CN113423445A - 用于血液的体外处理的设备和用于确定指示体外血液处理的进程的参数的方法 - Google Patents

用于血液的体外处理的设备和用于确定指示体外血液处理的进程的参数的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于血液的体外处理的设备(1)，包括：处理单元、血液抽取管线、血液返回管线、制备管线和废透析液管线。控制单元(10)被配置为基于废透析液管线中的传导率的测量来计算与处理有效性相关的参数的值。使新鲜处理液中的特性(Cdin)的值相对于规定基线(Cdset)进行上游变化，从而引起在所述废透析液管线(13)中流动的废液的相同特性(Cdout)的对应的和时间上延迟的下游变化。根据制备管线(19)中的新鲜处理液的流速(Qdial)或与所述流速(Qdial)相关的参数来计算所述上游变化的幅度(ΔCin)和/或随时间变化的时长(ΔT)。

Description

用于血液的体外处理的设备和用于确定指示体外血液处理的 进程的参数的方法
技术领域
本发明涉及一种用于血液的体外处理的设备和一种用于确定指示体外血液处理、特别是其目的在于减轻肾功能不全的净化处理(诸如但不限于血液透析或血液透析过滤)的进程的参数(被称为有效性参数)的方法。还公开了一种确定指示体外血液处理的进程的所述参数的方法。例如，该参数可以是以下之一：
-给定溶质(例如，钠)在血液中的浓度，
-交换器对于给定溶质的实际透析率D或实际清除率K(透析率D和清除率K表示在血液处理中使用的血液透析器或血液过滤器的净化效率)，
-在处理时间t后给予的透析剂量，根据Sargent和Gotch的研究，该透析剂量可以与无量纲比率Kt/V相关联，其中K是在尿素情况下的实际清除率，t是经过的处理时间，V是尿素的分布体积，即患者体内水的总体积(Gotch F.A.and Sargent S.A.,"A mechanisticanalysis of the National Cooperative Dialysis Study(NCDS)",Kidney Int.1985,Vol.28,pp.526-34)。如上文定义的透析剂量是跨某一时间区间的积分值∫K(t)dt/V，例如，处理时间tn后的剂量是从治疗开始一直到时刻tn的积分。
背景技术
在血液透析处理中，患者的血液和与血流接近(但不是必须)等渗的处理液在血液透析器的相应的隔室中循环，使得存在于血液中的杂质和不期望的物质(尿素、肌酸酐等)可以通过扩散转移从血液迁移到处理液中。选择处理液的离子浓度，以便修正患者血液的离子浓度。在通过血液透析过滤的处理中，通过由在血液透析过滤器的膜的血液侧与处理液侧之间建立的正压力差产生的超滤进行的对流转移被添加到通过透析获得的扩散转移。
感兴趣的是，能够在整个处理疗程期间确定指示处理进程的一个或多个参数，以便能够在适当的情况下修改最初固定的处理条件或至少向患者和医护人员通知处理有效性。一个或多个以下参数的获知可以跟进处理的进程，并且例如可以允许评估最初固定的处理条件的适合性：
-给定溶质(例如，钠)在血液中的浓度，
-交换器对于溶质的实际透析率D或实际清除率K(透析率D和清除率K表示交换器的净化效率)，
-在某一处理时间后给予的透析剂量Kt/V，其中K是在尿素情况下的实际清除率，t是经过的处理时间，V是尿素的分布体积。
这些参数的确定需要精确获知血液的物理或化学特性。如可以理解的，该特性的确定出于治疗、预防和经济原因而在实践中无法通过在标本上直接进行测量而获得。的确，在处理过程中从经常贫血的患者提取监测处理的有效性所需的多个标本是不可能的；此外，考虑到与处理可能被污染的血液标本相关的风险，总体趋势是避免这种处理操作；最后，血液标本的实验室分析既昂贵又相对漫长，这与获知处理的有效性同时处理仍然持续的期望目标不相符。
已提出不必在血液样本上进行测量的情况下活体确定血液透析参数的若干方法。文献EP 0547025描述了一种用于确定经受血液透析处理的患者血液中的物质(诸如钠)的浓度的方法。该方法也使得可以确定所使用的血液透析器的(例如对于钠)的透析率D。该方法包括以下步骤：使具有不同钠浓度的第一和第二血液透析液连续循环通过血液透析器，测量血液透析器的上游和下游的第一和第二透析液的电导率，和由在血液透析器上游和下游的第一和第二透析液中测量的液体的电导率的值来计算患者体内的血液中的钠浓度(或血液透析器对于钠的透析率D)。文献EP 0658352描述了另一种活体确定血液透析参数的方法，其包括以下步骤：使具有与指示处理的参数(例如，血液的离子浓度、透析率D、清除率K、Kt/V)中的至少一个相关联的特性(例如，电导率)的至少第一和第二处理液连续流经血液透析器，交换器上游的第一液体中的特性值不同于血液透析器上游的第二液体中的特性值；在第一和第二处理液的每一个中，分别在血液透析器上游和下游测量两个特性值；当第二液体的特性未达到血液透析器的下游的稳定值时，使第三处理液流经血液透析器，在血液透析器上游的第三液体中的特性值不同于在血液透析器上游的第二液体中的特性值；测量分别在血液透析器上游和下游的第三液体中的两个特性值；以及由第一、第二和第三处理液中的测量的特性值计算指示处理进程的至少一个参数的至少一个值。在文献EP0920877中描述了另一种不需要对血液样本进行测量的活体确定血液透析参数的方法。该方法包括以下步骤：使处理液流经交换器，该处理液具有在交换器上游具有接近恒定的标称值的特性；改变交换器上游的特性值，随后将该特性重新建立为其在交换器上游的标称值；测量并在存储器中存储由交换器下游的处理液的特性响应于交换器上游引起的该特性值的变化而采用的多个值；确定由基线和代表特性相对于时间的变化的曲线界定的下游微扰区域的面积；以及由下游微扰区域的面积和上游微扰区域的面积计算指示处理的有效性的参数，该上游微扰区域由基线和代表交换器上游的特性相对于时间的变化的曲线界定。文献EP2732834描述了一种用于血液的体外处理的设备，其包括控制单元，该控制单元被配置为基于废透析液管线中的电导率的测量来计算与处理的有效性相关的参数的值。使用依赖数学模型而获得的代表废透析液管线中的电导率的一个或多个值来计算有效性参数的值。控制单元使新鲜处理液中的特性Cdin的值相对于规定基线(prescription baseline)Cdset进行上游(相对于处理单元)变化，随后将新鲜处理液中的特性Cdin重新建立到所述规定基线Cdset。上游变化引起在废透析液管线中流动的废液中的相同的特性Cdout的对应的和时间上延迟的下游(相对于处理单元)变化。控制单元被配置为接收至少一个参数数学模型，所述至少一个参数数学模型将新鲜处理液中的特性Cdin与废液中的特性Cdout相关联。为了确定参数数学模型的参数，控制单元被配置为例如从传感器接收由废液中的特性Cdout的下游变化的参考部分获得的多个值的测量，其中，由控制单元使用以表征数学模型的参考部分具有显著短于下游变化的整个时长ΔTV的时长ΔTR。上述方法需要与处理时间相比相对较短的透析液的特性(例如，电导率)的值的修改，随后将该特性重新建立到其初始值，该初始值通常是规定值。由于偏离处方是不期望的，并且由于上述方法需要所引入的修改的最小持续时间/时长，因此推导出，所有这些方法在处理期间仅可以执行几次。文献US2001004523描述了连续确定指示体外血液处理的有效性的参数(D、Cbin、K、Kt/V)的解决方案，其包括以下步骤：使交换器上游的处理液的特性(Cd)进行连续的正弦变化，将交换器上游的特性(Cd)的多个值(Cdin1...Cdinj...Cdinp)连续地存储在存储器中，测量由交换器下游的特性(Cd)响应于在交换器上游引起的特性(Cd)的变化而采用的多个值(Cdout1...Cdoutj...Cdoutp)并将其连续地存储在存储器中，每次已经存储了交换器下游的特性(Cd)的预定数量的新值(Cdoutj)时，由交换器上游的特性(Cd)的第一系列值(Cdinj)，由交换器下游的特性(Cd)的第二系列值(Cdoutj)，计算指示体外血液处理的有效性的参数(D、Cbin、K、Kt/V)。在文献EP2687248中公开了用于确定指示体外血液处理的进程的参数的另一种设备和方法，其描述了一种用于血液的体外处理的设备，其中，控制单元被配置为基于在连续地施加在新鲜透析流体的制备管线上的交替电导率微扰之后的废透析液管线中的电导率的测量来计算与处理有效性相关的参数的值。控制单元被配置为使特性Cd在制备管线中流动的液体中的规定基线Cdset周围进行多个连续且连续重复的变化Vk。这些变化例如定义了规定基线周围的方波。上述方法需要处理液的特性的连续微扰，这防止了执行除了用于测量有效性参数的任务之外的任务，该任务可能影响透析流体的相关特性(电导率/浓度)。实际上，在控制系统执行有效性参数检测的同时，控制系统将不执行对透析液的电导率/成分进行主动控制的其它任务(例如，响应于对诸如血液浓度的某些参数的检测而作用于透析液的钠浓度的任务)。此外，系统动态可以取决于工作条件，诸如透析流体流动和透析器类型，并且系统不总是能够收敛到有意义的解决方案。在一些情况下，在透析流体流速低并且过滤器面积大的情况下(或者反之亦然)，测量可能失败。
因此，本发明的目的是提供一种设备和一种方法，其被配置为在处理期间一次或多次可靠地计算有效性参数，而基本上不会损害传输给患者的处方并且最小地影响血液处理设备的操作灵活性。特别地，一个目的是调整和优化被配置为计算有效性参数的所述方法和设备，甚至仅一次，而基本上不损害传输给患者的处方。此外，一个目的是提供一种方法和一种设备，其可以在不需要高计算力和时间机器的情况下实施。另一附加目的是能够以安全方式操作的设备。另一附加目的是一种能够自动计算有效性参数并相应地通知操作者的设备。
发明内容
以上目的中的至少一个基本上通过根据一个或多个所附权利要求所述的设备来实现。此处，以下描述根据本发明的各个方面并且能够实现以上目的中的一个或多个的设备和方法。
第一方面涉及一种用于血液的体外处理的设备，包括：
血液处理单元，具有由半透膜分隔开的主腔室和次腔室；
制备管线，具有连接到处理单元的次腔室的入口并且被配置为将新鲜处理液输送到次腔室的一端，新鲜处理液呈现出从如下特性组成的组中选择的一种特性：
新鲜处理液中的电导率，以及
新鲜处理液中的至少一种物质的浓度，
废透析液管线，具有连接到所述次腔室的出口并且被配置为从次腔室去除废液的一端，废液呈现出从如下特性组成的组中选择的一种特性：
废液中的电导率，以及
废液中的至少一种物质的浓度，
控制单元，被配置为用于命令执行用于确定指示体外血液处理的有效性的参数的任务，所述任务包括以下步骤：
-接收针对新鲜处理液中的特性的至少一个规定基线；
-在特性处于所述规定基线处的情况下，使新鲜处理液从制备管线中流动到次腔室；
-使废液流出次腔室流到废透析液管线中；
-引起新鲜处理液中的特性的值相对于所述规定基线的上游变化，从而引起在废透析液管线中流动的废液中的相同特性的对应的和时间上延迟的下游变化；其中，上游变化具有幅度(例如，特性的绝对值变化)和随时间变化的时长(a duration over time)；
-通过使用与新鲜处理液中的特性的值的上游变化相关的值和与废液中的相同特性的下游变化相关的值，来计算指示体外血液处理的有效性的参数的至少一个值；可选地，设定和/或测量与上游变化相关的所述值，并且测量和/或计算与下游变化相关的所述值；
其中，所述任务还包括：
-接收制备管线中的新鲜处理液的流速或与该流速相关的一个参数/多个参数；
-根据流速或与该流速相关的参数来计算要引起的上游变化的所述幅度和/或所述随时间变化的时长。
应该注意，获知流出物流速和超滤流速等同于获知血液透析处理中的制备管线中的新鲜处理液的流速；在HDF处理中，获知流出物流速、输注流速和超滤流速等同于获知制备管线中的新鲜处理液的流速。
还应注意，制备管线中的流速可以是制备管线中的设定流速或测量流速(如果相关的话，同样适用于其它提及的流速，即流出物流速、输注流速、超滤流速)。
在附加方面，控制单元执行任务，该任务包括接收主腔室的入口处的血液或血浆流速(例如，设定或测量的血液/血浆流速)，并且包括根据血液或血浆流速来计算要引起的上游变化的所述幅度和/或所述随时间变化的时长，上游变化的幅度和/或所述随时间变化的时长的计算根据制备管线中的新鲜处理液的流速(或与流速相关的参数)和血液(或血浆)流速两者，或者根据血液(或血浆)流速而进行。
在附加方面，控制单元执行任务，该任务包括接收血液处理单元的效率参数，诸如清除率或透析率或传质面积(area)系数K0A，并且包括根据血液处理单元的效率参数来计算要引起的上游变化的所述幅度和/或所述随时间变化的时长，上游变化的幅度和/或所述随时间变化的时长的计算根据制备管线中的新鲜处理液的流速(或与流速相关的参数)、血液(或血浆)流速和/或血液处理单元的效率参数中的任一个(单独或以任意组合)而进行。效率参数可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以被计算。
在根据第1方面/前述方面的第2方面，如果新鲜处理液的流速较低，则幅度和/或随时间变化的时长较高，并且其中，如果新鲜处理液的流速(和/或血液或血浆流速)较高，则幅度和/或随时间变化的时长较低。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算的随时间变化的时长在50s(特别地，预定的(prefixed)随时间变化的最小时长)与200s(特别地，预定的随时间变化的最大时长)之间，可选地在90s与150s之间。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，特性是新鲜液体中的电导率，并且可选地，计算的电导率幅度在0.4mS/cm(毫西门子/厘米)与1.1mS/cm之间，可选地在0.5mS/cm与1mS/cm(绝对值)之间。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，新鲜处理液的流速低于预定最大流速，该预定最大流速最大为850ml/min，特别地，新鲜处理液的流速在250ml/min与850ml/min之间，可选地在300ml/min与800ml/min之间。新鲜处理液的预定的最小流速为例如200ml/min或300ml/min。
在根据前述方面中任一方面的第3方面，幅度和/或随时间变化的时长相对于新鲜处理液的流速(和/或血液或血浆流速)成反比。
在根据前述方面中任一方面的第4方面，通过至少一个数学公式来执行计算幅度和/或随时间变化的时长；其中，可选地，数学公式是插值曲线；其中，可选地，插值曲线从“m”个点开始计算，每个点由新鲜处理液的流速值和由对应于所述流速值的随时间变化的时长值和/或幅度值来限定；其中，可选地，“m”等于或大于二。
在根据前述方面中任一方面的第5方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是新鲜处理液的预定的最大流速的函数。新鲜处理液的预定的最大流速可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以基于例如设备设定进行计算。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是新鲜处理液的流速与新鲜处理液的预定的最大流速之间的差的函数。特别地，新鲜处理液的流速与新鲜处理液的预定的最大流速之间的差乘以乘数因子。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是新鲜处理液的预定的最小流速的函数。新鲜处理液的预定的最小流速可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以基于例如设备设定进行计算。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是新鲜处理液的预定的最小流速与新鲜处理液的流速之间的差的函数。特别地，新鲜处理液的预定的最小流速与新鲜处理液的流速之间的差乘以乘数因子。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是新鲜处理液的预定的最大流速与新鲜处理液的预定的最小流速之间的差的函数。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是预定的随时间变化的最大时长的函数，特别是对应于设备的最小流速的预定的随时间变化的最大时长的函数。预定的随时间变化的最大时长可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以基于例如设备设定进行计算。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是预定的随时间变化的最小时长的函数，特别是对应于设备的最大流速的预定的随时间变化的最小时长的函数。预定的随时间变化的最小时长可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以基于例如设备设定进行计算。
在根据两个前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是预定的随时间变化的最大时长与预定的随时间变化的最小时长之间的差的函数。
在根据前述方面的另一方面，计算幅度和/或随时间变化的时长是预定的随时间变化的最大时长与预定的随时间变化的最小时长之间的差和新鲜处理液的预定的最大流速与新鲜处理液的预定的最小流速之间的差之间的比率的函数。特别地，该比率是乘法因子。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算随时间变化的时长包括基于新鲜处理液的流速的主项(main term)和作为时长的辅助项(auxiliary term)的总和，特别地，时长为预定的随时间变化的最小时长或预定的随时间变化的最大时长。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，所述任务包括：
-接收对应于设备的最大流速的随时间变化的最小时长；
-接收对应于设备的最小流速的随时间变化的最大时长；
-基于随时间变化的最小时长、最大流速、随时间变化的最大时长、最小流速来计算随时间变化的时长插值曲线；
-通过所述随时间变化的时长插值曲线来计算随时间变化的时长。
在根据前述方面的第6方面，所述任务还包括：
-接收对应于设备的中间流速的至少一个随时间变化的中间时长，其中，中间流速被包括在最大流速与最小流速之间；
-基于随时间变化的最小时长、最大流速、随时间变化的最大时长、最小流速和随时间变化的中间时长以及中间流速来计算随时间变化的时长插值曲线。
在根据前述方面中任一方面的第7方面，使用以下数学公式来计算随时间变化的时长：
ΔT＝((ΔTmin-ΔTmax)/(Qdialmax-Qdialmin))*(Qdial-Qdialmax)+ΔTmin其中：
Qdial是制备管线中的新鲜处理液的流速(应该注意，Qdial是制备管线中的新鲜处理液的当前设定的或实际流速；Qdial通常是在进行计算时制备管线中的新鲜处理液的流速)；
Qdialmax是设备的制备管线中的新鲜处理液的预定的最大流速；
ΔTmin是对应于设备的最大流速的预定的随时间变化的最小时长；
Qdialmin是设备的制备管线中的新鲜处理液的预定的最小流速；
ΔTmax是对应于设备的最小流速的预定的随时间变化的最大时长。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度是新鲜处理液的预定的最大流速与新鲜处理液的预定的最小流速之间的差的函数。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度是预定的最大幅度的函数，特别是对应于设备的最小流速的预定的最大幅度的函数。预定的最大幅度可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以基于例如设备设定进行计算。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度是预定的最小幅度的函数，特别是对应于设备的最大流速的预定的最小幅度的函数。预定的最小幅度可以从设备的存储器或输入装置接收，或者可以基于例如设备设定进行计算。
在根据两个前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度是预定的最大幅度与预定的最小幅度之间的差的函数。
在根据前述方面的另一方面，计算幅度是预定的最大幅度与预定的最小幅度之间的差和新鲜处理液的预定的最大流速与新鲜处理液的预定的最小流速之间的差之间的比率的函数。特别地，该比率是乘数因子。
在根据前述方面中任一方面的另一方面，计算幅度包括基于新鲜处理液的流速的主项和作为幅度的辅助项的总和，特别地，幅度是预定的最小幅度或预定的最大幅度。
在根据前述方面中任一方面的第8方面，所述任务包括：
-接收对应于设备的最大流速的最小幅度；
-接收对应于设备的最小流速的最大幅度；
-基于最小幅度、最大流速、最大幅度、最小流速来计算幅度插值曲线；
-通过所述幅度插值曲线来计算幅度。
在根据前述方面的第9方面，所述任务还包括：
-可选地接收对应于设备的中间流速的至少一个中间幅度，其中，中间流速被包括在最大流速与最小流速之间；
-基于最小幅度、最大流速、最大幅度、最小流速以及可选地中间幅度和中间流速来计算幅度插值曲线。
在根据前述方面中任一方面的第10方面，使用以下数学公式计算幅度：ΔCin＝((ΔCmin-ΔCmax)/(Qdialmax-Qdialmin)))*(Qdial-Qdialmax)+ΔCmin其中：
Qdial是制备管线中新鲜处理液的流速；
Qdialmax是设备的制备管线中的新鲜处理液的预定的最大流速；
ΔCmin是对应于设备的最大流速的预定的最小幅度；
Qdialmin是设备的制备管线中的新鲜处理液的预定的最小流速；
ΔCmax是对应于设备的最小流速的预定的最大幅度。
在根据前述方面中任一方面的第11方面，可选地，设备的最小流速在250ml/min与350ml/min之间，并且可选地，设备的最大流速在750ml/min与850ml/min之间，并且可选地，设备的中间流速在500ml/min与600ml/min之间。
在根据前述方面中任一方面的第12方面，可选地，对应于设备的最大流速的随时间变化的最小时长在80s与100s之间，并且可选地，对应于设备的最小流速的随时间变化的最大时长在140s与160s之间，并且可选地，对应于设备的中间流速的随时间变化的中间时长在110s与130s之间。
在根据前述方面中任一方面的第13方面，特性是新鲜液体中的电导率，并且可选地，对应于设备的最大流速的最小幅度在0.4mS/cm与0.6mS/cm之间，并且可选地，对应于设备的最小流速的最大幅度在0.9mS/cm与1.1mS/cm之间，并且可选地，对应于设备的中间流速的中间幅度在0.7mS/cm与0.8mS/cm之间。
在根据前述方面中任一方面的第14方面，计算幅度和/或随时间变化的时长包括：在存储在控制单元中的多个固定(fixed)幅度和/或固定的随时间变化的时长之中选择幅度和/或随时间变化的时长，并且它们分别对应于接收到的流速所落入的范围。
在根据前述方面的第15方面，所述范围是存储在控制单元中的多个流速范围中的一个。
在根据前述方面1、2、14或15中任一方面的第16方面，所述任务包括：
-接收“n”个固定的随时间变化的时长；
-接收新鲜处理液的流速的“n”个范围，所述“n”个范围中的每一个被分配给固定的随时间变化的时长；
其中，计算随时间变化的时长包括：
-将接收到的流速与所述“n”个范围进行比较；
-选择对应于所述“n”个范围之中的流速所落入的范围的固定的随时间变化的时长。
在根据前述方面的第17方面，所述“n”个固定的随时间变化的时长包括：
-随时间变化的第一时长，可选地为150秒；
-随时间变化的第二时长，可选地为120秒；
-随时间变化的第三时长，可选地为90秒。
在根据前述方面1、2、14至17中任一方面的第18方面，所述任务包括：
-接收“n”个固定幅度；
-接收新鲜处理液的流速的“n”个范围，所述“n”个范围中的每一个被分配给固定幅度；
其中，计算幅度包括：
-将接收到的流速与所述“n”个范围进行比较；
-选择对应于所述“n”个范围之中的流速所落入的范围的固定幅度。
在根据前述方面的第19方面，所述“n”个固定幅度包括：
-第一幅度，可选地为0.5mS/cm；
-第二幅度，可选地为0.7mS/cm；
-第三幅度，可选地为1mS/cm。
在根据前述方面16至19中任一方面的第20方面，所述“n”个流速范围包括：
-第一范围，可选地在300ml/min与400ml/min之间；
-第二范围，可选地在400ml/min与650ml/min之间；
-第三范围，可选地在650ml/min与800ml/min之间。
在根据前述方面中任一方面的第21方面，所述任务包括：引起特性的值的上游变化，使得特性的值的上游变化全部在规定基线上方或全部在规定基线下方，并且其中，所述幅度是规定基线与上游变化的最大值或最小值之间的差。
在根据前述方面1至20中任一方面的第22方面，所述任务包括：引起特性的值的上游变化，使得特性的值的上游变化包括在规定基线上方的至少一部分和在规定基线下方的至少一部分；随时间变化的时长是在规定基线上方的所述至少一部分和在规定基线下方的所述至少一部分的随时间变化的部分时长的总和；可选地，所述幅度是上游变化的最大值与最小值之间的差；可选地，规定基线上方的所述一个或多个部分和规定基线下方的所述一个或多个部分一个接一个地连续布置；可选地，规定基线上方的所述一个或多个部分与规定基线下方的所述一个或多个部分交替地布置。
在根据前述方面的第23方面，引起特性的值的上游变化，使得特性的值的上游变化的在规定基线上方的一个或多个部分的总面积等于或基本上等于特性的值的上游变化的在规定基线下方的一个或多个部分的总面积。
第24方面涉及用于血液的体外处理的设备，包括：
血液处理单元，具有由半透膜分隔开的主腔室和次腔室；
制备管线，具有连接到处理单元的次腔室的入口并且被配置为将新鲜处理液输送到次腔室的一端，新鲜处理液具有选自由以下各项组成的组中的一种特性：
新鲜处理液中的电导率，以及
新鲜处理液中的至少一种物质的浓度，
废透析液管线，具有连接到所述次腔室的出口并且被配置为从次腔室去除废液的一端，废液具有选自由以下各项组成的组中的一种特性：
废液中的电导率，以及
废液中的至少一种物质的浓度，
控制单元，被配置为用于命令执行用于确定指示体外血液处理的有效性的参数的任务，所述任务包括以下步骤：
-接收针对新鲜处理液中的特性的至少一个规定基线；
-在特性处于所述规定基线处的情况下，使在制备管线中的新鲜处理液流动到次腔室；
-使废液流出次腔室流到废透析液管线中；
-引起新鲜处理液中的特性的值相对于所述规定基线的上游变化，从而引起在废透析液管线中流动的废液中的相同特性的对应的和时间上延迟的下游变化；其中，上游变化具有幅度和随时间变化的时长；
-通过使用与新鲜处理液中的特性的值的上游变化相关的值和与废液中的相同特性的下游变化相关的值，来计算指示体外血液处理的有效性的参数的至少一个值；
其中，所述任务包括：引起特性的值的上游变化，使得所述上游变化包括在规定基线上方的至少一部分和在规定基线下方的至少一部分，并且使得上游变化的一个或多个部分在规定基线上方的总面积等于或基本上等于上游变化的一个或多个部分在规定基线下方的总面积；可选地，在规定基线上方的所述一个或多个部分和在规定基线下方的所述一个或多个部分一个接一个地连续布置；可选地，在规定基线上方的所述一个或多个部分与在规定基线下方的所述一个或多个部分交替地布置。
在根据前述方面22或23或24中任一方面的第25方面，所述任务包括：
-接收新鲜处理液中的特性的最大允许值；
-接收新鲜处理液中的特性的最小允许值；
-引起特性的值的上游变化，使得所述上游变化全部在特性的最小允许值与特性的最大允许值之间。
在根据前述方面中任一方面的第26方面，新鲜处理液中的特性是电导率，并且可选地，最大允许电导率绝对值在15mS/cm与16mS/cm之间，并且可选地，最小允许电导率绝对值在12mS/cm与13mS/cm之间。
在根据前述方面中任一方面的第27方面，所述任务包括：引起特性的值的上游变化，使得特性的值的上游变化或特性的值的上游变化的多个部分具有矩形或基本上矩形形状，或者是钟形或基本上钟形。
在根据前述方面中任一方面的第28方面，所述任务包括以下步骤：
-接收至少一个参数数学模型，所述至少一个参数数学模型将新鲜处理液中的特性与废液中的特性相关联，所述参数数学模型具有预定数量的自由参数；
-测量通过废液中的特性的所述下游变化的参考部分获得的多个值，所述参考部分具有短于下游变化的整个时长的时长；
-通过所述参考部分测得的值估计所述至少一个参数数学模型的所述自由参数，并且识别将新鲜处理液中的特性与废液中的特性相关联的一个单个特性数学模型；
-通过使用所述特性数学模型和由新鲜处理液中的特性获得的一个或多个值来计算指示体外血液处理的有效性的参数的所述至少一个值。
在根据前述方面的第29方面，所述参数包括选自由以下各项组成的组中的一个参数：
-对于处理单元的一种或多种物质的有效透析率(D)，
-对于处理单元的一种或多种物质的有效清除率(K)，
-血液处理单元(2)上游的血液中物质的浓度(Cbin)，
-在处理开始之后的时间(t)的透析剂量(K·t/V)；
-血液处理单元(2)上游的血浆电导率。
第30方面涉及一种用于确定有效性参数的方法，该有效性参数可以在用于血液的体外处理的设备中使用，该设备包括：
血液处理单元，具有由半透膜分隔开的主腔室和次腔室；
制备管线，具有连接到处理单元的次腔室的入口并且被配置为将新鲜处理液输送到次腔室的一端，新鲜处理液呈现出一种特性，该特性是新鲜处理液中的电导率或新鲜处理液中的至少一种物质(例如，钠或钙或钾)的浓度；废透析液管线，具有连接到所述次腔室的出口并且被配置为从次腔室去除废液的一端，废液呈现出一种特性，该特性是新鲜处理液中的电导率或新鲜处理液中的至少一种物质(例如，钠或钙或钾)的浓度；
其中，该方法包括：
-引起新鲜处理液中的特性的值相对于规定基线的上游变化，从而引起在废透析液管线中流动的废液中的相同特性的对应的和时间上延迟的下游变化；其中，上游变化具有幅度和随时间变化的时长；
-通过使用与新鲜处理液中的特性的值的上游变化相关的值和与废液中的相同特性的下游变化相关的值，计算指示体外血液处理的有效性的参数的至少一个值；
其中，根据新鲜处理液的流速或与所述流速相关的参数来计算要引起的上游变化的所述幅度和/或所述随时间变化的时长。
在根据前述方面的第31方面，该方法包括：
-使用至少一个参数数学模型，所述至少一个参数数学模型将新鲜处理液中的特性与废液中的特性相关联，所述参数数学模型具有预定数量的自由参数；
-测量由废液中的特性的所述下游变化的参考部分获得的多个值，所述参考部分具有短于下游变化的整个时长的时长；
-通过所述参考部分测得的值来估计所述至少一个参数数学模型的所述自由参数，并且识别将新鲜处理液中的特性与废液中的特性相关联的一个单个特性数学模型；
-通过使用所述特性数学模型和由新鲜处理液中的特性获得的一个或多个值来计算指示体外血液处理的有效性的参数的至少一个值。
第30和第31方面的方法可以采用第1至第29方面中任一方面的设备来使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的各个方面，这些附图通过非限制性示例提供，其中：
图1示出了根据本发明的一个方面的血液处理设备的示意图；
图2示出了根据本发明的另一方面的血液处理设备的可选实施例的示意图；
图3示出了根据本发明的另一方面的血液处理设备的另一可选实施例的示意图；
图4示出了根据本发明的另一方面的电导率(或浓度)与时间的图，其示出了新鲜透析液管线和废透析液管线中的电导率(或浓度)曲线；
图5和图6示出了新鲜透析液管线和废透析液管线中的电导率(或浓度)与时间的图，其中，新鲜透析液管线中的电导率(或浓度)变化是相对较长阶跃(step)形式的；
图7和图8示出了新鲜透析液管线和废透析液管线中的电导率(或浓度)与时间的图，其中，新鲜透析液管线中的电导率(或浓度)变化是相对较短的阶跃形式的；
图9示出了新鲜透析液管线和废透析液管线中的电导率(或浓度)与时间的图，其中，新鲜透析液管线中的电导率(或浓度)变化是脉冲形式的；
图10为示出了出口电导率(或浓度)与时间的图，并且示意性示出了电导率(或浓度)基线的角度修正；
图11为根据本发明的一个方面的方法的示意性流程图；
图12示出了电导率(mS·100/cm)与时间(秒)的图，其示出了在新鲜透析液的阶跃电导率变化为1mS/cm的情况下，在新鲜透析液管线和废透析液管线中实际测得的电导率曲线。
图13为图12的测得的出口电导率曲线的放大视图；
图14为图12的测得的出口电导率曲线的放大视图，其中参考时间ΔTR被标识；
图15为图12的测得的出口电导率曲线(虚线)和代表使用根据本发明的各个方面的数学模型确定的出口电导率的计算曲线的放大图；
图16为根据本发明的一个方面的方法的另一示意性流程图；
图17、18和19示出了根据本发明的其它方面的电导率(或浓度)与时间的图，其示出了新鲜透析液管线中的电导率(或浓度)曲线。
具体实施方式
在图1至3中示出了用于血液的体外处理的设备1的非限制性实施例，其可以实施本发明的创新方面。图1是体外血液处理设备1的更加示意性的表示，而图2和图3更详细地表示了设备1的两个可能的非限制性实施例。
设备1可以被配置为确定指示传输给患者的处理的有效性的参数(此处在下面还称为有效性参数)。有效性参数可以是以下之一：
-对于处理单元(D)的一种或多种物质的有效透析率，例如，电解质或钠清除率；
-对于处理单元(K)的一种或多种物质的有效清除率，例如，尿素清除率；-血液处理单元上游血液中的物质的浓度(Cbin)，例如，处理单元上游血液中的钠浓度；
-血液处理单元上游的血浆电导率；
-直到处理开始之后的特定时间点为止被传输的透析剂量(K·t/V)，其中K为清除率，t表示从处理开始直到该时间点的时间间隔，并且V表示患者的参考体积特性。
应该注意，与上述参数中的一个成比例的参数或者上述参数中的一个或多个参数的已知函数可以可选地用作“有效性”参数。
在以下描述和图1至3中，相同的组件由相同的附图标记标识。
在图1中，示出了用于血液的体外处理的设备1，其包括处理单元2(诸如血液过滤器、超滤器、血液透析过滤器、透析器、血浆过滤器等)，该处理单元2具有由半透膜5分隔开的主腔室3和次腔室4；根据处理，可以选择过滤单元的膜以具有不同的性质和性能。血液抽取管线6连接到主腔室3的入口，并且血液返回管线7连接到主腔室3的出口。在使用时，血液抽取管线6和血液返回管线7连接到针或导管或其它接入装置(未示出)，它们随后被置于与患者血管系统流体连通，使得血液可以通过血液抽取管线抽取，流经主腔室并且随后通过血液返回管线返回到患者血管系统。诸如气泡捕集器8的空气分离器可以存在于血液返回管线上；此外，由控制单元10控制的安全夹子9可以存在于气泡捕集器8下游的血液返回管线上。可以存在气泡传感器8a，其例如与气泡捕集器8相关联或者连结到气泡捕集器8与夹子9之间的管线7的一部分：如果存在气泡传感器，则该气泡传感器连接到控制单元10并在检测到特定安全阈值上方的一个或更多气泡的情况下，将信号发送至控制单元10，以用于控制单元10使夹子9闭合。通过血液管线的血流由血液泵11(例如蠕动血液泵)控制，该血液泵作用在血液抽取管线上或血液返回管线上。操作者可以通过用户界面12输入血液流速QB的设定值，并且控制单元10在处理期间被配置为基于设定的血液流速QB控制血液泵。控制单元10可以包括数字处理器(CPU)和存储器(或多个存储器)、模拟型电路或其组合，如以下专用于‘控制单元10’的部分中更详细解释的。流出物流体管线或废透析液管线13在一端处连接到次腔室4的出口，并且在其另一端处连接到废弃部(waste)，该废弃部可以是排放管道或收集从次腔室提取的流体的流出物流体容器。新鲜透析流体管线19连接到次腔室4的入口并且供应新鲜透析液以形成到所述第二腔室的源。电导率或浓度传感器109、109a分别定位在新鲜透析流体管线19上和废透析液管线13上。浓度或电导率传感器109被配置为检测新鲜透析流体管线19中被标识为Cdin的一组物质中的一种物质的电导率或浓度。浓度或电导率传感器109a被配置为用于检测废透析液管线13中被标识为Cdout的一组物质中的一种物质的电导率或浓度。图2示出了被配置为传输诸如超滤和血液透析和血液透析过滤的处理中的任一种的设备1。图2的设备包括以上结合图1描述的所有特性，这些特性在图2中用相同的附图标记标识。此外，在图2的设备中，示意性示出了设备1的可能实施例的其它特性：在控制单元10的控制下对流出物流体管线进行操作以调节跨流出物流体管线的流速Qeff的流出物流体泵17。设备1还可以包括从流出物管线13分支出的超滤管线25，并设有还由控制单元10控制的相应的超滤泵27。图2的实施例呈现了连接到血液抽取管线的预稀释流体管线15：该管线15从连接在预稀释流体管线的一端处的输注流体容器16供应置换流体。尽管在图2中，容器16被示出为输注流体的源，但这不应以限制性的方式来解释：实际上，输注流体也可以来自设备1的在线制备区段100部分。应该注意，替代预稀释流体管线15，图1的设备可以包括将输注流体容器连接到血液返回管线的后稀释流体管线(在图2中未示出)。最后，作为另一种替代方案(在图2中未示出)，图2的设备可以包括预稀释和后输注流体管线两者：在这种情况下，每条输注流体管线可以连接到相应的输注流体容器，或者两个输注流体管线可以从相同的输注流体的源(诸如相同的输注流体容器)接收输注流体。再一次，输注流体的源可以可选地是设备1的在线制备区段部分(类似于本文下面描述的装置100)，其将流体供应到后稀释管线和/或预稀释管线。此外，输注泵18在输注管线15上操作以调节通过输注管线的流速流速Qrep。应该注意，在两条输注管线(预稀释和后稀释)的情况下，每条输注管线可以设有相应的输注泵。图2的设备包括透析流体管线19，其在一端处与入水口连接，其另一端与过滤单元的次腔室4的入口连接，以用于将新鲜透析液供应到次腔室4。透析流体泵21可在所述控制单元10的控制下在透析液流体管线19上操作，从而以流速Qdial将流体从透析液容器供应到次腔室。透析流体泵21、超滤泵27、浓缩物泵105和108、输注流体泵15和流出物流体泵17可操作地连接到控制单元10，该控制单元控制泵，如将在下面详细公开的。管线19的初始管道(tract)将血液透析器或血液透析过滤器2连结到用于制备透析液的装置100，其还包括所述管线19的另一管道。装置100包括主管线101，该主管线的上游端被设计为连接到活水供应源。连接到该主管线101的是第一次级管线102和第二次级管线103。可以被循环回到主管线101上的第一次级管线102设有连接器，该连接器被配置为用于适配容器104，诸如袋或盒或其它容器，该容器104包含处于颗粒形式的碳酸氢钠(可选地，可以使用液体形式的浓缩物)。管线102还配备有用于计量进入透析液中的碳酸氢钠的浓缩物泵105：如图7所示，泵可以位于容器104的下游。泵105的操作通过1)在主管线101和第一次级管线102的接头处形成的溶液的电导率设定值与2)通过位于主管线101中的第一电导率探头106测量的该混合物的电导率的值之间的比较来确定，该第一电导率探头106紧接主管线101与第一次级管线102之间的接头处的下游。第二次级管线103的自由端旨在浸入在针对浓缩盐溶液的容器107中，该浓缩盐溶液例如包含氯化钠、氯化钙、氯化镁和氯化钾以及乙酸。第二次级管线103配备有用于计量进入透析液中的钠的泵108，该泵的运行取决于1)对于在主管线101和第二次级管线103的接头处形成的溶液的第二电导率设定点值与2)通过位于主管线12中的第二电导率探头109测量的该溶液的电导率的值之间的比较，该第二电导率探头109紧接主管线12与次级管线103之间的接头处的下游。应该注意，作为替代方案，原则上可以使用浓度传感器代替电导率传感器。此外，容器104和107中含有的浓缩物的具体性质可以根据环境和待制备透析流体的类型而变化。控制单元10还连接到用户界面12，例如图形用户界面，其接收操作者的输入并显示设备输出。例如，图形用户界面12可以包括触摸屏、显示屏和用于输入用户输入的硬键，或其组合。图3的实施例示出了为了输送诸如血液透析和超滤的任何一种处理而设计的替代设备2。图3的设备包括对于图1的设备所描述的相同的组件。在图3所示的设备中，与图2的实施例所描述的相同的组件用相同的附图标记标识，并且因此不再描述。实际上，与图2的血液透析过滤设备不同，图3的设备没有呈现任何输注管线。在上述实施例的每一个中，流量传感器110、111(体积型或质量型)可以用于测量每条管线中的流速。流量传感器连接到控制单元10。在输注管线15和超滤管线25引导到相应的袋16、23的图2的示例中，秤(scale)可以用于检测所输送或收集的流体量。例如，图2的设备包括可操作以用于提供与超滤容器23中收集的流体量相关的重量信息W1的第一秤33和可操作以用于提供与从输注容器16供应的流体量相关的重量信息W2的第二秤34。在图3的实施例中，该设备包括第一秤33，其可操作以用于提供与在超滤容器23中收集的流体量相关的重量信息W1。秤全部连接到控制单元10并且为控制单元10提供所述重量信息Wi，以确定每个容器中的流体的实际量以及由每个容器供应或在每个容器中容纳的流体的实际流速。在图1的示例中，没有专用的超滤管线，并且超滤的总量由传感器110和111检测到的流速的差来确定。控制单元10被配置为作用在存在于管线13和19上的适当的致动器(诸如泵)上，并且使用关于由传感器110、111检测到的流速的差的信息，以确保在处理时间T的过程中实现预定的患者流体去除，如由例如经由用户界面12提供到控制单元10的处方所需的那样。在图2和图3的示例中，为了控制在供应到次腔室4的流体量和从次腔室提取的流体量之间的流体平衡，定位在新鲜透析液管线上和在废物管线13上的流量计110、111向控制单元10提供指示通过相应管线的流体的流量的信号，并且一个或多个秤提供重量信息，其允许控制单元10导出通过超滤管线25的流速，并且如果存在输注管线15的话，其允许控制单元10导出通过输注管线15的流速。控制单元10被配置为至少控制泵17、21和27(在图2的情况下还有泵18)，以确保在处理时间T的过程中实现预定的患者流体去除，如例如经由用户界面12提供到控制单元10的处方所需的那样。应该注意，可以使用其它流体平衡系统：例如，在设备包括作为新鲜透析流体的源的容器和收集废物的容器的情况下，可以使用秤来检测由每个容器输送或收集的液体量，随后相应地通知控制单元10。作为另一种替代方案，可以使用基于体积控制的系统，在其中新鲜透析液管线19和废物管线13连接到平衡腔室系统，以确保在每个瞬间流入管线19中的液体量与从管线13离开的流体量相同。从结构观点来看，一个或多个容器/袋104、107、14、16、23可以是一次性塑料容器。血液管线6、7和过滤单元还可以是塑料的一次性组件，其可以在处理疗程开始时安装，随后在处理疗程结束时丢弃。泵(例如蠕动泵或正排量泵)已经被描述为用于调节通过每个管线的流体流量的装置；然而，应该注意，可以可选地采用其它流量调节装置，例如阀门或者阀门和泵的组合。秤可以包括压电式传感器，或应变仪，或弹簧传感器，或能够感测施加在其上的力的任何其它类型的换能器。如已经说明的，电导率传感器可以由浓度传感器代替。
有效性参数的确定
如在详细描述的开始处提到的，设备1能够确定有效性参数。在这方面，设备1的控制单元10被配置为用于命令多个过程的执行，所述多个过程包括专门用于确定指示体外血液处理的有效性的参数的任务。专用于确定有效性参数的任务包括本文如下所述的步骤。首先，控制单元10被配置为接收针对新鲜处理液中的特性Cdin的至少一个规定基线Cdset；该特性可以是透析液中的一种物质的浓度(例如，钠浓度或钙浓度)，或者透析液中的一组物质的浓度(诸如电解质浓度)或透析液的电导率。此外，规定基线的设定值可以预先设定在连接到控制单元10的存储器中，或者可选地，可以由用户经由用户界面12输入。尽管规定基线通常是恒定值，但是它可以可选地包括根据预定法则在处理期间变化的时变值。作用在适当的致动器(诸如泵21和17)的控制单元10使透析流体循环通过管线19和13并且通过处理单元2的次腔室4。更详细地，控制单元10被配置为在特性在所述规定基线Cdset处的情况下促使新鲜处理液从制备管线19中流到次腔室4：基线值处的特性例如可以通过适当地控制制备区段100的浓缩物泵105、108来实现。此外，控制单元10被配置为用于使用传感器109a读取通过废透析流体的特性的值。取决于情况，传感器109a可以例如是电导率传感器或浓度传感器(对一种或多种物质灵敏)。
除了命令透析液在管线19和13中循环之外，控制单元10例如通过操作一个或多个浓缩物泵105、108，引起新鲜处理液中的特性Cdin的值相对于所述规定基线Cdset的上游变化，随后将新鲜处理液中的特性Cdin重新建立到所述规定基线Cdset。应该注意，可以使用能够暂时改变透析液的特性的任何手段来进行特性的更改，例如，新鲜透析流体中的一种或多种物质的电导率或浓度：例如，被配置为注射预定团注的盐水的静推泵(bolus pump)可以用于该目的。上游变化引起在废透析液管线中流动的废液中的相同特性Cdout的对应的且时间上延迟的下游变化：图4示意性示出了上游变化与下游变化之间的时间延迟ΔTD；还被称为液压延迟的时间延迟取决于诸如介于传感器109与传感器109a之间的管道和次腔室的组件。上游变化与下游变化之间的时间延迟ΔTD也在图5、6、7、8中示出。
参数数学模型
控制单元10还被配置为接收至少一个参数数学模型，该参数数学模型将新鲜处理液中的特性Cdin与废液中的特性Cdout相关联。数学地描述介于两个传感器109、109a之间的组件的参数数学模型可以例如预先存储在连接到控制单元10的存储器中，或者其可以经由用户界面12或经由诸如数据读取器的其它输入装置传输到所述存储器，或者其可以从远程源远程地传输。参数模型对液压回路的在传感器109与109a之间的部分数学地建模，并且具有如下文所描述那样确定的预定数量的自由参数，以便将参数数学模型表征为一个单一模型。实际上，参数数学模型定义了一系列数学模型，并且仅在确定模型的参数之后才被明确地表征。
为了确定参数数学模型的参数，控制单元10被配置为例如从传感器109a接收由废液中的特性Cdout的下游变化的参考部分200取得的多个值的测量结果。通过首先识别下游变化相对于废液中的相同特性Cdout的相应基线值的斜升(ramp-up)部分或斜降(ramp-down)部分的开始，随后通过测量作为由所述下游变化的所述斜升部分或斜降部分取得的值的多个值，可以测量特性Cdout的变化的参考部分200取得的测量值。根据本发明的一个方面，由控制单元10用于表征数学模型的参考部分200具有显著短于下游变化的整个时长ΔTV的时长ΔTR：时长(持续时间)ΔTR可以小于时长ΔTV的70％并且可选地小于时长ΔTV的50％。这例如在图5和图6中可见：图5示出了整个下游变化的时长ΔTV，某些常规系统必须等待该时长ΔTV以便计算有效性参数，而图6示出了表征数学模型并且随后计算有效性参数所必需的短得多的间隔ΔTR。更详细地，根据本发明的一个方面，控制单元10通过使用由参考部分取得的测量值来估计参数数学模型的自由参数来表征数学模型，而不必等待整个间隔ΔTV，从而使用在时间间隔ΔTR期间取得的测量值来识别一个单一特性数学模型，该时间间隔ΔTR比ΔTV短得多。一旦已经确定了模型的参数，控制单元10就具有特性数学模型，并且可以计算有效性参数的值，该有效性参数的值作为特性数学模型的输入供应由新鲜处理液中的特性Cdin所取得的一个或多个值。换句话说，利用参数数学模型并且利用在ΔTR期间由特性Cdout取得的测量值来表征该参数数学模型，可以在不需要在整个下游变化期间进行测量的情况下计算有效性参数，从而缩短了对特性(例如，透析液的浓度或电导率)的控制不应该被用于确定有效性参数的任务以外的过程所接管的时间。换句话说，用于确定有效性参数的任务应该防止执行作用于新鲜透析液的特性的其它过程，直到在图6、8和9中表示的结束测量时刻TEND_MEAS为止，该结束测量时刻是已经完成了对用于表征模型所必需的所述下游变化的参考部分的所述多个值的测量的时刻。为了计算有效性参数，控制单元10可以例如首先计算特性Cdout的所述下游变化的至少一个有效值(significant value)：下游变化的有效值是计算的非测量的值，如图6的示例所示，该值涉及参考部分的持续时间之后的时间，例如，其可以表示下游变化在相对较长时间之后将采用的渐近值Cdout2。通过使用提供表示上游变化的一个或多个真实值或设定值的特性数学模型来计算该值；一旦已经确定了有效值Cdout2，控制单元10就可以根据计算的有效值并根据新鲜处理液中的特性Cdin所取得的一个或多个值来计算指示体外血液处理的有效性的参数(D，Cbin，K，K·t/V)的至少一个值。
至少一个有效值的计算或有效性参数的直接计算包括通过使用以下作为数学模型的输入来确定在时刻(n)废液中的特性Cdout的值Cdout(n)：
a)时间上在时刻(n)之前的多个时刻(n-1、n-2、n-3)新鲜处理液中的特性Cdin的测量值，例如由传感器109测量的测量值；或者
b)在新鲜处理液中的特性Cdin的数学计算的版本；在该第二种情况下，输入是作为输入馈送到数学模型的设定曲线或多个设定值。
数学模型(例如线性时不变(LTI)模型)可以在时域中由以下递归等式表示：
y(n)＝a0·u(n)+b1·y(n-1)+b2·y(n-2)+…bm·y(n-m),
因此，在所述参考部分之后的时刻(n)废液中的特性Cdout的值Cdout(n)利用以下递归等式来计算：
Cdout(n)＝a0·Cdin(n)+b1·Cdout(n-1)+b2·Cdout(n-2)+…bm·Cdout(n-m),其中：
Cdout(n)是在时刻(n)出口特性的计算值，
Cdin(n)是在时刻(n)入口特性的已知值，
Cdout(n-1),Cdout(n-2),…,Cdout(n-m)是在时刻(n)之前的先前时刻(n-1、n-2,…n-m)的出口特性的值，并且通过数学模型递归地计算。
a0,b1,b2,…,bm是表征数学模型的恒定参数，如通过使用下游变化的参考部分的所述测量值所估计的。
在频域中并且使用z变换，数学模型由具有至少一个零点和至少一个极点的传递函数H(z)描述。在一个实施例中，传递函数H(z)包括多个极点，例如从2个极点到5个极点，并且通过以下中的一个进行描述：H(z)＝Cdout(z)/Cdin(z)＝a0/(1-b1·z-1-b2·z-2-b3·z-3-b4·z-4-b5·z-5)，H(z)＝Cdout(z)/Cdin(z)＝a0/(1-b1·z-1-b2·z-2-b3·z-3-b4·z-4)，H(z)＝Cdout(z)/Cdin(z)＝a0/(1-b1·z-1-b2·z-2-b3·z-3)，H(z)＝Cdout(z)/Cdin(z)＝a0/(1-b1·z-1-b2·z-2)，
其中，
a0、b1、b2、b3、b4、b5是模型的恒定参数，如通过使用下游变化的参考部分的所述测量值所估计的。
图5、6和7、8分别示出了本发明的两种可能的实现方式。在图5和图6中，特性从第一值变更到第二值，并且在相对较长的时间内保持在第二值，而在图7和图8中，特性在相对较短的时间内保持在第二值。更详细地，在图5和图6的示例中，新鲜处理液中的特性Cdin的值是通过将新鲜处理液中的特性Cdin的值从第一入口值Cdin1改变为第二入口值Cdin2而改变的，该第二入口值Cdin可以在例如3至10分钟的预定时间间隔内保持恒定，从而引起废液中的特性Cdout从相应的第一出口值Cdout1对应地改变为相应的第二出口值Cdout2，以限定特性Cdout的所述时间上延迟的下游变化。在图5和图6的示例中，下游变化的参考部分在废液中的特性从所述第一出口值Cdout1改变之后开始，并持续一段时间(例如，预定的时间段ΔTR)，在该段时间ΔTR期间特性连续地增加或减小，而不会达到第二出口值Cdout2。在所示示例中，在ΔTR期间，特性Cdout未达到第二出口值Cdout2的预定分数，例如80％。此外，没必要等到实际上达到真实值Cdout2。作为代替，通过使用新鲜处理液中的特性Cdin的值或新鲜处理液中的特性Cdin的数学计算版本作为特性数学模型的输入，计算特性Cdout的第二出口值Cdout2。
值得注意的是，可以使用不同的数学模型和方法来确定第二出口值Cdout2。
实际上，废透析液(流出物)管线中对电导率阶跃的响应可以是使用数学模型预测稳态下的系统响应的差分演化算法的输入。差分演化算法是一种通过迭代地尝试改进关于给定质量度量的候选解决方案来优化问题的替代方法。这种方法通常被称为元启发式机制，因为它对正在优化的问题做出很少的假设或不做出假设，并且可以搜索候选解决方案的非常大的空间。从实际证据已经证明，运行差分演化算法大约1000代(generations)在PC104板上以大约1分钟计算为第二出口值Cdout2提供了有意义的结果。可以使用不同于先前描述的数学模型的其它策略，但是差分演化算法在大多数情况下已经被证明是良好且可靠的结果。随后，将计算的第二出口值Cdout2用作用于计算指示体外血液处理的有效性的参数(D，Cbin，K，K·t/V)的至少一个值的有效值。根据一个方面，如果参数包括有效透析率D，则使用以下公式获得对于每个相应变化的透析率的每个计算值Dk：
Dk＝(Qdial+WLR)·[1-(Cdout2-Cdout1)/(Cdin2-Cdin1)]
其中：
Cdout1是响应于制备管线中的特性Cdin到所述第一入口值Cdin1的变化由在次腔室下游的废透析液管线中的特性所取得的第一出口值，
Cdout2是计算的第二值(即，有效值)，其表示响应于制备管线中的特性Cdin从所述第一入口值Cdin1到所述第二入口值Cdin2的变化而由在次腔室下游的废透析液管线中的特性所取得的值，
Cdin1、Cdin2是由次腔室上游的制备管线中的特性(Cd)所取得的第一和第二入口值，
Qdial是制备管线中的新鲜处理液流速，
WLR是处于处理中的患者的失重率。
在图7、8中，上游变化/微扰更短，并且在新鲜处理液中特性Cdin的值是通过将该特性Cdin的值从第一入口值Cdin1改变为第二入口值Cdin2而改变的，该第二入口值Cdin2可以可选地在例如1至2分钟的预定时间间隔内保持恒定，并且随后进一步改变为第三入口值Cdout3，从而引起废液中的特性Cdout从相应的第一出口值Cdout1对应地改变为相应的第二出口值Cdout2，并且随后变回第三值Cdout3，以限定特性Cdout的所述时间上延迟的下游变化。在图7和图8的示例中，Cdin1等于或接近Cdin3。在使用短变化/微扰的情况下，计算有效性参数所需的公式不仅仅需要获知一个有效值，诸如Cdout2。在图7和图8的示例中，下游变化的参考部分在废液中的特性从所述第一出口值Cdout1改变之后开始，并持续一段时间(例如，预定的时间段ΔTR)，在该时间段ΔTR内特性连续地增加或减小。在ΔTR期间，特性Cdout可以达到或未达到第二出口值Cdout2。根据一个方面，没必要等到Cdout达到Cdout2并返回到基线值Cdout3。作为代替，通过使用新鲜处理液中的特性Cdin的值或新鲜处理液中的特性Cdin的数学计算版本作为特性数学模型的输入来计算特性Cdout的第二Cdout2和第三Cdout3或至少第三出口值Cdout3。
一旦已经计算出值Cdout1、Cdout2、Cdout3，就可以基于这些计算值和电导率的一个或多个入口值(例如Cdin1、Cdin2、Cdin3)来确定有效性参数。
例如，如果要计算透析率，则可以采用以下公式：
D＝(Qdial+WLR)[1–(2x Cdout1–Cdout2–Cdout3)/(2x Cdin1–Cdin2–Cdin3)]其中：
Cdout1是响应于制备管线中的特性Cdin到所述第一入口值Cdin1的变化而由次腔室下游的废透析液管线中的特性取得的第一出口值，
Cdout2是计算的第二值(即有效值中的一个)，其表示响应于制备管线中的特性Cdin从所述第一入口值Cdin1到所述第二入口值Cdin2的变化而由在次腔室下游的废透析液管线中的特性取得的值，
Cdout3是计算的第三值(即有效值中的一个)，其表示响应于制备管线中的特性Cdin从所述第二入口值Cdin2到所述第三入口值Cdin3的变化而由在次腔室下游的废透析液管线中的特性取得的值，
Cdin1、Cdin2、Cdin3是由在次腔室上游的制备管线中的特性(Cd)取得的第一、第二和第三入口值，
Qdial是制备管线中的新鲜处理液流速，
WLR是处于处理中的患者的失重率。
根据另一实施方案，参见图9，改变新鲜处理液中的特性Cdin的值包括在新鲜处理液的特性中施加上游变化/微扰(其可以为正弦曲线形状或短峰值形状)，从而引起废液中特性Cdout的对应下游变化/微扰。所述下游变化/微扰的参考部分开始于废液中的特性从所述第一出口值Cdout1改变之后，并持续短于整个下游变化/微扰的时长(持续时间)的一部分(例如60％或甚至50％)的预定时间段。在这种情况下，控制单元10通过使用新鲜处理液中的特性Cdin的值或新鲜处理液中的特性Cdin的数学计算版本作为对数学模型的输入，确定描述与所述参考部分连续的下游变化/微扰的其余部分的多个(例如，10个或更多个)特性Cdout的有效值，从而从所述外推的有效值中获得计算的下游变化/微扰。
随后，使用例如专利文献EP0920877中描述的公式，控制单元通过将计算的下游变化/微扰与上游变化/微扰进行比较来计算指示体外血液处理的有效性的参数(D，Cbin，K，K·t/V)的至少一个值。
根据本发明的另一方面，控制单元10还可以被配置为确定下游曲线的基线，该下游曲线表示由在次腔室下游的废透析液管线中的所述特性随时间取得的值Cdout(t)。下游曲线Cdout(t)的基线可以使用废液中的特性Cdout的测量值或使用表示下游变化的计算曲线来确定，该计算曲线是已经使用特性数学模型预先确定的。在该第二种选项中，在所述参考部分期间仅废液中的特性Cdout的测量值用于确定自由参数以识别特性数学模型；随后使用所述识别的特性数学模型数学地确定表示废液中的特性Cdout取得的值的下游曲线Cdout(t)，并识别其基线。
控制单元可以被配置为确定下游曲线Cdout(t)的基线相对于规定基线Cdset之间的角度偏差α，并且通过随角度地旋转下游曲线来补偿所述角度偏差以获得修正的下游曲线Cdout-correct(t)，如在图10的放大表示中所示的那样。
根据另一方面，控制单元10被配置为从特性Cdout中去除不期望的噪声。根据一个方面，控制单元可以接收在所述参考部分期间废液中的特性Cdout的测量值，估计参数数学模型的自由参数以识别特性数学模型，使用所述识别的特性数学模型确定表示由废液中的特性Cdout取得的值的下游曲线Cdout(t)，分析下游曲线Cdout(t)的频谱，滤除下游曲线Cdout(t)的所述频谱的处于高于预定阈值的频率处的谐波以消除下游曲线中可能存在的噪声和不期望的微扰，并且获得修正的下游曲线Cdout-correct(t)。
尽管以上描述涉及一个单一参数数学模型，但是控制单元10还可以被配置为用于存储多个数学模型，其中的每个数学模型都将新鲜处理液中的特性(Cdin)与废液中的特性(Cdout)相关联。在这种情况下，控制单元可以被配置为用于基于某些因素选择用于计算所述下游变化的至少一个有效值的数学模型，某些因素例如：上游变化的形状(一个数学模型可以更适于长阶跃变化/微扰，而另一个模型可以更适当地操作用于短正弦变化)、由设备使用的血液处理单元的类型、在传感器109与传感器109a之间的回路区段中是否存在特定的液压组件。
图11中还公开了本发明的各个方面，其示出了例示用于确定有效性参数的方法的流程图。该方法可以由上文公开的或所附权利要求中要求保护的设备中的任一设备的控制单元10执行。
该方法包括以下步骤。
-步骤300：数学模型的选择；
-步骤301：废透析液中的电导率或浓度Cdout的值的测量，所述值分别对应于在血液处理单元上游流动的新鲜透析液中产生的至少一种物质Cdin的电导率或浓度的变化(步骤301)；在参考时间ΔTR期间进行测量，参考时间ΔTR明显短于下游变化的时长，如上文已经说明的那样；
-步骤302：使用在参考时间ΔTR期间取得的Cdout的(一个或多个)测量值来表征数学模型，并识别单一数学模型；
-步骤303：使用数学模型确定计算有效性参数所需的(一个或多个)有效值；有效值可以是在参考时间段之后的时刻的下游变化的一个或多个计算的电导率或浓度值(诸如Cdout2或Cdout2和Cdout3)；
-步骤304：使用计算的一个或多个有效值确定有效性参数。
有效性参数的计算可以使用上述公式中的任一公式来进行。
示例1
此处，下面参考图12-15描述示例，其示出了使用一零点和三极点的数学模型来数学地计算整个下游变化；值得注意的是，为了表征模型，仅使用与整个下游变化的持续时间(时长)相比具有相对较短持续时间(时长)的与下游变化的参考部分相关的测量值。所提供的示例采用示例性数学模型并且参考施加于在血液处理单元的上游流动的液体中的阶跃变化/微扰。当然，可以采用其它数学模型，并且上游变化/微扰可以不同于阶跃状变化/微扰。
此外，示例参考了电导率变化和对应的测量：当然，可以使用透析液中至少一种物质的浓度的变化和对应的测量来采用相同的过程。
现在参考图12的图示，示出两条曲线：第一曲线表示入口电导率Cdin并且示出了已经施加到在血液处理单元上游流动的透析液的电导率的阶跃形的电导率变化(1mS/cm)，而第二曲线(在第一曲线下方)表示下游电导率Cdout并且示出了由于阶跃形变化/微扰在上游电导率Cdin上的结果引起的废透析液的电导率的对应变化。图13是图12的放大图，并且聚焦于出口电导率：注意图13中的曲线是通过测量从时间700s到时间950s(即，250秒)的出口电导率值而获得的。图13示出了在时间910的出口电导率Cdout2的值，其被认为是感兴趣的有效值，在使用以下公式时，其对于例如透析率的计算是必要的：
Dk＝(Qdial+WLR)·[1-(Cdout2-Cdout1)/(Cdin2-Cdin1)]
根据本发明的一个方面，不是测量电导率值直到时间950s为止，而是仅在参考部分ΔTR期间(请参考图14)进行测量，即仅测量100秒。
随后，使用下面的一零点和三极点模型：
Figure BDA0003206909490000291
使用在参考部分ΔTR期间Cdout的测量值来估计以下参数：
a0＝0.004209932871
b1＝-2.905495405197
b2＝2.815777778625
b3＝-0.910210132599
赋值
Figure BDA0003206909490000292
通过将适当长度(例如，200至300s)的理想化的单位阶跃(即，计算的阶跃)馈送到该模型，并且通过将基线值Cdout1适当地添加到模型输出，我们得到如图15所示的信号(连续线表示模型输出，而虚线示意性地表示测量的Cdout)，该信号非常接近系统在参考部分之后的时间间隔中的行为。
下表示出了在时间n＝910的邻域中Cdout的测量值与计算值的关系，其中可以看到测量值与计算值之间的良好匹配。
时间 Cd<sub>out</sub>模型(mS·100/cm) Cd<sub>out</sub>测量的(mS·100/cm)
905 1358.567173 1359
906 1358.586262 1359
907 1358.604656 1359
908 1358.622398 1359
909 1358.639698 1359
910 1358.656872 1359
911 1358.674126 1359
912 1358.691517 1359
913 1358.709053 1359
914 1358.726700 1359
915 1358.744549 1359
在时间910计算的有效值Cdout2为13.59mS/cm非常接近对应的测量值(13.58656872mS/cm)。因此，使用以上公式并依赖于13.59mS/cm的计算值Cdout2的透析率计算将提供与使用Cdout2的测量值时完全相同的结果，而仅在ΔTR期间需要实际测量结果。
上游变化
根据本发明的一个方面，控制单元被配置为，根据设备的工作条件，并且特别根据制备管线19中的新鲜处理液的流速Qdial，和/或与流速Qdial相关的另一参数，来计算新鲜处理液中的特性Cdin的值相对于所述规定基线Cdset的所述上游变化的程度(随时间变化的时长ΔT和/或幅度ΔCin)。实际上，与流速Qdial成比例的参数或流速Qdial的已知函数可以可选地用作流速Qdial。计算上游变化的程度，以便根据有效流速Qdial来调节和优化所述上游变化，并使透析液的特性的不期望的修改对患者的影响最小化。这样，在处理期间，在新鲜处理液的每个流速Qdial下设定最佳的随时间变化的时长ΔT和/或最佳幅度ΔCin，这意味着确保了“精度与处理中断”的最佳折衷并且避免了确定有效性参数的不必要的机器时间。
应该注意，该与上游变化的优化相关的方面也可以独立于上面详细描述的参数数学模型的实施。实际上，与下游变化相关的值也可以全部以某种其它方式测量和/或计算，并且用于在不使用参数数学模型的情况下计算指示体外血液处理的有效性的参数的所述至少一个值。
如图4、7、8和9示意性示出的，上游变化可以是矩形或正方形的形状，或者是钟形或波峰或正弦曲线的形状。所述上游变化具有幅度ΔCin和随时间变化的时长ΔT。随时间变化的时长ΔT是在其间特性Cdin不同于规定基线Cdset的时间框架。在图4、7、8和9中，上游变化全部在规定基线Cdset上方(高于规定基线Cdset)，但是上游变化也可以全部在规定基线Cdset下方(低于规定基线Cdset)，如图19中所示。上游变化是上游变化的最大值或最小值与规定基线Cdset之间的差。在图17和图18中，上游变化包括两个或三个连续部分，它们一个接一个地放置并且在规定基线Cdset上方和规定基线Cdset下方延伸。在规定基线Cdset上方的一个或多个部分与在规定基线Cdset下方的一个或多个部分交替地布置，使得在新鲜处理液中引起的特性的值的上游变化相对于针对这种特性的规定基线Cdset减小和增大。幅度ΔCin是上游变化的最大值与最小值之间的差。随时间变化的时长ΔT是在规定基线Cdset上方的一个或多个部分和在规定基线Cdset下方的一个或多个部分的部分时长的总和。
根据新鲜处理液的流速Qdial的增大来减小随时间变化的时长ΔT和/或幅度ΔCin是可行的。换句话说，如果新鲜处理液的流速Qdial减小，则幅度ΔCin和/或随时间变化的时长ΔT增大，并且如果新鲜处理液的流速Qdial增大，则幅度ΔCin和/或随时间变化的时长ΔT减小。
计算的随时间变化的时长可以在50s与200s之间，可选地在90s与150s之间，特性Cdin可以是新鲜处理液中的电导率，并且所述电导率的计算幅度可以在0.4mS/cm与1.1mS/cm之间，可选地在0.5mS/cm与1mS/cm之间。在处理期间，新鲜处理液的流速Qdial可以在250ml/min与850ml/min之间，可选地在300ml/min与800ml/min之间。根据一些实施例，随时间变化的时长ΔT和/或幅度ΔCin相对于新鲜处理液的流速成反比。根据一些实施例，通过插值曲线来计算随时间变化的时长ΔT和/或幅度ΔCin(在图16中示出了本发明的方法)。
可以使用以下插值曲线来计算随时间变化的时长ΔT。
i)ΔT＝((ΔTmin-ΔTmax)/(Qdialmax-Qdialmin))*(Qdial-Qdialmax)+ΔTmin其中：
Qdial是制备管线中的新鲜处理液的流速，例如，在处理期间由流量传感器110测量或设定为工作参数；
Qdialmax是设备的最大流速(例如，在750ml/min与850ml/min之间)；
ΔTmin是对应于设备的最大流速的随时间变化的最小时长(例如，在80s与100s之间)；
Qdialmin是设备的最小流速(例如，在250ml/min与350ml/min之间)；
ΔTmax是对应于设备的最小流速的随时间变化的最大时长(例如，在140s与160s之间)。
所述最大流速Qdialmax、所述随时间变化的最小时长ΔTmin、所述最小流速Qdialmin、所述随时间变化的最大时长ΔTmax是作为出厂设置预先存储在控制单元10的存储器中的值，或者是经由用户界面12或通过其它输入装置(诸如数据读取器)传输到所述存储器的值，或者是可以从远程源远程传输的值。
幅度ΔCin可以使用以下插值曲线来计算
ii)ΔCin＝((ΔCmin-ΔCmax)/(Qdialmax-Qdialmin)))*(Qdial-Qdialmax)+ΔCmin
其中：
Qdial是制备管线中新鲜处理液的流速；
Qdialmax是设备的最大流速；
ΔCmin是对应于设备的最大流速的最小幅度(例如，在0.4mS/cm至0.6mS/cm之间的电导率幅度)；
Qdialmin是设备的最小流速；
ΔCmax是对应于设备的最小流速的最大幅度(例如，在0.9mS/cm与1.1mS/cm之间的电导率幅度)。
所述最大流速Qdialmax、所述最小幅度ΔCmin、所述最小流速Qdialmin、所述最大幅度ΔCmax是作为出厂设置预先存储在控制单元10的存储器中的值，或者是经由用户界面12或通过其它输入装置(诸如数据读取器)传输到所述存储器的值，或者是从远程源远程传输的值。
上述实施例的插值曲线分别仅从两个流速Qdialmax和Qdialmin(以及对应的ΔCmax、ΔCmin或ΔTmax、ΔTmin)开始计算。在其它实施例中，可以从“m”个点开始计算插值曲线，其中,“m”等于或大于二。“m”个点中的每一个由新鲜处理液的流速值Qdialm和由对应于所述流速值Qdialm的特性Cdin的随时间变化的时长ΔTm和/或幅度ΔCm限定。例如，从上述最大流速Qdialmax和最小流速Qdialmin开始并且还从第三点(例如包括在最大流速Qdialmax与最小流速Qdialmin之间并且对应于随时间变化的中间时长ΔTmid或对应于中间幅度ΔCmid的设备的中间流速Qdialmid)计算插值曲线。
示例2
在此，下面描述示例。
设备的最小流速Qdialmin为300ml/min。
对应于设备的最小流速Qdialmin的随时间变化的最大时长ΔTmax为150s。
设备的最大流速Qdialmax为800ml/min。
对应于设备的最大流速Qdialmax的随时间变化的最小时长ΔTmin为90s。
对应于设备的最小流速Qdialmin的最大电导率幅度ΔCmax为1mS/cm。
对应于设备的最大流速Qdialmax的最小电导率幅度ΔCmin为0.5mS/cm。
处理期间制备管线中的新鲜处理液的流速Qdial为500ml/min。
使用插值曲线i)计算上游变化随时间变化的时长ΔT：
ΔT＝((ΔTmin-ΔTmax)/(Qdialmax-Qdialmin))*(Qdial-Qdialmax)
+ΔTmin＝((90-150)/(800-300))*(500-800)+90＝126s
使用插值曲线ii)计算电导率的上游变化的幅度：
ΔCin＝((ΔCmin-ΔCmax)/(Qdialmax-Qdialmin)))*(Qdial-Qdialmax)
+ΔCmin＝((0.5-1)/(800-300)))*(500-800)+0.5＝0.8mS/cm
根据其它实施例，幅度ΔCin和/或随时间变化的时长ΔT选自“n”个固定幅度ΔC1、ΔCn和/或固定的随时间变化的时长ΔT1、ΔTn，并且它们分别对应于流速的“n”个范围ΔQdial1、ΔQdialn之中的一个范围，处理的流速Qdial落入该范围中。所述多个固定幅度ΔC1、ΔCn和/或固定的随时间变化的时长ΔT1、ΔTn以及“n”个范围ΔQdial1、ΔQdialn作为出厂设置存储在控制单元10的存储器中，或者经由用户界面12或经由其它输入装置(诸如数据读取器)传输到所述存储器，或者其可以从远程源远程传输。处理的流速Qdial可以通过流量传感器110测量，或者其是或被预设为处理的工作参数。
例如，控制单元10接收“n”个固定的随时间变化的时长ΔT1、ΔTn(例如，第一、第二和第三随时间变化的时长，分别为150s、120s、90s)以及新鲜处理液的流速的“n”个范围ΔQdial1、ΔQdialn(例如，流速的第一、第二和第三范围，分别在300-350/400ml/min之间、400-600/650ml/min之间、650-800ml/min之间)，其中，“n”个范围中的每一个被分配给“n”个所述固定的随时间变化的时长ΔT1、ΔTn中的一个固定的随时间变化的时长/与其组合。随后，控制单元10接收处理的流速Qdial，并且通过将接收到的流速Qdial与“n”个范围ΔQdial1、ΔQdialn比较并通过选择对应于所述“n”个范围之中的流速Qdial所落入的范围的固定的随时间变化的时长，来计算要生成的上游变化的随时间变化的时长ΔT。
控制单元10还接收“n”个固定幅度ΔC1、ΔCn(例如，电导率的第一、第二和第三幅度，分别为0.5mS/cm、0.7mS/cm、1mS/cm)和新鲜处理液的流速的“n”个范围ΔQdial1、ΔQdialn，其中“n”个范围中的每一个被分配给“n”个固定幅度ΔC1、ΔCn中的固定幅度/与其组合。随后，控制单元10接收处理的流速Qdial，并通过将接收到的流速Qdial与“n”个范围ΔQdial1、ΔQdialn比较并通过选择对应于所述“n”个范围之中的流速Qdial所落入的范围的固定幅度ΔCin，来计算要生成的上游变化的幅度ΔCin。
根据本发明的一个方面，控制单元10被配置为计算和生成上游变化，使得所述上游变化低于新鲜处理液中的特性Cdin的最大允许值Cdin max(例如，1.5mS/cm)并且高于新鲜处理液中的特性Cdin的最小允许值Cdin min(例如，0.1mS/cm)
如果规定基线Cdset接近最小允许值Cdin min，则计算并生成全部在所述规定基线Cdset上方的上游变化，如图4所示。如果规定基线Cdset接近最大允许值Cdin max，则计算并生成全部在所述规定基线Cdset下方的上游变化，如图19所示。
根据本发明的一个方面，控制单元10被配置为计算并生成上游变化，使得所述上游变化包括一个接一个地放置的至少两个连续部分，一个部分在规定基线Cdset上方延伸，而另一个部分在规定基线Cdset下方延伸(如上所述并在图17和图18中示出)，并且使得上游变化的在规定基线Cdset上方的一个或多个部分的总面积等于或基本上等于上游变化的在规定基线Cdset下方的一个或多个部分的总面积。这将确保患者的总钠平衡将是中性的或基本上中性的。
图17示出了上游变化，其包括在规定基线Cdset上方并界定第一面积A1的第一部分，以及在规定基线Cdset下方延伸并界定等于A1的第二面积A2的第二部分。图18示出了上游变化，其包括在规定基线Cdset上方并界定第一面积A1的第一部分、在规定基线Cdset下方延伸并界定第二面积A2的第二部分以及在规定基线Cdset上方延伸并界定第三面积A3的第三部分，其中，A2等于A1和A3的总和。如果规定基线Cdset接近最大允许值Cdin max并且还接近最小允许值Cdin min(相对于针对处理的上游变化的幅度)，则设有规定基线Cdset上方和下方的部分的上游变化允许将所述上游变化保持在最大允许值Cdin max与最小允许值Cdin min之间。例如，控制单元10计算随时间变化的时长ΔT和幅度ΔCin，随后将特性Cdin的上游变化与最小允许值Cdin min和最大允许值Cdin max进行比较，并且如果上游变化超过所述最小和最大允许值Cdin min、Cdin max，则相对于规定基线Cdset调整上游变化的位置和/或计算连续部分的数量，以将上游变化保持在最大允许值Cdin max与最小允许值Cdin min之间和/或使得上游变化的在规定基线Cdset上方的一个或多个部分的总面积等于或基本等于上游变化的在规定基线Cdset下方的一个或多个部分的总面积。
控制单元
如已经示出的，根据本发明的设备利用至少一个控制单元10。该控制单元10可以包括具有存储器(或多个存储器)的数字处理器(CPU)、模拟类型电路或具有一个或多个模拟处理电路的一个或多个数字处理单元的组合。在本说明书和权利要求书中，示出了控制单元10“被配置”或“被编程”为执行某些步骤：这在实践中可以通过允许对控制单元10进行配置或编程的任何手段来实现，例如，在控制单元10包括一个或多个CPU的情况下，一个或多个程序被存储在适当的存储器中：该程序或包含指令的程序在由控制单元10执行时，引起控制单元10执行结合控制单元10所描述和/或所要求保护的步骤。可选地，如果控制单元10是模拟类型的，则控制单元10的电路被设计为包括被配置为在使用中处理电信号(诸如执行本文所公开的控制单元10的步骤)的电路。
虽然本发明已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例进行了描述，但是应该理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求的范围内的各种修改和等效布置。

Claims (23)

1.一种用于血液的体外处理的设备，包括：
血液处理单元(2)，具有由半透膜(5)分隔开的主腔室(3)和次腔室(4)；
制备管线(19)，具有连接到所述处理单元(2)的次腔室(4)的入口并且被配置为将新鲜处理液输送到所述次腔室(4)的一端，所述新鲜处理液呈现出从由以下各项组成的组中选择的一种特性(Cdin)：
所述新鲜处理液中的电导率，以及
所述新鲜处理液中的至少一种物质的浓度，
废透析液管线(13)，具有连接到所述次腔室(4)的出口并且被配置为从所述次腔室(4)去除废液的一端，所述废液呈现出从由以下各项组成的组中选择的一种特性(Cdout)：
所述废液中的电导率，以及
所述废液中的至少一种物质的浓度，
控制单元(10)，被配置为命令执行用于确定指示体外血液处理的有效性的参数的任务，所述任务包括以下步骤：
-接收针对所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的至少一个规定基线(Cdset)；
-在所述特性处于所述规定基线(Cdset)处的情况下，使所述新鲜处理液从所述制备管线(19)中流动到所述次腔室(4)；
-使废液流出所述次腔室(4)流到所述废透析液管线(13)中；
-引起所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的值相对于所述规定基线(Cdset)的上游变化，从而引起在所述废透析液管线(13)中流动的废液中的相同特性(Cdout)的对应的和时间上延迟的下游变化；其中，所述上游变化具有幅度(ΔCin)和随时间变化的时长(ΔT)；
-通过使用与所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的值的上游变化相关的值和与所述废液中的相同特性(Cdout)的下游变化相关的值，来计算指示所述体外血液处理的有效性的参数(D，Cbin，K，K·t/V)的至少一个值；
其中，所述任务还包括：
-接收所述制备管线(19)中的新鲜处理液的流速(Qdial)或与所述流速(Qdial)相关的参数；
-根据所述流速(Qdial)或与所述流速(Qdial)相关的参数来计算要引起的上游变化的所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，如果所述流速(Qdial)较低，则所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)较高，并且其中，如果所述新鲜处理液的流速(Qdial)较高，则所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)较低。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，通过至少一个数学公式来执行计算所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)，可选地，所述数学公式是插值曲线；其中，可选地，所述插值曲线是从“m”个点开始计算的，每个点由所述新鲜处理液的流速值(Qdialm)以及由对应于所述流速值(Qdialm)的随时间变化的时长(ΔTm)和/或幅度(ΔCm)来限定；其中，可选地，“m”等于或大于二。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述任务包括：
-接收对应于所述设备的最大流速(Qdialmax)的随时间变化的最小时长(ΔTmin)；
-接收对应于所述设备的最小流速(Qdialmin)的随时间变化的最大时长(ΔTmax)；
-可选地，接收对应于所述设备的中间流速(Qdialmid)的至少一个随时间变化的中间时长(ΔTmid)，其中，所述中间流速(Qdialmid)被包括在所述最大流速(Qdialmax)与所述最小流速(Qdialmin)之间；
-基于所述随时间变化的最小时长(ΔTmin)、所述最大流速(Qdialmax)、所述随时间变化的最大时长(ΔTmax)、所述最小流速(Qdialmin)以及可选地所述随时间的中间时长(ΔTmid)和所述中间流速(Qdialmid)来计算随时间变化的时长插值曲线；
-通过所述随时间变化的时长插值曲线来计算所述随时间变化的时长(ΔT)。
5.根据权利要求3或4所述的设备，其中，使用以下数学公式来计算所述随时间变化的时长(ΔT)：
ΔT＝((ΔTmin-ΔTmax)/(Qdialmax-Qdialmin))*(Qdial-Qdialmax)+ΔTmin
其中：
Qdial是所述制备管线中的新鲜处理液的流速；
Qdialmax是所述设备的最大流速；
ΔTmin是对应于所述设备的最大流速(Qdialmax)的随时间变化的最小时长；
Qdialmin是所述设备的最小流速；
ΔTmax是对应于所述设备的最小流速(Qdialmin)的随时间变化的最大时长。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-接收对应于所述设备的最大流速(Qdialmax)的最小幅度(ΔCmin)；
-接收对应于所述设备的最小流速(Qdialmin)的最大幅度(ΔCmax)；
-可选地，接收对应于所述设备的中间流速(Qdialmid)的至少一个中间幅度(ΔCmid)，其中，所述中间流速(Qdialmid)被包括在所述最大流速(Qdialmax)与所述最小流速(Qdialmin)之间；
-基于所述最小幅度(ΔCmin)、所述最大流速(Qdialmax)、所述最大幅度(ΔCmax)、所述最小流速(Qdialmin)以及可选地所述中间幅度(ΔCmid)和所述中间流速(Qdialmid)来计算幅度插值曲线；
-通过所述幅度插值曲线计算所述幅度(ΔCin)。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的设备，其中，使用以下数学公式来计算所述幅度(ΔCin)：
ΔCin＝((ΔCmin-ΔCmax)/(Qdialmax-Qdialmin)))*(Qdial-Qdialmax)+ΔCmin
其中：
Qdial是所述制备管线中的新鲜处理液的流速；
Qdialmax是所述设备的最大流速；
ΔCmin是对应于所述最大流速(Qdialmax)的最小幅度；
Qdialmin是所述设备的最小流速；
ΔCmax是对应于所述最小流速(Qdialmin)的最大幅度。
8.根据权利要求1或2所述的设备，其中，计算所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)包括：在存储在所述控制单元(10)中的多个固定幅度(ΔC1，ΔCn)和/或固定的随时间变化的时长(ΔT1，ΔTn)之中选择所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)，所述多个固定幅度(ΔC1，ΔCn)和/或固定的随时间变化的时长(ΔT1，ΔTn)中的每一个对应于接收到的流速(Qdial)所落入的范围，其中，所述范围是存储在所述控制单元(10)中的多个流速范围(ΔQdial1，ΔQdialn)中的一个。
9.根据前述权利要求1、2或8中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-接收“n”个固定的随时间变化的时长(ΔT1，ΔTn)；
-接收所述新鲜处理液的流速(Qdial)的“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)，所述“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)中的每一个被分配给固定的随时间变化的时长(ΔT1，ΔTn)；
其中，计算所述随时间变化的时长(ΔT)包括：
-将接收到的流速(Qdial)与所述“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)进行比较；
-选择与所述“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)之中的所述流速(Qdial)所落入的范围相对应的固定的随时间变化的时长(ΔT1，ΔTn)。
10.根据前述权利要求9所述的设备，其中，所述“n”个固定的随时间变化的时长(ΔT1，ΔTn)包括：
-随时间变化的第一时长(ΔT1)，可选地为150秒；
-随时间变化的第二时长(ΔT2)，可选地为120秒；
-随时间变化的第三时长(ΔT3)，可选地为90秒，
并且其中，所述流速(Qdial)的“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)包括：
-第一范围(ΔQdial1)，可选地在300ml/min与400ml/min之间；
-第二范围(ΔQdial2)，可选地在400ml/min与600ml/min之间；
-第三范围(ΔQdial3)，可选地在600ml/min与800ml/min之间。
11.根据前述权利要求1、2或8、9、10中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-接收“n”个固定幅度(ΔC1，ΔCn)；
-接收所述新鲜处理液的流速(Qdial)的“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)，所述“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)中的每一个被分配给固定幅度(ΔC1，ΔCn)；
其中，计算所述幅度(ΔCin)包括：
-将接收到的流速(Qdial)与所述“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)进行比较；
-选择与所述“n”个范围(ΔQdial1，ΔQdialn)之中的所述流速(Qdial)所落入的范围相对应的固定幅度(ΔC1，ΔCn)。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-引起所述特性(Cdin)的值的上游变化，以使得所述特性(Cdin)的值的上游变化全部在所述规定基线(Cdset)上方或全部在所述规定基线(Cdset)下方，并且其中，所述幅度(ΔCin)是所述规定基线(Cdset)与所述上游变化的最大值或最小值之间的差；或者以使得所述特性(Cdin)的值的上游变化包括在所述规定基线(Cdset)上方的至少一部分和在所述规定基线(Cdset)下方的至少一部分，并且其中，所述幅度(ΔCin)是所述上游变化的最大值与最小值之间的差。
13.根据前述权利要求12所述的设备，其中，所述任务包括：
-引起所述特性(Cdin)的值的上游变化，以使得所述特性(Cdin)的值的上游变化或者所述特性(Cdin)的值的上游变化的部分具有矩形形状或基本上矩形形状，或者是钟形或基本上钟形。
14.根据前述权利要求12或13中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-引起所述特性(Cdin)的值的上游变化，以使得所述特性(Cdin)的值的上游变化的在所述规定基线(Cdset)上方的一个或多个部分的总面积等于或基本上等于所述特性(Cdin)的值的上游变化的在所述规定基线(Cdset)下方的一个或多个部分的总面积。
15.根据前述权利要求12或13或14中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-接收所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的最大允许值(Cdin max)；
-接收所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的最小允许值(Cdin min)；
-引起所述特性(Cdin)的值的上游变化，以使得所述上游变化全部在所述特性(Cdin)的最小允许值(Cdin min)与所述特性(Cdin)的最大允许值(Cdin max)之间。
16.根据前述权利要求1至15中任一项所述的设备，其中，接收所述制备管线(19)中的新鲜处理液的流速(Qdial)或与所述流速(Qdial)相关的参数包括：
·在血液透析(HD)处理中，接收流出物流速(Qeff)和超滤流速(Quf)，并且基于所述流出物流速(Qeff)和所述超滤流速(Quf)来计算所述流速(Qdial)或与所述流速(Qdial)相关的参数；或者
·在血液透析过滤(HDF)处理中，接收流出物流速(Qeff)、输注流速(Qinf)和超滤流速(Quf)，并且基于所述流出物流速(Qeff)、所述输注流速(Qinf)和所述超滤流速(Quf)来计算所述流速(Qdial)或与所述流速(Qdial)相关的参数。
17.根据前述权利要求1至16中任一项所述的设备，其中，所述控制单元执行所述任务，包括：
-接收所述主腔室的入口处的血液流速或血浆流速；以及
-还根据所述血液流速或所述血浆流速来计算要引起的上游变化的所述幅度和/或所述随时间变化的时长。
18.根据前述权利要求1至17中任一项所述的设备，其中，所述控制单元执行所述任务，包括：
-接收所述血液处理单元的效率参数，诸如清除率或透析率或传质面积系数(K0A)，以及
-还根据所述血液处理单元的效率参数来计算要引起的上游变化的所述幅度和/或所述随时间变化的时长。
19.根据前述权利要求1至18中任一项所述的设备，其中，计算的随时间变化的时长在作为预定的随时间变化的最小时长的50s与作为预定的随时间变化的最大时长的200s之间，可选地在作为预定的随时间变化的最小时长的90s与作为预定的随时间变化的最大时长的150s之间，和/或所述特性是所述新鲜液体中的电导率，并且计算的电导率幅度在作为绝对值的0.4mS/cm与作为绝对值的1.1mS/cm之间，可选地在作为绝对值的0.5mS/cm与作为绝对值的1mS/cm之间。
20.一种用于血液的体外处理的设备，包括：
血液处理单元(2)，具有由半透膜(5)分隔开的主腔室(3)和次腔室(4)；
制备管线(19)，具有连接到所述处理单元(2)的次腔室(4)的入口并且被配置为将新鲜处理液输送到所述次腔室(4)的一端，所述新鲜处理液呈现出从由以下各项组成的组中选择的一种特性(Cdin)：
所述新鲜处理液中的电导率，以及
所述新鲜处理液中的至少一种物质的浓度，
废透析液管线(13)，具有连接到所述次腔室(4)的出口并且被配置为从所述次腔室(4)去除废液的一端，所述废液呈现出从由以下各项组成的组中选择的一种特性(Cdout)：
所述废液中的电导率，以及
所述废液中的至少一种物质的浓度，
控制单元(10)，被配置为命令执行用于确定指示所述体外血液处理的有效性的参数的任务，所述任务包括以下步骤：
-接收针对所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的至少一个规定基线(Cdset)；
-在所述特性处于所述规定基线(Cdset)处的情况下，使所述新鲜处理液从所述制备管线(19)中流动到所述次腔室(4)；
-使废液流出所述次腔室(4)流到所述废透析液管线(13)中；
-引起所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的值相对于所述规定基线(Cdset)的上游变化，从而引起在所述废透析液管线(13)中流动的废液中的相同特性(Cdout)的对应的和时间上延迟的下游变化；其中，所述上游变化具有幅度(ΔCin)和随时间变化的时长(ΔT)；
-通过使用与所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的值的上游变化相关的值和与所述废液中的相同特性(Cdout)的下游变化相关的值，来计算指示所述体外血液处理的有效性的参数(D，Cbin，K，K·t/V)的至少一个值；其中，所述任务还包括：
-接收所述主腔室的入口处的血液流速或血浆流速，或者与所述主腔室的入口处的血液流速或血浆流速相关的参数，和/或接收所述血液处理单元的效率参数，诸如清除率或透析率或传质面积系数(K0A)；以及
-根据以下中的任一个或两个来计算要引起的上游变化的所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)：
a)所述血液流速或血浆流速，或者与所述血液流速或血浆流速相关的参数；
b)所述血液处理单元的效率参数。
21.一种用于血液的体外处理的设备，包括：
血液处理单元(2)，具有由半透膜(5)分隔开的主腔室(3)和次腔室(4)；
制备管线(19)，具有连接到所述处理单元(2)的次腔室(4)的入口并且被配置为将新鲜处理液输送到所述次腔室(4)的一端，所述新鲜处理液呈现出从由以下各项组成的组中选择的一种特性(Cdin)：
所述新鲜处理液中的电导率，以及
所述新鲜处理液中的至少一种物质的浓度，
废透析液管线(13)，具有连接到所述次腔室(4)的出口并且被配置为从所述次腔室(4)去除废液的一端，所述废液呈现出从由以下各项组成的组中选择的一种特性(Cdout)：
所述废液中的电导率，以及
所述废液中的至少一种物质的浓度，
控制单元(10)，被配置为命令执行用于确定指示所述体外血液处理的有效性的参数的任务，所述任务包括以下步骤：
-接收针对所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的至少一个规定基线(Cdset)；
-在所述特性处于所述规定基线(Cdset)处的情况下，使新鲜处理液从所述制备管线(19)中流动到所述次腔室(4)；
-使废液流出所述次腔室(4)流到所述废透析液管线(13)中；
-引起所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的值相对于所述规定基线(Cdset)的上游变化，从而引起在所述废透析液管线(13)中流动的废液中的相同特性(Cdout)的对应的和时间上延迟的下游变化；其中，所述上游变化具有幅度(ΔCin)和随时间变化的时长(ΔT)；
-通过使用与所述新鲜处理液中的特性(Cdin)的值的上游变化相关的值和与所述废液中的相同特性(Cdout)的下游变化相关的值，来计算指示所述体外血液处理的有效性的参数(D，Cbin，K，K·t/V)的至少一个值；
其中，所述任务还包括：
-计算在所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)的多个容许值之中的要引起的上游变化的所述幅度(ΔCin)和/或所述随时间变化的时长(ΔT)；
-引起所述特性的值(Cdin)的上游变化，以使得所述上游变化包括所述规定基线上方的至少一部分和所述规定基线下方的至少一部分，并且以使得所述上游变化的在所述规定基线上方的一个或多个部分的总面积等于或基本上等于所述上游变化的在所述规定基线下方的一个或多个部分的总面积。
22.根据前述权利要求21所述的设备，其中，在所述规定基线上方的所述一个或多个部分和在所述规定基线下方的所述一个或多个部分一个接一个地连续布置，可选地，在所述规定基线上方的所述一个或多个部分与在所述规定基线下方的所述一个或多个部分交替地布置。
23.根据前述权利要求21和22中任一项所述的设备，其中，所述任务包括：
-接收所述新鲜处理液中的特性的最大允许值；
-接收所述新鲜处理液中的特性的最小允许值；
-引起所述特性的值的上游变化，以使得所述上游变化全部在所述特性的最小允许值与所述特性的最大允许值之间。
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