CN117279678A - 用于去除次级膜的体外装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种体外血液治疗装置和方法，用于在体外血液治疗期间去除形成在透析器的半透膜上的次级膜。所述体外血液治疗装置在第一操作模式下操作，在所述第一操作模式中，透析液出口阀打开，使得透析液流过透析器供给管线、流过透析液腔室、流入并流过透析器排出管线。所述体外血液治疗装置在第二操作模式下操作，以从所述半透膜去除所述次级膜。在所述第二操作模式期间，所述透析液出口阀持续关闭一段时间，防止透析液流过所述透析器排出管线。反冲洗程序产生，其中，一定体积的透析液从所述透析液腔室通过所述半透膜进入所述血液腔室。

Description

用于去除次级膜的体外装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年5月14日提交的美国临时专利申请No.63/188，624的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于体外治疗血液的装置和方法，例如通过血液透析、血液滤过和血液透析滤过。

背景技术

肾脏替代治疗系统用于必须在其体外治疗其血液的患者。体外血液治疗可以用于从患者的血液中提取不期望的物质或分子，并且如果需要，将期望的物质或分子添加到血液中。体外血液治疗是通过使血液通过透析器来完成的。半透膜将透析器分隔成血液腔室和透析液腔室。从患者抽取的血液被引入血液腔室并流过半透膜。半透膜选择性地允许血液中的物质从血液腔室穿过半透膜流入透析液腔室。根据治疗的类型，半透膜还选择性地允许透析液腔室中的物质穿过半透膜流入血液腔室。

可以执行许多不同类型的体外血液治疗。在血液滤过(HF)治疗中，血液流过半透膜，并且来自血液的不期望的物质和毒素被拉过半透膜并被透析液带走。同时，在血液通过透析器之前或之后，以及在血液返回到患者之前通常通过将透析液或也称为置换流体的置换物分配到血液中，将期望的物质添加到血液中。在血液透析(HD)治疗中，将含有期望物质的透析液引入透析器的透析液腔室中。来自血液的不期望的物质穿过半透膜进入透析液，来自透析液的期望的物质可以穿过半透膜进入血液。在血液透析滤过(HDF)治疗中，血液和透析液交换物质，如在HD中，此外，物质被添加到血液中，通常通过在已治疗的血液返回到患者之前将透析液分配到已治疗的血液中，如在HF中。超滤(UF)包括通过穿过半透膜进入透析液腔室的对流从血液中去除不期望的物质。

血液的凝结，也称为凝血，通常通过使用诸如肝素的抗凝血剂来减少。然而，在治疗期间，来自血液的物质，如凝结的血液、致病性细胞因子、趋化因子、心肌抑制因子、C’活化蛋白以及诸如此类，可能会堵塞透析器的半透膜。这种现象可以被称为膜污染或次级膜形成。对半透膜的影响是通量的逐渐下降和半透膜选择性的改变。膜污染主要是由浓差极化和蛋白质吸附或沉积在半透膜表面或其孔中引起的。浓差极化是由于溶质在半透膜表面附近积聚而使得的浓度梯度的结果。这种溶质积累也被称为次级膜。蛋白质吸附或沉积在表面上或其孔中是由吸附或捕获在半透膜的孔中的蛋白质引起的，从而改变了半透膜的性质。当半透膜的一些区域开始变得不太有效时，必须采取措施来保持相同的治疗效率。

先前已经通过冲洗血液回路和更换过滤器来管理次级膜。然而，这些程序是耗时的，并且治疗必须停止。用于在治疗期间去除次级膜的其它装置和方法需要使用附加的透析液管线、传感器、泵以及诸如此类，这些装置和方法不必要地复杂并且需要对体外血液治疗装置进行昂贵的修正。

因此，需要一种用于去除在体外血液治疗期间形成的次级膜的装置和方法，该装置和方法是高效的并且能够对现有的体外血液治疗装置进行廉价地修正。

发明内容

本发明的一个特征是提供一种从透析器的半透膜上去除次级膜的体外装置和方法。

本发明的另一个特征是提供一种在患者的体外治疗期间从透析器的半透膜上去除次级膜的体外装置和方法。

本发明的另一特征是提供一种在对患者进行体外治疗期间间歇地从透析器的半透膜上去除次级膜的体外装置。

本发明的又一个特征是提供对体外装置的改进，以在患者的体外治疗期间间歇地从透析器的半透膜上去除次级膜。

本发明的另一个特征是提供一种体外装置，所述体外装置间歇地将受控体积的透析液从透析液腔室通过半透膜引入透析器的血液腔室，以在患者的体外治疗期间从所述半透膜上去除次级膜。

本发明的另一特征是提供一种体外装置，所述体外装置检测透析器的半透膜上次级膜的积聚，并且在患者的体外治疗期间，在检测到积聚时，从半透膜上去除所述次级膜。

本发明的又一特征是提供一种用于体外装置的处理器，所述处理器被编程或以其它方式配置成能够执行一组指令以在患者的体外治疗期间从半透膜上去除次级膜。

本发明的又一特征是提供一种用于体外装置的处理器，所述处理器被编程或以其它方式配置成能够执行一组指令，以检测透析器的半透膜上次级膜的积聚，并在患者的体外治疗期间，在检测到积聚时，从所述半透膜上去除所述次级膜。

本发明的附加的特征和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过本发明的实践来学习。本发明的目的和其它优点将借助于在说明书和所附权利要求中特别指出的元素和组合来实现和获得。

为了实现这些和其它优点，并且根据本发明的目的，如本文所体现和广泛描述的，本发明涉及一种体外血液治疗装置。所述体外血液治疗装置包括透析器，所述透析器具有血液腔室、透析液腔室、透析液入口、透析液出口和半透膜。所述血液腔室和所述透析液腔室通过所述半透膜彼此隔开。透析器供给管线通向所述透析液入口并被配置成能够将透析液供应到所述透析液腔室。透析器排出管线从所述透析液出口引出并被配置成能够将透析液从所述透析液腔室排走。透析液泵被配置成能够将透析液通过所述透析器供给管线泵送到所述透析液腔室，并通过所述透析器排出管线从所述透析液腔室泵出。

例如，返回管线下游的流量泵和/或超滤液泵可以被配置成能够在操作状态与非操作状态之间切换。在所述操作状态下，所述超滤液泵将液体从所述血液腔室通过所述半透膜抽吸到所述透析液腔室中并使其离开所述透析液腔室。

所述透析液泵被配置成能够在所述体外血液治疗装置的第一操作模式和所述体外血液治疗装置的第二操作模式下操作。所述第一操作模式在透析液出口阀打开的配置中操作，使得透析液流过所述透析器供给管线、流过所述透析液腔室、流入并流过所述透析器排出管线。所述第二操作模式在所述透析液出口阀持续关闭一段时间、所述超滤液泵切换到所述非操作状态，防止透析液流过所述透析器排出管线，并使一定体积的透析液从所述透析液腔室通过所述半透膜进入所述血液腔室的配置中操作。平衡腔室可以被装备成使得所述阀被关闭并且然后被重新打开以允许平衡腔室循环完成。

本发明还涉及具有处理器和与处理器通信的传感器或传感器系统的体外血液治疗装置。所述传感器或传感器系统被配置成能够生成传感器数据，并且所述处理器被配置成能够处理所述传感器数据。所述处理器还被配置成能够基于所处理的所述传感器数据将所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式并持续一段时间。

本发明还涉及被配置成能够基于所述传感器数据确定次级膜正在所述半透膜上积聚的处理器。当所述处理器确定所述次级膜正在所述半透膜上积聚时，所述处理器在一段时间内加速所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式到第二操作模式的切换。

本发明还涉及一种血液治疗方法，所述方法包括利用本发明的体外血液治疗装置对患者进行血液治疗，以及在血液治疗期间间歇地从所述半透膜上去除次级膜。

本发明还涉及一种用于体外装置的处理器，所述处理器被编程或以其它方式配置成能够执行一组指令，以在患者的体外治疗期间从半透膜上去除次级膜。

本发明还涉及一种用于体外装置的处理器，所述处理器被编程或以其它方式配置成能够执行一组指令，以检测透析器的半透膜上次级膜的积聚，并在患者的体外治疗期间，在检测到积聚时，从所述半透膜上去除所述次级膜。

此外，本发明涉及一种血液治疗方法。所述方法包括：a)提供包括透析器的体外血液治疗装置，所述透析器具有血液腔室、透析液腔室和半透膜，所述血液腔室和所述透析液腔室通过所述半透膜彼此隔开，所述透析液腔室具有透析液出口阀；b)在第一操作模式下通过以透析液泵将透析液泵送通过所述透析液腔室、以血液泵将血液泵送通过所述血液腔室、以及以超滤液泵将超滤液从所述透析液腔室抽出来治疗血液；c)检测在所述第一操作模式下治疗血液时所述半透膜上次级膜的积聚；以及d)在检测到所述积聚时从所述第一操作模式切换到第二操作模式，所述第二操作模式包括持续关闭所述透析液出口阀一段时间并关闭所述超滤液泵以防止透析液流出所述透析液腔室，使得一定体积的透析液通过所述半透膜从所述透析液腔室流到所述血液腔室。超滤不需要与阻止流动相关，但是可以被控制以确保准确的超滤体积计算。

应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性和解释性的，并且旨在提供对如权利要求所要求的本发明的进一步解释。

附图说明

附图表示本发明的各种设计特征。除非另外指示，否则不同图中的类似的参考标识符可以指代类似的特征。附图不一定是按比例绘制的。

图1是根据本发明的一个实施例的体外血液治疗装置的示意图。

图2A是用于修正基准时间和生成时间间隔的装置设置变量和相应的修正系数的表。

图2B是用于修正基准时间和生成时间间隔的装置设置变量和相应的修正系数的表。

图3是用于修正基准时间和生成时间间隔的装置输出变量和相应的修正系数的表。

图4A和图4B分别是本发明的一个实施例的体外血液治疗装置的示意图的左部分和右部分。

图5A和图5B分别是示出根据本发明的一个实施例的方法待执行的方法步骤的流程图的顶部部分和底部部分。

具体实施方式

本发明包括体外血液治疗装置和使用体外血液治疗装置的治疗方法。所述体外血液治疗装置包括透析器，所述透析器具有血液腔室、透析液腔室、透析液入口、透析液出口和半透膜。血液腔室和透析液腔室通过半透膜彼此隔开。透析器供给管线通向所述透析液入口并且被配置成能够将透析液供应到所述透析液腔室。透析器排出管线从透析液出口引出，并且被配置成能够将透析液从透析液腔室中排走。透析液泵被配置成能够将透析液通过所述透析器供给管线泵送到透析液腔室并且通过透析器排出管线从所述透析液腔室中泵出。透析液出口阀可以打开和关闭，以分别允许和限制透析液从透析器的透析液腔室的流动。

体外血液治疗装置还可以包括具有平衡腔室的平衡装置。平衡供给管线通向平衡腔室，并且被配置成能够将新鲜透析液从透析液源供应到平衡腔室中。平衡排出管线从平衡腔室引出，并且被配置成能够将用过的透析液从平衡腔室排走并进入排出系统。在灌注期间，新鲜透析液可以循环通过平衡腔室的不同半部并且可以被排出。透析器供给管线从平衡腔室延伸并且被配置成能够将透析液从平衡腔室供应到透析液腔室，并且透析器排出管线通向平衡腔室并且被配置成能够将透析液从透析液腔室供应到平衡腔室中。

体外血液治疗装置被配置成能够在患者的治疗期间或在装置的灌注期间在第一操作模式和第二操作模式下运行。第一操作模式在透析液出口阀打开的配置中操作，使得透析液流过透析器供给管线、流过透析液腔室、流入并流过透析器排出管线。第二操作模式以这样的配置操作，其中透析液出口阀持续关闭一段时间，防止透析液流过透析器排出管线，并使一定体积的透析液从透析液腔室通过半透膜并进入血液腔室。在治疗期间，透析液通过半透膜从透析液腔室回流到血液腔室，从而去除了次级膜的积聚，这允许更高效地流过半透膜，从而对患者进行更高效的治疗。在灌注期间，透析液从透析液腔室通过半透膜回流到血液腔室，去除了重复使用的透析器中存在的次级膜的积聚，这也允许随后对患者进行更高效的治疗。

体外血液治疗装置包括体外血液回路。体外血液回路经由透析器的血液腔室入口和血液腔室出口与血液腔室透析器流体连通。体外血液回路包括血液泵、通向血液腔室入口的血液供应管线和从血液腔室出口引出的血液去除管线。血液泵被配置成能够将血液通过血液供应管线和血液腔室入口泵送到血液腔室中，并且通过血液腔室出口和血液去除管线泵送出血液腔室。在患者的治疗期间，血液流过透析器的血液腔室，并且包含期望物质的透析液被引入透析器的透析液腔室中。来自血液的不期望的物质穿过半透膜进入透析液，而来自透析液的期望的物质可以穿过半透膜进入血液。

在一些实施例中，体外血液治疗装置能够超滤。超滤管线在透析液出口阀下游从透析器排出管线分支出。超滤液泵设置在超滤管线上。超滤液泵被配置成能够在操作状态与非操作状态之间切换。在操作状态期间，超滤液泵将液体从血液腔室抽出，通过半透膜进入透析液腔室，并通过透析液出口阀离开透析液腔室。超滤通过穿过半透膜进入透析液腔室的对流进一步增加了不期望的物质从血液中的去除。

体外血液治疗装置还可以包括用置换流体进行治疗。在这样的实施例中，体外血液治疗装置包括置换物管线和设置在置换物管线上的置换物泵。在一些实施例中，置换物管线从透析器供给管线分支出并与血液去除管线连接以用于后稀释治疗。在其它实施例中，置换物管线从透析器供给管线分支出并与血液供应管线连接以用于前稀释治疗。置换物管线可以供应设置在置换物管线上的第一置换物泵和第二置换物泵，并且可以与血液供应管线和血液去除管线两者连接以用于混合稀释治疗。置换物泵可以被配置成能够在通过第二过滤器以进一步去除例如由于置换物与血液的直接接触而导致的杂质之后，通过置换物管线将置换流体从透析器供给管线泵送到血液去除管线和/或血液供应管线。置换流体可以在血液滤过治疗期间引入，在血液滤过治疗中，血液流过半透膜治疗，并且通过在血液通过透析器之前和/或之后将置换流体分配到血液中来将期望的物质添加到血液中，同时从透析器的血液腔室中去除等量的流体，以保持流体体积。置换流体的引入也可以在血液透析滤过治疗期间进行，在所述血液透析滤过治疗中，血液和透析液如血液透析中那样交换物质，并且此外，置换流体被添加到血液中，同时等量的流体从透析器的血液腔室中去除，以保持流体体积。

可以根据治疗的类型以及体外治疗装置是否在第一操作模式或第二操作模式下运行来控制体外治疗装置的泵和阀中的每一个。在血液透析治疗的第一操作模式期间：透析液阀打开，等待无报警状态；透析液泵被激活以连续泵送透析液通过透析液腔室；并且血液泵被激活以连续泵送血液通过血液腔室。在血液透析治疗的第二操作模式期间：透析液出口阀持续关闭一段时间；与第一操作模式相比，透析液泵速度可以增加、降低或保持在一定的速度；并且与第一操作模式相比，血液泵可以关闭或血液泵速度可以增加、降低或保持在一定的速度。

在血液滤过治疗的第一操作模式期间：透析液阀打开；透析液泵被关闭或以最小速率，例如100ml/min操作；血液泵被激活以连续泵送血液通过血液腔室；超滤液泵处于所述操作状态，在所述操作状态中，超滤液泵将液体从血液腔室通过所述半透膜抽吸到所述透析液腔室中并使其离开所述透析液腔室；并且置换物泵被激活以将置换物泵送到血液供应管线或血液去除管线或两者中。在血液滤过治疗的第二操作模式期间：透析液出口阀持续关闭一段时间；透析液泵将透析液泵送通过透析液腔室；置换物泵关闭；超滤泵处于非操作状态；并且与第一操作模式相比，血液泵可以关闭或者血液泵速度可以增加、降低或保持在一定的速度。

在血液透析滤过治疗的第一操作模式期间：透析液阀打开；透析液泵被激活以连续泵送透析液通过透析液腔室；超滤液泵处于所述操作状态，在所述操作状态中，超滤液泵将液体从所述血液腔室通过所述半透膜抽吸到透析液腔室中并使其离开透析液腔室；置换物泵被激活以将置换物泵送到血液供应管线或血液去除管线或两者中；并且血液泵被激活以连续泵送血液通过血液腔室。在血液透析滤过治疗的第二操作模式期间：透析液出口阀持续关闭一段时间；与第一操作模式相比，透析液泵速度可以增加、降低或保持在一定的速度；置换物泵关闭；超滤泵处于非操作状态；并且血液泵可以关闭或者与第一操作模式相比，血液泵速度可以增加、降低或保持在一定的速度。

如上所述，第二操作模式在透析液出口阀持续关闭一段时间的配置中操作，防止透析液流过透析器排出管线，并使一定体积的透析液从透析液腔室通过半透膜进入血液腔室。体外治疗装置可以在治疗期间多次进入第二操作模式，其中所述第二操作模式中的每一个的持续时间相对较短。定时可以基于透析液流动速率从100ml/min到1000ml/min的可能性，如在一些透析机器上是典型的，例如，Fresenius Medical Care型号5008s。在1000ml/min的高流动速率下，一个平衡循环可能仅仅花费大约2秒，并且在100ml/min的低流动速率下，一个平衡循环可能花费大约21秒。考虑到透析液返回管线阀关闭的时间，这些时间可以增加大约15％至20％。如果没有平衡腔室，则仅关闭时间是相关的。考虑到这些因素，如果机器没有配备平衡腔室，则第二操作模式的持续时间可以在大约0.3-5秒的范围内，如果机器配备有平衡腔室，则第二操作模式的持续时间可以在2-30秒的范围内。第二操作模式的持续时间可以取决于透析液流动速率，以确保引入已知体积的流体。

由于一个或多个第二操作模式的短持续时间，少量透析液可以从透析液腔室通过半透膜进入血液腔室。例如，进入血液腔室的透析液的体积可以是3ml至6ml，或高达20ml。当在灌注模式下或在引起高次级膜形成的条件下操作时，可以使用更大的体积。

在每个第二操作模式期间，少量透析液进入血液流。在第二操作模式中的每一个的随后的第一操作模式期间，可以从血液流中去除该少量透析液。为此，超滤泵可以被配置成能够在第一操作模式(不同于初始第一操作模式)的至少一个时间段期间以更快的速度运行，以从血液腔室中去除体积等于在先前的第二操作模式中引入的透析液的体积的液体。例如，超滤液泵可以被配置成能够从血液中去除例如一定体积的液体，该体积可以是3ml至6ml，或高达20ml。当在引起高次级膜形成的条件下操作时，可以去除更大的体积。

体外治疗装置可以使用流量泵、脱气泵、辅助泵、它们的组合以及诸如此类。这样的泵中的一个或多个可以驱动新鲜透析液、清洁溶液或诸如此类循环通过透析液回路。可以控制泵以使液体，例如，灌注溶液、透析液、清洁溶液、冲洗溶液、它们的组合或诸如此类循环通过透析液回路。

本发明的体外血液治疗装置可以包括计算系统。计算系统可以包括处理器、存储器和用户接口。数据处理程序(软件)可以被加载在存储器上并且在处理器上运行，以便执行方法步骤。计算系统经由有线或无线通信与透析液泵、血液泵、置换物泵、超滤泵、阀和传感器通信。计算系统可以经由由软件提供的指令自动控制泵和阀，用户可以使用用户接口手动控制泵和阀，可以运行预编程的例程，可以实施人工智能以更好地控制治疗和/或未来的治疗，并且可以实施类似的控制特征。

传感器可以被配置成能够生成体外血液治疗装置的传感器数据，并且计算系统可以被配置成能够使用传感器数据来确定何时将体外血液治疗装置从第一操作模式改变为第二操作模式或从第二操作模式改变为第一操作模式或两者都改变。在一些实施例中，所述计算系统被配置成能够在初始第一操作模式阶段中运行所述体外血液治疗装置并持续主要操作时间段，所述初始第一操作模式阶段在治疗开始时开始。主要操作时间段可以包括20分钟至80分钟、30分钟至70分钟、40分钟至60分钟或50分钟。当主要操作时间段到期时，计算系统可以自动地将体外血液治疗装置从第一操作模式转换到第二操作模式持续次要操作时间段。如果机器没有配备平衡腔室，则第二操作模式的持续时间可以在大约0.3-5秒的范围内，如果机器配备有平衡腔室，则第二操作模式的持续时间可以在2-30秒的范围内。第二操作模式的持续时间可以取决于透析液流动速率，以确保引入已知体积的流体。可以独立地计算每个反冲洗例程或第二操作模式的长度。

可以基于计算系统根据至少一个装置设置变量，如多个装置设置变量自动修正的基准时间来计算主要操作时间段。基准时间可以被预设为例如60分钟、70分钟、75分钟、80分钟、90分钟或诸如此类。

装置设置变量可以包括在治疗期间使用的透析器的类型、所选择的治疗的类型(血液滤过、血液透析或血液透析滤过)、置换泵速率、超滤泵速率、血液泵速率、置换物是否被提供到透析器上游还是下游的血液管线、与透析器相关联的预设超滤系数、血液透析滤过推注的量、或它们的组合。装置设置变量用于确定计算系统对主要操作时间段的基准时间的修正程度。例如，如果超滤泵速率、血液泵速率或它们的组合被设置为增加的速率，则基准时间减少，因为这种变化增加了次级膜的积聚速率。如果置换流体流动速率增加并添加后稀释，则预期结果将使得更多的次级膜形成。

随着基准时间减少，计算系统可以更快地将体外血液治疗装置从第一操作模式切换到第二操作模式，以去除次级膜的过量积聚并保持高效的治疗。例如，为了更好地实现尿素的去除，可能期望早期反冲洗。此外，治疗的类型可以影响次级膜的积聚速率。例如，与血液透析相比，如果在透析器之后将置换流体引入血液中，则在血液滤过和血液透析滤过期间，次级膜可以以更快的速率积聚。替代性地，与血液透析相比，如果由于血液稀释而在透析器之前将置换流体引入血液中，则在血液滤过和血液透析滤过期间，次级膜形成可以以较慢的速率积聚。因此，与血液透析相比，计算系统例如基于在治疗之前、治疗时或治疗期间输入的装置设置数据来调整血液透析滤过或血液滤过期间的基准时间。

在治疗过程期间，计算系统定期从传感器接收传感器数据。使用传感器数据，计算系统可以确定装置输出变量并且基于装置输出变量来调整主要操作时间段的基准时间。在一些实施例中，传感器感测体外血液治疗装置的透析液管线和血液管线中的尿素水平和压力，并且传感器数据被提供给计算系统。计算系统可以使用传感器数据来确定静脉压力、跨膜压力、超滤系数的变化、血细胞比容的变化、跨膜压力的变化、清除率的变化或它们的组合的装置输出变量。然后，计算系统可以基于装置输出变量来调整主要操作时间段的基准时间。例如，如果检测到跨膜压力增加、检测到超滤系数降低或它们的组合，则计算系统可以基于所获取的装置输出变量减少基准时间。这是因为跨膜压力的增加和超滤系数的降低指示次级膜的更高积聚，从而需要更快地开启第二操作模式。

在一些实施例中，透析液出口阀在第二操作模式的次级操作时间段期间关闭的持续时间可以包括待从透析液腔室输送到透析器的血液腔室中的基础体积。透析液出口阀关闭的持续时间将首先取决于透析液流动速率，以确保基础体积从透析液腔室输送到透析器的血液腔室。此外，待从透析液腔室输送到透析器本身的血液腔室中的基础体积可以由计算系统根据装置设置变量和装置输出变量自动修正。类似于对主要操作时间段的修正，装置设置变量的示例可以包括在治疗期间使用的透析器的类型、所选择的治疗的类型(血液滤过、血液透析或血液透析滤过)、血液泵速率、置换泵速率、超滤泵速率或它们的组合。如果置换物泵送速率、超滤泵速率、血液泵速率或它们的组合增加，则在次级操作时间段期间输送到透析器的血液腔室中的基础体积可以增加，因为这样的装置设置可以增加次级膜的积聚速率。因此，可以增加在次级操作时间段期间待输送到透析器的血液腔室中的基础体积，使得计算系统可以将体外血液治疗装置保持在第二操作模式下更长的时间段，以去除次级膜的过量积聚，从而保持高效的治疗。装置输出变量的示例可以包括由计算系统使用传感器的传感器数据确定的静脉压力、跨膜压力、超滤系数的变化、血细胞比容的变化、跨膜压力的变化、清除率的变化或它们的组合。然后，计算系统可以基于装置输出变量来调整在次级操作时间段期间待被输送到透析器的血液腔室中的基础体积。例如，如果检测到跨膜压力增加，检测到超滤系数降低，或它们的组合，则计算系统可以基于所获取的装置输出变量来增加在次级操作模式期间待输送到透析器的血液腔室中的基础体积。这是因为跨膜压力的增加和超滤系数的降低指示次级膜的更高积聚，从而需要第二操作模式以将更大体积的流体从透析液腔室输送到透析器的血液腔室。

在一些实施例中，计算系统被配置成能够在治疗过程中以预先确定的频率在第一操作模式与第二操作模式之间以交替顺序切换体外血液治疗装置。多个操作模式中的每一个都包括各自的操作时间段。计算系统被配置成能够基于装置设置变量或装置输出变量或两者来修正各个操作时间段中的每一个，从而修正频率。例如，如果超滤泵速率、血液泵速率或它们的组合被设置为增加的速率，则基准时间减少，因为这种变化增加了次级膜的积聚速率。如果置换流体流动速率增加并添加后稀释，则预期结果将使得更多的次级膜形成。此外，如果检测到包括跨膜压力的装置输出变量增加、检测到超滤系数降低或它们的组合，则计算系统可以增加第二操作时间段的频率，因为跨膜压力的增加和超滤系数的降低指示次级膜的更高积聚，从而需要以更高的频率操作第二操作模式。

通过将超滤系数、跨膜压力或它们的组合与初始计算值进行比较，计算系统可以修正体外血液治疗装置的第一操作模式与第二操作模式之间的频率。例如，计算系统可以在治疗开始时或在治疗开始之后1分钟至20分钟内、5至15分钟内或10分钟内确定超滤系数或跨膜压力或两者，以确定初始计算值。如果超滤系数或跨膜压力或两者都是在从治疗开始的显著延迟之后确定的，则可以相应地修正超滤系数和跨膜压力的初始计算值。例如，在治疗的前30分钟，超滤系数通常下降33％。对于10分钟之后计算的初始计算值，可以使用以下等式调整初始计算值：对于t小于30，调整后的超滤系数初始计算值＝(超滤系数初始计算值@时间t)*(1+(.33*(时间t)/30))。如果30分钟之后出现超滤系数初始计算值，则使用1.33作为乘数。

在计算系统将体外血液治疗装置从第一操作模式切换到第二操作模式并且然后切换回第一操作模式之后，计算系统可以使用传感器再次确定超滤系数或跨膜压力或两者，并且然后可以将这些值与初始计算值进行比较，以确定次级膜的去除程度。如果确定次级膜积聚未被适当地去除，则计算系统可以调整体外血液治疗装置的第一操作模式和第二操作模式的频率和时间段。每次在将第二操作模式切换回第一操作模式之后，计算系统可以确定超滤系数或跨膜压力或两者，以确定是否需要对频率和时间段进行任何调整。

每次反冲洗的次数和定时可以独立地确定并且基于初始设置、装置输出数据、变化率、它们的组合或诸如此类。如果机器没有配备平衡腔室，则第二操作模式或反冲洗的持续时间可以在大约0.3-5秒的范围内，如果机器配备有平衡腔室，则第二操作模式或反冲洗的持续时间可以在2-30秒的范围内。第二操作模式的持续时间可以取决于透析液流动速率，以确保引入已知体积的流体。从计算系统接收的控制信号可以控制阀、泵或它们的组合以启动反冲洗、保持反冲洗时间、结束反冲洗和/或切换回第一操作模式。

本发明还使得现有的体外血液治疗装置能够用计算机程序、指令集、算法、它们的组合或诸如此类进行编程，如本文所述。新的或现有的装置和处理器，例如包括或控制现有的阀、泵和传感器，可以被配置或编程或两者，以执行根据本发明的方法和治疗。

图1是示出可以实施本教导的体外血液治疗装置的各种部件的示意图。体外血液治疗装置包括血液回路和透析液回路。血液回路和透析液回路与透析器1一起形成体外血液治疗装置的流体系统。透析器1具有由半透膜4隔开的血液腔室2和透析液腔室3。沿着其设置血液泵6的血液供应管线5从动脉患者端口7通向血液腔室2的血液入口48。动脉阀8可以沿着血液供应管线5位于血液泵6的上游。其中可以布置液体腔室10的血液去除管线9从血液腔室2的血液出口52通向静脉患者端口11。静脉阀12可以沿着血液去除管线9位于液体腔室10的下游。

透析液回路具有用于提供新鲜透析液的透析液源13。透析液源13经由透析液供应管线14的第一部分14A连接到平衡腔室对15的第一腔室15A的入口。透析液供应管线14的第二部分14B将第一腔室15A的出口连接到透析液腔室3的透析液入口40。新鲜透析液可以用作冲洗液体或制备液体。透析液腔室3的透析液出口44经由透析液去除管线16的第一部分16A连接到平衡腔室15的第二腔室15B的入口。透析液流量泵17沿着透析液去除管线16的第一部分16A设置。第二腔室15B的出口经由透析液去除管线16的第二部分16B连接到排出系统18。平衡腔室15可以具有两个以上的腔室。

透析液入口阀19沿着透析液供应管线14位于透析液腔室3的上游。透析液出口阀20沿着透析液去除管线16位于透析液腔室3的下游。空气分离腔室或空气分离器55可以沿着透析液去除管线16的第一部分16A设置在透析液出口阀20的下游和透析液泵17的上游。空气分离器55中的水位如图1所示。透析液入口阀19和透析液出口阀20可以是可电磁致动的阀。

超滤液管线23从空气分离器55分支到透析液去除管线16的第二部分16B。沿着超滤液管线23提供超滤液泵24。空气去除管线25从空气分离器55的顶部通向透析液去除管线16的第二部分16B，所述旁通阀26沿着所述空气去除管线25设置。血液泵6、透析液泵17和超滤液泵24可以是闭塞泵。如果泵是闭塞泵，则可以省略用于产生封闭容积的一些阀。

体外血液治疗装置还可以具有置换物泵35，用于经由置换物管线36将在本文中也称为置换流体的置换物泵送到血液腔室2上游或下游的体外血液回路。例如，置换物阀37可以沿着置换物管线36设置在置换物泵35的上游，如图1所示。无论置换流体注入血液腔室上游或下游的体外血液回路中，都可能会对次级膜的积聚产生影响。如本文所述，可以通过应用相应的修正系数来考虑由两个不同的注入点引起的积聚的差异。无论置换流体是连续注入还是作为推注注入到体外血液回路中，以及血液腔室的上游或下游，也都可能会对次级膜的积聚产生影响。如本文所述，可以通过应用相应的修正系数来考虑由推注的两个不同注入点引起的积聚的差异。

体外血液治疗装置可以包括用于控制泵和阀的计算系统27。计算系统27可以包括例如通用处理器27A、用于连续处理数字信号的数字信号处理器(DSP)、微处理器、专用集成电路(ASIC)、由逻辑元件组成的集成电路、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或用于执行本文所述的各个方法步骤的其它集成电路(IC)或硬件组件。计算系统27还包括存储可以在硬件部件上运行以便执行方法步骤的数据处理程序(软件)的存储器27B。计算系统27还包括用户接口27C。用户接口27C可以包括硬件、软件、固件或它们的组合，以使得用户能够与计算系统27通信并向计算系统27发送命令。例如，用户接口27C可以包括但不限于显示器、触摸屏显示器、键盘、小键盘、鼠标、虚拟现实接口、增强现实接口、语音命令接口、一个或多个扬声器、一个或多个麦克风、它们的组合以及诸如此类。

计算系统27经由控制线或数据线(未示出)连接到透析泵17、血液泵6、超滤液泵17、置换物泵35、透析液入口阀19、透析液出口阀20、血液入口阀8、血液出口阀12、旁通阀26和置换物阀37，使得经由计算系统27可以设置这些泵的流动速率并且可以致动阀和旁通阀。阀和旁通阀具有可以作用在流体管线上的致动构件(未示出)。

体外血液治疗装置还可以包括分别经由数据线32A、33A、41A和47A连接到计算系统27的传感器32、33、41和47。传感器47是测量透析液供应管线14内的压力的透析液供应压力传感器。传感器32是测量透析液去除管线的透析液第一部分16A内的压力的透析液去除压力传感器。传感器41是测量血液泵6下游的血液供应管线5内的血液压力的血液供应压力传感器。传感器33是测量血液去除管线9内的压力的血液去除压力传感器。传感器32、33、41和47测量它们各自的流体管线内的压力并且生成传感器数据，所述传感器数据被发送到计算系统27并由计算系统27处理。计算系统27可以使用传感器数据确定跨膜压力、超滤系数和其它值。传感器还可以包括尿素传感器、空气分离器压力传感器和可以用于体外血液治疗装置中的类似传感器。可以可选地包括传感器41和47，例如，以提高治疗期间计算的跨膜压力和计算的超滤系数的准确性。

传感器32、33、41和47被配置成能够生成体外血液治疗装置的传感器数据，并且计算系统27被配置成能够使用传感器数据确定何时将体外血液治疗装置从第一操作模式改变为第二操作模式以及从第二操作模式改变为第一操作模式。

在使用中，用户可以通过将装置设置变量输入到计算系统27中来开始，或者可以将装置设置变量预加载到计算系统27中。装置设置变量可以包括但不限于在治疗期间使用的透析器的类型、所选择的治疗的类型(例如，血液滤过、血液透析或血液透析滤过)、置换流体泵速率、超滤泵速率、血液泵速率、置换物是否提供给透析器上游或下游的血液管线、预设的超滤系数、血液透析滤过推注的量、无论是注射的前稀释还是后稀释中的推注及它们的组合。计算系统27可以基于装置设置变量修正主要操作时间段的基准时间、次要操作时间段的基准时间或它们的组合。为了开始治疗，动脉患者端口7和静脉患者端口11连接到患者，并且体外血液治疗装置在第一操作模式下开始治疗持续修正的主要操作时间段。一旦修正的主要操作时间段已经到期，计算系统27就可以将体外血液治疗装置切换到第二操作模式持续修正的第二操作时间段。

当体外血液治疗装置运行时，计算系统27定期从传感器32、33、41和47接收传感器数据。使用传感器数据，计算系统27可以确定装置输出变量，并且基于该装置输出变量调整主要操作时间段和次要操作时间段的基准时间。在一些实施例中，传感器32、33、41和47感测体外血液治疗装置的透析液管线14和16以及血液管线5和9中的清除率和压力水平，并且传感器数据可以被发送到计算系统27。然后，计算系统27使用传感器数据，基于静脉压力、跨膜压力、超滤系数的变化、血细胞比容的变化、跨膜压力的变化、清除率的变化、它们的组合以及诸如此类来确定装置输出变量并选择预先确定的系数或修正。例如，沿着可以附接流体管理监测工具的血液管线5，结合了光-光学技术以非侵入性地测量绝对血细胞比容和连续氧饱和度。此外，这种通常被称为CLiC的附接装置也可以被配置成能够计算透析患者的血管内血容量和氧饱和度的百分比变化。然后，计算系统27可以基于装置输出变量调整主要操作时间段和次要操作时间段的基准时间。

作为示例，如果检测到跨膜压力增加，或检测到超滤系数降低，或它们的组合，则计算系统27可以基于所获取的装置输出变量减少基准时间。可以基于以下结论来减少基准时间，即跨膜压力的增加和超滤系数的降低指示次级膜在透析器半透膜上的积聚，从而指示需要更快地运行第二操作模式或运行更长的时间段或两者。

图2A和图2B示出了具有包括装置设置变量的类型、离散修正量、百分比修正量和修正系数的四列的装置设置变量表。装置设置变量的类型是在患者的治疗之前或期间由装置的用户或由计算系统设置的变量。离散修正量、百分比修正量和修正系数是由计算系统使用的预编程数据点，以基于输入的装置设置变量在切换到第二操作模式之前调整基准时间。具体地，离散修正量是计算系统从基准时间减去或添加到基准时间的时间量，以分钟为单位。百分比修正量是计算系统从基准时间中扣除或添加到基准时间的基准时间的百分比。修正系数是计算系统用来调整基准时间并由此确定每个第二操作模式(反冲洗)之前的时间间隔的系数。修正系数是根据百分比修正量计算的，当离散修正量从基准时间中减去或添加到基准时间中时，不使用修正系数。下面更详细地解释修正系数和使用它们的等式。

装置设置变量的类型的示例包括置换流体速率、超滤液(UF)速率和血液流动速率。用户或计算系统可以设置置换流体速率、UF速率和血液流动速率。然后，计算系统可以将时间从基准时间减去或添加到基准时间，以确定计算系统何时可以将血液体外装置从第一操作模式切换到第二操作模式，以反冲洗半透膜。例如，如果血液流动速率设置为200ml/min，则百分比修正量为-3％，因此计算出基准时间的时间减少3％。同样，如果UF速率设置为2000ml/小时，则百分比修正量为-10％，因此计算出基准时间的时间减少10％。超滤液和血液的流动速率增加使得次级膜积聚的速率更高，因此在治疗过程期间更早而不是更晚地反冲洗半透膜是可取的。

包括在图2A和2B的表中的装置设置变量的其它示例类型包括体外血液治疗装置中使用的透析器的类型(OPTIFLUX和透析器(定制))、血液透析滤过推注量、超滤速率的变化(Δ)、血液流动速率的变化(Δ)和置换流体速率的变化(Δ)。对于这些示例，提供了离散修正量和百分比修正量。如果装置设置的类型包括离散修正量和百分比修正量，则仅应用修正量中的一个。例如，可以基于从第一操作模式切换到第二操作模式之前的剩余时间将两者中的较大者应用于基准时间。例如，如果在体外治疗装置使用OPTIFLUX 250NR透析器，则离散修正量为-4分钟，百分比修正量为-10％。如果基准时间是60分钟，则扣除10％等于减去6分钟(-6分钟)。-4分钟的离散修正量的绝对值小于-6分钟，因此-10％的％修正量将应用于基准时间以确定时间间隔。

图2B中的表还示出了用于置换流体进入血液的前稀释和后稀释的修正量。前稀释是指将置换流体泵入透析器上游的血液管线，而后稀释是指将置换流体泵入透析器下游的血液管线。如图2B中的表所示，对于前稀释，置换流体速率百分比修正量乘以-1，并且对于后稀释，置换流体速率修正量乘以1。通过将置换流体速率修正量乘以-1，用于置换流体速率的负百分比修正量变为正百分比修正量，从而增加基准时间而不是减少基准时间。这是因为流过透析器的前稀释血液的较高速率降低了半透膜上的次级膜形成速率。因此，如图2A和图2B所示，如果置换物流动速率设置为100ml/min，则百分比修正量为-2％，因此对于后稀释HF或HDF治疗，计算出基准时间的时间减少2％，并且对于前稀释HF或HDF治疗，计算出基准时间的时间增加+2％或2％。同样，对于前稀释HF或HDF治疗，置换流体流动速率增加超过100ml/min将使得基准时间的修正量为+4分钟或+10％，而不是用于后稀释HF或HDF治疗的-4分钟或-10％。

图3是装置输出变量的表，并且具有四列，包括装置输出变量的类型、离散修正量、百分比修正量和修正系数。装置输出变量基于在患者的治疗期间感测的来自体外血液治疗装置的传感器的感测读数。因此，装置输出变量与装置设置变量区分开，因为装置输出变量由计算系统实时动态检测，而装置设置变量由用户或计算系统在治疗之前或开始时设置。离散修正量是从基准时间减去或添加到基准时间的以分钟为单位的时间量，并且百分比修正量是从基准时间减去或添加到基准时间的时间的百分比。修正系数是等式中用于调整基准时间并确定每个第二操作模式(反冲洗)之前的时间间隔的系数。

图3中的表提供了针对检测到的静脉压力和检测到的跨膜压力的范围的示例性百分比扣除和每个对应的修正系数。图3中的表进一步提供了超滤系数的变化(Δ)、血细胞比容(Hct)浓度的变化(Δ)、跨膜压力的变化(Δ)和清除率(K)的变化(Δ)的示例性分钟扣除和百分比扣除。增量是与在治疗开始或接近开始时获取的感测变量进行比较的感测变量。如果装置输出变量的类型包括离散修正量和百分比修正量，则仅应用其中一个修正量。例如，提供两个加法或减法中较大者的修正量将应用于基准时间。如果应用离散修正量，则忽略修正系数。

使用图2A、图2B和图3的表，提供如何修正基准时间以获得反冲洗之前的时间间隔的几个示例，可以使用以下等式：

等式I：T_i＝T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm

其中，T_i是反冲洗之前的时间间隔，T_B是基准时间，R_n是运行次数修正系数(cm)，Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在透析器之前还是在透析器之后被引入血液的cm，Q_uf是基于UF速率的cm，Q_b是基于血液流动速率的cm，X_d是基于透析器的类型的cm，P_v是基于静脉压力的cm，P_tm是基于跨膜压力的cm。

示例1：在本示例性实施例中，基准时间(T_B)被设置为60分钟。体外血液治疗装置的装置设置变量可以被设置成包括以下内容。置换流动速率可以设置为200ml/min。对于200ml/min的置换速率，百分比修正量为-4％，因此Q_s的修正系数为0.96。体外血液治疗装置可以被设置用于血液透析滤过治疗，其中置换流体被引入透析器上游的血液管线，即，前稀释。对于前稀释，置换流动速率的百分比修正量乘以-1，使得百分比修正量等于+4％。为了确定前稀释治疗的Q_s，使用等于后稀释治疗中使用的Q_s值的中间变量Q_sn(Q_s normal)，然后计算修正值Q_sm(Q_s modified)。为了计算Q_sm，使用的等式为：Q_sm＝2-Q_sn。因此，对于具有前稀释治疗模式的该特定示例，Q_s＝Q_sm＝2-0.96，也就是1.04。超滤速率可以设置为1250ml/hr。对于1250ml/min的超滤速率，百分比修正量为-6％，因此修正系数Q_uf为0.94。血液流动速率可以设置为200ml/min。200ml/min的血液流动速率的百分比修正量为-3％，使得Q_b为0.97。当OPTIFLUX 160NR透析器用于体外血液治疗时，该表显示OPTIFLUX 160NR透析器的百分比修正量为零(0)，因此，X_d为1。

体外血液治疗设备的装置输出变量可以在治疗期间如下检测。计算系统可以检测到治疗刚刚开始并且因此被认为是第一次运行。第一次运行的百分比修正量为-40％，因此R_n等于0.6。压力传感器可以检测到静脉压力为250mmHg。在250mmHg下感测到的静脉压力的百分比修正量为-4％，因此P_v为0.96。压力传感器可以检测250mmHg的跨膜压力。在250mmHg下跨膜压力感测的百分比修正量为-6％，因此P_tm为0.94，其为-6％的修正量。

在T_B等于60分钟、R_n等于0.6、Q_s等于1.04、Q_uf等于0.94、Q_b等于0.97、X_d等于1、P_v等于0.96、P_tm等于0.94的情况下，将修正系数中的每一个输入等式1，即，输入等式T_i＝T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d··P_v·P_tm，以确定第一次运行的时间间隔T_i，其为从治疗开始直到第一次反冲洗的时间间隔，即，在切换到所述第二操作模式之前在所述第一操作模式下操作的时间。因此，计算第一时间间隔的等式将是60分钟乘以(·)：0.6·1.04·0.94·0.97·1.0·0.96·0.94＝30.8。因此，第一次运行的T_i将等于大约30.8分钟。

在本示例中，第一操作模式将在体外血液治疗装置上初始运行大约30.8分钟。一旦30.8分钟的时间间隔到期，计算系统就将体外血液治疗装置从第一操作模式切换到第二操作模式，以运行反冲洗并去除次级膜积聚。

示例2：在运行第二操作模式持续一定时间段之后，例如，基于五秒的第二基准时间，计算系统将体外血液治疗装置切换回第一操作模式持续60分钟的可修正基准时间。基于装置设置变量和装置输出变量再次调整基准时间。对于在第一操作模式下操作的第二时间段，机器设置变量通常与上述示例中的相同，除了基于第一次运行、运行次数、修正系数没有40％的减少。对于第二次运行，运行次数修正量的运行次数修正系数为1.0，即基于运行次数的基准时间没有变化；基准时间没有减少40％，因为第二次运行将是随后的运行，而不是第一次运行。因此，用于计算第一操作模式的第二迭代的等式如下：60分钟乘以(·)1.04·0.94·0.97·1.0·0.96·0.94＝51.34分钟。因此，在从第二操作模式切换回第一操作模式之后大约51.34分钟，再次进行、运行或执行反冲洗。该第二时间间隔可以基于一个或多个变量和/或变化以及图2A、图2B和图3的表中所示的相应修正系数的应用来调整。

示例3：在通常正常条件下，在上述示例2中计算的51.34分钟将限定第一操作模式中的第二时间间隔。然而，如果在第一操作模式下的第二时间间隔期间，确定超滤系数在例如第二次进入第一操作模式之后30分钟已经降低超过15％，并且进一步在第二次进入第一操作模式之后15分钟跨膜压力已经增加超过5％，则将进行两次附加的时间间隔减少(修正)。如图3中的表所示，这两个装置输出变量将各自指示应该应用四分钟离散修正量或-10％修正量。

关于超滤系数的降低，如果在第二次进入第一操作模式之后30分钟检测到，则在第二次进入第二操作模式之前原本将剩余大约21.34分钟。-10％的减少对应于修正系数值：ΔUFC_cm＝0.9。使用以下等式对离散修正量值和待应用的％值进行比较：待应用的％时间值＝(剩余时间)*(1-修正系数)。对于ΔUFC，待应用的％时间值为：(21.34分钟)*(1-0.9)＝2.134分钟。然后，因为4分钟大于2.134分钟，所以将离散修正量用于检测到的超滤系数的降低。使用相同的比较方法，对于在第二次进入第一操作模式之后15分钟的跨膜压力的增加，待应用的％时间值计算为：(51.34分钟-15分钟)*(1-0.9)＝3.634分钟。同样，情况是4分钟的离散修正量更大，因此被使用，并且作为结果，总共8分钟将从51.34分钟的间隔中减去。当使用图3中所示的表时，八分钟将由基于ΔUFC的四分钟减少和基于ΔTMP的四分钟减少产生，总共八分钟减少。因此，控制系统将使系统在修正后的时间间隔43.34分钟而不是51.34分钟之后执行反冲洗。在这种情况下，第一操作模式的第二次迭代将持续43.34分钟。因此，在清除系数、跨膜压力、它们的组合或诸如此类在治疗期间显著变化的这种情况下，然后使用等式II来计算第二时间间隔，并且当确定仅应用离散修正量时在这里示出：

等式II：T_i＝(T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm)+Mod_X

其中，T_i是反冲洗之前的时间间隔，T_B是基准时间，R_n是运行次数修正系数(cm)，Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在透析器之前还是在透析器之后引入血液的cm，Q_uf是基于UF速率的cm，Q_b是基于血液流动速率的cm，X_d是基于透析器的类型的cm，P_v是基于静脉压力的cm，P_tm是基于跨膜压力的cm，Mod_X是待考虑的离散修正量的总和。在上面的示例3中，Mod_X是离散修正量ΔTMP(5％)和离散修正量ΔUFC>15％(降低)的总和。从图3可以看出，ΔTMP(5％)等于-4分钟，并且ΔUFC>15％(降低)等于-4分钟。因此，Mod_X是-8分钟。因此，处理器从相对于仅基于修正系数T_B、R_n、Q_s、Q_uf、Q_b、X_d、P_v和P_tm计算的时间而言的T_i中减去八分钟。因此，考虑到Mod_X，时间间隔T_i是43.43分钟，而不是51.43分钟。Mod_X可以是任何适用的值。

如图2A、图2B和图3中所示的其它修正系数也可以通过应用这里所示的等式III来考虑：

等式III：T_i+1＝(T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm)+(-(T_i-T_Ei)·(1-X_A))

+Mod_X

其中，T_i+1是反冲洗之前新计算的时间间隔，T_i是反冲洗之前最初计算的时间间隔，T_B是基准时间，R_n是运行次数修正系数(cm)，Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在透析器之前还是在透析器之后引入血液的cm，Q_uf是基于UF速率的cm，Q_b是基于血液流动速率的cm，X_d是基于透析器的类型的cm，P_v是基于静脉压力的cm，P_tm是基于跨膜压力的cm，T_Ei是自当前第一操作模式开始以来经过的时间，Mod_X是待考虑的离散修正量的总和，并且X_A是附加适用的修正系数。在T_i+1、T_i和T_Ei中表示的i指示等式III的迭代性质。

示例4：在进入第二第一操作模式10分钟时检测到清除率下降大于15％的一个示例中，X_A＝ΔK_cm＝0.9。为简单起见，我们将假设R_n、Q_s、Q_uf、Q_b、X_d、P_tm和P_v等于1，因此T_i＝T_b＝60分钟。如上面的示例3中所述，进行比较以确定(-((T_i-T_Ei)·(1-X_A))的较大绝对值，其在本文中被称为“待应用的％值”和对于相关装置输出或装置设置变量的离散修正量。对于清除率下降大于15％的装置输出变量，离散修正量为-4分钟。待应用的％值计算如下：(-(60分钟-10分钟)*(1-0.9)＝-5分钟。负五(-5)分钟具有比-4分钟更大的绝对值，因此，使用待应用的％值代替离散修正量。因此，等式III得出：60分钟+(-5分钟)＝55分钟＝T_i+1。

为了说明等式III的迭代性质，并且在另一个示例性情况下，除了在进入第二第一操作模式10分钟时检测到检测到的清除率下降大于15％之外，在进入第二第一操作模式13分钟时检测到血细胞比容(Hct)增加15％。检测到的血细胞比容增加待应用的％值计算如下：(-(55分钟-13分钟)*(1-0.9))＝-4.2分钟，并且Hct>15％的装置输出变量增加的离散修正量为-4分钟。负4.2(-4.2)分钟具有比-4分钟更大的绝对值，因此，使用待应用的％值代替离散修正量。因此，等式III得出：55分钟+(-4.2分钟)＝50.8分钟＝T_i+1。因此，最初计算为60分钟的新计算的时间间隔T_i+1将减少两次，最终值仅为50.8分钟。因此，第二次反冲洗将比如果没有引入待应用的％值早9分钟以上发生。

下面示出的等式IV可以用于说明其中参数，例如，Q_s或P_tm具有保证所应用的％修正量的值的变化的变化的情况。

等式IV：T_i+1＝(T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm)+((T_i–T_Ei)·((2-

Y_Aold)*Y_Anew))-(T_i–T_Ei))+(-((T_i–T_Ei))·((1-X_A))+Mod_X其中，T_i+1是反冲洗之前新计算的时间间隔，T_i是反冲洗之前最初计算的时间间隔，T_B是基准时间，R_n是运行次数修正系数(cm)，Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在透析器之前还是在透析器之后引入血液的cm，Q_uf是基于UF速率的cm，Q_b是基于血液流动速率的cm，X_d是基于透析器的类型的cm，P_v是基于静脉压力的cm，P_tm是基于跨膜压力的cm，T_Ei是自当前第一操作模式开始以来经过的时间，Mod_X是待考虑的离散修正量的总和，X_A是附加适用的修正系数，Y_Aold是对于观察到已经改变的Q_s、Q_uf、Q_b、X_d、P_tm或P_v的先前适用的修正系数，Y_Anew是对于观察到已经改变的Q_s、Q_uf、Q_b、X_d、P_tm或P_v的新适用的修正系数。在T_i+1、T_i和T_Ei中表示的i指示等式IV的迭代性质。

示例5：如果在处于第二第一操作模式5分钟之后，检测到血液流动速率从125ml/min增加到175ml/min。如在示例4中一样，为了简单起见，我们将假设R_n、Q_s、Q_uf、X_d、P_tm和P_v等于1。对于125ml/min的血液流动速率，Q_b也等于1，因此T_i＝T_b＝60分钟。由血液流动速率装置设置变量贡献的％修正量将从0％变为-3％，因此，Y_Aold＝Q_b＝1，Y_Anew＝0.97。((T_i-T_Ei)·((2-Y_Aold)*Y_Anew))-(T_i-T_Ei))的值，在本文中称为待应用的修正的％值计算如下：((60分钟-5分钟)·((2-1)*0.97)-(60分钟-5分钟))＝-1.65分钟。因此，等式IV得出：60分钟+(-1.65分钟)＝58.35分钟＝T_i+1。

为了说明等式IV的迭代性质，并且在除了在进入第二第一操作模式5分钟之后检测到血液流动速率从125ml/min增加到175ml/min之外，在进入第二第一操作模式10分钟之后检测到血液流动速率从175ml/min降低回到125ml/min的情况下。作为血液流动速率的第二次变化的结果，由血液流动速率装置设置变量贡献的％修正量将从-3％变为0％，因此Y_Aold＝0.97，Y_Anew＝1。待应用的修正的％值计算如下：

((58.35分钟-10分钟)·((2-.97)*1)-(58.35分钟-10分钟))＝+1.45分钟。因此，等式IV得出：58.35分钟+(1.45分钟)＝59.8分钟＝T_i+1。通过等式IV，解决了保证所应用的％修正量的值的变化的Q_b、Q_s、Q_uf、X_d、P_tm和P_v的任何变化。

图2A、图2B和图3不限制可以被考虑或用于特定装置或方法的修正系数，而是可以应用的许多修正系数的示例。离散和％修正量的值不是限制性的。

考虑到对透析液流动速率、置换流体流动速率和血液流动速率的调整以及它们对跨膜压力的影响，可以对起始TMP值进行修正以在检测TMP的增加时使用。例如，如果检测到TMP增加了2％，然后改变血液流动速率、透析液流动速率或置换流体流动速率，结果将是TMP的相关联的变化。将观察到新稳定的TMP值(在Q_s、Q_d或Q_b无变化的5分钟之后)。基于先前检测到的2％的TMP增加，将生成修正的基线TMP值，使得：修正的基线TMP*(1.02)＝(稳定的基线TMP)。然后，修正的基线TMP值将被用作检测ΔTMP的基础，该ΔTMP真正保证了在反冲洗之前对时间间隔的修正。这样做时，对TMP增加的检测将不会被调整透析液流动速率、置换物流动速率或血液流动速率错误地触发，所述TMP增加的检测将是对图3的底部行中所示的反冲洗之前的计算的时间间隔进行调整的基础。除非检测到修正的基线TMP增加了5％、10％或15％，否则反冲洗之前的时间间隔不会发生变化，该变化将通过等式III通过应用离散修正量或待应用的％值来实现。在装置设置变量透析液流动速率、置换流体流动速率、血液流动速率的值的变化或装置输出变量跨膜压力的值的变化使得的反冲洗之前，任何额外需要的对计算的时间间隔的变化，将根据需要通过等式IV的待应用的修正的％值来解决。

图4A和图4B分别是体外血液治疗装置的另一个实施例的透析液回路400的示意图的左部分和右部分。图4A中所示的管线终端A、B、C和D继续延伸并且分别与图4B中所示的管线终端A、B、C和D流体连通。体外血液治疗装置包括透析器401，所述透析器401包括由半透膜404隔开的血液腔室402和透析液腔室403。透析液回路400包括用于制备新鲜透析液的水源413。水源413经由供应管线416的第一部分416A连接，其中水与由碳酸氢盐泵450供应的碳酸氢盐混合，并且与由浓缩物泵460供应的电解质混合，以形成透析液。然后，透析液行进通过供应管线416的第二部分416B，透析液从所述供应管线416的第二部分416B移动到第一平衡腔室406的新鲜透析液侧406A，并移动到第二平衡腔室408的新鲜透析液侧408A。离开新鲜透析液侧406A和408A的新鲜透析液然后通过供应管线416的第三部分416C进入透析液腔室403的透析液入口440。新鲜透析液可以用作冲洗液体或制备液体。供应管线416中的透析液的压力，就在进入透析液腔室403之前，可以用沿着供应管线416的第三部分416C布置的压力换能器433来感测。

透析液腔室403的透析液出口444连接到透析液去除管线418。用过的透析液、超滤液、它们的组合或在灌注期间的新鲜透析液离开透析液出口444并移动通过透析液去除管线418。透析液去除管线418中的压力可以由沿着透析液去除管线418布置的压力换能器432来感测。

通过超滤液泵423和流量泵417的作用，从透析液腔室403去除的透析液可以被分别移动到排出系统480或进入平衡腔室406和408的用过的透析液侧406B和用过的透析液侧408B。压力传感器419设置在流量泵417的下游，并且被配置成能够感测泵417下游的管线中的压力。超滤液泵423可以是超滤系统422的一部分。在灌注期间，沿着透析液去除管线418去除的透析液可以至少部分地通过脱气泵425沿着透析液再循环管线415移动。透析液出口阀420沿着透析液去除管线418位于透析液腔室403和出口444的下游。透析液出口阀420在本文所述的第一操作模式期间保持打开，并且在本文所述的第二操作模式期间持续关闭一段时间。

图5A和图5B示出了使用图1或图3A和图3B的体外血液治疗装置治疗患者的方法的流程图。体外血液治疗装置在第一操作模式下开始治疗。然后，计算系统在步骤300激活次级膜介导算法，所述次级膜介导算法构成进入第二操作模式。在步骤320，如果治疗是血液透析滤过或血液滤过，则停止置换物泵。否则，如果是血液透析治疗，则跳过该步骤。在步骤330，停止超滤泵。在步骤340，可以加宽跨膜和静脉压力极限。在使用体外血液治疗装置的典型治疗期间，监测跨膜压力和静脉压力以检测故障。在透析液出口阀持续关闭一段时间的预期中，TMP极限被暂时加宽到机器硬极限，以防止检测到假故障。如步骤345所示，如果适用，可以提供涉及调整透析液和血液流动速率的步骤。作为在步骤330停止超滤泵和在步骤345可选的调整透析液和血液流动速率的结果，在步骤340静脉压力极限被暂时加宽到机器硬极限，以防止检测到假故障。

当平衡腔室是装置的一部分时，在步骤350，执行对新的平衡腔室循环的启动进行监测。平衡腔室在两种状态之间循环，其中在第一状态中，平衡腔室的新鲜侧被填充，从而清空平衡腔室的用过侧，并且在第二状态中，平衡腔室的用过侧被填充，从而清空平衡腔室的新鲜侧。

如果存在平衡腔室但平衡腔室循环未启动，则可以防止该过程移动到下一步骤，直到平衡腔室循环启动。如果不存在平衡腔室，则跳过步骤350。然后，在步骤360，通过关闭透析液出口阀和禁止对流量误差以及需要压力保持测试(PHT)进行检查来实现容量引入的激发。

如果存在平衡腔室，则在平衡腔室循环的第一部分执行关闭透析液出口阀，然后透析液出口阀将重新打开，以允许平衡腔室循环完成。替代性地，如果不存在平衡腔室，则在步骤360的持续时间内执行透析液出口阀的关闭。然后，在步骤370，进行检查以确定平衡循环是否完成。除非平衡循环完成并且准备好从第一状态移动到第二状态或从第二状态移动到第一状态，否则该过程不应该移动到下一步骤。一个例外是在透析液出口阀被卡住关闭的第二操作模式期间静脉压力超过机器硬极限的不可预见事件，在这种情况下，透析器将通过关闭透析液入口阀被立即隔离，以确保患者安全。一旦平衡循环完成，在步骤380，该过程通过恢复超滤速率、恢复透析液流量、血液流量和置换流体流量(如果适用)以及在两个平衡腔室循环之后恢复流量误差/PHT检查来启动恢复。步骤380的完成构成第二操作模式的完成和重新进入第一操作模式。

在重新进入第一操作模式时，恢复跨膜压力和静脉压力极限，并且通过在步骤390增加超滤大约5至10分钟来恢复由反冲洗所产生的引入患者的流体体积。然后，在步骤400，如果超滤计算可用，则通过触发超滤系数/PHT来重新计算超滤系数。

应该假设，当系统处于无警报状态时，发生从第一操作模式进入到第二操作模式，并且仅当进入之前透析液电导率、透析液温度、动脉压力、静脉压力和跨膜压力在其各自的可接受范围内时，才进入第二操作模式。当动脉压力、静脉压力和/或跨膜压力的值接近它们各自的警报上限或警报下限时，可以在第二操作模式期间调整血液流动速率、透析液流动速率或它们的组合，以最小化动脉压力、静脉压力和/或跨膜压力的变化。

应该进一步假设，如果当机器正在灌注并且未连接患者时进入第二操作模式，则在第二操作模式期间待输送到透析器的血液腔室中的基础体积可以在如本文所述的持续时间的上限范围内输送。在灌注期间的反冲洗之前的时间间隔将不基于等式I-IV，并且在灌注期间进入次级操作模式可以发生在灌注开始时、灌注结束时、在灌注期间的某个点处或在它们的组合期间。

本发明可以包括如在句子和/或段落中阐述的以上和/或以下这些各种特征或实施例的任何组合。本文所公开的特征的任何组合都被认为是本发明的一部分，并且对于可组合的特征没有限制。

申请人具体地将所有引用的参考文献的全部内容并入本公开中。此外，当量、浓度或其它值或参数作为范围、优选范围或优选上限值和优选下限值的列表给出时，这应理解为具体公开了由任何范围上限或优选值和任何范围下限或优选值的任何对形成的所有范围，而不管范围是否被单独公开。在本文中列举数值范围的情况下，除非另有说明，否则该范围旨在包括其端点以及该范围内的所有整数和分数。这并不意味着本发明的范围限于定义范围时所列举的具体值。

考虑到本说明书和本文公开的本发明的实践，本发明的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和实施例旨在仅被认为是示例性的，本发明的真实范围和精神由所附权利要求及其等同物指示。

Claims (65)

1.一种体外血液治疗装置，包括：

透析器，其包括血液腔室、透析液腔室、透析液入口、透析液出口和半透膜，所述血液腔室和所述透析液腔室通过所述半透膜彼此隔开；

透析器供给管线，其通向所述透析液入口并且被配置成能够将透析液供应到所述透析液腔室；

透析器排出管线，其从所述透析液出口引出并且被配置成能够将透析液从所述透析液腔室排走；

透析液泵，其被配置成能够将透析液通过所述透析器供给管线泵送到所述透析液腔室并通过所述透析器排出管线从所述透析液腔室泵出；

透析液出口阀；

血液泵，其被配置成能够将血液通过所述透析器泵送到所述血液腔室；以及

平衡装置，其包括平衡腔室、通向所述平衡腔室并被配置成能够将透析液从透析液源供应到所述平衡腔室中的平衡供给管线、从所述平衡腔室引出并被配置成能够将透析液从所述平衡腔室排走并进入排出系统中的平衡排出管线，其中，

所述透析器供给管线从所述平衡腔室延伸并被配置成能够将透析液从所述平衡腔室供应到所述透析液腔室，所述透析器排出管线通向所述平衡腔室并被配置成能够将透析液从所述透析液腔室供应到所述平衡腔室中，

所述透析液泵或所述血液泵或两者均被配置成能够在所述体外血液治疗装置的第一操作模式和所述体外血液治疗装置的第二操作模式下操作，

所述第一操作模式以这样的配置操作，其中，所述透析液出口阀打开，使得透析液流过所述透析器供给管线、流过所述透析液腔室、流入并流过所述透析器排出管线，以及

所述第二操作模式以这样的配置操作，其中，所述透析液出口阀持续关闭一段时间，防止透析液流过所述透析器排出管线，并使一定体积的透析液从所述透析液腔室通过所述半透膜进入所述血液腔室。

2.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述透析液泵和血液泵被配置成能够以第一操作速度和第二操作速度操作，并且所述透析液泵和血液泵被配置成能够在所述第一操作模式期间以其相应的第一操作速度运行，在所述第二操作模式期间以其相应的第二操作速度运行。

3.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括超滤泵，所述超滤液泵被配置成能够在操作状态与非操作状态之间切换，其中，在所述操作状态下，所述超滤泵将液体从所述血液腔室通过所述半透膜抽吸到所述透析液腔室中并使其离开所述透析液腔室，所述超滤泵在所述第二操作模式下被切换到所述非操作状态。

4.根据权利要求3所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括在所述透析液出口阀下游从所述透析器排出管线分支出的超滤管线，其中，所述超滤泵设置在所述超滤管线上。

5.根据权利要求3所述的体外血液治疗装置，其中，所述超滤泵被配置成能够在所述第一操作模式的至少一个时间段期间以更快的速度运行，以从所述血液腔室去除体积相当于在所述第二操作模式期间引入的透析液的体积的液体。

6.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括处理器和与所述处理器通信并被配置成能够生成传感器数据的传感器，其中，所述处理器被配置成能够处理所述传感器数据并基于所处理的传感器数据将所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式并持续一时间段。

7.根据权利要求6所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够运行初始第一操作模式阶段并持续主要操作时间段，所述初始第一操作模式阶段在治疗开始时开始，其中，所述处理器被配置成一旦所述操作时间段到期，就将所述体外血液治疗装置从第一操作模式切换到所述第二操作模式。

8.根据权利要求6所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够运行初始第一操作模式阶段并持续主要操作时间段，所述初始第一操作模式阶段在灌注开始时开始，其中，所述处理器被配置成一旦所述操作时间段到期，就将所述体外血液治疗装置从第一操作模式切换到所述第二操作模式。

9.根据权利要求8所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够在灌注过程中以一定频率在一系列多个操作模式中使所述体外血液治疗装置在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间交替，其中，所述多个操作模式中的每一个都包括相应的操作时间段。

10.根据权利要求7所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够基于至少一个装置设置变量或至少一个装置输出变量或两者来修正所述主要操作时间段，其中，所述至少一个装置输出变量由所述传感器数据确定。

11.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括处理器和与所述处理器通信并被配置成能够生成传感器数据的传感器，其中，所述处理器被配置成能够处理所述传感器数据并基于所处理的传感器数据将所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式并持续一时间段，所述处理器被配置成一旦所述主要操作时间段到期就将所述体外血液治疗装置从第二操作模式切换到所述第一操作模式，并且所述处理器被配置成能够基于至少一个装置设置变量或至少一个装置输出变量或两者来修正所述主要操作时间段，其中，所述至少一个装置输出变量由所述传感器数据确定。

12.根据权利要求11所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置设置变量包括治疗的类型、置换物流动速率、超滤液流动速率、血液流动速率、透析器类型、置换流体推注体积或它们的组合中的至少一个。

13.根据权利要求11所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置输出变量包括尿素清除率、超滤系数、静脉压力、跨膜压力、运行次数、血细胞比容值或它们的组合中的至少一个。

14.根据权利要求7所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够在治疗过程中以一定频率在一系列多个操作模式中使所述体外血液治疗装置在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间交替，其中，所述多个操作模式中的每一个都包括相应的操作时间段。

15.根据权利要求14所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够基于至少一个装置设置变量或至少一个装置输出变量或两者来修正所述频率和所述相应操作时间段中的每一个中的至少一个，其中，所述至少一个装置输出变量由所述传感器数据确定。

16.根据权利要求15所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置设置变量包括治疗的类型、置换物流动速率、超滤流动速率、血液流动速率、透析器类型、置换流体推注体积或它们的组合中的至少一个。

17.根据权利要求15所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置输出变量包括尿素清除率、超滤系数、静脉压力、跨膜压力、运行次数、血细胞比容值或它们的组合中的至少一个。

18.根据权利要求7所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够：(1)处理传感器数据以确定在治疗过程中的时间间隔内的超滤系数；(2)将所述超滤系数的变化与阈值进行比较；以及(3)当所述阈值被超过时，加速所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式到所述第二操作模式的切换。

19.根据权利要求18所述的体外血液治疗装置，其中，所述传感器包括被配置成能够检测流出所述血液腔室的血液的压力的至少第一压力传感器和被配置成能够检测流出所述透析液腔室的透析液的压力的第二压力传感器。

20.根据权利要求7所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被编程为能够在根据等式I计算的时间间隔到期时从所述第一操作模式切换到第二操作模式：

等式I：T_i＝T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm

其中，T_i是反冲洗之前的时间间隔；T_B是基准时间；R_n是运行次数修正系数(cm)；Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在透析器之前还是在透析器之后引入血液的cm；Q_uf是基于UF速率的cm；Q_b是基于血液流动速率的cm；X_d是基于透析器类型的cm；P_v是基于静脉压力的cm；P_tm是基于跨膜压力的cm。

21.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括与所述血液腔室流体连通的体外血液回路，所述血液腔室还包括血液腔室入口和血液腔室出口，所述体外血液回路包括血液泵、通向所述血液腔室入口的血液供应管线和从所述血液腔室出口引出的血液去除管线，其中，所述血液泵被配置成能够将血液通过所述血液供应管线和所述血液腔室入口泵送到所述血液腔室中并通过所述血液腔室出口和所述血液去除管线从所述血液腔室泵出。

22.根据权利要求21所述的体外血液治疗装置，其中，所述血液泵被配置成能够在所述第二操作模式期间与在所述第一操作模式期间相比降低速度。

23.根据权利要求21所述的体外血液治疗装置，其中，所述血液泵被配置成能够在所述第二操作模式期间停止。

24.根据权利要求21所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括置换物管线和设置在所述置换物管线上的置换物泵，其中，所述置换物管线从所述透析器供给管线分支出并与所述血液去除管线连接，所述置换物泵被配置成能够在所述第一操作模式期间通过所述置换物管线将流体从所述透析器供给管线泵送到所述血液去除管线，所述置换物泵被配置成能够在所述第二操作模式期间停止。

25.根据权利要求7所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括与所述血液腔室流体连通的体外血液回路，所述体外血液回路包括血液泵，其中，所述血液泵由所述处理器控制并且所述处理器被配置成能够在所述第二操作模式期间与在所述第一操作模式期间相比降低泵速度。

26.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括设置在所述至少一个透析液泵与所述透析液出口阀之间的空气分离腔室。

27.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述透析液的体积为3ml至20ml。

28.根据权利要求1所述的体外血液治疗装置，其中，所述透析液的体积为3ml至6ml。

29.一种体外血液治疗装置，包括：

透析器，其包括血液腔室、透析液腔室、透析液入口、透析液出口和半透膜，所述血液腔室和所述透析液腔室通过所述半透膜彼此隔开；

透析器供给管线，其通向所述透析液入口并被配置成能够将透析液供应到所述透析液腔室；

透析器排出管线，其从所述透析液出口引出并被配置成能够将透析液从所述透析液腔室排走；

透析液泵，其被配置成能够将透析液通过所述透析器供给管线泵送到所述透析液腔室并通过所述透析器排出管线从所述透析液腔室泵出；以及

透析液出口阀，其中，

所述透析液泵被配置成能够在所述体外血液治疗装置的第一操作模式和所述体外血液治疗装置的第二操作模式下操作，

所述第一操作模式以这样的配置操作，其中，所述透析液出口阀打开，使得透析液流过所述透析器供给管线、流过所述透析液腔室、流入并流过所述透析器排出管线，

所述第二操作模式以这样的配置操作，其中，所述透析液出口阀持续关闭一段时间，防止透析液流过所述透析器排出管线，并使一定体积的透析液从所述透析液腔室通过所述半透膜进入所述血液腔室，

所述第二操作模式连续操作不超过30秒的时间段，以及

在所述时间段期间从所述透析液腔室通过所述半透膜流到所述血液腔室的透析液的体积为3ml-20ml。

30.根据权利要求29所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括平衡装置，所述平衡装置包括平衡腔室、通向所述平衡腔室并被配置成能够将透析液从透析液源供应到所述平衡腔室中的平衡供给管线、从所述平衡腔室引出并被配置成能够将透析液从所述平衡腔室排走并进入排出系统中的平衡排出管线，其中，所述透析器供给管线从所述平衡腔室延伸并被配置成能够将透析液从所述平衡腔室供应到所述透析液腔室，所述透析器排出管线通向所述平衡腔室并被配置成能够将透析液从所述透析液腔室供应到所述平衡腔室中。

31.根据权利要求29所述的体外血液治疗装置，其中，所述透析液泵和所述血液泵被配置成能够以第一操作速度和第二操作速度操作，并且所述透析液泵和所述血液泵被配置成能够在所述第一操作模式期间以所述第一操作速度运行，在所述第二操作模式期间以所述第二操作速度运行。

32.根据权利要求29所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括超滤液泵，所述超滤液泵被配置成能够在操作状态与非操作状态之间切换，其中，在所述操作状态下，所述超滤液泵将液体从所述血液腔室通过所述半透膜抽吸到所述透析液腔室中并使其离开所述透析液腔室，所述超滤液泵在所述第二操作模式下被切换到所述非操作状态。

33.根据权利要求32所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括在所述透析液出口阀下游从所述透析器排出管线分支出的超滤管线，其中，所述超滤泵设置在所述超滤管线上。

34.根据权利要求32所述的体外血液治疗装置，其中，所述超滤泵被配置成能够在所述第一操作模式的至少一个时间段期间以更快的速度运行，以从所述血液腔室去除体积相当于所述透析液的体积的液体。

35.根据权利要求29所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括处理器和与所述处理器通信并被配置成能够生成传感器数据的传感器，其中，所述处理器被配置成能够处理所述传感器数据并基于所处理的所述传感器数据将所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式并持续一时间段。

36.根据权利要求35所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够运行初始第一操作模式阶段并持续操作时间段，所述初始第一操作模式阶段在治疗开始时开始，其中，所述处理器被配置成一旦所述操作时间段到期，就将所述体外血液治疗装置从所述初始第一操作模式阶段切换到初始第二操作模式阶段。

37.根据权利要求36所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够基于至少一个装置设置变量或至少一个装置输出变量或两者来修正所述操作时间段，其中，所述至少一个装置输出变量由所述传感器数据确定。

38.根据权利要求35所述的体外血液治疗装置，其中：所述处理器被配置成能够运行初始第二操作模式阶段并持续操作时间段；所述处理器被配置成一旦所述操作时间段到期，就将所述体外血液治疗装置从所述初始第二操作模式阶段切换到第二、第一操作模式阶段；所述处理器被配置成能够基于至少一个装置设置变量或至少一个装置输出变量或两者来修正所述操作时间段，其中，所述至少一个装置输出变量由所述传感器数据确定。

39.根据权利要求37所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置设置变量包括治疗的类型、置换物流动速率、超滤流动速率、血液流动速率、透析器类型、置换流体推注体积或它们的组合中的至少一个。

40.根据权利要求37所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置输出变量包括尿素清除率、超滤系数、静脉压力、跨膜压力、运行次数、血细胞比容值或它们的组合中的至少一个。

41.根据权利要求35所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够在治疗过程中以一定频率在一系列多个操作模式中使所述体外血液治疗装置在所述第一操作模式与所述第二操作模式之间交替，其中，所述多个操作模式中的每一个都包括相应的操作时间段。

42.根据权利要求41所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够基于至少一个装置设置变量或至少一个装置输出变量或两者来修正所述频率和所述相应的操作时间段中的每一个中的至少一个，其中，所述至少一个装置输出变量由所述传感器数据确定。

43.根据权利要求42所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置设置变量包括治疗的类型、置换物流动速率、超滤流动速率、血液流动速率、透析器类型、置换流体推注体积或它们的组合中的至少一个。

44.根据权利要求42所述的体外血液治疗装置，其中，所述至少一个装置输出变量包括尿素清除率、超滤系数、静脉压力、跨膜压力、运行次数、血细胞比容值或它们的组合中的至少一个。

45.根据权利要求35所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被配置成能够：(1)处理传感器数据以确定在治疗过程中的时间间隔的超滤系数；(2)将所述超滤系数的变化与阈值进行比较；以及(3)(a)当所述阈值被超过时，加速所述体外血液治疗装置从所述第一操作模式到所述第二操作模式的切换，或者(b)当所述阈值被超过时，加速所述体外血液治疗装置从所述第二操作模式到所述第一操作模式的切换。

46.根据权利要求45所述的体外血液治疗装置，其中，所述传感器包括至少第一压力传感器和第二压力传感器，所述第一压力传感器被配置成能够检测流出所述血液腔室的血液的压力，所述第二压力传感器被配置成能够检测流出所述透析液腔室的透析液的压力。

47.根据权利要求29所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括与所述血液腔室流体连通的体外血液回路，所述血液腔室还包括血液腔室入口和血液腔室出口，所述体外血液回路包括血液泵、通向所述血液腔室入口的血液供应管线和从所述血液腔室出口引出的血液去除管线，其中，所述血液泵被配置成能够将血液通过所述血液供应管线和所述血液腔室入口泵送到所述血液腔室中并通过所述血液腔室出口和所述血液去除管线从所述血液腔室泵出。

48.根据权利要求47所述的体外血液治疗装置，其中，所述血液泵被配置成能够在所述第二操作模式期间与在所述第一操作模式期间相比降低速度。

49.根据权利要求47所述的体外血液治疗装置，其中，所述血液泵被配置成能够在所述第二操作模式期间停止。

50.根据权利要求47所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括置换物管线和设置在所述置换物管线上的置换物泵，其中，所述置换物管线从所述透析器供给管线分支出并与所述血液去除管线连接，所述置换物泵被配置成能够在所述第一操作模式期间通过所述置换物管线将流体从所述透析器供给管线泵送到所述血液去除管线，所述置换物泵被配置成能够在所述第二操作模式期间停止。

51.根据权利要求35所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括与所述血液腔室流体连通的体外血液回路，所述体外血液回路包括血液泵，其中，所述血液泵由所述处理器控制并且所述处理器被配置成能够在所述第二操作模式期间与在所述第一操作模式期间相比降低泵速度。

52.根据权利要求35所述的体外血液治疗装置，其中，所述处理器被编程为能够在根据等式I计算的时间间隔到期时从所述第一操作模式切换到第二操作模式：

等式I：T_i＝T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm

其中，T_i是反冲洗之前的时间间隔；T_B是基准时间；R_n是运行次数修正系数(cm)；Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在所述透析器之前还是在所述透析器之后引入血液的cm；Q_uf是基于UF速率的cm；Q_b是基于血液流动速率的cm；X_d是基于透析器类型的cm；P_v是基于静脉压力的cm；P_tm是基于跨膜压力的cm。

53.根据权利要求29所述的体外血液治疗装置，其中，所述体外血液治疗装置还包括设置在所述至少一个透析液泵与所述透析液出口阀之间的空气分离腔室。

54.一种血液治疗方法，包括：

提供包括透析器的体外血液治疗装置，所述透析器具有血液腔室、透析液腔室和半透膜，所述血液腔室和所述透析液腔室通过所述半透膜彼此隔开，所述透析液腔室包括透析液出口阀；

在第一操作模式下通过以透析液泵将透析液泵送通过所述透析液腔室、以血液泵将血液泵送通过所述血液腔室、以及以超滤液泵将超滤液从所述透析液腔室中抽出来治疗血液；

检测在所述第一操作模式下治疗血液时加速次级膜在半透膜上积聚的因素；

从所述第一操作模式切换到第二操作模式，所述第二操作模式包括持续关闭所述透析液出口阀一段时间并关闭所述超滤液泵，其中，所述透析液出口阀的关闭防止透析液流出所述透析液腔室，并使一定体积的透析液从所述透析液腔室通过所述半透膜流到所述血液腔室。

55.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，检测使得次级膜在所述半透膜上积聚的因素包括检测跨膜压力的增加，所述跨膜压力的增加超过预设的百分比值。

56.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，检测使得次级膜在所述半透膜上积聚的因素包括检测所述超滤系数的降低，所述超滤系数的降低超过预设的百分比值。

57.根据权利要求55所述的血液治疗方法，其中，检测跨膜压力的增加包括确定由至少两个不同的压力传感器检测到的压力差。

58.根据权利要求55所述的血液治疗方法，其中，检测跨膜压力的增加包括确定由至少三个不同的压力传感器检测到的压力差。

59.根据权利要求55所述的血液治疗方法，其中，检测跨膜压力的增加包括确定由至少四个不同的压力传感器检测到的压力差，或者确定由至少四个不同的压力传感器检测到的一个或多个平均压力的差。

60.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，从所述透析液腔室通过所述半透膜流到所述血液腔室的透析液的体积为3ml至20ml。

61.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，从所述透析液腔室通过所述半透膜流到所述血液腔室的透析液的体积为3ml至6ml。

62.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，在检测到所述积聚时从所述第一操作模式切换到第二操作模式包括在根据等式I计算的反冲洗之前的时间间隔到期时进行切换：

等式I：T_i＝T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm

其中，T_i是反冲洗之前的时间间隔；T_B是基准时间；R_n是运行次数修正系数(cm)；Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在所述透析器之前还是在所述透析器之后引入血液的cm；Q_uf是基于UF速率的cm；Q_b是基于血液流动速率的cm；X_d是基于透析器类型的cm；P_v是基于静脉压力的cm；P_tm是基于跨膜压力的cm。

63.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，在检测到所述积聚时从所述第一操作模式切换到第二操作模式包括在根据等式II计算的反冲洗之前的时间间隔到期时进行切换：

等式II：T_i＝(T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm)+Mod_X其中，T_i是反冲洗之前的时间间隔；T_B是基准时间；R_n是运行次数修正系数(cm)；Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在所述透析器之前还是在所述透析器之后引入血液的cm；Q_uf是基于UF速率的cm；Q_b是基于血液流动速率的cm；X_d是基于透析器类型的cm；P_v是基于静脉压力的cm；P_tm是基于跨膜压力的cm；Mod_X是待考虑的离散修正量的总和。

64.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，在检测到所述积聚时从所述第一操作模式切换到第二操作模式包括在根据等式III计算的反冲洗之前的时间间隔到期时进行切换：

等式III：T_i+1＝(T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm)+(-((T_i-T_Ei)·(1-

X_A)))+Mod_X

其中，T_i+1是反冲洗之前的时间间隔；T_i是反冲洗之前的最初计算的时间间隔；T_B是基准时间；R_n是运行次数修正系数(cm)；Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在所述透析器之前还是在所述透析器之后引入血液的cm；Q_uf是基于UF速率的cm；Q_b是基于血液流动速率的cm；X_d是基于透析器类型的cm；P_v是基于静脉压力的cm；P_tm是基于跨膜压力的cm；T_Ei是自当前第一操作模式开始以来经过的时间；Mod_X是待考虑的离散修正量的总和，X_product是一个或多个其它适用的修正系数的乘积。

65.根据权利要求54所述的血液治疗方法，其中，在检测到所述积聚时从所述第一操作模式切换到第二操作模式包括在根据等式IV计算的反冲洗之前的时间间隔到期时进行切换：

等式IV：T_i+1＝(T_B·R_n·Q_s·Q_uf·Q_b·X_d·P_v·P_tm)+((T_i-T_Ei)·((2-

Y_Aold)*Y_Anew))-(T_i–T_Ei))+(-(T_i–T_Ei)·(1-X_A))+Mod_X其中，T_i+1是反冲洗之前新计算的时间间隔；T_i是反冲洗之前最初计算的时间间隔；T_B是基准时间；R_n是运行次数修正系数(cm)；Q_s是基于置换流体速率以及置换流体是在所述透析器之前还是在所述透析器之后引入血液的cm；Q_uf是基于UF速率的cm；Q_b是基于血液流动速率的cm；X_d是基于透析器类型的cm；P_v是基于静脉压力的cm；P_tm是基于跨膜压力的cm；T_Ei是自当前第一操作模式开始以来经过的时间；Mod_X是待考虑的离散修正量的总和；X_A是附加适用的修正系数；Y_Aold是观察到已经改变的R_n、Q_s、Q_uf、Q_b、X_d、P_tm和P_v的先前适用的修正系数；Y_Anew是新适用的修正系数。