CN102482122B - 使用循环的医用过滤器进行滤水的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种滤水***，使用先前使用过的诸如透析过滤器的医用过滤器来净水。在医疗使用之后，过滤器被清洁和消毒且单个地或成组地安装，以在压力下接收输入水。本***生产已过滤的无菌水。

Description

使用循环的医用过滤器进行滤水的装置和方法
相关申请
本发明要求于2009年6月7日提交的美国临时申请No.61/184,809以及于2009年3月10日提交的美国临时申请No.61/312,255的优先权。
技术领域
本发明在其一些实施例中涉及滤水，并涉及在滤水***中重新使用先前在医疗过程中使用过的医用过滤器(medical filter)以及医用过滤器与滤水***的连接。
背景技术
废水、地表水、暴雨水、地下水和海水经常被人或其他动物的***物污染。隐孢子虫卵囊(原生动物传染)、大肠杆菌和霍乱弧菌(细菌传染)、以及甲型肝炎(病毒传染)只是一些实例。在许多情况下需要滤水和净水。另外，这些水可能含有胶质物，这些胶质物能毁坏在净水时且特别是在脱盐时所使用的昂贵的反渗透(“RO”)膜。必须通过预定的经历反渗透处理的水的预处理来防止这些昂贵的膜结垢。
超滤(“UF”)例如能用于由市政废水处理厂中的二级污水生产三级污水，诸如用于“磨光(polish)”沙滤器三级污水，并且例如用于诸如海水和含盐水的脱盐的反渗透应用中的水的预处理。超滤是使用孔径大小在0.1微米(100纳米)到0.001微米(1纳米)范围内的过滤膜的单独工序。在反渗透脱盐厂或其他类型的脱盐厂中，作为初级处理或预处理，使用UF膜来处理地表水、雨水、地下水、海水以及废水。在这些及其他应用中，将UF过滤器用在滤水中，以去除高分子量物质、胶质物、有机和无机聚合物分子、以及病菌。
然而，UF滤水器是昂贵的。
大型水处理厂典型地花费数百万美元而使用500-1000个UF过滤器(包括支撑***)。一个这样的过滤器典型地花费多于一千美元。例如，以提交此申请时的零售价，所应用的膜型号为M-UB8040PES 8″×40″UFPES膜10,000 MWCO(分子量筛截)的成本是$1544(没有压力槽)。水航工程学中的航行危险警报UF过滤器的售价是$2550。
除UF膜本身之外，滤水设备典型地还需要如在工业中所使用的或者在诸如DE 8612396、JP 2007195851、US 4,923,226、US 2009/227954、DE29803673、或WO 2007/049053的公开文献中所描述的各种管道和联接器(例如快速释放)。
发明内容
本发明在其一些实施例中涉及将诸如设计成用于透析处理的过滤器单元的循环医用过滤器用于滤水。潜在地，这种使用能降低滤水和净水的成本，同时可选地或可替代地从昂贵的医用设备中获利，这些医用设备否则将废弃，引起很大的浪费和/或处置问题并造成环境负担。
在根据本发明的一些实施例中，滤水***包括诸如透析过滤器的医用过滤器，所述医用过滤器在用于病人的医疗处理(可能是多次)之后被可选地清洁、可选地消毒、并连接至水流***，以产生已过滤的且不含包括病菌的外来物质的基本洁净的水。在一些实施例中，已清洁的且已消毒的多个过滤器(其可以是诸如透析过滤器的医用过滤器)并行地连接至水流***，以提供高产量，从而构成适于商业和工业应用的过滤器组。在一些实施例中，过滤器组中的过滤器通过截止阀连接，所述截止阀使得能够方便地移除单个过滤器，以在过滤器组作为一个整体正在进行的滤水过程中用于清洁或替换。在一些实施例中，滤水***包括多个这样的过滤器组，这些过滤器组可通过截止阀连接，所述截止阀使得能够将所选的过滤器组与滤水***隔离，例如以在***正在进行的滤水过程中用于清洁或修理或替换。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种滤水***，包括至少一个过滤单元，所述过滤单元是先前用于医疗处理的已消毒的医用过滤器。
根据本发明的一些实施例，本***包括多个并行地连接的过滤单元。
根据本发明的一些实施例，过滤单元是先前用于透析的超滤过滤器。
根据本发明的一些实施例，先前使用过的医用过滤器在用于滤水之前至少根据US ANSI/AAMI/RD47：2008标准而消毒。
根据本发明的一些实施例，本***包括并行地连接的至少20个过滤单元。
根据本发明的一些实施例，至少一些过滤单元以并行地连接的过滤器组而组编(organize)，每个过滤器组均包括多个过滤单元，这些过滤单元并行地连接至可操作成将过滤单元连接至***和将过滤单元与***断开的共用输入连接和共用输出连接。
根据本发明的一些实施例，至少一些过滤器组可并行地连接至输入连接器和输出连接器，由此形成超过滤器组(supra-group)，所述超过滤器组可连接至***。
根据本发明的一些实施例，本***包括可操作成隔离至少一些过滤器组的阀，使得能够将隔离的组与所述***断开同时***的其他连接的过滤器组有效地过滤水。
根据本发明的一些实施例，过滤器包括具有直径大小在0.1微米到0.001微米之间的孔的膜。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种用于为多个透析器提供多个水连接的方法，包括：
(a)提供管道(pipe)和多个透析器；
(b)在管道的边缘上形成多个孔；
(c)将透析器的端部***到管道中；以及
(d)将自流平(self-leveling)粘合剂施用(administer)到管道中。
在一些实施例中，将粘合剂施用成使得粘合剂在管道内部在透析器的端部周围扩散。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种用于将透析器连接至水处理设备的方法，包括：
(a)提供透析器；
(b)将管(tube)装配至透析器的入口和/或出口；以及
(c)将管连接至水。
在一些实施例中，透析器是废弃的血液透析器。
在一些实施例中，管是挠性管。
在一些实施例中，装配包括匹配。
在一些实施例中，本方法进一步包括在挠性管的一个端部处***锥形中空件，由此使管围绕其端部扩张。
在一些实施例中，本方法进一步将挠性管***到挠性中空件中。
在一些实施例中，本方法进一步包括通过锥形件和挠性件将挠性管***到透析器的入口和/或出口中，使挠性管的扩张的端部面向透析器。
在一些实施例中，本方法进一步包括在保持挠性件的位置的同时通过挠性件的中空部分(hollow)将挠性管拉动到入口和/或出口外并且将挠性管的扩张的端部推动到挠性件的中空部分中，由此使挠性件的中空部分扩张并与透析器的入口和/或出口形成密封接触。
在一些实施例中，至少或任意的管或适配器是低成本的和/或是商品(commodity item，日用品)和/或由商品制成。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种用于水处理的设备，包括透析器，所述透析器在其入口和/或出口处装配有不同直径的低成本的管，提供用于将透析器连接至水的连接。
在一些实施例中，透析器是废弃的血液透析器。
在一些实施例中，低成本的管通过一个或多个低成本的适配器装配在透析器的入口和/或出口中。
在一些实施例中，低成本的管和/或适配器是商品和/或由商品制成。
在一些实施例中，低成本的适配器比血液透析器的连接器便宜。
根据本发明的一些实施例的一个方面，提供了一种用于将第一管连接至更宽的第二管的方法，包括：
(a)提供在其一个端部处具有扩张的第一管；
(b)提供比第一管宽的具有开口的第二管；
(c)将具有扩张的端部的第一管***到第二管中；以及
(d)拉出第一管，由此使扩张的端部挤压在第二管的壁处。
在一些实施例中，通过在第一管的端部处***比第一管宽的构件而使第一管扩张。
在一些实施例中，第二管的直径朝着第二管的开口变窄。
在一些实施例中，经由在第一管的端部周围环绕第一管的挠性件而使第一管挤压在第二管的壁上。
除非另有限定，本文中所使用的所有技术和/或科学术语都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。尽管在本发明的实施例的实践或测试中，能使用与本文中所描述的那些类似或等效的方法和材料，但接下来将描述示例性的方法和/或材料。在冲突时，将控制本专利说明书，包括定义。另外，材料、方法、以及实例仅是例示性的而非用作必要的限定。
本发明的实施例的方法和/或***的实施能涉及手动地、自动地、或以其组合来执行或完成所选任务。而且，根据本发明的方法和/或***的实施例的实际仪器和设备，几个所选任务能使用操作***通过硬件、通过软件或者通过固件或者通过其组合来实施。
例如，用于执行根据本发明的实施例的所选任务的硬件能实施为芯片或电路。作为软件，根据本发明的实施例的所选任务能实施为使用任何适当的操作***由计算机执行的多个软件指令。在本发明的一个示例性实施例中，根据本文中所描述的方法和/或***的示例性实施例的一个或多个任务由数据处理器、诸如压力传感器、氯传感器、浊度传感器等的传感器、以及用于执行多个指令的计算机平台来执行。可选地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/或非易失性存储器，例如，用于存储指令和/或数据的磁硬盘和/或可移动介质。可选地，还提供网络连接。可选地还提供显示器和/或诸如键盘或鼠标或声控模块的用户输入装置。
附图说明
本文中参照附图仅以实例的方式描述本发明的一些实施例。现特别详细参照各图，应强调的是，所示细节是以实例的方式且是为了例示性地论述本发明的实施例。在这一点上，结合图进行的描述使得如何能实施本发明的实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图中：
图1是根据现有技术的示出了其传统用途的透析过滤器的简化示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的示出了其用途的透析过滤器的简化示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的具有根据需要的连接的透析过滤器的外部视图；
图4是根据本发明的一个实施例的一组过滤器的简化示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的如图4中示意性地描述的一组过滤器的外部视图；
图6A是根据本发明的一个实施例的用于连接一大组单独的过滤器的歧管(manifold)的外部视图；
图6B是根据本发明的一个实施例的用于连接一大组单独的过滤器的歧管的另一种构造的外部视图；
图7是根据本发明的一个实施例的一组并行地连接的过滤器组的简化示意图；
图8A是根据本发明的一个实施例的滤水***的简化示意图，其无需电力以供操作；
图8B示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于滤水***的机构(setup)，其无需电力以供操作；
图9示意性地示出了根据本发明的一个实施例的挠性小直径管的连接组件，其装备有连接装置并***到中空件中；
图10示意性地示出了根据本发明的一个实施例的如同图9的连接装置；
图11示意性地示出了根据本发明的一个实施例的如同图9的中空件；
图12示意性地示出了根据本发明的一个实施例的松散地***到诸如透析器入口或出口的大直径管中的图9的连接组件；
图13示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在向后拉动之后的如同图9的连接组件，提供了挤压诸如透析器入口或出口的大直径管的内壁的密封表面；
图14示意性地示出了根据本发明的一个实施例的连接至水歧管的透析器；
图15示意性地示出了根据本发明的一个实施例的通过灌注(potting)将管道连接至水歧管的方法；
图16示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于水处理的透析器的连接的操作的概要；
图17示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于水处理的透析器的连接的操作；
图18示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于将管连接至管道以将用于水处理的透析器连接至管道的操作的概要；
图19示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于组装在水处理设备中的成套工具(kit)。
具体实施方式
本发明在其一些实施例中涉及滤水***，且更特别地但非唯一地涉及包括先前在医疗过程中使用过的或者在产生这种用途的过程中拒绝这种用途的医用过滤器的滤水***以及医用过滤器与滤水***的连接。在一些实施例中，设计成用于透析处理的过滤器单元在清洁和消毒之后单独地或成组地用于过滤供饮用的水、用于反渗透脱盐之前的调节和/或用于其他农业或工业用途或者水或其他液体处理。这样，反而使用否则将废弃而引起很大的浪费并造成环境负担的昂贵的医疗设备，从而以可能比现有技术所已知的滤水方法低的成本提供高质量的滤水。
每年，全世界数百万昂贵的超滤膜(本文中有时被称为“UF”膜)在透析单元中使用一次之后便废弃。更小但很多的超滤膜在多次医疗使用之后废弃。许多是高级别的、高流量的聚砜UF膜。(诸如弗森尤斯FX-80膜)。作为一个实例，其提供了相关的一些数量指标，据估计在以色列，具有大约7百万人口，每天有大约2000个过滤器和几千米管道被废弃。人们可以推算出全世界每天有预估量为大约100,000个的这种过滤器被扔掉。它们是优良的、医疗级设备的昂贵部件，但一旦它们被使用过，它们便被作为垃圾、医疗废物处理掉，对于它们的使用者来说是昂贵的，并且对于社会来说是环境负担。
诸如弗森尤斯FX80的血液透析器的MWCO(分子量筛截)大约为20,000。所有或几乎所有已知的病菌均被此透析器过滤掉。因此，一旦它们被清洁掉在它们的初始医疗使用之后留下的材料，使用这种过滤器来过滤供饮用或其他工业或农业目的的水是一种选择。将废弃材料转变成有益使用是独特的，因为通常使用过的透析器被作为潜在的危险材料而处理掉。
在一些透析单元中(主要在美国)，在US ANSI/AAMI/RD47：2008标准下，透析器被一次又一次地重新使用。(美国标准详见：www.marketplace.aami.org/eseries/scriptcontent/docs/Preview％20Files％5CR D470806 preview.pdf上的ANSI/AAMI RD47：2008“Reprocessing ofHemodialyzers”。
这一被接受的标准是出于经济原因而制定的，以允许此昂贵和贵重的设备的重新使用。根据标准的重新使用程序，在通过水和漂白剂清洁透析器之后，通过用杀菌剂溶液(通常是4％的甲醛溶液)填充过滤器24小时来重新消毒透析器。对于此过程和/或上述标准所涉及的细节，读者可参考www.aami.org上的AAMI(美国医疗仪器促进协会)、www.ansi.org上的ANSI(美国国家标准协会)、www.edocket.access.gpo.gov/cfr 2002/octqtr/pdf/42cfr405.2160.pdf上可获得的联邦记录文章§405.2150“Condition：Reuse of hemodialyzers and otherdialysis supplies”。一个透析器回收***的实例是www.minntech.com/renal/products/renatron/index.html上可看到的RENATRONll 100系列、经FDA核准的血液透析器回收***。
由于根据上述标准的清洁和消毒被认为是足以将使用过的透析过滤器准备用来以与病人的血液直接接触的方式而重新使用，因此可理解的是，它被认为至少足够用于一般的水处理应用。事实上，相当不严格的标准可能被认为适于清洁使用过的透析器，例如在出于本发明的目的而清洁使用过的透析器期间使用的是平常的饮用水而非无菌水。
在一些实施例中，滤水***包括例如血液过滤器的医用过滤器，所述医用过滤器在用于病人的医疗处理之后被可选地清洁、可选地消毒、并连接至水流***，以生产已过滤的且基本清洁的不含病菌和其他外来物质的水。可选地，滤水***还包括用在初始医疗使用中使用的管，并准备与其所连接的过滤器一起用于重新使用。
在一些实施例中，已清洁的且已消毒的多个过滤器(其可以是诸如透析过滤器的医用过滤器)并行地连接至水流***，以提供高产量，从而构成适于商业和工业应用的过滤器组。这种过滤器组可包括所有重新使用的过滤器、或者重新使用的过滤器和其他过滤器的组合。
在原始模型中，40个圆柱形的透析过滤器(每个的直径接近5cm且长度小于30cm)并行地连接在一起，并封装在尺寸接近60cm×40cm×33cm的外壳中。使用过的透析过滤器在根据上述标准的清洁和消毒之后使用便宜的部件(包括，例如，为了用在农业灌溉***中而设计的歧管)并且还使用已清洁的且已消毒的管和连接器(其是初始透析设备的一部分并随同透析过滤器一起废弃)并行地连接。具有一些额外的廉价部件的此原始模型每天生产多于75立方米的清洁的净化水。具有类似能力的商业滤水***的成本原大于原型的成本。
本发明的示例性实施例能在世界范围的与水有关的疾病、水污染和水短缺的斗争中扮演重要角色。在许多可行应用中，一些实施例适于用在不发达国家：接下来描述的实施例使用单个修复的透析过滤器来为整个村子提供已过滤的无菌水，并且此***能在没有电的情况下运行。其他实施例适于具有大型且现代化设计的市政和工业废水处理厂。一些实施例适于准备用于通过反渗透进行进一步处理的水的预处理，例如在脱盐厂中用于处理盐水和含盐水。
一些实施例适于处理河水和流走的雨水和暴雨水，其他实施例用于污水，并且实际上本发明的实施例能用来处理来自几乎任何种类的水源的水。为了人类需求提供清洁的水的潜在益处有很多并且是各式各样的。
同时，本发明的一些实施例的使用提供了另一类型的与人类有关的服务：被人血或其他物质污染的透析过滤器和其他医用过滤器每天被大量地丢弃。这些物体构成了生物危害。用于适当地处理它们的工序是相对昂贵的，并且以合乎环境要求的方式来这样做是很重要的。然而，当被修复并用在诸如本文中所描述的那些实施例中时，在现有技术的方法下通常被认为是麻烦的垃圾且被当成是麻烦的垃圾处理的过滤器和管变成有价值的但廉价的可能为环境和人类健康带来很大益处的商品。
在一些实施例中，过滤器组通过截止阀连接，所述截止阀使得能够方便地移除单个过滤器，以在过滤器组作为一个整体正在进行的滤水过程中用于清洁或替换。在一些实施例中，滤水***包括多个这样的过滤器组，这些过滤器组可通过截止阀连接，所述截止阀使得能够将所选的过滤器组与滤水***隔离，例如以在***正在进行的滤水过程中用于清洁或修理或替换。在一些实施例中，可使用流速计或压力传感器或粒子计数器或粒子检测器或粒子捕获器来确定过滤器或过滤器组是否失效或堵塞。
应注意到，虽然本发明的示例性实施例涉及透析过滤器的使用，但这些实施例仅是示例性的，并且本发明并不应被限制于该特定类型的过滤器。事实上，任何具有足够低的分子量筛截以过滤所有或大部分已知的病菌的医用过滤器均可代替在本文中所描述的示例性实施例中所提及的透析过滤器而使用。
在一些实施例中，血液透析器通过延伸管连接至水(例如水源或排水管)和/或连接至水处理设备的部件。在一些实施例中，诸如为了方便起见，此延伸管是挠性的并且比血液透析器的入口或出口窄，并且延伸管的连接包括宽度或直径适配或转变(装配、匹配)。
在一些实施例中，使用低成本的部件和/或管来连接水处理设备中的血液透析器，而非使用诸如血液透析机的快速释放装置的更昂贵的装置。因此，在一些实施例中，废弃的与低成本的部件相连接的血液透析器提供了比相当的现货供应或其他商业***或部件廉价很多的水处理，并且在一些情况下，为不能负担商业***的地区和/或居民提供了水处理。另外，在一些实施例中，通过废弃的与低成本的部件相连接的血液透析器进行的水处理能没有电的情况下使用，此时诸如通过重力或者手动泵来提供压力。
本发明的一些实施例的一个方面涉及一种附接两个不同尺寸的管的方法，例如以用于低压***。在本发明的一个示例性实施例中，使用中间配件来连接这些管，所述中间配件扩张，以使其密封较大直径的管的内表面，同时将较小直径的管容纳在其内的腔中。可选地，扩张是通过在较小直径的管上设置加宽部分并将所述较小直径的管折回到所述中间配件中，从而加宽部分使中间配件变宽。
使用上述方法允许连接和/或装配不同直径或宽度或具有多种直径比(可选地具有不精确的和/或不一致的和/或变化的直径)的管。在本发明的一些实施例中，本方法允许省去复杂的管连接器，并允许使用可能适于贫困环境和/或居民的水处理的低成本的部件将透析器连接至水处理***。
如本文中所使用的，术语“低成本(low cost)”意指通常可获得(例如作为商品)的物品或产品或者通过简单的工序或由通常可获得的材料制成的产品，可选地作为其他产品(例如管道设备)的剩余产品。
并且如本文中所使用的，术语“不纯净的(impure)”水表示待处理的水，并且术语“水源(water source)”表示不纯净的水的供给物或容器，并且术语“排水管(drain)”或“排水装置(drainage)”表示已处理的水的收集或收集容器。
为了简明清楚，没有将本文中所使用的术语“透析器(dialyzer)”限定成表示血液透析器、或者具有类似的或相当的操作特性和机械特性的另外的膜过滤装置。
在详细地描述本发明的至少一个实施例之前，应理解的是，无需将本发明的应用限制于在以下说明中所阐述的和/或在图和/或实例中所示出的结构以及部件和/或方法的布置的细节。本发明能够具有其他实施例或者能够以多种方式实践或实现。
应预料到，在从本申请开始成熟的专利有效期内，将获得许多相关的超滤过滤器和其他过滤模块，并且术语“过滤器(filter)”和“透析过滤器(dialysis filter)”的范围旨在包括所有这些演绎出的新技术。
术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(having)”以及它们的同根词都意指“包括但不限于(including but not limited to)”。
术语“由…组成(consisting of)”意指“包括且限于(including and limitedto)”。
如本文中所使用的，单数形式的“一个(a)”、“一(an)”、以及“该(the)”包括复数涵义，除非上下文中另有明确说明。
在下文中所描述的对各图的论述中，相似的标号指代相似的部件。
图通常不成比例。
为了清楚起见，在一些图中省去不重要的元件。
现在参照图，图1是根据现有技术的示出了其传统用途的透析过滤器100的简化示意图。使血液在入口102与出口104之间循环，同时使透析液在入口106与出口108之间循环。毛细管110在血液入口102与血液出口104之间延伸。尿素分子和其他小分子通过毛细管壁，所述毛细管壁阻止大分子通过，因此清洁了血液尿素，同时保持大分子血液成分完整。
图2是根据本发明的一个实施例而使用的透析过滤器100的简化示意图。在一个示例性实施例中，在106和108处在压力下提供未过滤的水，并且在104处抽取已通过毛细管110的过滤毛细管壁的水。然而，应理解的是，此特定构造仅是示例性的，并且使用过滤器100的过滤性能的其他连接是可能的，只要在过滤膜的一侧处在压力下施加未过滤的水，并且从该膜的另一侧抽出已过滤的水。实际上，已发现在106和108处在压力下提供水并且在102或104处抽取已过滤的水是方便的且有效的。已发现0.5巴的相对压力足以产生有效的流动，虽然根据实施的具体细节，其他压力能够是方便的。在一些实施例中，采用上述“从外侧向内侧(outside-in)”过滤，而在一些实施例中，可采用“从内侧向外侧(inside out)”过滤。
应注意到，由于使用了过滤器，大分子将围绕毛细管***聚集在压力槽中并最终将减少通过过滤器的水流。因此，已发现这样是有用的，即，偶尔使水的流动反向，在例如102处在压力下供给水(优选地是已过滤的水，以保持***的清洁)，从而使毛细管内的流动反向。这具有释放聚集的材料的效果，于是将聚集的材料从过滤器中冲走。在一种原型形式中，已发现每两小时进行两秒钟的反向流动足以释放过滤器中的聚集的材料并保持良好的流通。可将氯或类似材料添加到回冲液体中，以便清洁并阻止膜结垢。还可引入空气冲刷(气泡)以有助于此工序。
图3是过滤器100的外部视图，示出了图2中示意性地呈现的连接。
图4是根据本发明的一个实施例的一组过滤器的简化示意图。在一个示例性实施例中，过滤器组150包括输入歧管120以及输出歧管130，所述输入歧管将未过滤的加压的水供给至多个过滤器100，所述输出歧管收集来自过滤器的已过滤的水。可选地，可设置输入阀122和输出阀132，以能够容易地且快速地隔离单独的过滤器100，以进行维修、清洁、或替换。如果存在阀122和132，则能在组150继续过滤水的同时移除或替换单独的过滤器100。
图5是根据本发明的一个实施例的如图4中示意性地描述的一组过滤器100的外部视图。
图6A是根据本发明的一个实施例的用于连接一大组单独的过滤器100的歧管的外部视图。
图6B是根据本发明的一个实施例的用于连接一大组单独的过滤器100的歧管的另一种构造的外部视图。
图7是根据本发明的一个实施例的一组并行地连接的过滤器组的简化示意图。对于大容量的过滤设备，可便于并行地连接多个过滤器组，从而实现大产量。可选的阀220和230，如果存在，则能够根据需要隔离任意的组150，以实现维修、通过反向流动的清洁或其他清洁、或者用于其他目的。
图8是根据本发明的一个实施例的滤水***的简化示意图，其能在没有电的情况下实施。使用滑轮300、或者其他机构将水输入槽310提升至一定高度。输入槽310可例如是塑料水壶或其他简单容器。当为电动滤水***所处的环境提供纯净的水源不实际时，槽310与过滤器100之间的管实现了一定高度差，以产生足够的水压供过滤器100运行。如果需要，过滤器组150可由图8中所示的单个过滤器100代替。此***可选地可连接至井，从而使用于提升井中的水的相同的机构能进一步提升水，以在过滤器的高度处产生期望的压力。
可选地，可设置额外的管325、具有水龙头的输出槽330以及第二滑轮340。这些添加物使得可如上所述地通过提供通过过滤器的回流来清洁过滤器。打开阀，或者简单地在点350处断开管315，并且使用滑轮340提升输出槽330，将提供通过过滤器100的背压，而清洁过滤器。在350处关闭线路，重新填充槽310，降低槽330并且提升槽310使得能够通过已清洁的过滤器100继续过滤水。
在一些实施例中，使用泵来提供压力以使水流动到透析器或多个增加物中，而非使用重力提供水压。在一些实施例中，泵是手动泵，从而能在没有电的情况下处理水。可选地，泵能以手动和电动两种方式来工作。在一些实施例中，泵可由于太阳能或热(例如通过火)或蒸汽而工作。
图8B示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于滤水***的机构800，其无需电力以供操作。
通过手动的或太阳能的或热的或蒸汽的泵802泵吸来自诸如河流880的水源的不纯净的水(例如被污染的)，并且使用诸如废弃的血液透析器804的透析器将水供应至过滤设备，并且将已处理的水排放至诸如收集容器806。
低成本的配件
在一些实施例中，连接至透析器的入口和/或出口的延伸管用于容易地且方便地与水源和/或排水管相连接或者在组装水处理设备时具有挠性。在一些情况或实施例中，透析器入口和/或出口形成为诸如约15mm OD(且约10mm ID)的刚性管。因此，在本发明的一些实施例中，为了将透析器挠性地连接至水源或排水管，使用比透析器入口和/或出口窄的延伸管，其中可选地使用挠性管。
在一些实施例中，为了辅助或支持连接，透析器的入口和/或出口装配有低成本的管或环。为了方便起见，透析器入口和/或出口、或者装配在其上的管也被称为“管道(duct)”。
在一些实施例中，透析器的管道或多个管道连接或装配有延伸管，并且将管进一步连接至水处理设备，诸如连接至不纯净的水源或污水管和/或处理后的排水管。例如，将挠性延伸管装配到废弃的血液透析器的透析液入口和/或透析液出口中并提供与供水物和/或排水管的连接。
在一些实施例中，密封延伸管连接或者通过管道形成密封。在一些实施例中，连接经由用于使延伸管的直径与透析器管道的直径(或宽度)相匹配的另一构件或多个构件(在下文中也被称为“适配器”)来实现。在一些实施例中，适配器是低成本的部件，可选地通过改变现有部件(诸如通过钻孔和/或锉磨)来制造。
图9示意性地示出了根据本发明的一个实施例的挠性小直径管3，其装备有连接装置(适配器)1并***到中空件(适配器)2中。小直径是指比透析器管道的直径窄的直径。
图10示意性地示出了作为其中具有中空部分7的锥形装置的图9的适配器1，在一些实施例中，适配器1是宽度(最大直径或平均直径)小于待连接的透析器管道的宽度的锥形刚性件。
图11示意性地例示了作为具有中空部分8的构件的图9的适配器2，在一些实施例中，适配器2是挠性件并且宽度(直径)几乎仍小于待连接的透析器管道的宽度。
在一些实施例中，适配器1可通过切割任意商业上可获得的锥形测试管而获得。在一些实施例中，适配器2可通过切割一短段较大直径的挠性管(大于适配器1的直径)而获得，从而，在一些实施例中，大直径的挠性管的ID等于小直径的挠性管3的OD。在一些实施例中，由于可选地管3的具体或精确直径并非是强制性的或必须的，因此挠性管3可诸如从废弃的血液透析中心的废物中或者从管道设备中获得或者作为商品而获得。
在一些实施例中，将适配器1***到小直径的挠性管3的一个端部(例如前端)中，使所述管前端扩张(扩张区域示出为4)。在一些实施例中，用力迫使适配器1进入管3中，从而使前端4扩张并且将适配器1固定在其中。可选地，在一些实施例中，以其他方式使管扩张和硬化，诸如通过热和/或注入其他材料(可选地形成在模具上)，而非在管的一个端部处使用适配器以使管3扩张。可选地或者可替代地，将具有较宽的或扩张的端部的另一管装配在管3中或者其上，以提供如下所述地使用的较宽部分。
在一些实施例中，将管3***(例如从与扩张区域相对的其后端)到适配器2的中空部分8中，其中适配器2比扩张区域4宽，以使适配器1邻近扩张区域4松散地封住管3，从而形成如下所述地使用的连接组件。
图12示意性地示出了根据本发明的一个实施例的松散地***到透析器入口或出口(管道)5中的管3和适配器1和2的连接组件。
在一些实施例中，将管3和适配器1和2的连接组件松散地***到大约为适配器2的宽度或直径或略大一些的透析器入口或出口(管道)5中。随后，拉动装备有适配器1(或其他扩张)的管3，可选地朝着适配器2(例如向后拉动或者拉到管道5外)用力地拉动，同时例如通过将管道保持在适配器2周围来保持适配器2静止或者保持适配器2的位置(至少相对移动的管3)。因此，管3的扩张的前端区域4滑入到适配器2的中空部分8中。适配器2是挠性件，使其中空部分8扩张并且挤压管道5的内壁，而提供与管道5的密封接触6。经由管道5、适配器1的中空部分7和管3的腔(内腔)为透析器提供流体通道。
图13示意性地示出了根据本发明的一个实施例的在向后拉动之后的连接组件，提供了挤压透析器管道的内壁的密封表面。
一旦将挠性管3锁定在管道中并且挤压在管道(用透析器管道密封)上，则可将挠性管3连接至水源或排水管。在一些实施例中，多个透析器与进入歧管的多个管3相连接，所述歧管提供不纯净的水源和/或已处理的水的排放。
在一些实施例中，管3经由切入管道中的孔、可选地经由连接在管道中的孔与管3之间的中间中空短管(管)连接至水源或排水管或歧管。连接可选地通过粘合剂，接下来将对一个示例性实施例进行描述。
在一些实施例中，通过将在其一个端部具有扩张(例如较宽的直径)的第一管***到具有开口的较宽的管中来连接两个不同直径的管，并且将第一管拉动到开口外，由此使扩张挤压在较宽的管的壁上。
在一些实施例中，较宽的管的直径朝着其端部变窄，并且在其扩张的端部处挤压第一管，以将扩张的部分推动到较宽的管中。
在一些实施例中，第一管的直径朝着其一个端部变宽，并且通过挤压其较宽的端部而***到较宽的管中，并且通过向后拉动第一管而使其较宽的部分挤压较宽的管的壁。
图14示意性地示出了根据本发明的一个实施例的通过管3连接至水歧管(例如管道)11的透析器12。在一些实施例中，管3经由短管10(例如***到歧管中的孔中的管)连接至歧管11，而在一些实施例中，管3连接至歧管11并直接进入到歧管中的孔中，而没有中间短管10。
透析器和歧管的结构仅是为了例示，并且虚线代表可选的或可能的或可行的延伸，例如管3可比所例示的更长，或者短管10的数量可更大，或者透析器可通过多于一个管道5连接至歧管11。
在一些实施例中，将例如管3的管连接至管道或诸如图14的歧管11的歧管，并直接进入到形成在歧管中的孔中(省去诸如图14的短管10的中间件)。
图15示意性地示出了根据本发明的一个实施例的通过灌注将管3连接至水歧管11的方法或技术。
在一些实施例中，孔是钻出的或者形成在歧管11中(即待形成为歧管的管道)，并且将透析器(例如管3)的端部13***到孔中，同时***到歧管11的中空部分中一段距离。歧管11与管13的大***于底侧14处的端部大体水平地布置。将具有流变特性(例如黏性)以使粘合剂扩散和流平(例如自流平)的粘合剂15施用到歧管11的中空部分的底侧14中，以使粘合剂15在管3周围扩散，同时使管的端部位于粘合剂15的高度上方(灌注)。当粘合剂15干燥和/或硬化之后，使管3粘合至歧管11。虚线代表管3或管道(歧管)11的可选的或可行的延伸。
一些示例性方法
图16示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于水处理的透析器的连接的操作的概要。
提供诸如废弃的血液透析器的透析器(1602)。在一些实施例中，如果透析器被弄脏或被污染或不清洁，则对透析器进行清洁和/或消毒或杀菌(1604)。
将透析器的入口和/或出口(管道)连接至低成本的管或者使其装配有低成本的管(1606)，诸如来自透析中心或其他医疗设备(可选地已消毒或已杀菌)的或者从管道设备中切出的废弃的管。将管连接至水源或排水管(1608)，诸如连接至污水管。
图17示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于水处理的透析器的连接的操作。
提供诸如废弃的血液透析器的透析器(1702)。在一些实施例中，如果透析器被弄脏或被污染或不清洁，则对透析器进行清洁和/或消毒或杀菌。
提供诸如来自透析中心或其他医疗设备的或作为商品而获得的废弃的管的挠性管(1704)。
在挠性管的一个端部处***中空锥形件(适配器)，由此使管围绕该端部扩张(1706)，并且将管***(在其相对端处)到中空挠性件(适配器)中(1708)。
将具有适配器的挠性管***到透析器的入口或出口(管道)中，并且使扩张的端部面向透析器(1710)。随后，在一方向上将挠性管拉动到管道外，迫使具有锥形适配器的扩张的端部进入挠性适配器的中空部分中，由此使挠性件的中空部分扩张并且与管道的壁形成密封接触(1712)。
将挠性管连接至水源或排水管(1714)，诸如连接至污水管，可选地经由或通过中间件连接，所述中间件诸如用于去除残渣或其他颗粒，可选地用于阻止损坏***并且特别是损坏透析器。
图18示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于将管连接至管道(例如形成歧管)以将用于水处理的透析器连接至管道的操作的概要。
提供或接近管道(1802)，诸如用于水源或排水的管道或导管。
沿管道的边缘形成多个孔(1804)，诸如通过钻孔、机加工或任何已知方法。
提供多个管(例如对应于孔的数量)(1806)，并且将管道的端部***到孔中(1808)，以使管的端部在管道中以小于管道的直径的间隔(例如在管上标记的确定的间隔)延伸。在一些实施例中，管是低成本的，例如商品。
大体水平地放平(level)管道(或者检查放平)，以使管的端部大***于管道的底部处(1810)，并且大体在底部处将自流平(例如具有低粘度或较薄)粘合剂施用至管道，使粘合剂在管的端部周围(但不在其上)扩散(1812)。随着粘合剂干燥和/或硬化，管道与管形成歧管，诸如用于具有多个透析器的水处理。
随后，在一些实施例中，将管连接至透析器的管道，并且，在一些实施例中，管道作为不纯净的水源和/或用于已处理的水的排水管或其导管。
上述方法和技术并不限于透析器的连接，并且，在一些实施例中，可用于连接不同直径的其他管或者通过低成本的部件形成歧管。
在一些实施例中，使流动反向，例如将排水管用作水源，以清洁***，诸如上述的膜。
图19示意性地例示了根据本发明的一个实施例的用于组装在水处理设备中的成套工具1900。
成套工具1900包括透析器12(例如如同图14的透析器)、挠性管3(例如如同图9的挠性管)以及适配器1和2(分别诸如图10和11中的)。
如虚线所表示的，透析器12、挠性管3以及适配器1和2代表多个相应的项。
在一些实施例中，将成套工具1900中的项的数量确定成诸如实现如上所述的水处理设备的组装或构造。
在一些实施例中，管3是可选的，因为它能从商品或废弃材料中获得。在一些实施例中，适配器1是可选的，因为可如上所述地使管3扩张(变宽)。
示例性实验结果
使用弗森尤斯透析器(弗森尤斯医护用品公司)通过如上所述的设备和方法用血液透析器来处理二级污水，而提供已处理的三级污水。类似地，为了对比控制，通过市政当局的沙过滤来处理二级污水。
在下面的表I和表II中对比通过两种处理获得的三级污水的特性的对比。
表I
表II
这些表说明与市政水处理设备相比，就多个参数(例如病菌清除、浊度、BOD或TKN)而言，使用透析器得到更好的水处理。通过透析器的处理在约0.3到0.5的工作压力(透膜压力)下实现，并且每小时输出约3.0-4.5立方米。
应注意到，本发明的某些特征，为了清楚起见，将其在分开的实施例的上下中进行描述，还可在单个实施例以组合提供。相反地，本发明的多个特征，为了简洁起见，将其在单个实施例的上下中进行描述，还可在本发明的任何其他所描述的实施例中单独地或以任意适当的子组合的方式或作为适当的子组合提供。在多个实施例的上下中所描述的某些特征并不被认为是这些实施例的必要特征，除非没有这些元件实施例无法工作。
虽然已结合其特定实施例描述了本发明，但显然，许多替换、修改以及改变对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，它旨在包含所有落入所附权利要求的精神和广义范围内的这种替换、修改以及改变。
以与明确地且单独地声明将每个单独的公开、专利以及专利申请通过引证结合于此相同的程度将本说明书中所提及的所有公开、专利以及专利申请通过引证整体结合到本说明书中。另外，本申请中的任何参考文献的引用和识别不应被理解为承认将此参考文献作为现有技术提供给本发明。就所使用的章节标题而言，它们不应被理解为必要的限制。

Claims (13)

1.一种用于从未过滤侧向已过滤侧来过滤处于未过滤状态中的水的***，包括：
a)至少一个过滤单元，所述过滤单元是
b)从医疗使用丢弃的血液透析器，具有通过膜分开的两个流路，并且
其特征在于，所述***用于在足以在所述膜上产生有效的流动的压力下将处于未过滤状态中的水施加至所述两个流路中的位于所述膜的一侧上的第一流路，以及
用于从所述两个流路中的位于所述膜的另一侧上的第二流路抽出处于已过滤状态中的水。
2.根据权利要求1所述的***，包括所述至少一个过滤单元中的并行地连接的多个过滤单元。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述血液透析器包括毛细管，并且其中，所述膜是所述毛细管的壁。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述血液透析器在用于滤水之前至少根据US ANSI/AAMI/RD47:2008标准而消毒。
5.根据权利要求2所述的***，包括并行地连接的所述多个过滤单元中的至少20个过滤单元。
6.根据权利要求2所述的***，其中，所述多个过滤单元中的至少一些以并行地连接的过滤器组而组编，每个所述过滤器组包括至少两个过滤单元，所述至少两个过滤单元并行地连接至共用输入连接和共用输出连接，所述共用输入连接和所述共用输出连接能操作成将所述至少两个过滤单元连接至所述***和将所述至少两个过滤单元与所述***断开。
7.根据权利要求6所述的***，进一步包括能操作成隔离至少一些所述过滤器组的阀，使得能够将隔离的所述过滤器组与所述***断开同时所述***的其他连接的过滤器组有效地过滤水。
8.根据权利要求1所述的***，其中，所述膜具有直径大小在0.1微米到0.001微米之间的孔。
9.根据权利要求1所述的***，其中，所述血液透析器已在医疗过程中使用。
10.根据权利要求1所述的***，其中，所述血液透析器在用于滤水之前被消毒。
11.一种用于使用从医疗使用中丢弃的血液透析器来过滤水的方法，所述血液透析器具有通过膜分开的两个流路，包括：
(a)对所述血液透析器进行清洁；
(b)将所述血液透析器并行地连接至多个其他血液透析器；以及
(c)通过以下步骤使用并行地连接的所述血液透析器来过滤水：
I)将处于未过滤状态中的水施加至所述两个流路中的位于所述膜的一侧上的第一流路，以及
II)从所述两个流路中的位于所述膜的另一侧上的第二流路抽出处于已过滤状态中的水；
其特征在于，所述施加处于足以在所述膜上产生有效的流动的压力下。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述清洁进一步包括至少根据US ANSI/AAMI/RD47:2008标准对所述血液透析器进行消毒。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
d)隔离多个所述血液透析器，使得能够将隔离的这些血液透析器与包含有所述血液透析器的滤水***断开，同时所述滤水***的其他血液透析器有效地过滤水。
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