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

摘要

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。

说明书

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。