产生透析用透析液的装置和方法与流程

本发明涉及用于产生透析用透析液的装置和方法。

背景技术：

现有技术中的用于产生透析用透析液的装置和方法面临以下问题：

a)纯水的可用性

纯水的可用性并非无所不在：透析液-透析过程中与患者血液密切接触的冲洗液-必须满足极高的纯度规格。完全没有内毒素，细菌碎片和尿毒症毒素对于无害透析至关重要。在首次接触血液之前，必须匹配不同类型的离子、碳酸氢盐和葡萄糖的其他特定浓度。

标准血液透析方案包括每周3次，每次持续4小时，连续透析液流量至少为300ml/min。因此，对一名患者进行一周透析需要大约220l超纯透析液。在饮用水和电力供应充足的国家，从优质自来水中操作反渗透装置，这一数量的制备是非常简单的。

然而，在缺乏这些资源的国家，这是一个不可逾越的障碍。在这些情况下，甚至需要透析的患者的生存也存在风险。

如果透析不需要外部资源的纯水，那将是一个很大的优势。这同样适用于无法获得外部水资源的可穿戴单元。

b)尿毒症毒素的去除

尿毒症毒素是多种多样的-如同在一个系统内清除它们的方法：

·活性木炭用于吸附多种分子类型

·采用固定化脲酶催化尿素-氨与nh3产物反应，因为木炭对尿素的吸附量低，反渗透不能单独充分分离尿素。

·或者产生碳酸铵，然后被磷酸锆吸收(系统)

·水合氧化锆和碳去除的尿素残留物，但不会去除其他尿毒症毒素。

·如果操作正确，反渗透过滤器可以去除更多的颗粒和离子。

·许多尿毒症毒素和保留溶质仍然未知或受到公开讨论。

·130种溶质中有98种在2007年之后被列为尿毒症毒素(截至2016年3月)；其中68个是自由水溶质-这个过程仍在继续，不确定将来会发现什么尿毒症毒素。

·一些较小的溶质不能通过过滤或常压蒸馏被分离，因为它们以气溶胶形式转移或在100℃以下沸腾(例如二甲胺和其他胺、尿素)。

·其中一些经历了热分解(例如胍、蛋白质/中间分子)，这是无法控制的，因为化合物的大小和可去除性的类型(过滤、吸收等)是未指定的。

·对于健康个体而言，尿毒症毒素的血液浓度限制仍然是科学讨论的主题。因此，技术人员不具有待实现的减速比的有效规格。因此，很难选择合适的方法。

·某些成分的与反渗透过滤器功能(尿素和成层蛋白质)不相容的大量沉积。

·在高尿素浓度下，尿素基的离液序列高的蛋白变性产生不确定的蛋白质分解后继物。在技术术语中，采用不同去除方法的不同物质存在很高的可变性。特别地，如果反渗透过滤器的孔尺寸小于1nm以允许尿素去除，则它们易于被这些物质阻塞。

·通过给定的过程提取越多未知属性的物质，提取的技术方法将越是一种折中。

·有效的反向或正向渗透需要高压。

c)电源

在绝大多数纯水供应成为问题的国家，交流电源供应能力也受到了影响。电力是最通用的能量形式，其允许实现去除尿毒症毒素的不同方法的高技术自由度。可以从蓄能器驱动泵，使用高压驱动反渗透单元将需要电源接入，驱动蒸馏将需要甚至更多的电力，蒸馏必须被冷却并因此电力基本上损失了。如果透析液净化设备可以在低能量要求下运行将是有利的。如果系统被设计成具有可以从光伏太阳能电池板获得的低功耗，则也是有利的。

d)非静止操作

分散式运行和第二阶段耐用性需要的不仅仅是供电干线的独立性。

为了允许分散式(家庭透析)运行、夜间运行甚至进一步维持人工肾的耐用性，有利实现的一些基本和组合的要求如下：

·总重量应小于6-8千克(在第一种方法中，进一步减少是有利的)。

·外形应该是可设计的，以便它可以集成到腰带、背包或背心中，或者至少具有能够在小型车辆中运输的尺寸。

·对所有已知和未知的尿毒症毒素具有足够和等效的清除率，且透析液纯度高。

·独立于外部电源和水供应。

·在会议或安静的环境中穿着或放置时要保持足够的安静。

·不受重力场的定向干扰(如果使用蒸馏，这可能会有问题)。

·无不安或不利的排气、热量或恶臭。

·在像4-8小时的合理时间段内独立，免维护运行。

·在不利情况下具有高安全要求和安全停机或报警，可在没有定期日常医疗监督的情况下进行操作。

·数据记录选项和与医院的网络连接，以便在外部识别和纠正危急情况。

·由患者自己简单快速地关闭设施和进行维护，无需日常技术支持和后勤。

·不替换过滤所需的吸附剂，盒或基质等一次性物品，这是患者自己无法实现的，或者是低成本和可接受的后勤无法获得的。

·可由患者在全天透析期间单独使用的可靠且卫生的血管通路。

·没有用于催化剂的冷却链。

·由于其在长期心理结果和骨骼健康方面的作用受损，吸收剂/离子交换剂/脲酶载体中不含铝。

·与离子交换剂/脲酶中的铵离子交换后，阳离子不会产生额外的钠或ph缓冲负载。

·生理透析是一项强制性的长期目标，例如：根据体内参数控制钠、葡萄糖和超滤，例如，血钠或血容量。长期不受控制的透析将必须严格遵循患者体质和液体状态，这可能在由医生的开新处方期间很大程度上发生变化。

·最后，成本必须相当低，特别是在发展中国家。

目前，可以接受的是，其中一些要求得到了解决。它们只能表明不会误导努力并专注于当今最重要的问题-这些问题仍然是纯水产生、电源独立性、设备的高安全性以及可靠的血液通路，它们的共同允许无支持的低成本家庭的透析-在这种意义上的耐用性允许更长的每日透析，因此支持长期生存和结果，但对于根本无法进行透析的人来说，这并不是必需的。

现有技术解决方案

a)无法获得水

确实存在不同的方法。它们都包括在反馈回路中从患者中纯化超滤液。大多数现有技术发明包括闭环回路，该闭环回路将来自患者血液的超滤液在或多或少的常规透析器内传至不同种类的单元以净化它们，然后将其返回透析液入口。水本身来自血液并在整个闭环期间保持在液相内。也使用了不同的方法，在无法清楚区分的情况下甚至组合使用：

1.简单吸收超滤溶质或离子交换和随后的反馈(gb2124511,de7315909,us2005274658)。

这些现有技术文献包括从透析器中吸出超滤液，将其在吸附单元或过滤单元上引导并将其反馈到透析液中。这些溶液没有考虑到木炭吸收剂不能充分结合尿素或超滤或反渗透所需的高压。然而，它们可被视为自吸出透析液以及实现可穿戴人工肾的早期方法之一。已经公开了血液透析器，超滤液再生和反馈的回路。

2.电吸附(ep2087916a1)

对尿毒症毒素具有特殊亲和力的材料用作电极。使用具有纳米结构、孔隙率或催化性质的特殊材料来结合尿毒症毒素。这些方法的容量有限，不适合大量提取的需要。

3.纳米过滤、微过滤结合的吸收或反渗透(ep2277572b1,ep2281591a1)通过纳米过滤单元(例如特殊材料或反渗透)过滤的透析液，随后在粘合剂材料上被引导以吸收那些仍然通过纳米过滤单元的物质。

4.电催化分解和电吸附(ep2446908b1,ep2862584a1)，特别是尿素的。

该方法包括在透析液中溶解的尿毒症毒素的分解和脱气。使用具有催化或活化表面的电极并提供特定电流。还采用电子手段以避免电极变性。这些材料主要来自纳米结构吸附材料、聚合物基质或特定金属如pt、ni、ti、ir、sn、ta或ru、氧化物、羟基氧化物和氢氧化物，并且形状为平面、圆形、管状或类似的长丝/线。特别是尿素可以通过电解在比水电解所需的电压低得多的电压下被分解。

此外，建议使用盒以方便处理。该原理不适用于所有溶质和滤筒后勤，并且成本对于可穿戴的家庭透析是不可接受的。

5.通过生物人工组织工程按需移植(部分引自us2015/0093812a1)

脱细胞接种系统用于在过滤器官支架(肺或其他器官如肾)上接种肾小球型结构，其在受控压力环境下被培养。即使是传入和传出血管也是通过这种技术产生的。在接种阶段之后，可以将初始肾构建体转移至灌注生物反应器以提供整个器官培养条件并使组织进入下一个成熟阶段。最后它可以用于过滤-这里被简要描述。从长远来看，这种方法似乎非常有希望，但今天仍远未适用于人类。

6.电化学解毒(us3878564)

使用电解，大多数溶剂被认为可被电解产生的自由基氧化，或被转化为无害产品，如水、co2和硝基。一些文件缺乏详细的化学反应揭露，但对于尿素，它起作用并且可以避免吸附剂。还包括电化学氨反应器。此处列出的物质包括nh、nh+、尿素、尿酸、洋地黄苷、一氧化碳、巴比妥酸盐、酮体、乙酸乙酯、甲醇、肌酸酐、丙氨酸、乙醇及其混合物。其缺点是可能产生自由基和氯氧化剂，在水可再次与血液接触之前，必须通过额外的木炭层安全地减少它们中的任何一种。这种方法存在一定的危险风险。

7.基于脲酶的分解和吸附剂中的离子交换层(例如，us4581141，类似的系统和后来的衍生物，如或)

这是最有前途的方法。将脲酶固定(有时在含铝载体上)以作用于尿素，尿素分解成碳酸氢盐以及铵。该系统被整合到一种已知的血液透析方法中。尿素分解后的基本原理是离子交换和催化转化。在透析液可能与血液接触之前，待交换的大量铵强化了大量的离子交换物质。由脲酶从尿素产生的质子倾向于降低ph，因此是碳酸氢盐缓冲液的负荷。因此该系统被认为适用于碳酸氢盐透析。

当铵过载时，存在过滤器中断的风险，这很难被传感器检测到此外，交换的离子可能不利地影响身体的电解质平衡和ph缓冲。铝载体被认为是非常关键的。

该原理并不涵盖所有物质，但是它解决了最显着的废弃物透析液成分之一-尿素-已经经历了必要的发展和一定的接受程度，但由于成本、后勤、一些长期结果问题和过滤器的中断/过度使用捕获的问题仍然没有被普遍接受。

8.离子分离与电透析和酶尿素分解的组合(de3010414a1)

电透析是一种原理，其包括几个腔室，每个腔室具有两个不同极性的电极。腔室由电极本身分开，并且电极对于它们不会通过其极性吸引的离子是半透性的。因此，不同的腔室可以被连续定位并且构建能够减少离子的高通量系统。不同类型的膜和载体分子用于处理特定离子。并非所有物质都可以被处理。

9.设想了上述系统的其他组合(wo95/02559)

在该现有技术文献中，电解池用于产生次氯酸盐。然后使用脲酶将流体导入脱气单元、木炭过滤单元和沸石过滤单元。该组合的详细原因尚未公开。

10.电泳血液净化(us2003187380a1)

使用基于膜的电泳施加电场以从血浆或血液中去除代谢组分。施加的电压高达200v，甚至讨论了溶血(单次通过后裂解了0.05％的红细胞)。可以解决许多不同类型的物质，但是在该现有技术文献中没有公开特异性机制。

11.仅在航天器系统中发现了使用蒸馏水清除尿液的方法(us20140061127)

蒸馏是处理水和低沸点溶质的原理，但如果不存在低沸点溶质，则只能在连续流动中工作。进一步的尿素不能完全蒸馏。尿液中发现的许多胺都是低沸点的，因此单独蒸馏并不能满足所有要求。需要进一步考虑重力方面。在所有位置将水蒸馏可能会产生一些技术问题并且需要高能量消耗。在该现有技术文献中还提到了将尿素与固定化脲酶(颗粒状活性炭-尿酶)接触的生物反应器，其中产生的氨被导入随后的电解池中以提供电能。最后产生分子氮和水。该系统旨在不释放任何物质。

在第一步中通过渗透压从系统中提取水的正渗透是除了解决溶剂而不是溶质蒸馏的唯一原理。这是有利的，但如果使用渗透力，则需要高渗透压。尽管工程师可以自由地使用适合需要的离子，但需要进一步的反渗透步骤以从高渗透溶液中再次提取水。它减少了反渗透提供的不同溶质的数量，但耗水量大。此外，它不能分离随溶剂阻力带来的尿素。

还提出了紫外线照射，其不提取溶剂，因此不是产生超纯透析液的方便解决方案。

以上列出了从尿毒症毒素中纯化透析液的不同解决方案，表明对特定溶质有非常特定的解决方案和不同方法的多样性。

清除超滤液的解决方案是多种多样的，并且使用许多不同的技术，包括电场对溶质的影响、吸附溶质、使它们主要受催化类型的化学反应或将它们固定在特定的膜上。因此，许多方法需要一次性用品和供应链。处理所有相关物质(仍然是未知物质)的技术系统肯定包含上述方法的组合。这使得设备变得复杂。

因此，本发明的一个目的是提供一种用于产生透析用透析液的装置和方法，该装置和方法不需要纯水来净化透析液。

b)尿毒症毒素

在现有技术中，存在多种从透析液中去除尿毒症毒素的方法。以上列出了从透析液清除尿毒症毒素的不同解决方案，表明对特定溶质有非常特异的解决方案。

吸附、催化反应和超滤/反向/正向渗透用于尿素和中等大小的分子：

尿素可被视为尿毒症的主要物质-如名称所示-因此尿素是人体尿液的主要成分。没有冷藏的尿素不能被木炭大量吸附。200克活性炭能够吸收2-3毫克尿素。尿素排泄量被估计为5.7mmol/d/kg体重。对于75公斤的人，该量为430mmol/d或25g/d，很大程度上取决于饮食。该量不能被合理数量的木炭吸收。因此，反渗透(ro)被认为可以解决这种情况。由于尿素分子半径在0.18nm的范围内，因此ro不是去除尿素的最佳方法。这非常类似于水(其直径为0.31nm或从摩尔体积计算更少一些)。因此，作为未经溶解分子的尿素，其不经历电荷排斥力而仅通过孔径和/或分子筛难以被提取。

由于技术原因，进一步的孔径和/或分子筛甚至更大，因为总流体必须足够并且压力不得超过膜稳定性。

有效的膜孔(没有真正的孔，它只是一个模型)显示计算的等效尺寸为0.33nm到0.44nm。因此，典型的拒绝率低至0.2-0.3。

这意味着在单次ro后仍然在滤液中发现70-80％的尿素。需要几个具有额外泵能量输入的等效通道(再循环)。此外，过滤水也按ro通道分开。通常只有50％通过膜。如果70％的尿素通过膜，但只有50-60％的水，富含尿素的滤液-与所有其他保留的溶质相反。这是由于水能够形成水化膜。如果同时施用非尿素溶质，则使得ro不可行。

大多数超低压膜是聚合物的多层薄膜复合材料。因此，运输过程具有符合斯托克方程的扩散特性，并且容易受到负载的阻碍。尿素的保留率通常测量为0.17mmol/l。大致出现在透析液中的典型血浆尿素浓度为5mmol/l，这高出了30倍。尚不清楚过滤器在较高浓度下是否能够长时间充分发挥作用。即使美国宇航局相关科学家cabrera等人得出“尿素仍然很难被这种膜排斥”的结论(us20140061127)。

进一步努力使ro单元工作可靠且持久。来自过滤溶质的物质层阻碍了膜及其内部的有效性或增加了污垢。特别是膜的旋转运动(这是额外的机械作用)似乎具有防污效果，并且讨论用于航天器水回收。

如果在患者附近使用反渗透系统，则存在进一步的严重缺陷：

任何反渗透系统都需要产生500kpa-4000kpa甚至更高压力的泵，因此不能完全被静音。如果患者在他/她的日常生活中使用该装置，则在安静的环境中使其在足够低的噪声下操作是机械构造的挑战。

由酶(尿素酶)的尿素分解是使尿素片段可以进一步处理如铵电解池或分离的方法。nh3是一种高能分子，可以被代谢成分子氮和水。

其他小分子和中分子溶质可以通过尺寸排除更容易地过滤，即使拒绝率很低并且不是最佳的。只要负载的绝对质量不是太高，建立反渗透过滤器以清除任何分子半径明显高于水的物质。ro系统将涵盖与纯度相关的所有说明-它们不会涵盖节水的说明-因为保留物丢失-并且无噪音。泵的能量供应必须是电的，并且在10w/h的范围内。

粘附、吸附、反向和正向渗透、催化或其他化学反应和蒸馏等方法同时满足静音，但仍可能对患者附近或患者佩戴系统的实用性、耐用性、可靠性、特异性和功能性带来不便。要建立一个能够满足去除许多不同物质的技术系统并不容易，其中一部分物质是未知的。仅集中于少数或仅一种物质将是有利的。此外，应用这些方法(例如吸附盒)的成本对于生活在缺水的国家来说太高了。

因此，本发明的另一个目的是提供一种用于产生透析用透析液的装置和方法，该装置和方法基本上不依赖于透析液中将出现的尿毒症毒素。

c)电源问题

任何现有技术的透析系统都需要它们的能量为电能形式，其中大多数使用ac。特别是可穿戴的人工肾在穿戴时移除蓄电池，并且需要至少临时的主电源来为其充电-这在患者休息期间是可接受的。缺点是有许多国家的大量终末期肾病(esrd)患者除了缺水外，还无法维持稳定而有效的分散式电网络。即使对于医院来说，这也是一个挑战，特别是在危机情况下-在战争影响后的医院恢复期间，透析不可以被中断数周。传统的血液透析设备在冲洗、清洁或加热的某些时段期间将需要至少1000w的可靠、不间断的ac电力，并且在常规治疗期间需要几百w。由于在许多缺乏可靠电力网络的国家中由太阳能电池板供电，因此希望独立于外部电源进行透析。

在第一种方法中开发家用透析设备或甚至是可穿戴的人工肾时，即使从电线中暂时使用电力也是可以接受的。然而，进一步的开发步骤应该是完全独立于高电流电源。太阳能电池板可能是操作透析的合理折衷方案。

因此，本发明的另一个目的是提供一种用于产生透析用透析液的装置和方法，该装置和方法是节能的。

d)人工肾的分散操作

电力供应方面的突出问题是缺水。在赤道纬度国家，水并不是无处不在，但太阳能可能是足够的-特别是如果有办法以化学形式存储能量。与难以克服的透析缺水相比，即使在欠发达国家也可以解决所有其他缺点，如维护物流，过滤器和其他备件如盒或原则上缺乏当地技术和医疗专业知识。

为了解决这个问题，现有技术中提出的突出解决方案是在反馈回路中使用来自患者他/她自己的再生透析液或超滤液，并使用上述一种或几种方法回收它。在许多现有技术文献(us2003097086,ep2281591,us2010100027,wo09083011,wo11031610,de7315909)中已经提出了该原理，并且已经用于可穿戴的人工肾。

可能并非所有分散或可穿戴的透析强加的要求都可以通过第一种方法实现，如过去所示。尽管在过去的35年中已经出现了不同且令人受鼓舞的设备，并证明可穿戴的人工肾可能并且可以使患者在数年内保持活力，但这些系统迄今尚未被广泛接受。不仅技术限制，而且对治疗等效性、毒性和过滤器中断的一些关注、与电解质和酸度代谢的缺点、家庭透析血管通路处理和长期结果可能是原因，以及吸附剂盒的成本-对于每日可穿戴透析几乎不被接受。有人可能会推测是否有其他原因而不是技术上的不便-但毫无疑问，技术方面仍然不能令人满意。需要特别努力来解决基本要求，如电力、水和吸附剂独立性、不妥协的清除等效性、静音、轻便以及在预期的耐用性低的情况下。此外，如果蓄电池容量不足，至少保持泵、控制逻辑和外部连接等基本部件的运行，非常安静的内部发电将是有利的。

解决无法为持续医疗监督付费的贫困患者的需求的系统进一步必须在治疗成本方面非常适中，并且在没有持续医疗支持的情况下这种系统的治疗处理必须简单、固有安全且易于操作。想象一个训练有素的患者在没有医疗监督的情况下自己进行更长时间(几个月)的透析(作为死亡的替代方案)意味着比在医院透析更为关键的清除和血液参数观察。该系统应该能够进一步清洁和净化使用纯水的再利用过滤器。

与超滤液一起使用的所有现有技术的其余缺点之一是它只能在已知的溶质上充分发挥作用。未知的溶质可能会或可能不会从透析液中有效清除，并有可能执行技术修改。除了已知的尿毒症毒素的非全溶质去除之外，这也是不能保证治疗质量等同于常规纯水和反渗透血液透析系统的原因。很明显，满足所有要求仍然是一项巨大的努力，并且成功解决其中大多数问题也是一个重大的飞跃。本发明旨在改进它们中的一些，而不是全部。在某些方面，它比现有技术更进步。

蒸馏、吸附或使用高压泵(反渗透)等方法并不完全符合基本要求，如电能或水的充分独立性和一次性供应、便利性、处理等效性和成本。盒释放物质和感染的毒性是进一步的问题。仍有未解决的问题。

因此，本发明的另一个目的是提供一种用于产生透析用透析液的装置和方法，该装置和方法独立于外部水和能量供应。

技术实现要素：

通过独立权利要求中所述的装置和方法解决了本发明的一个或多个上述目的。在从属权利要求中规定了本发明的优选实施例。

根据本发明，提供了一种用于产生透析用透析液的装置，包括透析液出口和透析液入口和透析液的净化装置，其中净化装置包括用于产生纯水的冷冻净化器，冷冻净化器的入口连接到透析液出口，冷冻净化器的出口连接到透析液入口。

根据本发明，冷冻净化器可以类似于冻结浓缩器，不同之处在于纯水是待使用的产品并且浓缩物被排出。因此，可以使用本领域技术人员已知的适用于本发明并且可以适用于透析器的任何冻结浓缩器。

根据本发明，冷冻净化器可包括冰晶生长容器和洗涤塔。

根据本发明，冷冻净化器的出口可以是连接到透析液入口的纯水出口。

根据本发明，可以将冷冻净化器与标准透析液装置组合以提供根据本发明的装置。

根据本发明，在透析液出口和冷冻净化器入口之间可以设置透析液预净化装置。

根据本发明，在冷冻净化器出口和透析液入口之间可以提供透析液后净化装置。该实施例提供的优点是可以增加后净化装置，例如反渗透净化装置的寿命。此外，可以提供与其他患者一起使用的水和/或提供用于该装置和其他医疗设备的消毒目的。

根据本发明，可以提供热交换装置，用于在冷冻净化器入口和冷冻净化器出口处的加热器之间提供热交换。

根据本发明，可以提供热交换装置，用于在冷冻净化器入口和洗涤塔出口处的加热器之间提供热交换。

根据本发明，该装置可以被分成基站和可穿戴单元。

根据本发明，该装置可以包括用于连接基站和可穿戴单元的对接接口。

根据本发明，净化装置和/或冷冻净化器可以被集成在可穿戴单元中。

根据本发明，透析液入口可以是血液透析机的入口，透析液出口可以是血液透析机的出口。

根据本发明，透析液入口可以是透析器的入口，透析液出口可以是透析器的出口。

根据本发明，透析液入口可以是腹膜透析入口，透析液出口可以是腹膜透析出口。

根据本发明，还提供了一种在从透析患者提取的超滤液和废透析液中回收新鲜透析液的方法，包括以下步骤：

(a)从透析液中制备冰浆，其中冰浆包含冰晶和含有溶质的液体；以及(b)将冰晶与含有溶质的液体分离。

根据本发明，可以并且应该调节待重新注入到透析器中的纯水的量，使得患者既不会脱水也不会水中毒。

根据本发明，在步骤(a)中，温度可以在0℃和低于0℃的共晶温度之间。

根据本发明，在步骤(a)中，可以使用晶种。

根据本发明，可以在步骤(a)中可以应用晶体生长活化剂。根据本发明，晶体生长活化剂可以是葡萄糖。

根据本发明，在步骤(a)中可以应用过冷却。

根据本发明，在步骤(a)中，可以通过红外和/或拉曼光谱控制冰结晶。

根据本发明，可以通过冷冻净化和/或冷冻浓缩来获得从液体中分离冰晶。

换句话说，冻结浓缩可用于在零下温度下获得冰晶形式的纯水。优选地可以使用一个结晶器和一个洗涤塔。结晶器可以是具有冷却套管的容器。容器的内壁可以被刮擦。外壁可以通过循环制冷剂被冷却。制冰和晶体生长可以在结晶器内部进行。通过改变停留时间，冰晶生长可以实现最佳的晶体尺寸分布以实现有效分离。在洗涤塔中，浓缩液体可以有效地与冰晶分离。可以用熔化的冰清洗压缩冰晶床以除去所有浓缩液体的痕迹。

根据本发明，该装置可以包括一系列对接接口，用于连接多个便携式单元和基站。

根据本发明，对接接口可以包括用于连接基站和可穿戴单元中提供的储存器的接口。

根据本发明，装置的部件可以在固定和便携部件中分开，以增强其耐用性。

根据本发明，该装置可以分成基础单元(或基站)和一个或多个可穿戴单元。在更多可穿戴单元的情况下，如果基础单元具有合适的尺寸，则这些可穿戴单元可以同时使用。

可穿戴单元可包括用于新鲜和用过的透析液的小型储存器、用于泵送血液和透析液的泵设备、用于逆流操作的透析过滤单元、用于向淡水中添加添加剂以获得新鲜透析液的剂量单元、控制单元、小型氢储存器以及蓄电池，其提供足够的能量来操作设备长达几个小时。替代地或另外地，当燃料电池未运行时，可以提供使用氢燃料电池(用于使可穿戴单元运行几小时)和/或用于启动可穿戴单元的小型蓄电池。此外，可穿戴单元可以包括与基础单元的接口匹配的接口，使得透析液可以被排出并且水、电解质、添加剂、氢被重新填充以运行可穿戴单元及其燃料电池。部件的设计应满足可穿戴设备的需要，即包括材料在内的总重量不应超过6至8公斤。患者可以选择在吸水量和透析操作时间之间进行权衡直到充电，以满足她携带可穿戴人工肾时的个人体重需求。

根据本发明的一个实施例，可穿戴单元可以包括完整的冷冻净化器，其中可以包括完整的透析液净化系统，用于通过冻结浓缩透析液来净化透析液，并将来自冻结浓缩的纯水作为透析液再循环到透析液出口。

基于对识别的尿毒症毒素的稳定增长数量的考虑以及将总是采用水进行透析的事实，从给定量的用过的透析液或超滤液中分离水而不是尿毒症毒素是有帮助的。水可以通过其分子特性来识别，因为它有外部形状和分子几何形状、与其他水分子的氢键长度和强度、电荷分布和极化、原子组分、分子弹性和张力、分子能级、它的电化学性质如质子交换和更多其它特性。

上述一些性质对于在冻结时构成冰晶格是重要的。到目前为止，大多数物质都会形成一个共晶体系，其凝固点低于单独的水。随着冰晶的生长，它们可靠地排除了保留在液相中的其他分子。降低温度越来越高但仍高于共晶熔化温度，外部液相将接近共晶点浓度。这是专家熟知的并且可以用于纯化。

技术人员的与冰形成有关的一些知识可以在以下网站上找到，其中其内容通过引用结合到本发明的公开内容中：http://wwwl.lsbu.ac.uk/water/hexagonal_ice.html。

在大气压力水下0℃以下的温度，水以六聚体盒的倍数结晶成称为冰ih的六方晶体。冰ih中的所有水分子都经历相同的分子环境，具有约1/3的中等包装效率-因此在网格中存在大量的间隙空间。由于分子可扩展性和h-o氢键合强度，具有0,7356nm(在250k)的c网格常数(基面的距离)与理想六边形对称的c网格常数0,7378nm略有不同。常数a(横向晶格间距)为0.45181nm。

对于给定温度(250k)和大气压力下的冰，网格距离是典型的。关于冰ih的分子几何结构的高分辨率中子衍射研究可以在“中子衍射的冰ih的结构”(kuhswf,lehmannms,jphyschem1983,87,4312-4313)中找到。

适合插入这种冰ih晶格的分子强烈取决于其大小、原子组成、键长、可与其他邻居建立的氢键的数量、方向和强度。从上述文献中还可以得出结论，即使特有的质子转移特性也与冰ih的稳定性相关(grotthuss机制)。对于参与冰ih形成的分子，这些匹配是必要但不充分的。这意味着如果已经开始将冰冻结过程插入晶格中，则分子必须在很高程度上满足这些条件。但它并没有强制开始结冰过程。众所周知，纯水可以在冻结的情况下过冷至-40℃。

还有另一个需要满足的条件：观察球形冰晶的简化情况，吉布斯自由能(δg)与决定冰粒或冰球是否会生长有关。δg描述了分子从流体转变为冰相时所需的能量。只要δg为正，转变就不会发生，δg为负允许在能量释放时转变到冰球。反之亦然：

无论何时对于晶体内的水分子，表面经过液体外相后的自由能低于其内部的自由能，则它将离开晶体。对于具有高表面张力的非常小的球体尤其如此。它们往往会缩小。因此，δg可以写成：

(g1)其中，r是球体的半径、σ是表面张力、s是根据共晶相图和温度中的液相线界面附近的水的过饱和比、r是气体常数、t是温度、vmol是一摩尔水的体积。晶体既不会生长也不会收缩的临界尺寸rcrit-最小的造粒尺寸-定义为(g2)

g2被称为吉布斯-汤姆逊方程(gibbs-thomsonequation)。假设几乎达到平衡条件，过饱和度s＝浓度/平衡浓度，其应接近1，在造粒开始后立即稍微高一些，因此在下面的考虑中仍然存在不确定性。

此外，σ强烈依赖于界面处的伴侣物质、球体大小和温度。特别是对于小球体σ增长。用于平坦表面的σ的值可以从文献中获得。为了得到rcrit下限的粗略估计，我们假设冰对非水分子的极性(lifshitz-vdwaals-)表面张力在273.15k时约为30mn/m，尽管实际表面不平坦。使用该值得到rcrit为0.68nm。这种尺寸的球体由约50个水分子组成。只要球体小于该临界尺寸，它就不会生长，因此在附近(奥斯特瓦尔德成熟)以较大的物质为代价喂养较大的球体。由于这是下限，可以预期冰晶只有在明显变大时才会生长。

如果进一步满足某些表面条件，那么该尺寸的非水分子团聚体可用作结晶晶种。虽然引晶过程要复杂得多，而且仍然是科学讨论的主题，但至少晶种必须有多大是一个非常粗略的估计。这与实验结果非常吻合-液体水的二十面体集群通常包含280个直径为3nm的水分子。据报道，在它们的内核中，结晶起始于275+/-25个分子。不断增长的冰应该在环境压力下排除几乎所有的溶质。该规则只有一个例外，即分子特性与水非常相似：氟化铵。nh4f由于其结构相似性可以含有高达7.4mol％，并且被认为是唯一可以用冰构建固溶体的物质。即使是将粒子和杂质保持在冰外或使冰粒移动的约束力-称为钉扎效应(thepinningeffect)也可以在文献中找到：

(g3)frestrain＝πσrpartice

对于具有rcrit的颗粒，其在65pn的范围内。由于这样的颗粒具有10^-23n的重力，因此非常小的杂质足够轻，以至于它们可以被生长的晶体的表面张力排除。随着frestrain以r为1，重力为3增加，该原理仅对小于约5μm的杂质可靠地工作-该尺寸是即使在高流速下也容易过滤的尺寸。

只要氟化铵对环境或患者来说绝对意外，使用冷冻纯化清除超滤液或透析液是安全的。

这种净化水或其他溶剂从污染物中形成晶体的原理在食品和饮料工业中是众所周知的，并且已经在大型生产工厂中广泛使用。令人惊讶的是，它可适用于透析，例如使用图1中描绘的装置显示了透析液的示例性冷冻制备。

根据本发明，可以像尿液一样分析含有溶质的液体。

通常无法从接受透析的患者获得尿液。这些患者由于其终末肾功能不全而没有自己的自然利尿。然而，含有通过根据本发明的方法和/或装置获得的溶质的液体可以用作一种人造尿液，因为它将被充分浓缩至高于实验室设备的检测极限，即透析液将被纯化后，含有溶质的液体将被浓缩。该浓缩物，即含有溶质的液体，与天然尿液不同，因为该方法针对进行透析的目的进行了优化。然而，有可能从根据本发明获得的人造尿液(含有溶质的液体)得出临床参数，该临床参数类似于可从真实尿液中获得的临床参数。可以进行标准分析，例如关于代谢疾病(糖尿病、肝功能障碍等)进行分析，因为可以达到足以用于分析天然尿液的设备的溶质浓度。出于校准目的，可以使用各种溶质的浓度比代替绝对浓度值，因为所有组分都以相同的比例浓缩。人造尿液的分析也可用于优化用于执行根据本发明的方法的设备和参数。监测溶质的浓度将提供有关该方法效率的信息。因此，可以定义适当的过滤器类型和间隙参数以获得可接受的和/或更好的结果。由此可以改善透析液的质量和/或纯度。这对于已知的透析是有利的，其中由于浓度低于通常使用的实验室设备的检测极限，因此无法确定溶质的浓度。

参考示出本发明实施例的附图描述了本发明，其中将使用以下附图标记：

1血液入口

2血液出口

3血液泵

4透析器

5超滤液转移

6透析液入口

7透析液出口

8sn或dn导管

9体积平衡单元

10灌注分流器

11灌注泵

12超滤液剂量泵

13废弃透析液储存器

14电解单元

15分体式排气装置

16垃圾残留管线

17加热装置

18氢分离/孔径过滤器和/或分子筛

19氢泵

20氢储存器

21氢燃料电池

22纯水储存器

23光伏太阳能电池板

24电源和控制单元

25存储装置，例如存储nacl、bic、抗凝剂

26电力供应线

27可穿戴氢储存器

28用作电源的氢燃料电池

29纯水储存器

30新鲜透析液泵

31本地存储装置，例如存储nacl、bic、抗凝剂

32剂量/混合单元

33电源和控制单元

34对接接口

35来自其他来源的水的管线(可选)

36来自过滤器18的氢的管线

37来自环境空气中的氧气

38空气

39用于去除o2、nh3、cl2的管线

40来自环境空气的氧气

41剂量管线

42静脉

43透析液储存器

44基站

45可穿戴单元

101透析液入口

102透析液入口喷嘴

103结晶器-加热器-冷却器单元

104晶种入口喷嘴

105用于冰晶生长的容器

106冷却套管

107冰浆

108搅拌器

109种子制备的反馈管线

110洗涤塔的浆料进料管线

111到洗涤塔的浆料入口

112洗涤塔(wc)

113推动浆料通过wc12的活塞

114流量控制阀

115液相过滤器

116浓缩液出口

117液相和固相的混合物

118洗涤前部

119纯冰和纯液体

120旋转刮冰器

121加热器

122纯浆料(固体和液体)管

123泵

124纯水(液体)反馈回路

125透析用纯水出口

126纯浆料(固体和液体)

130冷冻净化器

218透析液进料中的可选的蒸馏器和/或ro系统

236可选的热交换器

附图说明

图1是本发明第一实施例的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的透析液装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的一个实施例，其中透析器连接到透析液入口101和纯水出口(或透析液出口)125。

图1是本发明实施例的冷冻净化器130的示意图。冷冻净化器130包括结晶器，即用于冰晶生长的容器105。冷却套管106用于冷却容器105的内容物。透析液入口101从透析器4提供透析液(参见图2)，其经由透析液入口喷嘴102被喷入容器。

容器105内的冰浆107由搅拌器108搅拌，并被排出到用于可选的种子制备的反馈管线109和到洗涤塔112的浆料进料管线110。反馈管线109将一部分冰浆107供给结晶器-加热器-冷却器单元103然后到晶种入口喷嘴104。

存在若干个用于流量控制的阀114，其根据技术人员的知识进行调节。

冰浆107从容器105经由浆料入口111进料到洗涤塔112中。

液压活塞113可用于推动浆料通过洗涤塔112，即通过液相过滤器115。在洗涤塔112的底部，有用于排出浓缩物的出口116。在洗涤塔顶部的左侧有一个纯浆料管122，固体和液体通过该纯浆料管122沿着到纯水出口125的方向被泵送。一部分纯水被送入纯水反馈回路124，该回路连接到洗涤塔顶部的右手侧。

由于泵123的压力，将纯水送入洗涤塔112并通过洗涤塔中跨越冲洗前部118的冰浆。由此浓缩物从冰中被洗涤并在洗涤塔112的底部浓缩，这样它可以通过浓缩物出口116被排出。

由于洗涤前部118，在洗涤塔112的顶部基本存在纯冰和纯液体119。在顶部存在旋转刮冰器120，其刮擦洗涤前部的顶层，使得在其顶部获得纯浆料126，其经由泵123的抽吸进料到纯浆料管线122中。加热器121可用于从纯浆料中产生纯水。

可以提供用于预净化透析液的可选装置218。例如，如图2所示，可以在透析液入口101之前在透析液进料管线中提供蒸馏器和/或反渗透系统和/或脂肪分离器。

可选地，在透析液入口101和加热器121之间提供热交换器136，如图2所示。

图2示出了根据本发明的实施例。将导管8插入患者的静脉42中。导管是y形的，其中y形导管8的一条腿连接到血液入口1，y形导管8的另一条腿连接到血液出口2。导管8可以是单针(sn)或双针(dn)导管。提供血泵3以将患者的血液从静脉42泵送到透析器4。在透析器4中进行超滤液转移5。透析液回路以相反方向流动通过透析器4，透析器4具有透析液入口6和透析液出口7。在透析液回路中，设置有灌注分流器10和灌注泵11。这允许在第一次开始透析时最初用来自患者的超滤液完全填充机器。此外，存在将透析液回路与淡水回路连接的体积平衡单元9。透析器和平衡系统的特定设计以及上述部件是本领域技术人员已知的。

超滤液剂量泵12将透析液泵送到废透析液储存器13。可选地，水也可以从其他来源经由可选的管线35进入废透析液储存器13。然而，优选仅使用从透析器获得的透析液。

然后将透析液加入到冷冻净化器中。冷冻净化器可包括冰晶生长容器105和洗涤塔112。其细节示于图1。在图2中使用相同的附图标记，并参考图1实施例的描述。

存在若干个加热装置17用于将材料保持在适当的温度水平。加热装置是技术人员已知的，这里不需要更详细地描述。

冷冻净化器的最佳工作温度低于0℃且高于共晶温度。

通过冷冻净化器获得的纯水被馈送到纯水储存器22中。存在剂量/混合物单元32，其经由剂量管线41从储存装置25和31向纯水提供适当量的试剂，例如nacl、bic和抗凝剂，这样可以获得新鲜和单独的透析液用于进一步使用。泵30将该新鲜透析液驱动至体积平衡单元9。

能量由光伏太阳能电池板23提供。可以另外和/或替代地使用其他电源装置。电力供应线用于向各种部件供电。其中一些显示在图中。此外，存在电源和控制单元24，用于驱动图中所示的装置。

图2所示的装置分为左手侧的基站44和右手侧的可穿戴单元45。可穿戴单元被设计成使得患者可以将可穿戴单元保持在人身上，以便具有类似于肾脏功能的连续透析选项。可穿戴单元可以在基站间隔地再充电。根据基站的大小和容量，可以为一个基站提供一个或多个便携部分。还可以在不同的基站对便携式部分进行再充电和服务。然而，对于一个患者而言优选具有一个基站，因为这样清洁要求不需要与不同患者使用相同基站的安装一样高。

图2中所示的装置具有对接接口34。如图2所示，图1的一些储存器被分成用于基站的大型储存器和用于可穿戴单元的较小型储存器。

因此，可穿戴单元45包括与基站44的透析液储存器43连接的小型透析液储存器13、与基站44的透析液储存器20连接的小型氢储存器27、与基站44的水储存器22连接的小型水储存器29，以及与基站44的储存装置25连接的小型储存装置31。对接接口被设计成使得材料可以被排出(43至13)并在几分钟甚至更短的时间内被填充(20至27、22至29和25至31)-特别地与上厕所的时间相当。可选地，如果需要，可以将能量充入可穿戴单元。

此外，可穿戴单元45可以包括用作可穿戴单元45的电源的本地氢燃料电池28。为了减轻重量，本地氢燃料电池28使用来自环境空气的氧气39。可以提供技术人员已知的可选的附加或替代电源。

可穿戴单元45可包括本地电源和控制单元33。

图1的装置可用于透析液的低温纯化。它包括晶体生长系统和洗涤塔。这两个元件描绘了一个象征性实施例，并且必须被理解为产生冰晶作为透析中水净化手段的可能实现。

根据本发明的实施例，可穿戴单元45和基站单元44的部件可仅组合在可穿戴单元中。或者，它们也可以仅在基本单元中组合。

在除透析之外的另一技术背景中，不是纯化而是没有热降解的温和浓度是令人感兴趣的。产品汁液浓度(fruitjuiceconcentration)将是不是纯水(图1中的25)而是浓缩物(图1中的16)被进一步处理的一个示例。然而，据本发明人所知，该原理从未应用于如图2所示的可穿戴人工肾(wak)的透析液制备系统。将该原理应用于独立透析系统的基站，因此允许单独从患者超滤或废弃透析液中供给超纯水是两种成熟技术的意外组合，这两种技术在它们的组合中允许医院独立透析。这从未被考虑过

特别是基站和可穿戴部分的分离与透析液的低温纯化相结合使得该系统非常通用。这在图2的实施例中示出。

图2的实施例示出了关于透析器的本发明。如前所述并在权利要求中表征，在腹膜透析中也可以使用这些方面。

图2显示了将低温纯化系统整合到由基站和可穿戴人工肾(wak)组成的透析系统中。使用太阳能，其操作可以是自主的，除了来自患者的超滤液，无需主电源或外部水源供应。该系统重量轻、功率要求低，因此即使在汽车中也可以运行。由于基站没有昂贵的部件，单个患者还可以操作几个基站，每个基站位于不同的位置，从而可以实现在透析患者之前未知的扩展的独立性。可穿戴部分的操作时间在3小时的范围内，然后再进行45秒的再充电。当涉及低重量能量包装和快速再充电时，使用氢和燃料电池的兼性燃料优于蓄电池。

根据上述原理的安全和内在冰纯度的考虑，与蒸馏相比，纯化的能量要求是适中的(334kj/kg与2257kj/kg相比)-大约是1/7。这使得每天18小时的低通量透析以及大约25ml/min的透析液流动非常经济有效，因为每小时透析需要1.5l或83.3摩尔的水。执行该过程所需的电功率为140w，无需热量回收。这足够低，甚至可以通过汽车发电机或太阳能电池板来驱动。替代地或另外地，可以使用丙烷气瓶来供应能量。丙烷的优点是可以直接在燃料电池中燃烧。

这允许基站的分散操作远离电源或纯水源。特别是后者正在满足发展中国家数百万透析患者的迫切需求。该系统可以被构造得足够小，以便放置在餐具柜或汽车中。

基站和可穿戴部分的分离减少了患者的负担，使其不受限制，这种限制不会超出健康人正常上厕所的限制。关键是在30-45秒内通过专用连接接口传输所有物质和能量。对于3小时的处理，必须将4.5l纯水冲入可穿戴部分，并且必须从其中丢弃前一个时期的相同部分。此外，必须转移新制备的透析液的电解质、抗凝血剂、葡萄糖和其他成分。问题可能是能量转移透析液的加热和泵送。只要使用蓄电池，就必须使用无绳电钻等已知的卡接系统来替换蓄电池。作为加热所需的电力，可穿戴部件中的若干泵和控制在不小于sow的范围内，安全3h操作将需要12v12ah蓄电池。这种蓄电池的尺寸和重量可能在将来进一步降低，但仍然是2-3kg的额外重量负担，这取决于所使用的蓄电池的状态。这些蓄电池的充电和老化是另一个问题。尽管可以通过蓄电池为可穿戴部件提供燃料，但是由于重量和即时充电的原因，通过小型燃料电池和氢罐来对其进行燃料处理是有利的。该技术利用了每单位重量氢的高能量。在20mpa(200bar)下，270ml压缩氢气的重量仅为5g，可在30s内溢出，并进一步为可穿戴设备供电3h。即便是四轴飞行器现在也使用这种技术而不是蓄电池。

低温纯化、氢气加注和将透析机分离到不同位置的一个或多个基站的技术组合以及可以穿在背心中的仅几千克重量的快速可再充电可穿戴部分显示出该领域的专家意想不到的优势-以及对患者而言具有很高的降低成本和增强患者参与社会生活和工作的能力。此外，该原理允许每天18小时透析或甚至透析过夜。从技术方面来说，透析必须仅用于维护而中断，在患者选择的时间内每天不应超过30分钟。这将显著降低死亡率并改善患者的个人健康和长期结果。

该系统有不同的技术实施例。可以使用红外光谱在3200cm^-1附近的波数处进行冰晶化的控制。洗涤塔可以使用活塞、使用螺纹螺栓旋转、使用重力或电驱动来操作。结晶器可以被集成或省略，因为它主要影响晶体尺寸，因此而控制冰晶的表面/体积比。晶种比和过冷可以被适应或不适应。这会影响洗涤后的晶体尺寸和纯度，但对于原理本身并不重要。

透析液的注射可以使用喷嘴或仅仅简单的入口进行，并且可以改变冷却表面的几何构造。

晶体生长器中透析液的停留时间或操作类型(分批或连续)可根据所需的通量而变化。这影响了奥斯特瓦尔德成熟的过程[22]，但不禁止利用原则本身。甚至可以应用或不应用外部热交换器(图2中的236)。过冷的度是变化的或不变化的，并且将影响洗涤后的冰成熟时间和纯度。

可以使用或不使用另外的晶体生长活化剂如葡萄糖，因为它们在洗涤塔中被洗出。

在根据本发明的方法中，回收透析液。透析液是用于血液透析的水溶液，用于从血液中除去物质。透析液可含有与血清相似的的电解质、葡萄糖和缓冲物质的组合物。仅由血液排泄的肾脏必需的物质扩散到透析液中或通过对流被提取。肾脏排泄的物质是新陈代谢的分子终产物(分解代谢物)，必须随尿液不断排泄。在下文中，这些物质也称为与本发明方法的步骤(a)有关的尿毒症毒素或溶质。作为该方法的结果，获得了可以重新用于透析的新鲜透析液。低温纯化单元还可用于产生血液透析滤过或腹膜透析的在线流体替代物。

在该方法的步骤(a)中，由透析液形成冰浆，其中冰浆含有纯冰晶和含有剩余溶质的液体，其中溶质包含必须由肾脏排泄的上述物质。可以通过冻结透析液来制备冰浆。如下面详细描述的，冰浆中含有的冰晶具有高纯度，并且上述不希望的物质(溶质)被保持在液体中。

通过步骤(b)中的分离，其中从含有溶质的液体中除去冰晶，结果可以将冰晶与溶质分离。当冰晶解冻时，获得高纯度的水，这使得它可以再次用于透析液。

该方法适用于从超滤液中回收新鲜透析液并从血液透析或腹膜透析患者中提取废弃的透析液，特别是没有进一步的外部水混合物或除了透析过滤器本身以外没有处理/患者相关的用于水回收的一次性设备，例如盒、过滤器或半透膜的情况下。可以将再生新鲜透析液用于获得超滤液或洗过的透析液的同一患者。在该方法中，可以从一个或几个经过回收的患者中提取至少约80％的月平均初级超滤液或废弃透析液体积量，然后可以将其反馈到同一患者的透析器或腹膜中并且不超过大约20％的透析液被丢弃。

步骤(a)的温度可以在0℃和共晶温度之间。

在该方法的步骤(a)中，可以使用晶种，如冰晶。当在步骤(a)中使用晶种时，可以获得均匀尺寸分布的更均匀的单一冰晶。单晶通常不超过500μm。此外，获得的冰晶具有高纯度，因为它们含有较少的内部裂缝，该裂缝可能包含杂质。

在该方法的步骤(a)中，可以使用晶体生长活化剂。这种晶体生长活化剂起结晶起点的作用。通过使用晶体生长活化剂，支持以均匀尺寸分布获得更均匀的单晶。单晶通常不超过500μm。此外，获得高纯度的冰晶。例如，晶体生长活化剂是葡萄糖，利用其可以特别有利的方式实现上述效果，此外，它是生理上存在的物质。

该方法的步骤(a)可以通过过冷却来进行。过冷却，也称为低冷却，是将液体或气体的温度降低到其凝固点以下而不会变成固体的过程。特别是，它被称为所谓的成分过冷却。在这里，它起到给定δv冷却速度的作用，因为共晶(液相线)附近的熔点的局部变化随着该区域上的温度变化而变大。因此，可以影响共晶是否能够足够快地离开液冰相边界的形成边界，或者从能量的角度来看是否形成晶体断裂。过冷却是降低结晶开始的温度点，但加速过程(作为相界的dx/dt)。因此，控制插入晶体和成熟时间是一个很好的参数。然而，共晶本身的存在是过冷却过程的能量障碍，因为它可以作为结晶种子起作用，因此过早地去除在可能发生过冷却中的能量状况。

可以使用红外光谱在3200cm^-1的波数下进行冰结晶的控制。特别地，可以监测结晶的开始，从而可以控制和调节结晶，从而可以获得具有良好均匀性和合适尺寸分布的冰晶。

在该方法的步骤(b)中，可以将冰晶与液体分离。可以通过从技术人员已知的液体中分离固体的任何方法进行该步骤。例如，冷冻净化可用于从水中分离固体。冷冻浓缩也可用于从水中分离固体。冷冻浓缩通常用于在零下温度下除去冰晶形式的纯水。它用于获得浓缩汁，其中浓缩产品是要获得的。根据本发明，相反，即获得纯水并将其重新用作患者的透析液。为了冷冻浓缩，使用结晶器、具有冷却套管的容器和洗涤塔。

根据该方法，采用洗涤塔或等效方法将水冰晶与液相分离，同时冲洗它们的表面与杂质分离。

由于冰h具有在压制点熔化的性质并因此改变形状，因此不适合过滤冰浆。由于晶体的不均匀形式，在晶体熔化的过滤器孔中会出现这样的压力点。因此，它会通过形状的适应性变化穿透过滤器孔隙，并且过滤的效果将消失。

因此，使用洗涤塔或等效方法从液相中分离冰晶，同时冲洗它们的表面与杂质分离。

图1中示出了洗涤塔的使用。将固体纯相和具有杂质的液相的混合物例如从下部按压入洗涤塔的圆筒中。对于这种按压，可以施加一定的力。在另一端，例如在柱的顶部，存在刮冰器，例如刀或刀片，其分离薄的纯层。这种刮过的纯冰融化。将如此纯净的水的一小部分从上部按压回到洗涤塔中。

纯水在0℃时冻结，但最大程度污染的不纯净的水在低于最低温度的共晶温度下冻结。因此，熔化温度取决于污染程度，污染越多，熔点越低。刮去的最顶层的冰的温度恰好为0℃(纯水和冰可以在0℃共存)。因此，最顶层的纯冰浸泡在纯水中。如果在冰表面附着杂质，则将它们输送到从纯冰中解冻的回流水中，从而降低熔点。因此，它仍然是液体。由于底部温度降低，水将渗透到冰晶的裂缝中并冲洗它们，直到来自下部的周围的冰达到冲洗水的熔化温度。此时它再次冻结成纯冰并释放出杂质。然后将纯冰推向刮刀，在那里总是有纯冰，可以从中制备纯净的冲洗水。再次在回流的冲洗水冻结时，杂质保留在液相中并冲洗表面。通过这些步骤，液相越来越浓缩。在原水的给定杂质程度下它保持液态时，形成洗涤前部。在该区域下方，液相的浓度很高，以至于在随后的冰的温度(高于共晶温度)下它不再冻结。因此，它可以作为液相向下移除。

当然，本发明不限于附图中所示的实施例。因此，以上描述不应被视为限制性的而是解释性的。应该理解下面的权利要求，使得所提到的特征存在于本发明的至少一个实施例中。这并不排除存在其他功能。在权利要求和以上描述中定义“第一”和“第二”特征的情况下，该指定用于在不确定顺序的情况下区分两个相似特征。