CN108144573A - 磷酸锆再装填定制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在可重复使用的磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆的装置、系统和方法。所述装置、系统和方法基于用户和系统的需要提供磷酸锆流出物pH值的定制。所述装置系统和方法还提供用于完全再装填所述磷酸锆模块所需的再装填溶液体积的计算。

Description

磷酸锆再装填定制
技术领域
本发明涉及用于在可重复使用的磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆的装置、系统和方法。所述装置、系统和方法基于用户和系统的需要提供磷酸锆流出物pH值的定制。装置系统和方法还提供了用于对磷酸锆模块进行完全再装填所需的再装填溶液体积的计算。
背景技术
在吸附剂透析中使用磷酸锆，以从透析液中去除废物和不需要的溶质包括铵、钾、钙和镁离子。通常将磷酸锆包装在吸附剂筒中。通常，在使用后将吸附剂筒丢弃并更换。将丢弃的吸附剂筒分解，并将磷酸锆与其它吸附剂材料分离。由于磷酸锆是昂贵且可再装填的，所以吸附剂再加工者用化学溶液处理回收的磷酸锆。回收过程需要将材料运输到再加工设备，并且除了再装填吸附剂材料之外还涉及费力的回收步骤。此外，吸附剂材料不能立即重复使用，并且必须添加到新的吸附剂筒中并重新包装出售。常规方法提高了成本和基础设施需求，并增加了复杂性和浪费。
不同的患者可能需要不同的透析液碳酸氢盐水平来进行有效的治疗。例如，碱中毒患者需要比其它患者更低的透析液碳酸氢盐水平。透析液的碳酸氢盐水平通常通过添加用作缓冲液的碳酸氢钠来控制。透析液中的碳酸氢根离子与二氧化碳平衡。磷酸锆流出物pH值是测定碳酸氢盐/二氧化碳比的主要方式。较低的磷酸锆流出物pH值将产生更多的pCO2，这可能导致透析液在太低pH值下进入透析器，可能导致溶血。高pCO2也可能在透析液中形成气泡，这可能潜在地转移到患者身上。过量的CO2可以通过脱气机去除，如膜接触器脱气机、真空脱气机或能够从溶液中去除CO2的任何其它装置。较高的磷酸锆流出物pH值将导致较高的碳酸氢盐浓度，对透析液需要较少的碳酸氢盐添加，但可能无法用于所有患者的治疗。
已知的再装填系统不能控制用于再装填磷酸锆的化学溶液的体积，而是简单地用足够的再装填化学物质处理磷酸锆，以确保完全再装填。以这种方式再装填磷酸锆导致使用更高体积的再装填化学物质，这可能超过所必需的。
因此，需要可在磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆的系统和方法。还需要可通过控制磷酸锆流出物pH值来定制透析液碳酸氢盐水平的系统和方法。还需要可控制磷酸锆再装填过程以产生具有期望流出物pH值的磷酸锆模块的系统和方法。这一需要延伸到用于基于患者和系统的需要来确定期望的磷酸锆流出物pH值的系统和方法。还需要可以计算为再装填磷酸锆所必需的再装填溶液的量的系统和方法。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种方法。在任何实施例中，所述方法可以包括基于一个或多个患者参数来确定期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值；并且通过将一种或多种再装填溶液泵送通过磷酸锆模块，在磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆；所述一种或多种再装填溶液包括酸溶液、碱溶液、缓冲溶液、盐溶液、水或其组合；其中所述一种或多种再装填溶液具有酸浓度、碱浓度、缓冲液浓度和盐浓度，以产生期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值。
在任何实施例中，将一种或多种再装填溶液泵送通过磷酸锆模块的步骤可包括按顺序将多种再装填溶液泵送通过磷酸锆模块。
在任何实施例中，所述顺序可以包括含有酸或缓冲液的第一再装填溶液和含有钠盐的第二再装填溶液；或含有钠盐的第一再装填溶液和含有酸或缓冲液的第二再装填溶液。
在任何实施例中，缓冲液可以含有乙酸和乙酸钠。
在任何实施例中，期望的初始治疗磷酸锆pH值可以为4.0至6.9之间。
在任何实施例中，可以将单一再装填溶液泵送通过磷酸锆模块。
在任何实施例中，单一再装填溶液可以是乙酸、乙酸钠和氯化钠的溶液。
在任何实施例中，单一再装填溶液的pH值可以为4.2至5.0。
在任何实施例中，所述方法可以包括在将一种或多种再装填溶液泵送通过磷酸锆模块的步骤之前，在透析中确定由磷酸锆模块去除的阳离子的量的步骤。
在任何实施例中，所使用的再装填溶液的体积可以至少部分地基于由磷酸锆模块去除的阳离子的量。
在任何实施例中，一种或多种再装填溶液可以含有钠离子，所述钠离子的量大于由磷酸锆模块去除的阳离子的量的5倍至15倍。
在任何实施例中，所述方法可以包括在将一种或多种再装填溶液泵送通过磷酸锆模块之前将一种或多种再装填溶液加热至指定温度的步骤。
在任何实施例中，可以至少部分地基于指定温度来设定酸浓度、碱浓度、缓冲液浓度和盐浓度。
作为本发明的第一方面的一部分公开的特征可以单独地或以组合形式处于本发明的第一方面中，或者遵循一个或多个所述要素的优选布置。
本发明的第二方面是一种再装填器。在任何实施例中，所述再装填器可以包括用于接收磷酸锆模块的具有磷酸锆模块入口和磷酸锆模块出口的接收室；一个或多个再装填溶液源，其中所述一个或多个再装填溶液源选自：酸源、碱源、盐源、水源和其组合；再装填流动路径，所述再装填流动路径流体连接到所述一个或多个再装填溶液源和所述磷酸锆模块入口，并且包括至少一个泵；控制系统，所述控制系统确定期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值，并且确定酸、碱、缓冲液、盐或其组合的浓度，以产生期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值；并且所述控制系统控制通过所述再装填流动路径泵送的每一再装填溶液的量。
在任何实施例中，所述再装填器可以包括流体连接到所述一个或多个再装填溶液源和所述再装填流动路径的一个或多个阀。
在任何实施例中，所述再装填器可以包括在再装填流动路径中的加热器和温度传感器。
在任何实施例中，所述控制系统可以至少部分地基于一种或多种再装填溶液的温度，来确定用于再装填所述磷酸锆模块的酸、碱、缓冲液和盐的体积。
在任何实施例中，所述控制系统可以至少部分地基于在透析期间由磷酸锆模块去除的阳离子的量，来确定用于再装填磷酸锆模块的酸、碱、缓冲液和盐的体积。
在任何实施例中，所述一个或多个再装填溶液源可以包括至少两个再装填溶液源。
在任何实施例中，所述系统可以包括在再装填流动路径中用于混合酸、碱、缓冲液或盐的静态混合器。
作为本发明的第二方面的一部分公开的特征可以单独地或以组合形式处于本发明的第二方面中，或者遵循一个或多个所述要素的优选布置。
附图说明
图1示出了用于再装填磷酸锆模块的再装填器。
图2示出了作为再装填溶液pH值的函数的初始磷酸锆流出物pH值的曲线图。
图3示出了对于具有不同浓度的酸、碱和盐的再装填溶液，作为通过磷酸锆模块的流体的量的函数之磷酸锆流出物pH值的曲线图。
图4是用两个再装填溶液源来再装填磷酸锆模块的再装填流动路径。
图5是用单个再装填溶液源来再装填磷酸锆模块的再装填流动路径。
图6是表示定制磷酸锆再装填过程的步骤的流程图。
具体实施方式
除非另有定义，否则所用的所有技术和科学术语均具有与所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
冠词“一个/种(a)”和“一个/种(an)”用于指所述冠词的一个/种或多于一个/种(即，至少一个/种)语法对象。例如，“一个元件”意指一个元件或多于一个元件。
术语“酸浓度”是指溶解在给定体积的水中的酸的摩尔数。
术语“酸溶液”是指pH值小于7的水溶液。
“酸源”是可从其中获得酸溶液的流体或浓缩源。
术语“在透析中由磷酸锆模块去除的阳离子的量”是指在透析治疗期间在磷酸锆模块中由磷酸锆吸附的钾、钙、镁、铵和其它阳离子的总摩尔数。
术语“碱浓度”是指溶解在给定体积的水中的碱的摩尔数。
术语“碱溶液”是指pH值大于7的水溶液。
“碱源”是可以从其中获得碱溶液的流体或浓缩源。
术语“缓冲溶液”是指含有弱酸和弱酸的共轭碱的水溶液。
术语“包含(comprising)”包括但不限于“包含”一词之后的任何内容。使用术语表示所列出的要素是必需的或强制性的，但其它要素也是任选的，并且可以存在。
术语“由……组成(consisting of)”包括且限于“由……组成”一词之后的任何内容。所述短语表示有限的要素是必需的或强制性的，并且不可以存在其它要素。
术语“基本上由……组成(consisting essentially of)”包括术语“基本上由……组成”之后的任何内容以及不会影响所描述的设备、结构或方法的基本操作的另外的要素、结构、动作或特征。
术语“控制(control)”、“控制(controlling)”或“控制(controls)”是指一个部件指导第二个部件的动作的能力。
“控制系统”可以是一起作用的部件的组合，以将系统维持在期望的一组性能规范中。控制系统可以使用配置成互操作的处理器、存储器和计算机部件以维持期望的性能规范。控制系统还可以包括所属领域已知的流体或气体控制部件和溶质控制部件，以维持性能规范。
术语“期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值”是指在治疗期间至少部分地基于系统和患者的需要和能力设定或确定的初始磷酸锆流出物pH值。
术语“确定(determining)”和“确定(determining)”是指确认系统或变量的特定状态或期望状态。
“透析中”是通过透析、血液透析、血液滤过、超滤或其它血液流体去除治疗来治疗患者的时间段。
术语“可流体连接(fluidly connectable)”、“流体连接(fluidly connected)”和“用于流体连接(for fluid connection)”是指将流体或气体从一个点提供到另一个点的能力。这两个点可以在任何一个或多个隔室、模块、系统、部件和再装填器、所有的任何类型之内或之间。可以任选地断开连接，然后重新连接。
“加热器”是能够升高物质、容器或流体的温度的部件。
术语“加热(heating)”或“加热(heat)”是指升高材料的温度。
术语“初始治疗磷酸锆流出物pH值”是指在治疗开始时或接近治疗开始时离开磷酸锆吸附剂模块的流体的pH值。
术语“混合(mixing)”或“混合(mix)”通常是指使来自任何源的更多流体合并在一起。例如，“混合”可以包括在流体管线或接合处的位置处的层流或湍流。“混合”的另一个实例可以包括在部件中接收一种或多种流体，所述部件构造成从一个或多个源接收流体并将流体在部件中混合在一起。此外，混合可以指用流体溶解一种固体或多种固体，其中将一种固体或多种固体溶解在流体中。
“患者参数”是提供有关患者的健康状况和治疗要求的相关信息的任何数据。
术语“泵”是指通过施加吸力或压力引起流体或气体移动的任何装置。
术语“泵送(pumping)”，“泵送(pumped)”或“泵送(to“pump”)”是指用泵移动流体。
“接收室”是在再装填器内放置待再装填的吸附剂模块的空间。
“再装填溶液”是含有用于再装填特定吸附剂材料的适当离子的溶液。再装填溶液可以是含有用于再装填吸附剂材料的所有必需离子的单一溶液。或者，再装填溶液可以含有一些用于再装填吸附剂材料的离子，并且可以使用一种或多种其它再装填溶液来再装填吸附剂材料。
“再装填溶液源”是可从其获得再装填溶液的任何流体或浓缩源。
“再装填”是指处理吸附剂材料以恢复吸附剂材料的功能能力，以便使吸附剂材料回到重新使用或在新的透析中使用的状态。在一些情况下，“可再装填的”吸附剂的总质量、重量和/或量保持相同。在一些情况下，“可再装填的”吸附剂材料的总质量、重量和/或量改变。不限于任何一种发明理论，再装填过程可以涉及用不同离子结合到吸附剂材料的交换离子，这在一些情况下可以增加或减少系统的总质量。然而，在一些情况下，吸附剂材料的总量再装填过程中将不会改变。在吸附剂材料经历“再装填”时，那么可以将吸附剂材料称为“再装填的”。
“再装填流动路径”是在可重复使用的吸附剂模块中再装填吸附剂材料时，经过其流体可以行进的路径。
“产生期望的初始治疗磷酸锆流出物pH”是指在再装填磷酸锆模块时使用的一种再装填溶液或多种再装填溶液将导致离开磷酸锆模块的流体在治疗开始时或接近治疗开始时具有期望的pH值。
如本文所使用的，术语“盐浓度”是指溶解在给定体积的水中的钠盐的摩尔数。
“盐溶液”是指含有溶解的钠和反荷离子的水溶液。
“盐源”是可从其中获得盐溶液的流体或浓缩源。
术语“顺序”是指在不同时间发生的两个或更多个事件，而不是同时发生。
术语“至少部分地基于……设定”或“基于……设定”是指参数值的计算，其中所述值是至少一个其它变量的函数。
“吸附剂筒模块”或“吸附剂模块”意指吸附剂筒的分立部件。可以将多个吸附剂筒模块装配在一起以形成两个、三个或更多个吸附剂筒模块的吸附剂筒。在一些实施例中，单个吸附剂筒模块可以含有用于透析的所有必需材料。在这种情况下，吸附剂筒模块可以是“吸附剂筒”。
术语“指定温度”是在再装填磷酸锆模块之前计算或确定的温度范围。
“静态混合器”是构造成从一个或多个源接收流体并将流体混合在一起的部件。静态混合器可以包括搅拌流体以进一步混合的部件。
术语“温度传感器”是指用于测量器皿、容器或流体管线中的气体或液体的温度的装置。
“阀”是能够通过打开、关闭或阻塞一个或多个通道来引导流体或气体的流动从而控制流体或气体是否在特定路径中行进的装置。可以将实现期望的流动的一个或多个阀配置成“阀组件”。
“水源”是可从其获得水的流体源。
“磷酸锆模块”是含有磷酸锆的吸附剂模块。
“磷酸锆模块入口”是流体、浆料或水溶液可以通过其进入磷酸锆模块的连接器。
“磷酸锆模块出口”是流体、浆料或水溶液可以通过其离开磷酸锆模块的连接器。
磷酸锆再装填
本发明涉及用于在可重复使用的磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆和重新使用的系统和方法。图1示出了用于在磷酸锆吸附剂模块中再装填磷酸锆的再装填器。再装填器至少包括用于接收磷酸锆模块的第一接收室101。接收室101具有用于与磷酸锆模块的入口和出口(未示出)连接的磷酸锆入口和磷酸锆出口(未示出)。门103控制对接收室101的访问。用户界面102可以从用户接收用于控制再装填过程的信息。再装填器可以任选地包括用于接收第二磷酸锆模块或者含有用于吸附剂材料的同时再装填的不同吸附剂材料的模块的第二接收室104。再装填器可以包括用于接收多个磷酸锆模块或磷酸锆与其它吸附剂模块的多种组合的任何数量的接收室。再装填器可以具有1个、2个、3个、4个、5个或更多个接收室，其用于再装填任何数量的吸附剂模块。再装填器可以通过再装填流动路径流体连接到一个或多个再装填溶液源。泵和阀(未示出)控制来自再装填溶液源的流体通过磷酸锆模块的移动。
通过泵送含有酸、碱和钠盐的一种或多种溶液通过磷酸锆模块来再装填磷酸锆。再装填溶液中的氢和钠离子从在使用期间由磷酸锆结合和吸附的透析液或源水中取代钾、钙、镁、铵和其它离子。在透析期间可以使用具有钠和氢离子的再装填的磷酸锆，以从所使用的透析液中去除阳离子溶质。
初始治疗磷酸锆流出物pH值取决于磷酸锆上氢离子与钠离子的比值。图2说明了再装填溶液pH值对初始治疗磷酸锆流出物pH值的影响。图2中的再装填溶液各自含有氯化钠、乙酸钠和乙酸的混合物。每一再装填溶液中的总钠浓度为4M，其中改变乙酸钠与乙酸的比值以控制pH值。如图2所示，再装填溶液的pH值控制初始治疗磷酸锆流出物pH值。所属领域普通技术人员将理解，初始治疗磷酸锆流出物pH值可以通过调节再装填溶液的pH值来控制，从而产生期望的初始磷酸锆流出物pH值。可以通过控制再装填溶液的pH值，基于用户的需要来定制磷酸锆流出物pH值。
图3示出了在透析期间作为泵送通过磷酸锆模块的透析液体积的函数之磷酸锆流出物pH值。如图3所示，初始磷酸锆流出物pH值由所使用的再装填溶液决定。磷酸锆的pH值分布取决于磷酸锆的质量和泵送通过磷酸锆模块的碳酸氢盐的质量。通过高的磷酸锆质量和低的泵送通过磷酸锆的碳酸氢盐质量，可以将初始磷酸锆流出物pH值保持整个疗程。磷酸锆作为缓冲液起作用，并且随着将更多的碳酸氢盐泵送通过磷酸锆，将超过缓冲能力且pH值将开始增加。不限于任何发明理论，最终pH值平台可能与泵送通过磷酸锆模块的用过的透析液的组成和pH值有关。然而，初始治疗磷酸锆流出物pH值取决于再装填溶液的pH值。
表1提供了再装填溶液以及所得初始治疗磷酸锆流出物pH值的非限制性实例。在每种情况下，使用前将再装填溶液加热至80℃。如表1所示，乙酸钠与乙酸的比值越高导致再装填溶液的pH值越高，因此初始治疗磷酸锆流出物pH值越高。可以设定酸、碱和钠盐的相对量，以产生具有期望pH值的再装填溶液。
表1
溶液 总Na(M) NaCl(M) NaAce(M) HAce(M) pH 初始流出物PH
1 4.00 4.00 0.00 0.20 2.75 4.40
2 4.00 3.98 0.02 0.20 3.74 5.42
3 4.00 3.88 0.12 0.40 4.23 5.99
4 4.00 3.60 0.40 0.40 4.75 6.58
表1中的各再装填溶液是氯化钠、乙酸钠和乙酸的组合。所属领域技术人员将理解，可以使用其它缓冲液组合代替乙酸钠和乙酸，包括柠檬酸钠和柠檬酸、乙醇酸和乙醇酸钠、丙酸和丙酸钠、磷酸和磷酸钠或其任何组合。实现期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值的氯化钠和缓冲液的相对量将取决于所使用的酸的pKa，并且可以根据需要变化。
磷酸锆模块流出物pH值影响透析期间所需的碳酸氢盐的量。吸附剂筒中的尿素酶将尿素转化为二氧化碳和铵离子。所产生的二氧化碳与透析液中的碳酸氢盐平衡。在透析液进入透析器之前，必须通过脱气机从透析液中去除二氧化碳。脱气机可以是所属领域已知的用于透析系统中的任何类型的脱气机。在治疗期间，高的磷酸锆流出物pH值会驱使平衡朝向碳酸氢盐形成，导致用于安全治疗的透析液中的碳酸氢盐太多。在治疗期间，低的磷酸锆流出物pH值会驱使平衡朝向二氧化碳形成，需要向透析液中添加碳酸氢盐，并给脱气机带来高负担。适于去除二氧化碳的一种类型的脱气机是膜接触器。膜接触器是具有将室分开的疏水性微孔膜的双室装置。疏水性微孔膜允许气体运输，而不允许水跨过膜运输。使含有气体的液体—在这种情况下为CO2—在膜的一侧通过，并且将惰性气体或真空施加到膜的相对侧上的室中。通过扩散从液体中运输CO2。脱气机的另一个实例是真空脱气机。真空脱气机是其中可以施加真空并且流体连接到含有待去除气体的液体的室。液体在真空室中喷雾或雾化。液滴的高表面积允许有效地去除气体。所属领域技术人员将理解，可以使用能够从透析液中去除CO2的任何装置。磷酸锆流出物pH值可以通过再装填溶液的pH值来控制，以满足患者和系统的需要。磷酸锆流出物pH值是再装填溶液的pH值、pKa、缓冲能力、氯化钠水平和温度的函数。如上所述，控制系统可以基于每个因素自动确定实现期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值所需的各组分的体积。
磷酸锆流出物pH值为约6.5，允许超过5％的患者用25mM的透析液碳酸氢盐浓度进行治疗。在较高的pH值下，可以治疗的患者较少。例如，只有约40％的患者可以使用6.9的磷酸氢铵流出物pH值和25mM的透析液碳酸氢盐水平进行治疗。在非常低的pH下，产生太多的酸，另外的碳酸氢盐将不足以将透析液pH值保持在安全范围内，并且需要脱气器去除二氧化碳。可以将初始治疗磷酸锆流出物pH值设为能够产生安全透析液的任何值，包括4.0至6.9。具有较低pH值的透析液给脱气机带来较高的负担。
可将能够产生在期望pH值范围内的再装填溶液的酸、碱和钠盐的任何组合用于对磷酸锆进行再装填。酸和碱的非限制性实例包括乙酸钠和乙酸、柠檬酸钠和柠檬酸、乙醇酸和乙醇酸钠、丙酸和丙酸钠、磷酸和磷酸钠或其任何组合。所属领域技术人员将理解产生具有期望pH值的再装填溶液所需的酸和碱的相对量将随着酸的pKa而变化。酸和碱的相对体积可以基于所使用的特定酸和碱的pKa而变化。例如，具有3.1M氯化钠、0.9M乙酸钠和0.6M乙酸的再装填溶液的pH值为4.6，这将产生pH值为6.5的磷酸锆流出物。
如上所述，在治疗期间的磷酸锆流出物pH值控制透析液中二氧化碳与碳酸氢盐之间的平衡。透析液中的二氧化碳和碳酸氢盐通常来自两个来源，尿素到二氧化碳的转化以及添加到透析液中的任何碳酸氢盐。为了使所需的另外的碳酸氢盐的量最小化，可以将磷酸锆流出物pH值设定为较高的值，至少对于可以用较高的透析液碳酸氢盐水平进行有效治疗的患者。在治疗期间，较高的磷酸锆流出物pH值驱使碳酸氢盐/二氧化碳平衡朝向碳酸氢盐形成，保留从患者中去除的尿素所产生的碳酸氢盐。
再装填器中的控制系统可以基于患者治疗前的碳酸氢盐和尿素水平来确定患者的最佳初始治疗磷酸锆流出物pH值。对于碱中毒患者，可以选择较低的初始治疗磷酸锆流出物pH值，以使从患者的尿素形成的碳酸氢盐的量最小化。对于其它患者，可以选择较高的初始治疗磷酸锆流出物pH值，以从患者的尿素产生更高量的碳酸氢盐，减少所需的另外碳酸氢盐并使脱气机的负担最小化。或者，可以提供用户界面，其中用户直接输入期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值。
控制系统可以是能够监测和影响再装填器状态的任何部件。控制系统可以使用处理器、存储器和计算机部件来执行所描述的功能。控制系统与再装填流动路径的泵和阀连通，并且可以根据存储的指令来控制泵和阀。控制系统还与再装填流动路径中的多个传感器连通。控制系统从传感器接收数据，并根据存储的指令，基于数据来控制再装填流动路径的泵和阀。影响期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值的因素，如患者治疗前的尿素和碳酸氢盐水平，可以通过所属领域已知的任何方式传递给控制系统。控制系统可以使用数学算法或查找表自动确定最佳再装填溶液pH值，并操作再装填流动路径的泵和阀，以控制再装填过程。
图4示出了用于定制再装填溶液的再装填流动路径的非限制性实施例。磷酸锆模块402可以通过磷酸锆入口403和磷酸锆出口404与再装填流动路径401连接。泵407提供用于使流体通过再装填流动路径401移动的驱动力。将含有盐溶液如氯化钠或氯化钠与乙酸钠混合物的盐或盐水源405和含有酸溶液如乙酸的酸源406流体连接到再装填流动路径401中。阀408决定进入再装填流动路径401的每一再装填溶液的量，以产生具有指定的酸浓度、碱浓度和盐浓度的再装填溶液，并且可以由控制系统进行控制。来自盐水源405的氯化钠和/或乙酸钠通过再装填流动路径401泵送到磷酸锆模块402中。可以以基于期望的再装填溶液pH值的氯化钠与乙酸钠的比值将来自酸源406的酸泵送到再装填流动路径401中。例如，来自酸源406的乙酸可以以指定的速率计量入再装填流动路径401中的氯化钠和/或乙酸钠中，以控制所得再装填溶液的pH值。较高的氯化钠与酸的比值将产生处于较高pH值下的再装填溶液，而较低的氯化钠与酸的比值将产生处于较低pH值下的再装填溶液。控制系统可以自动控制阀408从而控制氯化钠与酸的比值。或者，酸源406可以含有缓冲溶液，如乙酸钠和乙酸，并且控制系统可以控制氯化钠与缓冲液的比值从而控制再装填溶液的pH值。可以包括静态混合器409以确保酸和钠溶液的完全混合。或者，可以通过混合再装填流动路径401中的两个流体流来混合酸和钠溶液。所属领域技术人员将理解，可以将不同的泵和阀布置与图4所示的系统一起使用。例如，盐水源405和酸源406可以通过分开的泵连接到再装填流动路径401中，允许同时向再装填流动路径401添加氯化钠和酸。
或者，如图4所示的系统可以在第一再装填溶液源中具有氯化钠和酸，在碱源中具有碱溶液，如氢氧化钠。可以将氯化钠和酸泵送通过磷酸锆模块，其中将碱溶液计量入以在原位产生具有期望的pH值的再装填溶液。
图4中的再装填流动路径401也可以通过按顺序添加再装填溶液来再装填磷酸锆模块402。可首先将来自酸源406的酸溶液泵送通过磷酸锆模块402，随后泵送来自盐水源405的氯化钠和乙酸钠。初始酸溶液将产生在低pH值下的磷酸锆模块402，随后添加氯化钠和乙酸钠会升高pH值，因为钠离子置换了最初由磷酸锆吸附的氢离子。所得磷酸锆流出物pH值将取决于在第二步骤中泵送通过磷酸锆模块402的氯化钠和乙酸钠的量。控制系统可以控制氯化钠和乙酸钠添加以产生具有期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值的磷酸锆模块402。可以将pH传感器(未示出)放置在磷酸锆流出物中以测定磷酸锆流出物pH值，并且当pH传感器读取到期望的pH值时可以停止氯化钠。泵送通过磷酸锆模块402的氯化钠和乙酸钠的浓度和量将控制再装填后的初始治疗磷酸锆流出物pH值。或者，可以首先将氯化钠和乙酸钠泵送通过磷酸锆模块402，随后泵送酸。
图5示出了再装填流动路径501，其具有含有钠盐和缓冲液的单个再装填溶液源505。磷酸锆模块502可以通过磷酸锆入口503和磷酸锆出口504连接到再装填流动路径501中。泵506提供用于使流体通过再装填流动路径501移动的驱动力。将再装填溶液源505流体连接到再装填流动路径501中。可以将在期望的再装填溶液pH值下的再装填溶液源505中的再装填溶液泵送通过磷酸锆模块502以对磷酸锆进行再装填。为了改变初始治疗磷酸锆流出物pH值，可以改变再装填溶液的pH值。用户可以添加酸、碱、盐或其组合的固体或浓缩源，以控制再装填溶液的pH值从而产生具有特定酸浓度、碱浓度和盐浓度的再装填溶液。控制系统可以通知用户正确量的酸、碱或盐以添加到再装填溶液源505中。或者，可以在再装填器中包括酸、碱或盐的单独源，并且系统可以基于产生具有期望的pH值的再装填溶液来自动地将正确的量添加到再装填溶液源505中。例如，可以将pH值为4.6的再装填溶液置于再装填溶液源505中并用于大多数患者。对于严重的碱中毒患者，系统或用户可以添加预定量的酸以降低再装填溶液的pH值。为了减少治疗期间所需的碳酸氢盐的量，系统或用户可以添加预定量的碱来升高再装填溶液的pH。
所属领域技术人员将理解图4至图5中所示的再装填流动路径可以包括另外的流体源。水源可以在再装填之前和之后提供用于冲洗和清洗磷酸锆模块的水。水源还可以提供任何再装填溶液的在线稀释，从而在再装填溶液源中提供更浓缩的再装填溶液。消毒剂源可以在再装填之前提供用于对磷酸锆模块进行消毒的消毒溶液。消毒溶液可以是能够对磷酸锆模块进行消毒的任何溶液，包括过乙酸溶液、柠檬酸溶液或任何其它消毒剂。
再装填磷酸锆所需的再装填溶液的总体积取决于在之前的透析中由磷酸锆去除的阳离子的量，特别是透析前患者的钾、钙、镁和尿素水平。其它因素包括患者体重、碳酸氢盐水平、透析液流速、血流速率、透析器大小、透析时间、超滤速率、磷酸锆吸附剂模块的大小以及钾、钙、镁和碳酸氢盐透析处方。可以用RFID标签、条形码或其它跟踪装置跟踪患者对磷酸锆模块的使用。控制系统可以接收影响所需再装填溶液量的任何一个或多个患者参数，并且确定用于再装填磷酸锆模块的再装填溶液的必需体积。
可以将跟踪部件(如RFID标签或条形码)固定到磷酸锆模块上，并且在多个时间，包括在透析之前，在透析之后，在再装填之前，以及在再装填之后，由控制系统自动读取。单一读取器可以在每个使用阶段读取和跟踪磷酸锆模块，或者可以将分开的读取器包括在再装填器和透析系统中以跟踪磷酸锆模块的使用。跟踪系统可以跟踪哪些患者使用磷酸锆模块和影响由磷酸锆模块去除的阳离子的量的透析参数。可以将所述参数传递给控制系统，然后所述控制系统可以通过数学算法、查找表或其组合来确定必需的再装填溶液的量。通常，负载在磷酸锆上的每摩尔阳离子需要6个至7个总摩尔数的钠，以便在升高的温度下进行完全再装填，并且需要具有较高的再装填溶液浓度的较少的再装填溶液。如果在室温下进行再装填，则可能需要更高的钠量。再装填溶液可以具有相对于负载在磷酸锆上的阳离子的量的任何量的钠离子，其包括负载在磷酸锆上的阳离子的量的5倍至15倍的钠离子。所需的再装填溶液量也可以取决于再装填溶液的温度。所描述的再装填流动路径可以包括加热器和任选的热交换器，用于在将再装填溶液泵送通过磷酸锆模块之前将再装填溶液加热到指定温度，因为在升高的温度下可以更有效地对磷酸锆进行再装填。温度传感器确定再装填溶液的温度，并且控制系统可以在确定必需的再装填溶液的总量时考虑温度。可以将再装填溶液加热到任何指的温度，包括60℃至90℃、60℃至70℃、60℃至80℃、75℃至85℃或80℃至90℃。在再装填期间，控制系统可以仅使用基于负载在磷酸锆上的阳离子总量、再装填溶液的浓度和再装填溶液的温度所必需的再装填溶液体积，从而节省成本和材料。
图6是表示定制基本的磷酸锆再装填过程的步骤的流程图。在步骤601中，可以确定期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值。如上所述，期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值可以基于一个或多个患者参数和系统参数，包括患者的治疗前碳酸氢盐和尿素水平，以及在透析期间添加的可用的另外碳酸氢盐和系统的脱气能力。可以基于患者参数和/或系统参数通过控制系统来确定期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值，或者由用户通过用户界面直接输入。在步骤602中，可以确定再装填溶液中的酸、碱和钠盐的浓度。所述浓度取决于酸或缓冲液的pKa、缓冲能力和再装填溶液的温度，并且可以由控制系统自动确定。在使用单个再装填溶液源时，控制系统可以自动通知用户向再装填溶液中添加特定量的酸、碱或盐。在使用两个或更多个再装填溶液源的情况下，控制系统可以确定每一再装填溶液源所需的相对量的流体。
在步骤604中，系统可以确定在之前的透析中由磷酸锆模块去除的阳离子的量。由磷酸锆模块去除的阳离子的量取决于患者的透析前患者钾、钙、镁和尿素水平，以及患者体重、患者碳酸氢盐水平、透析液流速、血流速率、透析器大小、透析时间、超滤速率以及钾、钙、镁和碳酸氢盐透析处方。所描述的患者参数可以由控制系统通过跟踪装置在磷酸锆模块跟踪使用情况下自动接收。或者，所描述的患者参数可以由用户基于患者的医疗记录或其它信息直接输入。所描述的患者参数也可以由系统基于患者血液实验室基于患者规范和输入系统的设置来假设。
在步骤603中，可以确定实现期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值所必需的酸、碱和钠盐的量。使用在步骤604中确定的总体积以及在步骤602中确定的浓度，控制系统可以自动确定从一个或多个再装填溶液源对磷酸锆进行再装填所必需的泵速和/或阀切换，并且控制泵和阀以产生再装填溶液。在步骤605中，控制系统控制泵和阀以对磷酸锆模块进行再装填。
所属领域技术人员将理解，可以去除图6中所示的一个或多个步骤。例如，如果期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值为6.5将用于几乎所有患者，则系统可以跳过步骤601和602。可以将产生具有正确pH值的再装填溶液所必需的酸、碱和盐的浓度存储在系统存储器中并且每次使用。如果每次使用指定的再装填溶液体积，则也可以去除步骤604。
所属领域技术人员将理解，可以根据具体的操作需要在所描述的系统和方法中进行多种组合和/或修改和变化。此外，作为本发明的方面的一部分示出或描述的特征可以单独地或组合地用于本发明的方面，或者遵循一个或多个所述要素的优选布置。

Claims (10)

1.一种方法，包含以下步骤：
基于一个或多个患者参数确定期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值；并且
通过将一种或多种再装填溶液泵送通过磷酸锆模块，在所述磷酸锆模块中再装填磷酸锆；所述一种或多种再装填溶液包含酸溶液、碱溶液、缓冲溶液、盐溶液、水或其组合；选择性地，其中将所述一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块的所述步骤包含按顺序将多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块或将单一再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块；
其中所述一种或多种再装填溶液具有酸浓度、碱浓度、缓冲液浓度和盐浓度，以产生所述期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值；
选择性地，其中所述方法还包含在将一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块的所述步骤之前在透析中确定由所述磷酸锆模块去除的阳离子的量的步骤；
选择性地，其中所述方法还包含在将所述一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块之前将所述一种或多种再装填溶液加热至指定温度的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当将所述一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块的所述步骤包含按顺序将多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块时，所述顺序包含含有酸或缓冲液的第一再装填溶液和含有钠盐的第二再装填溶液；或含有钠盐的第一再装填溶液和含有酸或缓冲液的第二再装填溶液；选择性地，其中所述缓冲液含有乙酸和乙酸钠。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值为4.0至6.9之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其中当将所述一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块的所述步骤包含将单一再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块时，所述单一再装填溶液是乙酸、乙酸钠和氯化钠的溶液，或所述单一再装填溶液的pH值为4.2至5.0。
5.根据权利要求1所述的方法，其中当所述方法还包含在将一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块的所述步骤之前在透析中确定由所述磷酸锆模块去除的阳离子的量的所述步骤时，所使用的再装填溶液的体积至少部分地基于由所述磷酸锆模块去除的所述阳离子的量；或其中当所述方法还包含在将一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块的所述步骤之前在透析期确定由所述磷酸锆模块去除的阳离子的量的所述步骤时，所述一种或多种再装填溶液含有钠离子，所述钠离子的量大于由所述磷酸锆模块去除的阳离子的量的5倍至15倍。
6.根据权利要求1所述的方法，其中当所述方法还包含在将所述一种或多种再装填溶液泵送通过所述磷酸锆模块之前将所述一种或多种再装填溶液加热至指定温度的所述步骤时，至少部分地基于所述指定温度来设定所述酸浓度、所述碱浓度、所述缓冲液浓度和所述盐浓度。
7.一种再装填器，包含：
接收室，其包含磷酸锆模块入口和磷酸锆模块出口；
一个或多个再装填溶液源，其中所述一个或多个再装填溶液源选自由酸源、碱源、盐源、水源和其组合组成的组；选择性地，其中所述一个或多个再装填溶液源包含至少两个再装填溶液源；
再装填流动路径，其流体连接到所述一个或多个再装填溶液源和所述磷酸锆模块入口，并且包含至少一个泵；
控制系统，其确定期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值，并确定酸、碱、缓冲液、盐或其组合的浓度，以产生所述期望的初始治疗磷酸锆流出物pH值；并且
所述控制系统控制通过所述再装填流动路径泵送的每一再装填溶液的量；
选择性地，其中所述再装填器还包含流体连接到所述一个或多个再装填溶液源和所述再装填流动路径的一个或多个阀；
选择性地，其中所述再装填器还包含在所述再装填流动路径中的加热器和温度传感器。
8.根据权利要求7所述的再装填器，当所述再装填器还包含在所述再装填流动路径中的加热器和温度传感器时，所述控制系统至少部分地基于一种或多种再装填溶液的温度来确定用于再装填磷酸锆模块的所述酸、所述碱、所述缓冲液和所述盐的体积。
9.根据权利要求7所述的再装填器，所述控制系统至少部分地基于在透析期间由所述磷酸锆模块去除的阳离子的量来确定用于再装填磷酸锆模块的所述酸、所述碱、所述缓冲液和所述盐的体积。
10.根据权利要求9所述的再装填器，还包含在所述再装填流动路径中用于混合所述酸、所述碱、所述缓冲液或所述盐的静态混合器。
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于仲元: "《血液净化》", 30 November 1994, 现代出版社 *

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