CN1878582A - 脱气设备以及具有这种脱气设备的过滤器的端盖组件 - Google Patents
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Abstract
一种脱气设备(203)，包括：第一腔室(21)，其具有用于液体的进口；和第二腔室(22)，其具有由疏水膜(24)封闭的开口(23)以及用于排出液体的出口(25)。第一腔室(21)具有部分地在第二腔室(22)内延伸且通过通道(28)与第二腔室相连通的下游部分。第二腔室(22)具有在通道(28)之下延伸且不对称地包围第一腔室(21)下游部分的下游部分。
Description
技术领域
本发明涉及脱气设备以及具有这种脱气设备的过滤器的端盖组件。
背景技术
用于体外血液处理的常规过滤器包括由膜分隔开的第一和第二隔室，第一隔室具有用于使血液通过其中而循环的进口和出口，并且第二隔室具有用于排出液体(例如血浆水(plasma water)、血浆，用过的透析液体)的出口以及当处理过程(例如血液透析)需要处理液体(例如透析液体)在第二隔室中循环时的进口。膜被包围在细长的管状壳体中，该管状壳体在两端处由端盖封闭，所述端盖包括用作第一隔室进口/出口的喷嘴。
这种过滤器用在各种体外血液处理中，比如血液透析、血液过滤、血液透滤、除去血浆。相同类型的过滤器(通常称之为血液透析器或血液过滤器)用于血液透析、血液过滤、血液透滤。血液透析器和血浆过滤器(即用于除去血浆的过滤器)之间的主要不同之处在于它们各自膜的孔径，用于除去血浆的膜允许包含在血液中的蛋白质移动穿过其中，而用于血液透析的膜则不允许。
在所有这些处理中，血液从患者抽出，流过过滤器的第一隔室，并返回到患者。在血液透析中，透析液体同时流过过滤器的第二隔室，并且血液中包含的代谢废物(尿素，肌酸酐)通过扩散移动穿过膜而进入第二隔室。在血液过滤中，在膜两侧形成压力差以使得血浆水流过膜进入过滤器的第二隔室。这里，代谢废物通过对流移动进入第二隔室。为了补偿体液的损失，同时向患者输入消过毒的替代溶液。血液透滤是血液透析和血液过滤的组合，在这种处理中，透析液体流过第二隔室并且将替代液体输入患者。在除去血浆时，在膜两侧形成压力差以使得血浆(即血浆水和蛋白质)流过膜进入过滤器的第二隔室。一旦经过处理，将血浆返回到患者。
用于执行任一上述处理的设备包括蠕动泵，所述蠕动泵用于通过所谓的“动脉”管线从患者抽出血液，用于将血液泵送入过滤器，以及用于将血液通过所谓的“静脉”管线返回到患者，所述“动脉”管线在一端连接到患者的血管回路并且在另一端连接到过滤器第一隔室的进口，所述“静脉”管线在一端连接到过滤器第一隔室的出口并且在另一端连接到患者的血管回路。处理设备通常还包括：第一血压传感器，用于测量泵上游的动脉管线中的血液压力；第二血压传感器，用于测量泵下游的动脉管线中的血液压力；第三血压传感器，用于测量静脉管线中的血液压力；气泡检测器，用于检测静脉管线中的气泡；以及用于例如在气泡检测器检测到气泡时封闭静脉管线的夹具。
动脉管线典型地包括由成段的柔性管连接起来的以下部件：用于连接到动脉血管的第一路厄氏连接器、动脉气泡捕集器、用于与处理设备的蠕动泵的转动体相配合的泵软管、以及用于连接到过滤器第一隔室进口的第二路厄氏连接器。
静脉管线典型地包括由成段的柔性管连接起来的以下部件：用于连接到过滤器第一隔室出口的第一路厄氏连接器、静脉气泡捕集器、以及用于连接到静脉血管的第二路厄氏连接器。通常，在处理设备、动脉管线、静脉管线和过滤器为了进行处理而装配起来时，该设备的第一和第三压力传感器分别连接到动脉和静脉气泡捕集器。
常规的气泡捕集器基本上为在使用中被垂直地保持的细长容器。该容器具有用于血液的进口和出口，它们被布置为不相邻。其还在上面位置中包括：用于连接到压力传感器的压力测量端口、用于输入液体(例如，药物或消过毒的盐溶液)的输入端口以及用于将气体加入气泡捕集器或从中移除以调节其中血液水平面的注射端口。在使用时，气泡捕集器在下部包含一定体积的血液，这些血液暂时地停滞在其中以允许气泡和微气泡由于重力而脱离并聚集在充满气体的容器的上部中。因此，在常规的气泡捕集器中一直存在着血液-气体界面。
除了常规的气泡捕集器为了正确地操作而必须包含定量的血液这个事实(这与体外血液处理期间最小化体外血液体积的希望相冲突)之外，它们的使用限于相对短暂的处理时间，因为持久的血液-气体界面会导致血液凝固。在这一点上，它们适于慢性处理(慢性病患者的治疗时间通常持续约四个小时)，但是它们不能用于强化监护治疗(急性病患者的治疗能持续数日)。
另外，将气泡捕集器及与其相连接的管线装配到处理设备以及设置其中的血液水平面相对而言很耗费时间。
发明内容
本发明的目的是设计一种能弥补常规体外血液回路中上述限制的脱气设备以及具有这种脱气设备的端盖组件。
根据本发明，一种脱气设备包括：
-第一腔室，其具有用于液体的进口；和
-第二腔室，其具有由疏水膜封闭的开口以及用于排出液体的出口，
其中第一腔室具有部分地在第二腔室内延伸且通过通道与第二腔室相连通的下游部分，并且第二腔室具有在通道之下延伸且不对称地包围第一腔室下游部分的下游部分。
该脱气设备呈现了数个优点。
首先，其非常高效并且很长时间之后仍然保持高效。而且其还允许紧凑设计，即小的内部体积。例如，可以将这种脱气设备设计成总体内部体积约为常规气泡捕集器中血液体积的一半。
其次，脱气设备在没有气体-血液界面的情况下操作，因此其特别适用于长期处理(例如持续换肾治疗)。
第三，对于其在处理机上的安装或其在使用中的设定，无需任何特定的动作(由于不存在气体-血液界面，从而没有气体-血液界面水平面的调节)。
根据本发明的脱气设备的其它或可选特点如下：
-第二腔室的下游部分具有包围脱气设备的纵向轴线的侧壁、以及相对于脱气设备的纵向轴线倾斜的底壁。
-第一腔室的下游部分具有与第二腔室的侧壁同心的侧壁。
-第一腔室的下游部分的侧壁和第二腔室的下游部分的侧壁为基本上圆柱形。
-第一腔室的下游部分的横截面与第一和第二腔室之间的通道的横截面基本上相同。
-第一腔室的下游部分为基本上圆锥形，并且第一和第二腔室之间的通道开口在圆锥的顶端处。
-第一和第二腔室之间的通道靠近限定第二腔室上游部分的壁地开口在第二腔室中。
-第一腔室包括具有渐小横截面的上游部分。
-第一腔室包括具有渐大横截面的上游部分。
-第二腔室包括在通道之上延伸且具有渐小横截面的上游部分，并且具有基本上与通道平齐的较大横截面和基本上与疏水膜平齐的较小横截面。
-第二腔室的上游部分为基本上截头圆锥形。
-出口开口在第二腔室的下游部分中距离通道最远的位置处。
-通道的直径与第二腔室在通道的水平面处的直径之间的比率介于约0.2至约0.5之间。
-脱气设备的第一腔室的下游部分具有相对于连接到脱气设备的回路中的液体最大流速进行选择的横截面，以使得第一腔室的下游部分中的液体流速小于预定速度。
-第一腔室的下游部分的横截面相对于连接到脱气设备的回路中约500ml/min的液体最大流速进行选择，以使得第一腔室的下游部分中的液体流速小于约3m/min。
-脱气设备的第二腔室在通道的水平面处的横截面被选择为使得第一腔室下游部分内的液体流速与第二腔室在通道的水平面处的液体流速的比率大于预定值。
-脱气设备的第二腔室在通道的水平面处的横截面被选择为使得第一腔室下游部分内的液体流速与第二腔室在通道的水平面处的液体流速的比率至少约为2。
-对于从第一腔室流入第二腔室的流体，第二腔室的下游部分形成了溢流口。
-第一腔室、第二腔室以及两者之间的通道相对彼此布置为，使得从第一腔室流过第二腔室并到达出口的液体流型包括与膜相切的分量。
-从第一腔室流过第二腔室并到达出口的液体流型包括伞状分量。
-第一腔室、第二腔室以及两者之间的通道相对彼此布置为，使得从第一腔室流过第二腔室并到达出口的液流将气泡保持为沿着疏水膜的内表面运动。
-脱气设备还包括用于输入液体的进口。
-脱气设备还包括用于连接到压力传感器的压力测量端口。
-脱气设备还包括保护元件，该保护元件用于防止疏水膜受到外部冲击(blows)以及用于在脱气设备内的液体压力超过限度时限制疏水膜的变形。
-疏水膜被布置在基本上垂直于脱气设备纵向轴线的平面中。
根据本发明，提供一种用于过滤设备的端盖组件，该过滤设备包括布置在细长壳体中的过滤膜，该端盖组件包括：
●端盖，其具有：
-具有中心轴线的端壁，
-包围端壁的周壁，用于连接到壳体的端部，和
●如前所限定的脱气设备，其连接到端盖以使得脱气设备的第一腔室与端盖的内部流体相通。
根据本发明的端盖组件的其它或可选特点如下：
-脱气设备具有与端盖的端壁的中心轴线重合的纵向轴线，并且第一腔室具有直接连接到端盖的端壁的壁。
-端盖的端壁为基本上环形并且第一腔室的壁具有从较大截面的第一端到较小横截面的第二端渐小的圆形横截面，第一腔室通过所述第一端连接到端盖的端壁，所述第二端形成了第一腔室和第二腔室之间的通道。
-脱气设备具有与端盖的端壁的中心轴线基本上平行且间隔开的纵向轴线，并且端盖组件还包括横向喷嘴，该横向喷嘴用于将端盖的内部连接到脱气设备的第一腔室的进口。
-第一腔室具有其圆形横截面从较小截面的第一端向较大横截面的第二端增大的壁，所述第一端形成了第一腔室的进口，所述第二端形成第一和第二腔室之间的通道。
本发明的另一目的是包括上述端盖组件的过滤器。
附图说明
在阅读以下详细描述的基础上，本发明的其它特点和优点将会很明显。现在参照附图，其中：
图1是根据本发明的过滤器沿着包含过滤器纵向轴线的平面的横截面视图；
图2是根据本发明的端盖组件的第一实施例的透视图；
图3是图2所示端盖组件沿着包含端盖中心轴线的平面的横截面视图；
图4是根据本发明的端盖组件的第二实施例的正视图；
图5是图4所示端盖组件沿着包含端盖中心轴线的平面的横截面视图；
图6是根据本发明的端盖组件的第三实施例的局部剖面透视图；
图7是图6所示端盖组件沿着包含端盖中心轴线的平面的横截面视图；
图8是根据本发明的脱气设备沿着包含端盖中心轴线的平面的横截面视图；
图9是图8所示脱气设备的正视图；
图10是根据本发明的端盖组件的第四实施例沿着包含端盖中心轴线的平面的横截面视图；和
图11是根据本发明的端盖组件的第五实施例沿着包含端盖中心轴线的平面的横截面视图。
具体实施方式
图1示出了中空纤维过滤器1，其包括：具有纵向轴线3的管状壳体2；呈捆束中空纤维4的半渗透膜，中空纤维4在壳体2内延伸并且在两端处紧固到壳体2；以及在两端处封闭壳体2的两个端盖5、6。纤维4的端部通过灌封混合物而紧固到壳体2，所述端部埋入所述灌封混合物中。灌封混合物形成了垂直于壳体2的纵向轴线3而延伸的盘7。纤维4的端部开口在灌封材料的盘7的外表面8上。
通过构造，中空纤维过滤器1包括彼此分隔开的第一和第二隔室。第一隔室包括中空纤维4的内部、以及在过滤器的每个端部限定在灌封混合物的盘7外表面8和端盖5、6的内表面之间的空间，并且第二隔室包括由壳体2的内表面和灌封材料的盘7内表面9在中空纤维4外侧所限定的空间。壳体2装配有两个通向第二隔室的喷嘴10、11。
在操作中，使过滤器1保持基本上垂直，端盖6处于下面位置而端盖5处于上面位置。
下端盖6包括连接到管状周壁13的圆形端壁12，由此端盖6被紧固到壳体2。当端盖6被紧固到壳体2时，如图所示，端壁12基本上垂直于过滤器1的纵向轴线3并且管状周壁13与壳体2同心。端盖6还包括连接到端壁12的管状喷嘴14以使得喷嘴14的中心轴线与壳体2的纵向轴线3重合。喷嘴14形成第一隔室的进口。
上端盖5包括连接到管状周壁16的圆形端壁15，由此端盖5被紧固到壳体2。当端盖5被紧固到过滤器1的壳体2时，如图所示，过滤器1的纵向轴线3与端壁15的中心轴线重合，并且管状周壁16与过滤器1的壳体2同心。
根据本发明，端盖5连接到脱气设备201以形成在图2和3中详细示出的端盖组件。脱气设备201具有纵向轴线27，当端盖被紧固到过滤器1的壳体2时，该纵向轴线27与过滤器1的纵向轴线3重合。脱气设备201包括：第一腔室21，用于接收从过滤器1的第一隔室流出而进入端盖5的液体；第二腔室22，其与第一腔室21相连通并具有由疏水膜24封闭的开口23；以及出口25，其连接到第二腔室22用于排出液体。
第一腔室21由漏斗状壁26所限定，该漏斗状壁26的第一端具有较大的横截面，由此其连接到端盖5的端壁15，该漏斗状壁26的第二端具有较小的横截面，其在第一腔室21和第二腔室22之间限定出通道28。漏斗状壁26定中心在脱气设备201的纵向轴线27上。因此在流动方向上，第一腔室21具有横截面渐小的上游部分以及横截面恒定的下游部分(除非另有规定，“横截面”在这里和下文中指的是相对于纵向轴线27的横向横截面；而且，“流动方向”指的是从过滤器2的第一隔室通过脱气设备201的第一和第二腔室21、22到出口25的流动方向)。
第二腔室22具有在包含处于第一和第二腔室21、22之间的通道28的平面的每侧上延伸的上游部分和下游部分。下游部分由与漏斗状壁26的管状部分同心的圆柱形壁29以及相对于纵向轴线27倾斜约45度的底壁30所限定。倾斜底壁30的最高处与圆柱形壁29的边缘相邻。从第一腔室21以及第二腔室22的下游部分的各自布置可以得到，对于从第一腔室21流入第二腔室22的液体，第二腔室22形成溢流口。
出口25由在其最低处连接到第二腔室22的圆柱形壁29的管状壁构成。出口25的中心轴线基本上垂直于脱气设备201的纵向轴线27。出口25与第二腔室22的圆柱形壁29相切地延伸。
从第二腔室22(连接到倾斜底壁30的圆柱形壁29)的形状以及出口25在其最低点的连接可以得到，两个对于计划用于血液的脱气设备来说特别重要的特点：与完全且对称地包围第一腔室或者甚至仅包围第一腔室上游圆柱形部分的、具有基本上垂直于脱气设备纵向轴线的底壁的第二腔室相比，附图所示的设计允许脱气设备具有最小的内部体积，并且其中不存在使流过脱气设备的液体相对停滞的区域。在得到本发明的研究工作期间已经发现，对于备有完全包围第一腔室且具有基本上垂直于脱气设备纵向轴线的底壁的第二腔室，在与出口相对的第二腔室中出现相对停滞的区域。
第二腔室22的上游部分由具有下边缘的盖31限定，所述下边缘的尺寸被设计为紧贴地啮合圆柱形壁29的上边缘的外环形槽口。盖31包括连接到第二圆柱形壁33的第一截头圆锥形壁32，第一壁32通过其较小的截面连接到第二壁33。注意到，第一壁32实际上包括两个截头圆锥形部分，下部的角度稍大于上部的角度。因此第二腔室22的上游部分具有渐小的横截面。盖31还包括在截头圆锥形壁32和圆柱形壁33之间的接合处延伸的内环形台肩34。由内环形台肩34限定的孔形成了上述第二腔室22的开口23。环形台肩34在其周边支撑疏水膜24。膜24由搁置在膜24周边处的O形环35紧固到盖31并且盘形止动件36紧紧地相对于该环啮合。紧贴地装配在盖31的圆柱形壁33内的止动件36包括位于其中心处的通气孔37，从脱气设备30内的液体中移除的气体能由此而离开。注意到，膜24没有紧靠在止动件36的内表面上。因此，膜24能变形至一定程度。然而，当过滤器中的正压力超过预定值时，膜24紧靠在止动件36上并且不会有破裂的危险。
三个端口38、39、40连接到第一腔室21。进口38、39、40能用于输入各种液体(例如替代液体或药物，当过滤器为血液过滤器时)以及用于连接到压力传感器。
从第一腔室21和第二腔室22的相应布置可以得到，流过脱气设备201的液体具有伞状流型，所述伞状流型的纵向分量处于第一腔室21内并且径向分量处于第二腔室22的上游部分。液流的径向分量成切线地扫过疏水膜24，并且有助于防止沿着其内表面形成血液泡沫同时将气泡和微气泡保持为沿着膜匀速移动直到它们从中离开。
通过以下措施可以优化本发明的脱气设备的效率，即相对于体外血液回路内血液的最大流速来选择第一腔室21的下游圆柱形部分(壁26的上部)的直径，以及相对于第一腔室21的尺寸(壁26的上部的直径)来选择第二腔室22的尺寸(圆柱形壁29的直径)，以使得：
-第一腔室21中液体的最大速度(相当于体外血液回路中的最大流速)不会太高以阻止气泡和微气泡朝着疏水膜24移动并且将它们排出到出口25；
-进入第二腔室的液体的速度降低到一定程度以使得气泡和微气泡能由重力作用朝着疏水膜24移动。
例如，对于体外血液回路内约500ml/min的最大血液流速，在得到本发明的研究期间确定出，第一腔室21的下游部分(壁26的圆柱形部分)内的最佳血液流速应当小于约3m/min，并且第一腔室21的下游部分内的血液流速与第二腔室22内在通道28的水平面处的血液流速之最佳比率应当至少约为2。
脱气设备201的一个样本由模塑聚碳酸酯制成：第一腔室21的下游部分(壁26的圆柱形部分)的直径为16mm；第二腔室22在通道28的水平面处的内径为19mm；第二腔室22在通道28的水平面处的外径为32mm；疏水膜24(有用表面)的直径为27mm；通道28和疏水膜24之间的距离为5mm。膜由聚四氟乙烯制成，且具有0.13mm的厚度和0.2μm的孔径尺寸。
牛血以500ml/min的流速在包括血液过滤器的封闭回路中循环，所述血液过滤器连接到脱气设备201的样本。脱气设备内的血液速度：
-在第一腔室21的下游圆柱形部分中为2.5m/min；
-在通道28和疏水膜24之间为2m/min；
-在第二腔室22的恰好处于通道28的水平面下面的下游部分中为1m/min；和
-在第二腔室14的恰好处于出口25上游的下游部分中为2m/min。
脱气设备中的压力为50mmHg。四小时之后，将5ml的气体喷射到血液过滤器上游的回路中。15分钟之后，喷射到回路中的气体已经完全被脱气设备201移除。
端盖5、限定第一腔室21以及第二腔室22下游部分的壁26、29和30、以及与腔室相连接的端口25、38、39、40，能由塑料材料模制成一体。在过滤器用于医学用途时，选用生物学上的惰性材料(比如聚碳酸酯)是适合的。盖31也可以用与端盖5和壁26、29、30相同的材料模制成一体。疏水膜24能由聚四氟乙烯制成。
脱气设备201特别适于从体外血液回路中的血液移除气体。与例如血液过滤器1相连接的脱气设备201的操作如下。在处理阶段之前，血液过滤器1的第一隔室的进口(端盖6的喷嘴14)连接到动脉血液管线，并且血液脱气设备201的出口25连接到静脉血液管线。血液过滤器1被啮合在将其基本上竖直地保持的保持器中，并且脱气设备201处于上部位置。一包消毒盐溶液连接到动脉管线，并且该溶液被泵送入动脉管线、血液过滤器1的第一隔室、脱气设备201和静脉管线，以清洗体外血液回路、使其充满消毒盐溶液并从中移除气体(预备步骤，通常称为体外血液回路的“引动(priming)”)。在此步骤结束时，脱气设备201中不再有气体。然后，动脉管线连接到患者的血管，血液被泵送入体外血液回路同时从静脉管线流出的盐溶液被收集在废料收集袋中。在血液达到静脉管线的末端时，静脉管线又连接到患者的血管，从而可以开始进行正常的处理。
在血液过滤器1中，血液在中空纤维4内流动，进入端盖5，流过第一腔室21，注入第二腔室22并经由出口25离开脱气设备201。由于第二腔室22在通道28的水平面处的横截面实质上大于通道28本身的横截面，所以，在血液进入第二腔室22时，血液流动就会明显降低。这有助于血液中可能出现的气泡和微气泡由于重力而朝着疏水膜24向上移动。而且，因为血液由漏斗状壁26朝着疏水膜24导向，并由此再朝着盖31的截头圆锥形壁32导向，血液的总体流型就为伞状，该伞状模式具有与疏水膜24相切的分量。因此，一直有血液流过膜，防止了在膜24的内表面上形成静止的血液泡沫层。替代地，尤其是由于壁32的截头圆锥形形状，气泡和微气泡被保持为在膜24附近一直运动，由此它们在进入第二腔室22之后很快地通过膜。
图4和5示出了根据本发明的与端盖5相连接的脱气设备202的第二实施例。该第二实施例与图1至3所示第一实施例之间主要的不同之处如下：
-脱气设备202的出口25由管状壁构成，该管状壁在第二腔室22的下面处连接到该第二腔室22的倾斜壁30。出口25的中心轴线基本上垂直于脱气设备202的纵向轴线27。出口25向内延伸，也就是在第二腔室22的倾斜壁30之下，与第一腔室21的壁26的上部圆柱形部分相切。
-脱气设备202没有安装任何另外的端口(用于各种液体的输入或者用于连接到压力传感器)。
-第二腔室22的上游部分限定在装配在第二腔室22的圆柱形壁29的上边缘上的囊状盖31内。更具体地说，第二腔室22的上游部分由盖31的内周壁43以及圆形疏水膜24限定，所述内周壁43备有稍微具有截头圆锥形内表面，所述疏水膜24封闭由内环形台肩34在盖31内限定出的第二腔室22的开口23。疏水膜24在其周边被紧固(例如通过粘结)到台肩34并且垂直于脱气设备的纵向轴线27。更详细地说，囊状盖31包括连接到内周壁43且连接到外周壁42的圆形平顶壁44。内圆周壁43和外圆周壁42在其间限定了与第二腔室22的圆柱形壁29的上边缘相对应的槽，以使得盖31能被啮合入圆柱形壁29的边缘并且通过例如粘结而紧固到其上。盖31还包括位于圆形平顶壁44的中间处的通气孔37。环形台肩34与盖31的顶壁44间隔开，以使得疏水膜24能在正压力之下变形。盖31的顶壁44主要防止疏水膜24受到外部冲击。
图6和7示出了本发明的第三实施例。该第三实施例与图1至3所示第一实施例主要的不同之处在于脱气设备203与端盖50的连接。在图1至3所示实施例中，脱气设备201连接到端盖5的顶部上以使得脱气设备201的纵向轴线27与端盖5的中心轴线重合。在图6和7的实施例中，脱气设备203横向地连接到端盖50以使得脱气设备203的纵向轴线27相对于端盖50的中心轴线3平行并偏移。
更详细地说，端盖50包括连接到管状周壁52的圆形端壁51，由此端盖50被紧固到过滤器的壳体2。端盖50还包括从圆形端壁51径向地延伸的喷嘴53以使得喷嘴53的纵向轴线垂直于端盖5的中心轴线。喷嘴53装配有凹形路厄氏连接器。
脱气设备203非常类似于图1至3所示的脱气设备201，除了两个特点之外：
-出口25的中心轴线横截并且基本上垂直于脱气设备203的纵向轴线27。
-第一腔室21包括由其较大截面而连接到下游圆柱形部分的圆锥形上游部分。第一腔室21的进口54开口在圆锥形上游部分的顶部。而且，脱气设备203包括结合基部55，该结合基部55装配有与端盖50的喷嘴53的凹形路厄氏连接器互补的凸形路厄氏连接器56。结合基部55包括通道57，该通道57将第一腔室21的进口54连接到凸形路厄氏连接器56的孔。通道57的纵向轴线与凸形路厄氏连接器56的孔的纵向轴线重合并且都垂直于脱气设备203的纵向轴线27。
图8和9示出了根据本发明的脱气设备的另一实施例。该脱气设备与图4和5所示脱气设备之间主要的不同之处如下：
-脱气设备204的第一腔室21的上游部分的壁为截头圆锥形并且由其较大截面连接到下游圆柱形壁26。
-脱气设备204的出口25由管状壁构成，该管状壁在第二腔室22的下面处连接到该第二腔室22的倾斜壁30。出口25的中心轴线基本上平行于脱气设备205的纵向轴线27。出口25向下延伸，也就是在第二腔室22的倾斜壁30之下，与第一腔室21的壁26的上部圆柱形部分相切。
-盖31的截头圆锥形壁58的下边缘包括环形内槽口。第二腔室22的圆柱形壁29的上边缘包括相应的外环形槽口，以使得盖31能啮合圆柱形壁29并与其形成紧固接头。盖31和圆柱形壁29的边缘的尺寸被设计为当盖31啮合在圆形壁29的顶部上时它们的内表面平齐。
-使疏水膜24在盖31内紧固到其上的内环形台肩34靠近盖31的顶壁59。疏水膜24能在正压力之下变形直到其靠到盖31的顶壁59上。盖31因此不仅防止疏水膜24受到外部冲击，而且还防止其受到高的正压力。
图10示出了根据本发明的端盖组件的第四实施例。端盖组件包括连接到管状周壁61的凸状圆锥形端壁60，由此端盖组件能紧固到过滤器的壳体上。圆锥形端壁60限定了脱气设备205的第一腔室21，第一腔室21因此具有在流动方向上渐小的截面。圆锥形端壁60包括位于其顶端处孔，该孔形成第一腔室21和第二腔室22之间的通道28。第二腔室22由连接到圆锥形壁60的圆柱形壁62以及圆锥形壁60的形成第二腔室22底部的相应部分所限定。圆柱形壁62的中心轴线相对于圆锥形端壁60(以及脱气设备)的中心轴线27平行且偏移，并且通道28与圆柱形壁62相邻地开口在第二腔室22中。圆形疏水膜24被紧固到圆柱形壁62的上边缘以封闭第二腔室22。囊状盖63具有一系列通气孔64，所述囊状盖在疏水膜24之上啮合于圆柱形壁62上，以便防止膜24受到外部冲击、并对其进行支撑且在其受到来自过滤器内侧的正压力时限制其变形。出口喷嘴65(其形成了脱气设备205的出口25)与通道26相对地连接到圆柱形壁62。
图10所示脱气设备在连接到体外血液回路时的操作如下。由于第二腔室22在通道28的水平面处的横截面实质上大于通道28本身的横截面，在血液进入第二腔室22时，血液流动明显降低。这有助于血液中可能出现的气泡和微气泡由于重力作用而朝着疏水膜24向上移动。而且，由于血液被朝向第二腔室22周边处的疏水膜24导向，血液流动就具有与疏水膜24相切的分量。因此，一直有血液流过膜，防止了在膜24的内表面上形成血液泡沫的静止层。替代地，气泡和微气泡在膜24的附近被保持为一直运动，由此它们在进入第二腔室22之后很快就通过。
图11示出了根据本发明的端盖组件的第五实施例。在这个实施例中，端盖由与过滤器1的壳体2的端部相啮合的圆柱形周壁71构成。
圆柱形周壁71形成了限定出脱气设备206第一腔室21的圆柱形壁72的下部。第一腔室21具有恒定的圆形横截面并且其直径与壳体2的端部的内径相同。定中心在脱气设备206的纵向轴线27上的第一腔室21开口在第二腔室22内。第二腔室22由与第一腔室21的圆柱形壁72同心的圆柱形壁73以及相对于脱气设备206的纵向轴线27倾斜的底壁74所限定。两个腔室21、22之间的通道28具有与过滤器1的壳体2的端部相同的横截面，因此，流入过滤器1的第一腔室的液体不受阻碍地从中空纤维4进入第二腔室22。第二腔室22在通道28的水平面处的横截面大于通道28的横截面，因此第二腔室22形成了第一腔室21的溢流口。限定第二腔室22的壁73的上部朝着脱气设备206的纵向轴线27弯曲，并且限定了第二腔室22具有渐小横截面的上部。壁73的端部分叉为两个正交的圆形边缘75、76。第一边缘75在垂直于纵向轴线27的平面上延伸以形成环形台肩，该环形台肩限定出第二腔室22的开口23。这个开口23由其周边紧固至环形台肩的疏水膜24所封闭。第二边缘76与纵向轴线27平行地延伸。具有一系列通气孔78的囊状盖77啮合到第二边缘76上，以从外部保护膜24、并对其进行支撑且在其受到来自过滤器内侧的正压力时限制其变形。脱气设备206包括连接到第二腔室22的出口25。
上述发明的各个实施例只是作为本发明的例子。因此本发明的范围并不限于此。
Claims (32)
1.一种脱气设备(201；202；203；204；205；206)，包括：
-第一腔室(21)，其具有用于液体的进口；和
-第二腔室(22)，其具有由疏水膜(24)封闭的开口(23)以及用于排出液体的出口(25)，
其中第一腔室(21)具有部分地在第二腔室(22)内延伸且通过通道(28)与第二腔室相连通的下游部分，并且第二腔室(22)具有在通道(28)之下延伸且不对称地包围第一腔室(21)下游部分的下游部分。
2.根据权利要求1的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，第二腔室(22)的下游部分具有包围脱气设备的纵向轴线(27)的侧壁(29；62)以及相对于脱气设备的纵向轴线(27)倾斜的底壁(30；60)。
3.根据权利要求2的脱气设备(201；202；203；204；206)，其特征在于，第一腔室(21)的下游部分具有与第二腔室(22)的侧壁(29)同心的侧壁(26)。
4.根据权利要求3的脱气设备(201；202；203；204；206)，其特征在于，第一腔室(21)的下游部分的侧壁(26)和第二腔室(22)的下游部分的侧壁(29)基本上为圆柱形。
5.根据权利要求1至4之一的脱气设备(201；202；203；204；206)，其特征在于，第一腔室(21)的下游部分的横截面与第一腔室和第二腔室(22)之间的通道(28)的横截面基本上相同。
6.根据权利要求1或2的脱气设备(205)，其特征在于，第一腔室(21)的下游部分基本上为圆锥形，并且第一腔室和第二腔室(22)之间的通道(28)开口在圆锥的顶端处。
7.根据权利要求6的脱气设备(205)，其特征在于，第一腔室和第二腔室(22)之间的通道(28)靠近限定第二腔室(22)上游部分的壁(62)地开口在第二腔室(22)中。
8.根据权利要求1至7之一的脱气设备(201；202；205)，其特征在于，第一腔室(21)包括具有渐小横截面的上游部分。
9.根据权利要求1至7之一的脱气设备(203；204)，其特征在于，第一腔室(21)包括具有渐大横截面的上游部分。
10.根据权利要求1至9之一的脱气设备(201；202；203；204；206)，其特征在于，第二腔室(22)包括在通道(28)之上延伸且具有渐小横截面的上游部分，并且较大横截面基本上与通道(28)平齐和较小横截面基本上与疏水膜(24)平齐。
11.根据权利要求10的脱气设备(201；202；203；204)，其特征在于，第二腔室(22)的上游部分基本上为截头圆锥形。
12.根据权利要求1至11之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，出口(25)开口在第二腔室(22)的下游部分中距离通道(28)最远的位置处。
13.根据权利要求1至12之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，通道(28)的直径与第二腔室(22)在通道(28)的水平面处的直径之间的比率介于约0.2至约0.5之间。
14.根据权利要求1至13之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，脱气设备的第一腔室(21)的下游部分具有相对于连接到脱气设备的回路中的液体最大流速进行选择的横截面，以使得第一腔室(21)下游部分中的液体流速小于预定速度。
15.根据权利要求14的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，第一腔室(21)下游部分的横截面相对于连接到脱气设备的回路中约500ml/min的液体最大流速进行选择，以使得第一腔室(21)下游部分中的液体流速小于约3m/min。
16.根据权利要求1至15之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，脱气设备的第二腔室(22)在通道(28)的水平面处的横截面被选择为使得第一腔室(21)下游部分内的液体流速与第二腔室(22)在通道(28)的水平面处的液体流速的比率大于一个确定值。
17.根据权利要求16的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，脱气设备的第二腔室(22)在通道(28)的水平面处的横截面被选择为使得第一腔室(21)下游部分内的液体流速与第二腔室(22)在通道(28)的水平面处的液体流速的比率至少约为2。
18.根据权利要求1至17之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，第二腔室(22)的下游部分形成了用于从第一腔室(21)流入第二腔室(22)的流体的溢流口。
19.根据权利要求1至18之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，第一腔室(21)、第二腔室(22)以及两者之间的通道(28)相对彼此布置为，使得从第一腔室(21)流过第二腔室(22)并到达出口(25)的液体流型包括与膜相切的分量。
20.根据权利要求19的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，从第一腔室(21)流过第二腔室(22)并到达出口(25)的液体流型包括伞状分量。
21.根据权利要求1至20之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，第一腔室(21)、第二腔室(22)以及两者之间的通道(28)相对彼此布置为，使得从第一腔室(21)流过第二腔室(22)并到达出口(25)的液流将气泡保持为沿着疏水膜(24)的内表面运动。
22.根据权利要求1至21之一的脱气设备(201)，其特征在于，所述脱气设备还包括用于输入液体的进口(38，39，40)。
23.根据权利要求1至22之一的脱气设备(201)，其特征在于，所述脱气设备还包括用于连接到压力传感器的压力测量端口(38，39，40)。
24.根据权利要求1至24之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，所述脱气设备还包括保护元件(36，44，59，63，77)，该保护元件用于防止疏水膜(24)受到外部冲击以及用于在脱气设备内的液体压力超过限度时限制疏水膜(24)的变形。
25.根据权利要求1至24之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其特征在于，疏水膜(24)被布置在基本上垂直于脱气设备纵向轴线(27)的平面中。
26.一种用于过滤设备(1)的端盖组件，该过滤设备包括布置在细长壳体(2)中的过滤膜(4)，该端盖组件包括：
·端盖(5；50)，其具有：
-具有中心轴线的端壁(15；51)，
-包围端壁(15；51)的周壁(16；52；61；71)，其用于连接到壳体(2)的端部，和
·根据权利要求1至25之一的脱气设备(201；202；203；204；205；206)，其连接到端盖(5，50)以使得脱气设备的第一腔室(21)与端盖的内部流体相连通。
27.根据权利要求26的端盖组件，其特征在于，脱气设备(201；202；205；206)具有与端盖(5)的端壁(15；60)的中心轴线重合的纵向轴线(27)，并且第一腔室(21)具有壁(26；60；72)，所述壁(26；60；72)直接连接到端盖(5)的端壁(15；60)。
28.根据权利要求27的端盖组件，其特征在于，端盖(5)的端壁(15)基本上为环形并且第一腔室(21)的壁具有从较大截面的第一端到较小横截面的第二端渐小的圆形横截面，第一腔室(21)通过所述第一端连接到端盖(5)的端壁(15)，所述第二端形成了第一腔室(21)和第二腔室(22)之间的通道(28)。
29.根据权利要求26的端盖组件，其特征在于，脱气设备(203)具有与端盖(50)的端壁(51)的中心轴线(3)基本上平行且间隔开的纵向轴线(27)，并且端盖组件还包括横向喷嘴(53)，该横向喷嘴(53)用于将端盖(50)的内部连接到脱气设备(203)的第一腔室(21)的进口(54)。
30.根据权利要求29的端盖组件，其特征在于，第一腔室(21)具有其圆形横截面从较小截面的第一端到较大横截面的第二端增大的壁，所述第一端形成第一腔室(21)的进口(54)，所述第二端形成第一腔室和第二腔室(22)之间的通道(28)。
31.一种过滤设备(1)，其包括根据权利要求26至30之一的端盖组件。
32.根据权利要求31的过滤设备(1)，其用于血液的体外处理。
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