CN110769920A - 用于过滤和/或稀释流体的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于流体的过滤和/或稀释、特别是用于血液的透析的系统和方法。系统包括过滤装置(10)，所述过滤装置具有流体室(18)并包括第一盖(20)，所述第一盖上布置有第一流体端口(22)。过滤装置(10)还包括第二盖(30)，所述第二盖上布置有第二流体端口(32)。过滤装置(10)还包括布置在壳体(12)内的多个中空纤维(40)，其中，多个中空纤维(40)中的每个包括半透膜并限定纵向延伸通过相应的中空纤维(40)的内部的流体通道。此外，过滤装置(10)包括第四流体端口(50)和第五流体端口(52)，二者均设置在流体室(18)处。

Description

用于过滤和/或稀释流体的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种包括过滤装置的系统以及用于过滤和/或稀释流体的方法。系统可应用于透析型治疗和用于与血液透析过程、血液透析过滤和超滤类似和相关的过滤过程。
背景技术
具有中空纤维的过滤装置例如在透析领域中用于多种目的。因此，这种过滤器还可被称为透析器，这些透析器例如用于血液透析(HD)，其中血液被引导进入并沿着中空纤维的半透膜的内部，而透析流体被围绕中空纤维的外部被引导。因此，可以横过(across，穿过)中空纤维的膜发生各种对流和扩散过程。例如，这些过程用于从血液中净化和移出过量流体(特别是废物，例如尿液排泄物质)。另外，血液中的电解质浓度可以被调节和/或标准化，并且可以向血液添加缓冲剂，诸如碳酸氢盐或乙酸盐。HD过程在移出具有低分子量的物质方面是有效的。
上述过滤装置通常还可用于所谓的血液过滤(HF)中，其中置换流体被添加到血液。根据该过程，血液被引导通过中空纤维的内部，尽管在这种情况下通常没有透析流体围绕纤维的外部通过。在此，借助中空纤维的半透膜上的压力差从血液中移出过量流体(特别是血浆水和废物)。置换流体可以在过滤单元之前或之后添加。这分别被认为是稀释前或稀释后HF处理。
本类型过滤装置的另一应用包括血液透析过滤(HDF)：HD和HF的组合，其中透析液在中空纤维的外部流动，而血液在中空纤维的内部流动，同时，压力梯度存在于半透膜上，即，存在于中空纤维的内部与外部之间。输注流体可以在过滤之前或之后被添加到血液。该过程可以引起较高的过滤速率，并且在移出具有低和中分子量的物质时特别有效。
专利文献US 7,622,041B2公开了一种过滤装置，其包括壳体和两个端盖，在壳体的每一端部处布置有一个端盖。壳体包括具有两个相对端部的纵向延伸的管状壁。在两个相对端部的每个处设置有流体端口，用于导入来自患者的血液并在过滤后移出血液。两个额外的流体端口分别布置在两个端盖中的一个上，这两个额外流体端口用于导入和移出透析流体。多个中空纤维被布置在壳体内，用于将导入的血液从一个端盖引导到另一个端盖。
尽管从上述现有技术中已知的过滤装置能够过滤血液和净化输注流体，但是该装置具有相对复杂的设计，因为其包括位于壳体内部的一个或多个内壁，以便将壳体的内部空间分为两个或更多个隔室。
发明内容
本发明的目的是提供一种包括过滤装置的系统和用于过滤和/或稀释流体的方法，该系统和方法能够容易地产生有用的流体(诸如输注流体和/或置换流体)，容易地进行灌注和/或冲洗过程，同时保持过滤的安全性和效率。
在本发明的第一方面中，提出了一种用于过滤和/或稀释流体的系统，该系统包括：
-用于过滤流体的过滤装置，其中，所述过滤装置包括：
-壳体，具有第一端部和第二端部并且限定有在第一端部与第二端部之间延伸的流体室；
-第一盖，设置在壳体的第一端部处并包括第一流体端口、第一隔室、第二隔室和将第一隔室与第二隔室分开的第一内部分隔壁；
-第二盖，设置在壳体的第二端部处并包括第二流体端口、第三流体端口、第三隔室、第四隔室和将第三隔室与第四隔室分开的第二内部分隔壁；
-多个中空纤维，布置在壳体内，其中，多个中空纤维中的每个包括半透膜并且限定纵向延伸通过相应中空纤维的内部的流体通道；
-第一密封装置，其将流体室与第一隔室和第二隔室分开，第一密封装置具有背对第二盖的第一纵向端部；
-第二密封装置，其将流体室与第三隔室和第四隔室分开，第二密封装置具有背对第一盖的第二纵向端部；
-第四流体端口和第五流体端口，二者均设置在流体室处并且定位于第一密封装置的第一纵向端部与第二密封装置的第二纵向端部之间；
其中，第一流体端口布置在第一隔室处，
其中，第二流体端口布置在第三隔室处，其中，第三流体端口布置在第四隔室处，
其中，所述多个中空纤维包括第一组纤维和第二组纤维，其中，第一组纤维中的每个中空纤维从第一隔室穿过流体室延伸到第三隔室，并且为了引导第一流体，经由延伸穿过第一组纤维中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接第一隔室与第三隔室，并且其中，第二组纤维中的每个中空纤维从第二隔室穿过流体室延伸到第四隔室，并且为了引导第二流体，经由延伸穿过第二组纤维中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接第二隔室与第四隔室，
并且其中，第四流体端口和第五流体端口彼此流体连接并且两者均经由流体室与第一组纤维中的中空纤维和第二组纤维中的中空纤维两者的外部流体连通，
其中，系统还包括：
-用于从过滤装置的第二流体端口排出第一流体的管线；
并且其中，系统还包括：
-用于从第四隔室排出第二流体的置换流体管线，置换流体管线在连接部位处流体连接至用于稀释或混合第一流体与第二流体的管线，
其中，所述管线和置换管线布置在过滤装置的壳体的外部，
并且其中，所述管线包括减流装置，该减流装置定位在第二流体端口与连接部位之间。
利用该实施例，可以实现后稀释，并且置换流体流动由体外回路中(即，位于过滤装置之后且位于置换流体管线的入口点(即，连接部位)之前的管线中)的减流器控制。
减流装置减小通过管线的第一流体的流量，由此在第四流体端口与第三流体端口(置换流体管线)之间产生相对压力差，从而使存在于流体室中的第二流体进入半透膜并进入延伸穿过第二组纤维的中空纤维的内部的流体通道，并且随后进入第二盖中的第四隔室。经由第四隔室，并且仍然需要由减流装置引起的压力差，第二流体或者更确切地说第二流体的一部分从第三流体端口排放到置换流体管线中，从而稀释在管线内被引导的第一流体。
因此，不需要安装用于将第二流体从第四隔室主动排放到置换管线中的泵。
此外，利用上述实施例，置换管线将过滤装置的第三流体端口流体连接至第二流体端口。
应该理解的是，减流装置可以是适于减小通过管线的第一流体的流量的任何装置，否则，即，在没有减流装置的情况下，第一流体将以非减小的方式流动通过管线。
根据本发明的第一方面的系统的替代实施例，取代包括第一隔室和第二隔室的第一盖，可提供仅具有一个隔室的盖，其中，从第二隔室穿过流体室延伸到第四隔室的第二组纤维中的每个中空纤维还包括第一盖中的封闭端部，以便用于引导第二流体，在第二隔室与第四隔室之间未提供流体连接的情况下，第二流体被引导到延伸穿过第二组纤维中的每个中空纤维的内部的流体通道中并且被引导到第四隔室中。
此外，根据第一方面的优选实施例，减流装置可以是可控制的或不可控制的。这里，“可控制的”意味着应理解为减流装置是可人工地、机械地或电子地操作，使得在操作期间，流体流动可通过减流器被主动地控制到例如更大或更小的程度。就此而论，“不可控制的”意味着应理解为机械装置(例如，夹具状装置或颈部件)安装在管线中/安装到管线上，从而机械地，即，通过该部位处的减小的管线直径)减小管线中的流体流量。
根据第二方面，本发明涉及一种用于过滤流体的系统，其包括用于过滤流体的过滤装置，其中，所述过滤装置包括：
-壳体，具有第一端部和第二端部并且限定有在第一端部与第二端部之间延伸的流体室；
-第一盖，设置在壳体的第一端部处并包括第一流体端口、第一隔室、第二隔室和将第一隔室与第二隔室分开的第一内部分隔壁；
-第二盖，设置在壳体的第二端部处并包括第二流体端口和第二盖隔室，第二盖隔室表示未被内部分隔装置分开的单个隔室；
-多个中空纤维，布置在壳体内，其中，所述多个中空纤维中的每个包括半透膜并且限定纵向延伸通过相应中空纤维的内部的流体通道；
-第一密封装置，其将流体室与第一隔室和第二隔室分开，第一密封装置具有背对第二盖的第一纵向端部；
-第二密封装置，其将流体室与第二盖隔室分开，第二密封装置具有背对第一盖的第二纵向端部；
-第四流体端口和第五流体端口，二者均设置在流体室处并且定位于第一密封装置的第一纵向端部与第二密封装置的第二纵向端部之间；
其中，第一流体端口布置在第一隔室处，其中，第二流体端口布置在第二盖隔室处，
其中，所述多个中空纤维包括第一组纤维和第二组纤维，其中，第一组纤维中的每个中空纤维从第一隔室穿过流体室延伸到第二盖隔室，并且为了引导第一流体，经由延伸穿过第一组纤维中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接第一隔室与第二盖隔室，并且其中，第二组纤维中的每个中空纤维从第二隔室穿过流体室延伸到第二盖隔室，并且为了引导第二流体，经由延伸穿过第二组纤维中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接第二隔室与第二盖隔室，
并且其中，第四流体端口和第五流体端口彼此流体连接，并且均经由所述流体室与第一组纤维的中空纤维和第二组纤维的中空纤维两者的外部流体连通。
利用该实施例，在过滤装置内，或者更确切地说在第二盖隔室内，可以直接实现被引导到第二盖隔室的第一流体与也被引导到第二盖隔室的第二流体的稀释或混合，而不需要外部地(即，在过滤装置的外部)利用第二流体稀释第一流体。
根据第三方面，提供了一种用于过滤流体的系统，其包括用于过滤流体的过滤装置，其中，所述过滤装置包括：
-壳体，具有第一端部和第二端部并且限定有在第一端部与第二端部之间延伸的流体室；
-第一盖，设置在壳体的第一端部处并包括第一流体端口和第一隔室，第一隔室是单个隔室并且未由内部分隔装置分开；
-第二盖，设置在壳体的第二端部处并包括第二流体端口和第二盖隔室；
-多个中空纤维，布置在壳体内，其中，多个中空纤维中的每一个包括半透膜并且限定纵向延伸穿过相应中空纤维的内部的流体通道；
-第一密封装置，其将流体室与第一隔室分开，第一密封装置具有背对第二盖的第一纵向端部；
-第二密封装置，其将流体室与第二盖隔室分开，第二密封装置具有背对第一盖的第二纵向端部；
-第三流体端口和第四流体端口，两者均设置在流体室处并且定位于第一密封装置的第一纵向端部与第二密封装置的第二纵向端部之间；
其中，第一流体端口布置在第一隔室处，其中，第二流体端口布置在第二盖隔室处，
其中，所述多个中空纤维包括第一组纤维和第二组纤维，第一组纤维和第二组纤维中的每个中空纤维包括第一端部和第二端部，其中，第一组纤维中的每个中空纤维经由其相应的第一端部从第一隔室通过流体室、经由其第二端部延伸到第二盖隔室，并且，为了引导第一流体，经由延伸通过第一组纤维中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接第一隔室与第二盖隔室，并且其中，第二组纤维中的每个中空纤维，经由其相应的第一端部，从第一隔室穿过流体室，经由其相应的第二端部基本延伸到第二盖隔室，其中，第二组纤维中的每个中空纤维在其相应的第一端部处是封闭的，以使得在第一隔室与第二盖隔室之间没有流体连接，流体通道从封闭的第一端部穿过第二组纤维中的每个中空纤维的内部延伸到第二盖隔室，并且
其中，第四流体端口和第五流体端口彼此流体连接，并且二者均经由流体室与第一组纤维中的中空纤维和第二组纤维中的中空纤维二者的外部流体连通。
利用该实施例，特别是在第二组纤维中的每个中空纤维在其相应的第一端部处封闭的情况下，以及在流体通道从封闭的第一端部穿过第二组纤维中的每个中空纤维的内部延伸到第二盖隔室的情况下，存在于流体室中的第二流体可以通过延伸通过第二组纤维中的每个中空纤维的内部的所述流体通道被引导至第二盖隔室，以用于与第二盖隔室中的第一流体稀释/混合。通过该方式，可以免除提供外部稀释(即，过滤装置外部的稀释)的必要性。
在本发明内，关于第二组纤维中的每个中空纤维“基本上”延伸的表达，“基本上”意指包括任何(即，大部分)纤维，其从第一隔室穿过流体室延伸到第二盖隔室，并且具有其封闭的第一端部，以及可能稍微更短的任何纤维，并且因此，经由它们的第一端部终止于第一密封装置中，由此第一端部封闭。
在本发明的又一方面中，提出了一种使用上述过滤装置和/或系统过滤和/或稀释流体的方法，该方法包括以下步骤：
-通过第一流体端口将第一流体引入到过滤装置中；
-将第一流体从第一盖经由第一隔室、第一组中空纤维的内部中的流体通道引导到第二盖并引导到第三隔室；
-经由管线通过第二流体端口从过滤装置中排出第一流体；
-通过第四流体端口将第二流体引入到过滤装置中；
-通过第五流体端口从过滤装置中排出第二流体的第一部分；
-通过将第二流体的第二部分从第四流体端口经由流体室引导到第二组中空纤维的外部、通过第二组中空纤维的半透膜引导到第二组中空纤维的内部中的流体通道中并引导到第三流体端口而过滤第二流体的第二部分；
-经由置换流体管线通过第三流体端口从过滤装置中排出第二流体的经过滤的第二部分；
-通过将置换流体管线与所述管线流体连接，利用第二流体的经过滤的第二部分稀释经过滤的第一流体。
所描述的方法可以利用根据本发明第一方面的系统来执行。
根据本发明的另一方面，提出了一种使用上述过滤装置和/或系统过滤和/或稀释流体的方法，该方法包括以下步骤：
-通过第一流体端口将第一流体引入过滤装置中；
-将第一流体从第一盖经由第一隔室和第一组中空纤维的内部中的流体通道引导到第二盖，并引导到第二盖隔室中；
-通过第四流体端口将第二流体引入到过滤装置中；
-通过第五流体端口从过滤装置中排出第二流体的第一部分；
-通过将第二流体的第二部分从第四流体端口经由流体室引导到第二组中空纤维的外部、通过第二组中空纤维的半透膜引导到第二组中空纤维的内部中的流体通道中并引导到第二盖隔室中而过滤第二流体的第二部分，从而利用第二流体稀释第一流体；
-通过第二流体端口从过滤装置中可选地排出第一流体和第二流体的经稀释的混合物。
本发明的优选实施例在从属权利要求中限定。应该理解的是，要描述的要求保护的系统和方法具有与要求保护的过滤装置和在从属权利要求中限定的类似和/或相同的优选实施例。
此外，应当注意，关于由如上所详细描述的本发明的三个方面所共享的根据本发明的系统的部件和特征的以下描述适用于三个方面和方法中的每个，即，根据本发明的系统的第一、第二和第三方面以及两种方法。
因此，第一流体端口和第二流体端口被构造为将第一流体从外部引入到过滤装置中，并且在过滤之后移出引入的第一流体。例如，第一流体端口用作流体入口，而第二流体端口用作流体出口。
随后，引入的第一流体到达与第一流体端口直接流体连接的第一隔室。第一流体随后进入第一组中空纤维的内部流体通道，并且可以在到达第二盖处之前流经流体室。在本发明的第一方面的情况下在到达第二盖的第三隔室之后，或者在本发明的第二和第三方面的情况下在到达第二盖隔室之后，第一流体可以通过第二流体端口从过滤装置移出，其中所述第三隔室/第二盖隔室与第一组中空纤维的第二开口端部以及与第二流体端口直接流体连接。
此外，第二流体可以通过第四流体端口被引入到过滤装置中，并且在流到流体室内部之后，通过第五流体端口从过滤装置移出。第四流体端口可被布置为比第五流体端口更靠近过滤装置的第二端部。
在第一盖包括第一隔室和第二隔室的情况下，由于第一盖的第二隔室与第一隔室分开，因此没有流体能够在第一隔室与第二隔室之间流动。出于相同的原因，并且在第二盖包括第三隔室和第四隔室的情况下，没有流体能够在第二盖的第三隔室与第四隔室之间流动。
第一密封装置限定第一隔室和第二隔室的面向流体室的纵向端部(在根据本发明的系统的第一和第二方面的情况下)，或者限定单个第一隔室的纵向端部(在根据本发明的系统的第三方面的情况下)。第二密封装置限定第三隔室和第四隔室的面向流体室的纵向端部(在根据本发明的系统的第一方面的情况下)，或者限定第二盖隔室的纵向端部(在根据本发明的系统的第二和第三方面的情况下)。第一组中空纤维和第二组中空纤维分别经由第一密封装置和第二密封装置连接至第一盖和第二盖。第一密封装置和第二密封装置优选地被构造为实现密封效果，使得仅沿着第一组中空纤维和第二组中空纤维的内部流体通道并在其内流动的流体可以从中心流体室进入第一盖和第二盖的相应隔室。换句话说，没有流体可以从中心流体室或第一盖和第二盖的相应隔室通过密封装置直接进入。
因此，可以使用根据本发明的系统进行透析型治疗。在这种情况下，来自患者的血液在第一流体端口处作为第一流体被引入到过滤装置中，其中，透析流体在第四流体端口处作为上述第二流体被引入到过滤装置中。
因此，并且根据本发明的系统和方法的方面的优选实施例，第一流体是患者(优选为人类患者)的血液，第二流体是透析和/或置换流体。
通过这种方式，经由第一流体端口引入到过滤装置中的血液进入第一盖的第一隔室，随后在根据本发明的系统和方法的第一方面的情况下，通过第一组中空纤维的内部流体通道流动到第二盖的第三隔室，或者在根据本发明的系统和方法的第二和第三方面的情况下，流动到第二盖隔室，使得血液可以最终经由第二流体端口离开过滤装置。由于第一组中空纤维各自包括半渗透壁，因此可在这些半透膜上发生各种对流和扩散过程。这些过程用于净化和补充血液，并从血液中移出过量流体。
表达“第四流体端口和第五流体端口经由流体室与多个中空纤维的外部流体连通”意指进入第四流体端口或第五流体端口的流体可经由流体室到达多个中空纤维的外部。特别地，由于第四流体端口和第五流体端口经由流体室与第一组中空纤维中每个的外部/外侧流体连通，因此例如通过第四流体端口被引入到流体室中的透析流体可以到达第一组中空纤维的半透膜的外表面。这有利于过量流体的移出和废物从第一组中空纤维的内部流体通道中通过半透膜扩散到第一组中空纤维外部的流体室内的空间中。过量流体和废物可以与透析流体一起从流体室中例如通过第五流体端口移出。
根据本发明的所有方面，在过滤单元之后添加第二流体，例如置换流体，其可以例如包括水。
在血液透析过滤期间，从患者血液中移出特定量的血浆水。这种血浆水的缺失需要被替换。本文提出的装置允许基于透析流体的过滤来替换血浆水。透析流体通过第四液体端口被引入到过滤装置中。由于第四流体端口和第五流体端口两者不仅流体连接至第一组中空纤维中每个的外部/外侧，而且经由流体室流体连接至第二组中空纤维中每个的外部/外侧，因此包含在引入的透析流体中的有用物质可以通过半透膜渗透到第二组中空纤维的内部流体通道中(从中空纤维的外部到内部)，使得透析流体因此被过滤。随后，包括有用/基本物质的该经过滤的透析流体可以用作置换流体，用来替代在血液透析过滤期间从患者体内抽取的血浆水。在根据本发明的系统的第一方面的情况下，其可以进入第二盖的第四隔室，并且通过第三流体端口离开过滤装置，该第三流体端口与从过滤装置中排出第一流体(即，血液)的管线直接流体连接。在根据本发明的系统的第二和第三方面的情况下，置换流体进入第二盖隔室，在该第二盖隔室中置换流体与存在于第二盖隔室中的第一流体(例如，经过滤的血液)直接混合，从而用水稀释/补充血液。
通过这种方式，根据本发明的过滤装置用作过滤器，用于基于第二流体(例如，透析流体)产生、净化和/或过滤有用流体(例如，替代流体、输注流体和/或缓冲流体)。有利地，即使不提供额外的过滤器，也可以产生置换流体，这是因为还用于过滤第一流体(例如，血液)的过滤装置已经满足了这种额外过滤器的功能，即，从第二流体(例如，透析流体)中过滤有用/基本的流体。
由于可以基于第二流体产生、净化和/或过滤有用流体，而无需在流体室内部提供壁以将第一组中空纤维与第二组中空纤维分开，因此本发明也是有利的。虽然在本发明中通常可以提供这种壁，但是在本发明中不必为了产生和/或净化有用流体而这样做。
根据本发明的多个方面的系统的流体室优选地形成为单隔室腔室，以容纳第一和第二组中空纤维两者，而在它们之间没有壁。此外，通过第四流体端口引入的第二流体可以在通过第五流体端口离开过滤装置之前到达第一组中空纤维和第二组中空纤维两者。
在优选实施例中，第四和第五流体端口与流体室直接流体连接，该直接流体连接位于第一密封装置的第一纵向端部与第二密封装置的第二纵向端部之间。
通过这种方式，第四流体端口和第五流体端口的开口(流体可通过所述开口在相应的流体端口与流体室之间直接流动)位于第一密封装置的第一纵向端部与第二密封装置的第二纵向端部内。
这确保了通过第四流体端口和/或第五流体端口被引入到流体室中的流体不能流入到第一盖的隔室或第二盖的隔室中。第四流体端口和第五流体端口的上述开口优选地布置为延伸超过第一密封装置和第二密封装置的纵向端部，该纵向端部沿着纵向方向面向流体室。
在另一优选实施例中，流体室在空间上由壳体的内部管状壁、第一密封装置和第二密封装置限定。
通过这种方式，流体室在周向上由壳体的内部管状壁限定，其中，流体室在纵向上由第一密封装置和第二密封装置限定，特别是由第一密封装置和第二密封装置的面向流体室的纵向端部限定。
在根据本发明的第一和第二方面的系统的另一个优选实施例中，借助第一密封装置及第一内部分隔壁，第一隔室与第二隔室流体地隔离。此外，在根据本发明的系统和方法的第一方面的另一优选实施例中，借助第二密封装置及第二内部分隔壁，第三隔室与第四隔室流体地隔离。
在另一优选实施例中，本发明所有方面的系统的第一密封装置和/或第二密封装置包括用于接纳第一组中空纤维和/或第二组中空纤维的灌封化合物。
灌封化合物对于提供锚定装置以固定中空纤维和/或将相应的盖的隔室相对于流体室密封是有利的。
在根据本发明的系统和方法的第一和第二方面的另一优选实施例中，过滤装置还包括布置在第一盖的第二隔室处的第六流体端口，该第六流体端口由封闭装置封闭。
通过这种方式，过滤装置可相对于垂直于壳体的纵向方向的中间表面对称地构建。这能够使用壳体的两端处的不同流体端口作为流体入口或出口。
在根据本发明的系统和方法的所有方面的另一优选实施例中，第一组中空纤维比第二组中空纤维包括更多的纤维。根据示例性实施例，第一组中空纤维可包括布置在过滤装置内的中空纤维的至少70％、至少80％或至少90％。
通过这种方式，通过引导第一流体通过第一组中空纤维来提高过滤速率。特别地，透析型治疗更加有效。
在根据本发明的系统和方法的所有方面的另一优选实施例中，流体室的至少一部分具有圆柱形形状。
关于过滤装置的对称设计是有利的，使得其可用于在沿着流体室的任一方向上引导流体。此外，与不规则形状的室相比，圆柱形流体室相对地较容易形成。
根据本发明的所有方面的系统和方法对于过滤通过第四流体端口或第五流体端口引入到过滤装置中的第二流体是有利的，并且由此从经过滤的第二流体产生置换流体，其中，所述置换流体可被添加到患者的经处理的血液中，以补偿在血液透析过滤期间发生的从患者血液中的血浆水的典型移出。因此，不需要提供附加/额外的置换流体源，因为根据本发明的所有方面的系统能够过滤透析流体以产生置换流体。
在优选实施例中，根据本发明的所有方面的系统和方法还包括：(i)动脉管线，用于将患者通路的动脉侧流体连接至过滤装置的第一流体端口，(ii)静脉管线，用于将患者通路的静脉侧流体连接至过滤装置的第二流体端口，(iii)第一泵，用于将第一流体泵送到第一流体端口中和/或用于将第一流体从过滤装置的第二流体端口排出，和(iv)第二泵，用于将第二流体泵送到第四流体端口中和/或用于将第二流体从过滤装置的第五流体端口排出。
该系统有利地实现了治疗类型，其中血液从患者通路的动脉侧获取，并且在由过滤装置过滤和/或稀释之后被提供到患者通路的静脉侧。此外，第二流体(特别是透析流体)的流动由第二泵辅助。
在根据本发明的系统和方法的第一方面的另一优选实施例中，置换流体管线经由与管线的连接部位流体连接至静脉管线，从而可以在后稀释模式中使用过滤装置。
在另一优选实施例中，本发明的所有方面的系统和方法还包括用于将过滤装置的第二流体端口流体连接至废物处理单元和/或废物袋的另一管线。
通过这种方式，系统可用于执行过滤装置的灌注和/或回洗，其中，从过滤装置移出的废弃流体可以以安全的方式被选择和/或进一步处理，从而有利地最小化对环境的影响。
附图说明
参照下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并得以阐述。在下图中：
图1示意性地示出了根据一般实施例的过滤装置；
图2A示意性地示出了根据实施例的系统，该系统包括图1中示出的过滤装置；
图2B示出了根据实施例的用于过滤流体的方法，其使用图1中示出的过滤装置，特别是使用图2A中示出的系统；
图3示出了根据另一实施例的系统；
图4示意性地示出了根据另一实施例的系统；
图5示意性地示出了根据又一实施例的系统；
图6示意性地示出了根据本发明的系统的第一方面；
图7示意性地示出了根据本发明的第二方面的系统；
图8示意性地示出了根据本发明的第三方面的系统；
图9示意性地示出了根据现有技术的过滤装置。
具体实施方式
在图9中示意性示出了现有技术中通常已知的用于流体的过滤、特别是用于透析型治疗的过滤装置100。过滤装置100包括壳体112和两个端盖120、130。壳体112包括具有两个相对端部114、116的纵向延伸的管状壁154，其中，端盖120、130分别布置在两个端部114、116之一处。流体端口122、132设置在两个端盖120、130的每一个处，用于引入来自患者的血液，并且在过滤后移出血液。两个额外的流体端口150、152分别布置在两个端部114、116之一处。这两个额外的流体端口150、152用于引入和移出透析流体。多个中空纤维140布置在壳体112的室内，用于将引入的血液从一个端盖120引导至另一个端盖130。
图1示出了过滤装置10的实施例，其可以用于处理血液(如在“常规”透析器中那样)和用于(另外地)过滤透析流体。
通过图1至图5中所示的过滤装置和系统，将示例性地解释和详细描述图6至图8中详细描述的、且迄今为止与图1至图5所示的过滤器和系统共享的根据本发明的系统的多个方面的特征。
换句话说，对于每个实施例/方面均应有效地进行特征的以下描述和公开，所述特征对于不同的实施例的系统和装置以及对于本发明的多个方面是相同的。
过滤装置10包括具有第一端部14和第二端部16的壳体12，并限定有在第一端部14与第二端部16之间延伸的流体室18。如图1至图8所示，流体室18优选地具有基本圆柱形形状。
如图1至图8所示，第一盖20设置在壳体12的第一端部14处，并包括第一流体端口22、第一隔室24、第二隔室26和将第一隔室24与第二隔室26分开的内部分隔壁28。类似地，第二盖30设置在壳体12的第二端部16处，并包括第二流体端口32、第三隔室34、第四隔室36和将第三隔室34与第四隔室36分开的内部分隔壁38。
多个中空纤维40布置在壳体12内，每个纤维40限定纵向延伸通过相应中空纤维的内部的内部流体通道。每个纤维包括半透膜，该半透膜侧向地限定相应的内部流体通道。半透膜优选地被构造为允许尺寸低于阈值尺寸的物质从纤维的外部进入内部流体通道和/或从内部流体通道离开而到达纤维的外部。
第一密封装置42设置在壳体12的第一端部14处，用于将流体室18与第一和第二隔室24、26分开，第一密封装置42具有背对第二盖30的第一纵向端部44。此外，第二密封装置46设置在第二端部16处，用于将流体室18与第三和第四隔室34、36分开，第二密封装置46具有背对第一盖20的第二纵向端部48。
过滤装置10还包括第四流体端口50和第五流体端口52，两者均设置在流体室18处，并位于第一密封装置42的第一纵向端部44与第二密封装置46的第二纵向端部48之间。
第一流体端口22布置在第一隔室24处，从而允许与第一隔室24的直接流体连接。第二流体端口32布置在第三隔室34处，从而允许与第三隔室34的直接流体连接。第三流体端口33布置在第四隔室36处，从而允许与第四隔室36的直接流体连接。
多个中空纤维40包括第一组纤维40a和第二组纤维40b。第一组40a的每个中空纤维从第一隔室24穿过流体室18延伸到第三隔室34，其中，第二组40b的每个中空纤维从第二隔室26穿过流体室18延伸到第四隔室36。
第一和第二组中空纤维40a、40b分别从第一开口端部延伸到第二开口端部。第一开口端部均由第一密封装置42容纳。第二开口端部均被容纳在第二密封装置46处。第一和第二密封装置42、46在此分别被提供为灌封化合物，纤维40a、40b延伸到该灌封化合物中。在图1至图8中，示出了两个密封装置42、46分别布置在第一盖20和第二盖30内。然而，这仅是示例性的。通常，这两个密封装置42、46中的至少一个可以朝向壳体18的中心布置在相应的盖的外部。
第一隔室24在第一组中空纤维40a的第一开口端部处与第一组中空纤维的内部流体通道直接流体连接。第三隔室34在第一组中空纤维40a的第二开口端部处与第一组中空纤维的内部流体通道直接流体连接。类似地，第二隔室26在第二组中空纤维40b的第一开口端部处与第二组中空纤维的内部流体通道直接流体连接。第四隔室36在第二组中空纤维40b的第二开口端部处与第二组中空纤维的内部流体通道直接流体连接。
第四流体端口50和第五流体端口52彼此流体连接，并经由流体室18与多个中空纤维40的外侧流体连通。这意味着被引入第四流体端口50和第五流体端口52之一的流体能够经由流体室18到达这两个流体端口中的另一个。并且，被引入这两个流体端口之一的流体能够到达第一组和第二组中空纤维40a、40b两者的半透膜的外表面。
第一流体端口22和第二流体端口32被构造为用于将第一流体从外部引入到过滤装置10中，以及用于在过滤之后移出引入的第一流体。优选地，第一流体端口22用作流体入口，其中，第二流体端口32用作流体出口。
引入的第一流体随后到达与第一流体端口22直接流体连接的第一隔室24，如图1至图6所示。第一流体随后进入第一组中空纤维40a的内部流体通道，并且在到达第二盖30之前可以流经流体室18。在到达第二盖30的与第一组中空纤维40a的第二开口端部以及与第二流体端口32直接流体连接的第三隔室34之后，第一流体可以通过第二流体端口32从过滤装置10移出。
此外，第二流体可以通过第四流体端口50被引入到过滤装置10中，并且在流到流体室18内部之后，通过第五流体端口52从过滤装置10移出。第四流体端口50可被布置为比第五流体端口52更靠近过滤装置10的第二端部16。
由于第一盖20的第一隔室24与第二隔室26分开，因此没有流体可以在第一隔室24与第二隔室26之间流动。出于相同的原因，没有流体可以在第二盖30的第三隔室34与第四隔室36之间流动。
第一密封装置42限定第一和第二隔室24、26的面向流体室18的纵向端部，第二密封装置46限定第三和第四隔室34、36的面向流体室18的纵向端部。第一和第二组中空纤维40a、40b分别经由第一和第二密封装置42、46连接至第一和第二盖20、30。
因此，可以使用根据本发明的系统和方法执行透析型治疗。在这种情况下，来自患者的血液可以作为第一流体被引入到系统中，其中，透析流体可以作为第二流体被引入到系统中。
通过这种方式，通过第一流体端口22引入的血液通过过滤装置10的流体室18在第一组中空纤维40a的内部流体通道中流动。由于第一组中空纤维40a均包括半透膜，因此可在这些半透膜上发生各种对流和扩散过程。这些过程用于净化和补充血液，并从血液中移出过量流体。
特别地，由于第四和第五流体端口50、52经由流体室18与第一组中空纤维40a流体连通，因此例如通过第四流体端口50引入到流体室18中的透析流体(第二流体)可以到达第一组中空纤维40a的半透膜的外表面。这有利于从第一组中空纤维40a的内部流体通道中通过它们的半透膜将过量流体移出和将废物扩散到流体室18内的这些纤维40a的外部中。过量流体和废物可以例如通过第五流体端口52与透析流体一起从流体室18中移出。
可以使用置换流体、输注流体或缓冲剂(例如，碳酸氢盐、乙酸盐等)调节待引入到过滤装置10中的血液。因此，形成包含在引入的血液中的置换流体、输注流体或缓冲流体的物质可以从第一组中空纤维40a的内部流体通道内通过半透膜扩散到这些中空纤维40a的外部中，并且最终通过第五流体端口52从过滤装置10中移出。
第二流体(例如，透析流体)通过第四流体端口50被引入到过滤装置10中。由于第四和第五流体端口50、52二者均经由流体室18与第二组纤维40b流体连通，因此包含在引入的第二流体中的有用物质可以通过这些纤维40b的半透膜渗透到第二组中空纤维40b的内部流体通道中，使得透析流体因此被过滤。随后，该经过滤的透析流体可以用作置换流体，用来替代血液透析过滤期间从患者抽取的血浆水。其可进入第二盖30的第四隔室36并通过与第四隔室36直接流体连接的第三流体端口33离开过滤装置10。
通过这种方式，过滤装置10用作过滤器，用于基于第二流体(例如，透析流体)产生有用的流体(例如，置换流体、输注流体和/或缓冲流体)。有利地，即使在流体室18内部不提供用以将第一组中空纤维与第二组中空纤维分开的壁的情况下，也可以产生置换流体。在不存在这种壁的情况下，流体室18形成为单隔室腔室，用以容纳第一组中空纤维40a和第二组中空纤维40b两者。此外，通过第四流体端口50引入的第二流体可以在通过第五流体端口52从过滤装置10移出之前到达第一组中空纤维40a和第二组中空纤维40b两者。
优选地，第四和第五流体端口50、52直接流体连接至流体室18，直接流体连接仅位于第一密封装置42的第一纵向端部44与第二密封装置46的第二纵向端部48之间。通过这种方式，第四和第五流体端口50、52在两个盖20、30处与所有隔室24、26、34、36流体地隔离。更优选地，第四和第五流体端口50、52被布置为完全远离第一和第二盖20、30和/或第一和第二密封装置42、46。
如图1至图8所示，流体室18在侧面或在周向上由壳体12的管状壁54限定，并且在纵向上由第一密封装置42和第二密封装置46限定。此外，第一隔室24借助第一密封装置42和第一内部分隔壁28与第二隔室26流体地隔离，其中，借助第二密封装置46和第一内部分隔壁38，第三隔室34与第四隔室36流体地隔离。
图1至图7中所示的过滤装置还包括布置在第一盖20的第二隔室26处的第六流体端口23，第六流体端口23由诸如帽的封闭装置56封闭。这对于过滤装置10相对于壳体12的一半长度处的中间表面的对称形式是有利的。
第一组中空纤维40a可以比第二组中空纤维40b包括更多的纤维。例如，第一组中空纤维40a可包括布置在过滤装置10的壳体12内的中空纤维40的总量的至少70％。
根据本发明的过滤装置10可被构造为透析器并且适用于不同类型的透析，例如用在血液透析(HD)、血液过滤(HF)、血液透析过滤(HDF)中。
图2A示意性地示出了根据本发明实施例的用于流体的过滤的系统58a。系统58a包括过滤装置10(如图1所示)和置换流体管线60，根据是期望前稀释处理还是后稀释处理，该置换流体管线用于将过滤装置10的第三流体端口33选择性地流体连接至第一流体端口22/动脉管线62或第二流体端口32/静脉管线64。置换流体管线60布置在过滤装置10的壳体12的外部。
图2中的系统58a还包括用于将患者通路的动脉侧流体连接至过滤装置10的第一流体端口22的动脉管线62和用于将患者通路的静脉侧流体连接至过滤装置10的第二流体端口32的静脉管线64。此外，系统58a包括第一泵，该第一泵是用于将第一流体泵送到第一流体端口22中的动脉泵66。替代地或额外地，可设置用于从过滤装置10的第二流体端口32排出第一流体的静脉泵。提供第二泵68以用于将第二流体泵送到第四流体端口50。替代地或额外地，可以提供泵以用于从过滤装置10的第五流体端口52排出第二流体。
如图2的实施例中所示，置换流体管线60在端口78处流体连接至动脉管线62，并在另一端口75处流体连接至静脉管线64。
图2B示出了根据本发明的用于使用图1或图6所示的过滤装置10过滤流体的方法。在步骤201中，来自患者通路的动脉侧的血液通过动脉管线62并且随后通过第一流体端口22被引入到过滤装置10中，其中，该步骤优选地由动脉泵66促进。在步骤202中，引入的动脉血液从过滤装置10的第一盖20按顺序经由第一隔室24、第一组中空纤维40a和第二隔室26被引导到第二盖30。在步骤203中，被引导的血液通过第二流体端口32从过滤装置10排出，其中，该步骤可由静脉泵(未示出)促进。
在步骤204中，透析流体通过第四流体端口50被引入到过滤装置10中，其中，该步骤优选地使用入口透析泵68来促进。在步骤205中，被引入的透析流体通过第五流体端口52从过滤装置10排出，其中，该步骤可以使用出口透析泵(未示出)来促进。在透析流体已经被引入到过滤装置10的流体室18中之后，第四流体端口50与第一和第二组中空纤维40a、40b之间的流体连接使透析流体能够经由流体室18到达纤维40a、40b。
在另一步骤中，可以通过对第二流体(透析流体)进行过滤而产生第三流体、特别是有用的流体(诸如置换流体、输注流体和/或缓冲流体)。第二流体优选地通过第二组中空纤维40b的半透膜被过滤到纤维40b中。第二流体可以通过第二组中空纤维40b的半透膜渗透到这些纤维40b的内部流体通道中，使得第二流体从而可被过滤。该经过滤的第二流体是(或可以用作)第三流体(置换流体)。随后，第三流体在进入置换流体管线60之前，通过从第二组纤维40b的内部通道经由第四隔室36(图1和图6)流动到第三流体端口33而优选地从过滤装置10中排出。这优选地由泵70促进。
根据图2的实施例，置换流体管线60可以选择性地连接至动脉管线62或静脉管线64。通过以关闭状态操作静脉管线64与置换流体管线60之间的阀74，并且通过以打开状态操作动脉管线62与置换流体管线60之间的阀72，可以实现预稀释模式。在该构造中，如上所述产生的第三流体可以从第三流体端口33经由打开的阀72被泵送到端口78。在端口78处，第三流体在来自患者通路的动脉侧的血液被再引入到过滤装置10中之前与之混合。
此外，通过以与前稀释状态相反的方式操作阀72和74，即阀72处于关闭状态而阀74处于打开状态，可以实现后稀释模式。在这种配置中，如上所述产生的第三流体可以从第三流体端口33经由打开的阀74被泵送到端口75。在端口75处，第三流体在来自过滤装置10的第二流体端口32的经过滤的血液进入患者通路的静脉侧之前与之混合。
图3示意性地示出了根据本发明的另一实施例的系统58b。系统58b包括如图1至图2所示的过滤装置10和如图2所示的置换流体管线60，此外，系统58b包括用于将过滤装置10的第二流体端口32流体连接至废物处理单元82的管线83。废物处理单元82优选地是用于进一步处理废物的废物处理选项(WHO)。优选地，管线83包括静脉滴注室80，用于检测和/或收集气泡，从而增加系统58b的安全性。在透析治疗期间静脉滴注室80是重要的，但是在灌注期间不起作用。如图3所示，两个透析泵68a、68b分别连接至第四和第五流体端口50、52中之一，其中，泵68a、68b处所示的箭头表示泵送方向。
图4示意性地示出了根据本发明另一实施例的系统58c。除了这里的管线83不连接至废物处理单元而是连接至废物袋84以外，系统58c类似于图3中所示的系统58b。
图2至图4中所示的所有系统58a、58b、58c优选地被构造为在透析液路径中除了过滤装置10之外还仅包含一个或两个额外的过滤器。这使得能够在系统中总共仅使用两个或三个过滤器(包括过滤装置10本身)来执行过滤，特别是通过这些过滤器对置换流体进行过滤来产生置换流体。有利地，过滤装置是一次性过滤器(single use filter)。
可以在根据本发明的系统和方法的所有方面的装置10中使用的中空纤维膜可为所谓的高通量膜。此外，可使用与超高通量膜相结合的低通量膜。高通量膜是传统的透析膜。根据它们的渗透性，将其归类为“高通量”膜，以便与“低通量”膜相区分。装置中使用的高通量膜，例如Gambro的
Figure BDA0002320068810000217
系列、Gambro的
Figure BDA0002320068810000212
透析器以及FreseniusMedical Care的
Figure BDA0002320068810000213
EMIC2或
Figure BDA0002320068810000216
F180NR透析器现在已经上市若干年了。本文使用的高通量膜主要是基于聚砜或聚醚砜的膜，并且其制备已经在例如US 5,891,338或EP 2 113 298 Al中进行描述。在来自Bellco Societàunipersonale a r.l的
Figure BDA0002320068810000215
HF 17G过滤器中使用公知为高通量膜的另一种聚亚苯基膜。本文使用的表达“高通量膜”通常是指具有5kDa至10kDa之间的MWRO和25kDa与65kDa之间的MWCO的膜，如根据Boschetti等人(Extended characterization of a new class of membranes for bloodpurification：The high cut-off membranes。Int J Artif Organs 2013；36(7)，455-463)通过葡聚糖筛分测量所确定的。它们的平均孔半径的范围从3.5nm至5.5nm，其中，根据Boschetti-de-Fierro等人(2013年)的基于葡聚糖筛分系数由MWCO确定孔径。本发明的装置中的中空纤维膜的填充密度(packing density)为35％至68％，即，透析器中存在的所有中空纤维膜的横截面积的总和占包括半渗透性中空纤维膜束的壳体部分的横截面积的35％至68％。根据本发明的一个实施例，本发明装置中的中空纤维膜的填充密度为45％至60％。如果在半透性中空纤维膜束中存在n个中空纤维膜，DF是单个中空纤维膜的外径，DH是包括该束的透析器壳体部分的内径，则可以根据n*(DF/DH)2来计算填充密度。
图1至图8中所示的过滤装置10和系统可用于执行过滤装置10的灌注和/或回洗。
过滤装置10，特别是透析器，通常可以在干燥状态下被输送。在透析型治疗的准备中，首先利用水性生理溶液或灌注流体填充和流经透析器。该过程被称为透析器准备或灌注。这种灌注流体通常从容纳盐水流体的外部盐水袋中提取。
使用根据本发明的过滤装置10或系统，可以通过使用上述产生第三流体的方式基于透析流体产生灌注流体来完成灌注。特别地，可以通过从引入的透析流体中过滤出第三流体并通过引导第三流体经由置换流体管线60进入第一流体端口22而产生灌注流体。泵70可以促进该过程。透析流体由于其中包含的污染物而通常不适合直接用作灌注流体。因此，本发明能够产生灌注流体并且能够在不使用任何盐水袋的情况下执行过滤装置10和/或中空纤维40的灌注。
在流体的过滤之后，特别是在透析型治疗几乎完成之后，执行回洗过程。经过滤的流体(例如血液)的剩余部分需要被泵送到静脉管线中以进入患者通路的静脉侧。这通常使用来自盐水袋的盐水流体作为回洗流体来完成。
使用根据本发明的过滤装置10或系统，可以使用上述产生第三流体的方式，通过基于透析流体产生回洗流体来完成回洗。特别地，可以通过从被引入的透析流体中过滤出第三流体并通过引导第三流体经由置换流体管线60进入第一流体端口22来产生回洗流体。该过程可以通过泵70促进。透析流体由于其中包含的污染物而通常不适合直接用作回洗流体。因此，本发明能够产生回洗流体并能够在不使用任何盐水袋的情况下执行过滤装置10和/或中空纤维40的灌注。
图5示意性地示出了包括根据本发明的装置10的系统58d的又一实施例。该实施例应特别说明根据本发明的装置10不限于上面参照图2至图4所示的实施例的系统58a、58b、58c描述的流动方向。因此，流体端口50和52中的任何一个都可以是入口，而另一个是出口。对于流体端口22和32也是如此。此外，第一流体不限于在第一组纤维40a内部流动。它同样可以很好地在纤维40a、40b外部流动，而替代地第二流体在纤维40a内部流动。在这种设定中，替代地通过将透析流体引入端口33或23中并且当从第二组纤维40b的内部流到外部时使其被过滤而产生置换流体。在透析治疗情况下，这意味着置换流体在透析器10内部与血液混合。
在图5中示意性示出的实施例中，来自患者通路的动脉侧的血液由泵66’从动脉管线62泵送到第五流体端口52中。第四流体端口50连接至静脉管线64。血液因此在纤维40a、40b的外部流经装置10的流体室18。在该实施例中，透析流体的一部分在第二流体端口32处进入装置10，在第一组纤维40a内部流动，并在第一流体端口22处再次离开装置10。透析流体的另一部分在第三流体端口33处进入装置10，并经由第四隔室36流入第二组中空纤维40b的内部中。当该部分透析流体从第二组纤维40b的内部流到外部时，通过过滤该部分透析流体来产生置换流体。随后，置换流体可以在纤维40a、40b的外部与流体室18中的血液混合，随后可与血液一起在第四流体端口50处离开装置10。
如果装置10以图5所示的方式操作，则优选使用特殊类型的中空纤维膜。可用于图5所示的实施例中的中空纤维膜是这样的膜，其中血液与膜的外部接触并且透析流体被引导通过中空纤维的内腔。这样的膜在本领域中是已知的，并且已经例如在WO 2008/046779A1中描述。US 2015/0314057A1中提供了关于使用具有其选择性层位于外部的膜的进一步考虑。在这种情况下，填充密度如前所述计算，并将有利地落在30％至60％的范围内。
图6示出了根据本发明系统的第一方面的系统，由此，由根据本发明的系统共享的、如针对图1至图5所示的实施例解释和描述的特征用相同的附图标记表示。应该理解的是，由图1至图5中所示的实施例和图6至图8中所示的实施例共享的特征在图6至8所示的系统中具有与针对图1至图5所示的系统/过滤装置所描述的相同的功能，并且在这方面相同的公开将适用。
如图6所示的系统包括过滤装置10，其包括壳体12，所述壳体具有第一端部14和第二端部16并限定有在第一端部14与第二端部16之间延伸的流体室18；另外，第一盖20设置在壳体12的第一端部14处，并包括第一流体端口22、第一隔室24、第二隔室26和将第一隔室24与第二隔室26分开的第一内部分隔壁28。过滤装置10还包括第二盖30，其设置在壳体12的第二端部16处并包括第二流体端口32、第三流体端口33、第三隔室34、第四隔室36和将第三隔室34与第四隔室36分开的第二内部分隔壁38。
在壳体12内，布置有多个中空纤维40，其中，多个中空纤维40中的每个均包括半透膜并且限定有纵向延伸通过相应的中空纤维40的内部的流体通道。半透膜优选地被构造为允许尺寸低于阈值尺寸的物质从纤维的外部进入内部流体通道和/或从内部流体通道离开到纤维的外部。此外，提供了将流体室18与第一和第二隔室24、26分开的第一密封装置42以及将流体室18与第三和第四隔室34、36分开的第二密封装置46，该第一密封装置42具有背对第二盖30的第一纵向端部44，该第二密封装置46具有背对第一盖20的第二纵向端部48。
此外，过滤装置10包括第四流体端口50和第五流体端口52，二者均设置在流体室18处并且位于第一密封装置42的第一纵向端部44与第二密封装置46的第二纵向端部48之间，其中，第一流体端口22布置在第一隔室24处，第二流体端口32布置在第三隔室34处，并且其中，第三流体端口33布置在第四隔室36处。
多个中空纤维40包括第一组纤维40a和第二组纤维40b，其中，(基本上)第一组纤维40a中的每个中空纤维均从第一隔室24穿过流体室18延伸到第三隔室34，并且为了引导第一流体，经由延伸通过第一组纤维40a中的每个中空纤维的内部的流体通道将第一隔室24与第三隔室34流体连接，并且其中，第二组纤维40b中的每个中空纤维从第二隔室26穿过流体室18延伸到第四隔室36，并且为了引导第二流体，经由延伸通过第二组纤维40b中的每个中空纤维的内部的流体通道将第二隔室26与第四隔室36流体连接。
第四和第五流体端口50、52彼此流体连接并且两者均经由流体室18与第一和第二组纤维40a、40b中空纤维两者的外部流体连通。
此外，该系统还包括用于从过滤装置10的第三隔室34和第二流体端口32排出第一流体的管线64a。如图6所示，还提供了用于从第四隔室36排出第二流体的置换流体管线60a，该置换流体管线60a在连接部位75处流体连接至用于稀释或混合第一流体与第二流体的管线64a。管线64a和置换管线60a布置在过滤装置10的壳体12的外部。此外，管线64a还包括减流装置88，该减流装置88设置在第二流体端口32与连接部位75之间。
因此，利用图6中所示的系统，可以执行以下利用第二流体过滤和/或稀释第一流体的方法：第一流体通过第一流体端口22被引入到过滤装置10中；随后，第一流体从第一盖20经由第一隔室24、第一组中空纤维40a的内部中的流体通道被引导至第二盖30，并且被引导至第三隔室34。随后，第一流体经由管线64通过第二流体端口32从过滤装置10排出，并且随后或并行地，第二流体通过第四流体端口50被引入到过滤装置10中。随后，第二流体的第一部分通过第五流体端口52从过滤装置10排出，同时通过将第二流体的第二部分从第四流体端口50经由流体室18引导到第二组中空纤维40b的外部、通过第二组中空纤维40b的半透膜引导到第二组中空纤维40b的内部的流体通道中并引导到第三流体端口33而过滤第二流体的第二部分。接着，第二流体的经过滤的第二部分通过第三流体端口33经由置换流体管线60a从过滤装置10排出，从而直接经由连接部位或者通过将置换流体管线60a与管线64a主动地和流体地连接，利用第二流体的经过滤的第二部分稀释经过滤的第一流体。
在图6的系统中，减流装置88减小第一流体通过管线64a的流量，从而在第四流体端口50与第三流体端口33(置换流体管线60a)之间产生相对压力差，使存在于流体室18中的第二流体进入半透膜并且进入延伸通过第二组纤维40b的中空纤维的内部的流体通道，并且随后进入第二盖30中的第四隔室36。经由第四隔室36，并且仍然需要由减流装置88引起的压力差，第二流体或更确切地说第二流体的一部分从第三流体端口33排放到置换流体管线60a中，从而稀释在管线64a内被引导的第一流体。
可选地或额外地，静脉泵可以设置为在管线64a和置换流体管线60a的连接部位75之后连接至管线64a。
此外，根据图6的系统的一个替代实施例(该替代系统在图中未以整体示出)，代替包括两个隔室24、26的第一盖20，该盖20可以设有所示的(并且如下所述的)用于图8显示的系统的单个隔室24a。在这种情况下，必须地，第二组纤维在第一隔室中设有封闭端部(如在图8中用字母α示意性地指示的)，使得在第一隔室24a与第四隔室36之间没有流体连接。然而，由于中空纤维仅在它们各自的第一端部90处封闭，因此流体通道从封闭的第一端部90穿过第二组纤维中的每个中空纤维的内部延伸到第四隔室36。
图7示出了本发明第二方面的系统：图7中所示的系统的过滤装置(10)也包括壳体12，其具有第一端部14和第二端部16，并限定有在第一端部14与第二端部16之间延伸的流体室18；以及第一盖20，其设置在壳体12的第一端部14处，并包括第一流体端口22、第一隔室24、第二隔室26和将第一隔室24与第二隔室26分开的第一内部分隔壁28。
图7所示的系统的过滤装置10还包括第二盖30，其设置在壳体12的第二端部16处并包括第二流体端口32和第二盖隔室34b，所述第二盖隔室34b代表未被内部分隔装置分开的单个隔室。
与图6所示的过滤装置一样，图7中所示的过滤装置10也还包括布置在壳体12内的多个中空纤维40，其中，多个中空纤维40中的每个均包括半透膜并限定纵向延伸穿过相应中空纤维40的内部的流体通道。此外，设置了将流体室18与第一和第二隔室24、26分开的第一密封装置42。第一密封装置42还具有背对第二盖30的第一纵向端部44。此外，设置了将流体室18与第二盖隔室34b分开的第二密封装置46，其中，第二密封装置46具有背对第一盖20的第二纵向端部48。
过滤装置还包括第四流体端口50和第五流体端口52，它们两者均设置在流体室18处并位于第一密封装置42的第一纵向端部44与第二密封装置46的第二纵向端部48之间。第一流体端口22布置在第一隔室24处，其中，第二流体端口32布置在第二盖隔室34b处。
如在图7中可见，多个中空纤维40包括第一组纤维40a和第二组纤维40b，其中，第一组纤维40a中的每个中空纤维从第一隔室24穿过流体室18延伸到第二盖隔室34b，并且经由延伸通过第一组纤维40a中的每个中空纤维的内部的流体通道将第一隔室24与第二盖隔室34b流体连接，以用于过滤第一流体。
此外，第二组纤维40b中的每个中空纤维从第二隔室26穿过流体室18延伸到第二盖隔室34b，并且经由延伸通过第二组纤维40b中的每个中空纤维的内部的流体通道将第二隔室26与第二盖隔室34b流体连接。
在如图7所示的系统中，第四和第五流体端口50、52彼此流体连接，并且两者均经由流体室18与第一和第二组纤维40a、40b的中空纤维两者的外部流体连通。
图8示出了根据本发明的第三方面的系统，并且也包括过滤装置10。在图8中所示的系统的过滤装置10包括壳体12，该壳体具有第一端部14和第二端部16并且限定了在第一端部14与第二端部16之间延伸的流体室18。过滤装置还包括第一盖20，所述第一盖设置在壳体12的第一端部14处并包括第一流体端口22和第一隔室24a，该第一隔室表示未被内部分隔装置分开的单个隔室。还提供了第二盖30，所述第二盖设置在壳体12的第二端部16处并包括第二流体端口32和第二盖隔室34c，其中，第二盖隔室34c表示未被内部分隔装置分开的单个隔室。
图8中所示的系统的过滤装置10还包括布置在壳体12内的多个中空纤维40，其中多个中空纤维40中的每个包括半透膜并限定了纵向延伸通过相应的中空纤维40的内部的流体通道。
此外，提供了第一密封装置42，其将流体室18与第一隔室24a分开，其中，第一密封装置42具有背对第二盖30的第一纵向端部44，以及提供了第二密封装置46，其将流体室18与第二盖隔室34c分开，其中，第二密封装置46具有背对第一盖20的第二纵向端部48。
该系统还包括第三流体端口50和第四流体端口52，二者均设置在流体室18处并且位于第一密封装置42的第一纵向端部44与第二密封装置46的第二纵向端部48之间。
在图8所示的系统中，第一流体端口22布置在第一隔室24a处，第二流体端口32布置在第二盖隔室34c处。此外，多个中空纤维40包括第一组纤维40a和第二组纤维40c，第一组纤维40a和第二组纤维40c中的每个中空纤维包括第一端部90和第二端部92，其中，第一组纤维40a中的每个中空纤维经由其相应的第一端部90从第一隔室24a穿过流体室18，经由其第二端部92延伸到第二盖隔室34c，并且为了引导第一流体，经由延伸通过第一组纤维40a中的每个中空纤维的内部的流体通道将第一隔室24a与第二盖隔室34c流体连接。
此外，在图8所示的系统中，第二组纤维40c的每个中空纤维基本上经由其相应的第一端部90从第一隔室24a通过流体室18，经由其相应的第二端部92延伸到第二盖隔室34c，其中，第二组纤维40c的每个中空纤维在其相应的第一端部90处封闭，如其在图8中由字母α示意性指示的，使得在第一隔室24a与第二盖隔室34c之间没有流体连接。然而，由于中空纤维仅在其相应的第一端部90处封闭，流体通道从封闭的第一端部90通过第二组纤维40c的每个中空纤维的内部延伸到第二盖隔室34c。
此外，在图8所示的系统中，第四和第五流体端口50、52彼此流体连接并且二者均经由流体室18与第一和第二组纤维40a、40b的中空纤维两者的外部流体连通。
利用根据第二和第三方面并且如图7和图8示例性地示出的系统，可以执行利用第二流体过滤和/或稀释第一流体的示例性方法，如下所述。首先，第一流体通过第一流体端口22被引入到过滤装置10中，其中第一流体随后从第一盖20被引导到第二盖30，即，经由第一隔室24；24a和第一组中空纤维40a内部的流体通道被引导到第二盖隔室34b；34c中。
随后或同时，第二流体通过第四流体端口50被引入到过滤装置10中。接着，第二流体的第一部分通过第五流体端口52从过滤装置10排出，并且通过将第二流体的第二部分从第四流体端口50经由流体室18引导到第二组中空纤维40b的外部、通过第二组中空纤维40b的半透膜引导到第二组中空纤维40b的内部中的流体通道中并且引导到第二盖隔室34b、34c中而过滤第二流体的第二部分，从而利用第二流体稀释第一流体。
可选地，第一流体和第二流体的稀释混合物可以通过第二流体端口32从过滤装置10中排出。

Claims (16)

1.用于过滤和/或稀释流体的系统，包括用于过滤流体的过滤装置(10)，其中，所述过滤装置(10)包括：
-壳体(12)，具有第一端部(14)和第二端部(16)并且限定有在所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸的流体室(18)；
-第一盖(20)，设置在所述壳体(12)的第一端部(14)处并包括第一流体端口(22)、第一隔室(24)、第二隔室(26)和将所述第一隔室(24)与所述第二隔室(26)分开的第一内部分隔壁(28)；
-第二盖(30)，设置在所述壳体(12)的第二端部(16)处并包括第二流体端口(32)、第三流体端口(33)、第三隔室(34)、第四隔室(36)和将所述第三隔室(34)与所述第四隔室(36)分开的第二内部分隔壁(38)；
-多个中空纤维(40)，布置在所述壳体(12)内，其中，所述多个中空纤维(40)中的每个包括半透膜并且限定纵向延伸通过相应的中空纤维(40)的内部的流体通道；
-第一密封装置(42)，其将所述流体室(18)与所述第一隔室和所述第二隔室(24、26)分开，所述第一密封装置(42)具有背对所述第二盖(30)的第一纵向端部(44)；
-第二密封装置(46)，其将所述流体室(18)与所述第三隔室和所述第四隔室(34、36)分开，所述第二密封装置(46)具有背对所述第一盖(20)的第二纵向端部(48)；
-第四流体端口(50)和第五流体端口(52)，二者均设置在所述流体室(18)处并且位于所述第一密封装置(42)的第一纵向端部(44)与所述第二密封装置(46)的第二纵向端部(48)之间；
其中，所述第一流体端口(22)布置在所述第一隔室(24)处，其中，所述第二流体端口(32)布置在所述第三隔室(34)处，其中，所述第三流体端口(33)布置在所述第四隔室(36)处，
其中，所述多个中空纤维(40)包括第一组纤维(40a)和第二组纤维(40b)，其中，所述第一组纤维(40a)中的每个中空纤维从所述第一隔室(24)穿过所述流体室(18)延伸到所述第三隔室(34)，并且为了引导第一流体，经由延伸通过所述第一组纤维(40a)中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接所述第一隔室(24)与所述第三隔室(34)，并且其中，所述第二组纤维(40b)中的每个中空纤维从所述第二隔室(26)通过所述流体室(18)延伸到所述第四隔室(36)，并且为了引导第二流体，经由延伸通过所述第二组纤维(40b)中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接所述第四隔室(36)与所述第二隔室(26)，并且
其中，所述第四流体端口和所述第五流体端口(50、52)彼此流体连接并且两者经由所述流体室(18)与所述第一组纤维和所述第二组纤维(40a、40b)中的中空纤维两者的外部流体连通，
其中，所述系统还包括用于从所述过滤装置(10)的所述第三隔室(34)和所述第二流体端口(32)排出所述第一流体的管线(64a)；
并且其中，所述系统还包括用于从所述第四隔室(36)排出所述第二流体的置换流体管线(60a)，所述置换流体管线(60a)在连接部位(75)处流体连接至用于稀释或混合所述第一流体与所述第二流体的管线(64a)，其中，所述管线(64a)和所述置换流体管线(60a)布置在所述过滤装置(10)的壳体(12)的外部，
并且其中，所述管线(64a)包括减流装置(88)，所述减流装置(88)定位在所述第二流体端口(32)与所述连接部位(75)之间。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述减流装置是能控制的或不能控制的。
3.用于过滤流体的系统，包括用于过滤流体的过滤装置(10)，其中，所述过滤装置(10)包括：
-壳体(12)，具有第一端部(14)和第二端部(16)并且限定有在所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸的流体室(18)；
-第一盖(20)，设置在所述壳体(12)的第一端部(14)处并包括第一流体端口(22)、第一隔室(24)、第二隔室(26)和将所述第一隔室(24)与所述第二隔室(26)分开的第一内部分隔壁(28)；
-第二盖(30)，设置在所述壳体(12)的第二端部(16)处并包括第二流体端口(32)和第二盖隔室(34b)，所述第二盖隔室(34b)表示未被内部分隔装置分开的单个隔室；
-多个中空纤维(40)，布置在所述壳体(12)内，其中，所述多个中空纤维(40)中的每个均包括半透膜并且限定纵向延伸通过相应的中空纤维(40)的内部的流体通道；
-第一密封装置(42)，其将所述流体室(18)与所述第一隔室和所述第二隔室(24、26)分开，所述第一密封装置(42)具有背对所述第二盖(30)的第一纵向端部(44)；
-第二密封装置(46)，其将所述流体室(18)与所述第二盖隔室(34b)分开，所述第二密封装置(46)具有背对所述第一盖(20)的第二纵向端部(48)；
-第四流体端口(50)和第五流体端口(52)，二者均设置在所述流体室(18)处并且位于所述第一密封装置(42)的第一纵向端部(44)与所述第二密封装置(46)的第二纵向端部(48)之间；
其中，所述第一流体端口(22)布置在所述第一隔室(24)处，其中，所述第二流体端口(32)布置在所述第二盖隔室(34b)处，
其中，所述多个中空纤维(40)包括第一组纤维(40a)和第二组纤维(40b)，其中，所述第一组纤维(40a)中的每个中空纤维从所述第一隔室(24)穿过所述流体室(18)延伸到所述第二盖隔室(34b)，并且为了过滤第一流体，经由延伸通过所述第一组纤维(40a)中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接所述第一隔室(24)与所述第二盖隔室(34b)，并且其中，所述第二组纤维(40b)中的每个中空纤维从所述第二隔室(26)穿过所述流体室(18)延伸到所述第二盖隔室(34b)并且经由延伸穿过所述第二组纤维(40b)中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接所述第二隔室(26)与所述第二盖隔室(34b)，并且
其中，所述第四流体端口和所述第五流体端口(50、52)彼此流体连接并且两者均经由所述流体室(18)与所述第一组纤维和所述第二组纤维(40a、40b)的中空纤维两者的外部流体连通。
4.用于过滤流体的系统，包括用于过滤流体的过滤装置(10)，其中，所述过滤装置(10)包括：
-壳体(12)，具有第一端部(14)和第二端部(16)并且限定有在所述第一端部(14)与所述第二端部(16)之间延伸的流体室(18)；
-第一盖(20)，设置在所述壳体(12)的第一端部(14)处并包括第一流体端口(22)和第一隔室(24a)，所述第一隔室(24a)是单个隔室并且未被内部分隔装置分开；
-第二盖(30)，设置在所述壳体(12)的第二端部(16)处并包括第二流体端口(32)和第二盖隔室(34c)，所述第二盖隔室(34c)是单个隔室并且未被内部分隔装置分开；
-多个中空纤维(40)，布置在所述壳体(12)内，其中，所述多个中空纤维(40)中的每个均包括半透膜并且限定纵向延伸通过相应的中空纤维(40)的内部的流体通道；
-第一密封装置(42)，其将所述流体室(18)与所述第一隔室(24a)分开，所述第一密封装置(42)具有背对所述第二盖(30)的第一纵向端部(44)；
-第二密封装置(46)，其将所述流体室(18)与所述第二盖隔室(34c)分开，所述第二密封装置(46)具有背对所述第一盖(20)的第二纵向端部(48)；
-第三流体端口(50)和第四流体端口(52)，两者均设置在所述流体室(18)处并且位于所述第一密封装置(42)的第一纵向端部(44)与所述第二密封装置(46)的第二纵向端部(48)之间；
其中，所述第一流体端口(22)布置在所述第一隔室(24)处，其中，所述第二流体端口(32)布置在所述第二盖隔室(34c)处，
其中，所述多个中空纤维(40)包括第一组纤维(40a)和第二组纤维(40c)，所述第一组纤维(40a)和所述第二组纤维(40c)中的每个中空纤维均包括第一端部(90)和第二端部(92)，其中，所述第一组纤维(40a)中的每个中空纤维经由其相应的第一端部(90)从所述第一隔室(24a)通过所述流体室(18)、经由其第二端部(92)延伸到所述第二盖隔室(34c)，并且，为了引导第一流体，经由延伸通过所述第一组纤维(40a)中的每个中空纤维的内部的流体通道流体连接所述第一隔室(24a)与所述第二盖隔室(34c)，并且其中，所述第二组纤维(40c)中的每个中空纤维，经由其相应的第一端部(90)，从所述第一隔室(24a)通过所述流体室(18)，经由其相应的第二端部(92)基本延伸到所述第二盖隔室(34c)，其中，所述第二组纤维(40c)中的每个中空纤维在其相应的第一端部(90)处是封闭的，使得所述第一隔室(24a)与所述第二盖隔室(34c)之间没有流体连接，所述流体通道从封闭的第一端部(90)通过所述第二组纤维(40b)中的每个中空纤维的内部延伸到所述第二盖隔室(34c)，
并且其中，所述第四流体端口和所述第五流体端口(50、52)彼此流体连接，并且二者均经由所述流体室(18)与所述第一组纤维和所述第二组纤维(40a、40b)中的中空纤维二者的外部流体连通。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的系统，其中，所述第四流体端口和所述第五流体端口(50、52)与所述流体室(18)直接流体连接，所述直接流体连接位于所述第一密封装置(42)的第一纵向端部(44)与所述第二密封装置(46)的第二纵向端部(48)之间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的系统，其中，所述流体室(18)在空间上由所述壳体(12)的内部壁(54)、所述第一密封装置(42)和所述第二密封装置(46)限定。
7.根据权利要求1至3或引用权利要求1至3中任一项时权利要求5至6中的任一项所述的系统，其中，借助所述第一密封装置(42)和所述第一内部分隔壁(28)，所述第一隔室(24)与所述第二隔室(26)流体隔离。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的系统，其中，所述第一密封装置和/或所述第二密封装置(42、46)包括用于接纳所述第一组中空纤维和/或所述第二组中空纤维(40a、40b)的灌封化合物。
9.根据权利要求1至3或者引用权利要求1至3中任一项时权利要求5至8中的任一项所述的系统，还包括布置在所述第一盖(20)的第二隔室(26)处的第六流体端口(23)，所述第六流体端口(23)由封闭装置(56)封闭。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的系统，其中，所述第一组中空纤维(40a)比所述第二组中空纤维(40b)包括更多的纤维，优选地包括所述多个中空纤维(40)的至少70％。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的系统，还包括：
-动脉管线(62)，用于将患者通路的动脉侧流体连接至所述过滤装置(10)的第一流体端口(22)；
-静脉管线(64)，用于将所述患者通路的静脉侧流体连接至所述过滤装置(10)的第二流体端口(32)；
-第一泵(66)，用于将第一流体泵送到所述第一流体端口(22)中和/或用于将所述第一流体从所述过滤装置(10)的第二流体端口(32)排出；
-第二泵(68)，用于将第二流体泵送到所述第四流体端口(50)中和/或用于将所述第二流体从所述过滤装置(10)的第五流体端口(52)排出。
12.根据引用权利要求1或2中任一项时权利要求11所述的系统，其中，所述置换流体管线(60a)流体连接至所述静脉管线(64)。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的系统，还包括用于将所述过滤装置(10)的第二流体端口(32)流体连接至废物处理单元(82)和/或废物袋(84)的管线(83)。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的系统，除了所述过滤装置(10)之外还包含仅一个或两个额外的过滤器。
15.一种使用根据权利要求1至2或引用权利要求1至2时权利要求5至14中任一项所述的系统用第二流体过滤和/或稀释第一流体的方法，所述方法包括以下步骤：
-通过第一流体端口(22)将第一流体引入到过滤装置(10)中；
-将所述第一流体从第一盖(20)经由第一隔室(24)、第一组中空纤维(40a)的内部中的流体通道引导到第二盖(30)并引导到第三隔室(34)；
-经由管线(64)通过第二流体端口(32)从所述过滤装置(10)中排出所述第一流体；
-通过第四流体端口(50)将第二流体引入到所述过滤装置(10)中；
-通过第五流体端口(52)从所述过滤装置(10)中排出所述第二流体的第一部分；
-通过将所述第二流体的第二部分从所述第四流体端口(50)经由流体室(18)引导到第二组中空纤维(40b)的外部、通过所述第二组中空纤维(40b)的半透膜引导到所述第二组中空纤维(40b)的内部中的流体通道中并引导到第三流体端口(33)中，而过滤所述第二流体的第二部分；
-经由置换流体管线(60a)通过所述第三流体端口(33)从所述过滤装置(10)中排出所述第二流体的经过滤的第二部分；
-利用所述第二流体的经过滤的第二部分稀释过滤的所述第一流体。
16.一种使用根据权利要求3至4或引用权利要求3至4时权利要求5至14中的任一项所述的系统用第二流体过滤和/或稀释第一流体的方法，所述方法包括以下步骤：
-通过第一流体端口(22)将第一流体引入到过滤装置(10)中；
-将所述第一流体从第一盖(20)经由第一隔室(24；24a)和第一组中空纤维(40a)的内部中的流体通道引导到第二盖(30)并引导到第二盖隔室(34b；34c)中；
-通过第四流体端口(50)将第二流体引入到所述过滤装置(10)中；
-通过第五流体端口(52)从所述过滤装置(10)中排出所述第二流体的第一部分；
-通过将所述第二流体的第二部分从所述第四流体端口(50)经由流体室(18)引导到第二组中空纤维(40b)的外部、通过所述第二组中空纤维(40b)的半透膜引导到第二组中空纤维(40b)的内部中的流体通道中并引导到所述第二盖隔室(34b；34c)中，来过滤所述第二流体的第二部分，从而利用所述第二流体稀释所述第一流体；
-可选地通过所述第二流体端口(32)从所述过滤装置(10)中排出所述第一流体和所述第二流体的稀释混合物。
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