。这种信息可以包括是否已填装脲酶袋4、脲酶的添加量、或指示系统开始脲酶补充过程。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，用户可以将大量脲酶粉末放入脲酶隔室3内。脲酶隔室3可以提供具有足够用于几个透析阶段的脲酶的散装粉末供应，透析系统能够为每个透析阶段从散装粉末供应中分配脲酶。必要时，系统可以使用在本文中所述的控制系统和相关元件自动计量一些粉末到单独的混合室(未示出)内，在此，计量的粉末可以通过水或其他流体溶解并引入吸附剂盒2内。用户可以将设定量的脲酶粉末加入脲酶隔室3内。然后，当需要加入吸附剂盒中时，系统可以自动地将适当量的脲酶粉末送到混合室。本发明的第一到第四方面的该实施方式允许用户将更大量的固体脲酶加入透析室 1中，但仅仅是周期性地。然后，系统可以自动计量正确量的粉末到混合室(未示出)中并控制脲酶添加。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以使用第二个较小的储存器，以在透析阶段添加特别为加入透析组分而加入的较小量的脲酶。具有大型多段储存器和较小的单段储存器的一个可能的优点在于提供灵活性，其中，使大量设定量的脲酶可用于多段使用，但在接收到反馈时，可以在透析阶段加入较少量的脲酶或其他透析溶质。

图2示出了本发明的第一到第四方面的第二非限制性实施方式。与图1一样，透析室 21可以容纳透析系统。透析系统可以包括具有入口23和出口24的吸附剂盒22。注入口25可以设置在透析室21上。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，注入口25 可以位于可选的门33后面，以保护注入口25。注入口25可以放置在透析室21的内部或外部的任何位置。可以将脲酶溶液加入系统中，例如，通过注射器27，用户28把注射器 27穿过隔膜26插入注入口25内。一旦注入，脲酶溶液就可以运行到吸附剂盒22，脲酶可以通过吸附在吸附剂盒22内的氧化铝或二氧化硅及其组合上被固定。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以在透析阶段之前、之中或之后，或者每当脲酶的量减少时加入脲酶溶液。用户可以将可调节量的脲酶注入系统内，如在本文中所述，允许可定制的吸附剂系统。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，注入口25可以流体连接至储存器(未示出)。储存器可以流体连接至吸附剂盒22。在注入脲酶之后，脲酶可以储存在储存器中。为了补充吸附剂盒中的脲酶，用户28可以操作系统将在储存器中的脲酶泵送到吸附剂盒 22内，其中，脲酶可以由氧化铝或二氧化硅吸收。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，系统可以响应于来自尿素传感器(未示出)的信号，自动将脲酶泵入吸附剂盒 22内，所述信号表示吸附剂盒中的脲酶量不充足或不充分。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，系统可以通过在控制台31上的声音或视觉信号通知用户脲酶量不充足，并且用户可以操作将脲酶泵送到吸附剂盒内，例如，通过使用输入端32。可以通过尿素感测来确定脲酶的不充分或不充足，其中，计算机处理器处理与脲酶水平相关的一组感测到的输入值，并且确定要加回系统内的脲酶的量。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，不需要包括储存器。相反，注入口25可以直接连接至管线23内，管线23 与吸附剂盒22流体连接。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，储水器29可用于在注入后将水加入脲酶溶液中。这可以确保所有注入的脲酶从注入口25冲出并进入吸附剂盒22内，并且还可以确保注入口25对于下一次脲酶注入是干净的。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，水源30可以将水供应到储水器29。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，注入的溶液可以包含缓冲液和/或其他辅料(excipients)。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以如在本文中所述引导透析液或预充溶液通过注入口25，以便冲出注入口25。

注入口可以位于透析室的内部或外部的任何位置，透析室允许与吸附剂盒流体连通。在图3中，脲酶注入口45位于在透析室41底部的可选的门53后面。脲酶注入口45依然可以通过入口管线43与吸附剂盒42流体连接。出口管线44可以将吸附剂盒42连接至透析流动路径的剩余部分。与在图2所示的系统一样，图3的注入口45可以具有可刺穿的隔膜46。用户48可以使用注射器47穿过隔膜46将脲酶溶液注入该注入口45内。一旦注入该注入口45内，脲酶就可以流过入口连接器43并进入吸附剂盒42。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，来自储水器49的水可以用于冲洗脲酶注入口45。水源 50可以用于装满储水器49并为透析阶段提供水。或者，水源可以可选地包含缓冲液和/ 或另外的辅料。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，预充溶液或透析液可以用于冲洗脲酶注入口45。可以通过用户界面51控制脲酶的加入，用户用输入端52输入必要的信息。

通过注入口加入的脲酶溶液中的任何可用浓度的脲酶都在本发明的范围内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶浓度可以在10mg/mL和100mg/mL之间。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶浓度可以在1mg/mL与250mg/mL、 15mg/mL与150mg/mL、10mg/mL与100mg/mL或75mg/mL与250mg/mL之间。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以以预包装的量供应待加入的脲酶溶液。在透析阶段之前，每当脲酶模块或脲酶袋内的脲酶量减少时，或在再填装其他吸附材料之后，可以加入在1.3mL与13.3mL之间的脲酶溶液，以确保新鲜供应吸附剂盒内的脲酶。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，加入的脲酶溶液的量可以是在 1.5mL到3.5mL、2.3mL到10.3mL或5.0mL到12.3mL之间或更多的中的任一个之间，具有300unit/mg的活性。为了更容易使用吸附剂盒，并且为了能够由未经过培训的用户(例如，患者)使用，可以在含有要加入的适当量的脲酶的单独吸附容器中提供脲酶。含有脲酶溶液的单独吸附容器可以确保将正确量的脲酶加入到吸附剂盒中，同时避免因加入太多的脲酶造成的浪费。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，要加入的脲酶的量可以基于患者的需要。透析阶段所需的脲酶的量可以取决于患者血液的血液尿素氮(BUN) 含量。与具有更低BUN的患者相比，可以为具有更高BUN的患者加入更多的脲酶。更重的患者也可能比更轻的患者需要更多的脲酶。

在利用脲酶注入口的本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，本发明考虑到了任何将脲酶溶液注入脲酶注入口的方法。例如，用户可以用脲酶溶液装满注射器并排空注射器到注入口内。脲酶注入口可以由隔膜覆盖，隔膜可以被注射器刺穿。技术人员会理解的是，很多类型的注入口可以用于注入脲酶的预定目的。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶溶液可以仅仅通过任何合适的方式传输到脲酶注入口内，然后，使用泵和致动器的系统泵送到透析系统的剩余部分内。在本发明的第一到第四方面的这种实施方式中，脲酶注入口可以用可移除的盖子覆盖，可以在加入脲酶溶液之前移除所述盖子。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，透析机(未示出)可以自动地将脲酶注入该注入口。可以在透析机内提供脲酶溶液。在再填装吸附剂盒内的其他吸附材料之后，或者每当脲酶的量减少时，机器可以自动地将新鲜的脲酶注入脲酶注入口内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，透析室可以计量待注入脲酶注入口的正确量的脲酶。

图4示出了本发明的第一到第四方面的实施方式，其使用可移除的脲酶盒，以便补充吸附剂盒内的脲酶。脲酶盒65可以位于透析室61上的可选的门72后面。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶盒65可以被视为是可选地可移除的。脲酶盒65 的具体位置是可变的。然而，在某些构造中，脲酶盒65可以放置在入口管线63附近。脲酶盒65可以通过入口管线63与吸附剂盒62流体连接。出口管线64可以将吸附剂盒62 连接至透析流动路径的剩余部分。用户可以将脲酶盒65放在盒入口66与盒出口67之间。来自储水器68的水可以经由盒入口66引入脲酶盒65内，溶解脲酶。然后，溶解的脲酶可以流过盒出口67并通过入口管线63进入吸附剂盒62内，其中，脲酶可以被吸附剂盒 62内的氧化铝或二氧化硅固定。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，透析液或预充溶液可以流经脲酶盒65，以便溶解脲酶。水源69可以用于装满储水器68并为透析阶段提供水。或者，在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，水源可以可选地包含缓冲液和/或另外的辅料。可以通过用户界面70控制脲酶的加入，用户用输入端71输入必要的信息。

每当吸附剂盒62中脲酶的功能性能力降低时，用户可以将新的脲酶盒65连接至盒入口66和盒出口67。然后，用户可以操作系统以溶解脲酶盒65内的脲酶，并且将得到的脲酶溶液引入吸附剂盒62内。在使用之后，用户可以移除脲酶盒65，或者向系统加入新的脲酶盒。本发明考虑到了任何将脲酶盒65连接至盒入口66和盒出口67的方式。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶盒65可以通过螺旋式连接装置连接。盒入口66和盒出口67可以在端部上具有螺纹部分，包括螺旋连接装置的凸部分。脲酶盒 65可以具有设置在任一端上的螺旋连接装置的凹部分。为了移除或更换脲酶盒65，用户可以从盒入口66和盒出口67拧紧或旋开脲酶盒65。可以使用将脲酶盒65连接至盒入口 66和盒出口67的任何其他方法。

图5示出了根据本发明的第一到第四方面的一个实施方式的透析流动回路。在图5中，脲酶隔室81显示为示意图，但是在管线103上方的透析流动回路82显示为代表图。透析流回路82允许将流体从透析器83中输送给吸附剂盒84并返回到透析器83。在透析流回路82中的流体由透析液泵85移动通过透析流回路82。血液在体外路径(未示出) 中从患者移动到透析器83并且返回到患者。透析液经由透析器入口86进入透析器83，并经由透析器出口87离开。患者的血液沿相反的方向进入透析器，如箭头88所示，并如箭头89所示离开。在透析器83中，存在于患者的血液中的溶质穿过半透膜90并进入透析流动回路82内。在吸附剂盒84中从透析液中去除毒素或将其分解成无毒成分。吸附剂盒84可以包含吸附在氧化铝或二氧化硅及其组合上的脲酶，如在本文中所述。

吸附剂盒84可以如图4所示包含吸附材料层。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒可以包含活性炭层91、氧化铝或二氧化硅以及脲酶层92、氧化锆层93、以及磷酸锆层94。本领域的技术人员会理解的是，与设置成层不同，在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒84内的吸附材料可以混合。本领域的技术人员还会理解的是，吸附剂盒内的吸附材料的精确顺序在构造上是灵活多变的，只要磷酸锆层94位于氧化铝或二氧化硅以及脲酶层92的下游。例如，第一层可以是活性炭，第二层可以包含氧化锆，第三层可以包含氧化铝或二氧化硅以及脲酶，并且第四层可以包含磷酸锆。本发明考虑到了磷酸锆层在氧化铝或二氧化硅和脲酶层下游的任何顺序的层，。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以包括没有结合的脲酶第二层氧化铝或二氧化硅95，以防止脲酶迁移。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以分离成相互流体连接的模块。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，不需要包括图5所示的所有吸附材料，并且吸附剂盒84内可以包括额外吸附材料，例如，离子交换树脂。吸附剂盒84中的脲酶可以将存在于透析液中的尿素分解成二氧化碳和氨，然后，可以通过磷酸锆或任何其他阳离子交换树脂去除。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝或二氧化硅层可以放置在活性炭层的上游。这确保在到达氧化铝或二氧化硅层之前，活性炭不从溶液中去除注入吸附剂盒内的部分脲酶。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝或二氧化硅层可以在活性炭的层的下游。不要求脲酶与氧化铝或二氧化硅结合，以便正常运行。脲酶可以发挥作用，以便将尿素分解成铵和二氧化碳，而脲酶不结合到氧化铝或二氧化硅。重要的是，因为脲酶是水溶性的，所以脲酶应当结合到在盒内的一些疏水性材料，使得脲酶不会仅仅溶解并穿过盒。氧化铝或二氧化硅通常用于此目的，但任何疏水性、非水溶性材料都可以用于此目的。在一些情况下，脲酶可以结合到在盒内的其他吸附材料，例如，活性炭、磷酸锆或氧化锆，而不降低脲酶活性。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，其他吸附材料(例如，活性炭、氧化锆或磷酸锆)可以结合从氧化铝或二氧化硅层中迁移的脲酶，而脲酶可以保持活性。在活性炭层在氧化铝或二氧化硅层的下游的本发明的第一到第四方面的实施方式中，活性炭可用作安全后备，以捕获通过氧化铝或二氧化硅迁移并且然后离开吸附剂盒的脲酶。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，具有足够大的孔径以允许脲酶通过过滤器的炭过滤垫可以放置在氧化铝或二氧化硅层的上游。炭过滤垫可以帮助分布通过盒的流体流动，并且去除在初始水中的痕量污染物，该污染物可以降低脲酶的功能。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，炭过滤垫可以具有足够小的孔径，以捕获脲酶。

如图5所示，本发明的脲酶隔室81可以定位成使得脲酶隔室81流体连接至透析流动回路82。脲酶隔室81应连接至吸附剂盒84上游的透析流动回路82。一旦脲酶隔室81 的盖子104关闭，来自储水器96的水就可以经由入口管线97加入脲酶隔室81中。存在于脲酶隔室81中的脲酶可以是粉末状或块体状的固体脲酶或脲酶袋98。流体可以溶解脲酶袋98内的脲酶。然后，溶解的脲酶可以经由出口管线99运行到透析流动路径82中。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以由阀门100控制向透析流动回路82 加入流体。阀门100可以是本领域已知的任何类型的阀门，包括2通、3通、4通或任何其他类型的阀门。脲酶泵101可以提供将流体从脲酶隔室81移动到透析流动回路82所需的力量。包含溶解的脲酶的流体可以运行到吸附剂盒84，在此，溶解的脲酶可以吸附在氧化铝或二氧化硅及其组合上。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可选的尿素检测器102可以放置在透析流动回路中。如在本文中所解释的，尿素检测器102可以确定尿素的量，尿素吸附剂盒 84中已转化成氨和二氧化碳。如果转化成氨和二氧化碳的尿素的量小于期望值，则吸附剂盒84内的脲酶可能不够。在本发明第一到第四方面的任何实施方式中，转化成二氧化碳和氨的尿素的量不充足，可能向用户触发警报，以向系统加入更多的脲酶。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，尿素检测器102可以位于吸附剂盒84内部。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶隔室可以适合于容纳多个脲酶袋，如图6所示，包括不同形状或尺寸的袋。在图6中，脲酶隔室111显示为示意图，但是在管线136上方的透析流动回路112在图6中显示为代表图。脲酶隔室111可以适合于容纳圆形脲酶袋121、矩形脲酶袋122、三角形脲酶袋123或其组合。本发明的脲酶袋可以具有任何形状，包括圆形、正方形、三角形、矩形、圆盘形、圆柱形、球形、大致矩形或立方形。任何袋可以具有不同的尺寸。与仅仅使用单个袋相比，通过允许向吸附剂盒 114加入更大范围的脲酶，加入多个袋或不同尺寸的袋，增加了脲酶引入系统的可调节方面。图6的脲酶隔室111可以流体连接至透析流动回路112。透析流回路112将透析液从透析器113中经由透析器出口116输送到吸附剂盒114并且经由透析器入口115返回到透析器113。血液可以在相反的方向上运行通过透析器，如在渗透膜119的相反侧的箭头117 和118所示。透析液泵120提供循环透析液所需的力量。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒114可以包含活性炭层131、氧化铝或二氧化硅和脲酶层312、氧化锆层133、磷酸锆层134、以及可选地第二层氧化铝或二氧化硅135。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以混合，而不分层。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料的顺序可以改变，只要在氧化铝或二氧化硅层的下游具有磷酸锆层。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝或二氧化硅层可以在活性炭层的上游。

图6的储水器127可以用于在盖子124关闭和密封后通过入口连接器125将水或任何其他水溶液(具有或没有缓冲液或辅料)加入脲酶隔室111。水可以溶解吸附剂袋121、122和123内的脲酶，以产生脲酶溶液。脲酶溶液可以经由出口管线126流出脲酶室111 并进入透析流动回路112。阀门128可以控制流体从脲酶隔室111到透析流动回路112的运动。脲酶泵129可以提供必要的力量来移动脲酶溶液。脲酶溶液可以运行到吸附剂盒 114，其中，脲酶可以由氧化铝或二氧化硅固定。

可选的尿素检测器130可以用于确定吸附剂盒114中是否具有足够的脲酶。如果吸附剂盒114中的脲酶不足，则如在本文中所述，用户可以操作加入更多的脲酶。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，透析系统可以自动控制脲酶加入。

在图7中示出本发明透析的第一到第四方面的替代实施方式。在图7中，脲酶隔室141显示为示意图，但是在管线165上方的透析流动回路142显示为代表图。透析液可以在透析流动回路142中循环。透析液可以沿流动回路从透析器143运行到吸附剂盒144，并返回到透析器143。透析液泵150可以提供需要的力量，来驱动透析液通过透析液回路 142。透析液可以经由入口连接器145进入透析器143，并经由出口连接器146离开透析器143。来自患者的血液可以在相反的方向运行通过透析器143，如箭头147和148所示。在血液内的杂质可以移动穿过半透膜149，进入透析液，并且由吸附剂盒144去除。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒144可以包含活性炭层159、氧化铝或二氧化硅和脲酶层160、氧化锆层161、磷酸锆层162以及可选的第二氧化铝层163。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以混合，而不分层，并且可以以任何顺序放置在吸附剂盒中，只要磷酸锆位于氧化铝或二氧化硅的下游。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝或二氧化硅层可以位于活性炭层的上游。

脲酶隔室141可以流体连接至透析流动回路142。脲酶加入流动路径可以包括脲酶泵 157和脲酶储存器156。为了将脲酶加入吸附剂盒144中，在关闭门152以密封脲酶隔室141之后，可以通过水管线154将来自水源153的水加入到脲酶隔室141中。在脲酶隔室 141中的脲酶(在脲酶袋151中或者以固体脲酶形式)可以被加入脲酶隔室141中的水溶解。所得到的溶液可以由脲酶泵157经由出口管线155泵送到脲酶储存器156内。当系统需要将额外的脲酶加入吸附剂盒144中时，脲酶泵157可以将储存器156内的脲酶溶液泵送到透析流动路径142内，将溶解的脲酶移动到吸附剂盒144中，在此，脲酶可以吸附在吸附剂盒144内的氧化铝或二氧化硅及其组合上。阀门158可以允许控制将脲酶加入透析流动路径142内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，，透析系统可以自动控制阀门158和泵157，以在需要时将脲酶加入吸附剂盒144中。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，用户可以操作控制阀门158和泵157，以将脲酶加入吸附剂盒144 中。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，如在本文中所述，可选的尿素检测器 164可以包含在流体流动路径中位于吸附剂盒144的脲酶和氧化铝或二氧化硅层160下游的位置。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶储存器156可以足够大，以包含足够的脲酶溶液，用于几个透析阶段。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶储存器156可以足够大，以包含一天的量或更多的脲酶。如在本文中所述，可以将更大量的脲酶放入脲酶隔室141内，溶解，并且引入脲酶储存器156内。然后，系统可以计量出特定透析阶段所需的脲酶的具体量。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，如在本文中所述，计算机系统和相关控制元件(例如，泵和致动器)可以基于特定患者的需要自动计量出正确量的脲酶。在需要时，例如在每个透析阶段之前，该系统可以控制将脲酶加入透析流动回路142内。因此，大脲酶储存器156使得用户能够周期性地将脲酶加入系统中，但是每当需要加入脲酶时，允许脲酶加入吸附剂盒144中。

优选地，在透析流动回路的预装期间，将脲酶加入在图5-7所示的流动回路中的吸附剂盒中。在透析流动回路的预装期间加入脲酶，可以允许在透析之前将脲酶装到吸附剂盒内，并且消除了在透析阶段中需要透析液来溶解脲酶。这也消除了在透析阶段中将脲酶隔室暴露于外部环境的需要。可以仅仅在需要引入脲酶时引入脲酶，例如，在预装系统以准备使用之后，可以减少所需的脲酶量。技术人员可以通过处方提供特定患者所需的特定量的脲酶，从而定制特定患者所需的脲酶的量。加入的脲酶的量可以基于患者(身形大小、重量、BUN等)。可以代替基于传感器的系统或者与这种基于传感器的系统结合，来实现这种患者定制或处方。尤其地，基于传感器的系统具有传感器，该传感器能够提供关于包含在系统中的脲酶量的反馈，并且提供输入值，以进一步调节所需的脲酶量。脲酶可以在任何点(包括在透析阶段之前、之中或之后)加入吸附剂盒中。

图5-7中所示的脲酶隔室绘制为比所需要的更大，以便显示脲酶隔室的细节。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以根据加入的脲酶预期量，来选择脲酶隔室的实际尺寸，加入的脲酶可以是固体脲酶或脲酶袋。例如，如果大多数患者需要0.1g脲酶，则脲酶隔室可以具有适合于容纳大约0.1g固体脲酶或含有大约0.1g固体脲酶的脲酶袋的尺寸。进一步，脲酶隔室的尺寸和形状不限于任何特定的形状或尺寸，并且可以适合于装配在透析系统内部的紧密空间内。

图8示出了具有用于加入脲酶的注入部位的透析流动回路。在图8中，脲酶注入系统显示为示意图，但是在管线194上方的透析流动回路172显示为代表图。与图5一样，透析流回路172允许透析液在透析器173和吸附剂盒174之间循环，透析液泵180提供循环透析液所需的力量。透析液可以经由透析器入口175进入透析器173并经由透析器出口 176离开。在与透析液相反的半透膜179的侧边，血液可以如箭头177和178所示在相反的方向运行通过透析器173。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒174 可以包含活性炭层188、氧化铝或二氧化硅和脲酶层189、氧化锆层190、磷酸锆层191 以及可选的第二氧化铝或二氧化硅层192。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以混合，而不分层，或者以任何顺序存在于吸附剂盒174内，只要磷酸锆层在氧化铝或二氧化硅的下游。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝或二氧化硅层可以在活性炭层的下游。

用户185可以用注射器184或将脲酶溶液加入注入口171内的任何其他方法经由在图 8中的注入口171加入脲酶溶液。一旦注入，脲酶溶液就可以经由出口管线182运行到透析流动路径172内，并且可以运行到吸附剂盒174并且由吸附剂盒174内的氧化铝或二氧化硅吸附。

如在本文中所述，在本发明第一到第四方面的任何实施方式中，注入口171可以用可刺穿的隔膜183密封。使用注射器184穿过隔膜183注入脲酶，脲酶不需要暴露于外部环境。这允许在透析阶段中将脲酶注入吸附剂盒174内，而没有引入潜在的有害环境毒素的风险。注入口171可以处于与透析流动回路172平行的流动回路中。这允许将脲酶直接加入透析流动回路172和吸附剂盒174内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，阀门186和187可以用于控制流过脲酶注入流动回路的流体。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，阀门186可以向透析流动回路172和脲酶注入流动回路打开，使得来自透析流动回路172的流体经由入口管线181流入注入口171内，并且经由出口管线182 流出，将所有脲酶冲入透析流动回路172内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，来自流体连接至注入口171的储水器(未示出)的水可以用于冲出注入口171。阀门 187可以用于控制从脲酶注入口171加入脲酶到透析流动回路172中。关键的是，在透析阶段中加入的脲酶的量的可调整性可以在治疗类型和治疗目标方面提供灵活性。可调整量的脲酶可以进一步提供治疗的个性化，并且还带来可以易于适合为不同患者提供治疗的系统。脲酶的可调整性可以减少浪费并且度身定制特定目标的治疗，这通过没有调整在透析阶段或者在不同的治疗期间使用的脲酶的量的机构的系统是不可能的。。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，如在本文中所述，可选的尿素检测器 193可以包含在流体流动路径中位于吸附剂盒174的脲酶和氧化铝或二氧化硅层189下游的位置处。

在本发明的第一到第四方面的实施方式中，如图9所示，脲酶注入口201可以流体连接至脲酶储存器211。脲酶注入部分显示为示意图，但是在管线226上方的透析流动回路202在图9中显示为代表图。在流动回路中的透析液可以在透析器203和吸附剂盒204之间循环。透析液可以经由入口205进入透析器203，并经由出口206离开。透析液泵210 可以提供透析液循环所需的力量。来自患者的血液可以在相反的方向在透析器203的半透膜209的相对侧上循环，如箭头207和208所示。

脲酶储存器211可以通过出口219流体连接至透析流动路径202，连接在吸附剂盒204 的上游。用户216可以使用注射器215穿过隔膜214将新鲜量的脲酶注入该脲酶注入口201内，以及脲酶储存器211内。根据需要，泵212可以将在脲酶储存器211中的脲酶溶液移动到透析流动路径202内。脲酶可以吸附到吸附剂盒204中的氧化铝或二氧化硅上，以用于透析。阀门213可以控制将脲酶加入透析流动路径202和吸附剂盒204内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，每当需要加入脲酶时，阀门213和泵212可以由透析系统自动控制。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，用户可以在需要时控制阀门213和泵212，以加入脲酶。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，来自储水器217的水可以穿过脲酶注入口201，以便从注入口201冲出所有脲酶。水可以经由入口218进入注入口，并且经由出口219将脲酶冲入脲酶储存器211内。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶储存器211可以足够大，以在容纳足够用于几个透析阶段的脲酶溶液。因此，脲酶储存器211可以用作脲酶的大量供应。可以将更大量的脲酶注入该脲酶注入口201内，并且如在本文中所述，引入脲酶储存器 211内。然后，每当需要加入脲酶时，系统可以计量加入透析流动回路202内的脲酶，使得用户能够间或地只注入脲酶溶液，但是允许系统根据需要将脲酶加入吸附剂盒204中。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，注射器型机构可以用于从大量供应中计量脲酶。与肝素泵一样，自动化注射器(未示出)可以用于将在脲酶储存器211中的大量脲酶移动到吸附剂盒204中。计量从脲酶储存器211中加入吸附剂盒204中的脲酶的量可以基于患者的具体需要，如在本文中所述。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒204可以包含活性炭层220、氧化铝或二氧化硅和脲酶层221、氧化锆层222、磷酸锆层223以及可选的第二氧化铝或二氧化硅层224。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以混合，而不分层，或以任何顺序存在，只要磷酸锆在氧化铝或二氧化硅层的下游。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝或二氧化硅层可以位于活性炭层的上游。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，尿素检测器225可以放置在吸附剂盒 204的下游。尿素检测器225可以检测通过脲酶未转化为CO₂和氨的尿素。如果尿素存在于透析液中，则吸附剂盒中的脲酶可能不充足。如果在透析液穿过吸附剂盒之后在透析液中检测到脲酶，则可以通过脲酶泵212和阀213的开口，将新鲜脲酶从脲酶储存器211 中加入吸附剂盒中。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，如果尿素检测器在流经包含脲酶的模块之后的使用过的透析液中检测到尿素，则系统可以给用户发出声音或视觉警报。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，氧化铝、二氧化硅或磷酸锆(ZP) 可以经由脲酶注入口201提供，在此，流体可以流经入口218和出口219。可以通过任何形式提供氧化铝、二氧化硅或ZP。为了防止与脲酶的结合，也可以通过脲酶注入口201 加入脲酶。可以依次或分别加入氧化铝和二氧化硅，以避免与脲酶结合。

图10示出了将可移除的脲酶盒作为补充脲酶的方法的透析流动回路。在图10中，脲酶隔室231显示为示意图，但是在管线256上方的透析流动回路232显示为代表图。透析液可以在透析流动回路232中循环。透析液可以沿流动回路从透析器233运行到吸附剂盒234，并返回透析器233。透析液泵235可以提供需要的力量，来驱动透析液通过透析流动回路232。透析液可以经由入口连接器236进入透析器233，并经由出口连接器237离开透析器233。来自患者的血液可以在相反的方向运行通过透析器233，如箭头238和239 所示。在血液内的杂质可以移动穿过半透膜240，进入透析液，并且由吸附剂盒234去除。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒234可以包含活性炭层249、氧化铝或二氧化硅和脲酶层250、氧化锆层251、磷酸锆层252以及可选的第二氧化铝层253。在本发明第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以混合，而不分层，并且可以以任何顺序放置在吸附剂盒中，只要磷酸锆存在于氧化铝或二氧化硅的下游。

可移除的脲酶盒241可以流体连接至透析流动回路232。在本发明第一到第四方面的任何实施方式中，可移除的脲酶盒241可以位于门255后面的隔室231内，以便保护盒 241和连接。脲酶加入流动路径可以包括脲酶泵247和储水器244。为了将脲酶加入吸附剂盒234中，可以通过水管线245将来自水源244的水引导通过脲酶盒241。在脲酶盒241 中的脲酶可以被从水源244中加入的水、缓冲液或其他水溶液溶解。所得到的溶液可以由脲酶泵247经由出口管线246泵送。脲酶泵247可以将脲酶溶液泵送到透析流动路径232 内，将溶解的脲酶移动到吸附剂盒234内，在此，脲酶可以吸附到吸附剂盒234内的氧化铝或二氧化硅上。阀门248可以允许控制将脲酶加入透析流动路径232中。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，透析系统可以自动控制阀门248和泵247，以在需要时将脲酶加入吸附剂盒234中。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，用户可以操作控制阀248和泵247，以将脲酶加入吸附剂盒234中。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，如在本文中所述，可选的尿素检测器 254可以包含在流体流动路径中位于吸附剂盒234的脲酶和氧化铝或二氧化硅层250下游的位置处。

可移除的脲酶盒241可以通过入口连接器242和出口连接器243连接至脲酶流动路径。如在本文中所解释的，连接可以是本领域已知的任何类型的连接，包括螺旋式连接、搭锁连接、或任何其他类型的连接。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可移除的脲酶盒241可以包括过滤器，以便在水、缓冲液或其他水溶液进入或离开脲酶盒241 之前去除任何颗粒物质。在使用后，用户可以断开并从系统中移除可移除的脲酶盒241，并用新的脲酶盒替换用过的脲酶盒241。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，使用在本文中所述的任何类型的脲酶引入装置，脲酶引入可以与吸附剂盒成为一路。图11示出了使用脲酶注入口的内联系统 (in-line system)。脲酶注入口261可以位于透析流动回路262中。透析液可以通过流动回路262从透析器263运行到吸附剂盒264中，并返回透析器263。透析液泵270可以提供必要的力量，以驱动透析液通过透析流动回路262。透析液可经由入口连接器265进入透析器263，并经由出口连接器266离开透析器263。来自患者的血液可以在相反的方向运行通过透析器263，如箭头267和268所示。在血液中的杂质可以移动通过半透膜269，进入透析液，并且由吸附剂盒264去除。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附剂盒264可以包含活性炭层272、氧化铝或二氧化硅和脲酶层273、氧化锆274层、磷酸锆275层以及可选的第二氧化铝层276。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，吸附材料可以混合，而不分层，并且可以以任何顺序放置在吸附剂盒中，只要磷酸锆存在于氧化铝或二氧化硅的下游。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可选的尿素检测器277可以包含在流体流动路径262中位于吸附剂盒264的脲酶和氧化铝或二氧化硅层273下游的位置处，如在本文中所述。

每当需要向系统加入新鲜脲酶时，用户可以通过可刺穿的隔膜271将脲酶溶液注入脲酶注入口261内。在本发明第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶溶液可以直接进入透析流动回路262，并且运行到吸附剂盒264，其中，脲酶可以由氧化铝或二氧化硅固定。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，在每幅图中显示的尿素检测器可以位于吸附剂盒的下游的透析流动路径内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，尿素检测器可以在吸附剂盒内位于吸附剂盒中的氧化铝或二氧化硅之后的任何点上。

不限于任何特定的方法，具有用于测量尿素氮的两种一般方法。双乙酰或Fearon反应以尿素产生黄色色原体，并且通过光度法(photometry)量化。修改了Fearon反应，用于自动分析仪中，并且通常给出相对精确的结果。在更特定的酶法中，酶脲酶将尿素转化为氨和碳酸。在多种系统中测定与样品中的尿素的浓度成比例的这些产物，其中一些系统是自动化的。当氨与α-酮戊二酸反应时，一个系统检查在340mm处的吸光度的降低。 Astra系统测量尿素水解的溶液的电导率的增加速率。因为氟化物抑制脲酶，所以样本不应收集在含有氟化钠的管子中。还观察到水合氯醛和胍乙啶以增大BUN值。或者，可以通过位于脲酶层下游和磷酸锆层上游的氨检测器间接测量尿素。通常，假设尿素正由透析器去除，在通过脲酶层之后但在到达磷酸锆层之前在流体中检测到的低氨或无氨，在透析期间具有不充分的脲酶。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，尿素检测器可以检测系统中的氨，其可以表示容纳在系统内的磷酸锆已经达到能力。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，所产生的氨的量可以是磷酸锆能力的函数，并且系统可以确定系统是否需要磷酸锆。

检测通过吸附剂盒中的脲酶转化为氨的尿素的量的任何方法都在本发明的第一到第四方面的范围内。除了上述方法之外，检测还可以通过本领域已知的任何方式完成，包括但不限于使用光学传感器、化学传感器、血液尿素氮测定、铵传感器或其任何组合。

可以检测通过吸附剂盒中的脲酶转化为氨的尿素量，例如，检测在通过吸附剂盒之前和之后透析液中的氨或尿素的量。没有足够的尿素转化为氨，如在吸附剂盒之后的流体中出现尿素或者在吸附剂盒之后的流体中缺乏氨，这表示吸附剂盒中缺乏脲酶，并且可以加入新鲜的脲酶。

在每个透析阶段之前，在透析系统预装之后，在设定数量的透析阶段之后，每当在模块内的脲酶的量减少，或者在每次再填装剩余的吸附材料之后，用户仅仅需要将吸附容器的内含物注入脲酶注入口内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，在每个透析阶段之前，在预装透析系统之后，在设定数量的透析阶段之后，或在再填装其他吸附材料之后，系统可以提示用户将新鲜的脲酶溶液注入到吸附剂盒内。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，注入到脲酶注入口内的脲酶溶液可以具有更高的浓度。然后，当水在流体流动路径中流入吸附剂盒内时，注入的脲酶可以被水稀释。

在图12中显示可以用于本发明的第一到第四方面的脲酶袋的一个实施方式。脲酶袋 280可以包含脲酶281。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶袋可以包含固体脲酶或粉末脲酶。脲酶袋280可以具有尺寸足够小的孔，使得脲酶不能以其固体或未溶解的形式通过脲酶袋，但是其大小足以允许水进入和离开脲酶袋280。脲酶袋280的最佳孔径可以由脲酶的粒径来确定。因此，本领域的技术人员可以确定对于给定批次的脲酶所使用的脲酶袋280的合适孔径。当在水中溶解时，脲酶溶液可以穿过脲酶袋280的孔。通过这种方式，用户可以如上所述将脲酶袋280放置在脲酶隔室内。然后，系统可以将流体引入脲酶隔室内，该流体可以进入脲酶袋280并且溶解脲酶。然后，所得到的脲酶溶液运行到吸附剂盒，在此，脲酶被氧化铝或二氧化硅及其组合吸附。脲酶袋280的多孔材料可以包括但不限于筛布、棉、无灰滤纸、涤纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯或金属。

如上所述，本发明的第一到第四方面的脲酶袋可以具有任何形状，包括圆形、正方形、三角形、矩形、圆盘形、圆柱形、球形、大致矩形或立方形。所描述的每个形状可以基本上具有所描述的形式，并且可以在不背离本发明的情况下改变尺寸。例如，本发明预定具有略微卵形的大致球形形状的袋。同样，还预定在一个或多个端部具有锥形端部以形成锥形或者作为锥形的圆盘。一般描述的几何形状的这种变化均由本发明包含。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶袋280的向上延伸的壁部可以朝着轴282向内倾斜，产生具有顶面的脲酶袋，该顶面具有比底面小的表面面积。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，向上延伸的壁部可以远离轴282倾斜，产生具有顶面的脲酶袋，该顶面具有比底面更大的表面积。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，向上延伸的壁部可以与轴282平行，产生具有相等的顶面和底面面积的脲酶袋。在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，可以基于脲酶隔室的内部部分的尺寸和形状，选择脲酶袋280 的尺寸和形状。

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，脲酶袋可以由水溶性材料制成。非限制性实例包括聚乙烯醇、热塑性纤维或能够包含脲酶的任何其他水溶性材料。当水溶性材料用于脲酶袋时，用户仅仅需要将脲酶袋放置在脲酶隔室中。系统引导水进入脲酶隔室，其中，脲酶袋溶解。水还溶解脲酶，并将溶解的脲酶移入吸附剂盒中，在此，脲酶由氧化铝或二氧化硅及其组合吸收。

本发明的第一到第四方面涉及将脲酶通过溶液形式装入吸附剂盒内，与将脲酶的干燥粉末装入吸附剂柱内相反。为了测试脲酶溶液注入用于将脲酶装入吸附剂盒内的有效性，与将脲酶作为干粉装入柱中相反，进行了几个实验。这些实验在本文中描述为实例1-4。实例1涉及使用干粉填装程序将脲酶装入柱上。实例2和3是从实例1的干粉装入程序中获得的脲酶迁移和尿素转化的分析。实例4涉及使用脲酶溶液在柱上装入和分析脲酶。

实例1

Ace Glass公司25毫米Adjusta-Chrom套柱(Adjusta-Chrom Jacketed Column)(P/N 5819)装有3.001克活性氧化铝(山东绿叶有限公司，批号20140811-1)和0.0040克纯化脲酶(Tokyo Chemical Industry公司，批号P7DWG-TJ)的混合物。另有9.0070克活性氧化铝(山东绿叶有限公司，批号20140811-1)加入该柱体中，调节出口熔块和柱塞 (outletfrit and plunger)使氧化铝层上方不存在死区，并锁定位置。加热后的水在套柱的外套内循环以将整个实验温度保持在37℃。对套柱进行预充，以15mL/min的速度泵入碱性缓冲液(115mMol氯化钠和25mMol碳酸氢钠)直至液面达到氧化铝顶部，然后停止加液保持5分钟使脲酶散布并与氧化铝结合。再次以15mL/min的速度开始加入预冲液5分钟，完成预充工作程序。预充程序完成后，改为向套柱的碱性缓冲液(base buffer)中加入含25mMol/Liter尿素(Sigma Aldrich)的测试溶液。流速保持在15mL/min 60分钟。收集夹套柱流出液用于脲酶迁移分析，分别在测试液流动10分钟、30分钟和 60分钟后各收集8mL样本，用于脲酶转化检测。

实例2

制备含400mMol/Liter磷酸盐缓冲液和400mMol/L尿素的尿素激发溶液。将来自实例1的套柱流出液取1.8mL样本与1.8mL尿素激发溶液混合，在室温下培养10分钟。在50分钟内每隔10分钟用Nova BioProfile 300分析仪测量一次溶液中的铵水平。将铵浓度绘制成时间的函数，执行线性回归，以此确定溶液的脲酶活性。将脲酶活性乘以流过套柱的流出液的总体积，确定在实验中迁移的总脲酶单位(IU)。对于实例1，得到的结果是迁移脲酶为53个国际单位。

实例3

将在实例1中在10分钟、30分钟和60分钟收集的测试样本用于分析。取0.8mL等份测试样本与0.8mL等份的400mM/L磷酸盐缓冲液混合，大力搅拌。使用Nova BioProfile 300分析仪采用自动机器程序确定铵的浓度。将结果与使用已知浓度标准以相同方式得到的标准曲线作对比。利用测试样本中的铵浓度计算脲酶/氧化铝反应器的尿素转化百分比。对于实例1，得到的结果是脲酶转化百分比为53.4％。

实例4

对实例1的实验系统进行了修改，在入口供料管线中包括一个三通阀。该三通阀具有一个与卢尔锁注射器(luer lock syringe)相匹配的接口和与试验溶液及试验套柱入口连接的其他接口。Ace Glass公司25毫米Adjusta-Chrom夹套柱填装有12.001克氧化铝(山东绿叶有限公司，批号20140811-1)。0.0079克脲酶溶液(Tokyo Chemical Industry公司，批号P7DWG-TJ)在8.0mL碱性缓冲液(115mMol氯化钠和25mMol碳酸氢钠)中混合，制备大约300IU/mL的溶液。通过注入1.3mL碱性缓冲液、然后注入4.0mL脲酶溶液和 1.8mL碱性缓冲液，将脲酶装入反应器。在加入脲酶前用碱性缓冲液填满入口管线以确保所有脲酶都被冲出入口供料管线进入氧化铝。加入脲酶后，按照实例2和实例3所述的方法对套柱进行测试。该测试套柱的脲酶迁移是47个国际单位，脲酶转化百分比为67.4％。

在表1中总结在实例1-4中的实验结果。从表1中可以看出，脲酶溶液加入的结果与加入干粉获得的结果相当。结果表明，不是所有的酶都从套柱迁移出来，加入液体是可能的。

表1

脲酶加入的方法	脲酶迁移	尿素转化
			干粉加入(实例1)	53IU	53.4％
脲酶溶液加入(实例4)	47IU	67.4％

在本发明的第一到第四方面的任何实施方式中，通过使含有正确溶质的流体穿过吸附材料，可以再填装其他吸附材料，而非脲酶。例如，通过使含有氢和钠离子的流体穿过磷酸锆，可以再填装磷酸锆。氢和钠离子替代在透析阶段中由磷酸锆去除的铵、钾、钙、镁或其他离子，从而使磷酸锆回到在吸附透析中使用的状态。通过使含有醋酸根离子的溶液穿过氧化锆，可以再填装氧化锆。通过使热水穿过活性炭，可以再填装活性炭。必须通过相应吸附材料的每种溶液的量取决于所使用的吸附材料的量。如在本文中所讨论的，该过程可以从氧化铝或二氧化硅中去除脲酶，使补充脲酶成为必须。

本领域的技术人员会理解的是，根据具体操作需要，可以在透析系统中进行各种组合和/或修改和变化。而且，作为本发明的一个方面的一部分示出或描述的特征可以单独地或相结合地包含在本发明的这方面内。

Claims (22)

1.一种透析流动回路，包括：

吸附剂盒，其位于所述流动回路上，包含脲酶结合吸附材料；

脲酶隔室，其位于在所述流动回路上的吸附剂盒的上游，并且与所述吸附剂盒流体连通，其中，所述脲酶隔室适合于容纳脲酶；

脲酶储存器，其设于所述脲酶隔室的下游和吸附剂盒的上游，其中所述脲酶存储器用于存储脲酶溶液；以及

计算机系统，其基于需要控制脲酶溶液从脲酶存储器中被加入到吸附剂盒中。

2.根据权利要求1所述的透析流动回路，其中，所述脲酶结合吸附材料是氧化铝、二氧化硅或其组合，并且所述脲酶隔室容纳脲酶。

3.根据权利要求1所述的透析流动回路，进一步包括脲酶泵，其中，所述脲酶泵被构造成将流体从所述脲酶隔室引入所述透析流动回路内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的透析流动回路，进一步包括透析室，其中，所述透析流动回路在所述透析室的内部，并且所述脲酶隔室被构造成向所述透析室的外侧打开。

5.根据权利要求4所述的透析流动回路，其中，所述脲酶隔室可滑动地设置在所述透析室上，并且当所述脲酶隔室处于关闭位置时，所述脲酶隔室气密地密封到所述透析室。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的透析流动回路，其中，所述脲酶隔室适合于容纳脲酶袋、固体脲酶或可移除脲酶盒中的一个或多个。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的透析流动回路，其中，所述吸附剂盒进一步包括选自由活性炭、水合氧化锆、磷酸锆以及离子交换树脂构成的组的一个或多个吸附材料。

8.根据权利要求7所述的透析流动回路，其中，所述吸附材料中的至少一个是可再填装的。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的透析流动回路，进一步包括位于所述脲酶隔室和所述吸附剂盒之间的一个或多个阀门，其中，所述一个或多个阀门被构造成控制从所述脲酶隔室移动到吸附剂盒的流体的量。

10.一种透析流动回路，包括：

吸附剂盒，其中，所述吸附剂盒包含脲酶结合吸附材料；以及

脲酶注入口，其中，所述脲酶注入口与所述吸附剂盒流体连通，其中，所述脲酶注入口位于所述吸附剂盒的上游，并且其中，所述脲酶注入口适合于容纳脲酶溶液；

脲酶储存器，其设于所述脲酶注入口的下游和吸附剂盒的上游，其中所述脲酶存储器用于存储脲酶溶液；以及

计算机系统，其基于需要控制脲酶溶液从脲酶存储器中被添加到吸附剂盒中。

11.根据权利要求10所述的透析流动回路，进一步包括脲酶泵，其中，所述脲酶泵被构造成将流体从所述脲酶注入口移动到所述透析流动回路。

12.根据权利要求10或11所述的透析流动回路，其中，所述脲酶结合吸附材料是氧化铝、二氧化硅或其组合，并且所述脲酶注入口适合于容纳注射器。

13.根据权利要求10所述的透析流动回路，其中，所述吸附剂盒进一步包括选自由活性炭、水合氧化锆、磷酸锆以及离子交换树脂构成的组的一个或多个吸附材料。

14.根据权利要求13所述的透析流动回路，其中，所述吸附材料中的至少一个是可再填装的。

15.根据权利要求12所述的透析流动回路，进一步包括位于氧化铝或二氧化硅下游的尿素检测器。

16.一种补充吸附剂盒内的脲酶的方法，包括以下步骤：

将脲酶溶液注入脲酶注入口内，其中，所述脲酶注入口与所述吸附剂盒流体连通，并且其中，所述脲酶注入口位于透析流动回路中吸附剂盒的上游；

将脲酶溶液引入设于脲酶注入口下游和吸附剂盒上游的脲酶储存器内；计算机系统根据需要控制脲酶溶液从脲酶存储器中被添加到吸附剂盒中。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括控制脲酶泵以将脲酶溶液泵入所述吸附剂盒内的步骤。

18.根据权利要求16或17所述的方法，进一步包括以下步骤：

通过感测在所述吸附剂盒下游的流体中存在一个或多个溶质，来确定所述吸附剂盒中的脲酶的量；并且

如果吸附剂盒中的脲酶的量低于预设水平，则注入脲酶溶液。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，在透析阶段中执行所述方法。

20.一种补充吸附剂盒内的脲酶的方法，包括以下步骤：

将脲酶引入脲酶隔室内，其中，所述脲酶隔室与透析流动回路中的吸附剂盒流体连通；

将流体引入所述脲酶隔室，溶解所述脲酶，以获得脲酶溶液；并且

将脲酶溶液引入设于脲酶隔室下游和吸附剂盒上游的脲酶储存器内；计算机系统根据需要控制脲酶溶液从脲酶存储器中被添加到吸附剂盒中。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括将固体脲酶、可移除的脲酶盒以及脲酶袋中的任一个引入所述脲酶隔室中的步骤。

22.根据权利要求20或21所述的方法，进一步包括使用一个或多个泵将流体加入所述脲酶隔室以将具有溶解的脲酶的流体引入所述吸附剂盒中的步骤。