CN110180044A - 用于透析的脱气器和排气歧管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及与透析系统中的脱气器一起使用的脱气器歧管和排气歧管。脱气器歧管和排气歧管包括多个流体通道，其将透析液或气体输入和输出脱气器。脱气器歧管和排气歧管还可以包括诸如阀和传感器的部件，用于控制透析液的脱气。

Description

用于透析的脱气器和排气歧管

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年2月23日提交的美国临时专利申请第62/634,777号的权益和优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及与透析系统中的脱气器一起使用的脱气器歧管和排气歧管。脱气器歧管和排气歧管包括多个流体通道，其将透析液或气体输入和输出脱气器。脱气器歧管和排气歧管还可以包括诸如阀和传感器的部件，用于控制透析液的脱气。

背景技术

在包括基于吸附剂的系统的透析系统中，通过尿素酶将尿素分解成氨和二氧化碳可以产生一定量的气体如二氧化碳。产生的气体可以在诸如透析液的流体中进入溶液和/或形成气泡。碳酸氢盐缓冲系统还可以有助于在透析液液中产生过量的二氧化碳。在透析系统中去除二氧化碳和其他溶解的和未溶解的气体对于维持所需的pH、某些流体条件如碳酸氢盐或离子浓度并且避免产生气泡是重要的。已知的系统通常使用管道或流体管线将透析液导入和导出脱气器并从脱气器中除去气体。管道存在泄漏、扭结和闭塞的风险。使用多余的管道还会增加系统所需的成本和空间。

因此，需要能够在不使用复杂且不可靠的管道或流体管线的情况下将流体从透析液流动路径引导进出脱气器的系统。该需要延伸到从脱气器中除去气体。需要能够在不使用管道的情况下精确控制由脱气器除去的气体，特别是二氧化碳的量的系统。为了降低成本并提高可制造性，需要使用歧管而不是流体管线来控制流体和气体进出脱气器的系统。

发明内容

本发明的第一方面涉及脱气器歧管。在任何实施例中，脱气器歧管可包括多个通道，所述通道可流体地连接到透析系统中的一个或多个入口和一个或多个出口；一个或多个入口包括第一入口和第二入口，第一入口可流体连接到第一流体管线，第一流体管线可流体连接到透析液流动路径，第二入口可流体连接到第二流体管线；第二流体管线可流体连接到脱气器的出口；所述一个或多个出口包括可流体连接到所述脱气器的入口的第一出口和可流体连接到第三流体管线的第二出口，所述第三流体管线可流动地连接到所述第一流体管线下游的透析液流动路径。

在任何实施例中，脱气器歧管可包括位于第一入口和第一出口之间的流体通道中的压力传感器。

在任何实施例中，第一入口和第一出口可限定第一流体通道。

在任何实施例中，脱气器歧管可包括从第二入口到第一流体通道的第二流体通道。

在任何实施例中，脱气器歧管可包括从第一流体通道到第二出口的第二流体通道。

在任何实施例中，第二流体管线可包括第一流体泵。

在任何实施例中，脱气器歧管可包括控制器；所述控制器控制第一流体泵和透析液泵，以控制流体通过第一出口和第二出口的比例。

在任何实施例中，控制器可以基于由流体通道中的压力传感器测量的流体压力和脱气器中的气体压力来控制流到第一出口和第二出口的流体的比率。

在任何实施例中，控制器可以通过控制第一流体泵和透析液泵的泵速比来控制流到第一出口和第二出口的流体的比率。

作为本发明第一方面的一部分，公开的任何特征可以单独或组合地包括在本发明的第一方面中。

本发明的第二方面涉及一种方法。在任何实施例中，该方法可包括a)将透析液从透析液流动路径泵送到脱气器歧管的第一入口；b)将一部分透析液泵送通过脱气器歧管的流体通道到达脱气器歧管的第一出口；其中脱气器歧管的第一出口流体连接到脱气器的入口；c)将一部分透析液泵送通过脱气器歧管的流体通道到达脱气器歧管的第二出口；其中脱气器歧管的第二出口流体连接到透析液流动路径；d)将流体从脱气器的出口泵入脱气器歧管的第二入口；其中脱气器歧管的第二入口流体连接到流体通道。

在任何实施例中，该方法可包括利用流体通道中的压力传感器测量流体压力的步骤。

在任何实施例中，该方法可包括以下步骤：基于流体压力控制泵送到脱气器歧管的第一出口的流体与泵送到脱气器歧管的第二出口的流体的比率。

在任何实施例中，控制泵送到脱气器歧管的第一出口的流体与泵送到脱气器歧管的第二出口的流体的比率的步骤可包括控制位于脱气器的出口和第二入口之间的第一泵和位于第二出口下游的第二泵的泵速比。

在任何实施例中，该方法可包括以下步骤：用真空泵将气体从脱气器的气体出口泵送到排气歧管的第一入口，并且从排气歧管的第一入口泵送到排气歧管的第一出口。

在任何实施例中，该方法可包括选择性地操作位于排气歧管的第一入口和排气歧管的第一出口之间的阀的步骤，以控制脱气器中的气体压力。

在任何实施例中，选择性地操作阀的步骤可以由控制器执行。

作为本发明第二方面的一部分而被公开的任何特征可以单独或组合地包括在本发明的第二方面中。

本发明的第二方面涉及一种系统。在任何实施例中，该系统可包括本发明第一方面的脱气器歧管；和排气歧管；排气歧管包括可流体连接到透析系统中的一个或多个入口和一个或多个出口的多个通道；所述一个或多个入口包括可流体连接到第一流体管线和第一通道的第一入口，所述第一流体管线可流体连接到所述脱气器的气体出口；至少第一阀将第一入口流体连接到第一出口；第一出口流体连接到真空泵。

在任何实施例中，排气歧管可包括第二阀；第二阀将排气歧管的第二入口流体连接到第一入口；第二入口连接到过滤器。

在任何实施例中，排气歧管可包括第二阀；第二阀将第一入口流体连接到第二出口；第二出口流体连接到透析液流动路径。

在任何实施例中，该系统可包括控制器；控制器控制第一阀以保持脱气器中的所需压力。

公开作为本发明的第三方面的部分的任何特征可单独或以组合形式包括在本发明的第三方面中。

附图说明

图1a示出了用于吸附剂透析，被配置成对透析液进行脱气的脱气模块的示意图。

图1b示出了用于吸附剂透析，被配置成允许空气被吸入系统的脱气模块的示意图。

图2示出了用于吸附剂透析，被配置成利用成核室对透析液进行脱气的脱气模块的示意图。

图3是示出脱气器中的出口CO₂浓度为脱气容器中的绝对压力的函数的图。

图4是示出在环境压力下脱气器中的出口CO₂浓度作为具有脱气器的系统中流速的函数的图。

图5a是示出在透析回路中的两个位置处在脱气容器上游具有流体泵时由脱气器去除的溶解的CO₂的量的图。

图5b是示出在透析回路中的两个位置处在脱气容器上游具有流体泵时通过脱气器的流体的pH变化的图。

图6a是示出在脱气容器下游具有流体泵时由脱气器去除的溶解的CO₂量作为透析液流回路流速的函数的图。

图6b是示出在脱气容器下游具有流体泵时通过脱气器的流体的pH变化作为透析液流回路流速的函数的图。

图7是示出在脱气容器下游具有流体泵时由脱气器去除的溶解的CO₂量作为脱气流回路流速的函数的图。

图8a是示出在脱气容器下游具有流体泵时由脱气器去除的溶解的CO₂量作为脱气流回路中真空水平的函数的图。

图8b是示出在脱气容器下游具有流体泵时通过脱气器的流体的pH变化作为脱气流回路中真空水平的函数的图。

图9a是示出在脱气容器下游具有流体泵时由脱气器去除的溶解的CO₂量作为脱气器入口处CO₂浓度的函数的图。

图9b是示出在脱气容器下游具有流体泵时通过脱气器的流体的pH变化作为脱气器入口处pH的函数的图。

图10是示出所述泵相关于透析液中存在的二氧化碳的运行的流程图。

图11是示出所述泵相关于透析液中存在的二氧化碳的替代运行的流程图。

图12是脱气系统的示意图，该脱气系统具有压力传感器以测量脱气器内的压力，并具有控制阀以将脱气容器的通气口交替地连接到空气入口过滤器、用于通过真空泵去除气体的排出管线或用于流体再循环的透析液流路。

图13示出了脱气容器，其中脱气喷雾器通过脱气容器的顶部进入。

图14示出了脱气容器的截面图。

图15a-b示出了脱气容器的俯视图和侧视图。

图16示出了用于脱气系统的喷嘴的非限制性实施例。

图17a-b示出了基于模拟处理进入脱气系统的预期二氧化碳水平。

图18示出了用于脱气系统的脱气器歧管。

图19示出了用于脱气系统的排气歧管。

具体实施方式

除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语通常具有与相关领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

本文使用的冠词“一个/一种(a)”和“一个/一种(an)”是指该冠词的一个或多于一个(即至少一个)语法对象。例如，“一个元件”表示一个元件或多于一个元件。

术语“包含”包括但不限于词语“包含”之后的任何内容。因此，该术语的使用表明所列出的元件是必需的或强制性的，但是其他

术语“由……组成”包括并且局限于短语“由……组成”之后的任何内容。因此，该短语表示有限的要素是必需的或强制性的，并且可不存在其他要素。

术语“基本上由……组成”包括术语“基本上由……组成”之后的任何内容以及不影响所述设备、结构或方法的基本操作的附加要素、结构、动作或特征。

术语“控制(control)”、“控制(controlling)”或“控制(controls)”可以指一个部件指导第二部件的动作的能力。

“控制器”、“控制器”、“处理器”或“微处理器”是监测和影响给定系统的操作条件的装置。操作条件通常被称为系统的输出变量，其中输出变量可以通过调节某些输入变量而被影响。

“脱气器”是用于从流体中去除溶解的和未溶解的气体的部件。术语“脱气器”可以涵盖脱气容器，以及流体泵和真空泵，流体泵和真空泵连接到脱气容器并协同工作以在流过脱气容器的流体中产生真空并从脱气容器中排出气体。

“脱气器歧管”可以指包含一个或多个流体通道的部件，并且可选地包括一个或多个部件例如阀和传感器。脱气器歧管可用作透析系统的一部分，用于将流体、气体或其组合输送到脱气器和从脱气器输送。

术语“透析液”描述一种流体，来自待透析的流体的溶质通过膜扩散进入或离开所述流体。透析液通常含有浓度接近血液中电解质的生理浓度的电解质。

术语“透析液流回路”、“透析液流路”或“透析液导管流路”是指输送透析液的流体路径的任何部分，并且被构造成形成用于血液透析、血液过滤、超滤、血液透析过滤或超滤的流体回路的至少一部分。可选地，流体通路可在充灌步骤期间含有充灌流体或在清洁步骤期间含有清洁流体。

“透析液泵”可以是配置成通过透析液流动路径移动流体、气体或其组合的泵。

“透析”可以是一种过滤，或是通过膜选择性扩散的过程。透析经由通过膜的扩散从待透析的流体中去除特定范围分子量的溶质，形成透析液。在透析期间，使待透析的流体通过过滤膜，而使透析液通过该膜的另一侧。将溶解的溶质通过流体之间的扩散传输越过过滤膜。透析液用于从待透析的流体中去除溶质。透析液还可以为其他流体提供富集。

术语“透析系统”可以指配置成进行任何类型的透析治疗的一组组件，所述任何类型包括腹膜透析、血液透析、血液滤过、血液透析滤过或超滤。

术语“下游”是指第一部件在流路中相对于第二部件的位置，其中流体、气体或其组合在正常操作期间将在经过第一部件之前经过第二部件。第一部件可以说是第二部件的“下游”，而第二部件是第一部件的“上游”。

“过滤器”可以指具有开口或孔的部件，流体、气体或其组合可以通过所述开口或孔，但是防止大于孔或开口的颗粒穿过过滤器。

术语“可流体连接”是指从一点到另一点提供流体、气体或其组合的通道的能力。提供这种通道的能力可以是两点之间的任何连接、紧固或成形，以允许流体、气体或其组合的流动。这两个点可以在任何类型的隔室、模块、系统、部件和再装填器中的任何一个或多个之内或之间。

术语“流体连接”是指一种特定状态，使得流体、气体或其组合的通道从一个点提供到另一个点。连接状态还可以包括未连接状态，使得两个点彼此断开连接以中断流动。将进一步理解，如上所定义的两个“可流体连接”的点可以来自“流体连接”状态。这两个点可以在任何类型的隔室、模块、系统、部件和再装填器中的任何一个或多个之内或之间。

“流体管线”可以指管道或导管，流体、气体或其组合可以通过该管道或导管。流体管线还可以在不同操作模式(如清洁或清洗管线)期间含有空气。

术语“流体压力”是指流体对容器或导管壁施加的力。

“流体泵”可以指用于在整个系统中移动流体、气体或其组合的泵。

术语“气体出口”是指部件的一部分，在任何类型的流体管线、导管或流体通路中可以通过其将气体从该部件拉出。在一个非限制性实施例中，该部件可为脱气器或脱气容器。

术语“气体压力”是指由气体施加的力。气体压力还可以指气体施加在容器或导管壁上的压力。

术语“入口”可以指部件的一部分，流体、气体或其组合可以通过其被吸入该部件中。在一个非限制性实例中，该部件可为歧管。

“保持所需压力”或“保持所需压力”是指以使得部件或导管中的流体或气体压力保持在特定范围内的方式操作系统。

术语“测量”可指确定任何参数或变量。参数或变量可涉及系统、组件、流体、气体或一种或多种气体或流体的混合物的任何状态或值。

术语“出口”是指部件的一部分，在任何类型的流体管线、导管或流体通路中可以通过其将流体、气体或其组合从该部件拉出。在一个非限制性实施例中，该部件可为歧管。

术语“通道”是指流体路径，流体、气体或其组合可以通过其从一个位置到另一个位置，其中通道具有壁以限制通道内的流体或空气并且所述壁至少部分地环绕流体或气体并连接两个位置。

术语“多个”可以指两个或更多个任何类型的物体。在一个实施例中，该术语可用于描述两个或更多个部件、系统、通道或流体路径的存在。

术语“泵送”或“以泵送”是指利用泵通过流动路径移动流体、气体或其组合。

“泵速”是指每单位时间通过泵移动的流体、气体或其组合的体积。

术语“压力传感器”是指用于测量液体容器、容器或流体管线中的气体、流体或其组合的压力的装置。

术语“流体比”是指在不同流动路径中移动的流体的相对量。

术语“泵速比”是指在给定时间内由不同泵移动的流体、气体或其组合的相对量。

术语“选择性地操作”阀指的是打开或关闭阀以产生指定的流体流动路径。

术语“上游”是指第一部件在流路中相对于第二部件的位置，其中流体、气体或其组合在正常操作期间将在经过第二部件之前经过第一部件。第一部件可以说是第二部件的“上游”，而第二部件是第一部件的“下游”。

“真空泵”是用于在部件中产生负压的泵。

“阀”是能够通过打开、关闭或阻塞一个或多个通路来引导流体、气体或其组合的流动以允许流体、气体或其组合在路径中行进的装置。被配置成实现期望流动的一个或多个阀可被配置成“阀组件”。

“排气歧管”指包含一个或多个流体通道的部件，并且可选地包括一个或多个部件例如阀和传感器。排气歧管可以连接到透析液流动路径中的脱气器的气体出口。

脱气容器

本发明的第一、第二和第三方面涉及用于去除由吸附剂盒中的尿素分解产生的气体(特别是二氧化碳)的脱气器和相关的系统和方法。根据本发明的第一、第二和第三方面的脱气模块示于图1a中。透析液流的方向由箭头表示。脱气模块可以放置在透析回路中，优选放置在吸附剂盒(未示出)和透析器(未示出)之间的一点处。脱气模块可具有脱气流回路，其提供与透析液流路平行的流体流。平行配置允许通过脱气回路的流体流独立于通过透析器的流体流速，使得通过脱气回路的流体流速可小于或大于通过透析器的透析液流速。因此，平行配置提供控制灵活性以调节脱气回路流速，用于实现最佳脱气，而不需要通过透析器的透析液流速改变。替代地，通过脱气模块的流体流可以与流向透析器的透析液流串联布置。

当透析液进入脱气模块时，透析液可以流过图1a的脱气限制器13。脱气限制器13可用于限制通过脱气系统的流体的流动。脱气限制器13可以是窄管或可以以受控方式变窄的流路的任何部分。例如，可以由流路(其可压扁并且具有辊子部分以产生流路的具有变窄内径的部分)的一部分来提供限制，从而限制流动。本发明的第一、第二和第三方面也考虑了本领域普通技术人员已知的限制流动的任何其他机械结构。流体连接到脱气限制器13的流体泵12将流体拉过脱气限制器13，从而在脱气限制器13的脱气容器11侧产生减压。可以在脱气限制器13的脱气容器11侧产生真空。可以在脱气限制器13之后放置压力传感器(未示出)以确定脱气器中的流体压力。重要的是，本发明的流体泵12可以位于脱气容器11的下游，以允许改善对二氧化碳的去除。可通过将流体拉过脱气限制器13而产生的真空有助于通过将流体的压力降低到低于液体中溶解气体的分压来从溶液中吸出溶解气体(包括二氧化碳)。脱气限制器13不必是单独的部件。相反，脱气容器11的流体入口可以是窄的，因此用作限流器。除气泵组件15上的真空泵14可以由除气管线23流体连接到脱气容器11，并且可以理想地通过机械通气阀20去除脱气容器11内的低压环境中的气体。流体通过穿过脱气容器11的基底25并穿过脱气喷雾器18而进入脱气容器11。然而，对于流体通过基底进入或离开，本发明的第一、第二或第三方面没有特别要求。脱气喷雾器18产生薄的喷雾或雾，这可以通过增加与脱气容器11内的气体空间21中的低压气氛接触的液体的表面积来增加溶液中溶解气体的释放，以增加气体可以从液体中释放出来的速率。在某些实施例中，流体可以在除基底25之外的其他位置处进入脱气容器11。例如，流体可以在脱气容器11侧面上的一位置处进入脱气容器11。脱气喷雾器18可定位在脱气容器11内，使得脱气喷雾器18在最大流体液位26的上方。脱气喷雾器18是可选的，对于从透析容液中去除二氧化碳或其他气体而言不是必需的。脱气喷雾器18中的流动限制导致流体中充分的压力降低，并且脱气限制器13不是必需的。二氧化碳和其他气体聚集在脱气容器11的气体空间21中并通过通气阀10离开脱气容器11，该通气阀定位在流体连接到脱气容器11的连接器33上。虽然被描述为三通阀，但是通气阀10可以是一个或多个阀的任何组合以适合于实现期望的气流控制。在图1a中，通气阀10中打开的通路以黑色显示。除气泵组件15上的真空泵14由除气管线23附连到脱气容器11，并提供将气体从低压脱气容器11移出到大气中所需的力。真空泵14施加的真空大于或等于由流体泵12将流体拉过脱气限制器13所产生的真空，这允许从脱气容器11中去除积聚的气体。

由于存在真空泵14，所以本发明的第一、第二和第三方面的脱气容器11可以在低于大气压的压力下操作。通过将脱气容器11保持在低于大气压的压力下，与不存在本发明的第一、第二和第三方面的所述泵系统相比，可以更容易地去除存在于流体中的二氧化碳。通气阀10可以允许气体通过过滤器29离开，直接进入大气，如箭头30所示。过滤器29是颗粒过滤器，其用于从流过过滤器29的空气中去除颗粒物质。气体可以行进通过除气管线23，到达除气泵组件15并进入大气，如箭头24所示。

通气阀10可以是三通阀，如图1a所示。这可以允许将空气通过除气管线23从脱气容器11中去除，并且当流体正在从系统排出时还允许空气被吸入脱气流回路。溢流浮子19和机械通气阀20可提供用于自动关闭的机构，防止流体通过通气阀10离开脱气容器11，但允许在系统的填充或排出期间添加或去除空气。如果脱气容器11中的流体液位达到某一点之上，则溢流浮子19可以直接或间接地阻止流体流过机械通气阀20。脱气容器11中的最大流体液位可以由线26表示，而最小流体液位可以由线22表示。脱气浮动通道27可用于确保溢流浮子19与机械通气阀20适当地接合。脱气浮动通道27可以直接放置在机械通气阀20的下方，使得当溢流浮子19上升到脱气容器11的顶部时，溢流浮子19将适当地遮盖机械通气阀20。或者，浮子可以移动致动器，使得机械通气阀20关闭。脱气浮动通道27可以由流体可渗透的物质(如网)制成，使得流体仍然可以自由地移动通过脱气容器11。在某些实施例中，脱气浮动通道27的功能可以由穿过溢流浮子19的杆来实现，其中所述杆锚固到脱气容器11。溢流浮子19可以拴系到致动器(未示出)。如果溢流浮子19上升，则系绳(未示出)可以通过拉动致动器来启动致动器，以关闭真空泵14和流体泵12或调节其泵速。

下部液位传感器17和上部液位传感器16可以感测脱气容器11中的流体液位。脱气容器11中的流体液位可以是由流体泵12和真空泵14独立或协同工作而产生的真空的函数。可以根据需要调节流体泵12和真空泵14的泵速以维持脱气容器11中的正确流体液位。下部液位传感器17和上部液位传感器16可以与控制器(未示出)电子通信。流体泵12和真空泵14的泵速可以由控制器自动调节，以保持脱气容器11中的流体的适当液位。如果脱气容器11中的流体液位接近或高于最大流体液位26，则可以增加流体泵12的泵速，和/或可以降低真空泵14的泵速。如果脱气容器11中的流体液位接近或低于最小流体液位22，则可以降低流体泵12的泵速和/或可以增加真空泵14的泵速。

在某些实施例中，仅需要一个传感器来检测脱气容器11中的流体液位。例如，超声波传感器或机械浮子可用于确定脱气容器11中的流体液位。本发明的第一、第二和第三方面考虑了本领域已知的任何其他类型的液位传感器。

二氧化碳传感器28可以确定在透析液已通过脱气器后透析液流路中存在的二氧化碳的量。对流体泵12和真空泵14的泵速可以如下所述响应于从二氧化碳传感器28接收的信号进行调节，以便从透析液中去除更多或更少的二氧化碳，并因此输送更多或更少的二氧化碳到主透析液流路。如果二氧化碳传感器28在透析液中检测到的二氧化碳水平高于或低于预设值，则可以自动调节所述泵。或者，可以响应于来自二氧化碳传感器28的输出而手动调节所述泵。该系统可以控制脱气器以保持离开脱气器的流体中的二氧化碳水平在50和200mmHg分压之间、50和120mmHg分压之间、50和80mmHg分压之间、70和100mmHg分压之间、80和120mmHg分压之间、50和200mmHg分压之间或100和200mmHg分压之间中的任何一个。二氧化碳传感器28可以放置在透析液流路中的任何位置，但是优选放置在脱气流路的出口和透析器(未示出)的入口之间。本领域技术人员将理解，二氧化碳传感器28可以是能够直接或间接测量流体中的二氧化碳的任何部件。

二氧化碳传感器和传感器在本领域中是已知的。示例包括非色散红外(NDIR)检测器，检测气体中二氧化碳浓度的，其可从许多制造商商购获得，例如苏格兰格拉斯哥市的气体传感解决方案公司(Gas Sensing Solutions)；比色光学检测器，通过在液体中二氧化碳浓度变化时产生颜色变化的基质来检测液体中的二氧化碳(德国雷根斯堡市的PreSens精密传感股份有限公司(PreSens Precision Sensing GmbH))；利用Severinghaus电极的传感器，如英国莱斯特市的梅特勒-托利多公司(Mettler Toledo)的InPro CO₂传感器。

脱气模块的泵可以是本领域已知的任何类型。在某些实施例中，流体泵12和真空泵14可以是相同类型的泵。或者，流体泵12和真空泵14可以是不同类型的泵。在某些实施例中，流体泵12和真空泵14可以是齿轮泵。或者，流体泵12和真空泵14可以是蠕动泵、隔膜泵或叶轮泵。流体泵12还可以具有附连到流体泵12的传感器31，以监测流体泵12的性能并检测磨损。必须选择流体泵12，以便用泵入口以有效去除二氧化碳所需的较低绝对压力运行。

通过脱气模块的流体的流动可以是可变的。可以由流体泵12提供对流动的控制。在某些操作条件下，由流体泵12提供的流速可小于通过主透析液回路的流速。可以操作流体泵12，使得流过脱气模块的流量明显大于通过主透析液回路的流量。可以操作流体泵12以使通过脱气流回路的流体以2-3倍于透析液流路的速率移动。或者，可操作流体泵12以使通过脱气流回路的流体速率为透析液流路速率的1-6倍、透析液流路速率的1-2倍、透析液流路速率的3-4倍、透析液流路速率的4-5倍，或透析液流路速率的5-6倍。通过脱气模块的流动可以由与流体泵12通信的控制器根据待去除的二氧化碳的量进行自动控制。

当脱气容器11在真空下被操作时，本发明可以利用真空泵14将气体从脱气容器11中去除到大气中。已知的脱气系统在环境压力下将流体泵送到液体容器中，其中允许气泡逸出。然而，提供第二泵或提供本发明的第一、第二和第三方面中描述的任何一种特定的泵配置以使脱气容器11保持在真空下，会意外地导致更多量的气体(如二氧化碳)被去除。

从脱气容器11到通气阀10的通道可以被疏水膜(未示出)覆盖。疏水膜将防止流体通过机械通气阀20从脱气容器11中逸出。这反过来保护真空泵14免受液体损坏并防止不期望的液体流失(从系统中流失)，同时仍然能够去除气体。疏水膜可以定位在任何适当的位置，以防止流体无意流到真空泵14，从而防止流体损坏。疏水膜的一个示例是聚四氟乙烯或PTFE。然而，疏水膜可以由任何材料制成。

在排出本发明的第一、第二和第三方面的透析系统期间，可以将空气吸入系统中，以排出系统的流体通路中的流体。可以通过通气阀10将空气添加到系统中，如图1b所示。在图1b中，通气阀10的打开通路以黑色显示。空气可以通过过滤器29并且通过通气阀10进入脱气容器11，该过滤器可以在空气进入透析系统之前去除任何颗粒物质和微生物。流体泵12可以迫使该空气进入透析液流路(未示出)。

如图2所示，脱气喷雾器的功能可以由成核室32代替。成核室32含有高表面积介质，如纤维网、过滤器或珠子，或本领域普通技术人员已知的其他构造。高表面积提供了气泡可以成核并聚集以形成更大气泡的位置，从而更有效地去除气体。当流体进入脱气容器11并在气体空间21处聚集时，气泡上升通过流体，类似于图1a中所示。成核室32可以放置在脱气容器11的内部，使得当流体移动通过脱气容器11时流体移动通过成核室32，气泡一旦从成核室32中的高表面积介质中释放出来被立即收集在脱气容器11的气体空间21中。

在某些实施例中，可以使用成核室和脱气喷雾器二者。这种布置可以进一步帮助气体从溶液中释放以聚集在脱气容器11的顶部。然而，在某些实施例中，可以仅使用脱气喷雾器或成核室中的一个。

图3是显示脱气器出口处的CO₂出口浓度(表示为分压)作为脱气容器11中各种CO₂入口浓度下的绝对压力(表示为分压)的函数的曲线图。标记为130的区块是在50和120mmHg之间的期望操作CO₂浓度(表示为分压)。图1和2中所示的脱气容器11中的绝对压力是由流体泵12的泵速确定的流体压力和由真空泵14的泵速确定的真空压力的函数。通过控制两个泵，可以精确地控制脱气容器11中的压力。如图3所示，本发明的第一、第二和第三方面的脱气器能够去除足够的CO₂以使脱气器出口处的二氧化碳水平在大范围的入口CO₂浓度和透析液流速下保持在50和120mmHg之间。脱气容器压力在60和200mmHg绝对压力之间可以允许在一系列入口CO₂浓度和透析液流速下最佳地去除CO₂。在某些实施例中，脱气容器压力在40mmHg和2000mmHg之间、40mmHg和300mmHg之间、40mmHg和100mmHg之间、80mmHg和150mmHg之间、120mmHg和250mmHg之间或200mmHg和300mmHg之间中的任何一个，可以允许最佳的去除CO₂。通过调节两个泵的泵速以达到所需的脱气容器压力，可以获得所测试的所有范围的入口CO₂浓度和流速下期望的出口CO₂浓度。如果CO₂浓度低于下限，则可以关闭真空泵14。在这种情况下，脱气容器11中的压力将与透析液的压力相同，其可高达2000mmHg。

图4提供了在不使用本发明的第一、第二和第三方面的真空泵的系统中在环境压力下运行的已知系统的比较数据(其显示出口CO₂浓度，表示为分压)。因为在已知系统中没有使用真空泵，并且已知的脱气容器不能在低的绝对压力下起作用，所以CO₂去除量受限于在脱气容器中保持足够压力以排出释放的气体的需要。如在图4中可以看到的，在真空下没有脱气容器的脱气器仅在CO₂的入口浓度为大约200mmHg或更低时才能起作用以获得50和120mmHg之间的出口CO₂浓度。

如图5和6所示，在脱气容器下游添加流体泵对于本发明的第一、第二和第三方面可能是重要的。通过将流体泵放置在脱气容器的下游，提高了去除CO₂的效率。图5a显示了借助置于脱气容器下游的流体泵在真空下无需运行脱气容器的情况下从透析液中去除的CO₂量。图5b显示了相同系统中pH的变化。相比之下，图6a和6b显示了在脱气容器下游添加流体泵的相同系统中的CO₂去除量和对pH的影响，其被显示以适合于透析液流路流速150毫升/分钟至500毫升/分钟。如在图6a和6b中可以看到的，通过将流体泵添加到下游位置，取决于透析液流速，可以去除1/3和2/3之间的CO₂。相反，如图5a和5b所示，当流体泵放置在脱气容器的上游时，去除的CO₂少得多。

如在图5中可以看到的，脱气器相对于微生物过滤器上游或下游的位置不会改变CO₂去除量。在微生物过滤器上游具有脱气器的所述配置可以在气体到达微生物过滤器之前从透析液中去除气体，从而有利地减少微生物过滤器中的气体积聚。

图7显示了作为通过脱气流回路的流速的函数的CO₂去除量。在图7所示的所有流量中，透析液流速为600毫升/分钟。如图所示，随着通过脱气流回路的流速增加，CO2去除量可以增加。

图8a和8b显示了作为脱气流回路中绝对压力的函数的CO₂去除量和对pH的影响。在这些试验中，透析液流速和脱气流速保持恒定在300毫升/分钟。可以看出，随着脱气流回路中的绝对压力降低，去除了更多的CO₂。如图8a和8b所示，脱气流回路压力可与出口CO₂浓度成线性关系。脱气流回路中，特别是脱气容器中的压力可以受到流体泵将流体拉过脱气限流器的动作和真空泵从脱气容器中去除所释放气体的作用的影响。当脱气容器在大体上低于环境压力的压力下操作时，真空泵的作用允许所释放的气体从脱气容器中排出。反过来，这可以允许去除额外的CO₂。

出口CO₂浓度可取决于入口CO₂浓度、脱气流回路内的流体压力以及通过透析液流路和脱气流回路的流速。透析液流路和脱气流回路可以并行或串联运行。图9a和9b显示了在不同的入口CO₂浓度下的CO₂去除量以及对pH的影响。在所有试验中，通过透析液流路和脱气流回路的流速保持在300毫升/分钟，并且脱气回路流体压力保持恒定在630mmHg真空。可以看出，出口CO₂浓度不受入口CO₂浓度的大变化的显著影响。在所有情况下，尽管入口CO₂浓度存在变化，但出口CO₂浓度降至75-85mmHg之间。

图10示出了流程图，说明了本发明的第一、第二和第三方面的，与从CO₂传感器接收的数据相关的真空泵和流体泵的运行的一个非限制性实施例。在图10中，可以同时运行真空泵和流体泵两者。从CO₂传感器111接收的数据被发送到控制器112。如果在步骤117中由CO₂传感器111检测到的CO₂浓度在期望范围内，则控制器112可以在步骤113中以相同方式继续操作所述泵。如果由CO₂传感器111检测到的CO₂浓度太低(118)，则控制器112可以执行两种选项中的任一种。控制器112可以在步骤114中使流体泵降低脱气流回路中的流速，使得脱气回路中的流体的绝对压力增加，从而减少如图3和7所示脱气器去除的CO₂量。或者，步骤114可以要求完全关闭流体泵，从而停止从透析液中去除CO₂。或者，控制器112可以在步骤115中降低真空泵的泵速或完全关闭真空泵。在某些实施例中，步骤114和步骤115都可以响应于显示CO₂水平过低的信号而被执行。降低真空泵的泵速或完全关闭真空泵将使得从脱气容器中去除的气体较少。如果CO₂传感器111检测到的CO₂浓度过高(119)，则控制器112可以使流体泵在步骤116中增加通过脱气流回路的流速，从而增加如图3和7所示脱气器去除的CO₂量。控制器112可以在步骤110中增加真空泵的泵速，以在通过流体泵的流速增加(步骤116)时去除从溶液中释放的增加量的气体，这也使得当脱气容器内的压力降低时能够在脱气容器中保持适当的液位并去除更多的CO₂。步骤116和110都可以响应于表明CO₂浓度过高的信号而被执行。不管响应于CO₂传感器111接收的数据而采取的动作如何，可以连续监测透析液中的CO₂浓度，如箭头120所示，并且可以在透析液中的CO₂浓度发生变化时进一步调节流体泵的速率。除了步骤115之外，真空泵可以连续运行，以在CO₂积聚时从脱气容器中抽出CO₂。

图11示出了图10中所示实施例的替代实施例，其中使真空泵和流体泵交替运行。可以操作流体泵以将流体拉过脱气流回路。将显示透析液中的CO₂浓度的数据从CO₂传感器121发送到控制器122。当透析液中的CO₂浓度高于期望范围123时，可以如上所述运行流体泵以从透析液中去除CO₂。随着流体泵运行，可以连续监测CO₂浓度，如箭头128所示。一旦CO₂浓度降低到期望范围127中，控制器112就可以使流体泵关闭124。同时，可以打开真空泵125以去除在脱气容器中聚集的气体。当关闭流体泵时，由于透析液没有被引导通过脱气器，透析液中的CO₂浓度将增加，并且将如箭头129所示被监测。当CO₂浓度上升126到期望范围123时，可以再次运行流体泵并关闭真空泵。

控制器可以基于透析液中的初始二氧化碳浓度设定真空泵和流体泵二者的初始泵速。例如，如果透析液中的初始二氧化碳浓度为415mmHg分压，则可设定流体泵和真空泵以使脱气容器中的绝对压力保持在100mmHg。如图3所示，这将允许出口CO₂浓度在50-120mmHg分压之间。如果在运行期间二氧化碳浓度降至117mmHg分压，则控制器可以如上所述改变流体泵和/或真空泵的泵速，以保持脱气容器中的绝对压力为190mmHg。如图3所示，这将保持二氧化碳水平高于50mmHg分压。

在某些实施例中，脱气器可以位于流体流路中直接位于吸附剂盒之后的位置。然而，脱气器的位置不限于任何一个位置。或者，脱气模块可位于吸附剂盒和透析器之间的其他位置。

为了更容易地利用本发明的第一、第二和第三方面的透析系统，所述阀和泵可以由可编程控制器或计算机系统运行，该可编程控制器或计算机系统可以被编程以调节通过泵和阀的流量以及进出储存器的流量。具有光学传感器、光电池、磁传感器或其他流量传感设备的旋转计或涡轮机可以检测通过脱气系统中的任何两个点的流体的流动。例如，可以提供光学流体流动装置用于测量流动，其中该装置包括光学流体压力测量装置，该光学流体压力测量装置具有定位在储存器之间、在连接器中、或在阀或阀组件中的任何一个流路中的传感器。上述光学流体传感器可以连接到与光电解调器相关联的干涉仪，该光电解调器具有表示两个感测到的区域之间的压差的输出信号。在某些实施例中，流量传感设备可具有突出到流体流路中的流量响应元件，以及与该元件相关联的位置传感器，位置传感器响应于流体流动检测流量响应元件的位置变化。流量响应元件可以由具有本领域普通技术人员已知的期望特性的各种材料制成。

读者可以参照图8a，其示出了脱气器中的压力与已经通过脱气器的流体中溶解的二氧化碳的浓度之间的关系，并且还参照图9a，其表明当进入脱气器的流体中的二氧化碳浓度增加一倍以上时，已经通过脱气器的流体中的二氧化碳浓度在窄的范围内保持恒定。如图8a和9a所示，脱气器的工作压力可用于控制离开脱气器的流体中的二氧化碳浓度。

参照图12，提供了如何通过将脱气器中的工作流体压力控制到预定水平来控制透析液中溶解的二氧化碳浓度的描述。如箭头51所示，血液进入透析器50，并如箭头52所示离开透析器50。在透析液流路55中再循环的透析液在连接器54处进入透析器50，并在连接器53处离开透析器50，其中已从血液中去除尿素。透析液由透析液泵49通过阀47泵送并通过吸附剂盒48，其中以交换过程从透析液中去除尿素，当透析液流过吸附剂盒48时，交换过程使得二氧化碳被添加到透析液中。离开吸附剂盒48的透析液经流体泵12的作用通过入口管线65被吸入脱气系统。透析液通过脱气限流器67，其中流体压力经当透析液流过脱气限流器67时发生的压降而降低。透析液进入脱气容器68并通过可选的脱气喷雾器18，该脱气喷雾器用于增加液体的表面积，从而增加溶解的二氧化碳从流体释放到脱气容器68顶部的气体空间21的速率。二氧化碳气体被收集在气体空间21中，并且已脱气的流体被收集在脱气容器11的液体空间中。液体中的气泡上升而被收集在气体空间21中，并且液体离开脱气容器68的基底25并通过流体泵12，并且通过返回管线66返回到再循环透析液流路55。

释放的气体可以在出口连接器33处离开脱气容器68并且通过排气管线63到通气控制阀40，通过流出管线42排放到流出阀41。在脱气期间，流出阀41通过排气管线64将流路引导至除气泵组件15。真空泵14从脱气容器68的低压环境中拉出气体，并通过脱气出口管线43将气体泵出。脱气出口管线43可选地连接到排放管线46。将脱气出口管线43连接到排放管线46消除了真空泵14的噪音，并将任何冷凝的水蒸气通过排放管线46和连接器59引导到储存器60。被去除的气体通过排气口58流出储存器60。

液位传感器61可以测量脱气容器68中的液位26。液位传感器61可以是超声波传感器。液位传感器61可以是簧片开关阵列，其检测磁浮子的高度。液位传感器61可包括霍尔效应传感器的线性阵列。当液位传感器61检测到液位26低于预定液位时，可以增加真空泵14的速率以增加液位26。当液位传感器61检测到液位26高于预定液位时，可以降低真空泵14的速率。真空泵14可以用作止回阀，防止空气或液体通过脱气出口管线43返回到脱气器，但是可以允许气体从脱气器通过脱气出口管线43流出(包括当使除气泵断电或关闭时)。当进入透析液流路55的液体使压力增加，从而在气体空间21中的压力大于大气压时迫使脱气容器68的气体空间21中的空气通过出口连接器33时，在充灌操作期间，空气可以通过出口连接器33、排气管线63、通气控制阀40、脱气流出阀41和除气泵组件15以及脱气出口管线43从透析液流路55快速排出。

当将液体从再循环透析液流路55通过排放阀47通过排放管线46和连接器59排放到储存器60时，通气控制阀40可以切换到过滤器29，并且空气可被吸入脱气容器68中，如箭头45所示。过滤器29可具有排除微生物和颗粒的孔径，以防止在吸入空气时系统受到污染。

在透析系统的冲洗、清洁和消毒期间，脱气容器68可以完全充满液体，并且液体可以通过出口连接器33通过排气管线63、通气控制阀40和脱气流出阀41排出到再循环管线44。该流路使得清洁和消毒溶液(包括非限制性示例热水、加热的柠檬酸溶液和漂白剂)能够被再循环通过出口连接器33、排气管线63和通气控制阀40。以这种方式，可以在脱气容器68中以及在用于当将液体从系统排出时将空气引入系统的流路中使微生物污染和生物膜最小化。

限流器67可以具有固定的限制，或者可以包含压力调节器，当流体泵12的泵送速率改变时，该压力调节器改变流量限制的量，使得在流体泵12的运行速率的范围下离开限制器的透析液中保持预定的压力。可以控制由限流器67引起的限制量，以在通过脱气器的流体中实现预定压力。

压力传感器62可以测量脱气系统中的流体压力。压力传感器62可以位于脱气容器11上并且可以测量液体或气体中的压力。压力传感器62可位于限流器67和流体泵12之间的脱气器中的任一点。从压力传感器62获得的压力测量值可用于调节限流器67的限制以在脱气系统中获得预定压力。可以控制流体泵12的速率以在脱气系统中实现预定的流体压力。如果由压力传感器62测量的流体压力高于预定压力，则可以增加流体泵12的速率以降低脱气器中的流体压力。如果由压力传感器62测量的流体压力低于预定流体压力，则可以降低流体泵12的速率以增加脱气器中的流体压力。

在图12中，可以在本发明的任何实施例中采用替代的控制方案，其中气体空间21中的压力可以由真空泵14控制。可以由压力传感器62测量气体空间21中的压力，并且控制器可以调节真空泵14的速率以将气体空间21中的压力保持在预定水平。在该替代控制方案中，可以增加流体泵12的速率以降低脱气容器68中的液位26，或者可以降低流体泵12的速率以增加脱气容器68中的液位26。在该方案中，来自液位传感器61的液位测量值可用于确定是否应该增加或减少流体泵12的速率。本领域技术人员将注意到，可将流体泵12的速率保持在恒定速率，同时增加由限流器67引起的流动限制量以减小脱气容器68中的液位26，或减少由限流器67引起的流动限制量以增加脱气容器68中的液位26。

图13是用于减少起泡的透析的替代脱气系统。在处理期间，将透析液从透析器(未示出)泵送通过透析液管线201。透析液可以通过显示为脱气喷雾器207的流体入口进入脱气容器206，其通过脱气容器206的顶部208进入脱气容器206。在某些实施例中，流体入口可位于脱气容器脱气容器206的底部或相对于脱气容器206的任何其他位置。内部导管或通路可以将流体输送到脱气容器206的顶部处的脱气喷雾器207。脱气容器206的顶部208也可称为“顶部空间”。脱气喷雾器207将透析液向下喷射到脱气容器206中。可以通过向下喷射到脱气容器206中的液池上来控制起泡。向下喷射会切断泡沫的向上生长，如前所述。脱气容器206可由分离器229分离成喷雾室210和浮子室209。通道(未示出)可以包括在分离器229中，以允许流体从喷雾室210移动到浮子室209，以提供关于液位的准确读数。除了诸如通路或其他装置的通道之外，还可以设想任何流体连接以平衡喷雾室210和浮子室209之间的流体液位。在优选实施例中，连接喷雾室210和浮子室209的流体连接位于脱气容器206的下部。浮子室209可包括一个或多个液位传感器。如图13所示，液位传感器可包括引导件230上的磁性浮子231。可以包括霍尔效应传感器的线性阵列(未示出)以测量浮子231的液位并确定脱气容器206中的液位。在某些实施例中，浮子231可以是磁性的，并且霍尔效应传感器的线性阵列可以直接测量浮子的高度。或者，可以将磁体粘附到浮子231上。在替代实施例中，液位传感器可包括电容或超声传感器以直接测量液体的高度。超声波传感器发射超声波，并基于超声波的发射和检测由液体反射回的超声波之间的时间来测量到液体的距离。当液体移近或远离传感器时，电容传感器通过测量电容的变化来测量到液体的距离。可以将脱气容器206中的流体高度控制在预定范围内，以确保液位低于脱气喷雾器207，从而确保脱气喷雾器207喷嘴暴露并且雾化的流体暴露于脱气容器206的顶部208的低压中。液位也应保持足够低，以防止通过气体出口管线217的液体损失，并且保持足够高，使得液体中未溶解的气泡被分离和捕获。

可以将流体喷射到脱气容器206的喷雾室210中。可以通过流体连接到气体出口管线217的气体出口从流体中去除气体。气体出口中的表压传感器216可以测量脱气容器206内的压力。当将流体喷射到喷雾室210中时，可发生气泡成核。在气泡可以离开脱气容器206之前，气泡上升通过液体并被捕获和收集在脱气容器206的顶部空间中。当脱气容器206中的液体的向下速度小于气泡通过液体的上升速度时，可以确保气泡被捕获。脱气喷雾器207使流体雾化并产生脱气容器顶部空间中液滴与气体之间的高表面积与体积比。在某些实施例中，真空泵218用于降低脱气容器206中的压力，并且可由阀219和真空管线220流体连接到气体出口管线217，并且可由控制器控制以在脱气容器206内保持期望压力。在优选实施例中，使真空泵218以高速率连续运行，并且控制器可以对阀219进行脉冲宽度调节以将脱气容器206中的压力控制到期望目标。被去除的气体通过气体管线221排出，其可以被排放到空气中，或者可选地连接到废物储存器。

已脱气的流体可以通过脱气容器206的基底211中的液体出口212离开脱气容器206，所述液体出口流体连接到流体管线204。液体出口212位于脱气容器206中比气体出口管线217处的气体出口低的高度。流体可以由流体泵213泵送，通过流体管线205，并且在接合点227处回到透析液管线201。流体泵213提供将流体从低压脱气容器206移动到透析液管线201中的较高压力所需的力。流体管线204、205和201与脱气容器206形成与主透析液流路平行的脱气流路。可以由透析液泵214将流体从接合点232处的脱气流路通过流体管线203泵送到主透析液流路中，进入透析液管线202。通过主透析液流路的流体的流速可以由透析液泵214和可选的一个或多个另外的透析液泵来控制。这样，可以独立于主透析液流路中的流体流速来控制通过脱气流回路的流体的流速。通过以比透析液泵214更高的泵速运行流体泵213，流体在返回到主透析液流路之前，可以被多次再循环通过脱气容器206，从而允许对去除的气体量进行额外的控制。通过脱气容器206的液体再循环速率可有助于确保充分暴露于脱气容器206的顶部空间，使得液体中的溶解气体与脱气容器206中的气体分压达到平衡。在某些实施例中，通过脱气流回路的流体的流速可以设定为透析液流速的约两倍。流体泵213和透析液泵214可以由控制器(未示出)控制，以便以期望的比例起作用。

可以控制流体连接到气体出口管线217的通气阀223，以在脱气容器206被排放时允许空气进入脱气容器206。过滤器224防止脱气容器206的污染，并且可以具有排除微生物和颗粒物质的孔径，以防止当通过通气阀223吸入空气时系统受到污染。在透析系统的冲洗、清洁和消毒期间，脱气容器206可以完全充满液体，并且液体可以通过气体出口管线217通过阀225和流体管线226而在接合点228处排出到透析液管线202。所述流路使得清洁和消毒溶液(包括的非限制性示例为热水、加热的柠檬酸溶液和漂白剂)能够被再循环通过脱气系统的所有管线。以这种方式，可以在脱气容器206中以及在当液体正在从系统排出时用于将空气引入系统的流路中使微生物污染和生物膜最小化。可以包括温度传感器(未示出)以监测消毒期间的温度，并在到达透析液流路中的加热器(未示出)之前测量透析液的温度。环境压力传感器222可以测量脱气系统外部的大气压力，并且用于控制从流体中去除气体。

在处理期间，脱气系统应控制二氧化碳的去除，以将二氧化碳水平保持在期望范围内。在某些实施例中，期望范围可以是40mmHg-150mmHg的pCO₂。离开脱气容器206的透析液中的溶解气体的浓度与顶部208中的气体的绝对分压成比例，因此，由环境压力传感器222测量的环境压力可用于控制脱气容器206内的气体压力。环境压力传感器222测量脱气容器206之外的环境的绝对压力。表压传感器216参考环境压力传感器222测量表压。由环境压力传感器222测量的压力加上由表压传感器216测量的表压提供了脱气容器206的顶部208中的绝对压力。或者，可以用绝对压力传感器代替表压传感器216，并且不需要环境压力传感器222。透析液流速也控制气体的去除量。在某些实施例中，通过脱气流回路的透析液流速可为100毫升/分钟至800毫升/分钟。在某些实施例中，透析液流路可包括加热器(未示出)，以在到达透析器之前将透析液加热至期望温度。脱气流回路可定位在加热器的上游或下游。脱气系统应能够在整个可能的透析液温度范围内运行。当定位在加热器的下游时，脱气流回路中的透析液温度应为约35℃至约39.5℃。当定位在加热器的上游时，透析液流路中透析液的可能温度范围可以更大，包括在约10℃至约45℃之间。

由脱气系统去除的气体量是脱气容器206中的顶部空间绝对压力以及脱气流回路流速的函数。在一些实施例中，使用脱气容器206的顶部空间压力和估计的脱气器入口二氧化碳浓度，如前所述。在优选实施例中，通过脱气流回路和脱气喷雾器207的量和流速足以确保通过流体管线204离开脱气容器206的液体中的溶解气体与脱气容器206的顶部208或顶部空间的气体分压大致平衡。当液体中的溶解气体与脱气容器206的顶部208中的气体分压大致平衡时，可以通过控制顶部空间绝对压力来控制二氧化碳压力。这样，可以在非常宽范围的入口二氧化碳压力下控制二氧化碳压力。顶部空间压力可以被控制到预定目标，而不管估计的通过透析液管线201进入脱气容器的液体中的二氧化碳浓度如何。在某些实施例中，真空泵218由控制器以固定速率运行。脱气容器206中的顶部空间绝对压力等于由表压传感器216测量的脱气容器压力加上由绝对环境压力传感器222测量的大气压力。阀219和223可由控制器选择性地操作，以允许真空泵218从脱气容器206中去除空气或允许空气流入脱气容器206，从而将顶部空间压力控制到顶部空间压力设定点。在某些实施例中，估计的脱气器入口二氧化碳浓度可以在透析期间作为曲线变化，并且因此，顶部空间压力设定点也可以在处理期间变化。可以通过使用固定的压力变化来控制脱气流回路流速，以实现期望的流速。压力变化可以依据由压力传感器215测量的进入流体压力与由表压传感器216测量的脱气容器206内的压力之间的差来测量。使用固定的压力变化，可以设定压力变化设定点，并且通过改变流体泵213的速率来改变压力传感器215处的流体压力，直到达到压力变化设定点。在某些实施例中，压力变化和流速之间的关系可以凭经验确定。或者，可以使用算法计算所述关系。应将脱气流回路流速设定为这样的速率，其足以确保透析液与脱气容器206中的气体压力达到大致平衡，但应足够低以避免过度脱气、不稳定的液位表现或过量的泡沫产生。在某些实施例中，可将脱气流回路流速设定在750和800毫升/分钟之间。在过度脱气中，未观察到～800毫升/分钟的脱气流回路流速和约100毫升/分钟的透析液流速。如果流体泵213的泵速偏离与压力变化的正常关系，则可指示脱气容器206的入口中的阻塞或对压力变化的控制中的误差。

如果指示出误差，则系统可以生成警报以通知用户误差和/或停止处理。在某些实施例中，可以使用保护系统。保护系统可以从透析液流路中的流量传感器(未示出)接收透析液流速，并确定压力设定点的变化，以在与透析液流路流速的设定比率下操控脱气流回路流速。保护系统可确定对应于压力变化设定点的流体泵213的预期工作速率(RPM)，并计算流体泵213的运行平均工作速率。如果流体泵213的RPM的运行平均值在预期值的预定范围之外，则保护系统可以产生警报。在某些实施例中，预定范围可以是预期值的±10％。保护系统还可以监测脱气容器206的顶部空间中的压力。保护系统可以利用环境压力传感器222测量环境压力，并利用表压传感器216测量脱气容器206内的压力，以计算脱气容器206内的绝对压力，并且可以计算绝对压力的运行平均值。可以将绝对压力的运行平均值与预定极限进行比较，并且如果绝对压力在预定极限之外则产生警报。

图14示出了用于透析的脱气容器301的截面图。脱气容器301可分为喷雾室302和浮子室303。如前所述，浮子室303可含有与控制器通信的一个或多个液位传感器。在某些实施例中，液位传感器可以是磁浮子和霍尔效应传感器的线性阵列(未示出)。流体通过流体连接到脱气喷雾器305的流体入口304进入脱气容器301。脱气喷雾器305将流体喷射到喷雾室302中。一个或多个通道(未示出)将喷雾室302连接到浮子室303，从而平衡每个室中的流体液位。已脱气流体通过流体连接到液体出口307的开口306离开脱气容器301。在某些实施例中，液体出口307位于喷雾室302的底部。通过将液体出口307放置在喷雾室302的底部，只有当脱气容器301中的流体液位正在改变时，流体才可以进入或离开浮子室303，从而减少浮子室303中的湍流并减少从浮子室303中的溶液出来的气泡的数量。通过减少浮子室303中的湍流和气泡，可以实现更精确和稳定的流体液位检测。或者，液体出口307可以定位在浮子室303的底部或位于喷雾室302和浮子室303之间。此外，将液体出口307放置在喷雾室302的底部处增加了脱气流回路中的流体的再循环流速，这有利地增加了去除气体的速率。

气体可以通过气体出口308从脱气容器301中去除，该气体出口可以由一个或多个阀流体连接到真空泵(未示出)。在优选实施例中，气体出口308定位在喷雾室302和浮子室303之间的脱气容器301的顶部。将气体出口308放置在喷雾室302和浮子室303之间允许从两个室中对称地去除气体，同时维持脱气容器301的填充、排放和消毒能力。可以包括孔309，用于固定包括霍尔效应传感器的线性阵列的电路板，以检测浮子(未示出)的液位，并因此检测脱气容器301中的液位。

如图14所示，与管状或其他形状相反，喷雾室302可具有实质上圆锥形的形状。喷雾室302的圆锥形形状可以使喷射流体以比喷雾室302具有管状形状的角度时更浅的角度接触喷雾室302的壁。与喷雾室302的壁接触的浅喷雾角度可以产生较少的湍流，减少脱气容器301中的流体的起泡并且允许更精确地测量流体液位。喷雾的圆锥形薄膜存在于脱气喷雾器305的喷嘴并撞击在圆锥形壁上，形成泡沫切割屏障，泡沫不能在其上生长。减少起泡还减少了脱气容器301外的气流限制，允许去除更高的气体容量和更快的恢复顶部空间。当泡沫通过气体出口308离开时，泡沫可阻碍通过真空泵的气流，导致顶部空间压力的突然增加。防止泡沫上升到气体出口308防止来自真空泵的气流受到泡沫的限制，并且顶部空间可以更快地从任何扰动中恢复。

喷雾室302可以具有足以有效捕获喷射到喷雾室302中的流体中的气泡的任何长度和直径。在某些实施例中，喷雾室302可具有约75mm的直径和约10cm的高度，这提供了脱气能力和泡沫控制的平衡，而没有过大的尺寸或流体体积。在其他实施例中，直径可以为约50mm至约100mm，包括50mm和75mm之间、50mm和60mm之间、60mm和100mm之间或75mm和100mm之间。喷雾室302的高度可以为约60mm至约200mm，包括60mm和100mm之间、60mm和75mm之间、70mm和100mm之间、90mm和125mm之间，100mm和150mm之间、125mm和200mm之间或150mm和200mm之间。当将流体喷射到喷雾室302中时，喷雾室302的较大长度和直径可以通过产生更好的过渡区来进一步减少起泡。较大直径的喷雾室302还增加了流体的表面积并使喷射的液体与顶部空间具有更多的接触时间，从而允许更有效的去除气体。

在某些实施例中，脱气喷雾器305可以被构造成产生均匀的圆锥形喷雾，而不是更粗糙的“喷泉状”喷雾，这可以进一步减少喷雾室302中的起泡。重要的是，通过将脱气喷雾器放置在脱气容器301的顶部而不是脱气容器301的基底，喷雾器可以通过用作控制泡沫的盖子来减少起泡。更精细的喷雾圆锥(而不是喷泉型喷雾)也可以增加流体的雾化并加速气体的去除，从而提高脱气器的效率。

图15a是用于透析的脱气容器401的俯视图，并且图15b是脱气容器401的侧视图。脱气容器401可包括喷雾室407和浮子室408。一个或多个液位传感器(未示出)可包括在浮子室408中，以测量脱气容器401中的流体液位。在某些实施例中，歧管410可以在脱气流回路中容纳流体流路。流体从透析液流路(未示出)通过入口411进入歧管410。流体流过流体管线403和脱气容器401的顶部402中的流体入口404。流体入口404可以流体连接到喷雾室407内部的脱气喷雾器(图15a至b中未示出)。通过气体出口409去除气体，如图15a所示，该气体出口可以流体连接到真空泵(未示出)。如图15b所示，流体通过脱气容器401的基底406中的液体出口416离开脱气容器401。流体管线(未示出)可以将液体出口416连接到流体泵(未示出)，并且通过第二入口412返回到歧管410，以在脱气流回路中再循环流体。可以通过歧管410中的出口417将流体引导回到平行于脱气流回路的透析液流路。表压传感器405可以测量脱气容器401的顶部空间中的压力。压力传感器413可以测量进入液体的压力，其可以用于控制流体泵的泵速。可以包括安装基底414、415和418以附连包括霍尔效应传感器的线性阵列的电路板，以检测浮子室408中的浮子。

如前所述，来自脱气喷雾器的圆锥状喷雾减少了脱气容器中的起泡。图16示出了用于脱气系统的喷嘴501的非限制性实施例。喷嘴501包括内部导管502，流体通过该内部导管流动。内部导管502可包括一个或多个涡流引发装置503，其迫使流体在内部导管502内进入涡流运动，从而使流体分开。其结果是，离开喷嘴501的流体产生完整的圆锥体504，其均匀地分布喷雾图案。圆锥体504中的高表面积与体积之比允许气体在脱气容器内以低气压从溶液快速移动到平衡。与脱气器一起使用的喷嘴501影响流速和从流体入口到脱气容器内部的压力变化之间的关系。如前所述，流速和压力变化之间的关系可用于控制脱气流回路流速，并且可基于所使用的喷嘴来调节压力变化设定点。在优选实施例中，喷雾是致密的圆锥形薄膜，当泡沫头向上生长时，其使泡沫气泡破碎，从而限制泡沫向上生长到由喷雾圆锥限定的表面高度。

脱气系统应该能够将透析器入口处的透析液流路中的二氧化碳浓度控制到特定范围，在某些实施例中，该范围可以是40mmHg-150mmHg pCO₂。脱气流回路入口处的预期CO₂浓度范围可在85至650mmHg pCO₂之间变化。为了预测预期的脱气器入口CO₂浓度，进行了10,000次模拟处理。图17a和图17b分别示出了预期的pCO₂最小值和最大值。表1中显示了对模拟的总结。

表1

如图17a和b和表1所示，离开吸附剂盒的透析液中二氧化碳浓度的最小范围的第99百分位数或进入脱气系统的透析液中二氧化碳浓度的最小范围是130mmHg。即使内置工程余量为10％，二氧化碳浓度最小范围的第99.99百分位数为85mmHg。二氧化碳浓度最大范围的第99百分位数为415mmHg。即使内置工程余量为10％，二氧化碳浓度最大范围的第99.99百分位数为650mmHg。

进入脱气系统的流体也含有溶解的氮气和氧气。表2总结了模拟处理的结果，以确定离开脱气器时氧气和氮气的预期浓度范围，以作为血液流速QB、透析液流速QD、血液通路类型、所用透析器、初始患者氮和氧血浓度CBin和氮和氧两者的脱气器入口浓度CDin的函数。模拟提供了透析率D以及氧和氮的脱气器出口浓度C_Dout。假设患者血液中的氮浓度约等于大气氮浓度，或为600mmHg，获得表2中的数据。假设低血氧浓度为30mmHg，同时假设高血氧浓度为100mmHg。氧和氮的透析率近似于尿素的KoA。表3总结了基于每种气体的高值或低值的透析液中每种气体的可能范围的发现结果。

表2

表3

表3总结了基于每种气体的高值或低值的透析液中每种气体的可能范围的发现结果。如前所述，透析液中二氧化碳、氮和氧浓度的可能范围用于通过设定顶部空间压力设定点和脱气回路流速来控制脱气器。

在某些实施例中，脱气器流动路径的部分可以包含在脱气器歧管601内，如图18所示。来自透析液流动路径(未示出)的透析液可以通过脱气器歧管601的入口604从流体管线603进入脱气器歧管601。透析液可以通过第一流体通道606到达脱气器歧管601的第一出口605。第一出口605可流体连接到流体管线607和脱气器602。在非限制性实施例中，脱气器602可以是图13中所示的脱气器。在泵送通过脱气器602之后，透析液可通过流体管线610离开脱气器602，并通过第二入口608重新进入脱气器歧管601。透析液可以通过第二流体通道609泵送到第一流体通道606，允许透析液再循环通过脱气器602。第三流体通道612可以连接到脱气器歧管601的第二出口611并连接到流体管线614。流体管线614可以连接到流体管线603下游的透析液流动路径。流体泵613可以将透析液泵送通过脱气器602和脱气器歧管601。透析液泵(未示出)可以流体连接到流体管线614，以将流体抽出脱气器流动路径并返回到主透析液流动路径中。

控制器(未示出)可以控制如本文所述的流体泵613和透析液泵(未示出)的泵速，以控制进入脱气器602的流体压力。通过改变流体泵613和透析液泵的泵速比，控制流过脱气器歧管601的第一出口605和第二出口611的流体的比例。压力传感器615可以位于脱气器歧管601的内部或外部，并且可以提供进入脱气器602的流体的流体压力。如上所述，通过使用由压力传感器615测量的压力与脱气器602内的压力之间的固定压力变化，可以设定压力变化设定点，并且通过改变流体泵613泵速来改变压力传感器615处的流体压力，从而控制流体通过第一出口605和第二出口611的比率，直到达到压力变化设定点。

图19示出了使用排气歧管701的脱气器系统的非限制性实施例。透析液可通过流体管线717进入脱气器702并通过流体管线718离开。在非限制性实施例中，脱气器702可以是与图13所示相同的脱气器。从流体中移出的气体可以通过与流体管线704流体连接的气体出口703离开脱气器702，并通过入口705进入排气歧管701。真空泵709可以流体连接到排气歧管701的出口708。可以选择性地操作阀707以控制气体从流体通道706到出口708的移动。排出的气体通过气体管线710从真空泵709排出。

流体连接至流体通道706的排气阀711可被选择性地操作以在排放脱气器702时允许空气通过排气歧管701的入口712进入脱气器702。如上所述，连接到入口712的过滤器713防止脱气器702的污染。在透析系统的冲洗、清洁和消毒期间，脱气器702可以完全充满液体，并且液体可以通过流体通道706通过阀门714流出脱气器702到达出口715和流体管线716，至透析液管线。

如上所述，控制器(未示出)可以控制阀707以在脱气器702内保持所需的压力。在优选实施例中，使真空泵709以高速率连续运行，并且控制器可以对阀707进行脉冲宽度调节以将脱气器702中的压力控制到期望目标。压力传感器(未示出)可以包括在脱气器702中，用于控制气体压力。或者，压力传感器可包括在排气歧管701内。被去除的气体通过气体管线710排出，其可以被排放到空气中，或者可选地连接到废物储存器。

本领域技术人员将理解，所描述的脱气系统可以使用图18中所示的脱气器歧管601和/或图19中所示的排气歧管701中的任一个或两个。在某些实施例中，脱气器歧管601和排气歧管701可以组合成单个歧管，控制流体和气体移入和移出脱气器。

脱气器歧管601和通气歧管701可以由任何生物相容性材料制成，并且可以是适于放置在透析液流动路径中的任何形状。歧管可以使用标准注塑或任何其他已知方法生产。传感器和阀门或其他内部结构可以使用适合于本领域技术人员的技术固定或附接到脱气器歧管601和排气歧管701。在某些实施例中，传感器和阀可以焊接到脱气器歧管601和排气歧管701的主体上。

对于本领域技术人员明显的是，根据操作的具体需要，可以在透析系统中进行各种组合和/或修改和变化。此外，作为本发明的一方面的一部分而被示出或描述的特征可以单独或组合地包括在本发明的某方面中。

Claims (19)

1.脱气器歧管，其包括：

多个通道，其可流体连接到透析系统中的一个或多个入口和一个或多个出口；

所述一个或多个入口包括第一入口和第二入口，第一入口可流体连接到第一流体管线，第一流体管线可流体连接到透析液流动路径，第二入口可流体连接到第二流体管线；第二流体管线可流体连接到脱气器的出口；

所述一个或多个出口包括可流体连接到所述脱气器的入口的第一出口和可流体连接到第三流体管线的第二出口，所述第三流体管线可流体连接到所述第一流体管线下游的所述透析液流动路径。

2.根据权利要求1所述的脱气器歧管，还包括从第二入口到第一流体通道的第二流体通道。

3.根据权利要求2所述的脱气器歧管，还包括位于第一入口和第一出口之间的流体通道中的压力传感器。

4.根据权利要求1、2或3所述的脱气器歧管，还包括从第一流体通道到第二出口的第二流体通道。

5.根据权利要求1所述的脱气器歧管，所述第二流体管线包括第一流体泵。

6.根据权利要求5所述的脱气器歧管，还包括控制器；所述控制器控制第一流体泵和透析液泵，以控制流体通过第一出口和第二出口的比例。

7.根据权利要求6所述的脱气器歧管，所述控制器基于由流体通道中的压力传感器测量的流体压力和脱气器中的气体压力来控制流到第一出口和第二出口的流体的比率。

8.根据权利要求6所述的脱气器歧管，所述控制器通过控制第一流体泵和透析液泵的泵速比来控制流到第一出口和第二出口的流体的比率。

9.一种方法，其包括以下步骤：

a)将透析液从透析液流路泵入脱气器歧管的第一入口；

b)将一部分透析液泵送通过脱气器歧管的流体通道到达脱气器歧管的第一出口；其中脱气器歧管的第一出口流体连接到脱气器的入口；

c)将一部分透析液泵送通过脱气器歧管的流体通道到达脱气器歧管的第二出口；其中脱气器歧管的第二出口流体连接到透析液流动路径；和

d)将流体从脱气器的出口泵入脱气器歧管的第二入口；其中脱气器歧管的第二入口流体连接到流体通道。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括用至少一个流体通道中的压力传感器测量流体压力的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤：基于流体压力控制泵送到脱气器歧管的第一出口的流体与泵送到脱气器歧管的第二出口的流体的比率。

12.根据权利要求11所述的方法，其中控制泵送到脱气器歧管的第一出口的流体与泵送到脱气器歧管的第二出口的流体的比率的步骤包括控制位于脱气器的出口和第二入口之间的第一泵和位于第二出口下游的第二泵的泵速比。

13.根据权利要求99任一项所述的方法，还包括以下步骤：用真空泵将气体从脱气器的气体出口泵送到排气歧管的第一入口，并且从排气歧管的第一入口泵送到排气歧管的第一出口。

14.根据权利要求9任一项所述的方法；还包括选择性地操作位于排气歧管的第一入口和排气歧管的第一出口之间的阀的步骤，以控制脱气器中的气体压力。

15.根据权利要求14所述的方法，其中选择性地操作所述阀的步骤由控制器执行。

16.一种系统，其包含：

权利要求1所述的脱气器歧管；并且进一步包括：

排气歧管；所述排气歧管包括可流体连接到透析系统中的一个或多个入口和一个或多个出口的多个通道；所述一个或多个入口包括可流体连接到第一流体管线和第一通道的第一入口，所述第一流体管线可流体连接到所述脱气器的气体出口；至少第一阀将第一入口流体连接到第一出口；第一出口流体连接到真空泵。

17.根据权利要求16所述的系统，所述排气歧管还包括第二阀；第二阀将排气歧管的第二入口流体连接到第一入口；第二入口连接到过滤器。

18.根据权利要求16或17所述的系统，所述排气歧管还包括第二阀；第二阀将第一入口流体连接到第二出口；第二出口流体连接到透析液流动路径。

19.根据权利要求16-18中任一项所述的系统，还包括控制器，所述控制器控制第一阀以保持脱气器中的所需压力。