CN107683109A - 直接光差分测量系统 - Google Patents

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Abstract

用于测量血液特性的测量系统包括控制器、发射器、传感器、参考光电传感器和掩模。发射器从血流通道的第一侧向血流通道的第二侧发射多个波长的光。传感器设置在血流通道的第二侧上。参考光电传感器设置在血流通道的第一侧上。掩模设置在所述第一侧上，阻挡除来自发射器的光之外的反射光进入参考光电传感器。控制器基于来自参考光电传感器的测量结果补偿来自传感器的测量结果。

Description

直接光差分测量系统
本申请要求2015年6月25日提交的美国临时专利申请No.62/184,680和2015年6月26日提交的美国临时专利申请No.62/185,373的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于监测患者体外血流并实时测量红细胞压积(hematocrit)、氧饱和度和/或其他血液成分的光学血液监测系统。本公开更具体地涉及提高这种系统的可靠性和准确性。
背景技术
患有肾功能衰竭或部分肾功能衰竭的患者通常要进行血液透析治疗，以清除他们血液中的毒素和多余液体。为此，通过吸入针或者导管来患者取血，所述吸入针或者导管(例如，通过手术放置在手臂、大腿、锁骨下等位置的分流器)从位于专门接受的进入位置的动脉或静脉抽取血液。所述针或导管连接到体外管道，该体外管道馈送到蠕动泵，然后馈送到透析器，该透析器清洁血液并移除多余液体。然后，清洁的血液通过另外的体外管道和另外的针或导管返回到患者。有时，血液透析回路中存在肝素滴注，以防止血液凝结。
当抽取的血液通过透析器时，它在透析器内的类秸秆管中行进，该类秸秆管用作不洁血液的半渗透通道。新鲜的透析液溶液在透析器下游端进入透析器。透析液包围类秸秆管，并沿着流经该管的血液的相反方向流经透析器。新鲜的透析液通过扩散收集通过类秸秆管的毒素，并通过超滤过来收集血液中的多余液体。含有移除的毒素和多余液体的透析液作为废物处置。红细胞保留在类秸秆管中，其体积计数不受该过程的影响。
在血液透析治疗或涉及体外血流的其他治疗过程中经常使用血液监测系统。一个例子是马萨诸塞州Waltham市的Fresenius医疗保健公司生产的监测系统。血液监测系统使用光学技术实时地无创测量流经血液透析系统的血液的红细胞压积和氧饱和度。血液监测系统测量与体外管道同轴附接的无菌血室处的血液，所述体外管道通常在透析器的动脉侧。
一般而言，需要针对每个患者更换血室和管子以及透析器。血室旨在一次性使用。血室限定了内部血流腔，所述内部血流腔包括基本平坦的观察区域和两个相对的观察透镜。光学血液监测器的LED发射器和光电检测器被夹在透镜上方的血室上。多个波长的光可被引导通过血室以及患者的流经该血室的血液，光电检测器检测所得的每个波长的强度。
测量红细胞压积的合适波长为大约810nm(其基本上等于血红细胞的消光波长(isobestic))和大约1300nm(其基本上等于水的消光波长)。在空制器中实现的比率技术(基本上与1999年12月13日授权的题为“System and Method for Non-Invasive Hematocrit Monitoring”的美国专利No.5,372,136中公开的技术一样，通过引用将该专利并入本文)使用这种光强信息来实时计算患者的红细胞压积值。本领域中广泛使用的红细胞压积值是由(1)给定的全血样本中的血红细胞的体积与(2)该血样的总体积之间的比率确定的百分比。
在临床情况下，血液透析期间血量的实际百分比变化可以根据测量到的红细胞压积的变化来实时确定。因此，在血液透析治疗期间，光学血液监测器不仅能够无创地监测患者的红细胞压积水平，而且能够实时监测患者的血量的变化。实时监测血量的变化的能力有助于促进安全有效的血液透析。
为了实时监测血液，将发光二极管(LED)和针对它们的光电检测器安装在传感器夹具组件的相对的两头，该传感器夹具组件安装在血室的上方。为了系统的准确性，每次将传感器夹具组件夹在血室上方的位置时，将LED和光电检测器安放在预定的位置和取向上。该预定的位置和取向确保了从LED行进到光电检测器的光穿过血室的透镜。
在现有系统中，光学监视器是针对血室的特定尺寸以及传感器夹具组件相对于血室的特定位置和取向进行校准的。为此，传感器夹具的头部被设计成与血室适配，使得LED和光电检测器处于相对于彼此的已知的位置和取向。
尽管存在可以使用的众多发光器，但由于LED的成本因素和在工业中的广泛使用，经常优选LED。在大多数非医疗应用中，所产生的光的精确振幅并不重要。例如，示出设备处于开机状态的指示灯只需要发光，使得其对于最终用户是可见的。在这种用途中，光的振幅(亮度)是否随着时间或温度稍有变化是不重要的。振幅精度不太重要的另一例子是驱动光纤光缆在长距离上传播电话、视频等。在这种用途中，光源通常按照模式或时间宽度接通和切断，从而产生调制，其中检测是通过光振幅阈值进行的。如果光的振幅高到足以超过阈值，则记录一个数字状态。如果不是，则记录相反的数字状态。不与阈值交叉的振幅的轻微变化对系统的操作无关紧要。
然而，在本文描述的血液监测系统中使用LED(或任何光源)需要知道精确的振幅。振幅的所有微小变化都被考虑在内。否则，会导致血液参数的测量误差。为了以可接受的准确度重复测量血液参数，在血液监测系统中必须处理在诸如电信等某些应用中可接受的光的振幅的影响。
来自LED的光的振幅的变化可以归因于它们的三个物理特性。
第一个特性给出了“短期”振幅偏移的效应，这影响了振幅。在LED的制造过程中，特殊配方的硅或铟砷化镓化合物融合在一起以形成电学结(electrical junction)，从而使该器件成为LED。尽管制造过程是在洁净室中进行的，但是在制造过程中环境中的杂质会污染该电学结。其影响是改变在该电学结是纯净的情况下以适当的电流激励时原本会获得的振幅。随着时间的推移，随着在电学结的正常工作期间热量的施加，杂质被“烧掉”，使得LED的输出振幅随着杂质减少而改变。
第二个特性导致“长期”振幅偏移。这种偏移源于LED的材料的量子力学，因为它们会随着老化而变化。关于这种效应，没有什么办法。这种偏移很小，需要几年的时间才会产生在诸如血液监测系统等应用环境中可察觉的振幅影响。
导致光的振幅变化的第三个特性是温度敏感性。内部LED结处的温度直接影响该结处的电化学反应的速度，这继而影响变换轨道的电子的数量。该动作释放的能量是由用于使LED产生特定波长的光的化合物选择的。例如，在较高的温度下，器件结中有较多的电子活动，得到更多的电子移动，因此得到较大的光振幅。
为了解决对振幅的“短期”影响，传统的血液监测系统常常依赖于基本校准模型来产生LED的已知的定量的振幅。“预烧”过程故意使用高电流(但不足以损坏器件结)来提高LED结温度，以快速消除结中的任何制造杂质，并为LED带来“短期”稳定性。
关于解决对振幅的“长期”影响，该变化足够慢，以至于常规的血液监测系统常常在该影响在系统性能的上下文中变得明显之前就因为服务或其他原因而退还了。
在许多常规的血液监测系统中，通过使用依赖于通过测量建立的温度与振幅变化之间的关系的补偿模型，解决了来自LEDS的温度对光的振幅的影响。血液胎测系统使用安装在LED附近的热敏电阻传感器来测量LED的平均温度。来自热敏电阻的温度信号被提供给补偿模型，该补偿模型补偿来自LED的光的振幅随其温度变化的变化。补偿模型包括针对每个LED收集的经验数据。每个血液监测系统的补偿模型被针对其LED的温度分布进行校准。因此，每个监视器通道具有基于其为之提供补偿的LED的温度分布的温度校准模型。而且，通常将系统中所有LED的平均温度用于该补偿，从而在单个LED波动的情况下造成测量误差。而且，通过感测LED的温度分布来测量光输出，然后将实际温度映射到光的振幅可能会随着LED老化而变得不准确(“长期”效应)。
发明内容
根据本文描述的血液监测系统的一个方面，系统补偿光监测器中的来自LED的光振幅级别的变化，而不需要校准每个监测器以考虑个体LED特性。
实施例的第一优点是该系统是自我标准化的。无论温度如何变化，实施例都提供接收的光测量结果与初始的参考光测量结果的比率。这样的实施例不需要创建校准模型以考虑温度变化。
实施例的第二优点在于：在LED由于老化或由于制造过程中的杂质或由于LED工作电流的瞬态而改变输出振幅的情况下，系统不会变成未校准的。也即，其光幅度可能因为任何原因而随时间变化的LED仍可被用于精确测量。
实施例的第三优点是不需要“预烧”LED。本发明的实施例允许在没进行这种预烧的情况下实现精确的系统操作，因为实时的参考光测量结果对LED振幅输出的任何短期变化进行标准化(normalize)。
实施例的第四优点是它允许使用在波长能量和带宽中具有较小的频谱变化的LED。
在一个示出的实施例中，来自LED的光的级别被直接测量并被提供用于与测量的通过血流通道的光的级别进行比较。测量基于在光通过血流通道之前和之后的振幅的比率，从而对测量结果进行标准化以考虑来自LED的光的变化。就此而言，所示实施例的一个特征是对LED输出振幅的直接测量使得监视器长时间地保持适当的校准，并延长了监视器的寿命。
直接测量LED光输出消除了监视器的时间动态特性引起的显著的校准问题，该监视器使用热敏电阻将温度映射到光输出振幅补偿。而且，对LED光的直接测量允许使用不太精确的LED，而不是进行了温度测试且稳定的LED，后者的成本可能使其在血液监测系统中商用是不现实的。依靠不那么精确的LED的能力使得可以迅速增加用于测量其他血液成分的吸收特性的波长。
本文描述的血液监测系统测量血液特性，并且包括控制器、发射器(如LED)、传感器、参考光电传感器和掩模，所述掩膜用于为参考光电传感器光学隔离除了从发射器直射的光之外的光。发射器发射多个波长的光，所述光从血流通道的第一侧进入并且从第二侧离开通道。传感器设置在血流通道的第二侧上，并检测受通道中的血液成分影响的光的特性。参考光电传感器设置在血流通道的第一侧上，并在来自发射器的光通过通道之前接收该光。掩模为参考光电传感器隔离除发射器之外的光源(如，其他光源或反射)。控制器使用来自参考光电传感器的信息来补偿来自发射器的光的变化，从而来自传感器的测量结果因此被“标准化”成仅受血液成分对光的影响的测量结果。
在一个实施例中，系统使用砷化铟镓光电二极管作为参考光电传感器来直接测量来自发射器(如LED)的光，并且该直接测量被用于标准化传感器处的对光的测量结果，由此消除对间接标准化(如温度代理测量和相关的校准)的需求。通过直接测量LED光的振幅，血液监测系统在使用该系统之前不需要等待LED的温度达到稳定。如果监视器在上电后立即使用，该直接测量可确保测量到的血液成分对光的影响不受LED处的变化的影响。利用标准化测量结果的间接方法，血液监测系统必须稳定到提供该间接标准化的电子设备所期望的条件，这通常需要花费几分钟。相反，直接测量可以立即可靠地标准化测量结果，从而不需要预热或稳定时间段。此外，在一些临床设置中，血液监测系统被持续开启，这导致LED的更快老化。再一次地，此处直接测量方法对测量结果进行标准化，以考虑这种更快的老化。
本公开的实施例提供了一种用于测量血液特性的系统，包括：发射器，从血流通道的第一侧向所述血流通道的第二侧发射多个波长的光；传感器，位于所述血流通道的第二侧上；参考光电传感器，位于所述血流通道的第一侧上，被定位成接收来自所述发射器的光；以及掩膜，位于所述血流通道的第一侧上，用于阻挡除了直接从所述发射器到所述参考光电传感器的光之外的来自外部源或外部反射源的光；控制器，配置为基于所述参考光电传感器对光的测量结果来补偿所述传感器对光的测量结果。
在该系统的一个实施例中，测量系统的血流通道包括供血液流经的可拆除的药筒。
在该系统的一个实施例中，透明圆顶覆盖第一侧上的发射器和参考光电传感器。
在该系统的一个实施例中，掩模覆盖透明圆顶的一部分。
在该系统的一个实施例中，掩膜在透明圆顶内部。
在该系统的一个实施例中，掩模覆盖参考光电传感器的除在掩模与发射器之间的空间之外的部分。
在该系统的一个实施例中，存储器存储校准参数，所述校准参数由所述控制器使用来基于来自所述参考光电传感器的测量结果补偿来自所述传感器的测量结果。
在该系统的一个实施例中，所述控制器使用来自所述参考光电传感器的测量结果的变化来持续地补偿由所述发射器发射的光的变化引起的来自传感器的测量结果的变化。
在该系统的一个实施例中，存储器存储由控制器使用的校准参数的日志。
在该系统的一个实施例中，所述控制器能够执行校准，所述校准针对每个新使用的血流通道生成新的校准参数集合。
本公开还提供了一种用于测量血液特性的测量方法，包括：由发射器从血流通道的第一侧向所述血流通道的第二侧发射光；通过所述第一侧上的掩膜阻挡位于所述血流通道的具有所述发射器的那侧上的参考光电传感器接收除了从所述发射器直射的光之外的光；在所述血流通道的另一侧上的传感器处，测量在从所述发射器发射的光已经通过流经所述血流通道的血液之后，所接收的从所述发射器发射的光的特性；在所述参考光电传感器处测量所接收的从所述发射器发射的光的特性，其中，光没有通过流经血流腔室的血液；以及通过使用所述参考光电传感器对光的测量，由所述控制器补偿从所述传感器对光的特性的测量而得到的因所述发射器处的光的变化引起的测量结果。
在所述方法的一个实施例中，所述测量方法还包括：当在所述血流通道内没有布置血液时，确定来自所述参考光电传感器的测量结果与来自所述传感器的测量结果之间的校准比率；其中，所述控制器进行的补偿还基于所述校准比率。
在该方法的一个实施例中，在确定所述校准比率之前，所述发射器发射的光的振幅是未知的。
在该方法的一个实施例中，在校准时所述发射器发射的光的振幅不同于在测量通过流经所述血流通道的血液的光时所述发射器发射的光的振幅。
本发明还提供了一种用于校准血液特性的测量结果的方法，包括：由发射器从血流通道的第一侧向所述血流通道的第二侧发射多个波长的光；在所述血流通道的第一侧上的参考传感器处，测量接收的来自所述发射器的光的可计量特性；在所述血流通道的第二侧上的传感器处且在所述血流通道内没有布置血室的情况下，测量接收的来自所述发射器的光的可计量特性；由控制器确定来自所述参考传感器的测量结果与来自所述传感器的测量结果之间的校准比率；在所述传感器处并在所述血流通道内布置了空的血室的情况下，测量接收的来自所述发射器的光的可计量特性；由所述控制器确定光损耗分布，所述光损耗分布是所述校准比率、来自参考检测器的测量结果、以及来自所述传感器的测量结果的函数；以及当血液在布置在所述血流通道中的血室内流动时，由所述控制器确定血液特性分布，所述血液特性分布是所述光损耗分布、所述校准比率、来自所述参考传感器的测量结果以及来自所述传感器的测量结果的函数。
在该方法的一个实施例中，在所述系统做出测量之前，所述发射器发射的光的振幅是未知的。
在该方法的一个实施例中，所述发射器的温度分布是未知的。
本发明还提供了一种用于过滤患者血液的透析系统，所述系统包括：动脉体外管道，用于输送来自患者的血液；透析器，用于经由动脉管道接收患者血液并过滤患者血液；静脉体外管道，用于将清洁的血液从所述透析器输送给患者；泵，用于使患者血液循环通过所述动脉管道、所述透析器和静脉管道；以及血液测量系统，用于测量所述透析系统中的血液的特性，所述血液测量系统包括：发射器，发射光进入血流通道；传感器，用于接收通过所述血流通道之后的光；参考传感器，接收来自所述发射器的没有通过所述血流通道的光；掩模，阻挡除了从所述发射器直接到所述参考传感器的光之外的光；以及控制器，配置为基于来自所述参考光电传感器的测量结果补偿来自所述传感器的测量结果。
在透析系统的一个实施例中，所述发射器和参考传感器位于血室的同一侧，该侧与所述传感器占据的血室的那一侧相对。
在透析系统的一个实施例中，所述掩模覆盖透明圆顶的覆盖所述发射器和所述参考传感器的那部分。
附图说明
基于示例性附图和实施例，下面将更详细地描述本发明。本发明不限于示例性实施例。在本发明的实施例中，这里描述和/或示出的所有特征可以单独使用或以不同的组合来组合使用。通过参考附图阅读以下详细描述，本发明的各种实施例的特征和优点将变得显而易见，其中：
图1示出了作为透析治疗系统的一部分的示例性血液监测系统。
图2示出了图1中的血液监测系统的示例性控制界面。
图3是根据实施例的血液监测系统的一个方面的示意图，其中系统通过依靠直接测量从系统光源输出的用于监测血液成分的光来进行自校准。
图4是参考图3的示意图并描述血液监测系统的校准的流程图。
图5是根据图1中的血液胎测系统的适配到血室的夹具组件的立体图。
图6是沿着图5中的线6-6获取的夹具组件和适配的血室的平面图，一般性地以灰度示出了通过夹具组件容纳的电路板，并包括图3中示意性地示出的硬件。
图7是沿着图6的线7-7获取的夹具组件和适配的血室的剖视图，示出了夹具组件和血室适配的区域的细节。
图8是如图7所示的夹具组件和适配的血室的剖视图中的细节A的局部放大图，示出了用于直接测量来自夹具组件中的LED的光的传感器。
图9是夹具组件和适配的血室的在图8中所示细节的进一步的局部细节，示出了LED的结构，所述LED安装到容纳在夹具组件中并邻近用于直接测量来自LED的光的传感器的电路板。
图10a和10b示出了相对于图7-9中示出的用于直接检测来自夹具组件中的光源的光的实施例的夹具组件的备选实施例。
图11示出了用于直接感测来自夹具组件中的光源的光的另一备选实施例。
图12示出了用于直接感测来自夹具组件中的光源的光的又一备选实施例。
具体实施方式
图1示出了可与本发明的血液监测系统的实施例一起使用的示例性环境。本领域技术人员将理解，监测系统除用于透析系统之外还具有其他用途，如测量心肺机灌注期间或体外膜氧合(ECMO)期间或连续性肾脏替代疗法(CRRT)期间的红细胞压积和氧水平。
在常规方式中，图1中的患者10经由血液提取针16和血液注射针26附接到透析治疗系统12。在利用透析治疗系统12进行透析治疗期间，经由血液提取针16从患者10提取血液，使用管18使得血液流经血液泵20、血室32和透析器血液过滤器22，然后经由管24和血液注射针26返回到患者10。透析器22通过与来自新鲜透析管28的透析溶液进行流体交换来过滤血液，并将过滤出的废弃物沉积到用过的透析管30。
结合本发明的血液监测系统14与透析治疗系统12一起使用，用于监测与透析过程有关的某些血液特性。血液监测系统14包括显示器36、线缆37和夹具组件34，夹具组件34与由管18提供的血流路径中的血室32适配。夹具组件34包括光源和检测器，所述光源和检测器在夹具组件与血室适配时位于血室32的相对侧上。来自夹具组件34中的光源且通过血室的光被透析的血液吸收。夹具组件34中的检测器检测该吸收，而夹具组件34或显示器36中电路处理来自检测器的吸收信号以在显示器上向负责透析过程的临床医生提供有意义的信息。
图2示出了血液监测系统14的显示器36的实施例。所示的显示器36的实施例包括用于显示信息的屏幕100，所述信息例如是血量(BVΔ)随时间变化的曲线112、透析会话的当前流逝时间102(假设该系统与透析系统一起使用)、当前红细胞压积(HCT)测量结果104、当前氧饱和度(SAT)测量结果106、当前估计的血红蛋白(HGB)水平108、当前BVΔ测量结果110、以及在透析过程期间对临床医生有用的类似测量结果。用户可以通过显示器36操作血液监测系统14，以例如改变显示器显示的信息的类型或者显示的方式(图表或字母数字文本)。
所示的显示器36包括用于控制血液监测系统14的各种控制按钮。作为替代或补充，屏幕100可以是触摸屏，并且对血液监测系统14的控制可以使用触摸屏100作为控制界面来完成。在未示出的其它实施例中，使用远程和/或其他非接触界面机制来控制或监测血液监测系统14。参见例如Wang等人的标题为“Wireless Controller to Navigate andActivate Screens on a Medical Device”的US 2014/0267003 A1，Christensen的标题为“Wearable Interface for Remote Monitoring and Control of a Medical Device”的US 2014/0266983 A1，以及Merics等人的标题为“E-field Sensing of Non-contactGesture Input for Controlling a Medical Device”的US 2015/0253860 A1，通过引用将其全部公开内容整体并入本文。
图3示意性地示出了血液监测系统14。系统14包括控制器310，其可位于夹具组件34或显示器36内。系统14还在夹具组件34处包括LED发射器340、用于感测来自LED的通过血室32之后的光的传感器330、用于直接感测来自LED的光的参考光电传感器350、以及用于为光电传感器屏蔽除来自LED 340之外的光的掩膜370。LED发射器340发射多个波长的光，所述光从血室32的第一侧发出并且通过由该室提供的血流路径900。光在LED 340与传感器330之间行进固定距离“d”380之后，在血室32的第二侧射出血室32。距离“d”对于系统设计而言可以是任意的。但该距离一旦被选择，就保持不变。在夹具组件与血室32适配的区域处，LED 340和传感器330分别被支撑在夹具组件34的相对的臂上。参考光电传感器350也由夹具组件34支撑，并特别地被支撑在与LED 340所在的同一侧上。掩模370也由夹具组件34支撑，并且在与LED 340和参考光电传感器350所在的同一侧上。该掩模可以以若干可选实施例实现，包括在此所示的那些实施例。在各种实施例中，掩模370为参考光电传感器350屏蔽除来自LED发射器340的直射光之外的光，例如使得参考光电传感器350不会收到外部反射光或来自其他光源的光。
控制器310在整体上同步并控制监视系统14。对到达传感器330的光的测量结果由信号处理硬件进行处理并馈送到控制器310。类似地，支持信号处理硬件将来自参考光电传感器350的补偿测量结果馈送到控制器310。控制器310于是使用接收自光电传感器350的测量结果来对来自传感器330的“原始”测量结果进行标准化。参考光电传感器350和传感器330均可以是硅或砷化镓光电二极管，或者均可以是硅或砷化铟镓光电二极管的阵列。
在所示实施例中，发射器340包括发光二极管(LED)或LED阵列。发射器340可以包括其他光源，如激光发射器、荧光光源、白炽光源等。
血流室32可以由聚碳酸酯制成。血室的目的是在待监测的过程(例如透析)期间提供进入血流的窗口，并且在监测涉及的测量过程期间将间隔“d”380保持为常数。
在如图3所示的一个实施例中，在LED发射器340上覆盖圆顶360。圆顶360的一部分包含掩模370，掩模370在除LED 340的方向之外的所有方向上包围参考光电传感器350。圆顶360可以具有各种形状，如矩形和半球形。圆顶360也可以是由其光学特性可重现的各种材料制成，如环氧树脂、塑料、玻璃或有机玻璃(plexi-glass)、或其他无机材料。透明圆顶360为LED发射器340提供某种保护，例如防止灰尘污染、抵抗热应力、防止电短路以及防止因移动部件造成机械损伤，同时为来自LED的光提供路径以照亮血室32的第一侧。圆顶360为被掩蔽的370圆顶部分下的参考光电检测器350提供相同的保护。
在图3所示的实施例中，掩模370覆盖透明圆顶360的一部分。掩模370可以是透明圆顶360的一部分，圆顶的该部分在外表面或其内表面(如果圆顶是中空的)上涂覆有致密的光阻挡材料。掩模370可以是圆顶360的不透明涂层，其阻挡可见光和红外线二者的反射光，确保参考光电传感器350可见的光唯有从LED发射器340发出的光。
可选地，掩模370可以独立于透明圆顶360，或者与透明圆顶360分离。掩模的精确机械结构可以具有这样那样的变型，只要掩模能够为参考光电传感器350隔离来自除LED发射器340之外的源的光。
在图3所示的实施例中，LED发射器340的光振幅强度是由具有由电流设置电阻器315所设置的强度的LED电流源305来控制的。控制器310还能够调节LED电流源305，以基于从参考光电传感器350提供的信号产生的参考信号356，使用发射器控制308来补偿该光强度。
光从LED发射器340发出，通过图3中的圆顶360的未掩蔽部分和血室32主体，到达光电传感器330。穿过血室的血流路径900具有固定的距离“d”380以确保适当的校准。血液参数吸收并散射光，其使得到达光电传感器330的不同波长的光的振幅发生衰减。使用预定波长处的振幅衰减量来确定血液特性，例如红细胞压积。该确定过程在美国专利No.5,372,136和No.6,246,894中有更完整的描述，通过引用将这些专利的全部内容以及它们描述的所有内容并入本文。
响应于通过血室32中的血液后到达光电传感器330的光，光电传感器330以常规方式生成与其接收到的光的强度成正比的电流信号，并将该电流信号发送到信号处理电路进行处理以供控制器310使用。例如，在图3所示的实施例中，互阻放大器331接收电流信号并根据需要放大该电流信号，并将该信号转换成电压信号。然后电压信号被施加到传感器接收器332，在传感器接收器332处对电压信号进行滤波和调节以传输到模数(AD)电压计333。该电压计333将与在光电检测器330处接收的光成正比的测量到的电压转换为最终数字传感器信号336，该最终数字传感器信号336被格式化为控制器310的输入。
类似地，来自LED发射器340的且到达圆顶360的被掩蔽区域370下的参考光电传感器350的光使得参考光电传感器通过生成电流信号来做出反应，该电流信号由信号处理电路进行处理，其方式类似于对来自光电传感器330的电流信号的处理方式。从LED发射器340到参考光电传感器350的光路中的所有材料具有不变的光学特性，使得在参考光电传感器350处接收的信号仅随着LED发射器的发射特性的变化而变化。掩模370防止来自圆顶360外部的反射和源自除LED发射器以外的源的光汇总到参考光电传感器350与LED发射器340之间的直射信号。
在图3所示的实施例中，由参考光电传感器350以常规方式将在参考光电传感器350处接收的来自LED发射器340的光转换为成正比的电流信号。该电流信号被施加到互阻放大器351，在互阻放大器351处根据需要对该电流信号进行放大并将之转换成电压输出信号。然后，电压信号被施加到参考接收器352，在该参考接收器352处，通过模数(AD)电压计353对电压信号进行滤波和调节以作为电压测量结果。电压计353将与其接收的光成正比的测量电压转换成数字参考信号356，所述数字参考信号356由控制器310读取。
控制器310使用由来自参考光电传感器350的参考信号356提供的测量结果来补偿在传感器信号336处的来自传感器330的测量结果(其源自LED发射器340处的光强度变化)。该补偿考虑了从LED发射器340发射的光的变化，并且是持续的且基本上实时的。
图3所示实施例中的控制器310还具有以下选项：通过调整LED电流源305来调整LED发射器340处的光的振幅，以向LED发射器304提供更多功率。从控制器310到LED电流源305的发射器控制308信号完成该任务。
由于各种原因，LED发射器340发射的光的振幅可能经历短期或长期的变化。例如，LED发射器340中可能存在功率波动，这导致来自LED发射器的光强度根据功率波动而改变。或者，由于LED发射器的劣化，来自LED发射器340的光的强度可能逐渐增强或衰减。图3所示实施例中的系统通过向控制器310提供补偿来自参考光电传感器350的测量结果变化的能力，在操作期间持续地补偿这些变化，由此使得系统能够最大化其对仅由血流路径900中的血液的特性引起的光电传感器330处的光的衰减的精确测量。
图3中的血液监测系统14的实施例的示意图包括：存储器320，其用于存储由控制器310使用的校准参数和可执行指令(例如被编程为执行图4所示的步骤的指令)。校准参数和可执行指令补偿在路径900中不存在血液的情况下发射器340和光电传感器330之间在固定距离“d”上的光衰减。
在图3的实施例中，存储器320存储由控制器310使用的校准参数的日志。日志可以用于系统诊断目的。例如，存储器320可以保存对传感器信号336进行标准化所需的补偿参数值的运行日志。如果日志证明在来自参考光电传感器350的参考信号356随着时间逐渐减小的同时，对传感器信号336进行标准化所需的补偿在逐渐增加，则记录的数据暗示LED发射器340正在衰退或烧毁并需要替换。在图3的所示实施例中，控制器310被编程为基于对由控制器310使用的校准参数的日志来检测诊断事件，并警告操作员。
在图3的实施例中，控制器310执行校准以针对每个新使用的血液通道生成新的校准参数集合。
控制器310可以包括各种组件，例如处理器、用于存储执行在本公开中提供的测量方法和/或校准方法的计算机代码/程序的非暂时性计算机可读介质、以及用户接口设备(例如键盘、鼠标、触摸板、显示器、扬声器等)。例如，在图3所示的实施例中，程序存储器320是非暂时性计算机可读介质。图3中的串行接口311是用于控制器310的通信接口的示例。它将监测系统形成的血液数据传送给外界，以供显示和进一步分析。这样的数据端口可以是各种已知格式和接口中的任何一种，包括RS-232、通用串行总线(USB)等。
在图1所示的实施例中，通过线缆37将血液数据递送给显示器36，其中数据被用于生成对临床医生有用的信息(如图2所示的红细胞压积值)的图形显示。合适的显示器的例子是北美的马萨诸塞州沃尔瑟姆市的Fresenius Medical Care公司的显示器Crit-LineMonitor III。
作为图1中用于传送数据的线缆37的替代或补充，控制器310可以耦合到通信模块，该通信模块使得能够发送和/或接收可以由控制器310使用和/或存储在存储器320上的数据和/或其他信息。在实施例中，通信模块318包括无线地发送或接收数据或其他信息的无线收发器。在一个示例中，无线收发机支持血液监测系统14与执行透析治疗的透析治疗系统12或其部件和/或其他外围设备之间的无线通信，所述外围设备记录或以其他方式使用数据或与透析治疗有关的其他信息。
在实施例中，通信模块318包括经由已知的短程无线技术协议(例如，蓝牙协议或RFID协议(例如近场通信(NFC)协议))的用于血液监视系统14和透析治疗系统12之间的短程无线通信的组件。在其它实施例中，可以使用其他无线电技术(例如经由WiFi和/或经由利用电信网络的实现)来促进去往和来自血液监视系统12的无线通信。
关于传输(经由线缆37的或者经由无线传输的传输)，根据控制对敏感数据和/或受保护的医疗信息的传输的适用法律和法规，可以使用适当的安全和加密协议来通过控制器310保护和/或加密该数据。
血液监测系统14使得基于温度的测量结果不再需要校准或标准化传感器信号336。通过直接测量由LED发射器340发射的光的一部分以用于补偿诸如温度变化之类的效应引起的光的变化，系统不需要在执行测量之前花费长时间等待LED发射器340温度达到稳定。
另外，使用对发射的光的直接测量来标准化传感器信号336使得控制器310更长时间地保持处于正确校准，从而使得系统14的生命周期更长。该方法还允许将成本较低的LED(例如，具有比其他情况下更大的光强度变化的LED)用于LED发射器340，从而允许降低用于测量附加的血液特性的许多附加的可能波长的开发时间。
LED发射器340可以是二极管阵列，使得发射的光包括多个波长，该多个波长从第一侧进入血室32，穿过血流通道900，并从第二侧射出血室。从LED发射器340发射的光在其多个波长的振幅已经因为通过血流通道900受到影响之后被血室32的第二侧上的传感器330接收。参考光电传感器350直接测量来自包括LED发射器340的阵列的光。掩模370确保仅来自LED发射器340的光到达参考光电传感器350。控制器310控制测量硬件，并基于来自参考光电传感器350的测量结果来补偿来自传感器330的测量结果，例如通过测量在血液进入血室32之前来自参考光电传感器350的读数与来自传感器330的读数之间的比率，并且将所述比率应用到在透析期间通道900中存在血液时来自传感器330的读数。
值得注意的是，发出的光的强度与其传播距离的平方成反比。因此，LED发射器340与传感器330之间的距离“d”380必须保持不变，使得在校准过程期间和实际使用期间感测到的光的强度的任何变化完全取决于传感器330与LED发射器340之间的介质而不是光传播特性。距离“d”被选择为当血室32被插入夹具组件34的钳口中时分隔LED发射器340和传感器330的距离，所述夹具组件34包括容纳LED发射器340和传感器330的相对的臂。夹具组件34的臂弯曲，使得它们可以充当在作为进入血流通道900的窗口的血室区域处装配在血室32上的钳夹或夹具。因为臂弯曲，所以LED发射器340和传感器330之间的距离是可变的，除非它被固定，例如通过将血室32定位在由夹具组件34的臂形成的钳夹中而固定。
现在参考校准监测系统14，图4示出了校准方法400的实施例。方法400开始于框410，在框410中，获得在参考光电传感器350处的对来自LED发射器340的光的振幅的测量结果，并且将得的参考信号356(图3)发送给控制器310。
在图4的框420处，传感器330获得在移除血室32但保持传感器与LED发射器之间的距离“d”380的情况下对来自LED发射器340的光的测量结果。传感器330提供传感器信号336。
在框430处，控制器310确定从参考信号356导出的每个经处理的信号与在传感器330与LED发射器340之间保持距离“d”380但没有任何东西的情况下得到的传感器信号336之间的校准比率。
在框440处，光电传感器330获得在血室32处于测量路径中但血流通道900是空的(仅存在空气)的情况下对来自LED发射器340的光的测量结果。
在框450处，控制器310确定每个被接收并处理的参考信号356与在血室32处于光路中但血流路径900中是空的情况下得到的每个传感器信号336之间的校准常数。
在框460处，控制器310根据框430和450处的测量结果确定每个波长的综合比率校准系数。这些综合校准系数被用于对通过血室32中的血流900的光的测量结果进行标准化，所述测量结果是通过下述方式得到的：用LED发射器340照亮血液并且接收光电传感器330处的因为血液的吸收和散射而改变的光的振幅。同时，由参考光电传感器350测量LED发射器340本身的振幅变化以完成标准化。
每个波长的校准和补偿函数的建模如下所示：
由参考光电传感器350测量的光可以是根据比尔定律(Beer′s Law)的函数：
其中，
ir是对参考光电传感器350处的光强度的测量结果，
IO是LED发射器340辐射的光的实际强度，
是由于圆顶360的材料造成的从LED发射器340到参考光电传感器的光损耗系数，以及
是光从LED发射器340到圆顶360中的参考光电传感器350所行进的距离。
可被认为是常数Kr。
这简化为：
ir＝IOKr (2)
比尔定律公式可被类似地应用于由光电传感器330所测量的具有更多损耗分量的光：
其中，
im是在光电传感器330处对光强度的测量结果，
是由于圆顶360的材料造成的、沿着圆顶内朝向传感器330的光线的从LED发射器340到圆顶360的环氧树脂-空气边界的光损耗系数(在本例中，与相同)，
是光从LED发射器340到射出透明圆顶360所行进的光线距离，
是由于光所行进通过的介质材料的光特性造成的、从圆顶360的出口(表面)到血室的第一(照射)侧上的侧壁的光损耗系数，
是光从圆顶360的表面到血室32的第一(照射)侧所行进的距离，
是由于光所行进通过的介质材料的光特性造成的、从血室32的第二(接收)侧壁到光电传感器330的光损耗系数，
是光从血室32的第二侧(接收)壁到光电传感器330所行进的距离，
是基于血室32材料的光传播特性的、血室32外壁到血流通道900的第一侧(照射)厚度的光损耗系数，
是光在第一侧(照射)从血室32的外侧壁到血流通道900所行进的距离，
αb是血流通道900中的血液的光损耗系数，
αb是光通过血流通道900中的血液所行进的距离(其是血流通道900的内部通道厚度)，
是基于血室32材料的光传播特性的、血室32的从血流通道900到外壁的第二侧(接收)厚度的光损耗系数，以及
是光在第二侧(接收)从血流通道900到血室32的外侧壁所行进的距离。
等式(3)可被简化为：
组合等式(2)和(4)：
从等式(5)中消去Io，得到：
在没有血液存在且血室存在于血流通道900的情况下，该比率变成：
在校准期间，针对Km/Kr，每个波长Sc的综合校准光传播常数可以通过以下方式导出：在血流通道中没有血液和血室存在，并且保持LED 340与光电传感器330之间的距离“d”(380)不变的情况下，进行参考光电传感器350和传感器330的校准测量(获得im/ir)。
将Sc＝Km/Kr代入等式(6)，针对光电传感器330测量的函数变成：
其中，也是恒定的。
分派常数Kp可以通过以下方式导出：在血室32的血流通道900是空的但存在于LED发射器340与传感器330之间的光路中的情况下，进行参考光电传感器350和光电传感器330的校准测量。
在校准期间，可以针对血流通路900为空的每个新的血室32导出Kp。假定在血室32的建模中可以进行严格的控制，则除非血室的建模特性发生变化，否则Kp可被假定为对于不同的血室是不变的。这是该实施例的另一特征：血室32可以变化，并且现场的血液监测系统14能够补偿校准中的任何变化，而不必将系统返厂以完成校准调整。
因此，等式(8)可被简化为：
以及
当αb等于0(没有血等价于血室为空)，且db是通过传感器中的空血室的标准光路长度。
另外，是取决于血液特性的函数，并且可以提前独立进行配置(profile)并存储在控制器310中以供使用，例如，通过下述方式来实现：使用用于实验室中的校准的标准血液样本集合，以及将配置函数预编程到控制器310中，作为算法或查找表集合。这些校准的集合是独特的，并且对于每个活跃波长而言都是必需的。
因为db也被假设是不变的，并且可被测量和/或输入到控制器310中，所以控制器310可以求解αb：
等式(11)可用于针对各种浓度具有各种血液特性的血液和不同光波长来导出αb。例如，可以使用下式，利用多项式拟合来导出HCT值：
其中，
α800是根据以从LED发射器340发射的波长800nm进行的测量导出的αb，
α1300是根据以从LED发射器340发射的波长1300nm进行的测量导出的αb。
已知的HCT级别的标准样品是以人血测量的，并用于通过回归技术(regressiontechnique)导出HCT校准多项式系数A、B和C。然后这些系数A、B和C被编程到用于进行中的HCT计算的控制器310算法中。
在操作期间，控制器310可以进行测量以导出针对特定患者的特定血液样本的α800和α1300，并解出HCT结果。
因此，根据以上实施例，基于LED发射器340直射光监测和所得的光电传感器330读数的标准化的差分测量系统利用简单的校准可以提供精确的血液特性测量。
针对近似660nm波长和近似800nm波长，可通过类似导出的光损耗系数的比率来使用相同的系统，以创建用于测量血液的氧饱和度的模型和算法。
转向图5，其示出了如在图1中一般示出的适配到血室32的夹具组件34的放大的孤立视图。夹具组件34可以包括血液监测系统14的组件，将在下文讨论。根据一个或多个实施例，LED发射器340(例如，LED阵列)位于夹具组件34的一侧530内的电路板上，而光电传感器330位于该组件的另一侧540内的电路板上。参考光电传感器350与LED发射器340放置在同一侧530上。当夹具组件34附接到血室32时，由LED发射器340从第一侧530发射的光穿过血室32的血流路径900，并被夹具组件的另一侧540上的光电传感器330检测到。在血流路径中流过血室520的血液的各种物理特性影响在第二侧540上的光电传感器330处接收到的光的强度。
图6示出了图5中的夹具组件34和适配的血室32，其根据实施例示出了夹具的一侧540的内部。在组件34的一侧540上容纳有电路板535和541。电路板541支撑光电传感器330，而电路板535基本上支撑图3中所示的全部电路。
电路板537容纳在夹具组件34的一侧530，在图7的横截面视图中最佳示出了这一点。电路板536和537支撑图3所示的监视系统的光发射机部分。特别地，电路板536支撑在夹具组件34的一侧530内的区域中的发射器340(例如，LED)和参考传感器350，所述夹具组件34将发射器和光电传感器330定位在血室的相对的两侧上，如图3示意性所示。带状线缆538将电路板537连接到在容纳在一侧540上的电路板535上支撑的电路。
图7中示出的适配的夹具组件34和血室32的横截面提供了关于夹具组件34的发光器340和光电传感器330以及血室32的血流路径900之间的空间关系的附加信息32。夹具组件34的一侧530适配到血室32的一侧，而夹具组件的第二侧540适配到血室的另一侧。夹具组件34的第一侧530包括安装有发射器340(例如，LED)的电路板536和537，而第二侧540包含用于检测穿过血室32的血流路径900的光的光电传感器330。
图8是图7中的包括夹具组件34的两侧530和540与血室32之间的交界面的区域的放大视图。各个侧是夹具组件34的臂。在夹具组件34的第一侧530(或臂530)上，电路板536在光漫射窗542下面支撑LED发射器340和参考光电传感器350两者。类似地，第二侧540上的光漫射窗口539允许来自发射器340的穿过血室34的光被安装在该侧540上的电路板541上的光电传感器330接收。图7中最佳可见的带状线缆543将电路板541连接到电路板535。夹具组件34和血室32的进一步细节可以在美国专利No.8,743,354中找到，通过引用将该专利的全部内容及其教导的全部内容并入本文。具体地，这里所示的夹具组件34和血室32的实施例在‘354专利的图25A至29E中进一步详细示出。
部分透明的环氧树脂圆顶360覆盖发射器340和参考传感器350。圆顶360的一部分被用作掩模370，掩模370为参考传感器350屏蔽任何外部的反射光或除来自LED发射器340的直射光以外的其它光。参考光电传感器350可以均是硅或砷化铟镓光电二极管，或者均是硅或砷化铟镓光电二极管阵列，如由日本滨松市的滨松光子学公司(Hamamatsu PhotonicsKK，Hamamatsu City，Japan)制造的产品。
光从LED发射器340发出，通过圆顶360的未掩蔽部分到达血室32，并且通过血室内的血流路径900到达位于夹具组件的第二侧(接收侧或臂540)上的光电传感器330。路径900中的血液及其参数吸收并散射光，从而修改到达光电传感器330的不同波长的光的振幅。
更详细地，图9中示出了圆顶360的放大的孤立视图。环氧树脂圆顶360放置在电路板536上，覆盖发光器340和参考光电传感器350。参考光电传感器350上方的圆顶360部分涂覆有不透明表面370，使得阻挡了来自圆顶360外部的原本可能到达参考光电传感器350的任何反射光。在该实施例中，参考光电传感器350以常规方式放置在电路板536上，使得其主检测方向大致垂直于发光器340。然而，当检测器得到掩模370的保护不受环境或外部反射光的影响时，来自发射器340的足够的光到达参考光电传感器350以有效检测来自发射器的光。可选地，如下面讨论的图11和12所示，参考光电传感器(分别为1140和1230)可被安装到电路板536以面向发光器340，这于是提高了传感器的灵敏度和抗噪声性。然而，传感器的边缘安装通常是更昂贵的安装技术。
参考图10-13描述了另外的实施例。
参照图10a和图10b，LED阵列1010被安装到电路板1020上，电路板1020大致位于图6-9中电路板536所位于的位置。LED 1010不需要具有任何特定的亮度或质量标准。在该实施例中，通过使用间隔件1040将屏蔽件1030与电路板1020间隔开固定的距离。屏蔽件1030由阻挡来自LED 1010的光的所有反射光的材料制成，其中来自LED1010的光穿过屏蔽件中的开口1050，该开口允许光传递到血室。参考光电传感器1060被安装在屏蔽件1030的下方。在图10中未示出夹具组件34的与容纳LED 1010的臂相对的臂上的血室32或光电传感器330。校准和测量以与上面参照图6-9的实施例所描述的类似方式来进行，使用参考光电传感器1060和光电传感器330之间的光强度差来确定红细胞压积、氧饱和度和/或其他血液成分的级别。
在未示出的另一替代实施例中，参考光电传感器与LED相邻直接放置在电路板上，或者充分靠近LED，使得来自LED自身的直射光的强度远大于来自反射和/或环境光的任何光噪声。使用这样的实施例增大了参考光电传感器的灵敏度，并且可以降低光噪声或使得光噪声微不足道，使得掩模不是必需的。
与图6-9的实施例类似，图11中的实施例使用环氧树脂圆顶1110。圆顶1110放置在电路板1120上，电路板1120位于夹具组件34中类似于图6-9中的电路板536所在的位置处。圆顶1110覆盖LED阵列1130和参考光电传感器1140。参考光电传感器1140优选地是以其边缘来放置的光电二极管，使得与平坦安装在电路板1120上相比，传感器更直接地面对由LED1130发射的光。在参考光电传感器1140上方的圆顶1110部分涂覆有不透明材料，从而阻止原本可能到达参考光电传感器1140的任何外部反射光(包括可见光和红外光二者)。在图11中未示出，血室32平行于电路板1120延伸，使得来自LED 1130的光(向上指的箭头)穿过圆顶1110的透明部分，穿过血室，并且被夹具组件34的相对的臂中的光电传感器(未示出)检测。
根据另一实施例，图12中的固体外壳1210被安装在位于夹具组件34的臂530中的电路板1220上，其位置与图6-9中的电路板535的位置类似。与图11所示的实施例类似，参考光电传感器1230以其边缘放置在电路板1220上。固体外壳1210在除了面向LED阵列1240的开口之外的所有侧面上包围参考光电传感器1230。在该实施例中，固体外壳1210可以由金属或不透光的其他材料制成。在图12中未示出，血室34被定向为平行于电路板1220，使得来自LED 1240的光穿过血室以由对侧上的光电传感器进行测量。
尽管图11和12的实施例被示出为包括旨在光学隔离参考光电传感器的掩模或护罩，但是通过将传感器边缘安装到电路板上而获得的提高的灵敏度可以提高传感器的信噪抗扰性，使得掩模或护罩不是必需的。
本文中引用的包括出版物、专利申请和专利的所有参考通过参考与每个参考被单独具体地指示以通过参考被并入且被全部阐述于此的范围相同的范围而合并于此。
在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求的上下文中)的“一”、“一个”、“所述”和“至少一个”及类似指示物的使用应当被解释为涵盖单数和复数两者、除非另有明确指示或与上下文矛盾。使用术语“至少一个”且其后是具有一个或多个项目的列表(例如，“A和B中的至少一个”)应理解为是指从列出的项目(A或B)中选择一个项目或所列项目(A和B)中的两个或更多个项目的任何组合，除非本文另有指示或与上下文明显矛盾。除非另有指示，术语“形成”、“具有”、“包括”和“包含”应被解释为开放式术语(即表示“包括但不限于”)。此外，除非本文中另外指示，否则本文中对值的范围的叙述仅意在用作分别参考落入该范围内的各个值的便捷方法，并且各个值被并入本说明书中犹如其被单独在此叙述一样。可以按照任何适当顺序执行本文中描述的所有方法，除非本文中另外指出或者与上下文明显矛盾。本文中提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“诸如(例如)”)的使用仅意在更好地阐述本发明，不对本发明的范围施加限制，除非另外要求。说明书中的任何用语都不应被解释为指出对本发明的实施至关重要的任何非主张要素。
本文描述了本发明的优选实施例，其包括发明人已知的用于执行本发明的最佳方式。本领域普通技术人员在阅读上述描述时应清楚这些优选实施例的变形。发明人预料到本领域技术人员会适当地使用这种变形，并且发明人旨在涵盖以除了本文具体描述的方式之外的方式实践本发明。因此，本发明包括权利要求所记载的主题的所有所适用法律允许的修改和等同替代。此外，除非本文中另有指示或以其他方式和上下文明确冲突，否则上述要素以其所有可能变型进行的任意组合都被包含在本发明中。

Claims (20)

1.一种用于测量血液特性的测量系统，包括：
发射器，从血流通道的第一侧向所述血流通道的第二侧发射多个波长的光；
传感器，位于所述血流通道的第二侧上；
参考光电传感器，位于所述血流通道的第一侧上，被定位成接收来自所述发射器的光；以及
掩膜，位于所述血流通道的第一侧上，用于阻挡除了直接从所述发射器到所述参考光电传感器的光之外的来自外部源或外部反射源的光，
控制器，配置为基于所述参考光电传感器对光的测量结果来补偿所述传感器对光的测量结果。
2.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述血流通道包括供血液流经的可拆除的药筒。
3.根据权利要求1所述的测量系统，还包括：透明圆顶，覆盖所述第一侧上的所述发射器和所述参考光电传感器。
4.根据权利要求3所述的测量系统，其中，所述掩模覆盖所述透明圆顶的一部分。
5.根据权利要求3所述的测量系统，其中，所述掩模在所述透明圆顶的内部。
6.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述掩模覆盖所述参考光电传感器的除了在所述掩模与所述发射器之间的空间之外的部分。
7.根据权利要求1所述的测量系统，还包括：存储器，存储校准参数，所述校准参数由所述控制器使用来基于来自所述参考光电传感器的测量结果补偿来自所述传感器的测量结果。
8.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述控制器使用来自所述参考光电传感器的测量结果的变化来持续地补偿由所述发射器发射的光的变化引起的来自传感器的测量结果的变化。
9.根据权利要求7所述的测量系统，其中，所述存储器还存储由所述控制器使用的校准参数的日志。
10.根据权利要求7所述的测量系统，其中，所述控制器能够执行校准，所述校准针对每个新使用的血流通道生成新的校准参数集合。
11.一种用于测量血液特性的测量方法，包括：
由发射器从血流通道的第一侧向所述血流通道的第二侧发射光；
通过所述第一侧上的掩膜阻挡位于所述血流通道的具有所述发射器的那侧上的参考光电传感器接收除了从所述发射器直射的光之外的光；
在所述血流通道的另一侧上的传感器处，测量在从所述发射器发射的光已经通过流经所述血流通道的血液之后，所接收的从所述发射器发射的光的特性；
在所述参考光电传感器处测量所接收的从所述发射器发射的光的特性，其中，光没有通过流经血流腔室的血液；以及
通过使用所述参考光电传感器对光的测量，由所述控制器补偿从所述传感器对光的特性的测量而得到的因所述发射器处的光的变化引起的测量结果。
12.根据权利要求11所述的测量方法，还包括：
当在所述血流通道内没有布置血液时，确定来自所述参考光电传感器的测量结果与来自所述传感器的测量结果之间的校准比率；
其中，所述控制器进行的补偿还基于所述校准比率。
13.根据权利要求12所述的测量系统，其中，在确定所述校准比率之前，所述发射器发射的光的振幅是未知的。
14.根据权利要求13所述的测量系统，其中，在校准时所述发射器发射的光的振幅不同于在测量通过流经所述血流通道的血液的光时所述发射器发射的光的振幅。
15.一种用于校准血液特性的测量结果的测量方法，包括：
由发射器从血流通道的第一侧向所述血流通道的第二侧发射多个波长的光；
在所述血流通道的第一侧上的参考传感器处，测量接收的来自所述发射器的光的可计量特性；
在所述血流通道的第二侧上的传感器处且在所述血流通道内没有布置血室的情况下，测量接收的来自所述发射器的光的可计量特性；
由控制器确定来自所述参考传感器的测量结果与来自所述传感器的测量结果之间的校准比率；
在所述传感器处并在所述血流通道内布置了空的血室的情况下，测量接收的来自所述发射器的光的可计量特性；
由所述控制器确定光损耗分布，所述光损耗分布是所述校准比率、来自参考检测器的测量结果、以及来自所述传感器的测量结果的函数；以及
当血液在布置在所述血流通道中的血室内流动时，由所述控制器确定血液特性分布，所述血液特性分布是所述光损耗分布、所述校准比率、来自所述参考传感器的测量结果以及来自所述传感器的测量结果的函数。
16.根据权利要求15所述的测量系统，其中，在所述系统做出测量之前，所述发射器发射的光的振幅是未知的。
17.根据权利要求15所述的测量系统，其中，所述发射器的温度分布是未知的。
18.一种用于过滤患者血液的透析系统，所述系统包括：
动脉体外管道，用于输送来自患者的血液；
透析器，用于经由动脉管道接收患者血液并过滤患者血液；
静脉体外管道，用于将清洁的血液从所述透析器输送给患者；
泵，用于使患者血液循环通过所述动脉管道、所述透析器和静脉管道；以及
血液测量系统，用于测量所述透析系统中的血液的特性，所述血液测量系统包括：
发射器，发射光进入血流通道；
传感器，用于接收通过所述血流通道之后的光；
参考传感器，接收来自所述发射器的没有通过所述血流通道的光；
掩模，阻挡除了从所述发射器直接到所述参考传感器的光之外的光；以及
控制器，配置为基于来自所述参考光电传感器的测量结果补偿来自所述传感器的测量结果。
19.根据权利要求18所述的透析系统，其中，所述发射器和参考传感器位于血室的同一侧，该侧与所述传感器占据的血室的那一侧相对。
20.根据权利要求18所述的透析系统，其中，所述掩模覆盖透明圆顶的覆盖所述发射器和所述参考传感器的那部分。
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