CN103747860A - 用于从带有在血液透析中使用的粉末浓缩物的容器中排出气体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于将气体从用于透析的包含盐浓缩物和液体混合物的容器中排出的装置和方法，包括将气体排出至设置在容器上游的流体腔。

Description

用于从带有在血液透析中使用的粉末浓缩物的容器中排出气体的方法和装置

背景技术

执行透析作为患有肾机能不全的患者的治疗。透析可以在腹膜内进行或者通过包括血液过滤的体外透析。这两种透析方法的共同点在于，透析液或渗析液形成新陈代谢的降解产物。这些透析通常包括高浓度的氯化钠和其它电解质诸如氯化钙或氯化钾、以及缓冲物质诸如重碳酸盐，或者醋酸盐和酸，以形成生理pH，任选地加上葡萄糖或另一渗透剂。

透析液要么被提供作为备用溶液，要么在现场由包括固体浓缩物的浓缩物制备。固体的优点在于包装体积小且重量轻。虽然固体也具有缺点，例如，电解质盐类是高度吸湿的，但是存在仅提供固态成分用于制备透析液的趋势。

在上述血液透析系统中，使用装有粉盐浓缩物的挠性袋或容器以产生浓缩盐溶液。将净化的流体添加至容器顶部并且从容器的底部移除浓缩溶液。当从袋底部移除浓缩溶液时，通常其将递送至血液透析机以用于透析液中。重要的是，当从容器底部泵出溶液时，具有盐浓缩物的容器内的液平面维持在容器中的盐平面上方。在正常操作下，随着盐浓缩物的消耗，粉末状盐层上方的液平面维持或增加。然而，如果液平面降至盐浓缩物平面下发，可以将袋中的空气或气体泵送通过盐浓缩物并且从容器底部离开进入透析液。

在使用诸如在此引入作为参考的美国专利5,385,564和美国专利5,616,305中所述的系统的血液透析期间，使用一个或多个端口而经由容器将干重碳酸盐或酸浓缩物与透析液混合。即使在填充容器时，也始终有空气留在容器中。在向容器填充流体之前，在不经由真空系统形成负压而从容器中抽空空气的情况下，系统不能从容器中移除所有空气。

为了防止在操作中空气被抽入机器的液压系统中，需要向容器填充足够容积的流体以维持流体层位于干粉末上方。在一些系统中，在不经由真空从袋中移除空气的情况下，一些容器将不能维持正确的流体层，并且因而过多的空气通过进入液压系统，这需要额外的排气过程。本发明的新方法和装置解决了这一问题，而无需产生真空以从浓缩物中排出气体。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种系统和一种方法，用于从包含用于透析装置的盐浓缩物和流体的混合物的容器中排出气体。根据一种公开的方法，将气体排出至设置在容器上游的流体腔。

根据一种公开的方法，该系统包括具有入口和带气体出口控制阀的至少一个气体出口的容器以及容器上游的流体腔，该方法包括如下步骤：打开气体出口控制阀以将气体从容器排出至流体腔，气体流体控制阀选择性地流体地将容器连接至流体腔，以及当将包含在容器内的至少一部分气体从容器排出至流体腔时，闭合气体出口控制阀。

在另一实施例中，本发明还提供了用于透析装置的系统。该系统包括具有入口和至少一个气体出口的容器，以及设置在容器上游的流体腔。该系统还包括将容器的气体出口流体地连接至流体腔的第一液压管路以及设置在所述第一液压管路中以提供通过第一液压管路的选择性流体流的气体出口控制阀。

附图简述

图1是系统正在工作的总体环境的示意图。患者示为连接至透析装置。应当理解，本发明的系统将透析液溶液提供至用于血液透析的这种装置。

图2是用于制备和释放用于透析装置的液体血液透析浓缩物的系统的实施例的示意图。

图3是可用于本发明的方法和系统中的具有粉盐浓缩物的容器的实施例的典型局部横截面视图。

具体实施方式

现在参考附图，图1示出了透析系统10的大体环境。透析系统10包括透析器11以及用于从粉盐浓缩物制备盐溶液的子系统12。将盐溶液提供至透析器11，用于向患者13用药。透析系统10可以额外地包括各种其它任选子系统和设备，这在本公开内容中未详细涉及。

图2示出了透析系统10的典型液压结构。作为操作的大体综述，系统10包括主液压管路或主管路20a-d（统称为20），其一端流体地连接至流体源22，而另一端连接至透析机11，其中各种任选组件沿着主管路20而设置。应当注意到，主管路20a-20d可以包括多个液压管路。在所示实施例中，除了用于制备盐溶液的子系统12之外，任选组件沿着主管路20设置，并且可以包括液压夹具24和一个或多个平衡腔26、28。

来自透析机11的返回管路30a-30f（统称为30）提供了从透析机11到排出管34的回流。如同主管路，返回管路30a-30f可以包括多个液压管路。诸如空气分离腔36或热交换器38的子组件可以沿着返回管路30设置。应当注意到，并非所示液压结构的所有元件对于用于从粉盐浓缩物制备盐溶液的子系统12的结构和操作都是必须的，但是本文出于完整性考虑，提供了总体性说明。

现在讨论所示液压结构的细节，流体源22可以包括任意合适类型的流体。例如，可以提供反渗透液（RO液）。将意识到根据系统10的需要，可以提供备选流体。虽然本公开内容中涉及的流体通常是纯净水，但是其本意为术语“流体”将包括适于所公开方法和装置的目的的其它合适的流体。

来自流体源22的流体流动通过主管路20a到达液压夹具24。在该实施例中，热交换器38、压力调节器40以及控制阀42沿着主管路20a设置在流体源22和液压夹具24之间。虽然阀42控制整体流动到主管路20a，但是压力调节器40可以在流体通过主管路20a的该部分时控制其压力。热交换器38可以使用来自返回的用过液体的热量而略微加热流体，正如下文将讨论的。

在所示的实施例中，液压夹具24是多腔单元（示出了腔24a-24e），随着流体流动通过液压夹具24的各个腔24a-e，流体由腔24b中的加热器41加热并且排出至腔24c的排出口43。液压夹具24内的流体温度可以由控制温度调节装置44监控和/或控制。除气泵46在液压夹具24的第四和第五腔24d、24e之间泵送流体以将流体返回主管路20b。

主管路20b离开液压夹具24并且在分叉点50处分叉。阀52、54控制流体分别流动至连续的主管路20c和子系统管路56。如果阀54关闭而阀52打开，流体持续通过阀52到达主管路20c。相反地，如果阀54打开而阀52闭合，流体行进通过阀54直至子系统管路56。如同本公开内容中的所有阀一样，阀52、54可以是简单的切断阀或者其它多位阀。例如，阀52、54可以由包括完全阻止流动的位置的单个阀，其将流动引导至子系统管路56或者沿着主管路20c引导流动。

子系统管路56将流动从主管路20b连接至用于制备盐溶液的子系统12，正如下文将更详细说明的。在离开子系统12之后，盐溶液在连接点58返回主管路20c。连续的主管路20c将流体引导至平衡腔26、28，通过平衡腔26、28的流体由多个阀62-69控制。平衡腔26、28的每一个包括由弹性膜分离的两个独立子腔，下文将讨论其重要性。来自子系统12的流体通过阀62和64流入各个平衡腔26、28，并且通过阀66、68离开平衡腔26、28。

离开平衡腔26、28之后，引导溶液通过主管路20d。流入或流出透析机11的流体由分别沿着主管路20d和返回管路30a设置的一对控制阀70、72以及设置在主管路20d和返回管路30a之间的旁通管路30b中的旁路阀74控制。因而，当透析机入口阀70处于打开结构以及旁通管路30b中的旁路阀74处于闭合位置时，从平衡腔26、28流动通过主管路20d的流体移动至透析机11。

根据透析机11的使用方法，用过的流体通过控制阀72以经由返回管路30a和30c返回系统10，其中旁路阀74处于闭合位置。如下文所讨论的，为了确保平衡腔26、28的精确操作，用过的流体流入空气分离腔36。通过打开切断阀76和80，分离的气体和可能的液体从空气分离腔36通过返回管路30d而到达排出管34。在空气分离腔36中已经分离气体的回流流体可以由流体泵78泵送通过回流管路30e以及通过阀63、65到达平衡腔26、28中的一个或两者。分别通过阀67、69离开平衡器26、28之后，经由回流管路30f而将用过的流体引导至热交换器38和排出管34，到达排出管34的全部流体由切断阀80控制。将意识到可以使用通过热交换器38的已加热用过的流体来加热从流体源22流至液压夹具24的流体。

正如本公开内容中所使用的，术语“空气分离腔”用于表示允许从溶液中分离和收集气体并且允许通过各个出口分别移除气体和溶液的结构。此外，正如本公开内容中所使用的，术语“气体”不局限于空气，但是可以包括或排除其它气体，诸如二氧化碳等。

平衡腔26、28的操作在本领域中是已知的。在平衡腔26、28中，来自子系统12的新鲜流体沿着内膜的一侧通过，而用过的流体沿着内膜的另一侧通过。正如本领域技术人员将意识到的，用过的流体从管路30e沿着膜一侧而新鲜流体沿着膜另一侧流动的这样泵送形成了在使用期间离开和到达透析机11的流体的平衡提供。

现在返回至用于制备盐溶液的子系统12的结构和操作，如上所述，通过在相邻连接点50处打开控制阀54和闭合控制阀52，可以将来自液压夹具24的主管路20b的流体流动引导至子系统12，以将流动提供至子系统管路56。为了制备盐溶液，来自子系统管道56的流体进入容器82，其容纳有粉末状盐浓缩物。容器82可以具有任何合适的设计，并且可以包括可塌缩和可替换的袋，其封闭粉状盐浓缩物。正如本公开内容中所使用的，术语“容器”82将用于指示任意或所有刚性容器、半挠性容器或挠性容器，诸如袋，诸如在美国专利7,223,262中所示的。

图3中示出了根据所公开方法的容器82的实例。在该局部横截面视图中，容器82包括保护性盖94。该容器可以通过任意合适的装置连接至子系统12。在所示的实施例中，容器82借助于具有入口90和出口92的连接器88连接至子系统12。虽然入口90和出口92被示为位于容器82的上部部分中，入口90和出口92可以交替设置，但是要获得所公开方法提供的必须混合。例如，入口可以设置在容器82的下部部分，以允许将流体向上注入容器82内以促进搅动而有利于混合。

为了允许从并不完全满的容器82中抽取混合的盐溶液，出口92形成在容器82的液面下方。在所示的实施例中，具有下部开口98的管96流体地连接至出口92，从而开口98可以设置在容器82的下部部分，即液面以下。为了抑制吸入未溶解的粉状盐，可以在开口98处设置过滤器100。过滤器100可以由任意合适的材料制成，诸如举例而言为多孔聚乙烯。

容器82和连接器88可以同样地由任意合适的材料制成，并且可以相同或者彼此不同。仅作为实例，其中任一或者两者可以由高密度聚乙烯或类似材料制成。挠性容器82可以同样由任意合适的材料制成，诸如，仅作为实例，聚酰胺-聚乙烯共挤薄膜。

容器82容纳用于制备透析溶液的一种或多种任意合适的干型盐。仅作为实例，这种合适的盐包括碳酸氢钠和醋酸钠。本领域普通技术人员将理解，尤其当粉状盐是碳酸氢钠时，通常将从流体和重碳酸盐粉末的最初接触中产生二氧化碳。同样地，残余空气通常处于容器82中。如上所述，为了将盐溶液彻底从容器82中移除，必须维持进入容器82的出口92中的开口98处于容器82所容纳的流体的表面以下。将意识到的是减少位于容器82中的气体，通常对引入液体提供了更多的空间。

返回图2，为了从子系统12中排出空气，可以在容器82下游提供空气分离腔102。出于随附权利要求的目的，术语容器可以仅包括容器82，仅包括空气分离腔102或者容器82和空气分离腔102两者。

空气分离腔102通过子系统管路103而流体地连接至容器82，并且设计为在子系统12操作期间移除容器82内残余的空气以及从重碳酸盐溶液中产生的气体。在操作期间，气体上升至空气分离腔102的顶部，同时重碳酸盐溶液沉淀至空气分离腔102的底部。在使用中，重碳酸盐溶液可以从空气分离腔102流至子系统管路104，同时空气通过阀106的操作可以从空气分离腔102中流出。

首先关注重碳酸盐溶液流出空气分离腔102的通道，通过子系统管路104的流动受控于阀107的操作。当阀107处于打开位置以及阀106处于闭合位置时，重碳酸盐溶液流动通过子系统管路104以到达为电导池111和温度检测器112形式的电导检测器。虽然温度检测器112可以是任何合适的类型，但是在所示实施例中，温度检测器112为热敏电阻，其是阻抗随着温度显著变化的电阻。类似地，电导池111可以具有任意合适的设计，其测量离开空气分离腔102的重碳酸盐溶液的电导率，或者提供其的代表读数。从电导池111和温度检测器112中，重碳酸盐泵113泵送重碳酸盐溶液以在连接处58处再进入主管路20c，从此处重碳酸盐溶液通过平衡腔26、28中之一或两者，并且到达透析机11，如上所述。

在常规操作期间，空气分离腔102从行进至连接处58而用于递送至透析机11的重碳酸盐中的流体中分离气体，而空气分离腔36从自透析机11返回的用过的流体中分离气体。将意识到减少流入或流出透析机11的流体中的气体，这样有助于在系统10的常规操作期间有效且精确地操作平衡腔26、28。

本领域技术人员将意识到，所示的装置可以作为交替地使用预混合的重碳酸盐溶液。在这一点上，其中阀107处于闭合位置，重碳酸盐端口115设置在具有预混合的重碳酸盐溶液的容器（未示出）中。通过打开重碳酸盐阀116，重碳酸盐泵113可以将预混合的重碳酸盐溶液抽入预混合管路118和管路104，并且通过导电池111和温度检测器112到达连接处58而用于递送至透析机11。为了防止异物或未溶解的固体通过系统，可以在预混合重碳酸盐管路118中提供过滤器120。

返回至利用容器82的操作，并且为了确定气体是否以及何时积聚在气体分离腔102中，可以在气体分离腔102上提供气体传感器124。将意识到气体传感器124可以交替设置并且可以具有任意合适的设计。例如，气体传感器124可以是双尖端空气检测探针，其位于气体分离腔102的顶部，从而当流体将腔102填充至至少尖部水平时检测双尖之间的电平。相反地，当在腔102内有空气时，双尖端之间的空气作为绝缘体，而电流不流动。（可以在气体分离腔36上提供类似的空气传感器126，以指示阀76何时应当打开以允许气体从气体分离腔36流入回流管路30d）。

流过空气分离腔102的流体流由控制阀106控制。如果在空气分离腔102中未检测到空气，控制阀106闭合，而溶液由泵113推进而行进通过子系统管路104以在连接处58再进入主管路20c。随后，溶液到达平衡腔26、28并且到达主管路20d，用于递送至透析机11，如上所述的。

相反地，如果空气传感器124检测空气分离腔102中有空气，那么控制阀106打开以将气体从气体分离腔102排出至排气管路122。根据本发明，排气管路122提供了与流体腔24的流体连接，从而在气体分离腔102中积聚的气体被传递至流体腔24。在所示的实施例中，排气管路122连接至流体腔24的第三腔24c，即使其可以经由旁通管路128和阀130而连接至流体腔24的第四腔24d。在使用中，优选地，通过阀106在非常短的时间段期间从分离腔102仅释放气体，而不是空气/碳酸氢钠溶液组合。

所示的实施例还包括旁通管路128，其中设置有阀130。在机器的清洁模式期间，阀130可以打开以便于释放流体腔24内形成的压力。

为了帮助从包含在流体腔24内的流体诸如纯净水中分离气体，流体腔24可以包括排出结构43或类似结构。这里，流体腔24的第三腔24c包括排出结构43，但是可以交替地设置交替的排气结构等。如所示地设置，从排气管路122进入第三腔24c的气体可以通过容纳在流体腔24内的流体而上升至第三腔24c的上部部分，以通过排出结构43而排出至排出管或环境132。

在通常操作下，从空气分离腔102通过排气管路122而仅将气体排出至流体腔24。为了确保正确地操作阀106和空气传感器124，即为了监控是否将任何碳酸氢钠溶液从空气分离腔102通过排气管路122排出到流体腔24，可以在流体腔24和容器82之间提供电导传感器134。这样，随着流体从流体腔24流到主管路20c或子系统管路56，确定流体的直接电导率数。

根据已公开的方法，测得的电导率数可以与未用碳酸氢钠溶液稀释的流体的参考电导率数相比较。如果测得的电导率数与参考电导率之差大于给定量或百分比，或者如果测得的电导率数没有落在预定的参考范围内，那么可以采取进一步校正措施。进一步校正措施可以包括例如关闭系统10或者提供警告光或类似的，以提示必须检查子系统12、空气分离腔102、阀106或传感器124。

还可以使用导电率传感器134以向系统10提供关于流体导电率的测得导电率数，其与估计得的导电率数相对的，其通常用于与透析系统10操作相关的计算。例如，这种系统10通常假设流体、例如水不具有导电率。正如与假设或估计得的电导率数相对的，由电导率传感器134提供的测得的离开流体腔24的流体的电导率数可以用于系统计算中。

系统10可以包括一个或多个控制器（未示出），其能够接收来自一个或多个泵46、78、113和/或一个或多个阀42、52、54、62-70、72、74、76、80、106、107、116、130的信号和/或启动一个或多个泵46、78、113和/或接收来自一个或多个阀42、52、54、62-70、72、74、76、80、106、107、116、130，和/或接收来自空气传感器124、126和/或电导池111、温度检测器112、电导率传感器134的输入。出于本公开内容的目的，我们仅提及一个控制器，但是将意识到可以提供多个控制器。控制器可以是任意合适的设计，诸如举例而言，微芯片PIC18F6410，但是可以提供备选装置。

本文将仅在涉及从子系统12排出空气的范围内说明透析系统10的操作。在一个实施例中，控制器从空气传感器124和电导率传感器134接收输入，并且指导泵46以及阀52、54、106、107的启动/操作。在操作中，当控制器接收指示空气传感器124在空气分离腔102中检测到空气的信号时，控制器指导打开闭合的阀106，以允许气体从空气分离腔102通过管路122流入流体腔24。将注意到，控制器同样可以提供启动/操作泵46的信号。当气体传感器124不再检测到空气时，或者当气体传感器124向控制器提供没有再检测到空气的信号时，控制器指导闭合阀106，由此阻止流体流通过管路122。

控制器可以附加地从电导率传感器134接收信号，指示从流体腔24流出的流体的所测得的电导率。随后，控制器可以将所测得的电导率与参考数值或范围相比较。如果所测得的电导率在与参考数值的给定差值内或者落入给定范围内，系统继续运行。相反地，如果测得的电导率与参考数值或范围不同，控制器可以采取进一步动作。这些动作例如可以包括根据所应用的程序而关闭阀106、点亮警告灯、或者关闭系统10。

本文引用的所有参考文件，包括公开物、专利申请和专利，在此引入作为参考，正如每份参考文献独立和特别地被指示作为引入作为参考，并且全文得以阐述。

在描述本发明中（尤其在随附权利要求中）使用术语“一”和“一个”和“这个”以及类似表述应当理解为包括单数和复数，除非本文中特别指明或者明显与上下文矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“容纳”应当理解为开放式术语（即，指的是“包括但不局限于”），除非特别指明。本文对数值范围的描述仅旨在用作独立引证落入范围内的每个独立值的速记方法，除非本文中特别指明，并且每个独立值包括在说明书中，如同它们在本文中得以独立叙述。本文所述的所有方法可以以任意适当的顺序执行，除非本文特别指明，或者显然与上下文矛盾。使用本文提供的任何或所有实例或示例性言（例如“诸如”），仅旨在更好地阐明本发明，并且并不对本发明的范围进行限制，除非特别要求。说明书中的所有用语都不应理解为指示任何非要求的元件是实施本发明必须的。

本文描述了本发明的优选实施例，包括用于实施本发明的发明者已知的最佳模式。对于本领域普通技术人员而言，在阅读了前述说明书之后，优选实施例的变化方案可能变得显而易见。发明人期望技术人员根据需要采用这种变化方案，并且发明人打算能以不同于本文中特别描述的方式实施本发明。因此，本发明包括如适用法所允许的对随附权利要求中所引用的主题的所有修改和等同方案。另外，本发明包括上述元件在其所有可能变化方案中的任何组合，除非本文指明，或者显然与上下文矛盾。

Claims (20)

1.一种用于将气体从在与透析装置一起使用的系统内的容器中排出的方法，所述系统包括具有入口和带有气体出口控制阀的至少一个气体出口的所述容器、以及设置在所述容器上游且与所述入口流体连接的流体腔，该方法包括以下步骤：

打开所述气体出口控制阀以将气体从所述容器中排出到所述流体腔，所述气体出口控制阀选择性地将所述容器的气体出口流体连接至所述流体腔；以及

当容纳在所述容器中的至少一部分气体从所述容器中排出至所述流体腔时，关闭所述气体出口控制阀。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述容器包括分离腔。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述容器还包括可塌缩袋。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述容器容纳盐浓缩物，并且所述方法还包括将流体推进至所述容器中以形成由所述盐浓缩物和流体组成的溶液。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括推进流体通过所述流体腔到达所述容器的入口的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括确定是否有任意溶液从所述容器排出至所述流体腔的步骤。

7.根据权利要求6所述的方法，其中确定是否有任意溶液从所述容器排出至所述流体腔的步骤包括测定从所述流体腔推进至所述容器的入口的流体的导电性的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述溶液从所述容器推进至所述透析装置的步骤。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述容器还包括溶液出口和溶液出口控制阀。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括打开所述溶液出口控制阀以将所述溶液推进至所述透析装置的步骤。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括感测所述容器是否包含有气体的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括打开所述气体出口控制阀的步骤，该步骤包括在所述容器中感测到空气时打开所述气体出口控制阀。

13.一种与透析装置一起使用的系统，该系统包括：

具有入口和至少一个气体出口的容器

流体连接至所述入口的流体腔，

第一液压管路，所述第一液压管路将所述容器的所述气体出口流体地连接至所述流体腔，

气体出口控制阀，所述气体出口控制阀设置在所述第一液压管路中以提供通过所述第一液压管路的选择性流体流。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述容器包括分离腔。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述容器还包括可塌缩袋。

16.根据权利要求13所述的系统，还包括第二液压管路，所述第二液压管路将所述流体腔流体地连接至所述容器的入口。

17.根据权利要求16所述的系统，还包括设置在所述第二液压管路中的入口控制阀，以选择性地控制从流体腔到容器的流体流。

18.根据权利要求13所述的系统，其中所述容器还包括溶液出口和溶液出口控制阀，所述溶液出口控制阀设置在所述容器下游且选择性地控制从所述容器到所述透析装置的溶液流。

19.根据权利要求13所述的系统，还包括设置用于感测所述容器中的气体或液体中的至少之一的传感器。

20.根据权利要求13所述的系统，还包括设置用于测量至少一个所述流体腔内的流体或来自所述流体腔的流体流的导电性的导电性传感器。