相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)是于2014年9月12日提交的共同未決的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)62/049,742的繼續(xù)。前述申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)援引并入本申請(qǐng)。本發(fā)明涉及用于提供透析的人造腎系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明涉及包含至少一個(gè)血液泄漏傳感器的血液透析系統(tǒng)，其顯著改善了血液透析治療，以便向更廣基礎(chǔ)的患者提供血液透析和降低血液透析的總體成本。在此，申請(qǐng)人通過(guò)援引并入本申請(qǐng)引用或參考的任何及所有專利和公開的專利申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
：血液透析是一種用于實(shí)現(xiàn)在體外從患者血液移除包括肌酸、尿素和自由水的廢物的醫(yī)學(xué)程序，其涉及使溶質(zhì)擴(kuò)散通過(guò)半滲透膜。未能適當(dāng)?shù)匾瞥@些廢物會(huì)導(dǎo)致腎衰竭。在血液透析過(guò)程中，通過(guò)動(dòng)脈管線移出患者血液，通過(guò)透析機(jī)器處理患者血液，并通過(guò)靜脈管線使患者血液返回到身體。透析機(jī)器包括透析器，該透析器包括大量中空纖維，這些中空纖維形成半滲透膜，血液通過(guò)半滲透膜輸送。此外，透析機(jī)器使用包含適量的電解質(zhì)和其他主要成分(例如，葡萄糖)的透析液，透析液也通過(guò)透析器泵送。通常，通過(guò)混合水與適當(dāng)比例的酸濃縮物和碳酸氫鹽濃縮物來(lái)制備透析液。優(yōu)選地，酸濃縮物和碳酸氫鹽濃縮物是分開的直到正好在透析器中使用之前的最后混合，這是因?yàn)樗釢饪s物中的鈣和鎂在接觸碳酸氫鹽濃縮物中的高碳酸氫鹽水平時(shí)會(huì)沉淀析出。透析液還可以包括適當(dāng)水平的納、鉀、氯化物和葡萄糖。通過(guò)擴(kuò)散和對(duì)流的結(jié)合實(shí)現(xiàn)穿過(guò)膜的透析處理。擴(kuò)散引起分子通過(guò)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)從高濃度區(qū)域遷移到低濃度區(qū)域。同時(shí)，對(duì)流引起通常響應(yīng)于不同的靜壓力的溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)。形成半滲透膜的纖維將血漿與透析液分開并且提供大的表面區(qū)域用于進(jìn)行擴(kuò)散，其允許包括尿素、鉀和磷酸鹽的廢棄物滲透到透析液中，同時(shí)避免諸如血細(xì)胞、多肽和某些蛋白質(zhì)的大分子傳遞到透析液中。通常，透析液沿與體外回路中血液流相反的方向流動(dòng)。逆向流動(dòng)保持半滲透膜兩側(cè)的濃度梯度，以便提高透析效率。在一些情況中，血液透析可以提供用于流體移除，其也被稱為超濾。超濾通常通過(guò)降低透析器的透析液隔室的靜壓力從而允許包含溶解的溶質(zhì)的水穿過(guò)膜從血漿運(yùn)動(dòng)到透析液而實(shí)現(xiàn)，其中溶解的溶質(zhì)包括電解質(zhì)和其他可滲透物質(zhì)。在極少情況下，滲透器的透析液流動(dòng)路徑部分中的流體高于血液流動(dòng)部分，從而導(dǎo)致流體從透析流動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)到血液流動(dòng)路徑。這通常被稱為逆向超濾。由于超濾和逆向超濾會(huì)增加患者的風(fēng)險(xiǎn)，因此，超濾和逆向超濾通常僅在訓(xùn)練有素的醫(yī)務(wù)人員的監(jiān)督下進(jìn)行。不幸的是，血液透析存在很多缺點(diǎn)。動(dòng)靜脈瘺是最公認(rèn)的接入點(diǎn)。為了產(chǎn)生瘺管，醫(yī)生將動(dòng)脈和靜脈連接在一起。由于這繞開了患者的毛細(xì)管，血液快速地流動(dòng)。對(duì)于每個(gè)透析療程，必須用大的針刺穿瘺管以將血液傳送到透析器中并且使血液從透析器返回。通常，該過(guò)程每周進(jìn)行三次，每次治療持續(xù)3-4小時(shí)。在較輕的程度，患者在家中進(jìn)行血液透析。家中血液透析通常每周6天，每次2小時(shí)。家中血液透析被認(rèn)為壓力較小，并且由于通常用導(dǎo)管進(jìn)行，因此被認(rèn)為更簡(jiǎn)單化。然而，家中血液透析要求更經(jīng)常的治療。家中血液透析仍然存在另外的缺點(diǎn)?，F(xiàn)有的家用血液透析系統(tǒng)大、復(fù)雜、令人恐懼并且難以操作。該設(shè)備需要大量訓(xùn)練。家用血液透析系統(tǒng)目前過(guò)大以致于不能攜帶，從而使血液透析患者不能旅行。家用血液透析系統(tǒng)價(jià)格昂貴并且需要很高的初期金錢投資，相較于在中心進(jìn)行血液透析而言尤其如此，在中心進(jìn)行血液透析，患者不需要為儀器付錢。現(xiàn)有的家用血液透析系統(tǒng)不足以提供對(duì)供應(yīng)物的重復(fù)使用，從而使家中血液透析在經(jīng)濟(jì)上對(duì)醫(yī)學(xué)提供者而言更不可行。由于上述缺點(diǎn)，僅有少量的積極的患者進(jìn)行家中血液透析的艱苦治療。目前，多數(shù)血液透析系統(tǒng)采用蠕動(dòng)滾子泵，其與撓性管接合以推動(dòng)流體通過(guò)透析流動(dòng)路徑或血液流動(dòng)路徑。這些滾子泵價(jià)格昂貴且效率較低。還有問題在于，用于血液透析的滾子泵會(huì)對(duì)血小板造成損害并且導(dǎo)致凝結(jié)的危險(xiǎn)。因此，非常需要這樣的血液透析系統(tǒng)，該系統(tǒng)可運(yùn)輸，輕量，易于使用，對(duì)患者友好，并且因此能夠在家中使用。此外，希望提供一種家用血液透析系統(tǒng)，其在泵、馬達(dá)、管或電子器件中不存在會(huì)使患者危險(xiǎn)的單點(diǎn)故障。此外，希望提供一種血液透析系統(tǒng)，其采用這樣的泵，該泵不擠壓血液流動(dòng)路徑中的血液并且不像蠕動(dòng)滾子泵中那樣包含撓性材料。在另一方面，希望提供一種血液透析系統(tǒng)，其中在單次患者治療之后，與血液或透析液接觸的泵部件可以被丟棄，但是泵馬達(dá)可以被重復(fù)使用。在另一方面，希望提供一種血液透析系統(tǒng)，其包含連接至該系統(tǒng)的透析液流動(dòng)路徑的至少一個(gè)血液泄漏傳感器，用于檢測(cè)血液是否通過(guò)透析器的半滲透膜不適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)散進(jìn)入到透析液流動(dòng)路徑中。本發(fā)明的這些方面滿足了這些需求，并且提供在下文技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：中描述的其他相關(guān)優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種血液透析系統(tǒng)，其包括用于連接至患者的動(dòng)脈以從患者收集血液的動(dòng)脈血液管線、用于連接至患者的靜脈以將血液返回至患者的靜脈血液管線、可重復(fù)使用的透析機(jī)器、和一次性盒。在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種用于在血液透析機(jī)器中使用的盒。動(dòng)脈血液管線和靜脈血液管線可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的典型構(gòu)造。例如，動(dòng)脈血液管線可以是連接至針的傳統(tǒng)撓性中空管，用于從患者的動(dòng)脈收集血液。類似地，靜脈血液管線可以是傳統(tǒng)撓性管和針，用于將血液返回至患者的靜脈?？梢圆捎酶鞣N構(gòu)造和外科手術(shù)程序以獲得至患者血液的通路，包括靜脈導(dǎo)管、動(dòng)靜脈瘺、或合成移植物。一次性盒旨在用于單次患者治療并且不重復(fù)使用。一次性盒包括具有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的設(shè)計(jì)和構(gòu)造的透析器。合適的透析器可以從freseniusmedicalcare、baxterinternational,inc.和nipromedicalcorporation獲得。優(yōu)選地，透析器包括大量中空纖維，其形成半滲透膜。一次性盒包括血液流動(dòng)路徑和透析液流動(dòng)路徑。血液流動(dòng)路徑通過(guò)連接至用于將血液從患者輸送至透析器并且返回到患者的動(dòng)脈血液管線和靜脈血液管線而在閉環(huán)系統(tǒng)中輸送血液。同時(shí)，透析液流動(dòng)路徑在從儲(chǔ)存容器到透析器并且返回到儲(chǔ)存容器的閉環(huán)系統(tǒng)中輸送透析液。血液流動(dòng)路徑和透析液流動(dòng)路徑都經(jīng)過(guò)透析器，但通過(guò)透析器的半滲透膜分開。優(yōu)選地，一次性盒包括三個(gè)泵致動(dòng)器。出于本文目的，術(shù)語(yǔ)“泵”旨在指代利用抽吸和壓力移動(dòng)流體的致動(dòng)器和用于使致動(dòng)器機(jī)械地運(yùn)動(dòng)的馬達(dá)。合適的泵致動(dòng)器可以包括葉輪、活塞、隔膜、羅茨泵的凸瓣、螺桿泵的螺桿、蠕動(dòng)泵的滾子或線性運(yùn)動(dòng)指桿、或者可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定的用于移動(dòng)流體的任何其他機(jī)械構(gòu)造。同時(shí)，馬達(dá)是用于使致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的機(jī)電裝置。馬達(dá)可以通過(guò)軸或類似物連接至泵致動(dòng)器。在優(yōu)選實(shí)施例中，一次性盒的泵致動(dòng)器是滑動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)泵構(gòu)造，其包括滑動(dòng)地安裝至轉(zhuǎn)子的葉片，該轉(zhuǎn)子在殼體的中心腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子是圓形的并且在該更大的基本圓形腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的中心相對(duì)于腔的中心偏置從而導(dǎo)致偏心。允許葉片滑入和滑出轉(zhuǎn)子以便與腔的內(nèi)側(cè)壁密封，從而形成泵送流體的葉片室。正如后文更詳細(xì)地解釋的，優(yōu)選地，一次性盒不包括泵馬達(dá)。第一和第二泵致動(dòng)器連接至透析液流動(dòng)路徑，用于泵送透析液通過(guò)透析液流動(dòng)路徑從儲(chǔ)存容器到透析器并返回到儲(chǔ)存容器。優(yōu)選地，第一泵致動(dòng)器在透析器的“上游”(意味著在流動(dòng)路徑中從透析器之前)連接至透析液流動(dòng)路徑，而第二泵致動(dòng)器在透析器的“下游”(意味著在流動(dòng)路徑中從透析器之后)連接至透析液流動(dòng)路徑。同時(shí)，一次性盒的第三泵致動(dòng)器連接至血液流動(dòng)路徑。第三泵致動(dòng)器將血液從患者泵送通過(guò)動(dòng)脈血液管線、通過(guò)透析器并且通過(guò)靜脈血液管線以返回至患者。優(yōu)選地，第三泵致動(dòng)器在透析器的上游連接至血液流動(dòng)路徑。一次性盒可以包含多于或少于三個(gè)的泵致動(dòng)器。例如，可以僅利用單個(gè)泵致動(dòng)器將透析液泵送通過(guò)透析器。然而，優(yōu)選地，一次性盒包含兩個(gè)泵致動(dòng)器，包括在透析器上游的第一泵致動(dòng)器和在透析器下游的第二泵致動(dòng)器。一次性盒還包含過(guò)濾器，該過(guò)濾器連接至透析液流動(dòng)路徑，用于移除通過(guò)半滲透膜從血漿滲透到透析液中的毒素。優(yōu)選地，過(guò)濾器在透析器的下游連接至透析液流動(dòng)路徑，以便在透析液被輸送到儲(chǔ)存容器之前移除通過(guò)透析器傳遞到透析液中的毒素。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知用于與一次性盒一起使用的過(guò)濾材料。例如，合適的材料包括樹脂床，其包括鋯基樹脂。優(yōu)選地，過(guò)濾器具有殼體，該殼體包含氧化鋯層、磷酸鋯層和碳層。在美國(guó)專利no.8,647,506和美國(guó)專利申請(qǐng)公開no.2014/0001112中描述了可接受的材料。其他可接受的過(guò)濾材料可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員研發(fā)和使用而不需要過(guò)度實(shí)驗(yàn)。優(yōu)選地，過(guò)濾器殼體包括蒸汽膜，該蒸汽膜能夠釋放包括氨的氣體，但不能釋放液體，尤其是不能釋放流經(jīng)過(guò)濾器的透析液。優(yōu)選地，一次性盒包含用于監(jiān)測(cè)血液透析的傳感器。為此，優(yōu)選地，一次性盒具有連接至透析液流動(dòng)路徑的流動(dòng)傳感器，用于檢測(cè)透析液流動(dòng)路徑內(nèi)的流體流動(dòng)(體積和/或速度)。此外，優(yōu)選地，一次性盒包含一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器，用于檢測(cè)透析液流動(dòng)路徑內(nèi)的壓力。優(yōu)選地，一次性盒還具有一個(gè)或多個(gè)傳感器，用于測(cè)量血液流動(dòng)路徑內(nèi)的壓力和/或流體流動(dòng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，匣盒具有四個(gè)壓力傳感器，包括用于測(cè)量透析器上游的透析液流的壓力的第一壓力傳感器、用于測(cè)量透析器下游的透析液流的壓力的第二壓力傳感器、用于測(cè)量透析器上游的血液流的壓力的第三壓力傳感器、和用于測(cè)量透析器下游的血液流的壓力的第四壓力傳感器。此外，優(yōu)選的匣盒具有四個(gè)流動(dòng)傳感器，包括用于測(cè)量透析器上游的透析液流的流率的第一流動(dòng)傳感器、用于測(cè)量透析器下游的透析液流的流率的第二流動(dòng)傳感器、用于測(cè)量透析器上游的血液流的流率的第三流動(dòng)傳感器、和用于測(cè)量透析器下游的血液流的流率的第四流動(dòng)傳感器。壓力傳感器和流率傳感器可以是分開的部件，或者壓力和流率測(cè)量可以由單個(gè)傳感器進(jìn)行。例如，在優(yōu)選實(shí)施例中，透析液流動(dòng)路徑具有兩個(gè)僅用于測(cè)量壓力的壓力傳感器和兩個(gè)僅用于測(cè)量流率的傳感器，從而導(dǎo)致存在四個(gè)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)透析液流動(dòng)路徑中的透析液的壓力或流率。然而，優(yōu)選的一次性盒僅包括兩個(gè)連接至血液流動(dòng)路徑的傳感器，其中每個(gè)傳感器能夠測(cè)量壓力和流率兩者。為了傳遞由流動(dòng)傳感器和壓力傳感器產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果，優(yōu)選地，一次性盒具有安裝在外部的電端子，該電端子電連接至流動(dòng)傳感器和壓力傳感器。優(yōu)選地，一次性盒由耐用且高強(qiáng)度的塑料制成，例如由高等級(jí)聚碳酸酯或丙烯酸制成。聚碳酸酯和/或丙烯酸被認(rèn)為是有利的，這是因?yàn)槠渚哂懈叻瓷渎市阅?、極高的電阻和良好的介電常數(shù)。優(yōu)選地，一次性盒的血液流動(dòng)路徑和透析液流動(dòng)路徑是形成在一次性盒的塑料殼體內(nèi)的管道。此外，優(yōu)選地，一次性盒是無(wú)管的，這意味著在整個(gè)血液透析系統(tǒng)內(nèi)，除了動(dòng)脈血液管線和靜脈血液管線之外，沒有患者或醫(yī)護(hù)人員可訪問的撓性管。特別是，優(yōu)選地，一次性盒殼體和泵致動(dòng)器由硬塑料制成并且不采用任何撓性管，例如與蠕動(dòng)泵一起采用的撓性管。除了一次性盒之外，血液透析系統(tǒng)包括重復(fù)使用的“透析機(jī)器”，其匹配至一次性盒，用于連接至并且控制一次性盒的泵致動(dòng)器以及用于監(jiān)測(cè)一次性盒的傳感器。為此，優(yōu)選的透析機(jī)器包括三個(gè)泵馬達(dá)，用于接合并操作一次性盒的三個(gè)泵致動(dòng)器。更特別地，透析機(jī)器包括第一和第二泵馬達(dá)，用于接合并操作連接至透析液流動(dòng)路徑的第一和第二泵致動(dòng)器。透析機(jī)器的第三泵馬達(dá)接合并操作一次性盒的連接至血液流動(dòng)路徑的第三泵致動(dòng)器，用于控制血液泵送通過(guò)一次性盒的血液流動(dòng)路徑。有利地，泵馬達(dá)和泵致動(dòng)器優(yōu)選地能夠僅通過(guò)手動(dòng)地按壓泵致動(dòng)器使其抵靠泵馬達(dá)而容易地彼此接合和脫離，不需要使用工具，或者對(duì)透析機(jī)器或一次性盒造成損壞。泵馬達(dá)和泵致動(dòng)器可以利用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種構(gòu)造機(jī)械地相連接。例如，泵馬達(dá)或泵致動(dòng)器可以包括帶鍵軸，該帶鍵軸定位成伸出到對(duì)應(yīng)的泵致動(dòng)器或泵馬達(dá)內(nèi)的帶鍵接收部中并與之接合。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，泵馬達(dá)和泵致動(dòng)器通過(guò)多個(gè)磁體相連接，其中泵馬達(dá)的多個(gè)磁體定位成接合泵致動(dòng)器內(nèi)的具有相反極性的磁體。優(yōu)選地，透析機(jī)器包括用于儲(chǔ)存透析液溶液的儲(chǔ)存容器。當(dāng)透析機(jī)器匹配至一次性盒時(shí)，儲(chǔ)存容器連接到一次性盒的透析液流動(dòng)路徑以形成閉環(huán)系統(tǒng)，用于將透析液從儲(chǔ)存容器輸送至一次性盒的透析器并且返回到儲(chǔ)存容器。儲(chǔ)存容器可以具有醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)难和肝鲋委熕璧娜魏纬叽?。然而，?yōu)選地，儲(chǔ)存容器足夠小以便使透析機(jī)器能夠容易地?cái)y帶。透析機(jī)器優(yōu)選地具有熱連接至儲(chǔ)存容器的加熱器，用于加熱儲(chǔ)存在儲(chǔ)存容器內(nèi)的流體。加熱器優(yōu)選地通過(guò)電激活，并且包括電阻器，其借助電流的流過(guò)而產(chǎn)生熱量。為了監(jiān)測(cè)血液透析系統(tǒng)的適當(dāng)操作，透析機(jī)器具有各種傳感器。透析機(jī)器包括溫度傳感器，用于測(cè)量?jī)?chǔ)存容器內(nèi)流體的溫度。另外，透析機(jī)器具有液位傳感器，用于檢測(cè)儲(chǔ)存容器內(nèi)流體的液位。此外，優(yōu)選地，透析機(jī)器包括血液泄漏檢測(cè)器，其監(jiān)測(cè)通過(guò)透析液流動(dòng)路徑的透析液的流動(dòng)并且檢測(cè)血液是否已經(jīng)通過(guò)透析器的半滲透膜不適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)散到透析液流動(dòng)路徑中。在優(yōu)選實(shí)施例中，血液透析系統(tǒng)包括血液泄漏傳感器組件，其包含光源和光傳感器，光源發(fā)射光通過(guò)透析液流動(dòng)路徑，光傳感器接收發(fā)射通過(guò)透析液流動(dòng)路徑的光。優(yōu)選地，光源和光傳感器位于透析機(jī)器中，因此在每次血液透析治療后重復(fù)使用而不被丟棄。此外，優(yōu)選地，光源產(chǎn)生兩個(gè)峰值波長(zhǎng)的光，因而產(chǎn)生兩種顏色。雙色光在一次性盒上從透析機(jī)器發(fā)出并且通過(guò)透析液流動(dòng)路徑。在通過(guò)透析液流動(dòng)路徑之后，光被轉(zhuǎn)向返回到透析機(jī)器以便被光傳感器接收。隨后，分析所接收的光以確定光是否已經(jīng)改變以反映透析液中可能存在血液。透析機(jī)器優(yōu)選地包括額外的傳感器，其包括：氨傳感器，其定位在一次性盒的蒸汽膜附近以便感測(cè)氨是否形成在一次性盒的過(guò)濾器內(nèi)；靜脈血液管線壓力傳感器，用于檢測(cè)靜脈血液管線中的壓力；和連接至靜脈血液管線的氣泡傳感器，用于檢測(cè)氣泡是否已形成在靜脈血液管線中。透析機(jī)器還可以包含連接至靜脈血液管線的夾管閥，用于選擇性地允許或阻塞通過(guò)靜脈血液管線的血液流動(dòng)。提供夾管閥以便夾住靜脈血液管線，從而在任一傳感器已檢測(cè)到不安全狀況時(shí)避免血液流回到患者。透析機(jī)器具有包含專用電子器件的處理器，用于控制血液透析系統(tǒng)。處理器包含連接至泵馬達(dá)、透析機(jī)器傳感器和夾管閥的功率管理電路，用于控制血液透析系統(tǒng)的適當(dāng)操作。此外，透析機(jī)器還具有電端子，其定位成接合并電連接至一次性盒的電端子，以便使一次性盒的流動(dòng)傳感器和壓力傳感器與處理器相連接，使得處理器也可以監(jiān)測(cè)一次性盒傳感器。處理器監(jiān)測(cè)各個(gè)傳感器中的每一個(gè)，以確保血液透析治療根據(jù)由醫(yī)療人員輸入到用戶界面中的預(yù)編程的程序進(jìn)行。透析機(jī)器和一次性盒提供了可運(yùn)輸、輕量、易于使用、對(duì)患者友好并且能夠家用的血液透析系統(tǒng)。有利地，在呈現(xiàn)給患者之前對(duì)一次性盒和血液管線進(jìn)行消毒，在血液透析治療之后將一次性盒和血液管線丟棄。由于血液管線直接連接至一次性盒而非連接至重復(fù)使用的機(jī)器，在每次治療后丟棄并在后續(xù)治療前更換易被污染的所有部件，包括不可變形的泵部件。然而，泵馬達(dá)可以在后續(xù)治療中重復(fù)使用。此外，有利地，血液透析系統(tǒng)除靜脈血液管線和動(dòng)脈血液管線之外不使用任何撓性管，以便減少可能對(duì)患者造成危險(xiǎn)的區(qū)域。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，血液透析系統(tǒng)采用的泵不擠壓血液流動(dòng)路徑中的血液。此外，血液透析系統(tǒng)提供了之前的血液透析系統(tǒng)未提供的大量的控制和監(jiān)測(cè)，以便提供提高的患者安全性。參照附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀后續(xù)詳細(xì)說(shuō)明時(shí)將理解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出為在治療患者的過(guò)程中使用的血液透析系統(tǒng)的透視圖；圖2是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了血液透析系統(tǒng)的分解透視圖；圖3是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的血液透析系統(tǒng)的另一分解透視圖；圖4是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的血液透析系統(tǒng)的透視圖；圖5是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的在透析機(jī)器的托盤上方的血液透析系統(tǒng)的一次性盒的分解透視圖；圖6是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了用于與血液透析系統(tǒng)一起使用的優(yōu)選的泵的分解透視圖，所述泵包括泵致動(dòng)器和泵馬達(dá)；圖7是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了用于與血液透析系統(tǒng)一起使用的儲(chǔ)存容器和過(guò)濾器的分解透視圖；圖8是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了血液透析系統(tǒng)的包括過(guò)濾器的一次性盒在其連接至血液透析系統(tǒng)的儲(chǔ)存容器時(shí)的透視圖；圖9是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的血液透析系統(tǒng)的一次性盒的俯視平面圖；圖10是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的血液透析系統(tǒng)的一次性盒的仰視平面圖；圖11是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了用于接收一次性盒的透析機(jī)器的托盤的俯視平面圖；圖12是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了血液透析系統(tǒng)的安全特征部的流程圖，所述安全特征部包括壓力傳感器、氣泡傳感器和夾管閥；圖13是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了血液和透析液流動(dòng)通過(guò)血液透析系統(tǒng)的流程圖；圖14是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了血液透析系統(tǒng)的各個(gè)電子器件和機(jī)電部件的連接的圖示；圖15是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了血液和透析液流動(dòng)通過(guò)血液透析系統(tǒng)的更詳細(xì)的流程圖；圖16是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的氨傳感器的示例性加熱器的電路圖；圖17是根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例的示出了由示例性液位傳感器提供的電極布置的圖示；和圖18是透析機(jī)器的托盤和一次性盒的匣盒的橫截面圖，示出了血液泄漏傳感器組件。具體實(shí)施方式盡管本發(fā)明可以有各種形式的實(shí)施例，但是如附圖所示，在后文中將描述本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，應(yīng)理解，本公開應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的示例，而不旨在將本發(fā)明限制為所示的具體實(shí)施例。參照?qǐng)D1-18，本發(fā)明的血液透析系統(tǒng)1包括重復(fù)使用的透析機(jī)器201、一次性盒11、包括用于連接至患者的動(dòng)脈的針7的動(dòng)脈血液管線3、和包括用于連接至患者的靜脈的針7的靜脈血液管線5。特別參照?qǐng)D1-5和圖15，一次性盒11包括殼體13，殼體具有提供血液流動(dòng)路徑15的管道17和提供透析液流動(dòng)路徑19的管道21。優(yōu)選地，一次性盒的血液流動(dòng)路徑和透析液流動(dòng)路徑是內(nèi)徑約為0.156英寸(3-5毫米)的管道。一次性盒11可以是單一零件結(jié)構(gòu)。然而，優(yōu)選地并且如本文所描述的，一次性盒可以被拆成多個(gè)零件以便允許使透析器25和過(guò)濾器79脫離接合，但是多個(gè)零件可以組裝到一起以形成一次性盒11。優(yōu)選地，一次性盒的殼體由federaldrugadministration批準(zhǔn)的材料制成。當(dāng)前優(yōu)選的用于一次性盒的殼體的材料是聚碳酸酯塑料。一次性盒的血液流動(dòng)路徑15在一端連接到動(dòng)脈血液管線3并且在另一端連接到靜脈血液管線5。血液流動(dòng)路徑15和透析液流動(dòng)路徑19兩者都延伸通過(guò)透析器25，以將各自的流體輸送通過(guò)閉環(huán)系統(tǒng)，其中，透析液流動(dòng)路徑通過(guò)半滲透膜(未示出)與血液流動(dòng)路徑隔離開。優(yōu)選地，在透析器25內(nèi)透析液沿與血液流動(dòng)相反的方向流動(dòng)，透析器具有用于接收透析液的入口31、用于排出透析液的出口33、用于從患者接收血液的入口27、和用于將血液返回至患者的出口29。更特別地，如圖1、3和9所示，一次性盒的殼體13包括用于將透析器的入口27連接至動(dòng)脈血液管線3的聯(lián)接件37和用于將透析器的血液出口29連接至靜脈血液管線5的聯(lián)接件39。此外，一次性盒的殼體13還包括匣盒部分23，其包括用于從儲(chǔ)存容器209來(lái)回輸送透析液的管道21。為此，匣盒23通過(guò)聯(lián)接件47和43連接至透析器的入口31和出口33。透析液通過(guò)匣盒的聯(lián)接件47接收到匣盒23中。此后，透析液行進(jìn)通過(guò)透析液流動(dòng)路徑19(在管道21內(nèi))直到在透析器的入口31處進(jìn)入透析器25。隨后，透析液在透析器的出口33處離開透析器25，并且繼續(xù)通過(guò)管道21行進(jìn)通過(guò)透析液流動(dòng)路徑19，直到在聯(lián)接件43處離開匣盒23。優(yōu)選地，一次性盒的匣盒23具有兩個(gè)泵致動(dòng)器51和53。第一泵致動(dòng)器51定位在透析器25的上游以將透析液通過(guò)透析液流動(dòng)路徑19泵送至透析器25。第二泵致動(dòng)器53定位在幾乎緊接著透析器25的下游以從透析器25泵送透析液。通過(guò)獨(dú)立地控制第一泵致動(dòng)器51相對(duì)于第二泵致動(dòng)器53的操作，允許增加或降低透析器25內(nèi)的透析液流體的壓力。優(yōu)選地，一次性盒的殼體13包括第三泵致動(dòng)器55，該第三泵致動(dòng)器定位在殼體的聯(lián)接件37內(nèi)，該聯(lián)接件連接至動(dòng)脈血液管線3。第三泵致動(dòng)器55泵送血液通過(guò)血液流動(dòng)路徑15，并且優(yōu)選地定位在透析器25的上游。如圖2、7、8清楚可見的，一次性盒11包括過(guò)濾器79。過(guò)濾器79包括用于封裝過(guò)濾材料的殼體81，過(guò)濾材料用于從透析液移除毒素。過(guò)濾材料可以具有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知或者可以確定的用于從血液移除各種廢棄物的成分和結(jié)構(gòu)，所述廢棄物主要是尿素和肌酸。過(guò)濾器71包括入口83和出口85。過(guò)濾器的入口83連接至匣盒的聯(lián)接件43，過(guò)濾器的出口85連接至儲(chǔ)存容器的入口211，在后文中會(huì)對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。在優(yōu)選實(shí)施例中，過(guò)濾器的殼體81包括圖7和圖8所示的蒸汽膜87。蒸汽膜87是半滲透膜，其能夠釋放包括氨的氣體，但不能釋放液體、尤其是不能釋放透析液流經(jīng)過(guò)濾器79。如在后文詳細(xì)討論的，一次性盒11具有用于監(jiān)測(cè)透析器25內(nèi)發(fā)生的透析的各種傳感器。如圖5-10所示，優(yōu)選的一次性盒11包括在匣盒中的兩對(duì)流動(dòng)傳感器93和壓力傳感器95，用于測(cè)量透析液流動(dòng)路徑19中透析液的流體流動(dòng)和壓力。優(yōu)選地，匣盒的流動(dòng)傳感器93分別定位在透析器25的上游和下游。在優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)流動(dòng)傳感器93包括在透析液流動(dòng)路徑中的圓形室91和在室91內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)輻條輪(未示出)，輻條輪通過(guò)透析液的流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，輪輻條包括具有相反極性的兩個(gè)磁體，其揭示輻條輪的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度，這用于確定流體流動(dòng)。優(yōu)選地，用于測(cè)量透析液壓力的匣盒的壓力傳感器95也分別定位在透析器25的上游和下游，用于在透析液進(jìn)入透析器25之前和在透析液離開透析器25之后測(cè)量透析液的壓力。匣盒的壓力傳感器和流動(dòng)傳感器可以是可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇的federaldrugadministration批準(zhǔn)的傳感器。優(yōu)選地，一次性盒還具有額外的傳感器97，其用于測(cè)量在從患者接收到血液之后和在血液返回至患者之前緊接著經(jīng)過(guò)血液流動(dòng)路徑15的血液的壓力和流體流動(dòng)。在優(yōu)選實(shí)施例中，血液的壓力測(cè)量和流體流動(dòng)測(cè)量?jī)烧哂蓡蝹€(gè)傳感器進(jìn)行。如圖5、9、10、13、15清楚示出的，優(yōu)選的一次性盒11包括在聯(lián)接件37內(nèi)的第一壓力/流體傳感器97，用于測(cè)量血液進(jìn)入透析器25之前被動(dòng)脈血液管線3接收時(shí)血液的壓力和流體流動(dòng)。此外，優(yōu)選地，一次性盒具有在聯(lián)接件39內(nèi)的第二壓力/流體傳感器97，用于測(cè)量血液通過(guò)靜脈血液管線5返回至患者之前血液的壓力和流體流動(dòng)。為了傳遞匣盒的流動(dòng)傳感器和壓力傳感器產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果，一次性盒11具有電端子101。圖1-5清楚示出了血液透析系統(tǒng)的透析機(jī)器201。優(yōu)選地，透析機(jī)器201具有外殼205，該外殼具有用于封裝和保護(hù)透析機(jī)器201和一次性盒11的各個(gè)部件的腔207。優(yōu)選地，外殼205的大小適于置于商用客機(jī)的艙頂行李箱中。透析機(jī)器201具有儲(chǔ)存容器209，用于在血液透析程序期間儲(chǔ)存透析液。優(yōu)選的儲(chǔ)存容器儲(chǔ)存1加侖(3.785升)的透析液，透析液可以通過(guò)儲(chǔ)存容器的可移除蓋215引入到儲(chǔ)存容器中。此外，儲(chǔ)存容器209包括入口211和出口213。如圖7清楚所示的，儲(chǔ)存容器的入口211連接至一次性盒的過(guò)濾器的出口85。同時(shí)，儲(chǔ)存容器的出口213連接至一次性盒的連接件47。優(yōu)選地，透析機(jī)器具有加熱器211(如圖15所示)，加熱器熱聯(lián)接至儲(chǔ)存容器209，用于加熱透析液并將透析液的溫度保持在所需溫度。優(yōu)選地，透析機(jī)器201包括托盤219，用于支撐并匹配至一次性盒的殼體13、透析器25、動(dòng)脈管線聯(lián)接件37和靜脈管線聯(lián)接件39。托盤219可以包括閂鎖件225，用于將一次性盒11鎖定成與透析機(jī)器201接合。在優(yōu)選實(shí)施例中，托盤219還包括三個(gè)泵馬達(dá)(227、229和231)，其用于聯(lián)接至一次性盒的三個(gè)泵致動(dòng)器(51、53和55)。參照?qǐng)D5、6、11，透析機(jī)器包括用于與一次性盒的第一泵致動(dòng)器51聯(lián)接的第一泵馬達(dá)227、用于與一次性盒的第二泵致動(dòng)器53聯(lián)接的第二泵馬達(dá)221、和用于與一次性盒的第三泵致動(dòng)器55聯(lián)接的第三泵馬達(dá)231。優(yōu)選地，泵馬達(dá)是可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇的傳統(tǒng)商用現(xiàn)貨電旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。如圖6所示，優(yōu)選地，每個(gè)泵致動(dòng)器(51、53和55)不像常見的接合動(dòng)脈管線或靜脈管線的滾子泵那樣采用可變形構(gòu)件來(lái)提供泵送動(dòng)作。而是，優(yōu)選的泵致動(dòng)器具有滑動(dòng)葉片構(gòu)造。為此，每個(gè)泵致動(dòng)器包括用于將流體引入到腔63內(nèi)的入口57和用于排出這種流體的出口59。此外，每個(gè)泵致動(dòng)器包括具有狹槽67的圓形轉(zhuǎn)子65，所述狹槽用于接收徑向運(yùn)動(dòng)的葉片69。離心力、液壓力和/或偏壓部件(例如彈簧或推桿)將葉片推到腔63的壁以形成由轉(zhuǎn)子、葉片和腔側(cè)壁形成的室。在圖6所示的優(yōu)選實(shí)施例中，由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)引起的離心力將葉片推到腔側(cè)壁。優(yōu)選地，腔63和轉(zhuǎn)子67是基本圓形的，轉(zhuǎn)子定位在該更大的腔內(nèi)。然而，轉(zhuǎn)子的中心和腔的中心彼此軸向偏置(偏心)。在操作中，轉(zhuǎn)子65和葉片69形成葉輪。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，流體通過(guò)入口57進(jìn)入泵致動(dòng)器。轉(zhuǎn)子和葉片的旋轉(zhuǎn)泵送流體以從泵致動(dòng)器的出口59推出。優(yōu)選地，每個(gè)泵致動(dòng)器由基本不可變形的材料制成，所述材料包括federaldrugadministration批準(zhǔn)的塑料。如在本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“不可變形”不意味著泵致動(dòng)器部件在泵操作過(guò)程中不會(huì)經(jīng)歷一些微小的變形。然而，不可變形的泵致動(dòng)器部件不像接合撓性管(例如血液管線)的蠕動(dòng)滾子泵那樣以提供泵送動(dòng)作的方式變形，這正是目前的血液透析治療通常采用的。在優(yōu)選實(shí)施例中，泵致動(dòng)器的殼體和轉(zhuǎn)子由聚碳酸酯制成，泵致動(dòng)器的葉片由聚醚醚酮(peek)制成。仍參照?qǐng)D6，泵致動(dòng)器的轉(zhuǎn)子63可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種構(gòu)造連接至電馬達(dá)67。例如，轉(zhuǎn)子可以包括軸，所述軸帶有鍵以與形成在轉(zhuǎn)子中的對(duì)應(yīng)的接收部形成壓配合。然而，在圖6所示的優(yōu)選實(shí)施例中，馬達(dá)227和轉(zhuǎn)子65利用磁體71聯(lián)接在一起。如所示出的，優(yōu)選的轉(zhuǎn)子具有六個(gè)磁體，其中對(duì)于各個(gè)相鄰的磁體71交替極性(北-南方向)。類似地，馬達(dá)227包含另外的六個(gè)磁體71，其中各個(gè)磁體的極性交替。當(dāng)一次性盒11聯(lián)接至透析機(jī)器201時(shí)，馬達(dá)的磁體定位并對(duì)準(zhǔn)成與轉(zhuǎn)子的磁體緊密接觸。磁力將泵馬達(dá)聯(lián)接至泵致動(dòng)器，使得泵馬達(dá)的受控激活使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，由此操作泵致動(dòng)器。如下文詳細(xì)討論的，除了在一次性盒11中有的傳感器之外，優(yōu)選的透析機(jī)器201還具有用于監(jiān)測(cè)血液透析系統(tǒng)1的適當(dāng)操作的各種傳感器。例如，透析機(jī)器優(yōu)選地包括溫度傳感器223，用于測(cè)量?jī)?chǔ)存容器209內(nèi)透析液的溫度。此外，透析系統(tǒng)還包括氨傳感器237(見圖15)，其定位成靠近過(guò)濾器的蒸汽膜87，用于檢測(cè)過(guò)濾器79內(nèi)的任何氨。如圖2、3、12所示，優(yōu)選地，透析機(jī)器201還包括一對(duì)傳感器(239和241)和連接至靜脈血液管線5的閥245，用于為患者提供額外的冗余安全性。額外的傳感器包括用于測(cè)量靜脈血液管線5中血液的壓力的壓力傳感器239和用于確定在靜脈血液管線5中是否存在不希望的氣泡的氣泡傳感器241。在血液的壓力不在預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，或者在檢測(cè)到不希望的氣泡的情況下，使夾管閥245閉合。參照?qǐng)D14，透析機(jī)器201包括處理器249、用戶界面25和電源253，該電源用于向處理器249、用戶界面251、泵馬達(dá)和傳感器供電。處理器249通過(guò)傳統(tǒng)電路連接至透析機(jī)器傳感器(包括儲(chǔ)存容器液位傳感器217、血液泄漏傳感器235、氨傳感器237、靜脈血液管線壓力傳感器239和靜脈血液管線氣泡傳感器241)、三個(gè)泵馬達(dá)227、229、231和夾管閥245。此外，透析機(jī)器具有用于連接至一次性盒的電端子101的電端子247(見圖11)，以便使處理器249與一次性盒的傳感器(包括流動(dòng)傳感器和壓力傳感器)相連接。處理器可以是通用計(jì)算機(jī)或微處理器，其包括可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員確定的硬件和軟件，以監(jiān)測(cè)各個(gè)傳感器并提供對(duì)加熱器、泵和夾管閥的自動(dòng)或直接控制。處理器可以位于電路板的電子器件內(nèi)，或者位于多個(gè)電路板的聚合處理部?jī)?nèi)。在操作中，處理器249電連接至第一、第二和第三泵馬達(dá)，用于控制泵馬達(dá)的激活和旋轉(zhuǎn)速度，泵馬達(dá)轉(zhuǎn)而控制泵致動(dòng)器，泵致動(dòng)器則控制通過(guò)血液流體路徑的血液和通過(guò)透析液流動(dòng)路徑的透析液的壓力和流體速度。通過(guò)獨(dú)立地控制第一和第二泵致動(dòng)器的操作，處理器可以保持、增加或降低透析器中透析液流動(dòng)路徑內(nèi)的壓力和/或流體流動(dòng)。此外，通過(guò)獨(dú)立地控制所有三個(gè)泵致動(dòng)器，處理器249可以控制透析器的半滲透膜兩側(cè)的壓差，以保持預(yù)定壓差(零、正或負(fù))，或保持預(yù)定的壓力范圍。例如，大多數(shù)血液透析在半滲透膜兩側(cè)的壓差為零或接近零的情況下進(jìn)行，為此，處理器可以監(jiān)測(cè)并控制泵以保持這種所需的零或接近零的壓差?？商娲兀幚砥骺梢员O(jiān)測(cè)壓力傳感器和控制泵馬達(dá)，并且繼而控制泵致動(dòng)器，以增加并保持透析器內(nèi)的血液流動(dòng)路徑中的相對(duì)于透析器內(nèi)的透析液流動(dòng)路徑中的壓力的正壓力。有利地，可以通過(guò)處理器影響該壓差，以提供超濾并且將自由水和溶解的溶質(zhì)從血液傳遞到透析液。此外，處理器監(jiān)測(cè)全部的各個(gè)傳感器，以確保血液透析機(jī)器有效且安全地操作，并且在檢測(cè)到不安全或未規(guī)定狀況的情況下，處理器更正缺陷或停止進(jìn)一步的血液透析治療。例如，如果靜脈血液管線壓力傳感器239指示存在不安全壓力或者氣泡傳感器241檢測(cè)到在靜脈血液管線中存在氣態(tài)氣泡，則處理器發(fā)出警示信號(hào)，泵被停用，夾管閥245閉合以避免血液進(jìn)一步回流至患者。類似地，如果血液泄漏傳感器235檢測(cè)到血液已經(jīng)滲透該透析器的半滲透膜，則處理器249發(fā)出警示信號(hào)，并且停止進(jìn)一步的血液透析治療。透析機(jī)器的用戶界面251可以包括鍵盤或觸摸屏，用于使患者或醫(yī)護(hù)人員能夠輸入有關(guān)治療的指令或者使患者或醫(yī)護(hù)人員能夠監(jiān)測(cè)血液透析系統(tǒng)的性能。此外，處理器可以包括wi-fi連接，用于將信息或控制傳遞至較遠(yuǎn)位置。如上文所述，血液透析系統(tǒng)1包含大量以前從未包含在血液透析設(shè)備中的改進(jìn)的傳感器。改進(jìn)的傳感器包括氨傳感器237、流體液位傳感器217和血液泄漏傳感器235。下文將對(duì)這些傳感器中的每個(gè)進(jìn)行更詳細(xì)地描述。氨傳感器系統(tǒng)同樣如上文所述，至少一個(gè)氨傳感器237定位成靠近過(guò)濾器的蒸汽膜87，并且構(gòu)造成用于檢測(cè)過(guò)濾器79內(nèi)的任何氨。更詳細(xì)地，在至少一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)氨傳感器237包含加熱器(未示出)，所述加熱器具有以下參數(shù)：參數(shù)符號(hào)最小典型最大單位加熱功率ph606673mw加熱電壓vh2.2v加熱電流ih30ma標(biāo)稱功率下的加熱電阻rh647280ω在至少一個(gè)實(shí)施例中，由于氨傳感器237上化學(xué)敏感薄膜的性質(zhì)，重要的是通過(guò)加熱器升高溫度在氨傳感器237的整個(gè)壽命期間是可重復(fù)的并且是一致的。為此，同樣重要的是盡可能一致地控制施加到加熱器的功率，尤其是已知加熱器的電阻在氨傳感器237的整個(gè)壽命期間是變化的。在至少一個(gè)實(shí)施例中，氨傳感器237使用與加熱器串聯(lián)的單個(gè)負(fù)載電阻器。該構(gòu)造對(duì)vcc和rh的變化非常敏感。使用標(biāo)稱vcc＝3.3v±3.0％和rl＝36.5ω±1.0％，得出ph＝0.0669w±10.3％(其中設(shè)計(jì)中心ph＝0.0667w)，正如下表所呈現(xiàn)的：在至少一個(gè)實(shí)施例中，為了更密切地控制加熱器中的功耗，使用圖16所示的電路。使用ldo以使恒定電流通過(guò)rl，并且使用rp以平衡通過(guò)rh的電流。使用vfb＝0.8v±1.25％、rl＝13.0ω±1％、rp＝69.8ω±1％、ph＝0.0658w±1.65％(其中設(shè)計(jì)中心ph＝0.0661w)，正如下表所呈現(xiàn)的：最大功耗為p(rl)＝0.050w和p(rp)＝0.076w，其完全在1/10w、0603電阻器的正常操作參數(shù)內(nèi)。ldo所需的最大vout為3.12v(v(rh)+vfb)。62ma下的跌落電壓為～80mv。vcc(min)＝3.12+0.08＝3.20v，其需要3.3v±3％的vcc供電。在至少一個(gè)實(shí)施例中，氨傳感器237的敏感層具有化學(xué)電阻特性。由于敏感層的制造，不能密切地控制參考電阻r0(環(huán)境條件，合成空氣)。通過(guò)獲得當(dāng)前感測(cè)電阻rs并除以環(huán)境電阻來(lái)進(jìn)行氣體感測(cè)，這是因?yàn)閟no2氣體感測(cè)層在高溫、偏壓情況下使nh3(以及其他氣體)減少并且電導(dǎo)率增加。rs/r0比率代表氣體濃度，并且用于標(biāo)定和閾值檢測(cè)。下表示出了敏感層特性：特性符號(hào)最小最大單位空氣中的感測(cè)電阻r0101,500kω敏感度因素(1ppmnh3)sr1.515rs/r0比率(1ppmnh3)rs/r00.670.067最小rsrs820敏感層功耗ps8mw由于氨傳感器237的輸出將通過(guò)rl(微分)讀取，必須保持v(rl)低于轉(zhuǎn)換器的微分滿量程輸入范圍(0.5v)，以便適當(dāng)?shù)臉O限內(nèi)轉(zhuǎn)換。由于r0具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍，顯然需要切換多個(gè)電阻以便管理氨傳感器237的讀出值。下文示出了至少一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造。在涉及低電流的情況下，gpio信號(hào)可以假定為gnd(或者反復(fù)地接近gnd)。gpio針腳或者處于高z狀況(浮動(dòng))，或者被驅(qū)動(dòng)為0。該構(gòu)造用于確保敏感層兩側(cè)實(shí)施的最高電壓，以便確保在敏感層增益邊界處適當(dāng)減小。通過(guò)敏感層的最大電流和功率通過(guò)以下公式限定：ps＝is2*rs＝0.00252*820＝5.1mw應(yīng)注意，一旦預(yù)熱后確定了基線r0，轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部增益就可以用于增加動(dòng)態(tài)范圍。血液泄漏傳感器還如上文所述的，血液泄漏傳感器235定位并構(gòu)造成用于檢測(cè)血液是否已經(jīng)滲透該透析器25的半滲透膜。更詳細(xì)地，在至少一個(gè)實(shí)施例中，血液泄漏傳感器235利用光學(xué)吸收原理來(lái)確定血液在透析液中的存在。尤其如圖18所示，血液透析系統(tǒng)1包括血液泄漏傳感器組件233，其包括光源261和采用光傳感器235形式的血液泄漏傳感器235兩者。還參照?qǐng)D9-11，光源261和光傳感器位于透析機(jī)器的托盤219中以便重復(fù)使用，而不是在每次血液透析治療之后被丟棄。同時(shí)，一次性盒的匣盒23構(gòu)造成用于：接收從光源261發(fā)射的光265；引導(dǎo)光265通過(guò)透析液流動(dòng)路徑19；以及使光返回到光傳感器235。光傳感器235接收光并將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)被傳遞到處理器249用于分析。為了允許由光源261產(chǎn)生的光通過(guò)透析液流動(dòng)路徑19，匣盒的透析液管道21的至少一區(qū)段263由半透明材料制成。如在本文使用的，術(shù)語(yǔ)“半透明”不意味著對(duì)所有波長(zhǎng)的光都是透明的。例如，透析液管道可以由阻擋可能損壞透析液的光的波長(zhǎng)的材料制成。然而，如在本文使用的，“半透明”意味著靠近光源261和光傳感器235的透析液管道區(qū)段263允許足夠的來(lái)自光源的預(yù)定波長(zhǎng)(或多個(gè)預(yù)定波長(zhǎng))的光通過(guò)，以允許光傳感器和處理器249確定血液是否已經(jīng)泄漏到透析液中。在優(yōu)選實(shí)施例中，匣盒殼體，包括管道區(qū)段263，由半透明聚碳酸酯制成。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以采用各種構(gòu)造使來(lái)自光源261的光傳送通過(guò)半透明透析液管道區(qū)段263到達(dá)光傳感器235。例如，一次性匣盒23和非一次性透析機(jī)器托盤219可以構(gòu)造成使光源261和光傳感器235定位成在半透明透析液管道區(qū)段263的相對(duì)兩側(cè)上面朝內(nèi)。然而，如圖18所示，在優(yōu)選實(shí)施例中，匣盒23包括第一棱鏡259，其接收來(lái)自光源261的光并且重新引導(dǎo)光通過(guò)透析液流動(dòng)路徑19的半透明區(qū)段263。隨后，光265被重新引導(dǎo)通過(guò)第二棱鏡259返回到光傳感器235。在優(yōu)選實(shí)施例中，棱鏡259由聚碳酸酯構(gòu)成，其中反射表面已經(jīng)被拋光成沿所需方向反射光。為了避免例如因環(huán)境光引起的誤差以及為了補(bǔ)償透析液清晰度的變化，優(yōu)選地，光傳感器235發(fā)射具有可見或不可見(紅外或紫外)光的至少兩個(gè)峰值波長(zhǎng)的光。在優(yōu)選實(shí)施例中，光源包括兩個(gè)發(fā)光二極管(led)，其產(chǎn)生兩個(gè)不同的峰值波長(zhǎng)。優(yōu)選地，第一峰值波長(zhǎng)小于600納米(nm)，第二峰值波長(zhǎng)大于600nm?？山邮艿墓庠词怯蓃ohmco.,ltd制造的雙色半導(dǎo)體，零件no.為sml-020mltt86。該表面可安裝芯片包括兩個(gè)led，其產(chǎn)生分別具有大體570nm和大體660nm的峰值波長(zhǎng)的綠光和紅光。來(lái)自光源261的光被引導(dǎo)通過(guò)棱鏡259和透析液流動(dòng)路徑19的半透明區(qū)段263，然后被光傳感器235接收。一種可接受的光傳感器由fairchildsemiconductorcorporation出售，零件no.為kdt00030a。該光傳感器235包含光電晶體管檢測(cè)器芯片，其提供類似于人眼的光譜響應(yīng)和630nm的峰值敏感度，該峰值敏感度有利地在由優(yōu)選光源——rohmco.,ltd的零件no.sml-020mltt86產(chǎn)生的波長(zhǎng)的中間。光傳感器235將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)以便由處理器249分析。繼而，處理器分析由光傳感器235產(chǎn)生的電信號(hào)以確定光量是否改變并因此確定任一峰值波長(zhǎng)是否改變，以便指示血液在透析液中的可能性。在處理器249得出光傳感器的信號(hào)指示血液可能在透析液流動(dòng)路徑中的結(jié)論時(shí)，處理器終止進(jìn)一步的血液透析治療。液位傳感器如上文描述的，至少一個(gè)液位傳感器217定位并構(gòu)造成用于監(jiān)測(cè)并測(cè)量透析液儲(chǔ)存容器209(圖13和圖15)中透析液流體的液位。在至少一個(gè)實(shí)施例中，流體被包含在儲(chǔ)存容器209內(nèi)，液位傳感器217定位在儲(chǔ)存容器209外部并且靠近儲(chǔ)存容器。液位傳感器217提供安全性關(guān)鍵功能，這是因?yàn)槠浔O(jiān)測(cè)透析液儲(chǔ)存容器209中流體液位的升高和降低。除了嚴(yán)重的流體損失(即，破裂的儲(chǔ)存容器209或流動(dòng)路徑19)，透析液流體的增益或損失指示透析器25兩側(cè)的壓力平衡不合適并且必須被調(diào)整。更詳細(xì)地，在至少一個(gè)實(shí)施例中，液位傳感器217利用電容的改變來(lái)確定儲(chǔ)存容器209中的流體液位。一系列電極260和接地表面262定位成靠近儲(chǔ)存容器209，一給定電極260處的電容的改變反映存在或不存在溫和地(mildly)導(dǎo)電的透析液流體。在至少一個(gè)實(shí)施例中，如圖17所示，電極260以交錯(cuò)圖案布置，從而在電極260之間提供重疊。該重疊也允許相較于非重疊電極260而言具有更好的液位分辨率。電極260和接地表面262(“gnd”)之間的電容耦合根據(jù)透析液流體的存在而改變。該電容的改變被測(cè)量并用于確定跨越所有電極260的流體液位。在電極260中，液位傳感器217包括濕式參考電極264和干式參考電極266，它們用作透析液流體的電容耦合和環(huán)境電容耦合的參考。在至少一個(gè)實(shí)施例中，濕式參考電極264定位成在正常操作期間始終低于透析液流體液位，干式參考電極266定位成在正常操作期間始終高于透析液流體液位。繼續(xù)參考圖17，在至少一個(gè)實(shí)施例中，液位傳感器217還設(shè)置有電容-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未示出)，其測(cè)量每個(gè)電極260和接地表面262之間的電容。液位傳感器217還設(shè)置ac屏蔽輸出268，其與被驅(qū)動(dòng)的電極260同相并且用于使電極260與寄生接地耦合隔離。ac屏蔽268用在電極260后方的平面內(nèi)以屏蔽電極260以免寄生接地，以及用在電極位置中以確保對(duì)于每個(gè)電極260都有相同的負(fù)載。在至少一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)電極260是旋轉(zhuǎn)90度的對(duì)稱正方形，總高度為12mm，總寬度為12mm(所有邊為8.49mm長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)正方形)，面積為72mm2。電極260在電極260中心之間豎直間隔開7.5mm。由該空間代表的透析液流體的體積與流體液位處的橫截面面積成比例。在示例性實(shí)施例中，儲(chǔ)存容器209的橫截面面積是3.102mm2。利用下式計(jì)算由液位偏差表示的體積：在示例性實(shí)施例中，液位傳感器217具有±58ml的基本跨度(±18.75mm)，這代表5.8％的透析液流體。最后，對(duì)于本文示出和描述的示例性實(shí)施例，應(yīng)理解，公開了便攜式血液透析機(jī)器和一次性盒。由于可以以所示出和所描述之外的各種構(gòu)造實(shí)施本發(fā)明的原理，所以應(yīng)理解，本發(fā)明不以任何方式由示例性實(shí)施例限制，而是總體涉及便攜式血液透析機(jī)器和一次性盒，并且能夠采取多種形式而不背離本發(fā)明的精神和范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，本發(fā)明不局限于所公開的特定幾何結(jié)構(gòu)和構(gòu)成材料，而是可以使用當(dāng)前已知或者以后研發(fā)的其他功能相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)或材料而不背離本發(fā)明的精神和范圍。此外，上述實(shí)施例中的每個(gè)實(shí)施例的各個(gè)特征可以以任何邏輯方式結(jié)合并且旨在包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的替代實(shí)施例、元件或步驟的分組不應(yīng)理解為是限制性的。每組構(gòu)件可以獨(dú)立地或者與本文公開的其他組構(gòu)件任意組合地引用和要求權(quán)利。應(yīng)想到，一組的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件可以出于方便和/或可專利的原因而包含在一組中或從一組中刪除。當(dāng)發(fā)生這種包含或刪除時(shí)，應(yīng)認(rèn)定說(shuō)明書包含修改的組。除非有其他指示，本說(shuō)明書和權(quán)利要求中使用的所有表述特征、物品、數(shù)量、參數(shù)、性質(zhì)、術(shù)語(yǔ)等等的數(shù)值應(yīng)理解成在所有情況下由術(shù)語(yǔ)“大約”修正。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“大約”意味著如此量化的特征、物品、數(shù)量、參數(shù)、性質(zhì)或術(shù)語(yǔ)涵蓋高于和低于所述的特征、物品、數(shù)量、參數(shù)、性質(zhì)、術(shù)語(yǔ)的值的±10％的范圍。因此，除非有相反指示，說(shuō)明書和所附權(quán)利要求書中闡述的數(shù)值參數(shù)是近似值，可以改變。至少并且不企圖限制權(quán)利要求范圍的等同原則的應(yīng)用，每個(gè)數(shù)字指示至少應(yīng)被理解為根據(jù)報(bào)道的重要數(shù)字的數(shù)目并且應(yīng)用常規(guī)舍入技術(shù)。盡管闡釋本發(fā)明的較寬范圍的數(shù)值范圍和值是近似值，但是在具體示例中闡釋的數(shù)值范圍和值被盡可能精確地報(bào)道。然而，任何數(shù)值范圍和值固然包含一定誤差，其因相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量中存在的標(biāo)準(zhǔn)偏差必然導(dǎo)致。本文對(duì)數(shù)值范圍和值的記載僅旨在用作分別指代落入范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)數(shù)值的速記方法。除非本文有其他指示，數(shù)值范圍的每個(gè)單獨(dú)值像單獨(dú)地記載在本文中那樣包含在本說(shuō)明書中。在描述本發(fā)明的上下文(尤其是下面的權(quán)利要求的上下文)中使用的術(shù)語(yǔ)“一”、“該”、“所述”和類似指示應(yīng)被認(rèn)為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者，除非本文有其他指示或通過(guò)上下文明確地否定?？梢砸匀魏魏线m的順序執(zhí)行本文描述的所有方法，除非本文有其他指示或通過(guò)上下文明確地否定。使用本文提供的任何和全部示例或示例性語(yǔ)言(比如，“例如”)僅旨在更好地詮釋本發(fā)明而不對(duì)用其他方式要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍作出限制。本說(shuō)明書中的任何語(yǔ)言都不應(yīng)理解為指代任何對(duì)實(shí)施本發(fā)明而言必不可少的未要求保護(hù)的元件。本文公開的特定實(shí)施例可以通過(guò)使用“由…組成”或“基本由…組成”語(yǔ)言在權(quán)利要求中被進(jìn)一步限制。當(dāng)在權(quán)利要求中使用時(shí)，無(wú)論是如遞交時(shí)的或者每次修改時(shí)增加的，過(guò)渡術(shù)語(yǔ)“由…組成”排除未在權(quán)利要求中明確說(shuō)明的任何元件、步驟或成分。過(guò)渡術(shù)語(yǔ)“基本由…組成”將權(quán)利要求的范圍限制為所述的材料或步驟以及不實(shí)質(zhì)影響基本且新穎的特征(多個(gè)特征)的內(nèi)容。如此要求保護(hù)的本發(fā)明的實(shí)施例內(nèi)在地或明確地在本文被描述和實(shí)現(xiàn)。應(yīng)理解，邏輯代碼、程序、模塊、過(guò)程、方法和每個(gè)方法的相應(yīng)元素的執(zhí)行順序僅是示例性的。根據(jù)實(shí)施方式，可以以任何順序或并行地執(zhí)行，除非在本公開中有其他指示。此外，邏輯代碼不涉及或局限于任何特定編程語(yǔ)言，并且可以包括在分布式、非分布式或多處理環(huán)境中于一個(gè)或多個(gè)處理器上執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)模塊。盡管示出并描述了本發(fā)明的若干特定形式，但是，顯而易見的是，可進(jìn)行各種改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，不旨在限制本發(fā)明，除了由下面的權(quán)利要求限制之外。當(dāng)前第1頁(yè)12