包含透析液生成器的血液透析系统

摘要

提供了一种便携式血液透析系统，其包括透析器、将血液从患者输送到透析器并送回患者的闭环血液流动路径、以及将透析液输送通过透析器的闭环透析液流动路径。血液透析系统包括能够物理地相互连接和断开的血液透析机和透析液生成器。为了将血液透析机和透析液生成器连接在一起，血液透析机和透析液生成器都具有定位和构造成允许这两个机器之间的流体连接和电连接的可连接和可断开的电连接器和流体连接器。血液透析机包括处理器和用户接口，用户接口优选为触摸屏的形式，其能够控制血液透析机和透析液生成器的功能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提供透析的人工肾系统。更具体地，本发明涉及一种包含用于生成透析液的机器的血液透析系统。

申请人在此通过引用将本申请中引用或提及的任何和所有的专利以及公开的专利申请并入本文。

背景技术

血液透析是一种医疗程序，其用于实现在体外移除来自于患者血液的包括肌酸、尿素和游离水的废物，涉及溶质跨越半透膜扩散。未能正确地移除这些废物会导致肾衰竭。

在血液透析期间，患者的血液通过动脉管线取出，通过透析机进行处理，然后通过静脉管线送回体内。透析机包括含有大量中空纤维的透析器，所述中空纤维形成供输送的血液通过的半透膜。此外，透析机利用透析液，所述透析液含有适量的电解质和其他基本成分(例如葡萄糖)，所述透析液也通过透析器泵送。

透析溶液(通常也称为透析液)是一种电解质水溶液，其成分类似于细胞外液，区别仅在于缓冲碳酸氢盐和钾。透析溶液几乎是等渗溶液，渗透压约为300±20毫渗透压摩尔每升(mOsm/L)。为了确保患者安全并防止因溶血或细胞皱缩(crenation)而破坏血红细胞，透析液的渗透压必须接近血浆的渗透压即280±20mOsm/L。透析溶液通常含有六(6)种电解质：钠(Na+)、钾(K+)、钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、氯(Cl-)和碳酸氢盐。透析液还含有第七种成分，即非电解质葡萄糖或右旋糖。葡萄糖的透析液浓度通常在100至200mg/dL之间。

典型地，通过将洁净水与适当比例的酸浓缩物和碳酸氢盐浓缩物混合来制备透析液。优选地，酸和碳酸氢盐浓缩物被分离，直到在透析器中使用之前进行最终混合，原因是酸浓缩物中的钙和镁在与碳酸氢盐浓缩物中的高含量碳酸氢盐接触时会沉淀出来。用于制备透析液的洁净水必须相对纯净，例如通过水净化系统将市政饮用水处理到可接受的净化水平。

水净化是从水中移除不需要的化学物质、生物污染物、悬浮固体和气体的过程，从而减小包括悬浮颗粒、寄生虫、细菌、藻类、病毒和真菌的颗粒物质的浓度，并且减小一系列溶解物和颗粒物的浓度。所使用的水净化方法包括：物理过程，例如过滤、沉淀、蒸馏；生物过程，例如慢砂过滤器或生物活性炭；化学过程，例如絮凝和氯化；以及使用电磁辐射，例如紫外线。

跨膜的透析过程是通过扩散和对流的组合来实现的。扩散使分子通过随机运动从高浓度区域迁移到低浓度区域。同时，对流通常响应于液体静压差而使溶质运动。形成半透膜的纤维将血浆与透析液分离并提供大的表面积以进行扩散，从而允许包括尿素、钾和磷酸盐的废物渗透到透析液中，同时防止较大分子(例如血细胞、多肽和某些蛋白质)转移到透析液中。

典型地，透析液在体外回路中沿着与血流相反的方向流动。逆流流动保持跨半透膜的浓度梯度，从而提高透析的效率。在一些情况下，血液透析可以提供流体移除，也称为超滤。超滤通常通过降低透析器的透析液隔室的液体静压来实现，由此允许含有溶解溶质(包括电解质和其他可渗透物质)的水跨越膜从血浆移动到透析液。在极少数情况下，透析器的透析液流动路径部分中的流体高于血流部分，导致流体从透析液流动路径移动到血液流动路径。这通常被称为反向超滤。由于超滤和反向超滤会增加患者的风险，因此超滤和反向超滤通常在训练有素的医务人员的监督下进行。

不幸的是，血液透析存在许多缺点。缺点之一是必须有大量清洁的透析液可用。典型地，这通过在治疗大量患者的医院或透析中心现场制备透析液来完成。不幸的是，医院和中心内的透析治疗要求患者每周从其家中外出进行三次治疗，每次治疗通常需要约3到4小时。此外，患者必须为这些治疗进行预约，这要求他们提前很长时间安排好日程，这会影响他们的生活质量。此外，血液透析治疗通常会使患者感到恶心、痉挛、头晕和头痛，然而他们必须在回家的途中进行调节和耐受才能恢复。

在较少的程度上，患者在家中进行血液透析。这减少了日程安排问题，以及往返诊所的负担。然而，家庭血液透析需要更频繁的治疗，通常为每周6天，用两小时完成治疗。这些治疗需要将大量的透析液运送到患者。替代地，患者的家中必须配备水净化系统，并且患者必须自己准备透析液。不幸的是，目前适合于制备透析液的水净化系统价格昂贵，通常声音很大，并且占用大量的生活空间。

家庭血液透析还存在其他缺点。当前的家庭透析系统庞大、复杂、令人生畏且难以操作。该设备需要大量培训。现有的家庭血液透析系统太大而无法携带，从而阻碍了血液透析患者的出行。家庭血液透析系统价格昂贵，并且需要高昂的初始资金投资，特别是与不需要患者支付机器费用的中心内血液透析相比。目前的家庭血液透析系统不能充分提供物资的再利用，使得家庭血液透析对医疗供应商来说在经济上不太可行。由于上述缺点，很少有患者愿意积极承担家庭血液透析的繁重工作。

因此，非常需要一种可运输、重量轻、易于使用、对患者友好并因此能够在诊所或家庭中使用的血液透析系统。

而且，希望提供一种包含水净化系统的血液透析系统。

此外，希望提供一种生成透析液的血液透析系统。

本发明的各方面满足这些需求并且提供如以下的发明内容中所描述的更多相关优点。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种血液透析系统，其包括血液透析机和透析液生成器。血液透析机和透析液生成器均包括它们自身的壳体并且能够通过电连接器和流体连接器相互连接和断开。此外，优选的是血液透析机和透析液生成器可以一起操作，并且血液透析机和透析液生成器可以彼此独立地操作和发挥作用。

血液透析机包括用于连接到患者的动脉以用于从患者收集血液的动脉血液管线、用于连接到患者的静脉以用于将血液送回给患者的静脉血液管线、以及一次性透析器。动脉血液管线和静脉血液管线可以是本领域技术人员已知的典型结构。例如，动脉血液管线可以是连接到针头以用于从患者的动脉采集血液的常规挠性中空管。类似地，静脉血液管线可以是用于将血液送回到患者的静脉的常规挠性管和针头。可以采用包括静脉导管、动静脉瘘或合成移植物在内的各种构造和外科程序来获取患者的血液。

优选地，一次性透析器具有本领域技术人员已知的构造和设计，包括血液流动路径和透析液流动路径。术语“流动路径”旨在指代用于输送流体的一个或多个流体导管，也称为通道。导管能够以本领域技术人员可以确定的任何方式构造，例如包括挠性医疗管或非挠性中空金属或塑料壳体。血液流动路径通过连接至用于将血液从患者输送到透析器并送回到患者的动脉血液管线和静脉血液管线而在闭环系统中输送血液。同时，透析液流动路径在闭环系统中将透析液从透析液供应源输送到透析器并送回到透析液供应源。

优选地，血液透析系统包含用于储存透析溶液的一个或多个储器。在血液透析系统的一个实施例中，一个或多个储器位于血液透析机中。对于该实施例，储器连接到血液透析机的透析液流动路径以形成用于将透析液从储器输送到血液透析机的透析器并送回储器的闭环系统。更优选地，血液透析机具有可以替代地放置在透析液流动路径内的两个(或更多个)透析液储器。当一个储器具有受污染的透析液时，可以使用另一个储器继续进行透析治疗，同时将带有受污染的透析液的储器清空并重新填充。储器可以是临床医生所要求的任何尺寸以便进行适当的血液透析治疗。然而，优选的是两个储器具有相同的尺寸并且足够小以使透析机能够易于携带。可接受的储器容量为0.5升至5.0升。优选的储器储存大约2.0升的透析液。

血液透析机优选地具有热耦合到储器的一个或多个加热器以用于加热储存在储器内的透析液。此外，血液透析机包括用于测量储器内的透析液的温度的温度传感器。血液透析机优选地具有用于检测储器中的液位的液位传感器。液位传感器可以是用于确定储器内的流体量的任何类型的传感器。可接受的液位传感器包括磁性或机械浮子式传感器、传导传感器、超声传感器、光学接口、以及重量测量传感器(例如用于测量储器中透析液的重量的秤或称重传感器)。

优选地，血液透析机包括三个主泵。泵中的两个是第一和第二“透析液”泵，这两个泵连接到透析液流动路径以用于将透析液通过透析液流动路径从储器泵送到透析器并送回储器。优选地，第一泵在透析器的“上游”(表示在流动路径中靠前)定位在透析液流动路径中，而第二泵在透析器的“下游”(表示在流动路径中靠后)定位在透析液流动路径中。同时，血液透析机的第三主泵连接到血液流动路径。该“血液”泵将来自患者的血液泵送通过动脉血液管线、通过透析器并通过静脉血液管线以送回给患者。优选的是第三泵在血液流动路径中定位在透析器的上游。

血液透析机还可以包含一个或多个吸附过滤器，用于移除从血浆通过半透膜渗透到透析液中的毒素。用于过滤器内的过滤材料是本领域技术人员众所周知的。例如，合适的材料包括树脂床，其包括锆基树脂。在美国专利第8,647,506号和美国专利公报第2014/0001112号中也描述了可接受的材料。本领域技术人员无需过度实验即可开发和利用其他可接受的过滤材料。取决于过滤材料的类型，过滤器壳体可以包括能够释放诸如氨的气体的蒸气膜。

优选地，血液透析机包括形式为“排出”流动路径和“新鲜透析液”流动路径的两个附加流动路径。排出流动路径包括用于使受污染透析液的储器排出的一个或多个流体排出管线，并且新鲜透析液流动路径包括用于将新鲜透析液从新鲜透析液供应源输送到储器的一个或多个流体填充管线。一个或多个流体泵可以连接到排出流动路径和/或新鲜透析液流动路径以将流体输送到它们的预期目的地。

此外，血液透析机包括多个流体阀组件，用于控制血液通过血液流动路径的流动、用于控制透析液通过透析液流动路径的流动以及用于控制使用过的透析液通过过滤流动路径的流动。阀组件可以是本领域技术人员能够确定的任何类型的机电流体阀结构，包括但不限于常规的机电二通流体阀和三通流体阀。二通阀是任何类型的具有两个端口(包括入口端口和出口端口)的阀，其中阀简单地允许或阻碍流体通过流体路径的流动。相反地，三通阀具有三个端口并且用于关闭一个流体路径中的流体流动，同时打开另一路径中的流体流动。此外，透析机的阀组件可以包括安全夹管阀，例如连接到静脉血液管线的夹管阀，用于选择性地允许或阻碍血液通过静脉血液管线的流动。提供夹管阀以便在检测到不安全状况的情况下夹住静脉血液管线并由此防止血液向患者回流。

优选地，血液透析机包含用于监测血液透析的传感器。为此，优选地，透析机具有连接到透析液流动路径的至少一个流量传感器，用于检测透析液流动路径内的流体流量(体积和/或速度)。此外，优选的是透析机包含用于检测透析液流动路径内的压力的一个或多个压力传感器，或者用于检测透析液流动路径是否被阻塞的至少一个阻塞传感器。优选地，透析机还具有用于测量血液流动路径内的压力和/或流体流量的一个或多个传感器。压力传感器和流量(流率)传感器可以是单独的部件，或者压力测量和流量测量可以由单个传感器完成。

此外，优选的是血液透析机包括血液泄漏检测器(“BLD”)，所述血液泄漏检测器监测透析液通过透析液流动路径的流动并检测血液是否通过透析器的半透膜不适当地扩散到透析液流动路径中。在优选实施例中，血液透析机包括血液泄漏传感器组件，所述血液泄漏传感器组件包含通过透析液流动路径发射光的光源和接收通过透析液流动路径发射的光的光传感器。在穿过透析液流动路径之后，接收到的光随后被分析以确定光是否已改变以反映透析液中的可能的血液。

透析机优选地包括附加的传感器，包括氨传感器和pH传感器，用于检测透析液内的氨水平和pH。优选地，氨传感器和pH传感器在透析液流动路径中紧接在过滤器的下游。此外，透析机具有连接到动脉血液管线的气泡传感器和连接到静脉血液管线的气泡传感器，用于检测在血液流动路径中是否形成气泡。

血液透析机具有处理器，所述处理器包含用于控制血液透析系统的专用电子器件。血液透析机的处理器包含连接到泵马达、阀和透析机传感器的电源管理和控制电路，用于控制血液透析机的正常操作。此外，血液透析机包括连接到处理器的用户接口，用于使人能够控制血液透析机的软件和硬件。用户接口可以包括使用户能够与处理器交互的任何机电设备，例如显示屏、键盘和/或鼠标。在优选实施例中，用户接口是触摸屏形式的图形用户界面。此外，血液透析机可以包括简单的机电开关和/或机械阀，例如用于打开/关闭机器，或者用于手动地禁用任何流体导管。

此外，血液透析系统包括用于生成透析液的机器，在本文中称为透析液生成器。透析液生成器可以利用任何已知的用于净化水的方法和/或装置，例如过滤、沉降和蒸馏，或这些的组合。在优选实施例中，透析液生成器包含碳过滤、紫外线消毒和反渗透(RO)过滤的组合。此外，透析液生成器包括提供流体路径的导管，其将水从进水口输送通过各种过滤器、阀、加热器、混合器、泵、紫外线消毒单元、传感器和试剂源以生成透析液。新鲜透析液从透析液生成器的出口直接排出到血液透析机的储器中的一个。

在优选实施例中，水通过进水口进入透析液生成器。此后，水通过透析液生成器的流动路径传输，所述透析液生成器的流动路径包括入口流动路径、主过滤回路和出口流动路径。透析液生成器的入口流动路径相应地包括压力调节器、单向阀、第一碳和沉积物过滤器、样品端口和第二碳过滤器(本文称为碳抛光器)。然后将碳过滤的水通过主过滤回路引导到反渗透膜，所述主过滤回路包括紫外线(UV)消毒器、水除垢器、温度传感器、压力传感器、电导率传感器、泵(优选膜)和附加压力传感器。反渗透膜输出“洁净水”和“废弃”流出物。来自反渗透膜的废弃流出物由旁通阀分流，其中一些废弃流出物被丢弃，另一部分废弃流出物被送到一对平行的可变流体节流孔，所述可变流体节流孔可控地限制水的流量并在反渗透膜中产生背压。废弃流出物可以通过止回阀引导回到主过滤回路的起点。

来自反渗透膜的洁净水经历进一步的处理和测试。为此，洁净水被引导通过流量计、加热器、温度传感器和电导率传感器。如果测试的水被确定为可接受用于产生透析液，则通过一对泵将浓缩试剂引入洁净水中以产生透析液。浓缩试剂可以包含以下的一种或多种：碳酸氢盐溶液、酸溶液、乳酸盐溶液和盐溶液。提供附加的电导率传感器以确认是否将适量的试剂引入水中。

在将透析液送到血液透析机之前，现在生成的透析液通过附加的紫外线消毒器以杀死任何残留的细菌，并且通过亚微米过滤器以移除可能从死细菌残留的任何内毒素。消毒后的透析液通过透析液生成器的流体出口输送到血液透析机。优选地，透析液生成器具有多个旁路流动路径和可控阀以控制透析液生成器的各种功能。

在血液透析系统的另一实施例中，一个或多个储器位于透析液生成机中，而不是位于血液透析机中。对于该实施例，一个或多个储器处于透析液生成机的流动路径中以形成用于将透析液从一个或多个储器输送到血液透析机并送回储器的闭环系统。更优选地，透析液生成器具有能够替代地放置在透析液生成器的流动路径内的两个(或更多个)透析液储器。当一个储器具有受污染的透析液时，可以使用另一个储器继续进行透析治疗，同时将带有受污染的透析液的储器清空并重新填充。与储器位于血液透析机内的实施例类似地，储器可以是临床医生需要的用以进行适当的血液透析治疗的任何尺寸。然而，优选的是两个储器具有相同的尺寸并且足够小以使透析器易于携带。可接受的储器容量为0.5升至5.0升。优选的储器储存约2.0升的透析液。

血液透析机和透析液生成器是可以相互连接或断开的独立机器。为此，优选地，血液透析机包括用于封装和保护提供血液透析治疗的各种部件的壳体。此外，血液透析机的壳体包括用于连接到透析液生成器的电连接器和流体连接器。类似地，透析液生成器包括用于封装和保护生成新鲜透析液的各种部件的壳体。也类似于血液透析机，透析液生成器的壳体包括用于连接到血液透析机的电连接器和流体连接器。更具体地，除了将新鲜透析液输送到血液透析机的流体连接器和流体导管以及从血液透析机接收用过的透析液的流体导管和流体连接器之外，血液透析机和透析液生成器还包括将血液透析机的处理器连接到透析液生成器的所有电气和机电部件的电线以及可接合(和可脱离)的电端子。这些包括所有的透析液生成器的泵、传感器、加热器、紫外线消毒器、可变孔口和阀，从而使血液透析机的处理器能够控制透析液生成器的操作。有利地，将透析液生成器机械地和电气地连接到血液透析机以使血液透析系统的用户能够仅使用血液透析机的用户接口来控制血液透析机和透析液生成器这两者的操作。

血液透析机壳体和透析液生成器壳体可以构造成无数的形状和尺寸以便物理地联接在一起。然而，在优选实施例中，血液透析机具有大致六面体形状，并且尺寸和形状与中型手提箱一样。由于其具有大致六面体形状，因此血液透析机的壳体具有六个侧面，并且优选地包括大致平行的顶侧和底侧、大致平行的左侧和右侧以及大致平行的前侧和后侧。同时，优选的透析液生成器具有大致“L”形构造的壳体，所述壳体包括构造成搁置在表面上的水平延伸的基座单元、以及从基座单元的后部竖直延伸的竖直延伸的后部单元。优选地，透析液生成器的处理器和泵位于其基座单元中，并且透析液生成器的过滤器和浓缩试剂位于后部单元中。此外，优选的是碳过滤器和反渗透膜位于细长的圆柱形容器中，所述圆柱形容器竖直地定位在透析液生成器的后部单元中。此外，优选地，后部单元的后侧具有可打开的后面板，使人能够接近所有的一次性部件(包括碳过滤器、反渗透膜和浓缩试剂的容器)，以使得在耗尽时可以容易地移除和更换它们。透析液储器可以位于血液透析机内或位于透析液生成器的壳体内。

此外，血液透析机壳体和透析液生成器壳体构造成使得血液透析机可以接合和搁置在透析液生成器的基座单元上，其中血液透析机的后侧接合透析液生成器的后部单元以形成稳定的组合。

所述血液透析系统(包括血液透析机和透析液生成器)便于携带、重量轻、易于使用、对患者友好并且能够在家中使用。

此外，所述血液透析系统提供了先前的血液透析系统没有提供的大量控制和监测，从而提供增强的患者安全性。

本领域技术人员在阅读下面参考附图的详细描述之后将理解本发明的其他特征和优点。

附图说明

图1是示出包括血液透析机的血液透析系统的流程图。

图2是示出透析液生成器检查其进水的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图3是示出透析液生成器产生透析液的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图4是示出透析液生成器将透析液输送到血液透析机的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图5是示出透析液生成器排出来自血液透析机的透析液的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图6是示出透析液生成器使用淡水冲洗来自血液透析机的透析液的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图7是示出透析液生成器用热水对其自身进行消毒的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图8是示出透析液生成器对来自血液透析机的废弃流体路径进行消毒的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图9是示出透析液生成器对其排出路径中的一条进行消毒的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图10是示出透析液生成器对其排出路径中的一条进行消毒的流程图，其中较粗的虚线示出能够在流动路径中移动的水；

图11是血液透析系统的前透视图；

图12是血液透析系统的分解前透视图；

图13是血液透析系统的分解后透视图；

图14是血液透析系统的后透视图；

图15是血液透析系统的前立面图；

图16是血液透析系统的后立面图；

图17是血液透析系统的侧立面图；

图18是血液透析系统的俯视平面图；以及

图19是血液透析系统的仰视平面图。

具体实施方式

尽管本发明能够以各种形式实施，如附图中所示，但下文将描述本发明的当前优选实施例，应理解本公开被视为本发明的示例性说明，并且不旨在将本发明限制于所示的具体实施例。

如图1和图11-19中所示，血液透析系统包括能够物理地相互连接和断开的血液透析机100和透析液生成器201。特别参考图12和13，为了将血液透析机100和透析液生成器201连接在一起，血液透析机100具有电连接器108以及流体连接器109和110，并且透析液生成器201具有电连接器325以及流体连接器321和323。相应的电连接器和流体连接器定位和构造成允许两个机器之间的流体连接和电连接。有利地，电连接器和流体连接器是可断开的，从而允许将透析液生成器与血液透析机100分离。

如图1中最佳所示，血液透析机100包括血液流动路径53和透析液流动路径54。血液流动路径53包括用于连接到患者的动脉以从患者采集血液的动脉血液管线1，以及用于连接到患者的静脉以将血液送回给患者的静脉血液管线14。动脉血液管线1和静脉血液管线14可以是本领域技术人员已知的典型构造。

血液流动路径53通过连接到动脉血液管线1和静脉血液管线14将血液在闭环系统中输送到患者，以用于将血液从患者输送通过透析器8并送回到患者。优选地，血液透析机包括连接到血液流动路径1的肝素供应源6和肝素泵。肝素泵将少量肝素抗凝剂输送到血流中以减小机器中血液凝结的风险。肝素泵可以采用线性致动的注射泵的形式，或者肝素泵可以是与小型蠕动泵或输液泵连接的袋。

血液透析机包括在透析液流动路径54中的透析器8，所述透析器具有本领域技术人员已知的构造和设计。优选地，透析器8包括形成半透膜的大量中空纤维。合适的透析器可以从Fresenius Medical Care、Baxter International公司、Nipro Medical公司、以及中空纤维透析器的其他制造商获得。血液流动路径和透析液流动路径都穿过透析器8，所述透析器具有用于接收透析液的入口、用于排出透析液的出口、用于接收来自患者的血液的入口、以及用于将血液送回给患者的出口。优选地，透析液在与流过透析器的血液相反的方向上流动，其中透析液流动路径通过半透膜(未示出)与血液流动路径隔离。如图1-6中所示并且如下文更详细地解释，透析液流动路径54在闭环系统中输送透析液，其中透析液从储器(17或20)泵送到透析器8并送回储器(17或20)。血液流动路径53和透析液流动路径54都通过透析器8，但流动路径由透析器的半透膜分离。储器17和20可以位于血液透析机100内，或者储器17和20可以位于血液透析机的外部，例如处于透析液生成器201中。

优选地，血液透析机包括用于泵送血液和透析液的三个主泵(5、26和33)。出于本文的目的，术语“泵”既指使用吸力或压力移动流体的泵致动器，又指用于机械地移动致动器的泵马达。合适的泵致动器可以包括叶轮、活塞、隔膜、凸轮泵的凸轮、螺杆泵的螺杆、蠕动泵的滚柱或线性移动指、或者用于移动流体的任何其他机械构造，正如本领域技术人员可以确定的那样。同时，泵的马达是用于移动致动器的机电装置。马达可以通过轴等连接到泵致动器。在优选实施例中，透析液和/或血液流过常规的挠性管，并且每个泵致动器由蠕动泵机构组成，其中每个泵致动器包括转子，压缩挠性管的多个凸轮以“滚轮”、“靴”、“擦拭器”或“叶片”的形式附接到转子的外圆周。当转子转动时，管的受压部分被挤压关闭(或“阻塞”)，迫使流体通过管被泵送。此外，当管在通过凸轮之后打开至其自然状态时，会引起流体流过管。

第一和第二主泵(26和33)连接到透析液流动路径，用于将透析液通过透析液流动路径从储器(17或20)泵送到透析器8并送回储器(17或20)。第一泵26在透析器8“上游”(意味着在流动路径中靠前)连接到透析液流动路径，而第二泵33在透析器8“下游”(意味着在流动路径中靠后)连接到透析液流动路径。同时，血液透析机的第三主泵6连接到血液流动路径。第三泵6(也称为血泵)将来自患者的血液泵送通过动脉血液管线，通过透析器8，并通过静脉血液管线以送回给患者。优选的是第三泵6在透析器的上游连接到血液流动路径。血液透析机可以包含多于或少于三个主泵。例如，可以仅利用单个泵将透析液泵送通过透析器8。然而，优选的是血液透析机包含两个泵，包括在透析器8上游的第一泵26和在透析器8下游的第二泵33。

在图1所示的一个实施例中，血液透析机100包含用于储存透析液的两个或更多个储器(17和20)。两个储器(17和20)可以同时连接到透析液流动路径54以形成一个大的透析液源。然而，这不被认为是优选的。而是，血液透析系统包括阀组件21，用于将两个储器(17或20)中的任一者但不是两者引入透析液流动路径54以形成用于将透析液从两个储器中的一个输送到透析器并送回到那个储器的闭环系统。在第一储器17中的透析液已被使用、不再足够清洁或不具有适当的化学性质之后，控制血液透析机的阀21以从透析液流动路径移除第一储器17并且将装有新鲜透析液的第二储器20替换到透析液流动路径中。因此，当一个储器具有受污染的透析液，并且该储器需要清空并重新填充新生成的透析液75时，可以使用另一个储器继续进行透析治疗。

以该方式，血液透析机可以在治疗过程中在每个储器17和20之间切换多次。此外，与一个储器相比，两个储器的存在允许测量流量以用于泵校准或超滤测量，同时在另一个储器被排出或填充时将其隔离。尽管储器可以是临床医生进行适当血液透析治疗所需的任何尺寸，但优选的储器具有0.5升至5.0升之间的容积。

对于图1-9中所示的实施例，血液透析系统包括排出流动路径55以处置来自储器(17和20)的废透析液。在图1-4所示的实施例中，排出流动路径55连接到两个储器(17和20)。废透析液可以通过重力进给而经由排出流动路径5排出，或者血液透析系统可以包括本领域技术人员可以选择的任何类型的泵以泵送待丢弃的用过的透析液。

仍然参考图1，血液透析机优选地具有热联接到透析液流动路径或储器的加热器23，用于将透析液加热至所需温度。例如，在图1所示的实施例中，单个加热器23在两个储器(17和20)的下游热耦合到透析液流动路径。然而，血液透析机可以包括附加的加热器，并且一个或多个加热器可以处于不同的位置。例如，在替代实施例中，血液透析系统包括两个加热器，其中单个加热器热耦合到每个储器。一个或多个加热器优选地由电激活并且包括随着电流的通过而产生热的电阻器。

此外，血液透析机100具有用于监测血液透析，特别是血液流动路径53和透析液流动路径54的各种传感器。为此，血液透析机100优选地具有连接到透析液流动路径的一个或多个流量传感器25，用于监测透析液流动路径54内的流体流量(体积和/或速度)。此外，优选的是血液透析机包含一个或多个压力或阻塞传感器(9和27)，用于检测透析液流动路径内的压力。优选地，血液透析机还具有一个或多个传感器，用于测量血液流动路径内的压力(4和7)和/或流体流量11。

优选地，血液透析机包括温度传感器(22、24和28)，用于测量整个透析液流动路径中的透析液的温度。温度传感器中的一个，例如温度传感器24，可以是电导率/温度传感器。此外，血液透析系统具有液位传感器，用于检测储器(17和20)中的液位。优选的液位传感器可以包括电容式液位传感器、超声液位传感器或称重传感器。在优选实施例中，每个储器的液位由一对冗余称重传感器15、16、18和19测量。此外，优选的是血液透析机包括血液泄漏检测器31，所述血液泄漏检测器监测透析液通过透析液流动路径的流动并检测血液是否通过透析器的半透膜不适当地扩散到透析液流动路径中。

优选地，血液透析机还包含：连接到动脉血液管线1的第一夹管阀2，用于选择性地允许或阻碍血液通过动脉血液管线的流动；以及连接到静脉血液管线14的第二夹管阀13，用于选择性地允许或阻碍血液通过静脉血液管线的流动。夹管阀设置成在任何传感器已检测到不安全状况的情况下夹住动脉血液管线1和静脉血液管线14以防止血液流回患者。提供另外的附加安全功能，血液透析机包括血液管线气泡传感器(3和12)以检测气泡是否沿着动脉管线(血液泄漏传感器3)或静脉管线(血液泄漏传感器12)向后行进。此外，血液流动路径53可以包括气泡捕集器10，所述气泡捕集器在塑料壳体内具有加压空气袋。气泡上升到气泡捕集器的顶部，同时血液继续流向捕集器的下部出口。该部件减小气泡进入患者的血液中的风险。

优选地，气泡捕集器中的流体液位由一个或多个液位传感器78测量。此外，在优选实施例中，血液透析机100包括用于增加或减小气泡捕集器10内的压力的装置。如图1所示，优选的血液透析机100包括空气释放流动路径，所述空气释放流动路径包括换能器保护器79、压力传感器80和可变空气释放阀81。换能器保护器79允许空气通过但不允许液体通过，以防止血液通过空气释放流动路径释放。可变空气释放阀81可以打开或关闭。当关闭时，移动通过血液流动路径53的血液将导致血液流动路径53和气泡捕集器10内的压力增加。通过打开空气释放阀81以通过空气释放流动路径释放空气，能够可控地降低该压力(降至环境压力)。通过在完全打开状态和完全关闭状态之间调节所述阀，血液透析机可以控制和保持血液流动路径53内的流体压力。

为了控制血液和透析液通过血液透析系统的流动和方向，血液透析系统包括各种流体阀，用于控制流体通过血液透析系统的各种流动路径的流动。各种阀包括必须打开或关闭的夹管阀和二通阀，以及使透析液按预期通过所需流动路径转移的三通阀。除了上述阀之外，血液透析系统还包括位于储器的出口处的三通阀21，所述三通阀确定透析液从哪个储器(17或20)通过透析器8。附加的三通阀42确定将用过的透析液送到哪个储器。最后，二通阀51和52(其可以是夹管阀)位于储器的入口处以允许或阻碍向储器(17和20)供应新鲜透析液。当然，本领域技术人员能够确定可以采用替代阀，并且本发明不旨在受限于已经确定的特定二通阀或三通阀。

尽管图中未示出，但是血液透析机100包括处理器和用户接口。处理器包含用于控制血液透析系统的专用电子器件，包括连接到泵马达、传感器、阀和加热器的电源管理电路，用于控制血液透析机的正常操作。处理器监测各种传感器中的每一个以确保血液透析治疗根据医务人员输入用户接口的预编程程序进行。处理器可以是通用计算机或微处理器，包括本领域技术人员可以确定的硬件和软件，以监测各种传感器并提供对加热器、泵和夹管阀的自动或定向控制。处理器可以位于电路板的电子器件内或位于多个电路板的聚合处理(aggregate processing)内。

同样未示出，血液透析机包括用于向处理器、用户接口111、泵马达、阀和传感器提供电力的电源。处理器通过常规电路连接到透析机传感器(包括储器液位传感器(15和18)、血液泄漏传感器31、压力和流量传感器(4、7、9、11、25和27)、温度/电导率传感器(22、24和28)、血液管线气泡传感器(3和12))、泵(5、6、26、33、40、44、47和49)、以及夹管阀(2和13)。

在操作中，处理器电连接到第一、第二和第三主泵(5、26和33)，用于控制泵马达的激活和旋转速度，进而控制泵致动器，进而控制血液通过血液流动路径的压力和流体速度以及透析液通过透析液流动路径的压力和流体速度。通过独立控制透析液泵26和33的操作，处理器可以保持、增加或减小透析器内的透析液流动路径内的压力和/或流体流量。此外，通过独立控制所有三个泵，处理器可以控制跨透析器的半透膜的压力差以保持预定的压力差(零、正或负)，或者保持预定的压力范围。例如，大多数血液透析是在跨半透膜的压力差为零或接近零的情况下进行的，为此，处理器可以监测和控制泵以保持该所需的零或接近零的压力差。替代地，处理器可以监测压力传感器并控制泵马达，进而控制泵致动器，以便相对于透析器内的透析液流动路径的压力增加和保持透析器内的血液流动路径中的正压力。有利地，该压力差可以受到处理器影响以提供超滤以及游离水和溶解的溶质从血液到透析液的转移。

在优选实施例中，处理器监测血液流量传感器11以控制血泵流量。其使用透析液流量传感器25控制来自上游透析液泵的透析液流量。然后，处理器使用储器液位传感器(15、16、18和19)控制来自下游透析液泵33的流量。透析液储器中液位(或体积)的变化与患者的体积变化相同。通过监测和控制储器中的液位，可以实现正向、反向或零超滤。

此外，处理器监测所有各种传感器以确保血液透析机有效和安全地操作，并且在检测到不安全或未指定状况的情况下，处理器纠正缺陷或停止进一步的血液透析治疗。例如，如果静脉血液管线压力传感器9指示不安全的压力或气泡传感器12检测到静脉血液管线中的气泡，则处理器发出警报，停用泵，并且关闭夹管阀以防止血液进一步流回患者。类似地，如果血液泄漏传感器31检测到血液已经透过透析器的半透膜，则处理器发出警报并停止进一步的血液透析治疗。

透析机的用户接口可以包括键盘或触摸屏111，用于使患者或医务人员能够输入有关治疗的命令或者使患者或医务人员能够监测血液透析机的性能。此外，处理器可以包括Wi-Fi或蓝牙连接，用于将信息或控制传送到远程位置。

下文将用对应于图中所示部件的编号来标识优选的血液透析机的各种部件。

血液透析系统根据所需的透析频率、患者的特性、透析液或水的可用性、以及透析机所需的便携性来提供增加灵活性的治疗选择。对于所有治疗，血液流动路径53通过连接到动脉血液管线1和静脉血液管线14在闭环系统中将血液输送到患者以用于将血液从患者输送到透析器并送回患者。

参考图1，提供血液透析的第一种方法包括从水源46(例如通过反渗透(RO)供应的水)通过新鲜透析液流动路径56向血液透析机引入透析液的步骤。然后将混合的透析液引入储器17和20。对于该治疗，来自第一储器的透析液通过旁通路径35再循环经过透析器8回到相同储器。当储器的容积已再循环一次时，储器通过排出流动路径55被清空并且储器通过新鲜透析液流动路径56被重新填充。

同时，当第一储器被清空和重新填充时，血液透析治疗继续使用第二储器(17或20)。一旦处理器确定所有透析液已再循环一次，或者确定透析液被污染，处理器就切换所有相关阀(21、42、43、51和52)以从患者的治疗中移除第一储器20，并且将第二储器17插入透析液流动路径54中。来自第二储器17的透析液通过旁通路径35再循环经过透析器8并送回相同储器17。储器17和20之间的这种来回切换一直持续到透析治疗完成。该操作与常规的单程系统相似但又不同，原因是没有使用吸附过滤器。

如图4中所示，一旦处理器确定不适合继续使用储器17进行透析治疗，处理器就切换各种阀组件(21、42、43、51和52)以从透析液流动路径54移除储器17，并且改为将储器20插入透析液流动路径内以进行透析治疗。清洁的透析液通过透析器8再循环回到相同储器20。同样地，由处理器确定，该再循环继续使用储器20，直到切换回储器17，或者直到透析治疗已完成。在使用储器20继续进行透析治疗的同时，储器17中的受污染流体通过排出流动路径排出。此后，使用新鲜透析液流动路径56重新填充储器17。类似于其他治疗方法，储器17和20之间的该来回切换一直持续到透析治疗完成。

在另外的附加实施例中，在治疗期间，来自第一储器的透析液75再循环经过透析器8并被引导回到相同储器。类似于前面的实施例，在储器17和20之间来回切换时实施透析治疗。当透析治疗使用储器17中的清洁透析液时，各种阀组件(21、42、43、51和52)被切换以将第二储器20插入闭环过滤流动路径55和56中。受污染的水从储器20排出。

参考图1，处理器继续监测各种传感器(包括在透析液流动路径54内的那些传感器)的输出。一旦储器17内的水被污染，就将其从透析液流动路径移除，并且通过再次切换所有相关的阀组件(21、42、43、51和52)在其位置替换储器20。来自第二储器20的透析液75在闭环透析液流动路径54中再循环经过透析器8并被引导回到相同储器。同时，将储器17中现已被污染的水排出，并且将新鲜透析液引入储器17中。

参考图1-10，优选的透析液生成器201包括入口205，用于将水(例如自来水)引入系统的各种流体流动路径中。入口流动路径203包括压力调节器207、单向阀209、第一碳和沉积物过滤器211、样品端口213和第二碳过滤器215。压力调节器207确保水压对于透析液生成器而言不高。第一碳和沉积物过滤器211移除沉积物、氯和氯胺，而第二碳过滤器215用作上游过滤器211的备用。经过滤的水然后被引导到第二流体路径，所述第二流体路径包括紫外线(UV)消毒器221、水除垢器223、温度传感器225、压力传感器227、电导率传感器229、泵231(优选为隔膜泵)、以及附加压力传感器233。紫外线(UV)消毒器杀死进入系统的任何细菌。除垢器从水中移除溶解的钙。温度传感器225、压力传感器227和电导率传感器229确保进水满足温度(TPi)、压力(PPi)和电导率(CPi)的特定要求。在通过压力传感器233之后，水流向反渗透膜235。

紫外线消毒器221可以包括任何产生紫外线且能够杀死细菌的光源。在优选实施例中，紫外线消毒器221是短流体导管，其包含具有强短波长(250-280nm)辐射的产生紫外线的LED。可以从Acuva Technologies公司和Crystal IS公司购买合适的包含LED的流体导管。除垢器223可以是用于减少或消除由水中溶解的碳酸钙或其他钙盐引起的钙垢积聚的任何构造。优选地，除垢器不使用化学物质的引入来提供水软化。而是，优选的除垢器223是机械装置，其提供水压下降和由固定磁体提供的磁场以将溶解的钙盐转化成钙晶体。然后可以通过位于除垢器内的过滤器，或者更优选地通过透析液生成器内的单独下游过滤器从水中移除钙晶体。合适的除垢器由加利福尼亚州Vista的Dime Water公司出售，并且在通过引用整体并入本文的美国专利第6,221,245号中进行了描述。

反渗透膜235输出“洁净水”和“废弃”流出物。来自反渗透膜的废弃流出物由旁通阀237分流，其中一些废弃流出物被丢弃，而另一部分废弃流出物被送到一对平行的流体节流孔239和241，所述流体节流孔可控地限制水的流动并在反渗透膜中产生背压。这些节流孔239构造成平衡通过和经过膜的流动。流过反渗透膜235的一些水必须通过三通阀243而被弃用。替代地，一些水通过三通阀245再循环。止回阀219确保再循环水与进水一起进入流动路径，反之则不然。

如果流体被推送通过反渗透膜235，则由此产生的洁净水经历进一步的处理和测试。为此，流体流量由流量计251测量。水由加热器253加热到体温，并且提供温度传感器255以控制加热器253。水的电导率由电导率传感器257测量以确保反渗透膜已充分地清洁水。如果测试的水被确定为可接受，则将两种化学浓缩物259和267添加到水中，以便制备最终的透析液组合物。通过一对泵261和269将浓缩的试剂引入洁净水中以产生透析液。优选地，泵261和269是活塞泵，其将化学浓缩物计量加入纯水流中。同样地，水的电导率由电导率传感器265和273测量以确保反渗透膜235已充分地清洁水，并确认已将适量的化学试剂259和267引入水中。最后，输送透析液通过另一紫外线(UV)消毒器275以杀死任何残留的细菌，然后亚微米超滤器277捕获死细菌中残留的任何内毒素。无菌的透析液从透析液生成器的流体出口输送到血液透析机，到达血液透析机的新鲜透析液流动路径56。

优选地，透析液生成器201具有多个旁路流动路径289、可控阀209、237、243、245和279以及泵231、261、267和285以控制机器的各种操作。例如，如图1-10中所示，优选地，透析液生成器201包括连接到血液透析机的排出流动路径55的泵285、压力传感器283和止回阀281，用于控制废透析液从储器17或20的排出。储器17和20可以位于血液透析机100或透析液生成器201中。然而，在图4和图5所示的优选实施例中，储器17和20位于透析液生成器201中，控制阀21、42、43和51也是如此。此外，优选地，透析液生成器201具有附加的三通阀279，其将透析液从新鲜透析液流动路径56通过三通阀245送回到排出管线249。另外，参考图1至10，优选地，透析液生成器201具有旁路流动路径289，其将血液透析机的新鲜透析液流动路径56与血液透析机的废透析液流动路径55连接。

血液透析系统包括至少一个处理器，所述处理器包含连接到泵马达、阀和传感器的电源管理和控制电路，用于控制血液透析系统(包括血液透析机和透析液生成器)的正确操作。优选的血液透析系统包括两个处理器，其中第一处理器位于血液透析机100中并且第二处理器位于透析液生成器201中。然而，优选的是用于整个血液透析系统的主控制处理器位于血液透析机100中，并且如下所述，优选地，透析液生成器201电连接到血液透析机100内的该主处理器并由其控制。然而，优选地的是透析液生成器201包括用于控制和循环通过各种清洁和消毒模式的副处理器，但优选地，透析液生成器仅包括单个开关按钮327。优选的透析液生成器201不包括任何附加的按钮、旋钮、开关或其他控制接口。而是，优选地，透析液生成器201仅通过血液透析机的用户接口111来控制，或者在透析液生成器与血液透析机断开连接的情况下，透析液生成器的唯一功能是循环通过清洁和消毒模式。优选地，透析液生成器设置有一个或多个状态灯或警告灯，其可以指示故障状况或需要更换诸如过滤器或消耗性浓缩物的一次性物品。在优选实施例中，透析液生成器201仅包括单个LED灯329，其提供三种不同颜色以指示通电、清洁模式或检测到错误。

优选地，血液透析机100能够在没有透析液生成器201的情况下进行操作，例如通过从不同于本文所述的透析液生成器的来源获得透析液。然而，由于优选的透析液生成器201不具有用户接口，除了在清洁模式下操作之外，优选的透析液生成器构造成仅与本文所述的血液透析机100一起操作。

在下文中，优选的透析液生成器的各种部件将用对应于图中所示部件的编号来标识。

透析液生成器可以执行各种操作。在图2所示的第一模式中，对进水源进行检查以确定其是否符合质量要求以及与温度、压力和电导率有关的要求。产物水被加热到目标透析液温度并且水由各种传感器检查。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在图2所示的第二模式中，透析液生成器201产生洁净水，但不产生透析液，用于监测反渗透产物水。它还将反渗透所产生的水加热到目标透析液处理温度，并测试水的温度合规性。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在图3所示的第三模式中，透析液生成器201生成透析液。化学浓缩物被添加到反渗透所产生的洁净水中以产生正确的透析液成分。然而，透析液不提供给血液透析机100。而是，透析液被测试以确认其满足质量要求。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在图4所示的第四模式中，透析液生成器201生成透析液并将透析液输送至血液透析机。血液透析机将所产生的透析液转移到储器(17或20)中的一个。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在图5所示的第五模式中，透析液生成器201从血液透析储器(17或20)中的一个排出废透析液。在排出透析液时，不会产生新透析液，并且停止添加附加的化学浓缩物。血液透析机确定要进行排出的储器，如图5所示要进行排出的储器是储器20。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在图6所示的第六模式中，透析液生成器201从其流体路径冲洗透析液。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在附加模式中，透析液生成器201对其自身进行消毒。消毒激活加热器253以将系统中的水加热到85℃。水通过系统的各种流动路径再循环。不同的路径交替和平衡，使得整个系统均匀加热。有时会将液体引导至排出以对通往排出的管线进行消毒。当流体被引导至排出时，新流体被引入系统。在消毒期间，阀237-VBf打开以防止跨反渗透膜的高压力。

在图7所示的第一消毒模式中，热水在其整个流体路径中再循环以对系统进行消毒。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在第二消毒模式中，透析液生成器201通过使热水再循环通过选定的路径来对“废”流体路径进行消毒，如图8中所示。该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在第三消毒模式中，透析液生成器201通过使热水再循环通过选定路径来对从阀245引出的“排出”路径进行消毒，如图9中所示。

该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

在第四消毒模式中，透析液生成器201通过使热水再循环通过选定路径来对从阀243引出的“排出”路径进行消毒，如图10中所示。

该模式需要如下所述地激活阀、加热器、泵和紫外线消毒器。

如图1、4、5和11-19中所示，血液透析机100和透析液生成器201是可以相互连接或断开的独立机器。为此，血液透析机包括用于封装和保护提供血液透析治疗的各种部件的壳体101。血液透析机壳体101可以构造成无数的形状和尺寸以便物理地接合透析液生成器201。然而，在优选实施例中，血液透析机具有大致六面体形状，基本上包括顶侧102、底侧103、左侧104、右侧105、前侧106和后侧107。此外，血液透析机100包括一个或多个电连接器108，用于在血液透析机100和透析液生成器之间传输和接收电信号(并且可选地传输和接收电力)。此外，如图1、4、5和13中所示，血液透析机100包括用于接收来自透析液生成器201的清洁透析液的至少一个流体连接器109，以及用于将用过的透析液排出到透析液生成器的至少一个流体连接器110。优选地，血液透析机包括集成到机器壳体101中或铰接固定到壳体101的触摸屏111。

类似地，透析液生成器201包括壳体301，用于封装和保护生成新鲜透析液的各种部件。优选的透析液生成器201具有壳体301，所述壳体具有大致“L”形构造，包括水平延伸的基座单元303和竖直延伸的后部单元305(其从基座单元303的后部竖直延伸)。该构造提供透析液生成器的壳体301，其具有顶部307、底部309、左侧311、右侧313、前侧315和后侧317。此外，水平延伸的基座单元303提供搁置表面319，当血液透析机与透析液生成器配合时血液透析机100放置在所述搁置表面上。优选地，透析液生成器的处理器和泵位于其血液透析基座单元100中，并且透析液生成器的过滤器和浓缩试剂位于透析液生成器后部单元201中。这些化学试剂可以包括六(6)种常规电解质：钠(Na+)、钾(K+)、钙(Ca2+)、镁(Mg2+)、氯(Cl-)和碳酸氢盐以及葡萄糖和/或右旋糖。储器17和20可以处于血液透析机中(如图1所示)，或者储器可以位于透析液生成器的壳体内。此外，优选的是碳过滤器211和反渗透膜235位于竖直地定位在透析液生成器的后部单元305中的细长圆柱形容器(未示出)中。此外，如图13中所示，优选地，后部单元的后侧317具有可打开的后面板318，使人能够接近所有一次性部件(包括碳过滤器211、次级过滤器215、反渗透膜235、以及浓缩试剂的储器259和267)。可打开的后面板318可以被完全移除或者在铰链上向后折叠，使得一次性部件可以在用完时容易地移除和更换。

透析液生成器201包括构造和定位在透析液生成器的壳体301上的一个或多个电连接器325，用于与血液透析机的电连接器108配合。此外，透析液生成器201包括第一流体连接器321，所述第一流体连接器定位成穿过透析液生成器的壳体以向血液透析机的流体连接器109提供清洁透析液，并且透析液生成器包括第二流体连接器323，所述第二流体连接器定位成穿过透析液生成器的壳体301以接收来自血液透析机的流体连接器110的用过的透析液。

最后，关于如本文所示和如描述的本发明的示例性实施例，应当领会公开了一种血液透析系统。本发明的原理能够以超出所示和所述的多种配置来实施，因此应当理解，本发明不受示例性实施例的任何限制，而是通常涉及血液透析系统并且能够在不脱离本发明的精神和范围的情况下采取多种形式这样做。本领域技术人员还将领会，本发明不限于所公开的构造的特定几何形状和材料，而是可能改用现在已知或以后开发的其他功能上相当的结构或材料而并不脱离本发明的精神和范围。此外，上述每个实施例的各种特征能够以任何逻辑方式组合并且旨在被包括在本发明的范围内。

本发明的替代实施例、元件或步骤的分组不应被解释为限制。每个组成员可以单独或与本文公开的其他组成员任意组合地提及和要求保护。出于方便和/或可专利性的原因，可以预期一个组的一个或多个成员可能被包括在一个组中或从该组中删除。当任何这样的包括或删除发生时，说明书被视为包含修改的组。

除非另有说明，否则在本说明书和权利要求书中使用的表示特性、项目、数量、参数、性质、术语等的所有数字都应理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。如本文所用，术语“约”是指如此限定的特性、项目、数量、参数、性质或术语包括在所述特性、项目、数量、参数、性质或术语的值之上和之下正负百分之十的范围。因此，除非有相反的说明，否则说明书和所附权利要求书中列出的数字参数是可能变化的近似值。至少，而不是试图将等效原则的应用限制在权利要求的范围内，每个数字指示至少应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的四舍五入法来解释。尽管阐述本发明宽泛范围的数值范围和数值是近似值，但在具体示例中阐述的数值范围和数值尽可能准确地报告。然而，任何数值范围或数值都固有地包含某些误差，所述误差必然是由于在它们各自的测试测量中发现的标准偏差而导致的。本文对数值范围的列举仅旨在用作单独引用落入该范围内的每个单独数值的速记方法。除非本文另有说明，否则数值范围的每个单独的值都包含在本说明书中，就好像它在本文中单独引用一样。

在描述本发明的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)使用的术语“一(a)”、“一个(an)”、“所述(the)”和类似的指称应被解释为涵盖单数和复数,除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文所述的所有方法都能够以任何合适的顺序执行，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如，“如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明并且不对另外要求保护的本发明的范围构成限制。本说明书中的任何语言都不应被解释为指示对本发明的实践必不可少的任何未要求保护的要素。

本文公开的具体实施例可以在使用由语言组成或基本上由语言组成的权利要求中进一步被限制。当在权利要求中使用时，无论是提交的还是根据修改添加的，过渡术语“由...组成”不包括未在权利要求中指定的任何要素、步骤或成分。过渡术语“基本上由…组成”将权利要求的范围限制为指定的材料或步骤，以及不实质影响基本和新颖特性的那些材料或步骤。如此要求保护的本发明的实施例在本文中固有地或明确地描述和启用。

应当理解，逻辑代码、程序、模块、过程、方法以及执行每个方法的相应要素的顺序纯粹是示例性的。取决于实施方式，它们能够以任何顺序或并行执行，除非在本公开中另有说明。此外，逻辑代码不涉及或限于任何特定编程语言，并且可以包括在分布式、非分布式或多处理环境中的一个或多个处理器上执行的一个或多个模块。

尽管已经示出和描述了本发明的若干特定形式，但是显然可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行各种修改。因此，本发明不应被理解为受到所附权利要求以外的限制。