用于利用来自肾脏替代治疗过程之流体中的水分的系统技术方案

本发明专利技术涉及系统、方法和用途，其用于再循环在多种肾脏替代治疗过程期间损失的至少一部分水，例如通过利用来自废液的水来制备用于肾病透析和血液滤过的新鲜透析液溶液或新鲜重构液。本发明专利技术的系统可用于重新使用来自滤液和废流体之水的血液透析和腹膜透析以及血液滤过。此外，本发明专利技术的系统可用于开发肾辅助装置或人工肾。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2014年02月24日提交欧洲专利局、申请号为PCT/EP2014/053519、专利技术名称为“SYSTEMSFORUTILIZINGTHEWATERCONTENTINFLUIDFROMARENALREPLACEMENTTHERAPYPROCESS”的欧洲专利申请，以及2014年07月17日提交丹麦专利局、申请号为PA201400398、专利技术名称为“SYSTEMSFORUTILIZINGTHEWATERCONTENTINFLUIDFROMARENALREPLACEMENTTHERAPYPROCESS”的丹麦专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及系统，其用于再循环在多种肾脏替代治疗(renalreplacementtherapy)过程期间损失的至少一部分水，例如通过利用来自废流体(spentfluid)或废液(wastefluid)的水来制备用于血液滤过(hemofiltration)和肾病透析的新鲜透析液溶液或者新鲜置换液或重构液(reconstitutionfluid)。此外，本专利技术的系统可用于连续肾脏替代治疗，例如用于重新使用来自滤液和废流体之水的血液滤过以及血液透析和腹膜透析。此外，本专利技术的系统可用于开发肾辅助装置或人工肾。还公开了本专利技术系统和膜的方法和用途。
技术介绍
血液滤过和透析(包括血液透析和腹膜透析)是用于患有肾衰竭患者的不同类型的治疗方法。在血液透析中，利用患者的血液以从患者肾脏中除去废物、毒素和过量的水。将患者与血液透析机相连并泵送患者的血液通过所述血液透析机器。将导管插入患者的静脉和动脉中以连接流进和流出血液透析机的血液。当血液通过血液透析机中的透析器时，该透析器除去患者血液中的废物、毒素和过量的水并将血液输回患者肾脏内。在血液滤过中，也从患者的血液中除去毒素和过量的水。然而，在血液滤过中，会将患者与血液滤过系统相连(间歇地或持续地)，并使来自患者的血液通过具有血液过滤器的系统。与血液透析相比，在血液滤过中不使用透析液，并且溶剂和溶质的跨膜运动由对流而不是扩散控制，从而模拟正常肾的微过滤过程。可能有必要在血液过滤器之前或之后向血液添加等渗置换液以置换流体体积和电解质的损失。在连续血液滤过中，每小时可损失0至2000mL的水。这意味着根据个体患者的需要可能不得不置换相当大体积的水。在血液滤过中，对置换液的需求可多达每小时3至4升。相比之下，在单一血液透析疗法期间大量的透析液(例如约120升)被用于透析血液。然后，排掉废透析液。这意味着，每周经历三次血液透析疗法的患者可接受将近600升的纯化水。相比之下，健康个体可摄取约2升/天或14升/周。此外，大量的纯化水被用于腹膜透析，例如在连续性非卧床腹膜透析(continuousambulatoryperitonealdialysis，CAPD)期间12升/天，以及在当患者睡觉时进行自动流体置换(自动化腹膜透析(automatedperitonealdialysis)，APD)期间多达25升/晚。透析是晚期肾病患者的挽救生命的治疗方法。但是，其需要大量消耗高纯度的水以用于制备置换液以及透析液溶液。在WO2010/146365A1中，已建议通过使用包含囊泡(vesicle)的液膜系统来回收在血液透析期间损失的纯化水，所述囊泡具有其中已并入生物通道(如水通道蛋白水通道)的双层，并且其中所述囊泡还包含稳定化油相。为了实现这一点，建议产生模拟正常肾功能跨所述液膜的盐梯度和逆流，其随后将构成正渗透(forwardosmosis)过程的必要驱动力。Talaat(SaudiJKidneyDis.Transpl.,21(4):748-749,2010)后来提出使用正渗透来进行透析液再生，其中理论上可回收多达50％的废透析液的水。然而，由于对汲取溶质(drawsolute)(例如盐和葡萄糖)的限制，Talaat得出结论，经改进的透析治疗方案(例如延长每日治疗)是必要的，并且他还提出使用特别制造用于测试该假设的多层FO板和框式模块。因此，需要多个用于水纯化的耗能过程(例如活性炭过滤、离子交换、反渗透、超滤等)来从纯化水中除去不想要甚至有毒的矿物质或有机来源物质。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了用于利用废流体(101)(例如在肾脏替代治疗过程期间由患者血液或血浆获得的滤液)中的水分(watercontent)的系统或设备，所述系统或设备通过正渗透实现水从所述废流体的流出。本专利技术使用以下系统来实现这一点：其用于再循环来自血液滤过过程之废液(507)中的至少一部分水分，从而导致水从所述废液流入到电解质置换浓缩物(electrolytereplacementconcentrate)的供给(supply)(509)中或者流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液(505)中，所述系统包含正渗透(FO)单元(102，506)，所述正渗透单元包含含有纳米多孔水通道的正渗透膜(103)，所述膜具有原料液侧(feedside)(104)和汲取液侧(drawside)(105)，其中所述原料液侧与所述废液(507)(其为来自经历所述血液滤过的患者的滤液)流体连通，并且其中所述汲取液侧与所述电解质浓缩物的供给(509)流体连通，或者其中所述汲取液侧与由所述血液滤过得到的浓缩血液(505)流体连通。此外，所述系统可包含这样的正渗透(FO)单元(102)，其包含具有原料液侧(104)和汲取液侧(105)的正渗透膜(103)，其中所述原料液侧与来自经历肾脏替代治疗的患者的滤液废液或废流体连通；并且其中所述汲取液侧与透析浓缩物的供给、电解质置换浓缩物的供给或已经历血液滤过的浓缩血液(106)或者此类来源中一种或更多种的组合流体连通，并且其中所述正渗透膜具有包含纳米多孔水通道(如水通道蛋白水通道)的活性层。FO单元可方便地为包含中空纤维模块的滤芯的形式。这样的模块的优点在于紧凑，并具有用于血液滤过设备的公知形态因子(formfactor)。此外，该模块在用于连续肾脏替代治疗的一次性应用之后可易于更换。在另一个方面，本专利技术提供了本专利技术系统的以下用途：其用于再循环来自血液滤过过程之废液中的至少一部分水分，从而导致水从所述废液流入到电解质置换浓缩物的供给中或者流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液中。在另一个方面，本专利技术提供了包含纳米多孔水通道的正渗透膜，其用于在肾脏替代治疗进程中治疗经历血液滤过的患者的方法，其中所述膜是正渗透(FO)单元的一部分并且具有原料液侧和汲取液侧，所述原料液侧与来自患者的滤液的废液流体连通，并且所述汲取液侧与所述电解质浓缩物的供给或由血液滤过得到的浓缩血液流体连通，以使得再循环来自血液滤过之废液中的一部分水分，从而使水从废液流入到电解质置换浓缩物的供给中或者流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液中。因此，在本专利技术正渗透膜的这种用途中，具有纳米多孔水通道的膜是在治疗不同患者或时间上分开治疗同一患者之间消耗和改变的系统的组件。在另一个方面，本专利技术提供了使用本文中描述的系统和装置来再循环来自血液滤过过程之废液中的至少一部分水分的方法。在一个方面，本专利技术提供了这样的方法，其用于再循环来自血液滤过过程之废液中的至少一部分水分，从而导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
系统，其用于再循环来自血液滤过过程之废液(507)中的至少一部分水分，从而导致水从所述废液流入到电解质置换浓缩物的供给(509)中或流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液(505)中，所述系统包含正渗透(FO)单元(102，506)，所述正渗透单元包含含有纳米多孔水通道的正渗透膜(103)，所述膜具有原料液侧(104)和汲取液侧(105)，其中所述原料液侧与所述废液(507)流体连通，所述废液为来自经历所述血液滤过的患者的滤液，并且其中所述汲取液侧与所述电解质浓缩物的供给(509)流体连通，或者其中所述汲取液侧与由所述血液滤过得到的浓缩血液(505)流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.17 DK PA201400398;2014.02.24 EP PCT/EP20141.系统，其用于再循环来自血液滤过过程之废液(507)中的至少一部分水分，从而导致水从所述废液流入到电解质置换浓缩物的供给(509)中或流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液(505)中，所述系统包含正渗透(FO)单元(102，506)，所述正渗透单元包含含有纳米多孔水通道的正渗透膜(103)，所述膜具有原料液侧(104)和汲取液侧(105)，其中所述原料液侧与所述废液(507)流体连通，所述废液为来自经历所述血液滤过的患者的滤液，并且其中所述汲取液侧与所述电解质浓缩物的供给(509)流体连通，或者其中所述汲取液侧与由所述血液滤过得到的浓缩血液(505)流体连通。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包含用于泵送所述原料(515)和所述汲取液(516)的装置。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中所述纳米多孔水通道选自纳米颗粒、纳米管、碳纳米管、基于石墨烯的材料、水通道蛋白水通道和仿生合成的水选择性多孔材料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述纳米多孔水通道是水通道蛋白水通道。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述膜包含：-含有固定化水通道蛋白水通道的活性层，和-支撑层。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述活性层是交联芳族酰胺层，其优选地通过界面聚合形成，其中并入水通道蛋白囊泡，在水通道蛋白制品存在下所述囊泡通过两亲性基质形成化合物的自组装形成。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述两亲性基质形成化合物选自两亲性脂质、疏水蛋白、二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、或其混合物。8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其中所述活性层包含薄膜复合(TFC)膜。9.根据权利要求4至8中任一项所述的系统，其中所述水通道蛋白水通道选自原核生物来源的水通道蛋白，例如AqpZ；哺乳动物水通道蛋白，例如Aqp1和Aqp2；植物水通道蛋白，包括质膜内在蛋白(PIP)、液泡膜内在蛋白(TIP)、结瘤蛋白内在蛋白(NIP)和小内在蛋白(SIP)，例如SoPIP2；1、PttPIP2；5和PtPIP2；2；酵母水通道蛋白，例如AQY1和AQY2；以及水甘油通道蛋白，例如GlpF和Yfl054。10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其还包含用于增压所述原料从而导致压力辅助的正渗透过程的装置。11.血液滤过机，其包含根据权利要求1至10中任一项所述的用于利用来自肾脏替代治疗过程之废流体的系统。12.根据权利要求1至10中任一项所述的系统的用途，其用于再循环来自血液滤过过程之废液中的至少一部分水分，从而导致水从所述废液流入到电解质置换浓缩物的供给中或流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液中。13.方法，其用于再循环来自血液滤过过程之废液中的至少一部分水分，从而导致水从所述废液流入到电解质置换浓缩物的供给中或流入到由所述血液滤过得到的浓缩血液中，所述方法包括：-提供根据权利要求1至10中任一项所述的系统；-向所述系统供给来自经历所述血液滤过之患者的废液至正渗透(FO)单元的原料液...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉森·玛瑞安娜，杰森·皮特·霍姆，阿贝尔贞·米歇尔·潘德克简，
申请(专利权)人：博通分离膜技术北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11