本發(fā)明涉及一種脫氣容器以及可去除透析系統(tǒng)中的某些氣體(諸如二氧化碳)的相關(guān)系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉及用于對透析液或用于透析、透析期間使用或由透析產(chǎn)生的任何流體進行脫氣的機械系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

在包括基于吸附劑系統(tǒng)的透析系統(tǒng)中，通過由脲酶將尿素分解成氨和二氧化碳可產(chǎn)生一定量的氣體，諸如二氧化碳。產(chǎn)生的氣體可進入諸如透析液的流體中的溶液內(nèi)并且/或者形成氣泡。碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)也會在透析液流體中產(chǎn)生過量的二氧化碳。去除二氧化碳和透析系統(tǒng)中的其它已溶解和未溶解的氣體，對于維持所需的ph、某些流體條件(諸如碳酸氫鹽或離子濃度)以及避免產(chǎn)生氣泡可能是至關(guān)重要的。例如，為了透析的安全操作，可能要求二氧化碳具有期望的分壓。另外，氣泡會干擾透析液回路中的透析液的平穩(wěn)泵送、干擾透析液流動回路中的傳感器、減小透析膜兩端的擴散間隙，且在氣體跨過透析器膜進入體外管路中并使得血液中的氣泡返回至患者體內(nèi)的情況下，可能使患者面臨某種危險狀況。

然而，用于最初制備透析液的水可能含有大量的已溶解氣體，諸如氮氣和氧氣。另外，當用過的透析液流過吸附劑盒時，尿素分解可形成二氧化碳。已溶解的氣體可從透析液流動回路中的溶液中排出，產(chǎn)生氣泡并干擾傳感器，并影響透析系統(tǒng)泵的平穩(wěn)泵送流體的能力。除了來自尿素分解的二氧化碳之外，透析液可能還含有從患者血液跨過透析膜的已溶解的氧氣和氮氣。

本領(lǐng)域中已知的脫氣器不能必然有效地去除流體中的已溶解的氣體，諸如二氧化碳，或不能控制所去除的二氧化碳的量。因此，需要一種可去除溶液中的大量已溶解的二氧化碳并同時控制在透析治療之前、期間和之后從流體中除去的已溶解和未溶解氣體量的脫氣器。還需要一種具有便攜式裝置所需的小尺寸和重量的脫氣器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一方面涉及一種脫氣容器。在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述脫氣容器可包括：脫氣容器內(nèi)的流體入口，所述流體入口與限流器流體連接；脫氣容器內(nèi)的流體出口，所述流體出口用于與脫氣容器下游的流體泵流體連接；以及氣體出口，所述氣體出口用于與真空泵流體連接。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述脫氣容器可進一步包括二氧化碳傳感器，所述二氧化碳傳感器被定位為檢測脫氣容器的所述出口處的二氧化碳。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述脫氣容器可進一步包括脫氣噴霧器和成核室的至少其中之一；其中通過所述流體入口進入脫氣容器的流體經(jīng)過脫氣噴霧器和成核室的至少其中之一。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述限流器可由脫氣噴霧器、成核室或脫氣噴霧器和成核室兩者組成。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述限流器可選自：孔口、文丘里管、噴嘴、收縮部、夾管閥、閘閥、可變孔口閥和壓力調(diào)節(jié)器的至少其中之一。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述脫氣容器可包括壓力傳感器，所述壓力傳感器被配置確定所述脫氣容器中的流體壓力。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述脫氣容器可進一步包括脫氣容器內(nèi)的一個或多個傳感器，其中所述一個或多個傳感器被配置為確定脫氣容器內(nèi)的流體液位。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述一個或多個傳感器包括脫氣容器內(nèi)的高液位傳感器和低液位傳感器；其中所述高液位傳感器檢測脫氣容器內(nèi)的流體液位是否高于第一預(yù)設(shè)點；并且其中所述低液位傳感器檢測脫氣容器內(nèi)的流體液位是否低于第二預(yù)設(shè)點。

在本發(fā)明的第一方面的任何實施方案中，所述脫氣容器可進一步包括：脫氣容器內(nèi)的溢流浮子(overflowfloat)，所述溢流浮子具有低于水的密度；以及機械排氣閥，所述機械排氣閥被設(shè)置于脫氣容器上的所述氣體出口處，以使得：如果脫氣容器內(nèi)的流體液位高于預(yù)設(shè)點，那么所述溢流浮子將蓋住所述機械排氣閥，或者浮子可以移動執(zhí)行機構(gòu)(actuator)以阻止流體通過所述機械排氣閥。

作為本發(fā)明的第一方面的一部分而被公開的任何特征可單獨或組合地包括在本發(fā)明的第一方面中。

本發(fā)明的第二方面涉及一種脫氣系統(tǒng)。在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可具有脫氣容器，所述脫氣容器具有流體入口和流體出口；脫氣限流器，所述脫氣限流器與脫氣容器的入口流體連接；流體泵，所述流體泵與脫氣容器流體連接并且位于所述脫氣容器的下游，所述流體泵用于將流體經(jīng)由所述流體入口抽取至所述脫氣容器內(nèi)，并將所述流體經(jīng)由所述流體出口從所述脫氣容器內(nèi)抽出；以及真空泵，所述真空泵與所述脫氣容器連接，用于將氣體從所述脫氣容器中去除。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可進一步包括：脫氣噴霧器和成核室的至少其中之一，其中所述脫氣噴霧器在脫氣容器的流體入口處設(shè)于脫氣容器內(nèi)，以使通過所述流體入口進入脫氣容器的流體經(jīng)過所述脫氣噴霧器；所述成核室設(shè)于脫氣限流器與脫氣容器之間或者設(shè)于所述脫氣容器內(nèi)。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可進一步包括成核室，其中所述成核室位于脫氣限流器與脫氣容器之間，或者所述成核室位于脫氣容器內(nèi)側(cè)。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述選定的成核室可包括玻璃珠(glassbeads)、纖維網(wǎng)和過濾器中的一個或多個。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可進一步包括位于所述脫氣容器下游的二氧化碳傳感器。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可進一步包括與所述二氧化碳傳感器、所述真空泵和所述流體泵進行電子通信的控制單元。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述控制單元可對從所述二氧化碳傳感器接收的信息做出響應(yīng)以自動調(diào)整所述流體泵和所述真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可進一步包括被定位在連接器上的排氣閥，其中所述連接器與所述脫氣容器連接，且其中氣體可通過所述排氣閥流出所述脫氣容器。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)被定位在脫氣流動回路中，其中所述脫氣流動回路與透析液流動回路流體連接，并且平行于所述透析液流動回路；且其中所述脫氣流動回路中的流體的流速可獨立于所述透析液流動回路中的流體的流速而被操作。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣流動回路可平行于所述透析液流動回路。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，空氣可通過排氣閥被吸入至所述脫氣容器內(nèi)并且通過所述脫氣容器的流體端口(fluidport)而流出。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括顆粒過濾器(particlefilter)，所述顆粒過濾器與排氣閥流體連通使得經(jīng)由排氣閥被迫進入系統(tǒng)中的空氣先通過顆粒過濾器。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括設(shè)于所述脫氣限流器與所述流體泵之間的壓力傳感器。在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述壓力傳感器可用于測量所述脫氣系統(tǒng)中的操作壓力。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述真空泵可將從所述脫氣容器中去除的氣體泵送至透析液流動路徑的流體排放管路。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，排氣口(ventport)可通過控制閥與透析液流動路徑流體連通。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述限流器可包括壓力調(diào)節(jié)器。在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述限流器可改變限制以在脫氣器內(nèi)維持預(yù)定的壓力。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述流體泵和真空泵可為齒輪泵、蠕動泵、膜泵和葉輪泵中的至少其中之一。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括被定位在流體泵上的傳感器，該傳感器監(jiān)測所述流體泵的磨損。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括所述脫氣容器內(nèi)的一個或多個傳感器；其中所述一個或多個傳感器檢測或測量所述脫氣容器內(nèi)的流體液位；其中如果所述一個或多個傳感器檢測到所述脫氣容器內(nèi)的流體液位高于第一預(yù)設(shè)點，那么增大所述流體泵的泵送速率和/或降低所述真空泵的泵送速率；且如果所述一個或多個傳感器檢測到所述脫氣容器中的流體液位低于第二預(yù)設(shè)點，那么降低所述流體泵的泵送速率和/或增大所述真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述流體泵和真空泵能夠在所述脫氣容器中產(chǎn)生介于60mmhg與200mmhg之間或60mmhg與100mmhg之間或80mmhg與150mmhg之間或100mmhg與200mmhg之間的絕對壓力。在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述流體泵和真空泵能夠在所述脫氣容器中產(chǎn)生介于60mmhg與200mmhg之間或60mmhg與100mmhg之間或80mmhg與150mmhg之間以及100mmhg與200mmhg之間的絕對壓力。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，如果所述一個或多個傳感器檢測到所述脫氣容器中的流體液位高于第一預(yù)設(shè)點，那么可自動地增大所述流體泵的泵送速率和/或自動地降低所述真空泵的所述泵送速率；且如果所述一個或多個傳感器檢測到所述脫氣容器中的流體液位低于第二預(yù)設(shè)點，那么可自動地降低所述流體泵的泵送速率和/或自動地增大所述真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括所述脫氣容器內(nèi)的溢流浮子，所述溢流浮子具有低于水的密度。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括機械排氣閥，所述機械排氣閥被設(shè)置在具有排氣閥的連接器之前的脫氣容器上，使得如果脫氣容器中的流體液位高于預(yù)設(shè)點，那么所述溢流浮子將覆蓋所述機械排氣閥，或者浮子可移動執(zhí)行機構(gòu)，以阻止流體進入到連接器中，而同時卻仍然允許空氣通過所述機械排氣閥進入和流出脫氣容器。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，液體泵可使得通過脫氣流動回路的流動快于通過透析液流動回路的流動。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可以與受控順應(yīng)透析系統(tǒng)流體連接。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可為再循環(huán)的基于吸附劑可再生的血液透析系統(tǒng)的透析液流動路徑的一部分。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述流體泵和真空泵能夠產(chǎn)生介于-1500mmhg與700mmhg之間、或者-1500mmhg與0mmhg之間、或者0mmhg與500mmhg之間、或者400mmhg與700mmhg之間、或者400mmhg與500mmhg之間、或者450mmhg與600mmhg之間，或550mmhg與700mmhg之間的壓力差。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括所述真空泵與所述脫氣容器之間的半透膜，其中所述半透膜允許氣體通過該膜，但是不允許液體通過該膜。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括控制單元，所述控制單元與壓力傳感器進行電子通信，并與所述流體泵、真空泵或限流器中的至少其中之一進行電子通信。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述控制單元可對從壓力傳感器接收的信息做出響應(yīng)而自動地調(diào)節(jié)流體泵或真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述控制單元可自動地調(diào)節(jié)由所述限流器引起的限流量。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述控制單元可對來自二氧化碳傳感器的、表明二氧化碳濃度高于預(yù)設(shè)點的信號做出響應(yīng)，以被配置為自動地增加所述流體泵的泵送速率和/或自動地增加所述真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述控制單元可對來自二氧化碳傳感器的、表明二氧化碳濃度低于預(yù)設(shè)點的信號做出響應(yīng)，以被配置為用于自動地進行以下一項或多項：切斷所述流體泵、切斷所述真空泵、降低所述流體泵的泵送速率、降低所述真空泵的泵送速率，或其組合。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，所述脫氣系統(tǒng)可包括排氣管路(ventline)，其中所述排氣管路與再循環(huán)透析液流動路徑流體連通。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，流體可通過所述排氣管路和排氣閥再循環(huán)至再循環(huán)透析液流動路徑。

在本發(fā)明的第二方面的任何實施方案中，通過排氣管路和排氣閥再循環(huán)的流體可以是用于清潔或消毒的流體。

作為本發(fā)明的第二方面的一部分而被公開的任何特征可單獨或組合地包括在本發(fā)明的第二方面中。

本發(fā)明的第三方面涉及一種控制流體中的二氧化碳的量的方法。在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，所述方法可包括：降低流體的壓力、使氣泡從溶液中逸出，以及在低于大氣壓力的壓力下從氣泡中收集氣體。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，使氣泡從溶液中逸出的步驟可包括使流體通過噴霧器。在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，使氣泡從溶液中逸出的步驟可包括使流體通過成核室。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，所述方法可包括將流體引導(dǎo)至脫氣器中，其中所述脫氣器包括：具有流體入口和流體出口的脫氣容器；脫氣限流器，所述脫氣限流器被設(shè)置在所述脫氣容器上游；液體泵，所述液體泵與所述脫氣容器流體連接并且位于所述脫氣容器下游，所述液體泵用于通過所述流體入口將流體抽取至所述脫氣容器中并且通過所述流體出口將所述流體從所述脫氣容器中抽出；真空泵，所述真空泵與所述脫氣容器連接，以將氣體從所述脫氣容器中去除；以及二氧化碳傳感器，所述二氧化碳傳感器設(shè)于所述脫氣容器下游；以及對從所述二氧化碳傳感器接收的數(shù)據(jù)做出響應(yīng)以調(diào)節(jié)所述真空泵和所述流體泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，所述脫氣器可進一步包括控制單元，所述控制單元與所述二氧化碳傳感器、所述流體泵和所述真空泵進行電子通信；且所述控制單元對從所述二氧化碳傳感器接收的數(shù)據(jù)做出響應(yīng)以自動地調(diào)節(jié)所述流體泵和所述真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，作為對來自所述二氧化碳傳感的、表明二氧化碳含量高于預(yù)設(shè)點的信號的響應(yīng)，所述方法可包括增加所述流體泵的泵送速率或增加所述真空泵的泵送速率中的一項或多項。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，作為對來自于所述二氧化碳傳感器的、表明二氧化碳含量低于預(yù)設(shè)點的信號的響應(yīng)，所述方法可包括以下一項或多項：切斷所述流體泵、切斷所述真空泵，以及降低所述流體泵的泵送速率或降低所述真空泵的泵送速率。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，可控制所述流體泵的速率與透析液泵的速率成比例。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，可以不同的流速控制所述流體泵的速率，且可變的脫氣限流器可協(xié)調(diào)地改變脫氣回路中的限流量以在脫氣器內(nèi)的維持預(yù)定壓力。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，所述真空泵的速率可被增加以提高所述脫氣容器中的液體液位或被降低以減小所述脫氣容器中的流體液位。

在本發(fā)明的第三方面的任何實施方案中，可以采用傳感器測量所述脫氣容器中的液體液位，并且控制器可調(diào)整所述真空泵的速率，以實現(xiàn)脫氣容器中的期望液體液位。

被公開為本發(fā)明的第三方面的部分的任何特征可被單獨或組合地包括在本發(fā)明的第三方面中。

附圖說明

圖1a顯示了用于吸附劑透析的脫氣模塊的示意圖，該脫氣模塊被配置為對透析液進行脫氣。

圖1b顯示了用于吸附劑透析的脫氣模塊的示意圖，該脫氣模塊被配置為允許將空氣吸入系統(tǒng)中。

圖2顯示了用于吸附劑透析的脫氣模塊的示意圖，所述脫氣模塊被配置為采用成核室對透析液進行脫氣。

圖3為顯示了作為脫氣容器中的絕對壓力的函數(shù)、脫氣器中的出口co2濃度的圖表。

圖4為顯示了作為系統(tǒng)內(nèi)的流速的函數(shù)、脫氣器中的出口co2濃度的圖表，該系統(tǒng)具有處于環(huán)境壓力下的脫氣器。

圖5a為顯示了針對透析回路中的兩個位置由脫氣器去除的已溶解的co2的量的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器上游的流體泵。

圖5b為顯示了針對透析回路中的兩個位置通過脫氣器的流體的ph值變化的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器上游的流體泵。

圖6a為顯示了作為透析液流動回路流速函數(shù)、由脫氣器去除的已溶解的co2的量的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖6b為顯示了作為透析液流動回路流速函數(shù)、通過脫氣器的流體的ph值的變化的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖7為顯示了作為脫氣流動回路流速函數(shù)、由脫氣器去除的已溶解的co2的量的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖8a為顯示了作為脫氣流動回路中的真空度的函數(shù)、由脫氣器去除的已溶解的co2的量的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖8b為顯示了作為脫氣流動回路中的真空度的函數(shù)、通過脫氣器的流體的ph值變化的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖9a為顯示了作為脫氣器入口處的co2濃度的函數(shù)、由脫氣器去除的已溶解的co2的量的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖9b為顯示了作為脫氣器入口處的ph值的函數(shù)、通過脫氣器的流體的ph值變化的圖表，其中脫氣器具有位于脫氣容器下游的流體泵。

圖10顯示了與透析液中的二氧化碳相關(guān)聯(lián)的泵的操作的流程圖。

圖11顯示了與透析液中的二氧化碳相關(guān)聯(lián)的泵的另一種替代性操作的流程圖。

圖12是脫氣系統(tǒng)的示意圖，所述脫氣系統(tǒng)具有壓力傳感器以測量脫氣器內(nèi)的壓力；且具有控制閥以將脫氣容器的排氣口交替地連接至空氣入口過濾器、用于通過真空泵除氣的排放管路或用于流體再循環(huán)的透析液流動路徑。

技術(shù)方案詳述

除非另有定義，否則本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語通常具有與相關(guān)領(lǐng)域中的一般技術(shù)人員所通常理解的含義相同的含義。

本文使用冠詞“a”和“an”來指代物品的語法對象中的一個或一個以上(即，至少一個)。例如，“元件”意味著一個元件或一個以上元件。

術(shù)語“盒”是指被設(shè)計成用于容納粉末、流體或氣體的、用于準備連接至裝置或機構(gòu)的任何容器。該容器可具有一個或多個隔室。代替隔室的是，容器還可由連接在一起以形成盒的兩個或更多個模塊的系統(tǒng)組成，其中兩個或更多個模塊一旦形成便可連接至裝置或機構(gòu)。

術(shù)語“二氧化碳傳感器”是指可檢測或測量液體或氣體中的二氧化碳的濃度的裝置。

術(shù)語“通信(communicate)”和“通信(communication)”包括但不限于系統(tǒng)電氣元件進行直接或遠程連接，用于在所述元件當中和之間進行數(shù)據(jù)傳輸。該術(shù)語還包括但不限于能夠啟用所述元件當中和之間的流體接口的系統(tǒng)流體元件的連接。

術(shù)語“包括”包括但不限于單詞“包括”后面的任何事物。因此，術(shù)語的使用指示列出的元件是必需的或強制性的，但其它元件是選用的，并且可能存在或不存在。

術(shù)語“可連接”是指能夠連接在一起用于多個目的，包括但不限于維持位置、允許流體流動、執(zhí)行測量、傳輸功率和傳輸電信號。術(shù)語“可連接”可指代能夠臨時或永久地進行連接。

如本文使用的“連接器”和“用于連接”描述了在兩個部件之間形成流體連接的概念，其中流體或氣體可通過連接器或用于連接的部件從一個部件流動至另一個部件。連接器提供了其最廣泛意義上的流體連接并且可包括本發(fā)明的任何一個或多個部件之間的任何類型的管道、流體或氣體通道或?qū)Ч堋?/p>

術(shù)語“由……組成”包括并且限于詞語“由……組成”后面的任何事物。因此，所述詞語指示有限元件是必需的或強制性的，且可不存在其它元件。術(shù)語“基本上由……組成”包括術(shù)語“基本上由……組成”后面的任何事物以及不影響所述設(shè)備、結(jié)構(gòu)或方法的基本操作的附加元件、結(jié)構(gòu)、動作或特征。

“控制系統(tǒng)”由一起作用以使系統(tǒng)維持一組期望性能規(guī)范的部件的組合組成?？刂葡到y(tǒng)可使用處理器、存儲器和計算機部件，所述處理器、存儲器和計算機部件被配置為交互操作以維持期望的性能規(guī)范?？刂葡到y(tǒng)還可包括如本領(lǐng)域中已知的用于維持性能規(guī)范的流體或氣體控制部件和溶質(zhì)控制部件。

“控制閥”是用于控制液體或氣體的移動的閥。當控制閥引導(dǎo)氣體移動時，控制閥可打開或關(guān)閉以調(diào)節(jié)氣體從高壓氣體源至較低壓力的移動。

“控制器”、“控制單元”、“處理器”或“微處理器”是監(jiān)測和影響給定系統(tǒng)的操作條件的裝置。操作條件通常被指代為系統(tǒng)的輸出變量，其中可通過調(diào)整某些輸入變量影響輸出變量。

“脫氣限流器”是一種流動限制器，泵抽取流體使其通過該流動限制器，由此在流動限制器與泵之間流動的流體內(nèi)產(chǎn)生減小的壓力。

“脫氣器”是能夠去除流體中的已溶解和未溶解的氣體的部件。術(shù)語“脫氣器”可包括脫氣容器，以及流體泵和真空泵，所述流體泵和真空泵與脫氣容器連接，并且協(xié)同工作以在流過脫氣容器的流體中產(chǎn)生真空并且將氣體從脫氣容器中排出。

“脫氣流動回路”是流體路徑的一部分，流體路徑將透析液從透析液流動回路輸送至脫氣器并且將其返回至透析液流動回路。

“脫氣膜”是半透膜，所述半透膜具有對特定氣體有選擇性的滲透系數(shù)使得其可特別地去除透析液中的特定氣體。該膜可為本領(lǐng)域中已知的構(gòu)造材料，所述構(gòu)造材料具有用于將目標氣體從透析液中去除的期望的滲透系數(shù)。

“脫氣容器(degassingvessel)”或“脫氣容器(degassvessel)”是脫氣器的部件，并且可為具有入口、第一出口和第二出口的任何結(jié)構(gòu)，透析液通過所述入口進入容器，從透析液中去除的氣體可通過所述第一出口，一旦已經(jīng)去除了透析液中的氣體，透析液便可通過所述第二出口排出容器。

術(shù)語“可拆卸的”或“已拆卸的”是指本發(fā)明中可與本發(fā)明的系統(tǒng)、模塊、盒或任何部件分離的任何部件?！翱刹鹦兜摹币部芍复梢宰钌贂r間或工作量從較大系統(tǒng)中取出的部件。在某些情況下，部件可以最少時間或工作量拆卸，但在其它情況下可能需要附加的工作量。已拆卸的部件可選地可以被重新連接至系統(tǒng)、模塊、盒或其它部件?？刹鹦赌K通?？蔀榭芍貜?fù)使用模塊的部分。

“透析液”是在透析膜的與要透析的液體(例如，血液)相對的那一側(cè)通過透析器的流體。

術(shù)語“透析液流動回路”、“透析液流動路徑”或“透析液導(dǎo)管流動路徑”是指流體路徑的任何部分，該任何部分輸送透析液并且被配置為形成用于血液透析、血液濾過、超濾、血液透析濾過或超濾的流體回路的至少一部分?？蛇x地，流體路徑可含有預(yù)充步驟中的預(yù)充流體或清潔步驟中的清潔流體。

“透析”是一種類型的過濾或者是通過膜選擇性擴散的過程。透析經(jīng)由通過膜的擴散將特定范圍分子量的溶質(zhì)從待透析的流體移除至透析液中。在透析過程中，待透析的流體通過過濾膜，而透析液通過該膜的另一側(cè)。已溶解的溶質(zhì)通過流體之間的擴散被輸送跨過所述過濾膜。透析液用于從待透析的流體中去除溶質(zhì)。透析液也可為其它流體提供富集。

術(shù)語“透析膜”、“血液透析膜”、“血液濾過膜”、“血液透析濾過膜”、“超濾膜”通?？杀环Q為“膜”，或可指代半透屏障，其選擇性地允許特定范圍分子量的血液與透析液或血液與濾液之間的溶質(zhì)以任何方向擴散和/或?qū)α鞯赝ㄟ^屏障，所述屏障將血液與透析液或血液與濾液分隔開，并同時允許膜的一側(cè)上的血液與膜的另一側(cè)上的透析液或濾液回路之間的擴散和/或?qū)α鱾鬟f。

術(shù)語“透析器”是指盒或容器，其具有被半透膜分隔開的兩個流動路徑，一個流動路徑用于血液，一個流動路徑用于透析液。膜可呈中空纖維、平板或螺旋纏繞的形式或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它常規(guī)形式。膜可選自以下材料：聚砜、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯，改性纖維素或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它材料。

“纖維網(wǎng)”是由纖維束制成的部件，其中纖維之間的間隙允許流體或氣體流過該網(wǎng)。

“流動”是指流體或氣體的運動。

術(shù)語“流動回路”是指可引導(dǎo)流體的移動、輸送流體、與流體交換能量、修改流體的成分、測量流體的特性和/或檢測流體的一組部件。流動回路包括用于使流體在其內(nèi)移動的路線或路線集合。在流動回路內(nèi)，可具有一個以上的路線，一定體積的流體可遵循所述路線以從一個位置移動至另一個位置。流體體積可移動通過流動回路，使得流體體積再循環(huán)，或當流體體積移動通過流動回路時，其通過相同的位置一次以上。流動回路可操作以使流體體積進入和流出流動回路。術(shù)語“流動回路”和“流動路徑”通?？苫Q使用。

術(shù)語“限流”、“限流裝置”、“限流器”和“限制器”是指元件或一組元件，其限制流體流通過所述元件或所述一組元件使得通過所述元件或所述一組元件的流動流內(nèi)的流體壓力在所述元件或所述一組元件上游比在所述元件或所述一組元件下游更大。限流器可為主動或被動裝置。被動限流裝置的非限制性實例是孔口、文丘里管、噴嘴、收縮部或是具有一定長度的管道，其具有流動橫截面，當流體流過限流器時，所述流動橫截面產(chǎn)生期望的壓降，這種管道基本上是剛性的或順應(yīng)性的。主動限流器的非限制性示例是夾管閥、閘閥和可變孔口閥。

“流動感測設(shè)備”或“流動測量設(shè)備”是能夠測量特定區(qū)域內(nèi)的流體或氣體的流動的設(shè)備。

“流體”是液體物質(zhì)，其可選地具有在流體中的氣相和液相的組合。顯而易見，如本文所使用的液體，也因此可具有氣相和液相的混合物。

術(shù)語“流體連通”是指流體或氣體在系統(tǒng)內(nèi)從一個部件或隔室移動至另一個部件或隔室的能力，或者是指連接的狀態(tài)，使得流體或氣體可通過壓力差從一部分移動到與其連接的另一部分。

術(shù)語“可流體連接”和“流體連接”是指能夠為使流體或氣體從一個點流動至另一個點提供通路的能力。這兩個點可在任何一個或多個隔室、模塊、系統(tǒng)、部件和再裝填器以及以上全部的內(nèi)部或其間。

“流體泵”是用于在整個系統(tǒng)中移動流體的泵。在任何實施方案中，流體泵可在脫氣容器中產(chǎn)生低壓力，以使流體被吸入脫氣容器內(nèi)。在任何實施方案中，流體泵可與脫氣限流器一起使用。流體泵可與真空泵一起工作以在脫氣容器內(nèi)產(chǎn)生低壓力環(huán)境，而將氣體從流體中分離出來。

“氣體”是不同于液體、固體或等離子體的物質(zhì)狀態(tài)。氣體可由通過一種類型的原子制成的元素分子(例如氧氣、氮氣)組成，并且可包括由各種原子制成的化合物分子(例如二氧化碳)。氣體在諸如透析液的流體中可能被溶解或未被溶解。在較高的壓力下，更多的氣體會保持溶解在流體中的狀態(tài)；然而，隨著流體受到較低的壓力，氣體將從流體中析出。在本發(fā)明中，詞語“任何其它氣體”是指并非二氧化碳的可在透析液或透析過程中使用的任何其它流體中發(fā)現(xiàn)的任何氣體，例如氮氣和氧氣。

“齒輪泵”是使用齒輪嚙合產(chǎn)生壓力來排放流體和/或氣體的泵。

術(shù)語“疏水膜”是指半透多孔材料，其可允許氣相物質(zhì)通過膜，但是由于液態(tài)水與膜的疏水材料之間的表面相互作用，所述半透多孔材料基本上阻止液態(tài)水流通過膜。

“液位傳感器”是能夠確定容器中的流體液位的部件。術(shù)語“高液位傳感器”和“低液位傳感器”涉及到液位傳感器的各自位置。

術(shù)語“顆粒過濾器”是指一種被配置為禁止由流體或溶液輸送的顆粒物通過但同時允許流體或溶液通過的裝置。

“收縮部”是流體流動路徑的一部分，該部分的內(nèi)徑小于在任何流動方向上緊鄰收縮部的流體流動路徑的部分。與收縮部相鄰的具有較大直徑的部分可產(chǎn)生于收縮部之前或之后，且在某些情況下可能產(chǎn)生于收縮部之前和之后。本定義可預(yù)期的是，在收縮部的直徑處的所有速率均可相對于相鄰部分減小或者減小到流動路徑變窄的程度。

“成核室”是具有高表面面積介質(zhì)的裝置，諸如過濾器、纖維網(wǎng)或珠粒，氣體可在其上成核以形成氣泡。

“操作管路”或“管路”是在系統(tǒng)操作時引導(dǎo)所使用的路徑中的流體或氣體的通道、導(dǎo)管或連接器。

“溢流浮子”是脫氣容器中的部件，該部件用于阻止液體通過脫氣容器中的排氣口。溢流浮子的密度小于水的密度。當脫氣容器中的液位升高時，溢流浮子將漂浮在液體的頂部上，最終接觸并堵塞排氣口。

術(shù)語“路徑”、“輸送路徑”、“流體流動路徑”和“流動路徑”是指流體或氣體(諸如透析液或血液)通過的路線。

“患者”或“客體”可以是任何動物物種，優(yōu)選地是哺乳動物物種，可選地是人?？腕w可為看似健康的個人、患有疾病的個人或正治療疾病的個人。

術(shù)語“蠕動泵”是指通過壓縮彈性導(dǎo)管或管路以使流體被泵送地通過所述導(dǎo)管或管路而進行操作的泵。

術(shù)語“生理兼容流體”或“生理兼容溶液”是指可被安全地引入至活體的血液中的流體。

術(shù)語“壓力計”和“壓力傳感器”是指用于測量容器中的氣體或流體的壓力的裝置。

術(shù)語“脈動泵”是指其中泵送的流體具有速度和/或壓力的周期性變化的泵。

術(shù)語“泵”是指通過施加吸力或壓力而導(dǎo)致流體或氣體移動的任何裝置。

術(shù)語“泵送速率”和“體積泵送速率”是指泵在每單位時間內(nèi)輸送的流體體積。

“再循環(huán)流動路徑”是一種流動路徑，其被配置為使流動路徑內(nèi)的流體或氣體可在流動路徑中的同一點通過一次以上。

“傳感器”是能夠確定系統(tǒng)中的一個或多個變量的狀態(tài)的部件。

術(shù)語“超濾液”是在血液透析、血液濾過、血液透析濾過或腹膜透析期間藉由對流通過滲透膜而從客體中移出的流體。本文所使用的術(shù)語“超濾液”也可指貯箱中的流體，該貯箱收集從患者體內(nèi)移除的流體體積，但是此貯存器還可包括不源自客體的流體或流體集合。

術(shù)語“未溶解的氣體”是指并非為溶液的一部分的氣體，其包括自由氣體或氣泡。相比之下，“已溶解的氣體”包括被溶解在諸如水或透析液的液體中的氣體。

“真空泵”是用于在脫氣容器中產(chǎn)生負壓力并且從容器中去除氣體的泵。

“閥”是能夠通過打開、關(guān)閉或阻塞一個或多個路徑來引導(dǎo)流體或氣體的流動以允許流體或氣體在特定路徑中行進的裝置。被配置為用于實現(xiàn)期望流動的一個或多個閥可被配置成“閥組件”。

“排氣閥”是控制氣體進出排氣孔的閥?！皺C械排氣閥”是基于外部部件(諸如阻塞或不阻塞機械排氣閥的溢流浮子)來打開或關(guān)閉的排氣閥。

與氣體有關(guān)的術(shù)語“排氣孔”是指用于允許氣體從系統(tǒng)的限定部分中逸出的裝置，例如其可以在脫氣模塊中被找到。

“排氣管路”是用于流體、氣體或其混合物的通道，其中該通道可流體連接至排氣孔。

脫氣模塊

本發(fā)明的第一、第二和第三方面涉及一種用于去除吸附劑盒中的尿素的分解產(chǎn)生的氣體、特別是二氧化碳的脫氣器和相關(guān)系統(tǒng)和方法。圖1a顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一、第二和第三方面的脫氣模塊。透析液流動的方向由箭頭示出。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣模塊可被設(shè)置在透析回路中，優(yōu)選地在吸附劑盒(圖中未示出)與透析器(圖中未示出)之間的某個點處。脫氣模塊可具有脫氣流動回路，其提供平行于透析液流動回路的流體流動。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，該平行的配置允許通過脫氣回路的流體流動獨立于通過透析器的流體流速，使得通過脫氣回路的流體流速可以小于或大于通過透析器的透析液流速。因此，該平行的配置能控制靈活地調(diào)整脫氣回路的流速以實現(xiàn)最佳脫氣，而不需要改變通過透析器的透析液流速?？商娲?，在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，通過脫氣模塊的流體流動可被設(shè)置為與至透析器的透析液流串聯(lián)。

隨著透析液進入脫氣模塊，透析液可通過圖1a中的脫氣限流器13。脫氣限流器13可用于限制通過脫氣系統(tǒng)的流體的流動。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣限流器13可為窄管或可為以受控方式變窄的流動路徑的任何部分。例如，可通過流動路徑的一部分來提供限制，該流動路徑是可壓垮的且具有滾筒部分(rollerportions)以產(chǎn)生具有變窄內(nèi)徑的一部分流動路徑，從而限制流動。，對于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員已知的用于限制流動的任何其它機械結(jié)構(gòu)也是可以由本發(fā)明的第一、第二和第三方面所預(yù)期的。與脫氣限流器13流體連接的流體泵12將流體抽取通過脫氣限流器13，在脫氣限流器13的脫氣容器11這一側(cè)產(chǎn)生減小的壓力。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可在脫氣限流器13的脫氣容器11這一側(cè)內(nèi)產(chǎn)生真空。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可在脫氣限流器13后面設(shè)置壓力傳感器(未標示)以確定脫氣器中的流體的壓力。重要的是，本發(fā)明的流體泵12可位于脫氣容器11下游，以允許改善二氧化碳的去除。真空有助于通過將流體的壓力降低到液體中已溶解氣體的分壓以下，而將已溶解的氣體(包括二氧化碳)從溶液中抽出，可通過將流體抽取經(jīng)過脫氣限流器13而產(chǎn)生所述真空狀態(tài)。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣限流器不必是單獨的部件?？商娲?，脫氣容器11的流體入口可為窄的，并因此被操作為限流器。除氣泵組件15的真空泵14可通過除氣管路23流體連接至脫氣容器11，并且可期望地經(jīng)由機械排氣閥20在脫氣容器11內(nèi)的低壓環(huán)境下將氣體移出。流體通過穿過脫氣容器11的基座25和穿過脫氣噴霧器18進入脫氣容器11。然而，本發(fā)明的第一，第二或第三方面沒有特別要求流體通過基座進入或流出。脫氣噴霧器18產(chǎn)生薄的水霧或霧氣，這可通過增加與脫氣容器11內(nèi)的氣體空間21中的低壓大氣接觸的液體的表面積來增加已溶解的氣體從溶液中的釋放，以提高氣體可從液體中釋放出來的速率。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流體可在除基座25之外的其它位置處進入脫氣容器11。例如，流體可在脫氣容器11的側(cè)面上的位置處進入脫氣容器11。脫氣噴霧器18可被設(shè)于脫氣容器11內(nèi)，使得脫氣噴霧器18高于最大流體液位26。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣噴霧器18是選用的，并且并非是去除透析液溶液中的二氧化碳或其它氣體所必需的。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣噴霧器18中的流動限制在流體中產(chǎn)生足夠的壓力減小，脫氣限流器13就不是必須的了。二氧化碳和其它氣體被收集在脫氣容器11的氣體收集區(qū)域21，并且通過排氣閥10離開脫氣容器11，排氣閥10設(shè)于連接器33上，連接器33與脫氣容器11流體連接。雖然被描繪為三通閥，但是排氣閥10可為適合于實現(xiàn)氣體流動的期望控制的一個或多個閥的任何組合。在圖1a中，閥10內(nèi)被打開的路徑以黑色示出。除氣泵組件15的真空泵14通過除氣管路23連接至脫氣容器11，并且提供將氣體從低壓脫氣容器11中移出而進入大氣所需要的力。真空泵14施加的真空大于或等于液體泵12抽取流體通過限流器13而產(chǎn)生的真空，所述液體泵12，從而可以去除脫氣容器11中積累的氣體。

由于具有真空泵14，本發(fā)明的第一、第二和第三方面的脫氣容器11可在低于大氣壓的壓力下操作。通過將脫氣容器11維持在低于大氣壓的壓力下，相較于本發(fā)明的第一、第二和第三方面所述的系統(tǒng)不具有泵的情況，流體中的二氧化碳可更容易地去除。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，排氣閥10可允許氣體通過排氣閥過濾器29直接離開進入大氣中，如箭頭30所示的。排氣閥過濾器29是顆粒過濾器，其用于去除流過過濾器29的空氣中的微粒物質(zhì)。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，氣體可通過脫氣管路23到達除氣泵組件15并進入大氣中，如箭頭24所示的。

排氣閥10可為如圖1a中所示的三通閥。這使得空氣可以通過脫氣管路23而從脫氣容器11中去除，并且當流體從系統(tǒng)排出時還允許空氣被吸入脫氣流動回路中。溢流浮子19和機械排氣閥20可提供用于自動關(guān)閉的機構(gòu)，以防止流體通過排氣閥10離開脫氣容器11，但是允許在系統(tǒng)的填充或排放期間添加或去除空氣。如果脫氣容器11中的流體液位達到某一點以上，那么溢流浮子19可直接或間接阻止流體通過機械排氣閥20。脫氣容器11中的最大流體液位可由線26示出，而最小流體液位可由線22示出。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可使用脫氣浮子通道27來確保溢流浮子19與機械排氣閥20正確地接合。脫氣浮子通道27可被直接放置在機械排氣閥20下面，使得當溢流浮子19上升至脫氣容器11的頂部時，溢流浮子19將適當?shù)馗采w機械排氣閥20。一種替代方式是，浮子可移動執(zhí)行結(jié)構(gòu)使得機械排氣閥20關(guān)閉。脫氣浮子通道27可由諸如網(wǎng)狀物的流體可滲透物質(zhì)制成，使得流體仍然可自由地移動通過脫氣容器11。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣浮子通道27的功能可由穿過溢流浮子19的桿來實現(xiàn)，其中該桿被錨固至脫氣容器11。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，溢流浮子19可通過鏈繩連接至執(zhí)行機構(gòu)(圖中未示出)。如果溢流浮子19上升，那么鏈繩(圖中未示出)可通過拉動執(zhí)行機構(gòu)來啟動執(zhí)行機構(gòu)以切斷或調(diào)節(jié)真空泵14和流體泵12的泵送速率。

低液位傳感器17和高液位傳感器16可感測脫氣容器11中的流體液位。脫氣容器11中的流體液位可以是由流體泵12和真空泵14獨立地或共同地工作而產(chǎn)生的真空的函數(shù)?？筛鶕?jù)需要調(diào)節(jié)流體泵12和真空泵14的泵送速率，以維持脫氣容器11中的正確流體液位。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，低液位傳感器17和高液位傳感器16可與控制系統(tǒng)(圖中未示出)進行電子通信。流體泵12和真空泵14的泵送速率可由控制系統(tǒng)自動調(diào)整，以維持脫氣容器11中的適當?shù)牧黧w液位。如果脫氣容器11中的流體液位接近或高于最大流體液位26，那么可增加流體泵12的泵送速率，和/或可減小真空泵14的泵送速率。如果脫氣容器11中的流體液位接近或低于最小流體液位22，那么可減小流體泵12的泵送速率和/或可增加真空泵14的泵送速率。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，僅需要一個傳感器來檢測脫氣容器11中的流體液位。例如，可使用超聲波傳感器或機械浮子確定脫氣容器11中的流體液位。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面中，本領(lǐng)域已知的任何其它類型的流體液位傳感器也是可以想到的。

二氧化碳傳感器28可確定在透析液已經(jīng)通過脫氣器之后透析液流動回路中存在的二氧化碳的量。流體泵12和真空泵14的泵送速率可根據(jù)從二氧化碳傳感器28接收的信號進行如下文所討論的調(diào)節(jié)，以去除透析液中的更多或更少的二氧化碳，且因此將更多或更少的二氧化碳輸送至主要的透析液流動路徑。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，如果二氧化碳傳感器28檢測到的透析液中的二氧化碳的含量高于或低于預(yù)設(shè)值，那么可自動地調(diào)整泵。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可根據(jù)二氧化碳傳感器28的輸出，手動地調(diào)整泵。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，在通過脫氣器之后的流體中的最佳二氧化碳濃度可在50mmhg與200mmhg分壓之間、或50mmhg與120mmhg分壓之間、或50mmhg與80mmhg分壓之間、或70mmhg與100mmhg分壓之間、或80mmhg與120mmhg分壓之間、或50mmhg與200mmhg分壓之間或100mmhg與200mmhg分壓之間。二氧化碳傳感器28可被放置在透析液流動回路中的任何地方，但優(yōu)選地被放置在脫氣流動路徑的出口與透析器的入口(圖中未示出)之間。

二氧化碳傳感器和傳感器在本領(lǐng)域中是已知的。實例包括非分散紅外(ndir)檢測器(non-dispersiveinfrareddetectors)，其檢測氣體中的二氧化碳濃度并且可從許多制造商處購得，例如，蘇格蘭格拉斯哥的氣體感測溶液(gassensingsolutions)；比色光學檢測器(colormetricopticaldetectors)(德國雷根斯堡presensprecisionsensinggmbh)，其通過當液體中的二氧化碳的濃度變化時產(chǎn)生顏色變化的基底來檢測液體中的二氧化碳；以及利用severinghaus電極的傳感器，例如英格蘭萊斯特的mettlertoledo的inproco2傳感器。

脫氣模塊的泵可為本領(lǐng)域中已知的任何類型。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流體泵12和真空泵14可為相同類型的泵。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流體泵12和真空泵14可為不同類型的泵。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流體泵12和真空泵14可為齒輪泵。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流體泵12和真空泵14可為蠕動泵、隔膜泵或葉輪泵。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流體泵12還可具有傳感器31，傳感器31附接至泵12以監(jiān)測泵12的運行并檢測磨損。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，必須選用流體泵12進行操作，以使泵入口處于以有效地除去二氧化碳所必需的低絕對壓力下。

通過脫氣模塊的流體流動是可變的。可通過流體泵12來控制流動。在某些操作條件下，由流體泵12提供的流速可小于通過主要透析液回路的流速。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可操作流體泵12以使通過脫氣模塊的流量明顯大于通過主要透析液回路的流量。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可對流體泵12進行操作，以使流體以透析液流動回路中的流速的2至3倍的速率移動通過脫氣流動回路。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可對流體泵12進行操作，以使流體以透析液流動回路中的流速的1至6倍、透析液流動回路中的流速的1至2倍、透析液流動回路中的流速的3至4倍、透析液流動回路中的流速的4至5倍或透析液流動回路中的流速的5至6倍的速率移動通過脫氣流動回路。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可可以根據(jù)要去除的二氧化碳的量自動地控制通過脫氣模塊的流動。

當脫氣容器在真空下操作時，本發(fā)明的第一、第二和第三方面可利用真空泵14將氣體從脫氣容器11中去除至大氣中。已知的脫氣系統(tǒng)在允許氣泡逸出的環(huán)境壓力下將流體泵送至容器中。然而，提供第二泵或在本發(fā)明的第一、第二和第三方面中描述的特定泵配置中的任何一種以將脫氣容器維持在真空，可能會意外地導(dǎo)致更多量的氣體(例如二氧化碳)被去除。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，從脫氣容器11至閥10的通道可被疏水膜(圖中未示出)覆蓋。該疏水膜可以防止流體通過排氣口20溢出脫氣容器11。這進而也保護真空泵14免受液體損壞，并且防止液體從系統(tǒng)中不期望的損失，同時仍然能夠去除氣體。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，疏水膜可設(shè)于任何適當?shù)奈恢?，以防止流體偶然流動到真空泵14，且由此防止流體損壞。疏水膜的一個實例是聚四氟乙烯或ptfe。然而，疏水膜可由任何材料制成。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的透析系統(tǒng)的排放期間，可將空氣吸入至系統(tǒng)中以排出系統(tǒng)的流體路徑中的流體。如圖1b中所示，可通過閥10將空氣添加至系統(tǒng)中。在圖1b中，以黑色示出閥10的打開的通路?？諝饪纱┻^過濾器29(其可在空氣進入透析系統(tǒng)之前去除任何微粒物和微生物)并且通過閥10進入脫氣容器11中。流體泵12可迫使此空氣進入透析液流動回路(圖中未示出)中。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，如圖2中所示，脫氣噴霧器的功能可由成核室32代替。成核室32容納有高表面面積的介質(zhì)，例如纖維網(wǎng)、過濾器或珠?；虮绢I(lǐng)域一般技術(shù)人員已知的其它配置。高表面面積提供了在此氣泡可成核并收集以形成更大的氣泡的位置，從而使除氣效率更高。隨著流體進入脫氣容器11，氣泡上升地通過流體，并且收集在類似于圖1a中所示的氣體收集區(qū)域21。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，成核室32可被放置在脫氣容器11內(nèi)，使得當流體通過脫氣容器11時，流體也通過成核室32，且氣泡一旦從成核室32中的高表面面積介質(zhì)中釋放出來便立即被收集在脫氣容器11的氣體收集區(qū)域21中。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可使用成核室和脫氣噴霧器兩者。這種布置可進一步幫助氣體從溶液中釋放出來以收集在脫氣容器11的頂部處。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可僅使用脫氣成核室或脫氣噴霧器中的一個。

圖3顯示了對于各種co2入口濃度(表述為分壓)作為脫氣容器中的絕對壓力的函數(shù)的脫氣器出口處的co2出口濃度(表述為分壓)。標記為130的框是理想操作的co2濃度，其被表示為分壓，在50mmhg與120mmhg之間。圖1和圖2中所示的脫氣容器11中的絕對壓力是流體壓力和真空壓力的函數(shù)，流體壓力由流體泵12的泵送速率確定，真空壓力由真空泵14的泵送速率確定。通過控制這兩個泵，可精確地控制脫氣容器11中的壓力。如圖3中所示，對于大范圍的入口co2濃度和透析液流速本發(fā)明的第一、第二和第三方面的脫氣器能夠去除足夠的co2以在脫氣器的出口處產(chǎn)生50mmhg與120mmhg之間的co2濃度。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，60mmhg與200mmhg絕對壓力之間的脫氣容器壓力可允許在一定范圍的入口co2濃度和透析液流速下進行最佳的co2去除。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，40mmhg與2000mmhg、40mmhg與300mmhg、40mmhg與100mmhg、80mmhg與150mmhg、120mmhg與250mmhg或200mmhg與300mmhg之間的脫氣容器壓力可允許最佳的co2去除。對于測得的整個范圍內(nèi)的入口co2濃度和流速，可以通過調(diào)整這兩個泵的泵送速率以達到必要的脫氣容器壓力，來獲得期望的co2出口濃度。在本發(fā)明的第一，第二或第三方面的任何實施方案中，如果co2濃度低于下限，那么可切斷真空泵。在此情況下，脫氣容器中的壓力將與透析液流體的壓力相同，可達2000mmhg。

圖4提供了在環(huán)境壓力下操作的已知系統(tǒng)的比較數(shù)據(jù)，其顯示了系統(tǒng)的出口co2濃度(表述為分壓)，如本發(fā)明的第一、第二和第三方面，該系統(tǒng)沒有采用真空泵。由于已知的系統(tǒng)沒有采用真空泵，且已知的脫氣容器不能在低絕對壓力下操作，所以co2的移除量受限于在脫氣容器中維持足夠的壓力以排放所釋放的氣體的需要。從圖4中可看出，當co2的入口濃度約為200mmhg或更低時，不具有處于真空狀態(tài)下的脫氣容器的脫氣器僅可操作以獲得50mmhg與120mmhg之間的出口co2濃度。

如圖5和6中所示，在脫氣容器下游添加流體泵對于本發(fā)明的第一、第二和第三方面可能是重要的。通過將流體泵放置在脫氣容器下游，提高了去除co2的效率。圖5a顯示了不在真空下操作脫氣容器通過被放置在脫氣容器下游的流體泵從透析液中去除的co2量。圖5b顯示了同一系統(tǒng)中的ph的變化。與之相反，圖6a和6b顯示了對于150ml/min至500ml/min的透析液流動回路流速來說，在脫氣容器下游添加了流體泵的相同的系統(tǒng)中去除的co2的量以及對ph的影響。從圖6a和6b中可看出，通過將流體泵添加到下游位置，基于該透析液流速，可去除1/3-2/3的co2。與之相反，如圖5a和5b中所示，當流體泵被放置在脫氣容器上游時，去除的co2極少。

從圖5中可看出，脫氣器相對于微生物過濾器位于其上游或其下游不會改變?nèi)コ腸o2量。所描述的位于微生物過濾器上游的脫氣器的配置可在透析液到達微生物過濾器之前從透析液中去除氣體，且由此有利地減少微生物過濾器中的氣體積累。

圖7顯示了作為通過脫氣流動回路的流速的函數(shù)所去除的co2的量。在圖7中所示的所有測試中，透析液流速均為600ml/min。如圖所示的，隨著通過脫氣流動回路的流速的增加，所去除的co2量可增加。

圖8a和8b顯示了作為脫氣流動回路中絕對壓力的函數(shù)所去除的co2的量和對ph的影響。在這些試驗中，透析液流速和脫氣流速恒定保持在300ml/min?？煽闯觯S著脫氣流動回路中的絕對壓力降低，更多的co2被去除。如圖8a和8b所示，脫氣流動回路壓力可與出口co2濃度呈線性關(guān)系。脫氣流動回路中的壓力且特別是脫氣容器中的壓力可能受到流體泵和真空泵動作的影響，其中流體泵抽取流體通過脫氣限流器，真空泵用于將釋放的氣體從脫氣容器中去除。當脫氣容器在基本上低于環(huán)境的壓力下操作時，真空泵的動作允許釋放的氣體從脫氣容器中排出。這進而可允許去除額外的二氧化碳。

出口co2濃度可取決于入口co2濃度、脫氣流動回路內(nèi)的流體壓力，以及通過透析液流動回路和脫氣流動回路的流速。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，透析液流動回路和脫氣流動回路可并聯(lián)或串聯(lián)操作。圖9a和9b顯示了所去除的co2的量和對ph的影響隨著入口co2濃度的不同而變化。在所有試驗中，通過透析液流動回路和脫氣流動回路的流速被保持在300ml/min，且脫氣回路流體壓力被恒定保持在630mmhg真空度?？梢钥闯?，出口co2濃度不會明顯受到入口co2濃度顯著變化的影響。盡管入口co2濃度發(fā)生了變化，但是在所有情況下，出口co2濃度均降低到75-85mmhg。

圖10顯示了流程圖，其解釋了與接受自co2傳感器的數(shù)據(jù)相關(guān)的本發(fā)明的第一、第二和第三方面的真空泵和流體泵的操作的一個非限制性實施方案。在圖10中，可同時操作真空泵和液體泵。從co2傳感器111接收的數(shù)據(jù)被傳輸至控制單元112。如果由co2傳感器檢測到的co2濃度在期望范圍117內(nèi)，那么控制單元112可以相同的方式113繼續(xù)操作泵。如果co2傳感器檢測到的co2濃度過低118，那么控制單元可進行兩種選擇中的任一種。控制單元可使流體泵降低脫氣流動回路中的流速114，從而使得脫氣回路中的流體的絕對壓力增加，且由此減少由脫氣器去除的co2量，如圖3和7所示。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，步驟114可替代地涉及將流體泵完全切斷，由此停止從透析液中去除co2?？商娲?，控制單元可降低真空泵的泵送速率或完全切斷真空泵115。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，作為對表明co2含量過低的信號的響應(yīng)，可同時執(zhí)行步驟114和步驟115。降低真空泵的泵送速率或完全切斷真空泵將導(dǎo)致從脫氣容器中去除更少的氣體。如果由co2傳感器檢測到的co2濃度太高119，那么控制單元可使流體泵增加通過脫氣流動回路的流速116，且由此增加由脫氣器去除的co2量，如圖3和7所示。當通過流體泵的流量增加時116，控制單元可增加真空泵的泵送速率110，以更多地去除從溶液中釋放的氣體，同時可使在脫氣容器內(nèi)的壓力降低的情況下，能夠在脫氣容器中維持適當?shù)牧黧w液位，并去除更多的co2?？身憫?yīng)于作為對表明co2濃度太高的信號的響應(yīng)，可同時執(zhí)行步驟116和110。不管響應(yīng)于由co2傳感器接收到的數(shù)據(jù)所采取的動作，可連續(xù)監(jiān)測透析液中的co2濃度，如箭頭120所表示的，且隨著透析液中的co2濃度變化，可對流體泵的速率進行進一步調(diào)節(jié)。在圖10中描繪的本發(fā)明的第一、第二和第三方面的實施方案中，除了步驟115之外，真空泵可連續(xù)地運行，以隨著co2的積累從脫氣容器中排出co2。

圖11顯示了圖10中所示的實施方案的本發(fā)明的第一、第二和第三方面的替代實施方案，其中真空泵和流體泵交替運行?？刹僮髁黧w泵以抽取流體通過脫氣流動回路。顯示透析液中的co2濃度的數(shù)據(jù)被從co2傳感器121發(fā)送至控制單元122。當透析液中的co2濃度高于期望范圍123時，可如上文所解釋般操作流體泵以去除透析液中的co2。隨著流體泵的操作，可持續(xù)監(jiān)測co2濃度，如箭頭128所示。一旦co2濃度降低到期望范圍127，控制單元可切斷124流體泵。同時，可開啟125真空泵以去除已經(jīng)被收集在脫氣容器中的氣體。當流體泵關(guān)閉時，透析液中的co2濃度將增加(這是由于透析液未被引導(dǎo)通過脫氣器)，并且將如箭頭129所示的進行監(jiān)測。當co2濃度上升126至預(yù)設(shè)點123時，流體泵可再次運行且真空泵被切斷。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，控制系統(tǒng)可基于透析液中的初始二氧化碳濃度來設(shè)置真空泵和流體泵的初始泵送速率。例如，如果透析液中的初始二氧化碳濃度為415mmhg分壓，那么可將流體泵和真空泵設(shè)定為維持脫氣容器中的絕對壓力為100mmhg。如圖3所示，這將使得出口co2濃度在50mmhg至120mmhg分壓之間。在操作期間，如果二氧化碳的濃度降低到117mmhg分壓，那么控制系統(tǒng)可如上文所述的改變流體泵和/或真空泵的泵送速率，以在脫氣容器中維持190mmhg的絕對壓力。如圖3所示，這將使二氧化碳的濃度保持在50mmhg以上分壓的水平。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣器可位于緊隨吸附劑盒之后的流體流動路徑中。然而，脫氣器的位置不限于任何一個位置。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，脫氣模塊可位于吸附劑盒與透析器之間的其它位置。

為了使本發(fā)明的第一、第二和第三方面的透析系統(tǒng)的使用更為容易，閥和泵可由可編程控制器或計算機系統(tǒng)來操作，可編程控制器或計算機系統(tǒng)可被編程為調(diào)節(jié)通過泵和閥并進出貯箱的流動。具有光學傳感器、光電管(photocell)、磁傳感器或其它流動感測設(shè)備的轉(zhuǎn)子流量計(rotometer)或渦輪機可檢測通過脫氣系統(tǒng)中任何兩個點的流體流動。例如，可采用光學流體流動裝置測量流動，其中所述裝置包括光學流體壓力測量裝置，所述光學流體壓力測量裝置具有位于貯箱之間、連接器中或閥或閥組件中的任何一個流動路徑中的傳感器。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，上述光學流體傳感器可連接至與光電解調(diào)器相關(guān)聯(lián)的干涉儀，其具有表示兩個感測區(qū)域之間的壓力差的輸出信號。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，流動感測設(shè)備可具有伸入至流體流動路徑中的流動響應(yīng)元件以及與該元件相關(guān)聯(lián)的位置傳感器，所述位置傳感器響應(yīng)于流體流動而檢測流動響應(yīng)元件的位置變化。流動響應(yīng)元件可由具有本領(lǐng)域一般技術(shù)人員已知的期望特性的多種材料制成。

讀者請參閱圖8a和圖9a，圖8a表明了脫氣器中的壓力與已經(jīng)通過脫氣器的流體中的已溶解的二氧化碳的濃度之間的關(guān)系，圖9a表明了當進入脫氣器的流體中的二氧化碳濃度增加了一倍以上時，已經(jīng)通過脫氣器的流體中的二氧化碳濃度恒定地維持在窄小的范圍內(nèi)。如圖8a和圖9a中所說明的，脫氣器的操作壓力可用于控制流出脫氣器的流體中的二氧化碳的濃度。

參考圖12，其描述了：如何通過將脫氣器中的操作流體壓力控制為預(yù)定水平來控制透析液中已溶解的二氧化碳的濃度。血液如箭頭51所示的進入透析器50，且如箭頭52所示的流出透析器50。在透析液流動路徑55中再循環(huán)的透析液在連接器54處進入透析器50，且在連接器53處帶著已經(jīng)從血液中移出的尿素流出透析器50。透析液泵49泵送透析液通過閥47并通過吸附劑盒48，在吸附劑盒48中尿素通過交換過程而被從透析液中去除，其導(dǎo)致當透析液流過吸附劑盒48時，二氧化碳被添加至透析液中。流出吸附劑盒48的透析液在流體泵12的作用下通過入口管路65進入脫氣系統(tǒng)中。透析液通過脫氣限流器67，在此流體壓力由于透析液流過脫氣限流器67發(fā)生的壓降而降低。透析液進入脫氣容器68并通過可選的噴霧器18，噴霧器18用于增加液體的表面面積，且由此增加已溶解的二氧化碳從流體中釋放出而進入脫氣容器68頂部的氣體空間21的速率。二氧化碳氣體被收集在氣體空間21中，且已脫氣的流體被收集在液體空間11中。液體中的氣泡上升以被收集在氣體空間21中，液體流出脫氣容器68的基座25并通過流體泵12，且通過返回管路66返回至再循環(huán)透析液流動路徑55。

已釋放的氣體可在出口連接器33處流出脫氣容器68，且通過排氣管路63到達排氣閥40，并通過流出管路42到達流出閥41。在脫氣期間，流出閥41引導(dǎo)流動路徑通過除氣管路64到達除氣設(shè)備15。真空泵14將氣體從脫氣容器68的低壓環(huán)境中抽出，并將氣體通過脫氣出口管路43泵出。脫氣出口管路43可選地連接至排放管路46。將脫氣出口管路43連接至排放管路46消除了除氣泵14的噪音，且引導(dǎo)任何冷凝的水蒸氣通過排放管路46和連接器59而到達貯箱60。已去除的氣體通過排氣孔58從貯箱60中流出。

液位傳感器61可測量脫氣容器68中的液體液位26。液位傳感器61可為超聲波傳感器。液位傳感器61可為檢測磁浮子高度的簧片開關(guān)陣列。液位傳感器61可為霍爾效應(yīng)傳感器陣列。當液位傳感器61檢測到流體液位26低于預(yù)定水平時，可增加除氣泵14的速率以增加液體液位26。當液位傳感器61檢測到液體液位26高于預(yù)定水平時，可減小除氣泵14的速率。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，除氣泵14可用作防止空氣或液體通過脫氣出口管路43返回至脫氣器的止回閥，但是可允許氣體通過脫氣出口管路43從脫氣器中流出，包括當除氣泵斷電或關(guān)閉時。當進入透析液流動路徑55的液體導(dǎo)致壓力增加時，在預(yù)充期間，空氣可通過出口連接器33、排氣管路63、排氣控制閥40、脫氣流出閥41和除氣設(shè)備15以及脫氣出口管路43而從透析液流動路徑中55迅速排出，以當氣體空間21中的壓力大于大氣壓力時，迫使脫氣容器68的氣體空間21中的空氣通過出口連接器33。

當液體通過排放閥47、排放管路46和連接器59被從再循環(huán)透析液流動路徑55中排放至貯箱60時，排氣閥40可切換至過濾器29且空氣可如箭頭45所示的被吸入脫氣容器68中。過濾器29可具有排除微生物和微粒的一定的孔徑以防止在吸入空氣時污染系統(tǒng)。

在透析系統(tǒng)的沖洗、清潔和消毒期間，脫氣容器68可完全充滿液體，且液體可通過出口連接器33流出、通過排氣管路63、排氣控制閥40和脫氣流出閥41到達再循環(huán)管路44。此流動路徑使得清潔和消毒溶液(包括熱水、加熱的檸檬酸溶液和漂白劑的非限制性實例)能夠再循環(huán)地通過出口連接器33、排氣管路63和排氣控制閥40。以此方式，微生物污染物和生物膜可在脫氣容器68中以及當從系統(tǒng)中排出液體時還在用于將空氣引入系統(tǒng)的流動路徑中減少至最低程度。

在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，限流器67可具有固定的限制，或可包括壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器隨著流體泵12的泵送速率的改變而改變限流量，以使流出限流器的透析液中的預(yù)定壓力維持在流體泵12的操作速率的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可控制由限流器67引起的限制量以在通過脫氣器的流體中實現(xiàn)預(yù)定壓力。

壓力傳感器62可測量脫氣系統(tǒng)中的流體壓力。壓力傳感器62可設(shè)于脫氣容器上并且可測量液體或氣體中的壓力。壓力傳感器62可位于脫氣器中介于限流器67與流體泵12之間的任何位置處。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，從壓力傳感器62獲得的壓力測量值可用于調(diào)整限流器67的限制以在脫氣系統(tǒng)中獲得預(yù)定壓力。在本發(fā)明的第一、第二和第三方面的任何實施方案中，可控制流體泵12的速率以在脫氣系統(tǒng)中實現(xiàn)的預(yù)定流體壓力。如果由壓力傳感器測得的流體壓力高于預(yù)定壓力，那么可增加流體泵12的速率以降低脫氣器中的流體壓力。如果由壓力傳感器62測得的流體壓力低于預(yù)定流體壓力，那么可減小流體泵12的速率以增加脫氣器中的流體壓力。

在圖12中，可在本發(fā)明的第一，第二或第三方面的任何實施方案中采用替代的控制方案，其中氣體空間21中的壓力可由除氣泵14控制。氣體空間21中的壓力可由壓力傳感器62測量，且控制器可調(diào)整除氣泵14的速率以將氣體空間21中的壓力保持在預(yù)定水平。在此替代控制方案中，可增加流體泵12的速率以降低脫氣容器68中的液體液位26，或可降低流體泵12的速率以增加脫氣容器68中的液體液位26。在此方案中，來自液位傳感器61的液體液位測量可用于確定流體泵12的速率是應(yīng)當增加還是降低。本領(lǐng)域技術(shù)人員將注意到，流體泵12的速率可維持在恒定的速率，同時增加由限流器67引起的限流量以降低脫氣容器68中的液體液位26，或降低由限流器67引起的限流量以增加脫氣容器68中的液體液位26。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可根據(jù)具體操作需要，在透析系統(tǒng)中進行各種組合和/或修改和變化。另外，被說明或描述為本發(fā)明的方面的部分的特征可單獨地或組合地包括在本發(fā)明的方面中。