透析單元的制作方法
【專(zhuān)利摘要】透析單元2包含用于在流動(dòng)方向6上將透析液引導(dǎo)到透析膜8的入口4和用于將透析物從所述透析膜8排出的出口10兩者。被配置以在儲(chǔ)熱器14與所述入口4中的所述透析液之間交換熱能的熱泵12耦接到所述入口4。
【專(zhuān)利說(shuō)明】透析單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及透析單元。
【背景技術(shù)】
[0002]透析是在腎衰竭的情況下用作替代方法的血液凈化程序。除了腎移植之外，透析在慢性腎衰竭的情況下是最重要的腎臟替代治療，并且在急性腎衰竭的情況下是可行替代療法之一。透析旨在保持通常隨尿液排出的物質(zhì)或分別在病人的血液和/或體內(nèi)低于耐毒極限的病原物質(zhì)的濃度。
[0003]血液凈化治療程序是基于擴(kuò)散、滲透和對(duì)流且在一定程度上還有吸收的基本物理原理。不同透析程序通?；谕ㄟ^(guò)特殊半透膜(下文稱(chēng)為透析膜)的物質(zhì)交換。特別的是，透析導(dǎo)致血液凈化、從血液循環(huán)移除水并添加電解質(zhì)到血液。在透析中，在透析膜一側(cè)上提供有血液或血漿，并且，在膜的另一側(cè)上，分別存在透析溶液或透析液。根據(jù)膜的性質(zhì)，不同物質(zhì)從血液擴(kuò)散穿過(guò)膜進(jìn)入透析液并以此方式從血液循環(huán)移除不同物質(zhì)。同時(shí),其他物質(zhì)(例如，電解質(zhì))也可從透析液擴(kuò)散到血液。重要參數(shù)之一是膜的性質(zhì)，并且尤其是膜的孔徑，所述孔徑實(shí)質(zhì)上確定在透析期間從血液移除哪些物質(zhì)。因此，使用此類(lèi)半透膜也稱(chēng)為選擇性擴(kuò)散。當(dāng)膜實(shí)質(zhì)上確定基本上可交換物質(zhì)的類(lèi)型和大小時(shí),擴(kuò)散率和實(shí)際交換實(shí)質(zhì)上是由膜的不同側(cè)上的各自物質(zhì)的濃度差確定的。待移除的物質(zhì)大致分類(lèi)為低分子物質(zhì)、中分子物質(zhì)和高分子物質(zhì)。此外，病人的水平衡可由滲透或由壓力差控制，所述壓力差從待凈化的血液移除的液體在透析膜的不同側(cè)之間人工地產(chǎn)生。另外，透析液中的特殊添加劑適應(yīng)于影響并調(diào)節(jié)血液的酸堿狀態(tài)和電解質(zhì)組成。
[0004]一方面，已用透析膜是人造膜或工藝膜，但另一方面，已用透析膜也是內(nèi)源生理膜。因此，在透析中，區(qū)別在身體外部使用人造膜的體外程序與身體內(nèi)部執(zhí)行并使用內(nèi)源膜的體內(nèi)程序。
[0005]體內(nèi)透析程序的實(shí)例由腹膜透析構(gòu)成，在腹膜透析中，腹膜用作血液凈化膜。在此情況下，透析液通過(guò)導(dǎo)管口直接引入到病人的腹腔中并且透析液在物質(zhì)濃度完全平衡之后交換為透析物。通常，一天執(zhí)行三到六次以此方式分配的透析液的交換，每次體積為約
2.5升到4升。為避免對(duì)病人健康的負(fù)面后果，在引入到腹腔中之前，每次必須使透析液達(dá)到體溫。
[0006]體外透析程序的實(shí)例是全世界應(yīng)用最多的血液透析。此程序貫徹兩種液體的小分子物質(zhì)的濃度平衡原理，所述液體在身體外部由人造半透性透析膜在透析器中分離。在一側(cè)上，提供由透析膜分離的包括腎毒素、電解質(zhì)(例如，鉀和磷酸鹽)以及通常隨尿液排出的物質(zhì)的血液。低菌處理溶液作為透析液提供在透析膜的另一側(cè)上，所述低菌處理溶液不含排泄物并包括針對(duì)病人各自需求的一部分電解質(zhì)。血液與透析溶液或透析液之間的半透性透析膜分別具有允許小分子(例如，水、電解質(zhì)和通常隨尿液排出的物質(zhì)(例如，尿素、尿酸)穿過(guò)但阻擋大分子(例如，蛋白質(zhì)和血細(xì)胞)的孔。
[0007]在血液透析程序中，每周歷時(shí)約4小時(shí)的三到四次治療是很典型的。對(duì)于每一治療，需要大量透析液，所述透析液永久繞過(guò)在背對(duì)血液的透析膜側(cè)上的膜。透析液常以逆流引導(dǎo)到血液。當(dāng)富含通常隨尿液排出的物質(zhì)時(shí)，透析液在一次使用后作為透析物排出。一般來(lái)說(shuō)，出于明確分配的原因，用于透析的液體在富含通常隨尿液排出的物質(zhì)之前稱(chēng)為透析液，而富含通常隨尿液排出的物質(zhì)的液體稱(chēng)為透析物。對(duì)于每一應(yīng)用，消耗透析液的量可達(dá)到100升甚至更多。僅待生產(chǎn)并消耗的大量透析液導(dǎo)致透析治療極其昂貴。除資源的高消耗之外，處理透析液所消耗的能量相當(dāng)增加成本。
[0008]除了供應(yīng)到血液和/或從血液收回的液體的量之外，也必須準(zhǔn)確控制血液的溫度以便防止對(duì)病人的嚴(yán)重傷害。凈化后再次供應(yīng)給病人的血液必須具有與病人體溫相關(guān)的溫度，以避免對(duì)健康的此類(lèi)傷害。此舉通過(guò)將透析液并因此也將透析膜和圍繞所述膜的組分加熱到體溫來(lái)獲得，以防止血液在體外循環(huán)中冷卻。
[0009]在透析液借助于包括過(guò)濾膜的透析器中的透析單元經(jīng)過(guò)病人血液之前，因此將透析液從輸入溫度(通常為10°c)加熱到約在血液溫度水平的較高溫度(通常為36°C)。當(dāng)透析物已流過(guò)透析過(guò)濾器時(shí)，透析物已用完并在出口中排出。所述大量透析液回火消耗相當(dāng)多的額外能量。
[0010]此外，在體外方法(例如，血液透析(HD))中，在每一透析治療之后，應(yīng)消毒所使用的設(shè)備(即透析器)，以防止個(gè)別病人之間的交叉感染。為此，頻繁應(yīng)用所謂的熱消毒。在此情況下，水/消毒劑混合物在透析器的透析物循環(huán)中加熱到大于85°C并循環(huán)特定時(shí)間，通常約15分鐘。在這個(gè)時(shí)間段到期之后，應(yīng)盡快沖洗掉消毒劑，并且，分別應(yīng)盡快再次冷卻機(jī)器或透析器到約35°C，以使下一治療成為可能。
[0011]作為進(jìn)一步體外透析程序，僅以舉例方式提及血液濾過(guò)或血液透析濾過(guò)，所述程序在一定程度上消耗甚至更大量的資源和能量，并因此在應(yīng)用時(shí)，所述程序?qū)е骂?lèi)似或更高成本。
[0012]由于用于透析治療的高資源消耗和高能耗，相當(dāng)需要使透析單元和用于操作透析單元的程序更加高效。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]本實(shí)用新型提供一種透析單元(2)，所述透析單元(2)包含以下特征結(jié)構(gòu):入口
(4)，所述入口(4)用于在流動(dòng)方向(6)上將透析液引導(dǎo)到透析膜(8);出口(10)，所述出口
(10)用于將透析物從所述透析膜(8)排出；及耦接到所述入口(4)的熱泵(12)，所述熱泵
(12)被配置以在儲(chǔ)熱器(14)與所述入口(4)中的所述透析液之間交換熱能。
[0014]在透析單元的數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，熱泵耦接到用于將透析液引導(dǎo)到透析膜的入口，以便在儲(chǔ)熱器與入口中的透析液之間交換熱能。此舉在溫度控制透析液時(shí)可導(dǎo)致相當(dāng)大的能耗降低及相當(dāng)大的效率提高，并因此導(dǎo)致透析單元的效率提高。
[0015]在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，熱泵用于加熱入口中的透析液。與其他加熱選擇(例如，直接電加熱)相比，通過(guò)使用展示相當(dāng)高的效率的熱泵，可顯著降低操作透析器所需的能量。使用熱泵時(shí)的較高效率是由于由熱泵輸出到透析液的熱能比操作熱泵所需的能量高的事實(shí)所致的，因?yàn)闊岜脤崮軓膬?chǔ)熱器傳遞到透析液，而不是熱泵自身產(chǎn)生熱能。因此，熱泵既優(yōu)于將初級(jí)能量載體直接轉(zhuǎn)換成熱能的其他加熱系統(tǒng)，又優(yōu)于常規(guī)電加熱系統(tǒng)。
[0016]在數(shù)個(gè)進(jìn)一步實(shí)施方式中，環(huán)境介質(zhì)(例如，環(huán)境空氣)用作儲(chǔ)熱器。待在使用熱泵時(shí)獲得的源自卡諾程序的效率提高取決于由熱泵耦合的兩種介質(zhì)之間的溫差，因此，在目前情況下，是儲(chǔ)熱器的溫度與透析液的溫度的差異。還被稱(chēng)為性能系數(shù)(COP)的這項(xiàng)因素變得越高，儲(chǔ)熱器的溫度相對(duì)于透析液的溫度越高。例如，在南部國(guó)家，當(dāng)環(huán)境空氣用作儲(chǔ)熱器時(shí)，透析器的入口中的熱泵可以非常高效的方式加熱透析液。同時(shí)，當(dāng)使用此類(lèi)熱泵時(shí)，冷卻環(huán)境空氣以使得除了透析器的所需功能之外，還可為病人帶來(lái)舒適的氛圍。
[0017]在進(jìn)一步實(shí)施方式中，熱泵另外耦接到透析單元的出口，所述出口用于從透析膜排出已用透析物。透析物可用作出口中的儲(chǔ)熱器。
[0018]在所述實(shí)施方式中，在第一操作模式下，預(yù)熱并因此具有近似體溫的已用透析物可分別用作熱泵的儲(chǔ)熱器或熱源。也就是說(shuō)，在很大程度上可回收已用于加熱消耗的透析物的能量以加熱入口中的新鮮透析液。此舉導(dǎo)致在透析期間能耗的進(jìn)一步顯著降低，即，當(dāng)操作透析單元/設(shè)備時(shí)完全導(dǎo)致效率提高。例如，出于上述原因借助于熱泵的熱回收效率顯著高于常規(guī)熱交換器的效率。
[0019]雖然在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，儲(chǔ)熱器具有比透析液高的溫度，但術(shù)語(yǔ)儲(chǔ)熱器在此及在下文中無(wú)論如何不意謂取決于溫度?？墒栈?zé)崮芑驘崮芸晒?yīng)到的每一能量庫(kù)或介質(zhì)被視作儲(chǔ)熱器。
[0020]在第二操作模式下，透析單元/設(shè)備的進(jìn)一步實(shí)施方式允許將熱能從入口中的液體傳遞到儲(chǔ)熱器，以便冷卻入口中的透析液或沖洗液。在此操作模式下，透析物或(例如)其他液體可在出口中用作散熱器。當(dāng)沖洗液在入口中主動(dòng)冷卻時(shí)，此舉可顯著減少透析器在熱消毒后冷卻到相當(dāng)于體溫的操作溫度所需的時(shí)間段。因此，沖洗所需的液體量和沖洗時(shí)間均得以降低，此完全導(dǎo)致在透析單元/設(shè)備的操作期間的效率提高。
[0021]在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，額外加熱裝置另外在透析液的流動(dòng)方向上在熱泵與透析膜之間耦接到入口，以便加熱流入的仍未使用的透析液。當(dāng)出口中的透析物并未達(dá)到所需操作溫度時(shí)，此舉可有助于在透析單元操作開(kāi)始時(shí)加速加熱透析液。此類(lèi)額外加熱裝置可為(例如)電加熱，并且此類(lèi)額外加熱裝置可經(jīng)調(diào)整尺寸以顯著小于透析單元的尺寸，所述透析單元僅具備常規(guī)加熱裝置，因?yàn)樵谶@種情況下，額外加熱裝置僅具有備用功能。
[0022]在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，額外加熱裝置用于執(zhí)行入口中的透析液溫度的微調(diào)。此舉可用于確保透析液的溫度在任何時(shí)間點(diǎn)都在所需溫度窗口之內(nèi)。在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，在清洗透析單元期間，額外加熱裝置也可用于將清洗用液體加熱到比透析期間透析液高的溫度。
[0023]數(shù)個(gè)實(shí)施方式進(jìn)一步包括耦接到入口的除氣裝置，所述除氣裝置用于除去氣體或溶解在透析液中的氣泡。在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，熱泵在透析液的流動(dòng)方向上布置在除氣裝置之后以便不另外加熱除氣裝置的組件。此舉需要另外提高透析單元的效率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]在下文將參考封閉圖式詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的數(shù)個(gè)實(shí)施方式，所述封閉圖示顯示:
[0025]圖1透析器的實(shí)施方式，所述透析器包含熱泵；
[0026]圖2熱泵的示意圖；
[0027]圖3透析器的另一實(shí)施方式，在所述透析器中，透析物用作出口中的儲(chǔ)熱器；
[0028]圖4透析器的另一實(shí)施方式，所述透析器包含額外加熱裝置；[0029]圖5用于操作透析器的程序的實(shí)例；及
[0030]圖6用于操作透析單元的程序的另一實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1說(shuō)明透析單元2的實(shí)施方式，所述透析單元2具有入口 4，以便將流動(dòng)方向6上的透析液引導(dǎo)到透析膜8。透析單元2進(jìn)一步包含出口 10，所述出口 10用于從透析膜8排出透析物。經(jīng)設(shè)計(jì)以在儲(chǔ)熱器14與入口 4中的透析液之間交換熱能的熱泵12耦接到入
Π 4。
[0032]在目前情況下，通過(guò)出口 10理解所有裝置或線(xiàn)路，在所述裝置或線(xiàn)路中，在透析器2自身內(nèi)部的透析過(guò)程之后，透析物可在圖1中所示的流動(dòng)方向6上引導(dǎo)或傳送。同樣地，通過(guò)透析單元2的入口 4理解透析單元2內(nèi)部的任何裝置或線(xiàn)路，所述裝置或線(xiàn)路是用于或者可用于將透析液或透析液組分引導(dǎo)到透析膜8。因此，通過(guò)入口 4，尤其還通過(guò)管道系統(tǒng)或一或多個(gè)裝置理解引導(dǎo)或處理透析液。
[0033]如圖1中所示，根據(jù)一些實(shí)施方式，透析膜8或包括透析膜8的透析器16不是透析單元2的部分。相反，在每一次治療后，透析器16可與透析膜8 一起交換，以免交叉感染可發(fā)生在對(duì)另一病人的隨后治療中。透析器16包括端口 18a和端口 18b，所述端口 18a和端口 18b將透析單元2的入口 4和出口 10耦接到透析器16，以使得透析液在透析膜8的一偵儀圖1的左側(cè))上被引導(dǎo)穿過(guò)透析器外殼16。
[0034]為通過(guò)透析膜8的另一側(cè)(圖1的右側(cè))傳遞病人的血液，需要進(jìn)一步血液循環(huán)(在此僅為完整性起見(jiàn)而提及)，所述進(jìn)一步血液循環(huán)可包含血液輸送泵30，尤其在靜脈接入病人的情況下，如圖1中所示。
[0035]熱泵12耦接到入口 4，如圖1中所示，以使得可借助于熱泵12在儲(chǔ)熱器14與入口 4中的透析液之間交換熱能。在圖1中僅示意性地表現(xiàn)借助于熱泵12進(jìn)行的此類(lèi)熱能交換另外所需的介質(zhì)，所述熱泵12形成儲(chǔ)熱器。雖然在圖1中所示的實(shí)施方式中，正如下文所述的實(shí)施方式中，熱泵12借助于熱交換器13耦接到入口 4中的透析液，在進(jìn)一步實(shí)施方式中，熱泵12還可以不同方式耦接到入口 4，以便與入口 4或入口 4中的透析液或任何其他液體交換熱能。例如，可借助于輻射出現(xiàn)這種情況。
[0036]作為另一可選組件，圖1中所示的透析單元2展示除氣裝置20，所述除氣裝置20由儲(chǔ)液罐21、除氣構(gòu)件22和循環(huán)泵24組成。圖1中示意性表現(xiàn)的除氣裝置20內(nèi)部的循環(huán)用于為透析液除氣，出于此目的，透析液最初通過(guò)除氣構(gòu)件22從儲(chǔ)液罐21內(nèi)部的第一局部?jī)?chǔ)存器引導(dǎo)到第二局部?jī)?chǔ)存器中。為此目的，在圖1中所示的實(shí)施方式中，提供了驅(qū)動(dòng)所述局部循環(huán)來(lái)除氣的輸送泵24。
[0037]在除氣裝置20在流動(dòng)方向6上布置在熱泵12之前后，經(jīng)除氣的透析液經(jīng)過(guò)熱泵12耦接到入口 4的位置。熱泵12用于在透析期間加熱入口 4中的透析物，以使得透析物在到達(dá)透析膜8時(shí)至少具有近似體溫。為維持透析液和透析物的循環(huán)，圖1中所示的實(shí)施方式另外包括另一可選輸送泵28，所述輸送泵28在透析膜8的方向上傳送借助于熱泵12加熱后的透析液。
[0038]圖1分別例示加熱前和加熱后的透析液和透析物的典型溫度。例如，供應(yīng)的液體或透析液可在約10°c的溫度下供應(yīng)。在流過(guò)外部透析器16之前，在圖1中所示的實(shí)施方式中，溫度增加到約37°C。此舉由熱泵12完成，所述熱泵12從儲(chǔ)熱器14收回為此所需的熱倉(cāng)泛。
[0039]應(yīng)理解，在這種情況下以及在下文所論述的實(shí)施方式中，個(gè)別組件耦接到入口 4的準(zhǔn)確位置和/或個(gè)別組件在入口 4內(nèi)的位置可以任何方式交換。例如，除氣裝置20還可在流動(dòng)方向6上布置在熱泵12的耦接位置與透析膜8之間或熱泵12與輸送泵28之間。當(dāng)然，給定溫度也僅意味著實(shí)例；任何其他溫度也是可能的。尤其在溫暖國(guó)家或溫暖季節(jié)，供應(yīng)的水或透析液的溫度在入口 4開(kāi)始時(shí)還可明確地高于10°C，以使得(例如)環(huán)境空氣可用作儲(chǔ)熱器14。
[0040]通過(guò)圖2簡(jiǎn)單說(shuō)明熱泵12的功能，以更好理解儲(chǔ)熱器14與入口 4之間的熱傳輸。
[0041]熱泵12是將熱分別從熱源或儲(chǔ)熱器14泵送到在提供技術(shù)工作時(shí)待加熱的介質(zhì)34的機(jī)器。熱泵經(jīng)開(kāi)發(fā)以將熱能從較低溫度水平泵送到較高溫度水平，以使得較低溫度控制介質(zhì)中所含的熱能可用于以較高溫度另外加熱介質(zhì)，此舉在借助于普通熱交換器將是不可能的。
[0042]在熱泵加熱的情況下，以熱泵循環(huán)中使用的工作介質(zhì)的高溫水平下提供的液化熱用于加熱。另一方面，在制冷機(jī)中，在膨脹和蒸發(fā)期間冷卻制冷劑用于冷卻液體。熱泵和制冷機(jī)不同之處僅關(guān)于所使用的能量、用于冷卻或加熱的加熱能力。然而，圖2中所示的基本過(guò)程是相同的。
[0043]圖2中所示的熱泵12分別包括壓縮器或液化器36和蒸發(fā)器或膨脹閥38。工作介質(zhì)(通常也稱(chēng)為制冷劑)在處于循環(huán)的由壓縮器36驅(qū)動(dòng)的循環(huán)構(gòu)件40中循環(huán)。壓縮器36可電驅(qū)動(dòng)或由例如內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且壓縮器36使得工作介質(zhì)在循環(huán)內(nèi)循環(huán)。壓縮器36將工作介質(zhì)或制冷劑分別壓縮到高壓，其中在壓縮器36前通常為氣態(tài)的工作介質(zhì)被加熱且隨后冷凝。在冷凝制冷劑時(shí)釋放的能量傳遞到待在熱傳遞構(gòu)件42b中加熱的介質(zhì)34。例如，熱交換器可用作熱傳遞構(gòu)件42b?；蛘撸瑹嵋部蓚鬟f到待由其他機(jī)構(gòu)(例如，通過(guò)輻射)加熱的介質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，熱泵12或工作介質(zhì)分別耦接到待在本實(shí)用新型實(shí)施方式中加熱的介質(zhì)34，以使得熱能交換是可能的。
[0044]在傳遞熱能之后，工作介質(zhì)或制冷劑分別在減壓器或膨脹閥38處膨脹，所述工作介質(zhì)或制冷劑在減壓器或膨脹閥38處冷卻。冷的制冷劑接著供應(yīng)到蒸發(fā)器42a(水式熱交換器、鉆井熱交換器、空氣蒸發(fā)器)，并且冷的制冷劑通過(guò)分別吸收來(lái)自熱源或來(lái)自?xún)?chǔ)熱器14的環(huán)境熱(能量)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)。關(guān)于蒸發(fā)器耦接到儲(chǔ)熱器14，前文關(guān)于耦接到待加熱的介質(zhì)34作出的評(píng)論原則上準(zhǔn)用。
[0045]有用加熱能力與所供應(yīng)電容的比率在專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)中被稱(chēng)為熱泵的COP (性能系數(shù))。COP具有取決于儲(chǔ)熱器14和待加熱介質(zhì)34的溫度的最大理論值并且COP可源自卡諾程序(以 Nicolas Leonard Sadi Carnot 命名)。
[0046]在典型溫度的情況下，COP的值為8或更大。當(dāng)前可實(shí)際獲得的值包含在4與6之間。這意味著驅(qū)動(dòng)熱泵12所需的4至6倍能量傳遞到待加熱的介質(zhì)34。當(dāng)使用圖3和圖4的透析單元中的熱泵12時(shí)，其中不同于熱泵12的普通操作模式，熱能從高溫儲(chǔ)存器傳輸?shù)降蜏亟橘|(zhì)，由于這個(gè)事實(shí)，實(shí)際獲得的值甚至更高。
[0047]例如，假設(shè)透析液在入口 4中必須從10°C加熱到約36°C，并且，一次治療需要約120L透析液，這導(dǎo)致約3.6kffh的所需熱能，以理想化方式假設(shè)熱能可在加熱期間從其他能源無(wú)損耗地產(chǎn)生，當(dāng)然，實(shí)際上并非如此。
[0048]甚至當(dāng)熱交換器用于出口 10中的透析物與入口 4中的透析液之間時(shí)，僅可回收小部分已用能量。極好熱交換器的效率通常低于60%至70%，其中熱能傳遞僅可在出口 10中的透析物仍比入口4中的透析液溫度高時(shí)發(fā)生。這在使用熱泵時(shí)不為限制因素。即使假定良好的熱交換器，對(duì)于常規(guī)透析單元，約1.SOkffh的最小能量需求仍導(dǎo)致加熱透析液用于典型治療。
[0049]此能量需求在使用熱泵時(shí)可顯著降低。假設(shè)用于最初加熱入口 4中的透析液的全部能量可借助于熱泵從出口 10中的透析物傳遞到入口 4中的透析液，以使得在加熱之前，出口 10中的透析物將具有與入口 4中的透析液大約相同的溫度，即使預(yù)期最低COP為4，已導(dǎo)致50%節(jié)能，因?yàn)閮H四分之一已傳遞熱能必須用作用于驅(qū)動(dòng)熱泵的能量。在理想化實(shí)例中，能量需求可因此降低到小于0.9kWh?？紤]到常規(guī)透析單元中實(shí)際發(fā)生的額外損耗，可獲得的效率提高可顯著更高。
[0050]圖3展示透析單元2的另一實(shí)施方式，所述透析單元2具有與圖1所說(shuō)明的實(shí)施方式相同的數(shù)個(gè)組件。因此，下文將僅詳細(xì)論述與圖1中所示的實(shí)施方式的不同之處。一般來(lái)說(shuō)，在本文所述實(shí)施方式中，具有相似或相同功能的組件具備相同元件符號(hào)。此外，以不同實(shí)施方式描述的組件和所述組件的功能在個(gè)別實(shí)施方式中可自由交換。
[0051]在圖3中所示的實(shí)施方式中，熱泵12將出口 10中的透析物用作儲(chǔ)熱器。為此，熱泵12例如借助于熱交換器44耦接到出口 10中的透析物，以使得流出的透析物可用作儲(chǔ)熱器。在透析(圖3中的熱泵的第一操作模式)期間，熱泵12中所含的壓縮器36在圖3中指示的方向上循環(huán)熱泵12的工作介質(zhì)，以便將熱能從出口 10中的透析物傳遞到入口 4中的透析液。由于導(dǎo)致熱泵12中熱能傳遞的程序是可逆的，在工作介質(zhì)在相反方向上循環(huán)的第二操作模式下，熱泵12還可將熱能從入口 4中的透析液或液體傳遞到出口 10中的透析物或液體。
[0052]所述第二操作模式在清洗透析單元期間或之后可能有很大益處。在熱消毒結(jié)束時(shí)的沖洗階段期間，透析單元的溫度將盡快達(dá)到小于40°C，以使得可開(kāi)始下一治療。用大于85°C的熱水執(zhí)行熱消毒，消毒劑已添加到熱水中。如果熱交換器用于能量回收，那么在消毒后的透析單元清洗期間，流入的淡水將由熱交換器加熱，此舉在沖洗階段延長(zhǎng)時(shí)是不合需要的。當(dāng)使用熱泵時(shí)，避免這種效率降低。當(dāng)實(shí)施上述第二操作模式時(shí)，液體可在入口 4中主動(dòng)冷卻，此舉需要進(jìn)一步提高效率。
[0053]無(wú)論如何，在透析程序期間使用熱泵還具有以下優(yōu)點(diǎn):退出出口 10的透析物的溫度低于通常情況下的溫度。這在醫(yī)院是非常有利的，因?yàn)槌隹谥屑?xì)菌的如此增長(zhǎng)以低于在流出透析物的溫度為20°C或更高時(shí)的情況提升。
[0054]圖4說(shuō)明透析單元的另一實(shí)施方式，其中額外加熱裝置50另外耦接到入口 4，以便加熱入口 4中的透析液。在圖4中所示的實(shí)施方式中，額外加熱裝置50在流動(dòng)方向6上布置在熱泵12與透析膜8之間，以另外且獨(dú)立于熱泵12加熱入口 4中的透析液。當(dāng)使透析單元進(jìn)入操作時(shí)，此舉可用于降低將透析液加熱到所需溫度所需的時(shí)間，當(dāng)出口 10中的透析物在開(kāi)始時(shí)并不具有在穩(wěn)定操作中獲得的溫度。此外，在數(shù)個(gè)實(shí)施方式中，將例如電加熱或快控型加熱用作額外加熱裝置50可確保透析液的溫度在任何時(shí)間點(diǎn)均在所需溫度窗口內(nèi)。[0055]應(yīng)理解，額外加熱裝置50可在任何位置耦接到入口 4，以便加熱入口 4中的透析液。例如，額外加熱裝置50還可布置在輸送泵28與透析膜8之間。尤其，額外加熱裝置50還可布置在除氣裝置20的循環(huán)外部。
[0056]換句話(huà)說(shuō)，圖4說(shuō)明熱泵12用于產(chǎn)生透析單元的主要熱輸出的實(shí)施方式。提供小加熱來(lái)獲得對(duì)溫度的準(zhǔn)確控制。流入水或透析液和流出透析物的量大體相同。這意味著當(dāng)來(lái)自廢水的熱可通過(guò)熱泵12提供給入口 4，待供應(yīng)的差分能量必須僅是對(duì)流或輻射導(dǎo)致的損耗。熱泵12盡可能從出口側(cè)上的蒸發(fā)器中的流出及消耗的透析物收回能量。熱泵12壓縮制冷劑。在熱泵12的熱循環(huán)的另一側(cè)上，冷凝器布置在水入口中。能量通過(guò)冷凝輸出到流入水或流入透析液。因此，熱泵12通過(guò)從出口收回的能量加熱流入的透析液。流出透析物的溫度甚至可低于流入水的溫度。
[0057]當(dāng)出口 10中的水或透析物并不具有操作溫度時(shí)，加熱或額外加熱裝置50可在治療開(kāi)始時(shí)加速加熱階段。加熱可進(jìn)一步用于增加溫度控制精度。然而，此情況僅是一種可能實(shí)施方式?；旌祥y或類(lèi)似物也可用于溫度控制。
[0058]總結(jié)來(lái)說(shuō)，應(yīng)注意，本實(shí)用新型的數(shù)個(gè)實(shí)施方式提供一或多個(gè)以下優(yōu)點(diǎn):
[0059].機(jī)器的能量效率增加，因?yàn)槎嘤谠诩訜崞陂g供應(yīng)的能量可從流出透析物提取。
[0060].消毒后冷卻是可能的。熱泵12可被配置，以使得在冷卻階段期間，熱泵12以換向負(fù)載工作或關(guān)閉，以上兩種情況均加速冷卻。
[0061]?流出透析物可比常規(guī)方法中的流出透析物冷。此情況可有利于降低出口系統(tǒng)中細(xì)菌的增長(zhǎng)。
[0062]圖5說(shuō)明用 于高效操作透析單元的程序的實(shí)例。
[0063]在供應(yīng)步驟60期間，透析液通過(guò)入口 4供應(yīng)到透析膜8。在排放步驟62期間，透析物通過(guò)出口 10從透析膜8排出。在溫度控制步驟64期間，供應(yīng)到透析膜的透析液由熱泵12溫度控制。
[0064]圖6展示用于高效操作透析單元的程序的另一實(shí)例，在第一操作模式66下，所述實(shí)例包含圖5中所說(shuō)明的程序的步驟，供應(yīng)到透析膜8的透析液由熱泵12加熱。
[0065]在可選第二清洗模式70下，在清洗步驟72期間，用流過(guò)入口 4和出口 10的清洗液清洗入口 4和出口 10。
[0066]在沖洗透析單元步驟74期間，借助于以第二操作模式操作的熱泵12在入口 4中冷卻沖洗液或透析液。
【權(quán)利要求】
1.一種透析單元(2)，所述透析單元(2)包含以下特征結(jié)構(gòu): 入口( 4 )，所述入口( 4 )用于在流動(dòng)方向(6 )上將透析液弓I導(dǎo)到透析膜(8 ); 出口(10)，所述出口(10)用于將透析物從所述透析膜(8)排出；及 耦接到所述入口(4)的熱泵(12)，所述熱泵(12)被配置以在儲(chǔ)熱器(14)與所述入口(4)中的所述透析液之間交換熱能。
2.如權(quán)利要求1所述的透析單元(2)，其中所述熱泵(12)被配置以將環(huán)境空氣用作儲(chǔ)熱器(14)。
3.如權(quán)利要求1所述的透析單元(2)，其中所述熱泵(12)進(jìn)一步耦接到所述出口(10)，其中所述熱泵(12)被配置以將所述出口( 10)中的所述透析物用作儲(chǔ)熱器(14)。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透析單元(2)，其中所述熱泵(12)被配置以在第一操作模式下將熱能從所述儲(chǔ)熱器(14)傳遞到所述入口(4)中的所述透析液，以便加熱所述透析液。
5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透析單元(2)，其中所述熱泵(12)被配置以在第二操作模式下將熱能從所述入口(4)中的所述透析液傳遞到所述儲(chǔ)熱器(14)，以便冷卻所述透析液。
6.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透析單元(2)，其特征在于所述透析單元(2)進(jìn)一步包含所述入口(4)中的額外加熱裝置(50)，所述額外加熱裝置(50)在所述流動(dòng)方向(6)上在所述熱泵(12)與所述透析膜(8)之間耦接到所述入口(4)，所述額外加熱裝置被配置以加熱所述入口(4)中的所述透析液。
7.如權(quán)利要求6所述的透析單元(2)，其中所述額外加熱裝置(50)為電動(dòng)加熱。
8.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透析單元(2)，其特征在于所述透析單元(2)進(jìn)一步包含輸送泵(28 )，所述輸送泵(28 )在所述流動(dòng)方向(6 )上布置在所述熱泵(12)與所述透析膜(8)之間。
9.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透析單元(2)，其特征在于所述透析單元(2)進(jìn)一步包含耦接到所述入口( 4 )的除氣裝置(20 )，所述除氣裝置(20 )被配置以除去所述透析液中所含的氣體。
10.如權(quán)利要求9所述的透析單元(2)，其中所述除氣裝置(20)在所述流動(dòng)方向(6)上在所述熱泵(12)與所述透析膜(8)之間耦接到所述入口(4)，或在所述流動(dòng)方向(6)上位于所述熱泵(12)之前。
11.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的透析單元(2)，其特征在于所述透析單元(2)進(jìn)一步包含透析器(16)，所述透析器(16)具有透析膜(8)，其中所述入口(4)和所述出口(10)耦接到所述透析器(16)，且其中用于待借助于所述透析單元(2)凈化的血液的流入和流出的另外的端口布置在所述透析器(16 )處。
【文檔編號(hào)】A61M1/16GK203619967SQ201290000322
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月9日
【發(fā)明者】凱-尤緯·里特爾 申請(qǐng)人:B·布萊恩·阿維圖姆股份公司