CN110809802A - 用于肾脏替代治疗的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用于肾脏替代治疗的系统(1)和方法，包括连接到血液回路(2)的血液处理单元(4)和透析流体回路(3)，系统(1)还包括控制单元(31)，控制单元(31)被构造为根据控制指令控制系统(1)，控制指令包括：在处理期间，确定系统参数值和膜(7)的膜结垢指示，以及激活自动防污措施，所述自动防污措施包括：暂时改变血液回路(2)中的流速，并且暂时减小超滤速度，其中，暂时改变的时间和暂时减小的时间是同步的。

Description

用于肾脏替代治疗的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于体外血液处理的肾脏替代治疗的领域，更具体地，涉及用于肾脏替代治疗的系统，以及用于管理用于肾脏替代治疗的系统中的血液处理单元的膜结垢的方法。
背景技术
肾脏替代治疗系统用于因某种原因必须在其体外进行其血液处理的患者。体外血液处理可以用于从患者的血液提取不期望物质或分子，并且如果需要，向血液添加期望物质或分子。体外血液处理通过使血液穿过例如透析器或滤血器的血液处理单元来完成。膜将处理单元分为血液隔室和流体隔室。从患者抽取的血液被引入血液隔室中并且流过膜。该膜是半透性的以选择性地允许血液中的物质从血液隔室流过膜进入流体隔室中。根据处理的类型，膜还选择性地允许流体隔室中的物质流过膜进入血液隔室中。
可以执行许多不同类型的体外血液处理。在超滤(UF)处理中，通过跨越膜进入流体隔室中的对流，从血液中去除不期望物质。在血液过滤(HF)处理中，如在UF处理中那样，血液流过膜，并且通常通过在其穿过处理单元之前和/或之后且在其返回到患者之前将流体分配到血液中，将期望物质添加到血液。在血液透析(HD)处理中，包含不期望物质的次级流体被引入到处理单元的流体隔室中。来自血液的不期望物质跨越膜进入次级流体中，并且来自次级流体的期望物质可以跨越膜进入到血液中。在血液透析过滤(HDF)处理中，如HD中那样，血液和次级流体交换物质，另外，如HF中那样，通常通过在其返回到患者之前将流体分配到处理的血液中，将物质添加到血液。
通常通过使用诸如肝素的抗凝血剂来减少血液的凝结(coagulation)，也称作凝固(clotting)。然而，在处理期间来自血液的物质(诸如凝固血液、蛋白质等)可能开始堵塞处理单元的膜。这种现象可以被称为膜结垢。对膜的影响是流量的逐渐下降和膜选择性的改变。膜结垢主要由浓度极化以及蛋白质在表面上或其孔中吸附或沉积所导致。浓度极化是由于溶质在膜表面附近积聚而导致的浓度梯度的结果。这种溶质积聚也被称作次级膜。蛋白质在表面上或其孔中吸附或沉积是由于蛋白质被吸附或捕获在膜的孔中所导致，从而改变了膜性质。当膜的区域开始变得不太有效时，必须采取措施以保持相同的处理效率。
以前，膜结垢是通过清洗血液回路和更换过滤器来管理的。然而，这些程序耗时并且必须停止处理。
从WO2014/095073A1中已知，通过调节在处理单元上游和/或下游添加的替代流体的输注速度中的至少一种来控制跨膜压力(TMP)、血细胞比容(HCT)或血液密度。由此，血液处理单元中的膜上的堆积限制次级膜可以保持恒定，从而实现恒定的血液净化效果。例如，在血液的高TMP或高HCT值的情况下，可以增加上游添加的替代流体的输注速度，直到达到控制值的期望值为止。然而，在处理单元上游稀释血液会改变血液成分，并且其对处理效率的影响尚存争议。
发明内容
在HF处理和HDF处理中，尤其是高体积HF处理和HDF处理，在大多数情况下，期望在处理单元下游添加尽可能多的替代流体，这是因为血液由此变得在处理单元中更集中以对处理效率具有积极效果。
然而，膜结垢限制了通过膜的水可渗透性，并且降低的可渗透性减小了在处理期间可实现的对流体积。
因此，需要一种改善的方法来管理HF、HD和HDF处理中的血液处理单元的结垢。
本公开的目的是减轻现有技术的至少一些缺点。另一个目的是提供用于管理血液处理单元的膜结垢的系统和方法。又一个目的是提供用于管理HF、HD或HDF处理以及尤其是高体积后稀释HF和HDF处理中的血液处理单元的膜结垢的系统和方法。另一个目的是提供用于管理膜结垢以使得提高处理效率的系统和方法。另一个目的是减少或消除在处理期间肝素或其他抗凝血剂的使用。一些患者无法忍受抗凝药物，对于这些患者使用所谓的无肝素处理。在这种处理中，膜将特别容易结垢。
这些目的和其他目的至少部分地通过根据独立权利要求的系统和方法以及通过根据从属权利要求的实施例来实现。
根据第一方面，本公开涉及一种用于肾脏替代治疗的系统，所述系统包括血液处理单元，所述血液处理单元被布置为连接到用于体外血液循环的血液回路，血液回路包括动脉管路和静脉管路。血液处理单元包括由半透膜隔开的血液隔室和流体隔室。所述系统还包括：血液泵，被布置为产生动脉管路中的血液流速QB；透析流体回路，包括被布置为用于向血液处理单元的流体隔室供应透析流体的供应管路，以及被布置为用于从血液处理单元的流体隔室抽出用过流体的排放管路。所述系统还包括：至少一个流体泵，被布置为产生透析流体回路中的流体流速；以及控制单元，被构造为根据控制指令控制系统。所述控制指令包括：在处理期间，确定系统参数值并且基于系统参数值的预定标准确定膜的膜结垢指示，以及由此激活自动防污措施，所述自动防污措施包括：暂时改变血液处理单元上游的血液回路中的流速，以及暂时减小跨越半透膜的超滤速度，其中，暂时改变血液回路中的流速的时间和暂时减小超滤速度的时间是同步的。
利用所描述的系统，膜结垢被抵消，并且可以实现全面更有效率的处理。因此，膜在处理过程中变得更具有渗透性，从而可以保持HF处理和HDF处理中的超滤速度，即，可以在处理过程中保持较高的超滤速度。通过使暂时改变血液回路中的流速的时间与暂时减小超滤速度的时间同步，可以以对正在进行的处理具有小改变或没有改变的有效方式，去除已经堆积在血液隔室中的半透膜上的次级膜的部分或全部。所述系统具有高效率处理的优点，对处理性质的影响很小或很短。此外，可以使用较少肝素或不使用肝素，这对大多数患者尤其是对于不能使用肝素的患者是有益的。
根据一些实施例，预定标准包括系统参数值的极限值。控制指令包括将确定的系统参数值与系统参数值的极限值进行比较，以及基于比较结果控制防污措施。
根据一些实施例，控制指令包括例如基于比较结果，在激活自动防污措施之后在特定时间段Δt1内保持自动防污措施。
根据一些实施例，系统包括：预稀释管路，被布置为用于在处理单元上游输注替代流体；以及流量控制装置，被布置为调节预稀释管路中的替代流体的预稀释流速Qpre，其中，暂时改变血液回路中的流速包括将一定体积的替代流体经由预稀释管路输注到血液回路。
作为进一步说明：当在血液处理单元上游添加流体时，血液变得更稀并且更易于滤出。于是可以增加系统的超滤速度。然而，由于血液被稀释，因此“系统清除”(即，未稀释血液的清除)将被预稀释因子减小。根据本公开的系统能够实现平均高超滤速度，同时提供平均高系统清除。
根据一些实施例，暂时改变血液回路中的流速包括减小或停止血液泵的速率。
根据一些实施例，暂时改变血液回路中的流速包括增大血液泵的速率。
根据一些实施例，暂时减小跨越半透膜的超滤速度被适应于导致反洗，所述反洗包括将一定体积的透析流体从流体隔室通过半透膜输注到血液隔室中。
根据一些实施例，暂时减小跨越半透膜的超滤速度被适应于导致超滤速度为零。
根据一些实施例，控制指令包括在防污措施之后控制超滤速度，使得在剩余处理期间，跨越半透膜的超滤速度的暂时减小得到补偿。
根据一些实施例，控制指令包括对暂时改变血液回路中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得在至少一个时间段Δt2期间，暂时改变血液回路中的流速与暂时减小超滤速度同时对血液处理单元产生影响。
根据一些实施例，控制指令包括对暂时改变血液回路中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时改变血液回路中的流速对血液处理单元产生影响相比，暂时减小超滤速度较早对血液处理单元产生影响。
根据一些实施例，控制指令包括对暂时改变血液回路中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时减小超滤速度相比，暂时改变血液回路中的流速较早对血液处理单元产生影响。
根据一些实施例，将要被确定的系统参数是基于血液泵的电机消耗的电流IB、系统压力Pbi、跨越血液处理单元的跨膜压力TMP、输注流速QIR、后稀释流速Qpost、血液的血液浓度CE、超滤UF系数、清除K和/或处理的其他效率参数中的一个或多个。还可以基于任何特定参数的结合来确定将要被确定的系统参数。
根据第二方面，本公开涉及一种用于肾脏替代治疗系统中的方法，所述系统包括：血液处理单元，被布置为连接到用于体外血液循环的血液回路，所述血液回路包括动脉管路和静脉管路，其中，血液处理单元包括由半透膜隔开的血液隔室和流体隔室；血液泵，被布置为产生动脉管路中的血液流速QB；透析流体回路，包括被布置为用于向血液处理单元的流体隔室供应透析流体的供应管路，以及被布置为用于从血液处理单元的流体隔室抽出用过流体的排放管路；至少一个流体泵，被布置为产生透析流体回路中的流体流速；以及控制单元。所述方法包括在处理期间：
-确定系统参数值；
-基于系统参数值的预定标准来确定膜的膜结垢指示；以及由此
-激活自动防污措施，所述自动防污措施包括：暂时改变血液处理单元上游的血液回路中的流速，以及暂时减小跨越半透膜的超滤速度，以及
-使暂时改变血液回路中的流速的时间与暂时减小超滤速度的时间同步。
通过所述方法可以实现与所述系统相同的优点。
根据一些实施例，预定标准包括系统参数值的极限值，以及所述方法包括将确定的系统参数值与系统参数的极限值进行比较，以及基于比较结果控制防污措施。
根据一些实施例，所述方法包括：例如基于比较结果，在激活自动防污措施之后在特定时间段Δt1内保持自动防污措施。
根据一些实施例，暂时改变血液回路中的流速包括将一定体积的替代流体经由预稀释管路输注到处理单元上游的血液回路。
根据一些实施例，暂时改变血液回路中的流速包括减小或停止血液泵的速率。
根据一些实施例，暂时改变血液回路中的流速包括增大血液泵的速率。
根据一些实施例，暂时减小超滤速度导致反洗，所述反洗包括将一定体积的透析流体从流体隔室通过半透膜输注到血液隔室中。
根据一些实施例，暂时减小跨越半透膜的超滤速度导致超滤速度为零。
根据一些实施例，所述方法包括：在防污措施之后控制超滤速度，使得在剩余处理期间，跨越半透膜的超滤速度的暂时减小得到补偿。
根据一些实施例，所述方法包括：对暂时改变血液回路中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得在至少一个时间段Δt2期间，暂时改变血液回路中的流速与暂时减小超滤速度同时对血液处理单元产生影响。
根据一些实施例，所述方法包括：对暂时改变血液回路中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时改变血液回路中的流速对血液处理单元产生影响相比，暂时减小超滤速度较早对血液处理单元产生影响。
根据一些实施例，所述方法包括：对暂时改变血液回路中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时减小超滤速度对血液处理单元产生影响相比，暂时改变血液回路中的流速较早对血液处理单元产生影响。
根据一些实施例，确定的系统参数是基于血液泵的电机消耗的电流IB、系统压力Pbi、跨越血液处理单元的跨膜压力TMP、输注流速QIR、后稀释流速Qpost、血液的血液浓度CE、超滤UF系数、清除K和/或处理的其他效率参数中的一个或多个。还可以基于任何特定参数的结合来确定将要被确定的系统参数。
根据第三方面，本公开涉及一种系统处的计算机程序，其中，所述计算机程序包括计算机指令，以使控制单元执行如于此说明的方法。
根据第四方面，本公开涉及一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的计算机指令，所述计算机指令用于执行如于此说明的方法。
附图说明
图1示出根据一个实施例的用于肾脏替代处理的系统。
图2A示出血液处理单元中跨越和沿着半透膜所产生的超滤(UF)。
图2B示出跨越半透膜的随着时间的平均UFR。
图3示出根据一个实施例的膜的防污措施的图。
图4示出根据另一实施例的膜的防污措施的图。
图5示出根据一个实施例的用于肾脏替代处理系统的方法。
具体实施方式
在图1中示出肾脏替代治疗系统1。系统1包括体外血液回路2、透析流体回路3和血液处理单元4。血液处理单元4可以是过滤器单元或透析器。血液处理单元4包括由半透膜7隔开的血液隔室5和流体隔室6。半透膜7可以由多根中空纤维制成。
体外血液回路2包括连接到血液处理单元4的血液隔室5的入口的动脉管路15、以及连接到血液处理单元4的血液隔室5的出口的静脉管路16。因此，血液处理单元4被布置为连接到用于体外血液循环的血液回路2。动脉管路15装配有血液泵19，该血液泵19被布置为产生动脉管路15中的血液流速QB。血液泵19可以是蠕动血液泵。静脉管路16装配有滴注室13。动脉管路15可以装配有在血液泵19下游的辅助滴注室(未示出)。
电机37被布置为使血液泵19旋转。电机37可以是有刷或无刷DC电机。电机控制器调节血液泵19的旋转速度。以每分钟转数(RPM)表达的血液泵19的速度调节动脉管路15中的血液流速QB。血液泵速度取决于施加到电机37的电压。此外，在血液泵19下游的动脉管路中的血液流速QB主要与血液泵速度成比例。该比例基于血液泵的体积冲程体积，其几乎是恒定的。然而，由于长时间使用泵段、泵的压力Pin、泵电流IB等，电压与流量之间的比例存在较小但是有时重要的偏差。然而，存在不同类型的校正手段来说明这种偏差，并且如果需要更好地精确预测血液流速，则可以使用不同类型的校正手段。因此，可以从血液泵速度推导血液流速QB。
电机37消耗的电流IB与泵上的压力差成比例，如果测量了(或为系统所知)动脉压力Pin，则可以容易计算系统压力Pbi，这将在下面进一步解释。因此，可以从电流IB推导系统压力Pbi。
可以直接利用内置传感器来测量电机37消耗的电流IB。可以利用另一个内置传感器来测量电压。利用布置到血液泵19上游的动脉管路15的压力传感器38测量动脉压力Pin。
透析流体回路3包括供应管路17和排放管路18。供应管路17连接到血液处理单元4的流体隔室6的入口，排放管路18连接到血液处理单元4的流体隔室6的出口。供应管路17装配有新鲜透析流体泵20，该新鲜透析流体泵20被布置为产生新鲜透析流体流速Qdi，排放管路18装配有排放泵29，该排放泵29被布置为产生用过流体流速Qdrain。在使用时，供应管路17的上游端连接到新鲜透析流体的源(未示出)。排放管路18的下游端连接到用于积聚用过透析流体的容器(未示出)或者连接到槽(未示出)。
在一些实施例中，辅助管路21连接到血液处理单元4与排放泵29之间的排放管路18，并且装配有超滤泵22，该超滤泵22被布置为产生期望的重量损失率WLR。超滤泵22被布置为导致血浆水通过血液处理单元4的膜7的超滤。取代具有两个泵22、29、排放管路18以及辅助管路21，排放泵29的流速Qdrain可以增加到也抽出WL量(因此WL率)。在排放泵29的操作中，排放泵29的流速Qdrain然后为Qdi加上期望的WLR。然后不需要超滤泵22和辅助管路21。
排放管路18可以装配有用于控制排放管路18中的流体流量的排放流量限制装置36。排放流量限制装置36可以布置在血液处理单元4下游，但是在任何辅助管路21上游。排放流量限制装置36可以是阀组。阀组可以是机电致动的阀组。
在一些实施例中，输注管路组8连接到体外血液回路2。输注管路组8包括主管路9，该主管路9分叉为预稀释管路10和/或后稀释管路11。在存在预稀释管路10的实施例中，例如在血液泵19下游且在血液处理单元4上游，预稀释管路10连接到动脉管路15。在存在后稀释管路11的实施例中，后稀释管路11连接到静脉管路16，这里后稀释管路11连接到静脉管路16中的静脉滴注室13。主管路9装配有产生输注流速QIR的输注泵28。流量控制装置12被布置为调节预稀释管路10中的替代流体的预稀释流速Qpre和/或后稀释管路11中的替代流体的后稀释流速。流量控制装置12可以包括布置到预稀释管路10的第一流量限制装置12A、和/或布置到后稀释管路11的第二流量限制装置12B。替代地，流量控制装置12可以包括装配到预稀释管路10和后稀释管路11的公共流量限制装置(未示出)。在使用时，主管路9的上游端连接到替代流体源(未示出)。因此，预稀释管路10被布置为用于在处理单元4上游输注替代流体。此外，后稀释管路11被布置为用于在处理单元4下游输注替代流体。
透析流体和替代流体可以是相同种类的流体，并且可以来自同一源。流体可以是电解质和/或缓冲溶液。替代流体也可以被称为输注流体或代替流体。
肾脏替代治疗系统1还包括控制电路30，该控制电路30包括控制单元31。控制单元31可以包括处理单元32和存储单元33。控制单元31被构造为根据控制指令控制系统1。因此，控制单元31被编程为根据控制指令控制系统1。控制电路30包括布置在血液处理单元4的正上游的动脉管路15上的传感器24，该传感器24用于供应与血液处理单元4的入口处血压相关的信号Pbi。替代地，动脉管路15中的血压，即，来自血液泵19的出口压力，可以例如通过测量血液泵19的电机37消耗的功率根据检索到的血液泵19的能量消耗来计算(参见例如US6,585,675B1)。如果已知电机37的速度和物理参数，则例如基于电机37消耗的电流IB，可以计算电机37产生的转矩。电机37消耗的转矩是动脉压力Pin(血液泵19的入口压力)、系统压力Pbi和压缩泵段所需的转矩的函数。系统压力Pbi可以表达为Pbi＝(Tmotor-Ttube)·Kconv+Pin，其中，Tmotor是由电机输出的总转矩，Ttube是压缩泵段所需的转矩(系统的常数)，Kconv是系统从转矩到压力的转换常数。由于优选地补偿使用时间和温度的Ttube和Kconv对于系统是恒定的，因此可以直接使用电机电流IB来指示血液泵输出压力，由此指示系统压力Pbi，并且由此指示系统压力Pbi的任何改变。控制电路30还包括布置在血液处理单元4下游的静脉管路16上的传感器26，该传感器26用于供应与血液处理单元4的出口处的血压相关的信号Pbo。控制电路30还包括布置在供应管路17上的传感器34，该传感器34用于供应与血液处理单元4的入口处透析流体压力相关的信号Pdi。控制电路30还包括布置在排放管路18上的传感器35，该传感器35用于供应与血液处理单元4的出口处透析流体压力相关的信号Pdo。控制电路30还包括布置在供应管路17上的传感器27，该传感器27用于供应与血液处理单元4的入口处透析流体流速相关的信号Qdi。控制电路30还包括布置在排放管路18上的传感器25，该传感器25用于供应与血液处理单元4的出口处(并且在任何辅助管路21下游)透析流体流速相关的信号Qdrain。控制电路30还包括沿动脉管路15布置在某处的血液浓度传感器23，该血液浓度传感器23布置在预稀释管路10至动脉管路15的连接的上游，或者布置在预稀释管路10至动脉管路15的连接的下游。血液浓度传感器23被布置为产生与在预稀释管路10至动脉管路15的连接的上游或在预稀释管路10至动脉管路15的连接的下游的动脉管路15中的血液的血液浓度相关的血液浓度信号CE。应理解的是，描述的系统1仅是示例，系统1可以不包括所有上述传感器。然而，系统1可以替代地包括比描述的传感器更多和/或其他的传感器。
尽管在图1中未示出，但是肾脏替代治疗系统1可以包括用于制备透析流体和/或替代流体的至少一个系统，其包括例如用于混合一种流体或多种流体的布置。这可以被称作透析流体和/或替代流体的在线制备。在下面的公开中，假定所用流体的在线制备。系统还可以括布置为加热透析流体和/或替代流体的至少一个加热器、以及用于对透析流体和/或替代流体进行脱气的至少一个脱气单元。肾脏替代治疗系统1还可以包括各种监测装置，其包括传感器和可选的警报器，监测装置用于检测系统1中任何地方的泄漏，用于检测异常行为，用于监测各种参数，诸如电导率、温度、密度、pH以及其他血液参数、流体参数和/或系统参数。
例如通过用于控制系统1的控制单元31接收，获得一个或多个测量参数值Pbi、Pbo、Pdi、Pdo、Qdi、Qdrain和CE，以及诸如血液流速QB、排放泵29和新鲜透析流体泵20的流速Qdi和Qdrain、重量损失率WLR、跨越膜的超滤流速UFR、任何输注流速QIR、任何预稀释流速Qpre、任何后稀释流速Qpost和任何电流IB的各种参数的设定值。控制单元31被配置为基于控制指令，基于接收到的参数计算例如TMP、清除K、UF系数、UFR和其他参数。TMP可以表达为血液隔室5中的血压与流体隔室6中的流体压力之间的压力差。因此，TMP可以通过计算血液隔室5中的血压与流体隔室6中的压力之间的差来确定。血液室5中的血压可以通过Pbo或Pbi或者Pbi和Pbo的平均值来确定。流体室6中的流体压力可以通过Pdo或Pdi或者Pdo或Pdi的平均值来确定。TMP可以计算为Pbo、Pbi或(Pbi和Pbo)的平均值中的任何一个与Pdo、Pdi或(Pdi和Pdo)的平均值中的任何一个之间的差。例如，TMP可以计算为过滤后压力Pbo与Pdo之间的差。替代地，TMP计算为血液隔室5中的血压的平均值(即，Pbi和Pbo的平均值)与流体隔室6下游的Pdo(过滤后流体压力)之间的差。作为另一替代，TMP计算为血液隔室5中的血压的平均值(即，Pbi和Pbo的平均值)与流体隔室6中的流体压力的平均值(即，Pdi和Pdo的平均值)之间的差。实际上，根据如以下描述中将变得清楚的控制指令，控制单元31发出用于对流量控制装置12(例如限制装置12A和12B)、输注泵28、新鲜透析流体泵20、排放泵29、超滤泵22和血液泵19进行控制的输出信号。例如，控制单元31可以被配置为产生用于调节新鲜透析流体流速Qdi的控制信号M、以及用于调节用过流体流速Qdrain的控制信号N。此外，控制单元31可以被配置为产生用于调节由超滤泵22产生的流体的流速WLR的控制信号S。控制单元31还可以被构造为产生用于调节血液流速QB的控制信号B。
控制单元31还可以被配置为随时间监测上述传感器值的一个或多个，并且计算Δ值中一个或多个参数的一个改变或多个改变。例如：ΔPbi、ΔPbo、ΔPdi、ΔPdo、ΔQdi、ΔQdrain、ΔCE、ΔQB、ΔQdi、ΔQdrain、ΔWLR、ΔUFR、ΔQIR、ΔQpre、ΔQpost、ΔIB、ΔTMP、ΔK、ΔUF系数、ΔUFR。
可以独立地控制第一流量限制装置12A和第二流量限制装置12B。因此，布置在预稀释管路10上的第一流量限制装置12A被布置为调节预稀释管路10中的流量Qpre。布置在后稀释管路11上的第二流量限制装置12B被布置为调节后稀释管路11中的流速Qpost。流量限制装置12A、12B可以是阀组。阀组可以是机电致动的阀组。流量限制装置12A、12B中的一者或两者可以取代地是分别布置在预稀释管路10和后稀释管路11上的一个泵或多个泵(未示出)。
在使用时，通过调整输注泵28对替代流体的输送来对替代流体的流速进行调节。控制单元31被配置为产生控制信号L以调节由输注泵28产生的流体的输注流速QIR。流量限制装置12A和12B的设置此后确定是否应在预稀释管路10中或后稀释管路11中引导替代流体。控制单元31可以被配置为产生控制信号G1以调节第一流量限制装置12A，并且产生控制信号G2以调节第二流量限制装置12B。根据一个实施例，预稀释流量Qpre和后稀释流量Qpost从不是同时流量。即，如果第一流量限制装置12A允许流量Qpre，则第二流量限制装置12B停止流量Qpost。反之亦然，如果第二流量限制装置12B允许流量Qpost，则第一流量限制装置12A停止流量Qpre。当然，第一流量限制装置和第二流量限制装置两者可以分别停止它们的流量Qpre和Qpost，以实现完全不稀释。还可以通过控制输注泵28停止输注流速QIR来实现不稀释。根据一个实施例，输注泵28的控制和流量控制装置12的控制是同步的。“流量”在这里用作“流速”的同义词。
系统1可以被设置为多种不同的模式，以能够自动进行不同种类的处理，例如血液过滤(HF)、血液透析过滤(HDF)、血液透析(HD)或超滤(UF)。例如UF，在没有人工干预的情况下，并且也在处理期间，由于流量控制装置12和输注泵28，因此可以在后稀释模式、预稀释模式、同时后稀释和预稀释模式以及还有不稀释模式之间切换。
在系统1具有在线制备的情况下，可以以两种方式通过超滤泵22(或如果不存在单独的超滤泵22，则为排放泵29)和输注泵28来对跨越膜7的总超滤(UF)进行控制；以体积模式和以TMP模式。在两种模式中，使用流速Qdi+WLR与流速Qdrain之间的差对超滤泵22和排放泵29进行控制，使得该差与期望的重量损失率WLR一致。如果超滤泵22和流量管路21与图1所示的情况相反而不存在，则将WLR设置为零。在体积模式中，输注泵28保持在恒定输注流速QIR，并且TMP允许变化。在TMP模式中，通过对输注泵28的输注流速QIR进行控制，将期望的TMP保持恒定，输注流速QIR最终将处于使得UFR＝WLR+QIR的值。因此，在两种模式下都保持这种关系。控制单元31被构造为控制系统1处于体积模式或TMP模式。
一旦开始血液处理，膜7可能由于膜结垢而导致开始堵塞。在最初的几分钟期间，血液中的蛋白质被吸附或沉积在膜7的表面上，并因此被吸附或沉积在膜7的孔的表面上，这导致膜行为的改变。这种现象在这里被称为初始堵塞，并且通常被认为本质上是不可逆的。考虑到初始堵塞设计一些新近的膜，使得它们在形成初始堵塞之后达到其标称过滤性质。
随着处理的继续，由浓度极化导致材料的次级膜堆积在膜7的表面上。如果在操作中可以容许高剪切，则可以通过在膜表面上的高剪切来控制该次级膜。
为了减少膜结垢，控制指令包括在处理期间确定系统参数的值，并且基于系统参数值的预定标准确定血液处理单元4中的膜7的膜结垢指示。响应于这种指示，控制指令包括激活自动防污措施，所述自动防污措施包括：暂时改变血液处理单元4上游的血液回路2中的流速，暂时减小跨越半透膜7的超滤速度(UFR)，其中，暂时改变血液回路2中的流速的时间和暂时减小UFR的时间是同步的。在没有任何人工干预的情况下，通过系统1自动地执行自动防污措施。在完成防污措施之后，系统1自动返回到具有其先前设定参数的正常操作，或者可以改写其参数以应对所进行的防污措施。
待确定的系统参数可以基于为了提供特定系统压力Pbi的血液泵19的电机37消耗的电流IB、跨越血液处理单元4的跨膜压力TMP、系统压力Pbi、输注流速QIR、后稀释流速Qpost、预稀释流速Qpre、血液的血液浓度CE、超滤(UF)系数、超滤速度(UFR)、清除K和/或处理的其他效率参数中的一个或多个。系统参数值还可以基于Δ值中的上述替代方案的一个或多个的随时间的改变，例如，ΔIB、ΔPbi、ΔTMP、ΔQIR、ΔQpost、ΔQpre、ΔCE、ΔUF系数、ΔK。如先前所说明的，这些系统参数值可以是由控制单元31接收的传感器值，或者是通过使用已知等式、常数和接收到的传感器值由控制单元30计算出的系统参数值。根据一个实施例，预定标准包括系统参数值的极限值。控制指令还包括分别将确定的系统参数值与系统参数值的极限值进行比较，并且基于比较结果控制防污措施。例如，控制指令可以包括基于比较结果控制激活和/或至少一个时间段Δt1的长度的指令。下面将参照图2-图4说明这种激活的示例。预定标准可以替代地或另外地包括表。该表可以包括系统参数值与防污措施之间的一个或多个关系，使得特定系统参数值对应于应完成的一个或多个防污措施。因此，控制指令可以包括在该表中查找系统参数值，以找出是否应对应于系统参数值完成任何防污措施。
因此，每当系统参数值指示膜结垢时，例如，系统参数值等于或超出系统参数的极限值或者指示应完成防污措施时，自动防污措施被激活。替代地，为了激活自动防污措施，可以需要多个不同的系统参数值指示膜结垢，因此多个不同的系统参数值等于或超出它们各自的极限值。根据另一替代，系统参数值基于多个上述参数的组合或函数来确定。
控制指令可以包括在例如基于比较或多个比较的结果激活自动防污措施之后，在特定时间段Δt1内保持自动防污措施。特定时间段Δt1可以具有大约0.1秒-6秒之间的长度，更优选地，具有1秒-3秒之间的长度。
根据一些实施例，暂时改变血液回路2中的流速包括将一定体积的替代流体经由预稀释管路10输注到血液回路2。输注一定体积的替代流体通过流量控制装置12来实现。然后，控制单元31被配置为控制流量控制装置12，以暂时增大预稀释管路10中的替代流体的预稀释流速Qpre，使得预定体积的替代流体经由预稀释管路10添加到动脉管路15。输注体积可以是替代流体的10ml-500ml之间的预设量，更优选地，20ml-100ml之间的预设量。替代地，输注体积可以相对于经由后稀释管路11添加的替代流体的流速或替代流体的体积设定。然后，暂时增大预稀释流速Qpre可以包括将预稀释流速Qpre增大到当前后稀释流速Qpost的60％与400％之间，例如，80％、100％或更大。更具体地，暂时增大预稀释流速Qpre可以包括将预稀释流速Qpre增大到当前后稀释流速Qpost的100％以上。例如，在时间段Δt1期间，预稀释流速Qpre可以是当前后稀释流速Qpost的110％、130％、150％、200％、250％、300％、350％或400％。预稀释流速可以从零流速增大，因此从完全没有预稀释流速增大。同时，因此当预稀释流速Qpre增大时，控制单元31可以被配置为调节控制装置12，使得后稀释流速Qpost降低或设定为零。在下文中，在有限的时间段(例如Δt1)期间，增大预稀释流速Qpre，并且如果存在后稀释流速Qpost，则减小后稀释流速Qpost，这被称作“暂时冲洗”。
通过暂时增大预稀释流速，血液隔室5中的剪切力然后只是暂时升高，但是足够减少或去除次级膜堆积。预稀释流体的体积变得有限并且仅在短时间段内影响血液的成分。因此，可以保持处理的鲁棒性，并且因为次级膜减少，因此效率(处理的效率)提高。
根据一些实施例，暂时改变血液回路2中的流速包括减小或停止血液泵19的速率。血液流量的减小或停止减少血液隔室5中的血液的量，因此还减小血液隔室5中的压力。然后，次级膜堆积变得更容易从膜7上松动。如果在同一时间，流体隔室6中的压力增大使得进行反洗，则进一步促进次级膜的去除，如将在下面说明的。替代地，暂时改变血液回路2中的流速包括增大血液泵19的速率。然后可以通过增大血液流量来实现暂时冲洗。
图2A示出跨域半透膜7的血液处理单元4中的所产生的超滤(UF)，在图中，一个轴上是压力p，另一个轴上是血液处理单元(即，这里是膜7)的长度l。实线“p_blood”示出血液隔室5中从其血液入口到血液出口的示意性压降。实线“p_fluid_ave”示出流体隔室6中从其流体入口到流体出口的示意性压降。在线p_blood与线p_fluid_ave之间，跨域膜7的所产生的UF以虚线示出。虚线上的箭头示出UF的方向。如可以从图中看出且为技术人员所知的，由于来自压降的压力梯度，UF沿着膜7变化。图2B示出在由该图2B中的X轴示出的时间t期间，沿着图2A中的X轴的跨越膜7的平均UFR(以实线UFR_ave示出)。UFR通过图2B中的Y轴示出。这里假设：在实线UFR_ave中，血液隔室5中的血压具有恒定的梯度。为了说明流体隔室6中的压力梯度如何随着变化的UFR(图2A和图2B中的虚线)而变化，UFR从期望的正UFR1减小到负UFR2，在期望的正UFR1，血浆从血液隔室5抽出通过膜7进入流体隔室6中，在负UFR2，透析流体从流体隔室6通过膜7输注到血液隔室5中，从而产生反洗(如下面将说明的)。当UFR为UFR1时，流体隔室6中在膜7的整个长度上所产生的压力在图2A中由虚线p_fluid_UFR1示出。当UFR为UFR2时，在膜7的整个长度上所产生的压力在图2A中由虚线p_fluid_UFR2示出。在图2B中，用线UFR_ave示出随时间的净(netto)或平均UFR。图2A与图2B之间的两条点划线示出(图2A的)压力p_flud_UFR1与(图2B的)UFR1有关，(图2A的)压力p_fluid_UFR2与(图2B的)UFR2有关。
在正常处理期间，流体隔室6中的压力通常低于血液隔室5中的压力，以从患者抽出过量流体。暂时减小跨越半透膜7的超滤速度具有这样的效果：与在正常处理期间的流体隔室6中的压力相比，血液处理单元4的流体隔室6中的负压变得减小、均等或甚至反转。为了有关于血液隔室5中的血压减小流体隔室6中的负压，这里是指减小血液隔室5与流体隔室6之间的压力差，最终减小到与血液隔室5中的压力相比流体隔室6中的压力更高的点。参照图2A，这可以对应于将流体隔室6中的压力从压力p_fluid_UFR1(其中撤去正UFR1，见图2B)提高到压力p_fluid_UFR2(其中撤去负UFR2，见图2B，因此，流体从流体隔室5被推入血液隔室6中)。这些模式，即，使流体隔室6中的负压减小、均等或反转，可以通过调节供应管路17中的透析流体流速和/或排放管路18中的用过流体流速Qdrain和/或辅助管路21中的WLR来实现。例如，在HF处理或HDF处理中，控制指令可以包括暂时停止辅助管路21中的WLR(假设HDF中相同的流速Qdrain和Qdi)。由此，流体隔室6中的压力将增大，并且血液隔室5中的膜7上的次级膜堆积将变得更容易从膜7上松动。
替代地，除了停止WLR之外，还可以通过将排放泵29控制为朝向零流速或朝着零流速来减少或停止用过流体流速Qdrain。然后，由于新鲜透析流体泵20仍将透析流体供应到流体隔室6，因此流体隔室6中的压力将逐渐变得(与血液隔室5中的压力相比)较少负性。在不久之后，血液处理单元4中的压力将是均等的，因此，流体隔室6中的压力将与血液隔室5中的压力相同。然而，由于血液隔室5中仍然有血液流动，因此沿着膜7将存在压力梯度。再过一会之后，流体隔室6中的压力变得大于血液隔室5中的压力，透析流体开始穿过膜7到达血液隔室5，并由此将次级膜堆积(和孔中捕获的任何最终颗粒)推到血液隔室5中。然后，被推动的颗粒和颗粒聚集物可以通过血液隔室5中增加的流体流速冲走。在血液返回到患者之前，静脉滴注室13中的过滤器收集被认为是太大而无法在血液中保留的任何最终聚集物。
当流体隔室6中的压力变得比血液隔室5中的压力正性较大时，透析流体被推到血液隔室5中。这对应于负UFR。透析流体从流体隔室6通过膜7并进入血液隔室5中的受控输注这里被称作膜7的反洗(backwash)。暂时减小跨越半透膜7的超滤速度可以导致这种反洗，因此包括将受控体积的透析流体从流体隔室6通过半透膜7输注到血液隔室5中。因此，透析流体的受控输注可以通过如下方法实现：控制与血液隔室5中的压力相比的流体隔室中的压力，使得流体隔室中的压力正性增大且变得比血液隔室5中的压力大。换句话说，跨越膜7的UFR是受控的。这在图2A和图2B中被示例，其中，UFR减小到UFR2，由此流体隔室6中的压力如p_fluid_UFR2所示增大，使得其大于血液隔室5中的压力p_blood。压力增大可以通过对新鲜透析流体泵20、超滤泵22和/或排放泵29中的任何一个进行控制来实现。例如，如先前说明的，为了正性增大流体隔室6中的压力，可以对排放泵29和超滤泵22进行控制以分别减小或停止它们的流速Qdrain和WLR。替代地或作为补充，为了正性增大流体隔室6中的压力，可以对新鲜透析流体泵20进行控制以增大新鲜透析流体流速Qdi。替代地，压力增大可以通过对一个或多个阀进行控制来实现，所述一个或多个阀被布置为调节排放管路18中的流速，例如流量限制装置36中的流速和/或辅助管路21中的流速。根据一些示例，在反洗期间输注的透析流体的受控体积处于1ml-40ml之间，更优选地，处于2ml-10ml之间。输注该体积的时间段Δt1处于0.1秒-6秒之间，更优选地，处于1秒-3秒之间。如果受控体积为零，那么不存在反洗，然而，从流体隔室6对次级膜起作用的负压将减小并且可以变为零，使得次级膜更容易从实际膜7上松动。反洗可以作为一个连续的单独输注执行，例如在时间段Δt1期间。
在所有上述替代方案中，实现了减小跨越半透膜7的正UFR，因此，从血液中抽出较少流体。
这可以通过减小血液处理单元4下游的透析流体回路3中的流速来实现。暂时减小跨越半透膜7的UFR可以包括使流体隔室6中的压力与在暂时减小之前相比较少负性，例如，使流体隔室6中的平均压力与血液隔室5中的压力均等。然后，UFR为零(根据图2B)，因此，净结果是没有流体从血液隔室5中抽出并且没有流体被推到血液隔室5中。因此，暂时减小跨越半透膜7的超滤速度适合于导致超滤速度为零。
根据一些实施例，控制指令包括对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小透析流体回路3中的超滤速度的时间进行控制，使得暂时改变血液回路2中的流速与暂时减小超滤速度同时对血液处理单元4产生影响，例如在时间段Δt1内的至少一个时间段Δt2期间。控制指令可以考虑系统的任何合规性(compliance)，例如源自滴注室13或血液处理单元4。由于合规性，在改变流速对系统产生影响之前，可能需要一些时间。然后，控制指令将考虑该时间。
例如，控制指令可以包括对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时改变血液回路2中的流速对血液处理单元4产生影响相比，暂时减小超滤速度较早对血液处理单元4产生影响。为了使与暂时改变血液回路2中的流速对血液处理单元4产生影响相比，暂时减小超滤速度较早对血液处理单元4产生影响，通过知晓预定时间长度，控制单元31可以容易计算应何时调节不同的泵19、20、22、28、29。如果与暂时改变血液回路2中的流速相比，减小超滤速度较早对血液处理单元4产生影响，则在血液隔室5中的流量或流速改变之前，来自流体隔室6对次级膜起作用以将其保持在膜7上的负压将为较少负性、零或反转。当暂时改变血液回路2中的流速对血液处理单元4产生影响时，次级膜然后将已经稍微更松动或甚至被推离膜7，由此次级膜更容易被例如经由预稀释管路10的替代流体的输注体积或血液泵19的增大流速冲走。
替代地，控制指令包括对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时减小超滤速度对血液处理单元4产生影响相比，暂时改变血液回路2中的流速较早对血液处理单元4产生影响。为了使与暂时减小超滤速度对血液处理单元4产生影响相比，暂时减小血液回路2中的流速较早对血液处理单元4产生影响，如先前说明的，通过知晓预定时间长度，控制单元31可以容易计算应何时调节不同的泵19、20、22、28、29。刚好在执行反洗期间透析流体输注之前的例如几秒之前，可以停止血液泵19。由此，在通过血液隔室5的正常血液流速期间存在于血液隔室5中的压力梯度均等。然后，在此后进行的反洗将在血液处理单元4的所有区段中近似相等。由于从血液隔室5中泵送的血液到膜7的压力然后被去除，因此反洗效果可以得到增强。血液泵19可以被停止预定时间长度，例如与减小透析流体速度的时间长度相同的时间长度，例如至少一个时间段Δt1。取代停止血液泵19，可以降低血液泵19的速度。血液隔室5中的压力梯度将不会均等，但是来自泵送血液的膜7上的压力降低，并且反洗的效果可以得到增强。在时间段Δt1之后，血液泵19恢复到正常操作。
对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制的上述替代方案还可以结合。例如，防污措施可以包括减小或停止血液泵19的速率，以经由预稀释管路10输注一定体积的替代流体并且执行反洗；其中，这些动作在时间上是同步的，使得首先开始减小或停止血液泵19的速率以对血液处理单元4产生影响，此后且其次开始反洗以对血液处理单元4产生影响，并且仍此后且再次开始输注一定体积的替代流体以对血液处理单元4产生影响。
可以在相同的一个时间段或多个时间段Δt1期间执行提及的停止血液泵19，使得在所述一个时间段或多个时间段Δt1期间停止血液流动。替代地，血液泵19可以在与Δt1相同的时间长度期间停止，但是血液泵19被控制以在输注该体积的替代流体之前停止。由于预稀释流速Qpre被输注到血液泵19下游，因此血液泵19的停止将不会影响预稀释流速Qpre。然而，血液隔室5中的流体将变得非常干净，即，几乎仅包括输注的替代流体，这可以增加防污措施的效果。取代停止血液泵19，可以降低血液泵19的速度。然后，通过血液隔室5的血液流速将减小，并且与正常血液流速相比，流体包括较少的血液颗粒，这可以增加防污措施的效果。控制单元31可以被配置为相应地控制血液泵19的速度，例如，如上所述，被配置为降低血液泵19的速度或停止血液泵19。
根据一个实施例，仅在与改变血液回路2中的流速相同的一个时间段或多个时间段Δt1期间执行反洗的一次输注或多次输注。还可以仅在相同的时间段Δt1期间执行停止或减小用过流体流速Qdrain和/或WLR。因此，可以仅在相同的时间段Δt1期间执行减小超滤速度。
在自动防污措施之后且在时间段Δt1之外，流速Qdi、Qdrain、WLR(如果存在任何)、QB、QIR、Qpre和Qpost可以恢复到正常操作。然而，总超滤速度UFR可以自动增大，和/或后稀释流速Qpost(如果存在任何)可以自动减小，以补偿在防污措施期间输注到血液的过量体积。对于每个处理，确定在处理期间应从患者抽出的期望的UF体积。另外在防污措施期间，通过系统1持续地监测实际抽出的UF体积。因此，由防污措施导致的UFR的暂时减小是已知的并且可以在剩余处理期间得到补偿。换句话说，控制指令可以包括在防污措施之后控制超滤速度，使得在剩余处理期间补偿跨越半透膜7的超滤速度的暂时减小。另外，控制指令可以包括在防污措施之后控制后稀释流速，使得在剩余处理期间，补偿后稀释流速的暂时减小。
在图3中，在操作系统1的第一图中示出了一个处理示例，其中，在体积模式下根据系统参数TMP来控制防污措施。第一图在其Y轴上具有流速Q，并且在其X轴上具有时间t。血液处理单元4的TMP的图覆盖第一图，并且在其Y轴上具有压力p且在其X轴上具有时间t。如可以从第一图中看出的，处理处于HD，而没有替代流体。血液流速QB具有恒定速度，Qdrain和WLR一起处于恒定速度。随着膜结垢增加，TMP增大。当TMP已经等于或变得大于预定上限TMPlim值时，通过减小Qdrain和WLR(在图3中为零)，激活防污措施。激活防污措施还包括激活定时器(软件实现)并且开始时间段Δt1。流体隔室6中的压力与血液隔室5中的压力之间的负压差然后减小，变为零，并且逐渐地，压差变为正性的，这意味着执行反洗并且透析流体从流体隔室6推入血液隔室5中。例如，流体隔室6中的平均压力可以从p_fluid_UFR1(图2A)开始，并且当执行反洗时，压力可以上升到p_fluid_UFR2(图2B)。在激活防污措施之后不久，在时间段Δt3之后，为了产生半透膜7的冲洗，增大血液流速QB。这里，相比于血流增加到达血液处理单元4，流体隔室6中的负压更早地减小，使得次级膜与膜7的结合变得比以前更少并且可以被血液隔室5中增加的血流冲走。在时间段Δt2期间，减小超滤速度和增大血液流速QB同时对血液处理单元4产生影响。如图3中的图所示，在两个速度改变都已经发生，因此都对血液处理单元4产生影响之后的某个时间，时间段Δt2开始。由于防污措施的效果，TMP减小到低于TMPlim值的值。在时间段Δt1之后，血液流速QB恢复其正常流速。TMP随着时间再次逐渐增大，并且可以再次超过TMPlim值。然后在进行处理的同时重复相同过程。因此，系统参数这里是TMP。
在图4中，在第二图中示出了另一处理示例，当以TMP模式操作系统1时，根据Qpost控制防污措施。第二图在其Y轴上具有流速Q，并且在其X轴上具有时间t。血液处理单元4的TMP的图覆盖第二图，并且在其Y轴上具有压力p且在其X轴上具有时间t。如可以从第二图中看出的，示出的处理是处于后稀释模式的HDF，从开始在血液处理单元4下游添加了具有变化流速Qpost的替代流体并且在血液处理单元4上游没有添加替代流体。调节Qpost，使得TMP保持恒定。另外，UFR保持恒定，调节Qdrain和/或WLR，以实现期望的WLR。随着膜结垢增加，为了实现恒定TMP，减小UFR，由此后稀释流速Qpost减小。当后稀释流速Qpost达到或变得小于预定下流速Qlim时，通过从后稀释切换到预稀释来激活防污措施。这通过如下方式实现：将后稀释流速Qpost减小到例如为零，并且将预稀释流速Qpre增大到例如先前后稀释流速Qpost的100％-400％。因此防污措施的第一部分被激活时，减小后稀释流速Qpost可以与增大预稀释流速Qpre近似同时开始。激活防污措施还包括激活定时器(软件实现)并且开始时间段Δt1。增大的流速Qpre稀释血液隔室5中的血液，并且意图至少部分地冲走次级膜。防污措施的控制参数现在是Qpre。时间段Δt4在时间段Δt1之后已经开始，在保持预稀释流速Qpre(保持恒定)的同时，产生反洗以将次级膜从半透膜7推走，或至少使次级膜与膜7的结合比以前更少，使得次级膜可以更容易被血液隔室5中增大的流速冲走。可选地，反洗与后稀释切换到预稀释同时开始。由于添加的预稀释流，血液隔室5中的流体还包含比以前更少的血液颗粒，这促进次级膜的去除。在时间段Δt2期间，通过改变到替代的TMP控制来产生反洗。替代的TMP控制包括：通过将Qdrain+WLR(可选地，仅Qdrain)减小到比以前更低的值，例如减小到比在减小之前更低的40％，来减小期望的WLR。然后，TMP将减小到负值，同时Qpre保持恒定。现在期望将TMP在负值上保持恒定，流速Qdrain+WLR(可选地，仅Qdrain)允许变化。由于减小的Qdrain+WLR(可选地，仅Qdrain)和恒定的Qpre，因此流体从流体隔室6通过半透膜7推入血液隔室5中。在反洗期间，防污措施的控制参数是流速Qdrain+WLR。在时间段Δt2内保持反洗。由于负TMP应保持恒定并且次级膜7逐渐变得更清洁且更具有渗透性，因此Qdrain+WLR逐渐被进一步控制(这里是减小)以保持恒定负TMP。在时间段Δt2之后，通过将控制从该替代的TMP模式返回到正常的TMP来停止反洗，并且由此将TMP控制(通过调节Qpre)到在开始防污措施之前的先前设定值，并且将Qdrain+WLR控制到在开始防污措施之前的先前设定值。稀释在这里仍是预稀释。由于半透膜比以前更具有渗透性，因此预稀释流现在将稍微增加。在时间段Δt1的结尾，稀释流从预稀释切换到后稀释。因此，将预稀释流速设定为零，并控制后稀释流速以实现期望的TMP，从而得到期望的WLR，同时保持关系UFR＝WLR+QIR。可选地，因此在时间段Δt2的结尾时，可以在将控制从替代的TMP模式返回到正常的TMP模式的同时，进行从预稀释到后稀释的切换。因为现在更容易通过减少的次级膜7抽出流体，所以期望的TMP将能够实现更高的UFR。由于WLR相同，因此与Qlim相比，QIR(现在为Qpost)被提高。
因此，在反洗且因此时间段Δt2期间，减小跨越半透膜7的超滤速度。此外，与在防污措施之前血液回路2中的先前流速相比，血液回路2中的流速改变。暂时改变血液回路2中的流速的时间与暂时减小超滤速度的时间是同步的，因为在Qpost和Qpre改变之后的时间段Δt4开始反洗，并且在存在预稀释流速Qpre的同时执行反洗。整个防污措施的时间段是Δt1，在该时间段内执行反洗以及改变流速Qpost和Qpre。至少在时间段Δt2期间，减小超滤速度和增大预稀释流速Qpre同时对血液处理单元4产生影响。在时间段Δt2之后，跨越膜的UFR增大。在时间段Δt1之后，Qpost再次逐渐减小，并且可以再次超出Qlim值。然后在进行处理的同时重复相同过程。由于冲洗的影响，因此为了保持恒定TMP将增大UFR。
尽管图4中的示例主要以TMP模式执行，但是以体积模式可以实现相同的效果。
因此，如图4所示，在防污措施的时间段Δt2期间，TMP的设定点可以减小。在防污措施的时间段之后，TMP的设定点变回正常先前值。然后，在防污措施的时间段期间处理单元4中的膜7上的压力将减小，由此冲洗变得更有效，因为膜7上的次级膜堆积将更容易从膜7上松动。
此外，防污措施可以响应于低于特定超滤流速下限UFR_lim的超滤流速UFR而激活。防污措施还可以响应于高于特定血液浓度极限值CE_lim的血液浓度值CE而激活。
根据另一实施例，防污措施可以响应于如例如EP1729836B1中确定的处理的特定效率而激活。可以通过如下计算UF系数来确定处理的效率参数：
Figure BDA0002345387050000221
然后，防污措施可以响应于低于特定UF系数极限值UFcoeff_lim的UF系数而激活。替代地，效率参数可以通过测量处理的清除K(即，如US7435235B2中描述的血水清除，其内容通过引用并入于此)确定。在HF中，清除K可以通过患者的血水流速QBW、预稀释流速Qpre、后稀释流速Qpost和期望的重量损失率WLR如下计算：
血水流速QBW是对血液中的水的速度的评估，并且利用因子fBW～0.85-0.9乘以血液流速QB来评估。
替代地，作为近似，取代血水流速QBW，可以使用血液流速QB。为了计算清除K，然后将等式(2)中的QBW换成QB。可以将清除K与清除参数极限值进行比较，如果清除K低于极限值，则在时间段Δt1期间激活防污措施。
效率参数可以替代地是排放管路18中液体的电导率，或者排放管路18中的流体中包含的至少一种物质的浓度。图1的系统1然后布置有用于感测这种流体参数(即，电导率或浓度)的传感器14。然后，可以将流体参数与流体参数的极限值进行比较，如果流体参数等于或超过极限值，即，分别大于极限值或小于极限值(取决于所使用的参数)，则可以在时间段Δt1期间激活防污措施。
本公开还涉及一种用于肾脏替代治疗系统中的方法。该方法可以利用图1中示出的系统1执行。系统1可以被布置为用于UF(超滤)、HD(血液透析)、HF(血液过滤)或HDF(血液透析过滤)处理中的任何一种或全部。系统1还可以被布置为用于全部处理，系统1中的控制单元31将根据对系统1的输入来控制系统1，以执行与输入有关的特定种类的处理。计算机程序P被加载到控制单元31的存储单元33中，计算机程序P包括计算机指令(换言之，控制指令)，以使当计算机程序P在处理单元32上运行时，控制单元31根据于此公开的任何方法步骤来执行该方法。处理单元32可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)。计算机程序P可以驻留在例如计算机中或服务器上的存储单元的计算机程序产品上、在CD-ROM上、在记忆棒或类似计算机可读介质上。
现在将参照图5中的流程图并参照图1中的系统说明来描述该方法。在激活本方法之前，UF、HF、HD或HDF中的处理已经开始且正在进行。另外，在HF或HDF中，可以以后稀释执行处理(A1)。在处理期间，该方法包括确定系统参数值(A2)。系统参数值可以是于此描述的系统参数中的任何值。该方法还包括基于确定的系统参数值的预定标准来确定膜7的膜结垢指示(A3)。标准可以包括系统参数的极限值。响应于确定这种指示，当满足预定标准时，该方法继续激活如先前已描述的自动防污措施(A4)。如果不满足标准，结束处理(A5)，则该方法返回到步骤A2。防污措施包括暂时改变血液处理单元4上游的血液回路2中的流速，并且暂时减小跨越半透膜7的超滤速度(A4)。通过将一定体积的替代流体经由预稀释管路10输注到血液回路2来暂时改变血液回路2中的流速。然后，血液回路2中的流速将对应地暂时增大。替代地，暂时改变血液回路2中的流速包括增大、减小或停止血液泵19的速率。然后，血液回路2中的流速将对应地暂时增大、减小或停止。还可以通过输注替代流体并且同时通过减小或停止血液泵19的速率减小或停止血液流速，增大血液回路2中的流速。然后，血液回路2中所产生的流速是改变的总和，并且血液浓度将改变。预稀释流速Qpre的当前流速可以为零，因此，预稀释流速Qpre可以从零流速增大。防污措施可以包括在至少一个时间段Δt1的一些或整个期间暂时停止后稀释流速Qpost(如果存在任何)。防污措施还包括使暂时改变血液回路2中的流速的时间与暂时减小超滤速度的时间同步(A5)。这包括确定血液回路2中的流速的暂时改变应何时发生，以及确定透析流体回路3中的流速的暂时减小应何时发生，使得获得期望的防污效果。一个或多个暂时改变以及暂时减小的顺序和长度可以是预定的并且保存在存储单元33中。即，时间段Δt1、Δt2、Δt3和/或Δt4以及它们相对于彼此的顺序和时间可以是预定的并且保存在存储单元33中。
同步包括使时间同步，使得在至少一个时间段Δt2期间执行透析流体的一个体积或多个体积的一次输注或多次输注。
为了使时间同步，该方法可以包括对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得在至少一个时间段Δt2期间暂时改变血液回路2中的流速与暂时减小超滤速度同时对血液处理单元4产生影响。
例如，该方法可以包括对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时改变血液回路2中的流速对血液处理单元4产生影响相比，暂时减小超滤速度较早对血液处理单元4产生影响。然后，在开始暂时改变血液回路2中的流速之前的时间段Δt3，可以开始(即，激活)暂时改变透析流体回路3中的流速。
替代地，该方法可以包括对暂时改变血液回路2中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时减小超滤速度对血液处理单元4产生影响相比，暂时改变血液回路2中的流速较早对血液处理单元4产生影响。然后，在暂时改变透析流体回路3中的流速之前的时间段Δt3，可以开始(即，激活)暂时改变血液回路2中的流速。
根据一些实施例，该方法包括在防污措施之后控制超滤速度，使得在剩余处理期间补偿跨越半透膜7的超滤速度的暂时减小。这可以通过调节超滤速度实现，使得在剩余处理期间，例如通过增大超滤速度，实际上抽出将要从患者抽出的预定体积。这可以包括对在反洗期间的任何输注体积进行补偿。
根据该方法，基于UFR、CE、TMP、QIR、Qpre、Qpost、Pbi、UF系数、血液泵19的电机37的电流IB或处理的其他效率参数中的一个或多个的系统参数值可以指示膜7的膜结垢，并且可以基于确定的系统参数值控制防污措施。预定标准可以包括系统参数值的极限值。该方法可以包括将确定的系统参数值与系统参数极限值进行比较，并且基于比较结果控制防污措施。该方法还可以包括分别将确定的清除值K或废液的电导率与清除参数或电导率的极限值进行比较，并且基于比较结果控制防污措施。该方法可以包括例如基于比较结果，在激活自动防污措施之后在特定时间段Δt1内保持自动防污措施。例如，如果系统参数值大量超过其极限值，则时间段Δt1可以比如果系统参数值小量超过其极限值的时间段长。该方法可以包括随时间监测参数值，并且计算Δ值中一个或多个参数的一个改变或多个改变，例如：ΔPbi、ΔPbo、ΔPdi、ΔPdo、ΔQdi、ΔQdrain、ΔCE、ΔQB、ΔQdi、ΔQdrain、ΔWLR、ΔUFR、ΔQIR、ΔQpre、ΔQpost、ΔIB、ΔTMP、ΔK、ΔUF系数、ΔUFR。因此，系统参数值可以是特定参数随时间的改变。该方法还可以包括确定不同系统参数的值，以及基于分别对于多个不同系统参数值的预定标准来确定膜结垢指示。然后，为了激活自动防污措施，系统参数值中的至少一个、子集或全部必须指示膜的膜结垢。
包括在防污措施中的暂时减小超滤速度可以包括执行处理单元4的膜7(图1)的反洗，如先前说明的。反洗包括：为了增强对膜7的冲洗效果，将一定体积的透析流体输注到血液处理单元4。这是指一个或多个体积的透析流体可以从流体隔室6通过半透膜7进入到血液隔室5中。
虽然已经结合当前被认为是最实际且优选的实施例描述了本发明，但是应理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等同布置。

Claims (28)

1.一种用于肾脏替代治疗的系统(1)，包括血液处理单元(4)，所述血液处理单元(4)被布置为连接到用于体外血液循环的血液回路(2)，所述血液回路(2)包括动脉管路(15)和静脉管路(16)，其中，所述血液处理单元(4)包括由半透膜(7)隔开的血液隔室(5)和流体隔室(6)，所述系统(1)还包括：
-血液泵(19)，被布置为产生所述动脉管路(15)中的血液流速QB；
-透析流体回路(3)，包括被布置为用于向所述血液处理单元(4)的所述流体隔室(6)供应透析流体的供应管路(17)、以及被布置为用于从所述血液处理单元(4)的所述流体隔室(6)抽出用过流体的排放管路(18)；
-至少一个流体泵(20，22，29)，被布置为产生所述透析流体回路(3)中的流体流速；
-控制单元(31)，被配置为根据控制指令控制所述系统(1)，其特征在于，
所述控制指令包括：在处理期间，确定系统参数值并且基于系统参数值的预定标准确定所述半透膜(7)的膜结垢指示，以及由此激活自动防污措施，所述自动防污措施包括：暂时改变所述血液处理单元(4)上游的所述血液回路(2)中的流速，以及暂时减小跨越所述半透膜(7)的超滤速度，其中，暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间和暂时减小所述超滤速度的时间是同步的。
2.根据权利要求1所述的系统(1)，其中，所述预定标准包括所述系统参数值的极限值，所述控制指令包括：将确定的系统参数值与所述系统参数值的极限值进行比较，以及基于比较结果控制防污措施。
3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中，所述控制指令包括：在激活所述自动防污措施之后在特定时间段Δt1内保持所述自动防污措施。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(1)，包括：预稀释管路(10)，被布置为用于在所述处理单元(5)上游输注替代流体；以及流量控制装置(12)，被布置为调节所述预稀释管路(10)中的替代流体的预稀释流速Qpre，其中，暂时改变所述血液回路(2)中的流速包括将一定体积的替代流体经由所述预稀释管路(10)输注到所述血液回路(2)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，暂时改变所述血液回路(2)中的流速包括减小或停止所述血液泵(19)的速率。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，暂时改变所述血液回路(2)中的流速包括增大所述血液泵(19)的速率。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，暂时减小跨越所述半透膜(7)的超滤速度被适应于导致反洗，所述反洗包括将一定体积的透析流体从所述流体隔室(6)通过所述半透膜(7)输注到所述血液隔室(5)中。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的系统，其中，暂时减小跨越所述半透膜(7)的超滤速度被适应于导致所述超滤速度为零。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中，所述控制指令包括：在防污措施之后控制所述超滤速度，使得在剩余处理期间，跨越所述半透膜(7)的所述超滤速度的暂时减小得到补偿。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(1)，其中，所述控制指令包括：对暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得在至少一个时间段Δt2期间暂时改变所述血液回路(2)中的流速与暂时减小超滤速度同时对所述血液处理单元(4)产生影响。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(1)，其中，所述控制指令包括：对暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时改变所述血液回路(2)中的流速相比，暂时减小超滤速度较早对所述血液处理单元(4)产生影响。
12.根据权利要求1至10中的任一项所述的系统(1)，其中，所述控制指令包括：对暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小超滤速度的时间进行控制，使得与暂时减小超滤速度相比，暂时改变所述血液回路(2)中的流速较早对所述血液处理单元(4)产生影响。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(1)，其中，待确定的系统参数是基于所述血液泵(19)的电机(37)消耗的电流IB、系统压力Pbi、跨越所述血液处理单元(4)的跨膜压力TMP、输注流速QIR、后稀释流速Qpost、血液的血液浓度CE、超滤UF系数、清除K和/或所述处理的其他效率参数中的一个或多个。
14.一种用于肾脏替代治疗系统(1)中的方法，所述肾脏替代治疗系统(1)包括：血液处理单元(4)，被布置为连接到用于体外血液循环的血液回路(2)，所述血液回路(2)包括动脉管路(15)和静脉管路(16)，其中，所述血液处理单元(4)包括由半透膜(7)隔开的血液隔室(5)和流体隔室(6)；血液泵(19)，被布置为产生所述动脉管路(15)中的血液流速QB；透析流体回路(3)，包括被布置为用于向所述血液处理单元(4)的所述流体隔室(6)供应透析流体的供应管路(17)、以及被布置为用于从所述血液处理单元(4)的所述流体隔室(6)抽出用过流体的排放管路(18)；至少一个流体泵(20，22，29)，被布置为产生所述透析流体回路(3)中的流体流速；以及控制单元(31)，其中，所述方法包括在处理期间：
-确定系统参数值；
-基于所述系统参数值的预定标准来确定所述半透膜(7)的膜结垢指示；以及由此
-激活自动防污措施，所述自动防污措施包括：暂时改变所述血液处理单元(4)上游的所述血液回路(2)中的流速，以及暂时减小跨越所述半透膜(7)的超滤速度，以及
-使暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间与暂时减小所述超滤速度的时间同步。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预定标准包括所述系统参数值的极限值，以及所述方法包括：将确定的系统参数值与所述系统参数值的极限值进行比较，以及基于比较结果控制防污措施。
16.根据权利要求14或15所述的方法，包括：在激活所述自动防污措施之后在特定时间段Δt1内保持所述自动防污措施。
17.根据权利要求14至16中的任一项所述的方法，其中，暂时改变所述血液回路(2)中的流速包括将一定体积的替代流体经由预稀释管路(10)输注到所述处理单元(5)上游的所述血液回路(2)。
18.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中，暂时改变所述血液回路(2)中的流速包括减小或停止所述血液泵(19)的速率。
19.根据权利要求14至17中的任一项所述的方法，其中，暂时改变所述血液回路(29中的流速包括增大所述血液泵(19)的速率。
20.根据权利要求14至19中的任一项所述的方法，其中，暂时减小超滤速度导致反洗，所述反洗包括：将一定体积的透析流体从所述流体隔室(6)通过所述半透膜(7)输注到所述血液隔室(5)中。
21.根据权利要求14至19中的任一项所述的方法，其中，暂时减小跨越所述半透膜(7)的超滤速度导致所述超滤速度为零。
22.根据权利要求14至21中的任一项所述的方法，包括：在防污措施之后控制所述超滤速度，使得在剩余处理期间，跨越所述半透膜(7)的所述超滤速度的暂时减小得到补偿。
23.根据权利要求14至22中的任一项所述的方法，包括：对暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小所述超滤速度的时间进行控制，使得在至少一个时间段Δt2期间，暂时改变所述血液回路(2)中的流速与暂时减小所述超滤速度同时对所述血液处理单元(4)产生影响。
24.根据权利要求14至23中的任一项所述的方法，包括：对暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小所述超滤速度的时间进行控制，使得与暂时改变所述血液回路(2)中的流速相比，暂时减小所述超滤速度较早对所述血液处理单元(4)产生影响。
25.根据权利要求14至23中的任一项所述的方法，包括：对暂时改变所述血液回路(2)中的流速的时间进行控制，以及对暂时减小所述超滤速度的时间进行控制，使得与暂时减小所述超滤速度相比，暂时改变所述血液回路(2)中的流速较早对所述血液处理单元(4)产生影响。
26.根据权利要求14至25中的任一项所述的方法，其中，确定的系统参数是基于所述血液泵(19)的电机(37)消耗的电流IB、系统压力Pbi、跨越所述血液处理单元(4)的跨膜压力TMP、输注流速QIR、后稀释流速Qpost、血液的血液浓度CE、超滤UF系数、清除K和/或所述处理的其他效率参数中的一个或多个。
27.一种系统(1)处的计算机程序，其中，所述计算机程序包括计算机指令，以使控制单元(31)执行根据权利要求14至26中的任一项所述的方法。
28.一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的计算机指令，所述计算机指令用于执行根据权利要求14至26中的任一项所述的方法。
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