CN109475672B - 用于执行血液处理机的连接测试的方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

用于血液处理机的控制装置通过以下步骤执行连接测试(50)：通过反转血液泵来使血液处理机在第一和第二运行状态之间切换(51、53)，以改变通过连接到患者的透析器和接入装置的血液流向。基于血液处理机(52、54)中的至少一个传感器的输出信号，控制装置计算(55)效率变化参数，该效率变化参数表示血液处理机在第一和第二运行状态之间切换期间血液处理机的体内清除率的变化。控制装置评估(56)效率变化参数以联合检测透析器处导致处理液和血液的并流流过透析器的连接错误和接入装置处导致血液的接入再循环的连接错误。

Description

用于执行血液处理机的连接测试的方法及控制装置

技术领域

本发明涉及慢性肾衰竭的治疗，尤其涉及在治疗前检查血液处理机是否设置有正确的流动方向的技术。

背景技术

在慢性肾衰竭的治疗中，用机器净化和处理血液的各种方法用来代替健康肾脏的功能。这些方法通常旨在从血液中抽取流体和去除物质，并且还可能涉及向血液中添加流体和物质。通过血液过滤单元(通常表示为透析器)的专用腔室来泵送处理液和血液，以此来进行这种净化和处理。透析器的处理液腔室和血液腔室由半透膜隔开。当血液和处理液在膜的相对侧流动时，流体和物质通过半透膜在处理液和血液之间输送。在血液透析(HD)中，通过膜的扩散质量输送占主导，而血液过滤(HF)主要使用通过膜的对流质量输送。血液透析过滤(HDF)是两种方法的组合。

用于治疗慢性肾衰竭的机器，在下文中表示为“透析机”，包括第一流动回路和第二流动回路，该第一流动回路连接到透析器上的专用入口和出口连接器，并且用于通过处理液腔室供应处理液并泵送处理液，该第二流动回路通过抽取血液的接入装置(例如，动脉针或导管适配器)和血液再引入的接入装置(例如，静脉针或导管适配器)连接到对象，所述的抽取血液的接入装置和血液再引入的接入装置连接到在对象上的专用血管通路(例如，瘘管、移植物或导管)。第二流动回路还连接到透析器上的专用入口和出口连接器，并且包括血液泵，该血液泵是可操作的以经由用于抽取血液的接入装置从对象抽取血液，将血液泵送通过透析器的血液腔室并且经由血液接入装置将这样处理过的血液返回到对象。第二流动回路通常被称为体外血流回路。

通过使血液和处理液沿着膜以相反的方向流动(“逆流配置”)来实现透析器中半透膜上交换过程的最大效率。如果血液和处理液以相同的方向流动(“并流配置”)，则实现较低的透析效率。因此，在实践中，透析器连接到以逆流配置的第一流动回路和第二流动回路。

应该理解的是，透析器是一次性用品，通常由透析机的操作者定期替换。此外，第二流动回路至少部分地由第二一次性用品形成，该第二一次性用品也需要由透析机的操作者定期更换。通常，第二一次性用品包括血液线套件或专用盒。第二一次性用品可以但通常不包括血液泵。相反，在当前的透析机中，血液泵(例如蠕动泵)集成在也容纳第一流动回路的机器底盘中，并且第二一次性用品附接到机器底盘上，与血液泵可操作地接合，使得血液泵是可操作的以通过第二一次性用品替换血液。

从前述内容可以理解，重要的是在每次更换一个或多个上述一次性用品之后确保透析器已经正确地连接到第一和第二流动回路，并且具体地，应当确保避免透析器的并流配置。

WO2012/016671解决了该问题，其提出了一种检测通过透析器的流动方向的技术。该技术基于以下步骤序列：在提供给透析器的处理液中生成温度或浓度的第一推注变化，测量透析器下游的温度或浓度的相应的第一变化，切换通过透析器的流体流动的方向，在提供给透析器的处理液中生成温度或浓度的第二推注变化，并测量透析器下游的温度或浓度的相应的第二变化。通过透析器的流动方向的实际检测通过以下执行：计算第一和第二推注变化的积分以及相应的第一和第二变化，基于积分计算切换之前和之后的透析值，并分析切换之前和之后的透析值的比率。如果该比率小于1，则推断出透析器在切换之前以逆流配置运行。否则，可以得出结论，在切换之前透析器以并流配置运行。WO2012/016671提出通过反转通过透析器的处理液的流动方向来实现流动方向的切换，但是还提到原则上可以改为反转血液流向。还简要地说，可以通过切换阀装置以局部地反转通过透析器的流动或通过反转泵以反转整个流体回路中的流动来实现流动反转。

仍然需要改善透析机的安全性并确保患者得到规定的透析治疗。例如，如果操作者无意地以反转放置的方式(相对于通过血管通路的血液流动)将接入装置连接到血管通路，则处理效率显著降低，即，使得体外血流回路从血管通路的下游位置抽取血液并将处理过的血液返回到血管通路的上游位置。反转放置将引起所谓的再循环，在再循环中体外血流回路将占用一些已经处理过的进入血管通路的血液，导致不良的处理结果。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。

另一个目的是提供一种用于在透析器和血管通路处检测血液处理机的连接错误的技术。

另一个目的是提供一种易于实现的技术。

这些目的中的一个或多个，以及可以从以下描述中得出的其他目的，至少部分地通过控制装置、血液处理机、方法和计算机可读介质来实现，其实施例由从属权利要求限定。

本发明的第一方面是一种血液处理机的控制装置。血液处理机包括：具有第一和第二接入装置的体外血流回路，所述第一和第二接入装置分别连接到患者的血管通路的上游和下游部分，并且体外血流回路具有血液泵，血液泵是可操作的以在体外血流回路中生成从第一和第二接入装置之一流动通过透析器的血液腔室并到达第一和第二接入装置中的另一个的血液流动。血液处理机还包括处理液流动回路，该处理液流动回路用于生成通过透析器的处理液腔室的处理液的流动，处理液腔室通过半透膜与血液腔室隔开。控制装置被配置为在连接测试期间：使血液处理机在第一运行状态和第二运行状态之间切换，在第一运行状态中，血液泵以默认方向运行以将血液从第一接入装置泵送通过透析器的血液腔室到达第二接入装置，在第二运行状态中，血液泵以反向方向操作以将流体从第二接入装置泵送通过透析器的血液腔室到达第一接入装置；获取血液处理机中至少一个传感器的输出信号；基于输出信号计算效率变化参数，该效率变化参数表示在血液处理机在第一和第二运行状态之间切换期间血液处理机的体内清除率的变化；并且评估效率变化参数以确定第一或第二运行状态是否涉及包括并流透析器配置和反向接入装置配置的双故障状况，在并流透析器配置中，血液流过血液腔室和处理液流过处理液腔室是沿着半透膜的共同方向，在反向接入装置配置中，第一和第二接入装置分别连接到血管通路的下游和上游部分。

第一方面基于这样的认识：通过接入装置的血液流动方向的反转期间，通过效率改变参数监测血液处理机的体内清除率的变化，可以检测到接入装置的反转放置。第一方面还基于这样的认识：实际上可以通过仅仅反转血液泵的泵送方向来联合检测透析器处的连接错误和接入装置处的连接错误，因为这将改变透析器中的和通过接入装置的血液流向。血液泵的反转将使血液处理机在双故障状况和正确状况之间切换，或者在相应单一故障状况之间切换。根据第一方面，评估效率变化参数以检测第一和第二运行状态中的一个是否处于双故障状况。如果该评估将双故障状况分配给第二运行状态，则第一运行状态处于正确状况，反之亦然。如果该评估没有将双故障状况分配给第一和第二运行状态，则第一运行状态处于单一故障状况之一。因此，第一方面允许控制单元检测透析器处和接入装置处的连接错误，并且还验证透析器处和接入装置处的正确连接。

第一方面易于实施，因为它仅需要血液泵在前向和反向方向之间可切换。在体外血流回路或处理液流动回路中不需要安装昂贵且可能复杂的阀装置来实现流动反转。实际上，第一方面的控制单元可以安装在具有可反转的血液泵的任何血液处理机中以实施连接测试。

应当注意，控制装置可以被配置为通过提示操作者手动将机器设置在相应状态(例如，通过操纵血液泵)使血液处理机在第一运行状态和第二运行状态之间切换。或者，控制装置可以被配置为通过生成用于血液泵的专用控制信号来在第一和第二运行状态之间切换血液处理机。

在一个实施例中，控制装置还被配置为：如果确定第一运行状态涉及双故障状况，则生成指示血液处理机连接测试失败的第一警告信号。

在一个实施例中，控制装置可操作地与接口装置相关联，该接口装置被配置为向血液处理机的操作者输出指令，其中控制装置被配置为：如果确定第一运行状态涉及双故障状况，则操作接口装置，用于指示操作者改变处理液流动回路或体外血流回路与透析器的连接，并改变第一和第二接入装置与血管通路的连接。

在一个实施例中，控制装置还被配置为：如果确定第二运行状态涉及双故障状况，则生成指示血液处理机已通过连接测试的确认信号。

在一个实施例中，控制装置还被配置成：如果确定第二运行状态涉及双故障状况，则选择性地使血液处理机能够执行血液处理过程(blood treatment session)。

在一个实施例中，控制装置还被配置成将效率变化参数与指示第一运行状态中的双故障状况的第一范围、指示第二运行状态中的双故障状况的第二范围、指示第一运行状态下的并流透析器配置而不是反向接入装置配置的第三范围，以及指示第一运行状态下的反向接入装置配置而不是并流透析器配置的第四范围进行比较。

在一个实施例中，控制装置还被配置为评估效率变化参数以确定第一和第二运行状态是否涉及包括并流透析器配置或反向接入装置配置的相应单一故障状况。控制装置还可以被配置为：如果确定第一和第二运行状态涉及单一故障状况，则为血液处理机的操作者生成第二警告信号。替代地或另外地，控制装置可以被配置为：如果确定第一和第二运行状态涉及单一故障状况，则指示操作者检查处理液流动回路和体外血流回路与透析器的连接以及第一和第二接入装置与血管通路的连接。替代地或另外地，控制装置还可以被配置为将效率变化参数与指示第一运行状态中的双故障状况的第一范围、指示第二运行状态中的双故障状况的第二范围和指示第一和第二运行状态的每一个中的单一故障状况的第三范围进行比较。此外，可以在第一和第三范围之间限定第四范围，以及可以在第二和第三范围之间限定第五范围，并且如果效率改变参数落在第四或第五范围内，则控制装置还可以被配置为指示操作者指示透析器的质量转移面积系数。

在一个实施例中，控制装置还被配置为获取限定患者估计的心输出量、患者血管通路中的估计的血液流速、透析器的质量转移面积系数、在第一和第二运行状态期间通过透析器的血液腔室的血液流速、以及在第一和第二运行状态期间通过透析器的处理液腔室的处理液流速中的一个或多个的状态值，并根据状态值确定至少一个上述提到的范围。

在一个实施例中，控制装置还被配置为获取血液泵和处理液流动回路的专用连接测试设置，并在第一和第二运行状态期间应用专用连接测试设置以控制血液泵和处理液流动回路。在一个实施方式中，控制装置被配置为在第一和第二运行状态期间应用专用连接测试设置以通过控制信号使血液泵生成通过透析器固定和预定的血液流速，并且在第一和第二运行状态期间，通过另外的控制信号使处理液流动回路生成通过透析器的固定和预定的处理液流速。替代地或另外地，控制装置还可以被配置为在第一和第二运行状态期间通过另外的控制信号使处理液流动回路生成由至少一个传感器测量的处理液的固定流体性质。在一个示例中，预定的血液流速在大约200-300ml/min的范围内和/或处理液的预定的流速在大约200-400ml/min的范围内。

在一个实施例中，控制装置被配置为计算效率变化参数，以表示在第一和第二运行状态下血液处理机的体内清除率的比率。

在一个实施例中，输出信号表示由处理液流动回路中的透析器下游的，并且可能是上游的至少一个传感器测量的处理液的物理和/或化学性质。

在一个实施例中，所述性质是存在于血液中并且能够穿过半透膜交换的物质的温度和浓度之一。

在一个实施例中，所述的至少一个传感器是浓度传感器、温度传感器、电导率传感器、吸光度传感器、偏振测量传感器和密度传感器中的一种。

本发明的第二方面是血液处理机，包括：具有第一和第二接入装置的体外血流回路，所述第一和第二接入装置分别连接到患者的血管通路的上游和下游部分，并且体外血流回路具有可操作的血液泵，以生成从第一和第二接入装置之一流动通过透析器的血液腔室并到达第一和第二接入装置中的另一个的血液流动；处理液流动回路，被配置为生成通过透析器的处理液腔室的处理液流动；以及根据第一方面的控制装置。

本发明的第三方面是执行血液处理机的连接测试的方法，该血液处理机包括具有第一和第二接入装置的体外血流回路，所述第一和第二接入装置分别连接到患者的血管通路的上游和下游部分，并且体外血流回路具有可操作的血液泵，以在体外血流回路中生成从第一和第二接入装置之一流动通过透析器的血液腔室并到达第一和第二接入装置中的另一个的血液流动；处理液流动回路，被配置为生成通过透析器的处理液腔室的处理液的流动，处理液腔室通过半透膜与血液腔室隔开。该方法包括以下步骤：在第一运行状态和第二运行状态之间切换血液处理机，在第一运行状态中，血液泵以默认方向运行以将血液从第一接入装置泵送通过透析器的血液腔室到达第二接入装置，在第二运行状态中，血液泵以反向方向操作以将流体从第二接入装置泵送通过透析器的血液腔室到达第一接入装置；基于血液处理机中的至少一个传感器的输出信号计算效率变化参数，该效率变化参数表示在第一和第二运行状态之间切换时血液处理机的体内清除率的变化；并且评估效率变化参数以确定第一或第二运行状态是否涉及包括并流透析器配置和反向接入装置配置的双故障状况，在并流透析器配置中，流过血液腔室的血液流动和流过处理液腔室的处理液流动是沿着半透膜的共同方向，在反向接入装置配置中，第一和第二接入装置分别连接到血管通路的下游和上游部分。

在一个实施例中，该方法还包括：如果确定第一运行状态涉及双故障状况，则生成指示血液处理机连接测试失败的第一警告信号。

在一个实施例中，该方法还包括：如果确定第一运行状态涉及双故障状况，则操作接口装置，用于指示操作者改变处理液流动回路或体外血流回路与透析器的连接，并改变第一和第二接入装置与血管通路的连接。

在一个实施例中，该方法还包括：如果确定第二运行状态涉及双故障状况，则生成指示血液处理机已通过连接测试的确认信号。

在一个实施例中，该方法还包括：如果确定第二运行状态涉及双故障状况，则选择性地使血液处理机能够执行血液治疗疗程。

在一个实施例中，评估效率变化参数的步骤包括：将效率变化参数与指示第一运行状态中的双故障状况的第一范围、指示第二运行状态中的双故障状况的第二范围、指示第一运行状态下的并流透析器配置而不是反向接入装置配置的第三范围，以及指示第一运行状态下的反向接入装置配置而不是并流透析器配置的第四范围进行比较。

在一个实施例中，评估效率变化参数的步骤包括：评估效率变化参数以确定第一和第二运行状态是否涉及包括并流透析器配置或反向接入装置配置的相应单一故障状况。该方法还包括：如果确定第一和第二运行状态涉及单一故障状况，则为血液处理机的操作者生成第二警告信号。替代地或另外地，该方法还包括：如果确定第一和第二运行状态涉及单一故障状况，则指示操作者检查处理液流动回路和体外血流回路与透析器的连接以及第一和第二接入装置与血管通路的连接。替代地或另外地，评估效率变化参数的步骤可以包括：将效率变化参数与指示第一运行状态中的双故障状况的第一范围、指示第二运行状态中的双故障状况的第二范围和指示第一和第二运行状态的每一个中的单一故障状况的第三范围进行比较。此外，该方法还包括：如果效率改变参数落在第一和第三范围之间的第四范围或落在第二和第三范围之间的第五范围，则指示操作者指示透析器的质量转移面积系数。

在一个实施例中，该方法还包括：获取限定患者估计的心输出量、患者血管通路中的估计的血液流速、透析器的质量转移面积系数、在第一和第二运行状态期间通过透析器的血液腔室的血液流速、以及在第一和第二运行状态期间通过透析器的处理液腔室的处理液流速中的一个或多个的状态值，并根据状态值确定至少一个上述提到的范围。

在一个实施例中，该方法还包括：获取血液泵和处理液流动回路的专用连接测试设置，并在第一和第二运行状态期间应用专用连接测试设置以控制血液泵和处理液流动回路。在一个实施方式中，该方法还包括：在第一和第二运行状态期间应用专用连接测试设置以通过控制信号使血液泵生成通过透析器固定和预定的血液流速，并且在第一和第二运行状态期间，通过另外的控制信号使处理液流动回路生成通过透析器的固定和预定的处理液流速。替代地或另外地，该方法可以进一步包括：在第一和第二运行状态期间通过另外的控制信号使处理液流动回路生成由至少一个传感器测量的处理液的固定流体性质。在一个示例中，预定的血液流速在大约200-300ml/min的范围内和/或处理液的预定的流速在大约200-400ml/min的范围内。

在一个实施例中，计算效率变化参数，以表示在第一和第二运行状态下血液处理机的体内清除率的比率。

在一个实施例中，该方法还包括：从至少一个传感器获取输出信号，该输出信号表示由处理液流动回路中的透析器下游的，并且可能是上游的至少一个传感器测量的处理液的物理和/或化学性质。

在一个实施例中，所述性质是存在于血液中并且能够穿过半透膜交换的物质的温度和浓度之一。

在一个实施例中，所述的至少一个传感器是浓度传感器、温度传感器、电导率传感器、吸光度传感器、偏振测量传感器和密度传感器中的一种。

本发明的第四方面是一种包括计算机指令的计算机可读介质，所述计算机指令在被处理器执行时使处理器执行第三方面的方法。

第一方面的上述实施例中的任何一个可以适用并实现为第二至第四方面的实施例。

本发明的其他目的、特征、方面和优点将从以下详细描述、所附权利要求以及附图中显现。

附图说明

现在将参考所附示意图更详细地描述本发明的实施例。

图1是连接到患者的透析***的示意图。

图2A至图2B分别是在血管通路处在正常和反向配置中的抽取和返回装置的示意性侧视图。

图3是具有控制单元的透析***的框图。

图4A至图4D是通过将图3中血液泵的方向从正常切换到反向获取的可能的流动方向状态。

图5是图3中的控制单元实现的方法的流程图。

图6A是通过正常配置的接入装置连接到透析***的患者的液压模型，其中在透析器中具有逆流并且在血管通路中没有再循环。图6B对应于图6A中血管通路中再循环的情况。图6C对应于图6A中接入装置处于反向配置的情况。

图7是针对图3中的透析***在不同流动方向状态下获取的透析器上的计算出的电导率差异与EC回路中血液流速之间的关系的曲线图。

图8A包括多个曲线图，每个曲线图示出了对于6l/min的心输出量，针对不同流动方向状态和接入流速根据血液流速计算的电导率比率，其中曲线图在水平方向上按照透析液流速增加的方式来排布，在垂直方向上按照透析器膜的渗透性增加的方式来排布，图8B示出了心输出量为2.5l/min的相应曲线图。

图9A是针对给定的透析液流速和血液流速的设定、6l/min的心输出量、针对不同的流动方向状态和接入流速的计算出的电导率差异比率与透析器膜的渗透率之间的关系的曲线图，图9B示出了心输出量为2.5l/min的相应曲线图。

图10A至图10B示出了与图4A至图4D中所示的流动方向状态相关联并且基于图9A至图9B的电导率差异比率的范围的示例，图10C示出了基于图7限定的相应范围的示例。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的一些但非全部实施例。实际上，本发明可以以许多不同的形等式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开可以满足适用的法律要求。相同的数字始终指代相同的元素。

而且，应当理解，在可能的情况下，本文描述和/或可以设想的本发明的任何实施例的任何优点、特征、功能、装置和/或操作方面可以包括在本文描述和/或可以设想的本发明的任何其他实施例中，和/或反之亦然。另外，在可能的情况下，除非另外明确说明，否则本文中以单数形等式表达的任何术语也意味着包括复数形等式，和/或反之亦然。如本文所使用的，“至少一个”表示“一个或多个”，并且这些短语旨在是可互换的。因此，即使这里也使用短语“一个或多个”或“至少一个”，但是术语“一个”和/或“一”表示“至少一个”或“一个或多个”。如本文所使用的，除非上下文由于明确的语言或必要的含义而另外要求，否则词语“包括”或“包含”的变体以包含性的含义使用，即，指定存在所述特征但不排除在本发明的各种实施例中存在或添加其他特征。

在描述本发明的实施例细节之前，将进一步给出一些定义。

如本文所使用的，“清除率”具有其普通含义，并且是透析器的净化效率的量度，通常以ml/min给出。清除有时可以被定义为专门指从血液中去除在供给透析器的新鲜处理液中不存在的一种或多种物质(例如尿素)。术语“透析”有时可用于表示清除的近似，以表示从血液中去除也存在于新鲜处理液中的一种或多种物质，例如钠或通过透析器的半透膜的另一种电解质。根据这些定义，在没有超滤的情况下，对于给定的透析器，清除和透析将是等同的。在本公开范围内，清除和透析之间没有区别，因此这些术语被认为是同义的。可以在良好控制的非患者特异性实验室条件下直接在透析器上测量清除率。这种类型的清除率通常称为“体外清除率”或“透析器清除率”，并且可以评估不同透析器的相对功效。在涉及患者的实际透析治疗条件下，还可以测量透析器的清除率。这种类型的清除率通常称为“体内清除率”或“有效清除率”，并且受诸如透析器、有效血液流速、超滤、再循环和处理液流速的影响。除非另有明确说明，否则术语“清除率”是指以下描述中的体内清除率。

图1示出了通过***到对象上的专用血管通路3(也称为“血管通路”)中的接入装置2'、2"的方式连接到体外血流回路1a的人类对象或患者。体外血流回路1a(在下文中表示为“EC回路”)被配置为经由接入装置2'从血管通路3抽取血液并将血液泵送通过血液过滤器单元4并经由接入装置2"返回血管通路3。因此，接入装置2'被指定用于抽取血液，并且接入装置2"被指定用于血液返回。血管通路3可以是设置在患者前臂中的瘘管或移植物，并且如本领域所熟知的，接入装置2'、2"可以是针或导管。血液过滤单元4可以是任何类型的过滤装置，例如线圈透析器、平行板透析器、中空纤维透析器等。为简单起见，血液过滤单元4在下文中表示为“透析器”。透析器4限定了由半透膜4'隔开的血液腔室4A和处理液腔室4B。

至少在已经准备好机器1用于处理过程时，EC回路1a是用于血液处理的装置或机器1(例如透析机)的一部分。在所示的示例中，EC回路1a包括连接到接入装置2′、2"、血液泵5和透析器4的血液腔室4A的血液线。如下面将进一步描述的，血液泵5可在前向(默认)方向和反向方向上操作。本领域技术人员可以认识到图1是简化图示，并且EC回路1a可以包括其他部件，例如静脉滴注腔、一个或多个压力传感器、夹具、阀门等。

机器1还包括用于处理液的供应***1b(在下文中表示为“TF回路”)。TF回路1b布置成泵送处理液通过透析器4的处理液侧4B，同时操作血液泵5以将血液泵送通过透析器4的血液侧4A，由此，由于浓度梯度溶质在膜4'上输送，和/或由于压力梯度超滤液在膜4'上输送。在所示的示例中，TF回路1b包括新鲜处理液(例如透析液)的源6、各种流体线、透析器4的处理液腔室4B、处理液泵7，并且连接到用于接收废处理液的容器/排出部8。本领域技术人员应该理解TF回路1b可以包括多个其他功能部件，例如另外的泵、平衡室、阀、混合室、加热器等。在图1的特定示例中，TF回路还包括传感器10A、10B，被配置为生成测量信号，该测量信号允许控制单元(未示出)评估透析效率(由上述体内清除率表示)。

在实践中，机器1通常形成为永久机器部件和附接到永久机器部件的一个或多个一次性用品的组合。永久性机器部件(通常表示为“监视器”)封装在机器底盘中，所述永久性机器部件暴露用于安装一次性用品的保持器，与诸如连接器、泵、传感器、夹具等部件可操作地接合。一次性用品暴露于EC回路1a中的循环血液并且通常在每次处理过程后丢弃。

一种这样的一次性用品是血液线套件，其包括EC回路1a的血液线，以及血液线上的连接器11A、11B，用于耦接到透析器4上的专用入口和出口端口，如图1所示。接入装置2'、2"也可以与血液线套件中的血液线集成在一起。或者，接入装置2'、2"可以作为单独的一次性用品设置，用于连接到血液线上的专用连接器12A、12B，如图1中所示。血液线套件可以包括其他部件，例如静脉滴注室、阀、夹具等。出于经济原因，EC回路1a的未暴露于循环血液的部件通常集成在机器底盘中。例如，如本领域所公知的，血液泵5可以实施为蠕动泵，其与血液线的外部接合以推动血液通过血液线。然而，可以想到的是，血液泵5如果暴露于血液，则包括在一次性用品中。

透析器4可以设置为安装在机器底盘上的单独的一次性用品。当安装在机器底盘上时，血液线套件的连接器11A、11B耦接到血液腔室4A的专用入口和出口端口，并且TF回路1b的流体线上的专用连接器13A、13B连接到处理液腔室4B的专用入口和出口端口。

在替代方案中，透析器4包括在血液线套件中。在另一替代方案中，血液线套件被限定血液内部流体路径的盒替换或补充。诸如该盒子也可以与透析器4集成在一起。

本发明的实施例解决了当将透析器4安装在机器1中时机器1的操作者无意中发生错误的风险，例如，混淆连接器11A、11B或连接器13A、13B。应当理解，EC回路1a和TF回路1b分别具有用于血液和处理液的相应默认泵送方向，以便实现透析器4中的血液和处理液的逆流流动。因此，如果连接器11A、11B或13A、13B混淆，则机器1将无意中以并流配置运行。如背景技术部分所述，这是不希望的，因为并流配置导致透析效率低于逆流配置。

本发明的实施例还解决了当机器1的操作者将接入装置2'、2"连接到血管通路3或连接到连接器12A、12B(如果存在)时，无意中混淆了接入装置2'、2"的风险。图2A至图2B分别示意性地示出了正常配置和反向配置的血管通路3和接入装置2'、2"。血管通路3和接入装置2'、2"中的血液流动由箭头指示。如图所示，血液以给定的方向流动通过血管通路3。在图2A的正常配置中，用于血液抽取的接入装置2'布置在用于抽取血液的上游部分，用于血液返回的接入装置2"放置在用于血液返回的下游部分以返回到血管通路3。在图2B的反向配置中，接入装置2'放置在下游部分，接入装置2"放置在上游部分，结果是处理过的血液从上游返回并从下游抽取。在反向配置中，一些已经处理过的血液会再次被抽取进入EC回路1a，这种现象通常称为再循环，并且由图2B中的虚线箭头指示。通过再循环，处理从身体流入血管通路3的血液将较少，导致治疗效率降低。应该认识到，如果连接器12A、12B被混淆，图2B中的反转配置也可能出现，导致用于有效抽取血液的接入装置2'被转换成用于血液返回的接入装置2"的情况，反之亦然。如本领域技术人员所熟知的，如果EC回路1a中的血液流速超过到血管通路3的进入血液流速，即使正常配置的接入装置2'、2"也可能发生再循环。将结合下面的图6A更详细地讨论该情况。

尽管接入装置2'、2"在图2A至图2B中示出为刺破皮肤以接入患者血液供应***的针，但是也可能与其他类型的接入装置发生反转放置。例如，接入装置2'、2"可以实施为双腔导管(未示出)，包括两个在彼此隔开一定距离处终止的平行的通道。一个腔室被配置为移除血液进行处理，另一个腔被配置为返回处理过的血液。如图2B所示，如果双腔导管以反转的方向***血管通路或者如果双腔错误地连接到血液线，则发生反向配置。

本发明的实施例能够在治疗疗程前自动验证透析器4是否正确地安装在机器1中以及接入装置2'、2"是否正确地连接到患者。本发明的实施例还能够发信号通知导致透析器的并流配置和/或接入装置2'、2"的反向配置的连接错误。

图3示出了本发明的实施例，包括控制单元15(也表示为控制装置或控制器)，被配置为控制图1中的机器1的操作，至少在测试阶段期间旨在检测连接错误，并且如果需要，采取纠正措施。控制单元15包括用于输入和输出信号的信号接口。具体地，控制单元15被配置为生成并输出用于处理液泵7、血液泵5和处理液源6的控制信号C1、C2、C4，并接收和处理来自传感器10A、10B(布置在TF回路1b中，在处理液腔室4B的两侧)的测量信号S1、S2。控制单元15还通过有线或无线的方式连接到用于与机器1的操作者交互的用户界面(UI)装置16。控制单元15被配置为生成并输出用于操作UI装置16的控制信号C3，例如，生成警告或警报信号(听觉和/或视觉)、显示包含给操作者的信息或指令的消息、以图形方式指示连接错误的位置等。UI装置16也可由控制单元15操作以接收来自操作者的输入。因此，UI装置16可以包括显示器、触摸板、扬声器、麦克风、键盘、鼠标、指示灯等中的一个或多个。可以理解，UI装置16可以是机器1上的传统用户界面(的一部分)。

控制单元15的操作可以至少部分地由在计算机可读介质上提供的软件指令控制，所述软件指令由处理器17结合控制单元15中的电子存储器18执行。具体地，控制单元15被配置为通过控制信号C2控制血液泵5以默认(前向)方向或者反向方向运行。控制信号C2还可以设定血液泵5的速度，从而设定EC回路1a中的血液流速。通过控制信号C1，控制单元15设定处理液泵7的速度并因此设定通过透析器4的处理液流速。通过控制信号C4，控制单元15可以设定由源6提供的处理液的温度和/或组成。如透析器4中的双端箭头和与接入装置2'、2"相邻的双端箭头所示，血液泵5在前向方向或者反向方向之间的切换引起血液腔室4A中和通过接入装置2'、2"的流动方向同时改变。因此，通过切换血液泵5的泵送方向，机器1在第一和第二运行状态之间切换，第一和第二运行状态的不同在于血液腔室4A中和通过接入装置2'、2"的流动方向。

图4A至图4D示出了图5中的机器1的流动方向状态之间的四种可能的切换，取决于如何与透析器4和血管通路3建立连接。箭头A表示接入流的方向，即从对象的心血管***进入血管通路3的血液流动。血液泵5的泵送方向由实心三角形表示。在图4A中，机器1在“正确状态”(左)下的第一运行状态(透析器4的逆流配置和接入装置2'、2"的正常配置)和“双故障状况”(右)下的第二运行状态(透析器4的并流配置和接入装置2'、2"的反向配置)之间切换。在图4B中，机器1在“透析器故障状况”(左)下的第一运行状态(透析器4的并流配置和接入装置2'、2"的正常配置)和“接入故障状况”(右)下的第二运行状态(透析器4的逆流配置和接入装置2'、2"的反向配置)之间切换。在图4C中，机器1在接入故障状况下的第一运行状态和透析器故障状况下的第二运行状态之间切换。在图4D中，机器1在双故障状况下的第一运行状态和正确状态下的第二运行状态之间切换。尽管图4B至图4D示出了与在EC回路1a中的透析器4的错误连接，但是应该理解，替代地或另外地，在TF回路1b中透析器4也可能错误连接。在这些情况下，机器1也将从正确状态切换到双故障状况，反之亦然，或者从透析器故障状况切换到接入故障状况，反之亦然。因此，图4A至图4D表示图1中的机器1的流向状态之间的所有可能的切换(基于血液泵5的反转)。

控制单元15被配置为执行连接测试，涉及切换血液泵5的泵送方向，以验证透析器4和接入装置2'、2"是否都正确连接。图5是根据一个实施例的在这种连接测试50期间由控制单元15执行的方法的流程图。在该连接测试50期间，机器1在第一运行状态和第二运行状态之间切换(例如根据图4A至图4D)。当执行该切换时，控制单元15不具有关于透析器4中或者通过接入装置2'、2"的流动方向的先验信息，而是被配置为基于来自传感器10A、10B的读数来推断该信息。在步骤51中，控制单元15生成控制信号C1、C2以将机器1设定在第一运行状态。具体地，控制血液泵5以默认方向运行，这里也称为“前向方向”。为血液泵5预定默认方向，以便生成所需的通过EC回路1a的流动方向。当机器1处于第一运行状态时，控制单元15从传感器10A、10B获取第一传感器值(步骤52)。在步骤53中，控制单元15生成控制信号C1、C2以将机器1设定在第二运行状态，尤其是通过控制血液泵5以反向方向运行。当机器1处于第二运行状态时，控制单元15从传感器10A、10B获取第二传感器值(步骤54)。在步骤55中，根据第一和第二传感器值计算效率变化参数，以表示与步骤51和53之间的泵送方向切换相关的体内清除率的变化。然后基于效率变化参数实施连接测试50以区分机器1的不同流向状态。在步骤56中，评估效率变化参数以确定机器1是否已经在正确状态和双故障状况之间切换(例如，根据图4A或图4D)或者是否已经在透析器故障状况和接入故障状况之间切换(例如，根据图4B或图4C)。如参考图9A至图10C将进一步举例说明的，步骤56可以将效率变化参数与预定极限或范围进行比较，以区分不同的流向状态并检测第一运行状态中的连接错误。依据实施方式，步骤56可以导致关于连接错误的不同级别的细节。在第一示例中，控制单元15被配置为区分图4A至图4D中的所有不同流向状态，从而确定第一运行状态是处于正确状态、双故障状况、接入故障状况还是透析器故障状况。在第二示例中，控制单元15被配置为确定第一运行状态是处于正确状态、双故障状况还是“单一故障状况”(即，在任何接入故障状况和透析器故障状况中)。在第一和第二示例中，控制单元15可以另外确定“潜在故障状况”，其被认为可能涉及故障状况。

在步骤57中，通过经由控制信号C3控制UI装置16，控制单元15可以基于步骤56的结果生成给机器1的操作者的反馈。在一个示例中，如果发现第一运行状态处于双故障状况、单一故障状况、接入故障状况或透析器故障状况，则反馈可以向操作者指示连接测试已经失败。在另一示例中，如果发现第一运行状态处于双故障状况，则反馈可以明确地或隐含地指示操作者改变透析器4的连接和接入装置2'、2"的连接。或者，如果发现第一运行状态处于双故障状态，则控制单元15可以通过在血液处理期间通过操作血液泵5处于反向方向来自动校正错误。在另一个示例中，如果发现第一运行状态处于正确状态，或者等效地，如果发现第二运行状态处于双故障状态，则反馈可以向操作者确认机器1正确连接。替代地或另外地，控制单元15可以被配置为如果机器1通过连接测试50，则选择性地使机器1能够开始血液处理过程。在又一个示例中，如果发现第一运行状态处于单一故障状况，反馈可以明确地或隐含地指示操作者检查透析器4的连接和接入装置2'、2"的连接。在又一示例中，如果发现第一运行状态处于接入故障状况，则反馈可以明确地或隐含地指示操作者改变接入装置2'、2"的连接。在又一示例中，如果发现第一运行状态处于透析器故障状况，反馈可以明确地或隐含地指示操作者改变透析器4的连接。在又一个示例中，如果发现第一运行状态处于潜在故障状况，反馈可以通知操作者可能的连接错误并指示操作者检查透析器4的连接和接入装置2'、2"的连接。可替代地或另外地，反馈可以指示操作者输入关于***的其他数据，例如，将透析器4识别到控制单元15(参见下面关于图9A至图9B的讨论)。在所有前述示例中，每当连接测试失败时，控制单元15可以被配置为阻止机器1启动处理过程直到连接错误已经解决为止，例如，如通过进一步的后续连接测试所证实的，或者由操作者通过UI装置16确认已经检查了连接并且连接是正确的。

本领域技术人员应该认识到通过将血液泵5从反向方向切换到前向方向，可以修改图5中的连接测试50，使得机器1从第二运行状态切换到第一运行状态。

还应该理解，基于步骤52、54中的测量，存在计算步骤55中的效率变化参数的许多替代方案。通常，基于分别针对第一运行状态和第二运行状态计算的效率值来计算效率变化参数。基于测量信号S1、S2计算效率值，以指示相应运行状态中的体内清除率并且通常与相应运行状态中的体内清除率成比例。

在一个示例中，控制单元15基于来自传感器10A、10B的测量信号实现用于在线监测体内清除率的已提出技术，例如，如US5024756、US5100554、EP0658352和US6702774中所示，并且如在上述WO2012/016671中所使用的(其全部通过引用并入本文)。在不同的变体中，该技术在下文中表示为“推注技术(bolus technique)”，其特征在于涉及馈送到透析器4的处理液的浓度或温度生成短期推注。根据推注技术，控制单元15操作TF回路1b(例如，源6)以生成专用标记物质的浓度或温度的短期推注(增加或减少)。标记物质可以是存在于血液中并且能够穿过半透膜4'的任何物质，例如尿素、肌酸酐、维生素B12、β-2-微球蛋白、NaCl或任何离子或离子的组合。传感器10A、10B可以是能够测量标记物质浓度的专用浓度传感器。或者，传感器10A、10B可以是响应于处理液中的离子的电导率传感器或温度传感器。在实践中，电导率传感器将有效地指示处理液中电离的钠的浓度。在另一替代方案中，传感器10A、10B可以是吸光度传感器，被配置为将光吸收率确定为浓度的量度。在又一替代方案中，传感器10A、10B可以是偏振测量传感器，被配置为将偏振确定为旋转线性偏振光平面的光学活性物质(例如葡萄糖)的浓度的量度。在又一替代方案中，传感器10A、10B可以是密度传感器，被配置为测量处理液的密度(每单位体积的质量)。

因此，在步骤52中并且根据推注技术，控制单元15生成短期推注并监测由传感器10A、10B测量的处理液的最终变化(图5中的“第一传感器值”)。该变化表示为测量信号S1、S2中的相应脉冲。在一个实施方式中(例如，在上述US5024756、US5100554和EP0658352中描述的)，控制单元15在第一时间点(推注开始之前)和第二时间点(对应于推注峰值)分别确定透析器4的处理液腔室4B的入口和出口处的流体性质的测量值。然后，控制单元15根据流体性质的这四个测量值和推注期间的处理液流速计算效率值。在另一实施方式中(例如，在上述US6702774和WO2012/016671中描述的)，控制单元15对相应的脉冲进行积分，并根据推注期间积分脉冲和处理液流速的比率计算效率值。在步骤54中重复相同的过程。

虽然这是一种已经提出的技术，但它有其固有的缺点。首先，推注生成引起对TF回路1b运行的显著干扰，这可能需要更先进的机制来控制其运行。其次，该技术是耗时的，因为即使是短期推注，由于透析器4中的交换过程，也会在传感器10B处生成相对长的脉冲。还需要确保处理液浓度或温度标记物的推注变化在生理学上可接受的极限内。在该技术的变体中(上述US6702774中也提到)，通过将物质分别注入透析器4和传感器10A上游的处理液中来生成推注。

如下面将参考图6A至图6C进一步描述的，只要满足某些运行条件，就可以根据测量信号S1、S2获取清除率参数而不生成推注。这种技术(在本文中表示为“非推注检测”)提供了优于现有技术的显著优点，因为TF回路1b的干扰被最小化并且检测时间缩短。

作为又一替代方案，控制单元15可以被配置为通过同时测量全身静脉血液和处理液中的尿素浓度来计算清除率参数，例如，根据US7896831中公开的任何技术和其中引用的参考文献。在这种替代方案中，传感器10A、10B可以是尿素监测器。

现在将参考图6A至图6C进一步解释和阐述非推注技术，图6A至图6C示出了针对血管通路中三种不同流动状态连接到透析***的患者的液压模型。以下对液压模型的形式分析的目的是得出表示当图3中的机器1处于上述每个流动方向状态(正确状态、透析器故障状况、接入故障状况和双故障状况(参见图4A至图4D))时体内清除率的表达式。形式分析考虑了大的和小的接入流速，以便当接入装置2'、2"处于正常(正确)位置时也考虑血管通路3内的再循环。虽然以下描述涉及电导率和电导率传感器，然而如上所述，同样适用于其他传感器。此外，虽然分析假设超滤速率为零，但在超滤存在的情况下结论也足够正确。以下所有流速均指血水，通常代表总体血液体积的85-90％。

使用以下表示法：

CO：心输出量(水流速)

A：接入血液流速

B：到透析器的血液流速

D：到透析器的处理液流速

k₀A：透析器的质量转移面积系数(水值)

K：透析器清除率

C_bi：透析器入口处的血水电导率

C_bo：透析器出口处的血水电导率

α：唐南(Donnan)因子

C_A：血液通路中的血水电导率

C_v：体内静脉血液中的血水电导率

C_di：透析器入口处理液的电导率

C_do：透析器出口处理液的电导率

为简单起见，假设超滤速率为零。在这种情况下，逆流配置中的透析器清除率K是：

其中，

f＝exp(k₀A·(1/D-1/B)) (2)

在并流配置中，透析器清除率K是

其中，

f＝exp(-k₀A·(1/D+1/B)) (4)

从血液到处理液的输送可以以三种方式表达，分别观察离开血液侧、进入透析液侧或穿过膜的物质：

B·(C_bi-C_bo)＝D·(C_do-C_di)＝K·(α·C_bi-C_di) (5)

只要使用正确的清除率值(逆流或并流)，这些表达式与透析器的流向状态无关。等式(5)提供了处理液中电导率差ΔC的表达式：

重要的是要注意K表示透析器清除率，而不是体内清除率。以下形式分析将表明电导率差ΔC不仅直接与透析器清除率K成比例，如等式(6)所示，还与体内清除率成比例。形式分析旨在根据C_v而不是C_bi表达等式(6)，C_v在泵送方向切换期间可以认为是不变的，C_bi受到血管通路中再循环的影响。

形式分析的第一部分基于图6A，图6A示出了液压模型中的流体流动，其中接入装置处于正常位置并且接入流速超过EC回路中的血水流速(即A>B)。在这种情况下，C_bi等于C_A。C_A和C_v之间的关系通过心肺***前连接处的质量平衡分析给出，其中来自身体的浓度为C_v的血液与从血管通路返回的清洁的血液混合：

CO·C_A＝(CO-A)·C_v+A·C_A-D·ΔC (7)

其中，通过从心脏到血管通路的质量中减去透析器中去除的质量(表示为D·ΔC)来计算来自血管通路的清洁的血液中的质量。等式(7)适用于所有配置并得到：

把等式(8)***等式(6)，其中，C_A＝C_bi，求解ΔC得到：

K由上述等式(1)或等式(3)(取决于配置(逆流或并流))给出。

形式分析的第二部分基于图6B，图6B示出了液压模型中的流体流动，其中接入装置处于正常位置但是接入流速低于EC回路中的血水流速(即A<B)。这意味着返回到血管通路的处理过的血液的一部分将再循环回到EC回路中。在这种情况下，质量平衡分析得到：

B·C_bi＝A·C_A+(B-A)·C_bo (10)

B·C_bo＝B·C_bi-D·ΔC (11)

结合等式(10)、等式(11)、等式(6)和等式(8)得到：

其中

等式(9)和等式(12)可以概括为涵盖A的所有值的一个等式：

形式分析的第三部分基于图6C，图6C示出了液压模型中的流体流动，其中接入装置处于反向位置。在这种情况下，质量平衡分析得到：

A·C_bi＝A·C_A-D·ΔC (15)

结合等式(15)、等式(6)和等式(8)得到：

等式(14)和等式(16)均可以改写为：

其中，K_eff是体内清除率(“有效清除率”)。等式(17)表明如果透析液流速D、入口电导率C_di、唐南(Donnan)因子α和血浓度C_v不变，电导率差ΔC的变化可用于分析体内清除率K_eff的变化。唐南(Donnan)因子α可以视为常数；在实践中，它总是接近1，并且任何变化都将非常小，对结果有微小的影响。此外，如上所述，血液泵5的反转和血液流速B的可能的变化都不会影响C_v。然而，应该注意的是，体内清除率K_eff受血液流速B的影响，参见例如等式(1)、等式(3)和等式(13)。因此，在使用电导率差ΔC来分析泵送方向的切换的影响的程度上，血液流速B应该在改变期间保持基本不变。

总之，如果在步骤52和54期间和之间控制以下每个运行参数基本不变：血液流速B、处理液流速D和透析器4入口处的处理液的电导率C_di，前述分析表明非推注技术适用于连接测试50。在这种情况下，“基本上不变”意味着允许相应运行参数的微小变化所导致的ΔC的变化与泵送方向切换引起的变化相比很小的程度。通常，由这些操作参数的变化引起的ΔC变化1％、±2％、±5％或±10％被认为是小的。例如，即使血液泵的速度保持不变，由血液泵5生成的血液流速B也可在泵送方向之间略微不同，因为泵送方向的切换可能改变泵入口处的流体压力。如果认为有必要，可以通过实施公知的补偿技术(例如，如US4468219中所公开的，基于泵上游的测量的流体压力来调节泵的速度)来减少血液流速B的最终差异。因此，在图3的情况下，控制单元15或专用泵控制器(未示出)可以被配置为在第一或第二运行状态下，基于来自位于血液泵5上游的EC回路1a中的压力传感器(未示出)的压力信号调节用于血液泵5的控制信号C2，以便控制信号C2使血液泵5在第一和第二运行状态下保持基本不变的血液流速B。还可以想到基于来自血液泵5两侧的压力传感器的压力信号来应用补偿技术。

现在回到图5中的连接测试50，步骤52可以涉及从传感器10A、10B获取相应的第一传感器值，步骤54可以包括从传感器10A、10B获取相应的第二传感器值，并且步骤55可以涉及分别计算第一运行状态和第二运行状态的ΔC值。为了基于ΔC值比较第一和第二运行状态之间的体内清除率，控制参数B、D和C_di在步骤52和54之间和期间基本不变。在步骤55中，根据ΔC值计算效率变化参数，以表示体内清除率的变化。

重要的是要注意，在血液泵反转之前和之后进行电导率差ΔC的测量而不改变入口电导率C_di，从而在TF回路1b中不生成任何推注。应当注意，如果入口电导率等于患者的等离子体电导率，即，等式(17)中的C_di＝α·C_v，则泵送方向的切换不会引起测量的电导率差ΔC的变化。因此，在开始连接测试50之前，可以优选地验证测量的电导率差ΔC是否超过最小值，该最小值可以是预定的以生成连接测试50的足够的精度。例如，控制单元15可以使用预定值B、D和C_di在第一或第二运行状态下操作机器1，基于测量信号S1、S2计算ΔC值并将ΔC值与最小值进行比较。如果ΔC值小于最小值，则控制单元15通过生成控制信号C4来操作源6，以调节入口电导率C_di，以使ΔC值超过最小值。可以想到，可以针对第一运行状态和第二运行状态计算的ΔC值进行该调节。验证是准备过程，其在图5中的连接测试50之前完成。然后，利用预定值B、D和通过验证给出的入口电导率C_di进行连接测试50。

还应该理解，如果控制单元15已知入口电导率C_di，则可以例如从TF回路1b的设置(例如，通过控制信号C4)中省略上游传感器10A。

在图5的步骤56中，基于对电导率差ΔC如何根据第一运行状态的流动方向状态而改变的理解来实施评估。将基于等式(14)和等式(16)进一步解释和举例说明这种理解，其中K取自用于逆流透析器配置的等式(1)并且取自用于并流透析器配置的等式(3)。

图7是根据图3中的机器1的各种流动方向状态理论计算的ΔC值与血液流速B之间的关系的曲线图。针对逆流透析器配置和正常接入装置配置(即正确状态)计算曲线70。针对逆流透析器配置和反向接入装置配置(即接入故障状况)计算曲线71。针对并流透析器配置和正常接入装置配置(即透析器故障状况)计算曲线72。针对并流透析器配置和反向接入装置配置(即双故障状况)计算曲线73。针对1mS/cm、CO＝5l/min、D＝500ml/min、k₀A＝1500ml/min、A＝1000ml/min的血液和处理液之间的电导率梯度计算曲线70-73，没有超滤。

图7表明，不同流向状态之间的ΔC值存在相当大的差异。箭头77表示当在血液流速B＝250ml/min从正确状态切换到双故障状况时ΔC值的变化，反之亦然(参见图4A和图4D)，并且箭头78表示当从接入故障状况切换到透析器故障状况时ΔC值的变化，或反之亦然(参见图4B和图4C)。如图所示，变化77远大于变化78。因此，可以区分正确状态和双故障状况之间的切换，以及接入故障状况和透析器故障状况之间的切换。此外，由于曲线70-73是明显分开的，可以使用改变的符号将流动方向状态分配给第一和第二运行状态，至少对于大约100ml/min或更大的血液流速B。

本领域技术人员容易认识到，根据图5中的步骤55-56，存在许多将上述分析形式化为效率变化参数的计算和评估的方法。在一个示例中，效率变化参数被计算为步骤55中的ΔC值的(加权)差，其可以在步骤56中相对于幅度和符号进行分析。在另一个示例中，根据步骤55中的ΔC值的比率R给出或计算效率变化参数，其可以相对于幅度进行分析。

虽然图7表明确实可以执行连接测试以便将特定的流向状态分配给第一运行状态从而向操作者提供足够的反馈(步骤57)，但是仍然要确定这种分配是否可能用于相关等式中包含的不同控制参数的所有值。控制参数包括操作参数(控制单元15已知并可由控制单元15设定)和***参数(控制单元15不能修改)。操作参数是血液流速B和处理液流速D。***参数是膜渗透率k₀A、接入流速A和心输出量CO。膜渗透率k₀A可以是控制单元15已知的，例如，如果关于安装的透析器4的信息被提供给机器1或由机器1获取。然而，接入流速A和心输出量CO通常是控制单元15未知的，因为它们对患者来说是独一无二的，并且也可能随着时间而改变。因此，连接测试优选地应该至少独立于接入流速A和心输出量CO。

将参考图8A至图8B中呈现的模拟结果进一步检查连接测试的限制。模拟基于上面的等式(1)、(3)、(14)和(16)。图8A是针对CO＝6l/min计算的大量曲线图的整理，并且在水平方向上组织成表示逐渐增加的D(300ml/min、400ml/min、500ml/min和800ml/min)并且在垂直方向上组织成表示逐渐增加的k₀A(600ml/min，1000ml/min和1500ml/min)。每个单独的曲线图示出了针对五种不同的接入流速A(200ml/min、400ml/min、500ml/min、1000ml/min和1500ml/min)根据血液流速B计算的ΔC值(切换之前和之后)的比率R的曲线。计算三种不同切换的比率R：从正确状态到双故障状况(实线)、从透析器故障状况到接入故障状况(虚线)，以及从接入故障状况到透析器故障状况(虚线)。图8B是针对CO＝2.5l/min计算的曲线图的相应的整理。

图8A至图8B中的曲线图表明，无论A、CO和k₀A如何，都可以区分正确状态和双故障状况，因为当从正确状态切换到双故障状况时比率R(实曲线)总是大于1。为了区分正确状态(或等效的，双故障状况)和单一故障状况(虚曲线)，对于接入流速A和心输出量CO的所有值，曲线图中的实曲线和虚曲线之间应该有明显的分离。如图8A至图8B所示，对于高处理液流速D、低血液流速B和小膜渗透率k₀A，虚曲线和实曲线之间的重叠趋势增加。相反地，这意味着通过适当选择处理液流速D和血液流速B，可以确保实曲线和虚曲线之间的明显分离。图8A至图8B表明处理液流速D应该最小化。在D＝800ml/min时，实曲线和虚曲线存在相当大的重叠，其部分维持在D＝500ml/min，特别是当CO＝2.5l/min时。在一个示例中，处理液流速D可以设定在200-400ml/min的范围以使重叠最小化。血液流速B不能太低且不能太高。在B比较低时，如果接入流速A太低以至于存在再循环的风险，则分离将是小的。这意味着在绝大多数患者中应该将血液流速B设定为超过接入流速A，同时仍然在虚线和实曲线之间生成足够的分离。在一个示例中，血液流速B可以设定在200-300ml/min的范围。

因此，在图5中的步骤51之前，控制单元15可以被配置为获取连接测试50的专用设置，然后基于专用设置将机器1设置在第一和第二运行状态。设置可以存储在存储器18中，并且可以包括在连接测试50期间要应用的B和D的设定值。设置还可以包括处理液的入口电导率C_di的设定值。

图9A至图9B示出了基于上面的等式(1)、(3)、(14)和(16)生成的进一步的模拟结果，其可以用于进一步举例说明步骤56中的评估。图9A是在B＝200ml/min、D＝300ml/min和CO＝6l/min时，针对七种不同的接入流速A(200ml/min、300ml/min、400ml/min、500ml/min、1000ml/min、1500ml/min和2000ml/min)，根据膜渗透率k₀A计算的C值的比率R(切换之前和之后)的曲线图。实曲线表示从正确状态到双故障状况的切换，虚线表示单一故障状况之间的切换(从透析器故障状况到接入故障状况，反之亦然)。图9B是针对CO＝2.5l/min计算的相应的曲线图。应该注意的是，曲线是针对R≥1给出的，这意味着没有示出某些虚曲线。还应注意，图9B中的两个最低实曲线对应于1500ml/min和2000ml/min的接入流速，其对于2.5l/min的心输出量不太可能发生。因此，图9B中的两个下部实曲线由于生理原因将从以下分析中排除。

如图9A至图9B所示，如果已知安装的透析器4的膜渗透率k₀A，则基本上对于所有膜渗透率k₀A的值，实曲线和虚曲线都是分开的。因此，可以根据区分不同的切换的膜渗透率k₀A设定极限。图9A至图9B还表明，即使安装的透析器4的膜渗透率k₀A未知，也可以区分不同的切换。这可以通过设置第一极限L1和第二极限L2来实现，在该示例中第一极限L1为R＝1.35，低于该第一极限L1在第一运行状态(即，单一故障状况或双故障状况)中肯定存在连接错误；在该示例中第二极限L2在R＝1.5，超过第二极限L2，则第一运行状态肯定处于正确状态。因此，在步骤56中，控制单元15可以将在步骤55中计算的R值与极限L1、L2进行比较，并且如果R值低于L1则识别为连接错误，如果R值高于L2则识别为正确状态，或者如果R值落在极限L1、L2之间则识别为潜在故障状况。然而，应该注意的是，潜在故障状况仅发生在具有非常小的膜渗透率k₀A的透析器4中。在一种实施方式中，控制单元15试图通过请求操作者输入指示安装的透析器4的膜渗透率k₀A的数据(例如，型号等)来解决潜在故障状况。基于输入的数据，控制单元15可以取回根据图9A至图9B的膜渗透率k₀A定制的新极限，并且在R值的第二评估中应用新极限。

图10A至图10C旨在概括前面的讨论并且示出了范围的不同组合，当评估在步骤55中计算的R值时，所述的范围的不同组合可以由控制单元15应用在图5的步骤56中。每个范围与机器1在第一运行状态下的相应流向状态相关联。因此，在步骤56中，控制单元15可以简单地将R值与不同范围进行比较，以确定第一运行状态的流向状态。可以通过存储在存储器18(图3)中的范围限定使该范围被控制单元15识别，以便在步骤56中取回。范围限定可以通过上限值和下限值来识别相应的范围。一个或多个范围也可以由上限值或下限值(例如，范围是开放的)限定。因此，如本文所使用的，“范围”包括封闭范围和开放范围。依据实施方式的不同，可以针对操作和/或***参数的不同组合给出范围限定。这样的范围限定可以通过一个或多个查找表和/或一个或多个函数(基于操作和/或***参数的一个或多个当前值来计算相应的范围)来实现。因此，在步骤56中，控制单元15可以基于操作和/或***参数的当前值访问范围限定来动态地获取范围。

图10A示出了设置为可应用的且与上述***参数(A、CO、k₀A)无关的范围ΔR1-ΔR3，其中，ΔR1对应于正确状态，ΔR2对应于双故障状况，并且ΔR3对应于单一故障状况。从前面的讨论中可以理解，图10A中的限定可能仅在如果机器1在血液流速B和/或处理液流速D的预定区间内操作时有效。该限定甚至可以限于B和D值的特定组合。也应该理解，即使已知一个或多个***参数，ΔR1-ΔR3的相应限定也可以在步骤56中使用。

图10B示出了图10A中的限定的变体，其中附加范围ΔR4'、ΔR4"分别限定在ΔR3的两侧，与ΔR2和ΔR1相邻。范围ΔR4'、ΔR4"都与上述潜在故障状况相关联(参见图9A至图9B)。

图10C示出了能够识别第一运行状态的所有可能流向状态的范围限定，其中，范围ΔR1对应于正确状态、ΔR2对应于双故障状况、ΔR3'对应于接入故障状况，以及ΔR3"对应于透析器故障状况。图10C中的范围限定通常对于至少一些操作参数和***参数的特定值的特定组合或有限区间有效。例如，范围可以基于图7限定，仅对于B、D、k₀A和A的值/范围的特定组合有效，如图10C所示。

图10A至图10C还示出了在背景技术部分中讨论的WO2012/016671提出的检测技术、该检测技术不能检测接入装置2'、2"处的连接错误，因为它专门被配置为将清除率参数的比率与1进行比较。在本公开的术语中，WO2012/016671中的技术被设计为仅区分正确状态(R>1)和透析器故障状况(R<1)，而本发明的实施例被定制为检测额外的故障状况，例如双故障状况(例如，通过ΔR2)、单一故障状况(例如，通过ΔR3)、接入故障状况(例如，通过ΔR3')和潜在故障状态(例如通过ΔR4′、ΔR4")。

这里描述的控制单元15可以由在一个或多个通用或专用计算装置上运行的专用软件(或固件)来实现。在这种情况下，应当理解，这种计算装置的“元件”或“装置”是指方法步骤的概念等价物；元件/装置和特定的硬件或软件例程之间并不一定一一对应。一个硬件有时包括不同的装置/元件。例如，当执行一个指令时，处理单元用作一个元件/装置，但是当执行另一个指令时用作另一个元件/装置。此外，在某些情况下，可以通过一个指令来实现一个元件/装置，但是在一些其他情况下可以通过多个指令来实现。这样的软件控制的计算装置可以包括一个或多个处理单元(参见图3中的17)，例如CPU(“中央处理单元”)、DSP(“数字信号处理器”)、ASIC(“专用集成回路”)、分立模拟和/或数字组件或一些其他可编程逻辑装置、诸如FPGA(“现场可编程门阵列”)。控制单元15还可以包括***存储器和***总线，其将包括***存储器(参见图3中的18)的各种***组件耦接到处理器。***总线可以是包括使用各种总线架构中的任何一种的存储器总线或存储器控制器、***总线和本地总线的几种类型的总线结构中的任何一种。***存储器可以包括诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和闪速存储器之类的易失性和/或非易失性存储器形等式的计算机存储介质。专用软件可以存储在***存储器中，或存储在计算装置中包括或可访问的其他可移动/不可移动的易失性/非易失性计算机存储介质中，例如磁性介质、光学介质、闪存卡、数字磁带、固态RAM、固态ROM等。控制单元15可以包括一个或多个通信接口，诸如串行接口、并行接口、USB接口、无线接口、网络适配器等，以及一个或多个数据采集装置，例如A/D转换器。专用软件可以在任何合适的计算机可读介质(暂时性或非暂时性的，包括记录介质或只读存储器)上提供给控制单元15。还可以想到，一些(或全部)元件/装置由专用硬件(例如FPGA、ASIC或离散电子部件的组装件(电阻器、电容器、运算放大器、晶体管、滤波器等))完全或部分地实现，如本领域众所周知的。应当强调，本发明不限于数字信号处理，而是完全可以通过模拟装置的组合来实现。

虽然已经结合目前被认为是最实用和优选的实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，其旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

例如，关于图10A至图10C描述的比率R的分析同样适用于通过上述推注技术获取的效率值的比率。此外，前面的描述容易使本领域技术人员能够设计基于除比率R之外的其他评估改变参数的连接测试，例如，基于推注技术或非推注技术，针对第一和第二运行状态计算的效率值之间的差异。

此外，可以想到的是，机器1可以通过手动干预而不是通过控制信号C3在第一和第二运行状态之间切换。例如，控制单元15可以经由UI装置16并且在步骤53之前指示操作者手动执行血液泵5的反转。

即使前述实施例通过控制信号C4给控制单元15提供了设定处理液的测量特性的能力，但是连接测试40也可以用于缺乏这种能力的实施例，例如，如果源6被配置为供应预定组成的现成处理液。

Claims (24)

1.一种用于血液处理机(1)的控制装置，所述血液处理机包括：具有第一和第二接入装置(2'、2")的体外血流回路(1a)，所述第一和第二接入装置(2'、2")分别连接到患者的血管通路(3)的上游和下游部分，并且所述体外血流回路(1a)具有血液泵(5)，所述血液泵(5)是可操作的以在所述体外血流回路(1a)中生成从所述第一和第二接入装置(2'、2")之一通过透析器(4)的血液腔室(4A)并到达所述第一和第二接入装置(2'、2")中的另一个的血液流动；处理液流动回路(1b)，被配置为生成通过所述透析器(4)的处理液腔室(4B)的处理液流动，所述处理液腔室(4B)通过半透膜(4')与所述血液腔室隔开；在连接测试期间，所述控制装置被配置为：

使所述血液处理机(1)在第一运行状态和第二运行状态之间切换，在所述第一运行状态中，所述血液泵(5)以默认方向运行以将血液从所述第一接入装置(2'；2")泵送通过所述透析器(4)的血液腔室(4A)到达所述第二接入装置(2"；2')，在所述第二运行状态中，所述血液泵(5)以反向方向操作以将流体从所述第二接入装置(2"；2')泵送通过所述透析器(4)的血液腔室(4A)到达所述第一接入装置(2'；2")；

获取所述血液处理机(1)中至少一个传感器的输出信号(S1、S2)；

基于所述输出信号(S1、S2)计算效率变化参数，所述效率变化参数表示在所述血液处理机(1)在所述第一运行状态和第二运行状态之间切换期间所述血液处理机(1)的体内清除率的变化；以及

评估所述效率变化参数以确定所述第一运行状态或第二运行状态是否涉及包括并流透析器配置和反向接入装置配置的双故障状况，其中在所述并流透析器配置中，血液流过所述血液腔室(4A)和处理液流过处理液腔室(4B)是沿着所述半透膜(4')的共同方向，在所述反向接入装置配置中，所述第一和第二接入装置(2'、2")分别连接到所述血管通路(3)的下游和上游部分。

2.根据权利要求1所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：如果确定所述第一运行状态涉及所述双故障状况，则生成指示所述血液处理机(1)的连接测试失败的第一警告信号。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，所述控制装置可操作地与接口装置(16)相关联，所述接口装置(16)被配置为向所述血液处理机(1)的操作者输出指令，其中，所述控制装置被配置为：如果确定所述第一运行状态涉及所述双故障状况，则操作所述接口装置(16)以指示操作者改变所述处理液流动回路(1b)或所述体外血流回路(1a)与所述透析器(4)的连接，并改变所述第一和第二接入装置(2'、2")与所述血管通路(3)的连接。

4.根据权利要求3所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：如果确定所述第二运行状态涉及所述双故障状况，则生成指示所述血液处理机(1)已通过所述连接测试的确认信号。

5.根据权利要求3所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：如果确定所述第二运行状态涉及所述双故障状况，则选择性地使所述血液处理机(1)能够执行血液处理过程。

6.根据权利要求1或2所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：将所述效率变化参数与指示所述第一运行状态中的所述双故障状况的第一范围(ΔR1)、指示所述第二运行状态中的所述双故障状况的第二范围(ΔR2)、指示所述第一运行状态中的所述并流透析器配置而不是所述反向接入装置配置的第三范围(ΔR3')，以及指示所述第一运行状态中的所述反向接入装置配置而不是所述并流透析器配置的第四范围(ΔR3")进行比较。

7.根据权利要求3所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：评估所述效率变化参数以确定所述第一和第二运行状态是否涉及包括所述并流透析器配置或所述反向接入装置配置的相应的单一故障状况。

8.根据权利要求7所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：如果确定所述第一和第二运行状态涉及所述单一故障状况，则为所述血液处理机(1)的操作者生成第二警告信号。

9.根据权利要求7所述的控制装置，所述控制装置被配置为：如果确定所述第一和第二运行状态涉及所述单一故障状况，则指示所述操作者检查所述处理液流动回路(1b)和所述体外血流回路(1a)与所述透析器(4)的连接以及所述第一和第二接入装置(2'、2")与所述血管通路(3)的连接。

10.根据权利要求7所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：将所述效率变化参数与指示所述第一运行状态中的所述双故障状况的第一范围(ΔR1)、指示所述第二运行状态中的所述双故障状况的第二范围(ΔR2)以及指示所述第一和第二运行状态的每一个中的所述单一故障状况的第三范围(ΔR3)进行比较。

11.根据权利要求10所述的控制装置，其中，第四范围(ΔR4')被限定在第一和第三范围(ΔR1、ΔR3)之间，并且第五范围(ΔR4")被限定在第二和第三范围(ΔR2、ΔR3)之间，并且其中所述控制装置进一步被配置为：如果所述效率变化参数落在第四或第五范围内，则指示所述操作者指示所述透析器(4)的质量转移面积系数。

12.根据权利要求1或2所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为：获取所述血液泵(5)和所述处理液流动回路(1b)的专用连接测试设置，并在第一和第二运行状态期间应用所述专用连接测试设置来控制所述血液泵(5)和所述处理液流动回路(1b)。

13.根据权利要求12所述的控制装置，所述控制装置被配置为在第一和第二运行状态期间应用所述专用连接测试设置以通过控制信号使所述血液泵(5)生成通过所述透析器(4)的固定的预定血液流速，并且在第一和第二运行状态期间，通过另外的控制信号使所述处理液流动回路(1b)生成通过所述透析器(4)的固定的预定处理液流速。

14.根据权利要求13所述的控制装置，其中，所述预定血液流速在200-300ml/min的范围。

15.根据权利要求13所述的控制装置，其中，所述预定处理液流速在200-400ml/min的范围。

16.根据权利要求13所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为在第一和第二运行状态期间通过另外的控制信号使所述处理液流动回路(1b)生成由至少一个传感器(10A、10B)测量的所述处理液的固定流体性质。

17.根据权利要求16所述的控制装置，所述控制装置被配置为计算效率变化参数，以表示在第一和第二运行状态下所述血液处理机(1)的体内清除率的比率。

18.根据权利要求6所述的控制装置，所述控制装置进一步被配置为获取限定患者的估计心输出量(CO)、患者的血管通路(3)中的估计的血液流速(A)、所述透析器(4)的质量转移面积系数(k₀A)、在第一和第二运行状态期间通过所述透析器(4)的所述血液腔室(4A)的血液流速、以及在第一和第二运行状态期间通过所述透析器(4)的处理液腔室(4B)的处理液流速中的一个或多个的状态值，并根据所述状态值确定至少一个范围(ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR3′、ΔR3"、ΔR4′、ΔR4")。

19.根据权利要求18所述的控制装置，其中，所述输出信号表示由所述处理液流动回路(1b)中的所述透析器(4)下游的，并且可能是上游的所述至少一个传感器(10A、10B)测量的所述处理液的物理和/或化学性质。

20.根据权利要求19所述的控制装置，其中，所述性质是存在于血液中并且能够穿过所述半透膜(4')交换的物质的温度和浓度之一。

21.根据权利要求20所述的控制装置，其中，所述至少一个传感器(10A、10B)是浓度传感器、温度传感器、电导率传感器、吸光度传感器、偏振测量传感器和密度传感器中的一种。

22.一种血液处理机，包括：具有第一和第二接入装置(2'、2")的体外血流回路(1a)，所述第一和第二接入装置(2'、2")分别连接到患者的血管通路(3)的上游和下游部分，并且体外血流回路(1a)具有可反转的血液泵(5)，所述血液泵(5)是可操作的以生成从所述第一和第二接入装置(2'、2")之一通过透析器(4)的血液腔室(4A)并到达第一和第二接入装置(2'、2")中的另一个的血液流动；处理液流动回路(1b)，被配置为生成通过所述透析器(4)的处理液腔室(4B)的处理液流动；以及根据任何前述权利要求的所述控制装置。

23.一种执行血液处理机(1)的连接测试的方法，所述血液处理机(1)包括：具有第一和第二接入装置(2'、2")的体外血流回路(1a)，所述第一和第二接入装置(2'、2")分别连接到患者的血管通路(3)的上游和下游部分，并且体外血流回路(1a)具有血液泵(5)，所述血液泵(5)是可操作的以在所述体外血流回路(1a)中生成从所述第一和第二接入装置(2'、2")之一通过透析器(4)的血液腔室(4A)并到达所述第一和第二接入装置(2'、2")中的另一个的血液流动；以及处理液流动回路(1b)，被配置为生成通过所述透析器(4)的处理液腔室(4B)的处理液流动，所述处理液腔室(4B)通过半透膜(4')与所述血液腔室隔开；所述方法包括如下步骤：

在第一运行状态和第二运行状态之间切换所述血液处理机(1)，在所述第一运行状态中，所述血液泵(5)以默认方向运行以将血液从所述第一接入装置(2'；2")泵送通过所述透析器(4)的血液腔室(4A)到达所述第二接入装置(2"；2')，在所述第二运行状态中，所述血液泵(5)以反向方向运行以将流体从所述第二接入装置(2"；2')泵送通过所述透析器(4)的血液腔室(4A)到达所述第一接入装置(2'；2")；

基于所述血液处理机(1)中至少一个传感器(10A、10B)的输出信号计算效率变化参数，所述效率变化参数表示在第一和第二运行状态之间切换时所述血液处理机(1)的体内清除率的变化；以及

评估所述效率变化参数以确定所述第一运行状态或第二运行状态是否涉及包括并流透析器配置和反向接入装置配置的双故障状况，在所述并流透析器配置中，血液流过所述血液腔室(4A)和处理液流过所述处理液腔室(4B)是沿着所述半透膜(4')的共同方向，在所述反向接入装置配置中，所述第一和第二接入装置(2'、2")分别连接到所述血管通路(3)的下游和上游部分。

24.一种计算机可读介质，包括计算机指令，当被处理器(17)执行时，使得所述处理器(17)执行根据权利要求23所述的方法。

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