用于产生透析流体的系统和方法与流程

本公开总体上涉及透析治疗，并且特别地涉及产生用于透析治疗中的透析流体的技术。背景技术：1、在患有急性或慢性肾功能不全的个体的治疗中，可能需要透析治疗。2、一类透析治疗是体外(ec)血液治疗，其中来自患者的血液通过ec血液回路被泵送回患者。血液过滤单元(通常称为透析器)被布置在ec血液回路中，以使血液与透析流体在半透膜上接合。ec血液治疗的一种形式是血液透析(hd)，其通常使用扩散来从血液中去除废物。扩散梯度穿过半透膜和透析流体发生。另一种方式是血液过滤(hf)，其依赖于来自患者的血液的毒素的对流输送。hf通过在透析治疗期间向体外血液回路添加另一种透析流体(表示为替代流体或置换流体)来实现。在治疗疗程之间由患者积聚的置换流体和过量流体在hf治疗的过程中被超滤，从而提供对流输送机制，该对流输送机制在去除中分子和大分子方面特别有益。另一种模式是血液透析过滤(hdf)，其组合了对流和扩散清除。类似于标准血液透析，hdf使用流过透析器的透析流体，以提供扩散清除。另外，置换流体被直接输送到体外血液回路，从而提供对流清除。这里，从血液中移除比患者的过量流体更多的流体，导致废物从血液的对流输送增加。移除的附加流体经由置换流体置换。3、另一类透析治疗是腹膜透析(pd)，其中透析流体被输注到患者的腹膜腔中。透析流体与位于患者的腹膜腔中的腹膜接触。废物、毒素和过量的水从患者的血流穿过腹膜中的毛细血管，并通过扩散和渗透进入透析流体，即，跨膜发生渗透梯度。透析流体中的渗透剂提供渗透梯度。经使用的或用过的透析流体从患者体内排出，从患者体内去除废物、毒素和过量的水。重复该循环，例如多次。4、存在各种类型的pd治疗，包括持续性非卧床pd(capd)、自动pd(apd)、潮汐式pd(tpd)和持续流动pd(cfpd)。capd是手动透析治疗，其中治疗流体流入和流出患者由重力驱动。apd由透析机(通常称为循环仪)执行，该透析机流体连接到腹膜腔并且被操作以根据预定义的时间表(例如在患者睡觉的夜晚期间)自动地将治疗流体转移到腹膜腔和从腹膜腔转移治疗流体。5、传统地，用于pd的透析流体在预填充袋中输送到护理点，例如重症监护室或患者的家中。ec血液治疗还可以例如在重症监护室中使用治疗流体的预填充袋，用于治疗急性肾衰竭。用于慢性肾衰竭的ec血液治疗的透析流体通常由透析机本身通过将一种或多种浓缩物与净化水混合来产生。最近，还提出了产生用于pd的透析流体的透析机。6、在护理点本地产生治疗流体是有吸引力的，因为它降低了运输大量现成治疗流体的成本和环境影响以及储存和处理预填充袋的负担。然而，治疗流体的产生需要获得净化水。通常，净水器连接到自来水源，并且操作流体生成单元以将一种或多种浓缩物与净化水混合以生成透析流体。可能消耗大量的自来水。在pd中，在每个治疗疗程期间消耗约15升透析流体。在ec血液治疗中，在单个治疗疗程期间可能消耗超过100升的透析流体。相应地，在透析治疗中产生大量用过的透析流体。用过的透析流体可以被引导至护理点处的排放口。7、通常需要减少透析治疗期间的水消耗。8、还需要为被配置为产生透析流体的透析系统的安装提供便利。目前，对自来水的需要和处置用过的透析流体的需要限制了安装。自来水源和排水管可能位于远离透析系统的期望位置的位置，需要大量的管道工作和使用延长的管道，这又增加了泄漏和随后的水损坏的风险。9、us10632242公开了一种透析机，其被设计成在资源(诸如电力和净水)稀缺的区域中操作。透析机包括基于冷凝器的产水器，其由太阳能面板供电以从环境空气中提取水。在通过超滤器之后，提取的水可以与浓缩物混合以形成透析流体。将透析流体添加到再生透析流体中，该再生透析流体通过使用常规再生回路中的吸附装置从用过的透析流体产生。可替代地，提取的水可以被输入到正向渗透容器中，该正向渗透容器被配置为允许水与盐浓缩物混合以产生待输注到患者的血液中的盐水溶液。技术实现思路1、一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个限制。2、一个目的是提供一种用于在护理点处产生透析流体的成本有效的技术。3、另一个目的是提供一种用于在透析治疗期间减少水消耗的技术。4、又一个目的是减轻处置在透析治疗中生成的用过的透析流体的需要。5、这些目的中的一个或多个以及可以从以下描述中显现的其他目的至少部分地通过用于产生透析流体的系统和方法来实现，其实施例由从属权利要求限定。6、第一方面是一种用于基于用过的流体产生透析流体的系统。所述系统包括：正向渗透fo单元，包括由fo膜分开的供给侧和抽取侧，fo单元被布置成在供给侧的入口处接收用过的流体，并且在抽取侧的入口处接收浓缩流体，并且fo单元被配置为经由供给侧与抽取侧之间的渗透压梯度通过fo膜将水从用过的流体输送到浓缩流体，从而将浓缩流体稀释成稀释的浓缩流体。所述系统还包括：第一子系统，流体连接成将用过的流体提供到fo单元的供给侧的入口；第二流体子系统，流体连接成将浓缩流体提供到fo单元的抽取侧的入口；第三子系统，流体连接成从fo单元的抽取侧的出口接收稀释的浓缩流体，第三子系统被配置为将稀释的浓缩流体处理成最终透析流体；以及水供应单元，所述水供应单元被配置为从环境空气中提取液态水，并提供包括提取的液态水的处理用水。水供应单元流体连接成将处理用水提供到以下中的至少一个：(i)第一流体子系统(32)，用于与用过的流体组合，(ii)第二流体子系统，用于混合到浓缩流体中，或(iii)第三子系统，用于将稀释的浓缩流体处理成最终透析流体。7、第一方面的系统将从空气中提取的水与正向渗透(fo)单元组合，以在淡水或自来水的最小消耗下产生透析流体。操作fo单元以通过将水从用过的流体直接驱动到浓缩流体中来从用过的流体中提取水，该浓缩流体将是待生成的最终透析流体的一部分。因此，正向渗透单元的输出是浓缩流体的稀释版本。由水供应单元从环境空气中提取的水被添加到系统中，以补充在fo单元中执行的稀释。根据所需的系统性能和配置，从环境空气中提取的水可以在fo单元的上游或下游或二者添加到系统中。通过将提取的水与fo单元上游的用过的流体组合，在第一子系统中，fo膜可以在提取的水被驱动到浓缩流体中时对提取的水执行固有的净化和/或灭菌。固有的净化和/或灭菌可以降低对水供应单元的要求，以及降低系统的总成本和复杂性。此外，由于在供给侧上存在提取的水，供给侧与抽取侧之间的浓度差增加，因此fo单元中的渗透压梯度可能增加。通过在fo单元下游的第三子系统中将提取的水添加到稀释的浓缩流体中，可以促进系统控制。例如，可以根据常规实践处理稀释的浓缩流体，其中将浓缩物与水和可能的一种或多种另外的浓缩物混合以获得最终透析流体的特定组成。另一种可能性是将提取的水添加到fo单元上游的第二子系统中的浓缩流体中。8、在添加到系统中之前，提取的水可以被收集在系统内的容器中。容器中的提取的水的一部分可以转移用于与系统相关的其他用途，例如用于第一至第三子系统或其任何部分的灌注或卫生处理。9、水供应单元不需要仅提供从环境空气中提取的液态水。因此，由水供应单元提供的“处理用水”也可以包括来自其他来源的水，例如自来水。10、在fo单元中处理的用过的流体包括来自治疗系统的用过的透析流体。根据实施方式，用过的流体还可以包括在透析治疗中产生的其他类型的用过的流体，诸如灌注流体、清洁流体等。11、与引导用过的流体排放的系统相比，正向渗透的使用将显著减少水的消耗，因为用过的流体中的至少部分水在fo单元中被恢复(回收)。通过将正向渗透与从环境空气中提取水相结合，可以将自来水的消耗减少到最小，或者甚至完全消除对自来水的需要。此外，从环境空气中提取的水将允许fo单元以小于其最大能力操作，因为来自空气的液态水可用于补充由fo单元从用过的流体中抽取的水。这又可以导致fo单元的更长寿命、通过fo单元的浓缩流体的更高流量、降低的操作故障风险等。例如与透析流体的常规再生相比，正向渗透和从环境空气中提取水的组合还使得能够成本有效地产生透析流体。常规再生依赖于相对昂贵的吸附剂盒，该吸附剂盒包括不同吸附剂的堆叠层，其被定制成在用过的透析流体穿过堆叠层时吸附用过的透析流体中的相应物质。吸附剂盒还与其他缺点相关联，诸如透析流体的低流量、有害物质从吸附剂中浸出、透析流体的不完全再生等。相比之下，通过仔细设计和操作至少fo单元和第三子系统，正向渗透和从环境空气中提取水的组合使得能够产生具有明确定义的组成的透析流体。此外，通过减少用过的流体的水含量，fo单元还将固有地减少在透析治疗疗程之后需要处理的用过的流体的量。12、在一些实施例中，水供应单元包括干燥剂，所述干燥剂被布置成从环境空气的进入流中吸附和/或吸收水分，并且所述干燥剂由水供应单元处理以从干燥剂中提取液态水。13、在一些实施例中，干燥剂被配置为对水具有高选择性。14、在一些实施例中，从环境空气中提取的液态水具有小于10μs/cm的电导率，并且优选地具有小于5μs/cm或1μs/cm的电导率。15、在一些实施例中，水供应单元包括冷却元件，所述冷却元件被配置为冷却环境空气的进入流，以通过冷凝从环境空气的进入流中提取液态水。16、在一些实施例中，处理用水由提取的液态水组成。17、在一些实施例中，所述系统被布置成将最终透析流体提供到治疗系统，所述治疗系统被配置为用于执行透析治疗，并且从治疗系统接收用过的流体，所述用过的流体包括由治疗系统作为透析治疗的结果而生成的用过的透析流体。18、在一些实施例中，所述系统还包括控制装置，所述控制装置被配置为联合操作水供应单元和fo单元以实现最终透析流体的目标产生速率。19、在一些实施例中，目标产生速率适配于在透析治疗的当前治疗疗程期间最终透析流体的消耗速率。20、在一些实施例中，控制装置被配置为估计当前治疗疗程的水消耗速率，并且确定在治疗疗程之间以及可选地在当前治疗疗程期间由水供应单元产生的处理用水的估计量，并且根据所估计的水消耗速率和处理用水的估计量来配置fo单元以在当前治疗疗程期间操作。21、在一些实施例中，fo单元具有最大水提取能力，并且其中，控制装置被配置为鉴于处理用水的估计量，在当前治疗疗程期间以低于最大水提取能力的水提取能力操作fo单元。22、在一些实施例中，控制装置被配置为操作水供应单元以产生估计量的处理用水，使得fo单元能够以最大水提取能力的一部分α操作，其中，α≤0.95并且优选地α≤0.9。23、在一些实施例中，控制装置被配置为操作fo单元以在当前治疗疗程期间产生小于处理用水的估计总消耗的90％。24、在一些实施例中，控制装置被配置为操作水供应单元，以至少在治疗疗程之间最大化从环境空气中提取液态水，同时保持环境空气的湿度高于湿度极限。25、在一些实施例中，由水供应单元产生的处理用水储存在pw容器中，pw容器流体连接到第一子系统、第二子系统或第三子系统中的至少一个。26、在一些实施例中，每个治疗疗程包括一系列流体交换循环，其中，每个流体交换循环包括填充阶段、停留阶段和排放阶段，在填充阶段中，第一量的最终透析流体被供应到患者的腹膜腔，在停留阶段中，最终透析流体驻留在腹膜腔中，在排放阶段中，第二量的用过的流体从腹膜腔中抽出，并且pw容器流体连接到第三流体子系统，以提供用于将稀释的浓缩流体处理成最终透析流体的处理用水。27、在一些实施例中，控制装置被配置为操作fo单元以从在相应的排放阶段中抽出的第二量的用过的流体产生第三量的稀释的浓缩流体，并且操作第三子系统以基于第三量的稀释的浓缩流体和补充量的pw容器中的处理用水来生成用于在相应的排放阶段之后的填充阶段中使用的第一量的最终透析流体。28、在一些实施例中，控制装置被配置为至少在治疗疗程之间操作水供应单元，以在pw容器中生成和积聚处理用水，并且控制装置被配置为基于当前治疗疗程开始时pw容器中的处理用水的第四量来设定第三量的目标值。29、在一些实施例中，pw容器是一次性单元。30、在一些实施例中，pw容器限定与处理用水接触的流体隔室，所述流体隔室衬有抗菌材料。31、在一些实施例中，pw容器与灭菌装置相关联，所述灭菌装置能够操作以对pw容器和/或处理用水进行灭菌。32、在一些实施例中，水供应单元流体连接以将处理用水提供到第二流体子系统或第三流体子系统中的至少一个，所述系统还包括至少一个灭菌单元，所述至少一个灭菌单元被布置成对处理用水、浓缩流体、稀释的浓缩流体或最终透析流体中的至少一个进行灭菌。33、在一些实施例中，所述系统包括传感器装置，所述传感器装置被配置为生成表示水供应单元周围的空间结构的传感器数据，并且所述传感器装置被配置为处理传感器数据，以估计环境空气的可用体积，并基于环境空气的可用体积来操作水供应单元。34、在一些实施例中，第一子系统被配置为将处理用水混合到用过的流体中，所述用过的流体被提供到fo单元的供给侧上的入口。35、在一些实施例中，第一子系统被配置为将用过的流体和处理用水交替地提供到fo单元的供给侧上的入口。36、在一些实施例中，所述系统还包括sf容器，所述sf容器被布置成用于用过的流体的中间储存，并且流体连接到fo单元的供给侧的入口。37、在一些实施例中，sf容器与灭菌装置相关联，所述灭菌装置能够操作以对sf容器和/或用过的流体进行灭菌。38、在一些实施例中，第二子系统被配置为生成浓缩流体，以包括一种或多种液体透析浓缩物。39、在一些实施例中，第二子系统被配置为通过处理用水稀释一种或多种液体透析浓缩物以形成浓缩流体。40、在一些实施例中，第三子系统包括至少一个混合区段，用于将稀释的浓缩流体与处理用水和/或至少一种透析浓缩物混合。41、在一些实施例中，第三子系统被配置为首先将稀释的浓缩流体与处理用水混合以生成流体混合物，然后将流体混合物与所述至少一种透析浓缩物混合。42、在一些实施例中，第三子系统包括用于测量稀释的浓缩流体的第一浓度的第一传感器和用于测量最终透析流体的第二浓度的第二传感器，并且所述系统能够操作以基于第一浓度和第二浓度来控制稀释的浓缩流体的流量以及处理用水和/或所述至少一种透析浓缩物的一个或多个流量。43、在一些实施例中，稀释的浓缩流体包括最终透析流体的电解质，并且所述至少一种透析浓缩物包括最终透析流体的渗透剂或缓冲剂中的至少一种。44、在一些实施例中，最终透析流体是用于腹膜透析中的透析流体，或者是用于体外血液治疗中的透析流体或置换流体。45、第二方面是一种基于用过的流体产生透析流体的方法。所述方法包括：将用过的流体供应到正向渗透fo单元的供给侧的入口；以及将浓缩流体供应到fo单元的抽取侧的入口，抽取侧通过fo膜与供给侧分开，fo单元被配置为经由供给侧与抽取侧之间的渗透压梯度，通过fo膜将水从用过的流体输送到浓缩流体，从而将浓缩流体稀释成稀释的浓缩流体。所述方法还包括：从fo单元的抽取侧的出口获得稀释的浓缩流体；以及将稀释的浓缩流体处理成最终透析流体。所述方法还包括：从环境空气中提取液态水；以及供应包括提取的液态水的处理用水，以用于产生最终透析流体，其中，所述供应处理用水包括以下中的至少一个：(i)将处理用水与用过的流体组合地供应到fo单元的供给侧的入口，(ii)供应处理用水以用于混合到浓缩流体中，或(iii)供应处理用水以用于将稀释的浓缩流体处理成最终透析流体。46、第一方面的实施例可以适用于第二方面的实施例。47、第三方面是一种包括程序指令的计算机可读介质，所述程序指令在由处理器执行时使处理器执行第二方面或其任何实施例的方法。计算机可读介质可以是非暂时性介质或传播信号。48、其他目的、方面、实施例和技术效果以及特征和优点可以从以下详细描述、所附权利要求以及附图中显现。