流体运送机器的空气分离器的制作方法

本实用新型涉及流体运送机器，优选地是诸如透析机器的体外血液处理机器的空气分离器，所述空气分离器包括导流元件，所述导流元件布置在空气分离腔室的流体入口的正下游以用于生成/支持(backing)流入空气分离腔室中的流体的循环运动(紊流)。

背景技术：

流体运送机器频繁需要布置空气分离器，以便确保机器本身和/或位于其下游的流体的消耗器/接收器的功能。具体地，在被提供用于将血液作为将运送的流体从(人类)身体移除和再馈送至(人类)身体的医疗机器(诸如体外血液处理机器或心肺机器)中，在血液返回身体中之前，减少血液内部的作为体外血液处理的副作用的所谓的微气泡是重要的。

因此，目前正在讨论所述微气泡是否无论如何都必须被归类为有害的。在标准60601-2-16的当前版本中，出于安全原因，血液内微气泡的上限因此首次指明。

运送流体(血液)的医疗机器的研发已经对此作出反应并特别是检测处于10-500μm的气泡大小范围内的微气泡的方法已经基于例如脉冲式超声多普勒系统而被研发。因此，已经发现，从身体移除并返回至身体的流体(血液)由于体外处理而富含了空气气泡，空气气泡因此同样在不触发任何警报的情况下就被引导到患者身体中。此类型微气泡可能是造成可强烈地损害内部器官发生最小栓塞的原因。

因此，在研发流体运送医疗机器(诸如体外血液处理机器)中的基本尝试是减少返回到患者身体中的微气泡的数量以便最小化患者的风险。

现有技术

从现有技术中已知在流体运送机器(诸如体外血液处理机器(透析机器))的情况下能够将(微)空气气泡与流体分离并也适于医疗使用的空气分离器。

这样的空气分离器通常包括漏斗形或杯子形的直立空气分离腔室，所述直立空气分离腔室至少部分包括上部流体入口(血液入口)和下部流体出口(血液出口)，并且进一步提供了上部空气出口。尤其，流体入口被构造和取向成使得从流体入口流出的流体在与大体上轴向的流动方向重合的运动中沿着外壳周边循环，因此将离心力施加至流体。所述离心力致使流体被强制从空气分离腔室内部径向向外，然而包含在其中的空气气泡主要保留在中心中(靠近纵向外壳轴线)并且可能在外壳内朝向空气出口上升。

为了获得流入流体的所述循环，流体入口沿着外壳周边/与之相切、相对于纵向外壳轴线达90°对准，从而允许流体入流以相对于纵向外壳轴线达最多90°偏转并且最佳地水平地离开流体入口。

这种技术主要在低流量的情况下使空气气泡分离。在更高流量情况下，流体在空气分离腔室内部的停留时间常常不再足以提供足够的时间使空气气泡朝向空气出口上升。虽然流体循环(涡流)效果仍会实现并且支持微空气气泡的分离，然而尤其在更高流量情况下显著受到限制。

技术实现要素：

鉴于这些问题，本实用新型的主题是提供上述种类的空气分离器，它的空气分离效果尤其在具有更高流量情况下与已知现有技术相比而得到改进。

本主题是通过一种流体运送机器的空气分离器来实现。所述空气分离器包括导流元件，所述导流元件布置在空气分离腔室的上部流体入口的正下游，并且所述导流元件布置成用于生成或支持流入所述空气分离腔室并且朝向所述空气分离腔室的下部流体出口流动的流体的循环运动，其中所述导流元件至少部分采用沟槽的横截面形状，并且其中所述沟槽在所述导流元件的旁送口处垂直于腔室轴线向上地取向。本实用新型的有利的构型如下所述。

因此，本实用新型的核心是将导流元件布置在空气分离器的朝向空气分离腔室导引的流体入口的(正)下游，借助所述导流元件，流入流体强制进入至少沿着腔室周边/与之相切的流动方向。流体可沿着预定义的螺旋路径经由长于从现有技术已知的那些的流动路径由导流元件引导，以便获得更高的离心力以及流体在空气分离腔室内更长的停留时间。这导致了例如相对于已知现有技术的血液内(微)空气气泡改进的分离，甚至在更高流量情况下也是如此。此外，已经证明，在不适当操作的情况下，此类导流元件对空气分离器的功能具有有利的影响。如果空气分离腔室的填充物含量降至(不希望的)低值，从流体出口流出的流体(血液)就不再仅降至仍存在于腔室中的流体的表面上，而是将进一步向下以及沿着腔室壁引导，使得之后它是在腔室壁上向下行进。以此方式，避免或相应地减少在这种情况下不希望的空气气泡生成和泡沫形成(这归因于流体液滴以不可控制的方式撞击在流体表面上)。

根据本实用新型的优选方面(可能必须被独立地要求保护)，提供的是，导流元件至少部分采用沟槽的横截面形状。这有助于实现更好地强制性引导流入流体。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，进一步提供了：沟槽在其上部分段中平行于流体入口实质上轴向地延伸，并且优选地平行于腔室轴线轴向地延伸，并且进一步优选地通过外形闭合实质上邻近于流体入口。以此方式，可避免/减少在流体入口与导流元件之间的区域中的紊流，以便防止形成流入流体泡沫。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，进一步提供了：沟槽沿着空气分离腔室的周壁朝向下部流体出口以螺旋形状延伸，并且在其旁送口(runout)处至少是垂直于腔室轴线取向，优选地是以某个角度向上地取向。这有助于使由导流元件在空气分离腔室内强制引导的流体甚至是再次向上加速，并且延长其在腔室内部的停留时间。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，进一步提供了：沟槽在其旁送口处与纵向腔室轴线成约30°的角度向上地取向。所述角度目前为止已经受了试验，以此方式，就可实现朝向顶部的流体的足够加速并且同时避免尤其在血液作为流入流体的情况下出现不希望的紊流。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，此外还提供了：导流元件作为单独部件被插入空气分离腔室中、或附接到空气分离腔室或整合在空气分离腔室的壁中(在内部或外部)。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，此外还提供了：导流元件以至少约30°、优选地90°-180°、且最大地360°沿循腔室周边。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，空气分离器包括在周边腔室方向上延伸的偏转器壁，所述偏转器壁布置在流体入口的背离导流元件的那侧上，并且当从周边方向看时在腔室壁与呈在轴向腔室方向上突出的喷嘴形式的流体入口之间产生平滑过渡。换句话讲，流体入口优选地以喷嘴/管状形状以及轴向地平行地突出到空气分离腔室中，其中沟槽上部分段优选地初始同样轴向地平行于流体入口而直接地连接，以便之后平滑地合并到呈水滑道型螺旋形状中。因此，当从周边方向看时，流出且强制引导的流体可类似地在入口喷嘴后方流动，并且入口喷嘴然后起流动的障碍物的作用。为了避免这种情况，提供偏转器壁，所述偏转器壁致使内部腔室壁平滑地过渡到入口喷嘴并且因此引导向上加速且然后循环的流体经过入口喷嘴。

根据本实用新型的另外优选方面(可能必需被独立地要求保护)，此外还提供了：沟槽宽度至少在其上部分段实质上对应于流体入口直径并且优选地朝向其下部分段而加宽或变窄。这有助于在具有不同的离心力的情况下实现不同流动速率并且根据腔室大小和腔室形状来调整流动速率。

附图说明

在下文中，本实用新型将参考附图通过优选实施方式详细示出，其中：

图1示出了根据本实用新型的优选实施方式的空气分离腔室的上部部分的部分透明的侧视图，

图2示出了根据图1的空气分离器的空气分离腔室的部分透明的顶视图，

图3示出了根据图1的空气分离腔室的上部部分的部分透明的侧视图，但是在观看方向上旋转约近似90°，

图4示出了根据本实用新型的整个的空气分离器的部分透明的侧视图，并且

图5a至图5c示出了根据本实用新型的空气分离器的三个另外修改形式的示意性顶视图。

具体实施方式

图4中以侧视图示出的根据本实用新型的优选实施方式的空气分离器1被构造成优选地插入体外血液处理机器(诸如具有普遍已知结构的透析机器)的体外血液循环中。在根据本实用新型的空气分离器中，导流元件2布置在空气分离器1的通向(圆柱形/杯子形)空气分离腔室4的流体入口6的正下游，借助于所述流体入口，流入流体(优选地血液)就被强制进入至少沿着腔室周边/与之相切的流动方向。

在现有情况下，经常垂直取向的空气分离腔室4包括具有不同的直径的两个实质上圆柱形或杯子形轴向部分4a、4b，其中具有较大直径的上部轴向部分4a通过漏斗形结构4c而接合到具有较小直径的下部轴向部分4b。

上部轴向部分4a借助腔室唇缘8在前端上闭合，在所述腔室唇缘8中，优选地呈(入口)喷嘴形式的流体入口6和空气出口(未详细地示出)中的每一个形成/布置成偏离中心，所述流体入口6竖直地/平行于腔室轴线突出进入空气分离腔室4的上部轴向部分4a中。下部轴向部分4b借助于腔室底部10闭合在前端处，在所述腔室底部10中，流体出口12中心地或偏离中心布置。

空气分离腔室4(包括其上部轴向腔室部分4a和下部轴向腔室部分4b)的这种结构和尺寸尤其在体外血液处理机器的区域中对应于从现有技术熟知的结构，使得单个尺寸的更加详细的指示在这一类上下文中是不需要的。

在根据图1至图3的本优选实施方式中布置在流体入口6下游的导流元件2包括沿上部轴向部分4a的腔室壁螺旋地延伸并且横截面采用u形或沟槽形的滑道，所述滑道在其上部/最上部分段2a处(实质上)竖直地/平行于腔室轴线延伸，在中心分段2b中，平滑地合并到(垂直于腔室轴线对齐的)(实质上)水平轮廓中并且最后在其下部/最下部分段2c中在取向成(实质上)水平地和优选地稍微向上的跳转部类型中终止。

为了避免在入口喷嘴6与滑道2之间的过渡中出现紊流，所述滑道2的上部分段2a(优选地)通过外形闭合邻近于入口喷嘴6，以便避免无效空间。

如已经在上文指示，滑道2可优选地在旁送口(跳转部)2c中向上指向。优选地，跳转部2c相对于水平面约30°向上拉动。

根据所述构型，滑道2可以是并入到/连接到空气分离腔室4的单独/另外元件，如若需要，所述滑道2可接合到空气分离腔室4或从空气分离腔室4上拆下。可替代地，还可能将滑道2整合到腔室壁中，使得空气分离腔室4和滑道2可制成为单一零件。

基本上，滑道2采用包括约30°，优选地90°至180°并且最大360°的旋转角度的螺旋形状。轴向延伸单独地适配于上部轴向腔室部分4a的轴向长度并且在通向下部轴向腔室部分4b的漏斗形过渡部4c的正前方终止。

由于滑道2的跳转部2c优选地向上指向，因而流入的血液向上加速，使得向上加速的血液可在适当的情况下围绕通常偏离中心布置的入口喷嘴6横向地流动。在这种情况下，入口喷嘴6将构成沿腔室壁循环的向上加速的血液的流动障碍物。为了避免这种情况，提供偏转器壁14，所述偏转器壁14在腔室壁与背离滑道2的喷嘴侧上的入口喷嘴6之间提供平滑过渡并且引导血液特定地经过入口喷嘴6。

滑道2的横截面优选地适配于入口喷嘴6的直径并且(实质上)对应于所述入口喷嘴6。进一步优选地，滑道横截面在其整个长度上保持恒定，但可朝向跳转部2c加宽或变窄。

在操作期间，空气分离腔室4优选地完全地用血液(即，几乎高达上部腔室唇缘8)填充。如果腔室4错误地仅部分地用血液填充，应当注意，血液含量是/保持至少较高以使得滑道2和入口喷嘴6的内部开口位于血液表面下方。在这种状态下，流入流体(血液)的主要部分根据需要首先向上加速，并且这样做是为了进行循环，使得它自旋至少一次至几次，从而能够分离空气气泡。

在空气分离腔室4的下部轴向部分中的流动可相对地不受阻碍，而没有任何紊流和(实质上)没有任何旋转。这也表示与已知现有技术相比，可缩短空气分离器1的下部轴向部分4b的长度，然而与已知现有技术相比，可增加上部轴向部分4a的体积。

然而，在图5a-5c中，上述优选实施方式的替代构型被示出为遵循与上述实施方式相同的操作原理。

因此，在根据图5a的空气分离腔室4中，流体入口喷嘴6布置在空气分离腔室4的上部轴向部分4a的圆形/圆柱形轮廓外部。布置在喷嘴6的正下游的滑道2可与上述实施方式比较以约30°，优选地90°-180°，最大360°沿循位于外部的上部轴向部分4a。滑道横截面可沿滑道轮廓保持恒定、加宽或变窄。在下部滑道分段(跳转区)2c中，滑道2在其上部轴向部分4a中合并到圆形空气分离腔室4中。与上述实施方式相比，这一类构型可能地改进图5a中示出的空气分离腔室2的圆形区域内侧的循环，因为入口喷嘴6不再构成任何流动障碍物。

根据图5b的变型与根据图5a的变型的不同之处在于流体出口12在空气分离腔室4的下部轴向部分4b中的定位。因此，流体出口12在根据图5a的变型中中心地放置(在腔室轴线上)，然而，流体出口在根据图5b的变型中(在腔室壁的方向上)优选地在流体入口6的周边定位的方向上偏离中心偏置。

最后，图5c示出根据本实用新型的空气分离器1的第三变型，根据图5c，流体入口喷嘴6还设置在横截面为圆形的空气分离腔室4的外部并且滑道2沿循起初位于外部的腔室4的上部轴向部分4a的轮廓，但是然后以全宽度旋转到上部轴向部分4a中。

如图5c中所示，滑动2然后在其内腔室壁侧面处跨特定成角距离而沿循腔室轮廓，以便最后在开头描述的跳转部2c中终止。还在这种变型中，滑道2的横截面可以保持恒定、加宽或变窄。