浓缩的废透析液的产生的制作方法

1.本公开涉及一种用于产生浓缩的废透析液的方法和一种血液透析处理设备。


背景技术：

2.在丹麦，大约5000人患有终末期肾病(esrd)，并且这些人中的约2500人得到肾移植，而其余患者依赖于慢性透析处理。透析是一种替代肾脏的总体功能来过滤血液并且让废物与尿液一起离开身体同时保留营养物的技术处理。
3.一般地，使用插入到患者的静脉和动脉的导管将患者连接到血液透析机以连接进出血液透析机的血流。当血液通过血液透析机中的透析器时，透析器从患者的血液中去除废物、毒素和多余的水，并使血液返回以输注回患者体内。在单次血液透析治疗期间，大量的透析液，例如约120升被用于透析血液。然后废透析液被丢弃。
4.慢性透析患者的死亡率为每年约20％。死亡率主要是由于心血管疾病。然而，已知一些患者通过慢性透析处理活30
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40年。通过比目前的标准处理(其由每周三次，每次四小时处理组成)更密集的血液透析方案，可以获得更好的存活。每周5
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6次每次约6小时的血液透析疗程(sessions)具有提高存活率的潜能。
5.这些类型的疗程如此频繁，以至于由患者自己在他们自己的家中进行这些疗程。这种方式不使患者必须每天去医院了。然而，由于安装固定式水纯化系统和大型透析机，家庭式透析疗程非常昂贵且是占用空间的。此外，由于患者移动性受限，患者的生活品质严重下降。
6.用于透析处理的水的量既巨大又昂贵。超纯水由自来水产生，自来水必须经受非常密集的净化程序来去除污染物。一名血液透析患者每周使用约400升的超纯水，以及每年最高达25,000升。
7.产生超纯水以产生高品质且纯度的水是血液透析的必要步骤，以防止天然存在于例如自来水或瓶装水中的不想要的有机和无机化学品进入患者体内。通常，根据自来水的当地可用性和规格，使用不同装置和过程的组合来获得超纯水。在一些国家，需要除铁剂从水中去除高铁浓度。在丹麦，需要软水剂来从水中去除过量的钙和镁。活性炭过滤器可以用于从水中去除氯胺。通常，反渗透过滤器用于去除多于95％的剩余离子和一些细菌，并且这是大多数应用选择的主要水纯化过程和该过程的最昂贵的部分。典型的反渗透设备(plant)具有约40
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55％的超纯水回收率，以及因此在ro过程期间浪费了大量的水。
8.在血液透析期间，将超纯水与酸性浓缩物和溶解的碳酸钠混合，这为处理提供透析液。在典型的血液透析系统中，将碳酸氢钠用ro水溶解并将酸性浓缩物用ro水稀释，然后这两个流可以混合在一起。在混合之后，混合流进入透析器，在透析器中物质与患者的血液一起扩散以从血液去除废化合物。透析液必须具有与血液相同浓度的盐和营养物，以便有效并且不会耗尽患者体内必需的盐和营养物。
9.在wo2010/146365 a1中，已经建议通过使用包括具有双层的囊泡的液膜系统来回收血液透析期间损失的纯化水，生物通道诸如水通道蛋白水通道已并入液膜系统中并且其
中囊泡进一步包括稳定油相。为了实现这一点，建议产生盐梯度和逆流，模拟穿过所述液膜的正常肾功能，然后这将构成用于正渗透过程的必要驱动力。talaat(saudi j kidney dis.transpl.,21(4):748
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749,2010)之后提出使用正渗透进行透析液再生，其中理论上可以回收最高达50％的废透析液水。然而，由于汲取溶质诸如盐和葡萄糖的限制，talaat得出结论，需要改进的透析治疗处方，诸如延长每日治疗，并且他进一步提出使用多层fo板框组件以特别构建用于测试假设。
10.在wo 2015124716中，已建议从废透析液中再循环废水。更特别地，已经建议在肾脏替代治疗过程期间通过正渗透从所述废流体中部署水通量来再循环源自患者血液或血浆的滤液。该方法包括正渗透(fo)单元，正渗透单元包括具有水通道蛋白水通道的正渗透膜。该膜具有进料侧和汲取侧，其中进料侧与来自经受所述血液滤过的患者的滤液流体连通，并且汲取侧与电解质浓缩物的供应流体连通。
11.wo 2014/158418 a1建议用于血液透析或腹膜透析的系统和方法，包括在进行电透析或电除盐(ed/edi)过程之前用碳源和脲酶源对废透析液进行初始处理。脲酶源适用于促进尿素分解成铵和氨，铵和氨可以在随后的阳离子交换器中从流体中清除。处理之后，流体在任选的调节之后返回到患者体内。
12.获得超纯水的替代方法包括例如：us20170189597a1，其描述了一种在替代环境(例如在灾难救济设置或欠发达地区)中使用的便携式透析机。该机器包括太阳能电池板和用于从环境空气中提取水的大气水发生器，水然后通过fo单元进行纯化。
13.存在其他便携式家用透析系统，例如nxstage system 但是该系统需要安装水处理系统，或者可以连接到单独的装置pureflow sl上，该装置利用可更换的滤芯(包括必需的过滤器)、去离子器、吸附剂等以在家中产生透析溶液。
14.本发明的目的是通过使废透析液的水再循环或通过在家庭设置中纯化自来水获得高的水回收率来为透析患者提供便携式透析处理或至少一种患者可以在他们的家中四处走动的可移动解决方案。水回收率越高，患者需要携带的重量越低。作为标准处理产生大约120l废透析液，例如80％的回收率将使重量最小化到24kg。可移动解决方案不仅会减少废水量，而且由于延长的处理期的可能性，还提供了更温和的血液透析方式的可能性。预期使用延长的处理期的处理对身体的压力更小，因为它类似于肾脏的正常功能，以及因此具有延长患者的生命并提高患者的生活品质的潜能。


技术实现要素：

15.目的是提供一种用于产生浓缩的废透析液的方法，所述方法包括以下步骤：通过电透析减少废透析液中电解质的量，以及通过正渗透操作使所述废透析液脱水。
16.本发明的正渗透操作通常包括膜组件，膜组件包括能够允许水通过并排斥某些溶质的膜。膜组件还包括用于进料溶液的隔室，其可以被称为进料侧，以及用于汲取溶液的隔室，其可以被称为汲取侧。在本发明的某个实施方式中，膜包括纳米多孔水通道。纳米多孔水通道理想地具有仅允许水渗透的大小。然而，实际上也有较少量回流的溶质从废透析液渗透到浓缩的透析液中。纳米多孔水通道减少或消除了来自废透析液的所有或大多数其他溶质的重吸收。此外，优选的是，该方法的膜组件包括：包括水通道蛋白水通道的膜，由于它们的高度选择性，其仅使纯水分子通过。包括具有纳米孔诸如水通道蛋白水通道的正渗透
膜的正渗透操作可以以如在wo14108827 a1、wo 2017137361 a1、wo2018/141985或wo18087289中公开的膜组件的形式提供。这些专利申请通过援引并入在本说明书中。
17.在某个实施方式中，膜包括：包括固定化水通道蛋白水通道的活性层，以及支撑层。活性层可以是交联的芳族酰胺层，优选地通过界面聚合形成的，其中掺入稳定的水通道蛋白。稳定的水通道蛋白可以呈在水通道蛋白蛋白质制剂存在下通过两亲性基质形成化合物的自组装形成的囊泡的形式，如wo2018/141985或wo18087289中公开的。替代地，水通道蛋白水通道可以通过pei(聚乙烯亚胺)来稳定，如wo 2017137361 a1中公开的。以这种方式制备的膜已被证明是稳健的，以具有高水输送能力以及离子和低分子量物质的低反向通量。
18.本发明中使用的废透析液出自许多公司，包括omniflo(transvivo inc.的子公司，纳帕(napa),加利福尼亚州(ca)，美国)、fresenius medical care(fmc
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ag.com)、gambro(gambro.com)(现在是baxter的一部分)、nipro(nipro.com)、nxstage(nxstage.com)以及bellco(bellco.net)制造和出售的血液滤过或血液透析设备。
19.在血液透析中，透析器的部分功能是作为人工肾脏。透析器的典型形式是具有中空纤维束(诸如最多达20,000根纤维)的中空纤维组件。中空纤维的内腔形成透析器的“血液隔室”，以及围绕纤维的空间形成“透析液隔室”。
20.在腹膜透析中，与输注的透析液连接的腹膜部分功能是作为人工肾脏，而患者的腹膜作为半透膜起作用，流体和溶解的物质穿过半透膜从血液中交换。新鲜的高渗透析液溶液通过永久性管引入到腹腔，并且每晚在患者睡觉时(自动腹膜透析)或经由全天定期交换(持续不卧床腹膜透析)冲洗废透析液。
21.废透析液溶液的实际组成因患者而异，并且不时地变化。患有肾衰的患者出现代谢变化，导致患者血浆中尿素水平升高，连同毒代谢物(诸如吲哚、酚、激素、草酸盐和蛋白质降解产物)水平升高。
22.存在多种减少电解质的量的技术，包括电透析、离子交换、微滤和纳滤。根据本发明，使用电透析作为在正渗透过程中处理之前的废透析液的预处理。
23.合适的电透析(ed)方法包括电除盐(edi)和反向电透析(edr)。通常，电透析用于在施加的电势差的影响下从废透析液中去除离子。电解过程可以在称为电透析池的配置中进行，该配置包括进料(稀液(diluate))隔室和两个浓缩物(盐水)隔室。稀液隔室具有朝向阳极定位的阴离子选择性膜和朝向阴极放置的阳离子选择性膜。多个电透析池可以被布置成称为电透析堆的配置，其中交替的阴离子和阳离子交换膜形成多个电透析池。通过电透析过程，溶解的物质从进料流，即废透析液中移开。
24.电除盐(edi)是一种将离子交换树脂和离子选择性膜与直流相结合以从废透析液中去除离子的技术。废透析液通过一个或多个室，室填充有固持在阳离子或阴离子选择性膜之间的离子交换树脂。在外加电场的影响下，变得与离子交换树脂结合的离子迁移到单独的室。这还产生保持树脂处于它们的再生状态所必需的h 和oh
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离子。单独的室中的离子可以丢弃。edi组件作为dow omexell组件、zapwater edi组件(来自snowpure)以及组件(来自siemens)可获得。
25.反向电透析(edr)包括电流通过电透析(ed)堆转移溶解的盐离子。堆具有阴离子和阳离子离子交换膜的交替层，它们共同作用以将溶解的盐与水分离。为避免溶质沉积在
膜上，施加的电势的极性以一定时间间隔反转，导致去除已经沉淀在膜上的带电荷的溶质。电极的极性可以每30min至2小时变化。作为实例，可以使用从evoqua water technology可获得的nexed组件。
26.电透析可能不完全耗尽废透析液中的离子，因为电解质去除的水平不能允许低于一定限度。低于一定限度，发生水分解，并且在分解水时浪费相当大量能量。此外，水分解将导致在阳极产生氧气且在阴极产生氢气。因此，由于各种原因，水分解是不期望的。
27.在预处理步骤中，通过电透析使废透析液中电解质的量减少至少20％。合适地，电解质的量减少至少30％，诸如至少40％。在本发明的另一种实现方式中，废透析液中电解质的量减少不多于80％。
28.虽然电透析可用于去除废透析液中的带电荷的溶质，但是不带电荷的或中性溶质保留在废透析液中。然而，不带电荷的或中性溶质在随后的正渗透过程中至少部分被去除。
29.虽然许多不同的组件设计(包括螺旋卷式膜组件、中空纤维组件、板框组件等)可用于对废透析液进行脱水，但通常优选使用一个或多个中空纤维组件，其中通过废透析液的正渗透操作的脱水通过使废透析液通过第一中空纤维组件的进料侧进行，反之使汲取溶液通过第一中空纤维组件的汲取侧。在本发明的实施方式中，进料侧是纤维的内腔，并且汲取侧是中空纤维组件的壳侧(shell side)。在本发明的另一种实施方式中，进料侧是中空纤维组件的壳侧，并且汲取侧是中空纤维组件的纤维的内腔。一般地，当进料在纤维的内腔中处理时，被认为溶质的截留率是更高的，而当进料在中空纤维组件的壳侧上处理时，被认为水通量是更高的。选择性层可以存在于中空纤维的内(内腔)侧或中空纤维的外侧上。在本发明的当前优选的实施方式中，选择性层存在于中空纤维的内(内腔)侧，进料在中空纤维的内腔中进行处理，并且浓缩的透析液被引导至中空纤维组件的壳侧上。
30.中空纤维组件具有超过螺旋卷式组件和板框组件的紧凑的优点，以及此外具有用于在血液滤过设备中使用的公知的形状因子。此外，该组件在连续性肾脏替代治疗的一次性应用中在使用之后可以容易地更换。
31.在本发明的优选方面，汲取溶液是浓缩的透析液。用于制备用于血液透析或腹膜透析的透析液溶液的多种浓缩物制剂是本领域公知的。这些制剂不仅关于特定成分不同，而且关于这些成分的浓度也不同。一般地，浓缩物制剂包括氯化钠作为主要成分以及氯化钾、氯化钙和氯化镁作为次要取代物。此外，可以包括右旋糖(葡萄糖)。
32.乙酸钠和/或碳酸氢钠也作为缓冲剂源被包括以纠正代谢性酸中毒。使用乙酸盐缓冲剂，所有成分都可以组合成单一的浓缩物。使用碳酸氢盐缓冲剂，需要两种浓缩物以防止钙和镁作为碳酸盐沉淀。
33.常规的基于碳酸氢盐的两部分透析溶液是通过混合“酸性”浓缩物、“碱性”浓缩物和水来制备的。通常，酸性浓缩物包括所有的酸、右旋糖、钙、镁、钾和氯化钠(生理需求的一部分)，而碱性浓缩物包括碳酸氢钠和余量的所需氯化钠。在透析液浓缩物的一些商业制剂中，碱性浓缩物的氯化钠含量为零。由于乙酸在室温下是液体，所以使用乙酸的大部分酸性浓缩物是液体产品；而碱性浓缩物作为粉末和液体浓缩物两者产生。可商购的的酸性和碱性浓缩物的许多其他组合特定于透析溶液制备方法和递送设备。
34.透析液浓缩物系统的特定实例是(括号中提到的稀释比为酸性浓缩物的体积比碱性浓缩物的体积比水的体积)：来自medivators(www
‑
medivators.com)(原名minntech)的
碳酸氢盐血液透析浓缩物系列(1:1.83:34)和血液透析浓缩物系列(1:1.72:42.28)、来自fresenius medical care的液体酸性浓缩物系列(1:1.72:42.28)和柠檬酸浓缩物系列(1:1.72:42.28)、来自rockwell medical(www
‑
rockwellmed.com)的液体酸性浓缩物/系列(1:1.83:34、1:1.72:42.28和1:1.225:32.775)以及来自gambro(www.gambro.com)的bicart柠檬酸盐系列(l:2:197)。在本文报道的实例中，softpac
tm c298用作基于碳酸氢盐的血液透析的酸性透析液浓缩物。将3.5l的softpac
tm
浓缩物以1 44(1:45)稀释，当混合时产生157l的透析液。与滤芯和机器设置一起稀释之后的电解质浓度na

/hco3‑
＝140/34mmol/l。
35.合适地，将稀释的浓缩的透析液递送至血液透析处理设备，任选地在调节组分的浓度之后。在透析机中使用任选调节的稀释的透析液的效果是从废透析液中收回的水直接用作进料给血液透析处理设备的新鲜透析液的一部分。换句话说，一定量的水可以从废透析液再循环到新鲜的透析液。
36.在本发明的某个实施方式中，所述第一中空纤维组件与一个或多个第二或另外的中空纤维组件连接，使得离开所述第一中空纤维组件的进料侧的部分脱水的废透析液溶液在所述第二或另外的中空纤维组件的进料侧进一步脱水。本文报道的实验出人意料地示出，在两个或更多个连续布置的中空纤维组件中处理废透析液使从废透析液中水的回收率增加超出了通过增加膜面积的可预期的水的回收率。在本发明的某个方面，三个中空纤维组件被连续布置，使得废透析液在第一中空纤维组件的进料侧被部分脱水。部分脱水的废透析液随后在第二中空纤维组件的进料侧进行处理以进一步收回水。离开第二组件的进料侧的部分脱水的废透析液最终在第三中空纤维组件的进料侧进行最终处理以产生浓缩的废透析液。在用于处理部分脱水的透析液的序列中可以存在第四或另外的中空纤维组件。在中空纤维膜组件之间，可能需要或必要为部分脱水的透析液提供另外的压力，例如通过在组件之间的通道中增加泵。合适的泵是蠕动泵，但是也可以使用容积式类型的其他泵。
37.汲取溶液(是浓缩的透析液)可以递送至并联或串联的两个或更多个组件。当浓缩的透析液添加到并联的膜组件中时，相同浓度的浓缩的透析液添加到每个膜组件的入口。一般地，连接到公共储器的歧管可以将浓缩的透析液分配到组件的入口。在每个组件的出口处，稀释的透析液被收集并合并用于进一步调节，然后将它用作透析器中的透析液。
38.在浓缩的透析液被递送至串联的膜组件的情况下，它可以并流或逆流添加到按顺序布置的组件中。当浓缩的透析液被并流递送至膜组件的序列时，浓缩的透析液被添加到第一组件的入口以用于处理废透析液。在第一组件的出口处，部分稀释的透析液被运送到第二或另外的组件以用于处理部分脱水的废透析液。在第二或另外的组件的出口处，收集稀释的透析液，并且如果需要，在用作透析液之前用碳酸氢钠和水进行调节稀释的透析液。
39.当浓缩的透析液被逆流递送至膜组件的序列时，在第一中空纤维组件中稀释之前的浓缩的透析液已经在一个或多个第二或另外的中空纤维组件中稀释。换句话说，浓缩的透析液首先被递送至处理部分脱水的废透析液的最后一个组件的入口。部分稀释的浓缩的透析液存在于最后一个组件的出口处并且进入倒数第二个膜组件的入口。一般优选逆流递送浓缩的透析液和废透析液，因为浓度差导致废透析液的更有效脱水。然而，在一些应用
中，由于跨膜的电解质浓度不同，可能需要较小的电解应力(electrolytic stress)，以及然后可以应用流体的并流处理。
40.每个膜组件的膜面积可以基本相同或不同。对于系列中的每个组件使用相同类型的组件可能是方便的，因为它降低了系统的复杂性。然而，一般地，第一膜组件的膜面积大于第二或另外的膜组件的膜面积。在第一组件中，从废透析液中收回水。因此，因为体积流较低，所以可以减少后续膜组件中的膜面积。在本发明的优选方面，第一正渗透组件具有的膜面积是一个或多个第二或另外的膜组件的两倍。更优选地，第一膜组件具有的膜面积是第二膜组件的2.5倍、3倍或更多倍。如果在组件的序列中存在第三组件，则第二膜组件的面积也比第三组件大，诸如比第三组件的膜面积大50％、75％或100％。废透析液下游的较小组件具有更有效利用可用膜面积的优势。由于膜面积通常是膜组件的昂贵部分，本发明方法的费用可以通过减少第二或后续膜组件中的膜面积而显著降低。
41.作为使用具有膜面积减小的膜组件的替代方案，可以在每个级使用不同数目的基本相同大小的组件。因此，在某些实施方式中，第一膜级可以包括5至10个并联操作的正渗透组件，第二膜级可以包括2至5个并联操作的正渗透组件，以及第三级可以包括1至2个并联操作的正渗透组件。
42.原则上，废透析液可以具有任何温度，只要它保持液态即可。在高于室温的温度，诸如高5℃或更高的温度下处理废透析液可能适合用于本发明方法。因此，在优选方面，废透析液在30℃或更高的温度下通过正渗透进行处理。合适地，废透析液在体温或略低于体温的温度下，即在33至38℃之间的温度下处理。通过实验已经出人意料地示出，水通量随着温度的升高而增加，从而提高了水回收率。
43.如果正渗透膜足够稳健以经受压力，则跨膜压力差(也称为跨膜压力(tmp))可增加。因此，在本发明的优选实施方式中，跨膜压力为1巴或更高。在本发明的优选实施方式中，跨膜压力为至少2巴或更高，诸如3巴或更高。压力可以合适地由定位于第一组件前面的泵提供。
44.可以将盐添加到汲取溶液，即膜组件之间的浓缩的透析液或部分稀释的透析液中以增加盐浓度。在优选的方面，将碳酸氢钠溶液添加到在所述第一中空纤维组件与所述一个或多个第二或另外的中空纤维组件之间，或在所述第二中空纤维组件与所述一个或多个另外的中空纤维组件之间的部分稀释的透析液中。当决定添加碳酸氢钠溶液的地点时，必须适当考虑某些离子的浓度以避免沉淀条件。如上所论述的，碳酸钠或其他碱性化合物通常在透析器中使用之前添加到透析液中。诸位本发明人已经意识到，通过将碳酸钠添加到组件之间的汲取溶液中，水通量增加。
45.本发明不局限于具体类型的正渗透膜，只要该膜具有允许水通过同时保留盐和其他溶质的能力。在本发明的特别优选的实施方式中，正渗透单元的膜包括水通道蛋白水通道。水通道蛋白水通道的存在大大增加了通量，从而允许使用较小的膜面积来过滤一定量的废透析液。
46.本发明还涉及一种血液透析处理设备，所述血液透析处理设备包括：
47.a)超滤单元，所述超滤单元允许交换患者的血浆和透析液的溶质，产生用于返回到所述患者的净化的血液流和废透析液流；
48.b)电透析装置，所述电透析装置能够减少所述废透析液中电解质的量，
49.c)正渗透单元，所述正渗透单元包括具有进料侧和汲取侧的膜，所述膜基本上不能渗透溶质并且基本上只允许水渗透，其中来自所述超滤单元的废透析液流与所述进料侧流体连通并且浓缩的透析液流与所述汲取侧流体连通，产生任选地在调节所述溶质的浓度之后用于在所述超滤单元中使用的透析液流，以及浓缩的废透析液流；以及
50.d)泵，所述泵用于将血浆从所述患者泵送到所述超滤单元。
51.废透析液溶液的回收水用于制备新鲜的透析液溶液或新鲜的更换流体或重构流体，用于血液滤过和肾病透析。换句话说，正渗透处理导致水从废透析液流体到电解质更换浓缩物的供应的通量。因此，本发明的血液透析处理设备提供了将废透析液中的一部分水再循环到透析器中使用的透析液的可能性。结果是，产生了废透析液浓缩物，其可以被丢弃或在后续过程中进一步处理。
52.在该设备的变体中，不同于废透析液的水源被运送到正渗透单元以稀释浓缩的透析液。作为实例，水源是自来水，并且废透析液被丢弃或通过其他手段处理。
53.在本发明的优选方面，正渗透单元是中空纤维组件。
54.在本发明的实施方式中，第一正渗透单元的进料侧连接到第二或另外的正渗透单元的进料侧，使得离开所述第一正渗透单元的部分脱水的废透析液溶液在第二或另外的中空纤维组件的进料侧进一步脱水。
55.在本发明的实现方式中，所述第一正渗透单元具有的膜面积是一个或多个第二或另外的膜组件的两倍。
56.在实施方式中，所述设备包括在所述正渗透单元中处理之前能够加热所述废透析液的加热器。
57.在另一种实施方式中，所述设备包括被配置用于在所述正渗透单元中提供1巴或更大的跨膜压力的泵。
58.在另外的实施方式中，在所述第一正渗透与所述一个或多个第二或另外的渗透单元之间的导管补充有与碳酸氢钠源连接的另外的导管。
59.在本发明的另外的实施方式中，所述设备包括用于将所述浓缩的透析液泵送到所述正渗透单元的泵，或用于从所述正渗透单元抽吸所稀释的透析液的泵。
60.在另外的实施方式中，所述设备包括用于用碳酸钠溶液调节来自所述正渗透单元的透析液的混合装置。合适地，所述设备包括在所述混合装置之后的用于对所述用碳酸钠溶液调节来自所述正渗透单元的透析液进行反馈调节的电导率传感器。
61.在另一方面，本发明涉及一种用于产生用于在血液透析处理中使用的透析液的方法，所述方法包括以下步骤：
62.提供包括具有进料侧和汲取侧的膜的正渗透单元，所述膜基本上不能渗透溶质并且基本上只允许水渗透，
63.允许水源流与所述进料侧流体连通并且浓缩的透析液流与所述汲取侧流体连通，以产生稀释的透析液流和脱水的水源流，
64.其中所述水源是自来水。
65.自来水容易可获得，允许患者在他们家中和其他地方接受处理，从而提高血液透析患者的生活品质。此外，可以节省用于产生反渗透水的费用。此外，由于患者现在可以进行更频繁和更长的血液透析处理，对身体产生更少压力，因此可以预期死亡率下降。
66.自来水是在水厂集中生产以及然后通过管道系统递送至多个个人家庭或其他用户的水的总称。自来水的品质依赖于地理位置和水厂使用的水源而变化。
67.在第二方面的实现方式中，在所述稀释的透析液用于血液透析处理中之前，将碳酸氢钠溶液添加到所述稀释的透析液中。
68.在本发明的第二方面的另一实现方式中，在用于血液透析处理中之前，通过添加水或溶质来调节所述稀释的透析液以获得在12
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16ms/cm之间的所述稀释的透析液的电导率。
69.在本发明的第二方面的另一实现方式中，自来水包含3000ppm或更少，诸如2000ppm或更少，以及合适地1500ppm或更少的溶质的量。
70.在本发明的第二方面的另一实现方式中，自来水包含30ppm或更多，诸如50ppm或更多，以及合适地100ppm或更多的溶质的量。
71.在本发明的第二方面的另一实现方式中，正渗透单元的膜包括水通道蛋白水通道。
72.在本发明的第三方面，提供了一种血液透析处理设备，所述血液透析处理设备包括
73.正渗透单元，所述正渗透单元包括具有进料侧和汲取侧的膜，所述膜基本上不能渗透溶质并且基本上只允许水渗透，所述正渗透单元的所述进料侧被配置用于接收水源流并且所述汲取侧被配置用于接收浓缩的透析液流，从而产生稀释的透析液流和浓缩的水源流；
74.超滤单元，所述超滤单元被配置成接收患者的血液或血浆流和透析液流，允许交换所述患者的血液或血浆和所述透析液的溶质，从而产生用于返回到所述患者的净化的血液流和废透析液流，
75.泵，所述泵用于将血液或血浆从所述患者泵送到所述超滤单元，
76.其中所述正渗透单元被配置用于接收自来水作为所述水源。
77.在本发明的第三方面的实现方式中，所述超滤单元被配置用于将所述废透析液流递送至排液装置。
78.在本发明的第三方面的实现方式中，所述设备进一步包括混合装置，所述混合装置被配置用于接收所述稀释的透析液和碳酸钠溶液用于产生用于在透析处理中使用的透析液。
79.在本发明的第三方面的实现方式中，所述混合装置进一步被配置用于接收ph调节溶液。
80.上述和其他目的是通过独立权利要求的特征实现的。从从属权利要求、描述和附图，另外的实现方式形式是显而易见的。这些和其他方面将从以下描述的一个或多个实施方式中显而易见。
附图说明
81.在本公开的以下详细描述部分中，将参考附图中所示的示例性实施方式更详细地解释这些方面、实施方式和实现方式，在附图中：
82.图1是水从废透析液再循环到透析液的示意图。
83.图2说明了实验设置。
84.图3示出了使用串联的两个组件的正渗透操作的实施方式。
85.图4示出了使用串联的三个组件的正渗透操作的实施方式。
86.图5公开了在进料侧提供泵以提供图4所示的实施方式的跨膜压力。
87.图6公开了在图5所示的实施方式的第一和第二组件之间用碳酸氢钠溶液补充部分稀释的汲取溶液。
88.图7示出了在进料到第一组件之前对进料溶液提供预处理以降低溶质浓度。
89.图8示出了当前使用的ro过程的流程图。
90.图9公开了使用自来水产生透析液的示意图。
91.图10示出了在透析液产生中使用自来水的一般设置。
92.图11示出了在透析液产生中使用自来水的特定设置。
93.图12示出了实施例中报道的实验的流程图。
94.图13示出了在60％的回收率下获得的实验结果。
95.图14示出了用于获得60％的回收率的随时间推移的进料流量。
96.图15示出了用于获得60％的回收率的随时间推移的渗透和稀释因子。
97.图16示出了用于获得60％的回收率的随时间推移的回收率。
98.图17示出了用于获得60％的回收率的随时间推移的电导率。
99.图18示出了用于获得60％的回收率的随时间推移的温度。
100.图19示出了用于获得60％回收率的在不同稀释度下的电导率。
101.图20示出了进料流量对比回收率。
具体实施方式
102.本发明的总体目的是探索在血液透析处理期间减少水消耗的量的可能性。除了节水是期望的目的之外，减少水的使用也使得可以产生可移动透析处理设备，这将为患者创造更好的生活。
103.本文提出的实验已经示出，可以获得至少50％或更多，诸如至少60％或更多，合适地至少70％或更多，优选至少80％或更多，以及更优选至少90％或更多的水使用的减少。初始实验在氯化钠溶液上进行，该氯化钠溶液被设计为具有与实际的废透析液相同的渗透压。随后的实验是在医院(丹麦的rigshospitalet)使用实际的废透析液进行的。在这两种情况下，都调查了水回收率。针对不同的患者、处理之间休息天数不同的患者以及具有不同浓度的废化合物的废透析液进行实验。出人意料的是，基于来自患者的废透析液获得的结果与针对氯化钠溶液获得的结果很好地相关，即来自患者的废透析液和氯化钠溶液的水回收率基本相同。
104.通过构建具有三个不同大小的组件的设置，在该过程期间添加3巴跨膜压力(tmp)并添加碳酸氢钠，氯化钠溶液的水回收率达到74％，而来自患者的废透析液的回收率达到76％。模拟的预处理的废透析液实验达到95％的回收率。超过90％的水回收率一般被认为是便携式解决方案所希望的。
105.本发明设计了一种可移动或便携式血液透析处理设备，并且原理如图1所示。便携式或可移动系统包括透析器、正渗透单元和一个或多个用于循环流体的泵。除非便携式或
可移动系统的元件完全集成，否则该系统还包括用于连接元件的管或软管。值得注意的是，患者的血液通过管或软管连接到透析器的入口，即超滤单元的入口。透析之后，净化的血液离开透析器的出口，并通过用于递送至患者的管输送。透析液进入透析器的入口并与血液交换，以及废透析液在出口处作为废透析液离开透析器。在正渗透操作中，废透析液通过管从透析器的出口输送到正渗透组件的进料隔室的入口，任选地由泵辅助。在正渗透操作的出口处，浓缩的废透析液离开以进一步处理或排出。浓缩的透析液的水性溶液被递送至正渗透单元的汲取隔室的入口。在正渗透单元中，水通过膜输送，从而浓缩废透析液并稀释浓缩的透析液。稀释的透析液在出口处离开正渗透操作并且可以直接进料到透析器的入口。然而，通常稀释的透析液在进入透析器之前需要通过添加碳酸氢钠溶液进行调节。
106.图3至图7中公开了各种类型的正渗透操作。在图3中，正渗透操作包括两个串联布置的正渗透组件，即废透析液在左箭头处进入第一组件的进料隔室。在部分脱水之后，部分浓缩的废透析液被输送到第二组件的进料隔室。在优选的实施方式中。中空纤维组件用于正渗透操作。虽然可以使用相同大小的中空纤维组件，但是第二组件不必具有相似的大小，因为一部分水已经被去除。图的右手边的箭头说明了浓缩的透析液被引入到第二中空纤维组件的壳侧。在浓缩的透析液在第二中空纤维组件中稀释之后，部分稀释的浓缩的透析液在出口处离开。部分稀释的浓缩的透析液被输送到第一组件的入口进行进一步稀释，并且稀释的透析液在组件的另一端的出口处离开。
107.图4示出了图3中所示的实施方式的进一步开发。在进一步的开发中，提供了串联的第三正渗透组件，使得离开第二组件的部分浓缩的废透析液被输送到第二组件的进料侧入口。在第三正渗透组件中处理之后，浓缩的废透析液被排出。汲取溶液，即浓缩的透析液在图的右手边的箭头处的第三组件的入口处进入。部分稀释的透析液在第三正渗透组件中处理之后，被输送到第二组件的入口并如以上指示的进行处理。
108.图5示出了图4的实施方式的进一步开发，其中泵在废透析液进入第一组件的入口之前用流体静力压供应废透析液。
109.图6说明了图5的实施方式的进一步开发，其中在进入第一组件的入口之前将碳酸氢钠溶液和任选的另外的盐添加到部分稀释的透析液中。
110.图7说明了图6的实施方式的进一步开发，其中废透析液在被泵入第一渗透单元的进料隔室之前经受预处理以去除一部分的电解质。预处理可以在电透析装置中进行。
111.实施例
112.实施例1(比较的)
113.如wo 2015/124716中所指示的准备实验测试设置。使用可获自aquaporin a/s的hffo2正渗透组件(膜面积：2.3m2)，通过以500ml/min的速度将溶液泵送至组件的内腔侧来对废透析液进行浓缩，如图2所说明的。通过将228g的氯化钠溶解在25l的水中，对应于0.27osmol/kg的渗量制备模型废透析液。通过使浓缩的电解质溶液以11ml/min的速度进入组件的壳侧，水经由正渗透通过膜被汲取。浓缩的电解质溶液被通过膜汲取的水稀释并作为稀释的电解质溶液离开。废透析液因水通过膜被汲取而被浓缩，并作为浓缩的透析液离开组件的纤维的另一侧。
114.回收率是从废透析液中回收的水的百分比。它计算为：通过膜汲取的水的渗透或体积通量(ml/min)除以进料(即废透析液)的体积流量(ml/min)。出于实际原因，用于计算
回收率的数据是在经过一定量的时间或在组件中处理一定量的废透析液后收集的。
115.在18℃的温度下，hffo2膜组件的回收率计算为29.5％(作为2次运行的平均值)。
116.通过将温度增加到37℃，回收率增加到36％(作为2次运行的平均值)。
117.实施例2
118.如图3所说明的，以其他方面类似于实施例1的设置，两个组件串联使用作为fo操作。因此，从aquaporin a/s可获得的hffo2组件和hffo.6组件(膜面积0.6m2)被串联定位，使得废透析液首先进入hffo2组件的内腔侧，以及然后直接被进料到hffo.6组件的内腔侧。
119.浓缩的电解质溶液，即汲取溶液与进料溶液逆流被递送至组件的壳侧。因此，浓缩的电解质溶液首先进入hffo.6组件的壳侧进行部分稀释，以及然后进入hffo2组件的壳侧以获得稀释的电解质溶液。
120.作为两次运行的平均值，回收率计算为32％。实验在18.5℃的温度下运行。
121.实施例3
122.如图4所说明的，以其他方面类似于实施例1的设置，三个中空纤维组件串联使用。因此，从aquaporin a/s可获得的hffo2组件、hffo.6组件和hffo.3组件(膜面积0.6m2)被串联定位，使得废透析液首先进入hffo2组件的内腔侧，然后直接被进料到hffo.6组件的内腔侧，以及最后被运送到hffo.3组件的内腔侧。
123.浓缩的电解质溶液，即汲取溶液与进料溶液逆流被递送至组件的壳侧。因此，浓缩的电解质溶液首先进入hffo.3组件的壳侧进行部分稀释，以及然后进入hffo.6组件的壳侧进行进一步稀释，以及然后最后进入hffo2组件以获得稀释的电解质溶液。
124.作为两次运行的平均值，回收率计算为37％。实验在18.5℃的温度下运行。
125.作为两次运行的平均值，回收率计算为37％。实验在18.5℃的温度下运行。
126.通过将温度增加到37℃，回收率增加到43％(作为2次运行的平均值)。
127.将模型废透析液溶液与来自实际患者的废透析液交换。在34℃的温度下测试了来自3名患者的废透析液。平均回收率为45％，即与模型废透析液溶液获得的结果一致。
128.实施例4
129.使用在实施例3中应用的3个串联组件的设置提供有跨膜压力(tmp)以研究对回收率的可能影响。该系统如图5所说明的。
130.基于2次运行，当在37℃的温度下施加1巴的跨膜压力时，获得51％的回收率。当跨膜压力增加到3巴时，回收率增加到66％。
131.将模型废透析液溶液与来自实际患者的废透析液交换。在34摄氏度的温度下对来自3名患者的废透析液进行了测试，施加了3巴的跨膜压力。平均回收率为66％，即与模型废透析液溶液获得的结果一致。
132.实施例5
133.实施例3和4中使用的设置通过将系统补充添加15ml/min的碳酸氢钠而进一步改变，如图6所示的。因此，hffo.6和hffo2组件之间的管被允许添加碳酸氢钠溶液的阀中断。
134.实验示出，在37℃的温度和3巴的tmp下，作为2次运行的平均值，回收率为74％。
135.将模型废透析液溶液与来自实际患者的废透析液交换。在34摄氏度的温度下对来自3名患者的废透析液进行了测试，施加了3巴的跨膜压力并且添加了碳酸氢钠(15mg/min)。平均回收率为75％，即与模型废透析液溶液获得的结果一致。
136.实施例6
137.使用电透析对模型废透析液进行预处理，如图7所说明的。通过预处理，电解质的量减少了约50％，即至0.133osmol/kg的渗量。
138.在36.5℃的温度下将预处理的废透析液用于实施例5的设置中，施加3巴的跨膜压力并添加碳酸氢钠(15mg/min)。实验示出，作为2次运行的平均值，回收率为95％。
139.实施例7
140.使用用电透析预处理的模拟的废透析液重复实施例6的实验。通过将来自rigshospitalet的10升的实际废透析液与10升的温ro水混合，获得模拟的废透析液。
141.使用35℃至42℃的废透析液的温度和500ml/min的进料速率应用类似于实施例5和6的实验设置。打开进料泵和汲取泵，并调节阀以产生3巴的tmp。碳酸氢钠的添加以15mg/min的流量进行。实验示出，作为2次运行的平均值，回收率为90％
±
2％。
142.实施例8
143.使用自来水作为水源的一般实验设置如图10和图11所示出。
144.对500ppm和2000ppm的nacl溶液进行了实验，其中回收率分别为60％和80％，并且理论进料流量分别为790ml/min和592.5ml/min的进料流量。500ppm的nacl溶液由15g的nacl和30l的ro水组成；2000ppm的nacl溶液由60g的nacl在30l的ro水中组成。
145.对自来水进行沉淀筛选，以确定回收率、电导率和稀释率如何影响完整的血液透析疗程。
146.在与纯碳酸氢钠浓度混合之前，通过使用电导仪检查稀释比分别为1:35和1:45的第一溶液和第二溶液的稀释的透析液的纯度。在37℃和500ml/min流量下，浓酸的标准透析液电导率应当在12
‑
16ms/cm之间。
147.测量实验电导率(图19和图20)，并计算1:35和1:45(如上解释的)的两种稀释液和ro水的理论电导率。
148.进行了ppm验证以测试孔恩斯灵比(kongens lyngby)的自来水品质，并与所用的ro水进行比较。通过将用于模拟的废透析液溶液的浓度转换为ppm，获得了废透析液和预处理的废透析液的理论ppm。
149.表1总结了ppm验证结果以及所用的不同溶液的渗量和浓度的比较。
[0150][0151]
表1.ppm验证以及所用的不同溶液的渗量和浓度的比较。
[0152]
通过比较实验和理论电导率，认识到进料和汲取溶液中的盐之间的扩散可忽略不
计。
[0153]
实施例9
[0154]
对回收率为60％和80％的500ppm的nacl和2000ppm的nacl溶液以及自来水进行了实验，以确定实验的理想的tmp值和进料泵rpm。
[0155]
进料泵rmp和tmp的理想设置列于表2中。
[0156][0157]
表2：每次实验期间进料泵的设置和tmp的添加，已通过筛选获得。
[0158]
表中的数据示出，500ppm和2000ppm的nacl溶液的渗透目标和回收率目标非常接近60％回收率的474ml/min和80％回收率的474ml/min期望的渗透。
[0159]
实施例10
[0160]
进行了实验以确定在目标回收率为60％的fo过程期间，对于具有最高达2000ppm的nacl的自来水是否观察到474ml/min的渗透和期望的1:45的稀释率。
[0161]
结果列于表3中。
[0162][0163]
表3.对500ppm和2000ppm的nacl溶液进行的实验结果，回收率为60％，n＝2。
[0164]
进行了附加的实验以确定在目标回收率为80％的fo过程期间，对于具有最高达2000ppm的nacl的自来水是否观察到474ml/min的渗透和期望的1:45的稀释率。
[0165]
结果列于表4中。
[0166][0167]
表4.对500ppm和2000ppm的nacl溶液进行的实验结果，回收率为80％，n＝2。
[0168]
60％和80％两者的结果都在目标值的合理范围内。
[0169]
实施例11
[0170]
对于每个回收率值，在5min的运行时间内使用自来水测试了从20％至90％的回收率的回收率值的范围，并且结果列于图20。
[0171]
数据示出在筛选期间膜没有结垢或堵塞；因此得出结论，可以在所有回收率下运行实验。
[0172]
实施例12
[0173]
用自来水连续流通过系统对自来水进行实验，以确定在没有沉淀的情况下运行fo过程以进行完整血液透析处理疗程的可能性(图13至图18)。
[0174]
在210分钟的运行时间内以10min的间隔进行测量。实验结果略低于期望的60％回收率(图13)，然而在接受的目标范围内并且证明了在整个血液透析处理持续时间期间使用fo过程的可行性。在整个实验持续时间中，实验的电导率(图17)和温度(图18)都保持在接受的目标范围内。
[0175]
进料流量(图14)也在3.4巴压力下测量，并且得出的结论是目标进料流量略低于11ml/min的目标进料流量。随时间推移的渗透和稀释因子研究结果(图15)示出，虽然渗透不足够高以获得1:45的稀释比，但它仍然在1:35至1:45的推荐的比率范围内。因此，虽然渗透和回收率(图16)低于期望的，但fo过程仍然可行用于血液透析处理。