DD255478A1 - DEVICE FOR EXTRACORPORAL TREATMENT OF BLOOD - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Blut ausserhalb des menschlichen Koerpers, insbesondere zur Durchfuehrung der Haemodialyse, sequentiellen Ultrafiltration, Haemofiltration und Haemodiafiltration. Erfindungsgemaess weist die Vorrichtung neben bekannten Gleitkolbenmesseinrichtungen eine Einrichtung zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate, einen Flussregler, eine Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Transmembrandrucks und einen Transmembrandruckregler auf. Die Erfindung ermoeglicht die praezise Regelung einer vorwaehlbaren Ultrafiltrationsrate unter Beruecksichtigung der jeweiligen Ultrafiltrationsleistung des eingesetzten Dialysators sowie die kontinuierliche Bestimmung der entzogenen Ultrafiltratmenge, ohne dass eine Unterbrechung der Behandlung zur Durchfuehrung einer Messung erforderlich ist. Fig. 1The invention relates to a device for the treatment of blood outside the human body, in particular for the performance of hemodialysis, sequential ultrafiltration, hemofiltration and Haemodiafiltration. According to the invention, in addition to known sliding piston measuring devices, the device has a device for determining the actual ultrafiltration rate, a flow regulator, a device for determining the desired transmembrane pressure and a transmembrane pressure regulator. The invention makes it possible to precisely control a preselectable ultrafiltration rate, taking into account the particular ultrafiltration performance of the dialyzer used and the continuous determination of the amount of ultrafiltrate removed, without interrupting the treatment to perform a measurement. Fig. 1
Description
Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Blut außerhalb des menschlichen Körpers, insbesondere zur Durchführung der Hämodialyse, sequentiellen Ultrafiltration, Hämofiltration und Hämodiafiltration, vorrangig zur Behandlung der chronischen Niereninsuffizienz.The invention relates to a device for the treatment of blood outside the human body, in particular for performing hemodialysis, sequential ultrafiltration, hemofiltration and hemodiafiltration, primarily for the treatment of chronic renal insufficiency.
Die Effektivität von extrakorporalen Blutbehandlungen hängt wesentlich von der Möglichkeit der Anpassung der verwendeten Vorrichtung an das jeweils individuell erforderliche Therapieregime ab. Eine zentrale Rolle nimmt dabei die Realisierung einer definierten und steuerbaren Ultrafiltrationsrate ein. Es existiert eine Vielzahl sehr unterschiedlicher technischer Systeme, die sich der Lösung dieses Problems widmen.The effectiveness of extracorporeal blood treatments depends essentially on the possibility of adapting the device used to the individually required therapy regimen. The realization of a defined and controllable ultrafiltration rate plays a central role. There are a variety of very different technical systems dedicated to solving this problem.
Am weitesten verbreitet sind Systeme mit indirekter Ultrafiltrationsmessung, insbesondere das Bilanzkammerprinzip (z. B. DE-OS 2.838.414, DE-OS 2.944.136). Es beruht auf der Realisierung eines quasivolumenkonstanten Systems, aus dem durch eine hochgenaue Dosierpumpe eine definierte Ultrafiltrationsmenge entzogen wird und diese Flüssigkeitsmenge zur Gewährleistung der Volumenkonstanz von der Blutseite des Dialysators durch dessen Membran nachgeliefert wird. Der erforderliche Transmembrandruck als Differenz zwischen Blutdruck und Dialysatdruck, TMP = pven6s - Poiaiysat, stellt sich dabei zwangsläufig ein. Diese Systeme erreichen die erforderliche Genauigkeit, weisen aber den Nachteil auf, daß diese von der Genauigkeit der Dosierpumpe und von der Einhaltung der Volumenkonstanz des Systems abhängt. Eine summarische volumetrische Messung der entzogenen Ultrafiltratmenge ist nicht möglich. Fehler am Bilanzkammersystem können nur durch aufwendige zusätzliche Überwachungseinrichtungen erkannt werden.Most widely used are systems with indirect ultrafiltration measurement, in particular the balance chamber principle (eg DE-OS 2,838,414, DE-OS 2,944,136). It is based on the realization of a quasi-volume constant system, from which a defined ultrafiltration amount is withdrawn by a high-precision metering pump and this liquid quantity is supplied to ensure the volume constancy of the blood side of the dialyzer through the membrane. The required transmembrane pressure as difference between blood pressure and dialysate pressure, TMP = p ve n6s - Poiaiysat, inevitably sets in. These systems achieve the required accuracy, but have the disadvantage that this depends on the accuracy of the metering pump and on compliance with the volume constancy of the system. A summary volumetric measurement of the withdrawn ultrafiltrate amount is not possible. Errors on the balancing chamber system can only be detected by complex additional monitoring devices.
Bekannt ist weiterhin eine Anordnung gemäß DE-OS 2.644.062, bei der durch Regelung der Blutpumpe ein konstanter Blutdruck bereitgestellt wird. Weiterhin weist diese Anordnung eine Unterdruckpumpe und ein Drosselventil vor dem Dialysator sowie je einen Druckaufnehmer auf der Blut- und der Dialysatseite auf. Bei konstant gehaltenem Blutdruck und völlig geschlossenem Drosselventil, also bei reiner Ultrafiltration, wird die zur Erzeugung eines bestimmten Dialysatdruckes erforderliche Pumpendrehzahl der Unterdruckpumpe bestimmt, daraus die Ultrafiltrationsleistung des Dialysators ermittelt sowie der neue Sollwert des Transmembrandruckes berechnet. Die wesentlichen Nachteile bestehen in der aufwendigen Regelung der diskontinuierlich arbeitenden Blutpumpe, der ständigen Behandlungsunterbrechung durch Übergang auf reine Ultrafiltration, der Nichteignung des Verfahrens für single-needle sowie dem nicht exakten Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Unterdruckpumpe und dem dabei erzeugten Filtratfluß. Die gewählte Anordnung ermöglicht nur eine grobe Bestimmung der Ultrafiltrationsleistung des Dialysators, ebenso grob kann dann nur die Berechnung des Soll-Transmembrandruckwertes erfolgen. Eine summarische Erfassung der entzogenen Ultrafiltratmenge bei Dialyse zur Anzeige der Gewichtsabnahme des Patienten ist nicht möglich.Also known is an arrangement according to DE-OS 2,644,062, in which by regulating the blood pump, a constant blood pressure is provided. Furthermore, this arrangement has a vacuum pump and a throttle valve in front of the dialyzer and each a pressure transducer on the blood and dialysate side. At constant blood pressure and fully closed throttle valve, so in pure ultrafiltration, the required for generating a given dialysate pump speed of the vacuum pump is determined, it determines the ultrafiltration performance of the dialyzer and calculates the new setpoint of the transmembrane pressure. The main disadvantages are the complex control of the discontinuous working blood pump, the constant treatment interruption by transition to pure ultrafiltration, the unsuitability of the method for single-needle and the non-exact relationship between the speed of the vacuum pump and the Filtratfluß generated thereby. The chosen arrangement allows only a rough determination of the ultrafiltration performance of the dialyzer, just as roughly can then be done only the calculation of the target Transmembrandruckwertes. A summary of the withdrawn ultrafiltrate amount on dialysis to indicate the weight loss of the patient is not possible.
Eine andere bekannte Anordnung (DE-OS 3.202.831) beruht darauf, daß zur Ermittlung der Ultrafiltrationsrate der Spülmittelkreislauf von single-pass-Betrieb auf Rezirkulation umgeschaltet wird und im drucklosen Bereich des Rezirkulationskreises in einer nach außen offenen Meßkammer der Dialysatüberschuß aufgefangen wird. Wird die Zeit zum Füllen der Meßkammer über- oder unterschritten, so erfolgt durch die Steuereinheit eine Veränderung des Transmembrandruckes. Da über die Füllzeit und das in der Meßkammer aufgefangene Volumen die aktuelle Ultrafiltrationsrate ermittelt werden kann und durch entsprechende Drucksensoren auch der Transmembrandruck bekannt ist, ist die Anordnung in der Lage, die Ultrafiltrationsleistung des Dialysators zu ermitteln und bei der Verstellung des Transmembrandruckes zu berücksichtigen. Die Nachteile dieser Anordnung bestehen im ständigen erforderlichen Umschalten auf Rezirkulation, wobei der single-pass-Betrieb verlassen wird und die zu verwerfende Spülflüssigkeit dem Dialysator wieder zugeführt wird, was einen Effektivitätsverlust bedeutet, und im Fehlen der exakten volumetrischen Erfassung der summarisch entzogenen Ultrafiltratmenge.Another known arrangement (DE-OS 3,202,831) is based on the fact that for determining the ultrafiltration rate of the detergent circuit of single-pass operation is switched to recirculation and collected in the pressure-free region of the recirculation in an outwardly open measuring chamber of Dialysatüberschuß. If the time for filling the measuring chamber is exceeded or fallen short of, then carried by the control unit, a change in the transmembrane pressure. Since the current ultrafiltration rate can be determined via the filling time and the volume collected in the measuring chamber and the transmembrane pressure is known by corresponding pressure sensors, the arrangement is able to determine the ultrafiltration performance of the dialyzer and to take it into account when adjusting the transmembrane pressure. The disadvantages of this arrangement consist in the constant switching to recirculation required, wherein the single-pass operation is left and the rinsing liquid to be discarded is returned to the dialyzer, which means a loss of effectiveness, and in the absence of the exact volumetric detection of the summarily withdrawn ultrafiltrate.
Bekannt ist weiterhin eine Anordnung mit zwei Gleitkolbenmeßeinrichtungen, wobei sich je eine solche Einrichtung vor und nach dem Dialysator befindet, und die der Flußmessung sowie der Durchflußvolumenzählung dienen (DD-WP 212.648). Dabei werden an den Gleitkolbenmeßeinrichtungen die Laufzeiten der Kolben zwischen zwei Anschlägen gemessen sowie die Zahl der Kolbenhübe erfaßt. Aus der Laufzeitdifferenz der Kolben beider Meßeinrichtungen kann bei bekannten Hubvolumen die Flußdifferenz errechnet werden, welche zugleich die Ultrafiltrationsrate darstellt. Diese Anordnung besitzt, unter dem Gesichtspunkt der Ultrafiltrationsratenregelung betrachtet, folgende Nachteile. Die an den beiden'Gleitkolbenmeßeinrichtungen abnehmbaren Laufzeiten sind kein Maß für den aktuellen Fluß, sondern sie entsprechen dem arithmetischen Mittelwert des Flusses während der Zeit des letzten Hubes. Außerdem stehen diese Flußwerte nur in Zeitabständen von jeweils einemAlso known is an arrangement with two Gleitkolbenmeßeinrichtungen, with each such device is located before and after the dialyzer, and the flow measurement and Durchflußvolumenzählung serve (DD-WP 212.648). The running times of the pistons between two stops are measured and the number of piston strokes detected on the Gleitkolbenmeßeinrichtungen. From the transit time difference of the pistons of both measuring devices, the flow difference can be calculated at known stroke volume, which also represents the ultrafiltration rate. This arrangement has the following drawbacks from the viewpoint of ultrafiltration rate control. The removable from the two 'Gleitkolbenmeßeinrichtungen periods are not a measure of the current flow, but they correspond to the arithmetic mean of the flow during the time of the last stroke. In addition, these flux values are only at intervals of one each
Kolbenhub zur Verfügung. In der Praxis wird im allgemeinen zur Ausschaltung von Fehlereinflüssen durch die Endlagensensoren die Laufzeit über eine volle Periode, d.h. über einen Kolbendoppelhub, ermittelt, wodurch sich die Zeitabstände zwischen zwei Meßwerten noch wesentlich vergrößern. Zwischen beiden Meßeinrichtungen besteht weiterhin eine Asynchronität in der Meßwertbereitstellung derart, daß jeweils nur ein Meßwert aktuell, der andere bis zu einer Kolbenlaufzeit alt ist. Damit ist nicht auszuschließen, daß in Abhängigkeit der Regelgeschwindigkeit des hydraulischen Systems die Ultrafiltrationsrate zu klein oder zu groß ermittelt wird.Piston stroke available. In practice, to eliminate the effects of errors by the end-position sensors, the run time is generally exceeded over a full period, i. determined via a piston double stroke, whereby the time intervals between two measured values increase significantly. Between both measuring devices there is still an asynchronism in the measured value provision such that in each case only one measured value is current, the other is up to a piston running time old. Thus, it can not be ruled out that the ultrafiltration rate is determined to be too small or too large depending on the control speed of the hydraulic system.
Ein Nachteil der beschriebenen Vorrichtung besteht auch darin, daß die gewonnene Meßgröße, die Ultrafiltrationsrate, zunächst nur eine modifizierte Zweipunktregelung der Ultrafiltrationsrate ermöglicht, da die Meßgröße nicht analog-kontinuierlich zur Verfügung steht. Mit dieser Vorrichtung ist nur eine solche Abtastregelung möglich, die in diskreten Zeitabständen zwar den Transmembrandruck mit richtiger Tendenz verstellt, ohne daß aus der ermittelten Ultrafiltrationsrate eine exakte Stellgröße berechnet werden kann, da die Ultrafiltrationsleistung des Dialysators nicht bekannt ist. So kann aus der Meßgröße resultierend zwar eine vorzeichenrichtige Reaktion in Form der Verstellung einer Drossel oder der Beeinflussung einer Pumpendrehzahl ausgelöst werden, die Verstellschrittgröße kann jedoch vom vorgestellten Prinzip her nicht dem Dialysator angepaßt sein, dessen Ultrafiltrationsleistung je nach Typ und Anwendungsbedingungen sehr unterschiedlich und veränderlich sein kann. Weitere Nachteile weist die beschriebene Vorrichtung bei single-needle-Betrieb auf. Den im allgemeinen stark schwankenden Blutdruckwerten bei single-needle kann der diskontinuierlich arbeitende Regelmechanismus nicht entsprechend folgen. Soll eine Momentanbewässerung des Patienten, die einem negativen Transmembrandruck entspricht, vermieden werden, so bedeutet dies,_daß bei single-needle nicht mit kleinen Ultrafiltrationsraten gearbeitet werden kann, es tritt Zwangsultrafiltration auf, die nur durch eine schnelle Dialysatdrucknachführung vermieden werden kann. Andererseits führt ein negativer Trahsmembrandruckzur Bypass-Schaltung, dadurch tritt eine Effektivitätsminderung der Dialyse auf, die bei single-needle nicht vertreten werden kann.A disadvantage of the device described is also that the measured variable obtained, the ultrafiltration rate, initially only allows a modified two-step control of the ultrafiltration rate, since the measured variable is not analog-continuously available. With this device, only such a sampling control is possible, which indeed adjusts the transmembrane pressure with the correct tendency at discrete time intervals, without that an exact manipulated variable can be calculated from the determined ultrafiltration rate, since the ultrafiltration performance of the dialyzer is unknown. Thus, although an accurate sign response in the form of adjusting a throttle or influencing a pump speed can be triggered from the measured variable, but the adjustment step size can not be adapted from the presented principle the dialyzer whose ultrafiltration performance depending on the type and conditions of use are very different and variable can. Other disadvantages, the device described in single-needle operation. The generally fluctuating blood pressure values in single-needle can not follow the discontinuous regulating mechanism accordingly. If instantaneous irrigation of the patient, which corresponds to a negative transmembrane pressure, should be avoided, this means that single-needle can not be operated with small ultrafiltration rates; forced ultrafiltration occurs, which can only be avoided by rapid dialysate pressure reduction. On the other hand, a negative Trahsmembrandruck leads to bypass circuit, thereby an effectiveness reduction of dialysis occurs, which can not be represented in single-needle.
Weitere bekannte Lösungen arbeiten mit Flußmessern nach dem Schwebekörperprinzip, mit Ultraschall-Flußmessung nach dem Dopplerverfahren oder mit einem berührungslosen induktiven Prinzip der Flußbestimmung. Diese Lösungen weisen zwar den Vorteil der kontinuierlichen Flußmessung auf, sind aber eingeschränkt in der erreichbaren Genauigkeit und/oder der Aufwand für diese Anordnungen ist sehr hoch.Other known solutions work with flow meters on the float principle, with ultrasonic flow measurement by the Doppler method or with a non-contact inductive principle of flow determination. Although these solutions have the advantage of continuous flow measurement, but are limited in the achievable accuracy and / or the cost of these arrangements is very high.
Das Ziel der Erfindung besteht in einer verbesserten Gestaltung eines individuellen Therapieregimes und in der Sicherung einer hohen Behandlungseffektivität bei einem vertretbaren technischen Aufwand.The object of the invention is an improved design of an individual therapy regime and the assurance of a high treatment efficiency with a reasonable technical effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine für die Behandlungsverfahren Hämodialyse, sequentielle Ultrafiltration, Hämofiltration und Hämodiafiltration sowie für diese Verfahren mit single-needle geeignete Vorrichtung zu schaffen, die eine präzise Regelung einer vorwählbaren Ultrafiltrationsrate unter Berücksichtigung der jeweiligen Ultrafiltrationsleistung des eingesetzten Dialysators sowie die kontinuierliche Bestimmung der entzogenen Ultrafiltratmenge ermöglicht, ohne daß eine Unterbrechung der Behandlung zur Durchführung einer Messung erforderlich ist.The object of the invention is to provide a device for the treatment hemodialysis, sequential ultrafiltration, hemofiltration and hemodiafiltration as well as for these methods with single-needle device, the precise control of a pre-selectable ultrafiltration rate, taking into account the respective ultrafiltration performance of the dialyzer used and the continuous determination the amount of ultrafiltrate withdrawn is allowed without interrupting the treatment to make a measurement.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen Dialysator, einen Bypass zur Umgehung des Dialysators, eine vor und eine nach dem Dialysator angeordnete Gleitkolbenmeßeinrichtung, eine zentrale Steuereinheit, eine vor und eine nach dem Dialysator angeordnete elektronisch regelbare, kontinuierlich fördernde Pumpe, einen Druckmesser auf der venösen Blutseite des Dialysators und einen oder mehrere Druckmesser auf der Spülmittelseite des Dialysators sowie einen zwischen dem Dialysator und der nach diesem angeordneten Gleitkolbenmeßeinrichtung befindlichen Gasabscheider auf. Beide Gleitkolbenmeßeinrichtungen sind mit einer Einrichtung zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate verbunden, die mit der zentralen Steuereinheit und einem Flußregler zusammengeschaltet ist. Die zentrale Steuereinheit ist weiterhin mit einer Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes verbunden, die mit einem Transmembrandruckregler zusammengeschaltet ist, wobei der Transmembrandruckregler Verbindungen zu dem Druckmesser auf der venösen Blutseite des Dialysators und den Druckmessern auf der Spülmittelseite des Dialysators aufweist. Der Flußregler ist mit der Pumpe vor dem Dialysator und der Transmembrandruckregler mit der Pumpe nach dem Dialysator verbunden.According to the invention, the device comprises a dialyzer, a bypass for bypassing the dialyzer, a sliding piston measuring device arranged in front of and behind the dialyzer, a central control unit, an electronically controllable, continuously conveying pump arranged in front of and behind the dialyzer, a pressure gauge on the venous blood side of the dialyzer Dialyzer and one or more pressure gauge on the detergent side of the dialyzer and located between the dialyzer and arranged after this Gleitkolbenmeßeinrichtung gas separator. Both Gleitkolbenmeßeinrichtungen are connected to a device for determining the actual ultrafiltration rate, which is connected together with the central control unit and a Flußregler. The central control unit is further connected to a device for determining the desired Transmembrandruckes, which is interconnected with a transmembrane pressure regulator, the transmembrane pressure regulator having connections to the pressure gauge on the venous blood side of the dialyzer and the pressure gauges on the detergent side of the dialyzer. The flow regulator is connected to the pump in front of the dialyzer and the transmembrane pressure regulator to the pump after the dialyzer.
Vorzugsweise enthält der Transmembrandruckregler je Druckmesser einen Meßverstärker. Die Meßverstärker sind mit einem Differenzverstärker und einem Analog-Digital-Wandler verbunden, dessen Ausgang an die zentrale Steuereinheit angeschlossen ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist einem Regelverstärker zugeführt, dessen Sollwert-Eingang über einen Digital-Analog-Wandler mit der zentralen Steuereinheit und dessen Ausgang über einen Schaltregler mit dem Motor der Pumpe nach dem Dialysator verbunden ist. Bei mehreren verwendeten Druckmessern auf der Spülmittelseite des Dialysators sind die Ausgänge der an diese Druckmesser angeschlossenen Meßverstärker über einen Mittelwertbildner mit dem Differenzverstärker verbunden.Preferably, the transmembrane pressure regulator per pressure gauge contains a measuring amplifier. The measuring amplifiers are connected to a differential amplifier and an analog-to-digital converter whose output is connected to the central control unit. The output of the differential amplifier is fed to a control amplifier whose setpoint input is connected via a digital-to-analog converter with the central control unit and its output via a switching regulator with the motor of the pump to the dialyzer. When several pressure gauges are used on the detergent side of the dialyzer, the outputs of the measuring amplifiers connected to these pressure gauges are connected to the differential amplifier via an averaging device.
Vorzugsweise enthält die Einrichtung zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate zwei Zähleinrichtungen, die mit den Endlagensensoren der Gleitkolbenmeßeinrichtungen und einem Zeitgeber verbunden sind. Den Ausgängen der Zähleinrichtungen sind jeweils ein Speicher und ein Mittelwertbildner nachgeschaltet, deren Ausgänge mit einem Kalkulator für die Ist-Ultrafiltrationsrate verbunden sind. Weiterhin weist die Einrichtung zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate vorzugsweise eine Synchronisiereinrichtung auf, die mit den Endlagensensoren beider Gleitkolbenmeßeinrichtungen sowie mit den Ventilgruppen wenigstens einer Gleitkolbenmeßeinrichtung und mit der zentralen Steuereinheit verbunden ist. Vorzugsweise weist die Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes einen Kalkulator für den Soll-Transmembrandruck auf, der mit den Datenausgängen der zentralen Steuereinheit für die Soll-Ultrafiltrationsrate und die Ist-Ultrafiltrationsrate sowie mit dem Analog-Digital-Wandler des Transmembrandruckreglers verbunden ist. Dem Kalkulator für den Soll-Transmembrandruck ist eine Transmembrandruckkorrektureinrichtung nachgeschaltet, die ebenfalls an die zentrale Steuereinheit angeschlossen ist.Preferably, the means for determining the actual ultrafiltration rate comprises two counters which are connected to the end position sensors of the Gleitkolbenmeßeinrichtungen and a timer. The outputs of the counters are each followed by a memory and an averager whose outputs are connected to a calculator for the actual ultrafiltration rate. Furthermore, the device for determining the actual ultrafiltration rate preferably has a synchronizing device, which is connected to the end position sensors of both Gleitkolbenmeßeinrichtungen and with the valve groups at least one Gleitkolbenmeßeinrichtung and with the central control unit. Preferably, the means for determining the target transmembrane pressure comprises a calculator for the target transmembrane pressure, which is connected to the data outputs of the central control unit for the target ultrafiltration rate and the actual ultrafiltration rate and to the analog-to-digital converter of the transmembrane pressure regulator. The calculator for the target Transmembrandruck downstream of a Transmembrandruckkorrektureinrichtung, which is also connected to the central control unit.
Vorzugsweise enthält der Flußregler einen Digital-Analog-Wandler, dem ein Regelverstärker nachgeschaltet ist. Am zweiten Eingang des Regelverstärkers liegt der Fluß-Sollwert an. Der Ausgang des Regelverstärkers ist mit einem Drehzahl-Fluß-Vergleicher verbunden, dem ein Schaltregler und der Motor der Pumpe vor dem Dialysator nachgeschaltet sind. Über eine Leitung wird dabei eine der Drehzahl des Motors proportionale Größe dem zweiten Eingang des Drehzahl-Fluß-Vergleichers zugeführt. Preferably, the flux controller includes a digital-to-analog converter, which is followed by a control amplifier. At the second input of the control amplifier is the flux setpoint. The output of the control amplifier is connected to a speed-flow comparator, which is followed by a switching regulator and the motor of the pump before the dialyzer. In this case, a size proportional to the speed of the motor is fed to the second input of the speed-flux comparator via a line.
Vorzugsweise verfügt der Gasabscheider über eine Füllstandssonde, eine Auswerteschaltung, ein Ventil und einen Bypass zur Umgehung der nach dem Dialysator angeordneten Gleitkolbenmeßeinrichtung.Preferably, the gas separator has a level sensor, an evaluation circuit, a valve and a bypass for bypassing the arranged after the dialyzer Gleitkolbenmeßeinrichtung.
Ein Überlaufgefäß ist hinter der Pumpe nach dem Dialysator angeordnet und verfügt über eine Überlauföffnung mit Ventil. Über eine Rezirkulationsleitung und ein Ventil ist dieses Überlaufgefäß mit dem Eingang der Pumpe vor dem Dialysator verbunden. Aus den unterschiedlichen Kolbenlaufzeiten der Gleitkolbenmeßeinrichtungen wird die jeweils aktuelle Ist-Ultrafiltrationsrate ermittelt und der zentralen Steuereinrichtung mitgeteilt. Die zentrale Steuereinrichtung gibt diese Werte gemeinsam mit dem eingegebenen Sollwert für die Ultrafiltrationsrate an die Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes weiter. Der Soll-Transmembrandruck wird aus der Soll-Ultrafiltrationsrate, der Ist-Ultrafiltrationsrate und dem Ist-Transmembrandruck berechnet. Der Ist-Transmembrandruck wird im Transmembrandruckregler aus den mit Hilfe der Druckmesser ermittelten Druckwerten auf der venösen Blutseite bzw. der Spülmittelseite des Dialysators bestimmt. Aus dem Vergleich zwischen Soll- und Ist-Transmembrandruck wird eine Regelgröße für die Ansteuerung der Pumpe nach dem Dialysator gewonnen, mit deren Hilfe der Dialysatdruck so nachgeführt wird, daß im Zeitintervall bis zur nächsten Transmembrandruck-Sollwertausgabe Übereinstimmung zwischen Transmembrandruck-Istwert und Transmembrandruck-Sollwert besteht. Mit der vor dem Dialysator angeordneten Gleitkolbenmeßeinrichtung wird der Fluß im Dialysatkreislauf ermittelt und zur Proportionierung von Reinwasser und Dialysekonzentrat genutzt. Zusätzlich wird mit diesem Flußwert erfindungsgemäß die Regelung des Flusses mittels der vor dem Dialysator angeordneten Pumpe auf einen Sollwert durchgeführt. Die Stabilisierung dieses Flusses wirkt sich vorteilhaft auf die mit den beiden Gleitkolbenmeßeinrichtungen erreichbare Genauigkeit aus. Um Bilanzierfehler durch freie Luftblasen zu vermeiden, ist zwischen Dialysator und der diesem nachgeordneten Gleitkolbenmeßeinrichtung der an sich bekannte Gasabscheider eingefügt, der die im Spülmittel und nach dem Durchtritt durch den Dialysator unweigerlich frei werdende Luft absondert und erfindungsgemäß über den mittels Ventil schaltbaren Bypass an der Gleitkolbenmeßeinrichtung vorbei und vor der Pumpe nach dem Dialysator wieder in den Spülmittelkreis leitet. Die Füllstandssonde des Gasabscheiders öffnet das Ventil bei vorhandener Luft im Gasabscheider erst bei Erreichen einer Endlage des Kolbens in der nachgeordneten Gleitkolbenmeßeinrichtung, vorzugsweise nach einem Kolbendoppelhub, und hält es solange geöffnet, wie durch die Füllstandssonde noch das Vorhandensein von Gas angezeigt wird, längstens jedoch eine begrenzte Maximalzeit. Durch das dosierte Abführen der freien Luft zu zeitlich definierten Zeitpunkten wird der Störeinfluß der entweichenden Luft auf die Ultrafiltrationsratenermittlung und -regelung minimiert.An overflow vessel is located behind the pump after the dialyzer and has an overflow opening with valve. Via a recirculation line and a valve, this overflow vessel is connected to the inlet of the pump in front of the dialyzer. From the different piston life of the Gleitkolbenmeßeinrichtungen the current actual ultrafiltration rate is determined and communicated to the central control device. The central control device forwards these values together with the entered setpoint value for the ultrafiltration rate to the device for determining the desired transmembrane pressure. The target transmembrane pressure is calculated from the target ultrafiltration rate, the actual ultrafiltration rate and the actual transmembrane pressure. The actual transmembrane pressure is determined in the transmembrane pressure regulator from the pressure values determined on the venous blood side or the detergent side of the dialyzer with the aid of the pressure meter. From the comparison between the target and actual Transmembrandruck a control variable for the control of the pump is obtained after the dialyzer, with the help of the dialysate pressure is tracked so that in the time interval until the next transmembrane pressure setpoint output match between Transmembrandruck actual value and Transmembrandruck setpoint consists. With the arranged before the dialyzer Gleitkolbenmeßeinrichtung the flow is determined in the dialysate and used for the proportioning of pure water and dialysis concentrate. In addition, with this flow value according to the invention, the regulation of the flow by means of the pump arranged in front of the dialyzer is carried out to a desired value. The stabilization of this flow has an advantageous effect on the achievable with the two Gleitkolbenmeßeinrichtungen accuracy. In order to avoid accounting errors due to free air bubbles, between the dialyzer and this downstream Gleitkolbenmeßeinrichtung the known gas separator is inserted, which secretes the rinsing agent and after passing through the dialyzer inevitably released air and according to the invention via the valve switchable by means of bypass on the Gleitkolbenmeßeinrichtung past and in front of the pump after the dialyzer again leads into the detergent circuit. The filling level probe of the gas separator opens the valve with existing air in the gas separator until reaching an end position of the piston in the downstream Gleitkolbenmeßeinrichtung, preferably after a piston double stroke, and keeps it open as long as the level sensor nor the presence of gas is displayed, but at the longest one limited maximum time. The metered discharge of the free air at time-defined points in time minimizes the interference of the escaping air with the ultrafiltration rate determination and control.
Zur Durchführung der Behandlungsart sequentielle Ultrafiltration bzw. Hämofiltration wird von single-pass-Betrieb des Spülmittelkreises über entsprechende Ventile und die Rezirkulationsleitung auf Rezirkulation umgeschaltet, so daß beide Gleitkolbenmeßeinrichtungen vom Spülmittel und vom Ultrafiitrat durchflossen werden. Der Überschuß, der durch die entzogene Ultrafiltratmenge ständig auftritt, entweicht über die Überlauföffnung des Überlaufgefäßes und steht dort zur Probenentnahme und zur Volumenkontrolle zur Verfügung. Danach ist es möglich, mit der gleichen Geschwindigkeit wie bei der Betriebsart Dialyse eine brauchbare Meßgröße bereitzustellen, da beide Gleitkolbenmeßeinrichtungen durchströmt werden und der gleiche Spülmittelfluß wie bei Dialyse vorhanden ist.To carry out the type of treatment sequential ultrafiltration or hemofiltration is switched from single-pass operation of the flushing circuit via appropriate valves and the recirculation line to recirculation, so that both Gleitkolbenmeßeinrichtungen are traversed by the detergent and the Ultrafiitrat. The excess, which constantly occurs due to the withdrawn ultrafiltrate, escapes via the overflow opening of the overflow vessel and is available there for sampling and for volume control. Thereafter, it is possible to provide a useful measurement at the same speed as in the dialysis mode, since both Gleitkolbenmeßeinrichtungen are flowed through and the same Spülmittelfluß as dialysis is present.
Besondere Vorteile treten ebenfalls bei kleinen Ultrafiltrationsraten nahe der Rate 0 auf, da der Transmembrandruck bei jeder Betriebsart kontinuierlich erfaßt wird und demzufolge durch die ebenfalls kontinuierliche druckabhängige Drehzahlregelung der Pumpenach dem Dialysator ein Transmembrandruck <0 vermieden werden kann. Im Normalfall wird also keine Bypassschaltung erfolgen (die zur Minderung der Dialyseeffektivität führt), da die Ausgaben von bestimmten Transmembrandruck-Sollwerten gesperrt werden können. Insbesondere bei single-needle, wo eine ständige Änderung des Blutdruckes auftritt, gestattet die schnelle Drucknachführung auf der Spülmittelseite des Dialysators durch die genannte Pumpe eine weitgehende Vermeidung der Momentanbewässerung des Patienten, die besonders bei Membranruptur des Dialysators schwerwiegende Folgen haben kann. Die Verwendung des Transmembrandruckes als Führungsgröße sichert die Vermeidung der ungewünschten Zwangsultrafiltration bei single-needle. Somit können auch bei single-needle kleine Ultrafiltrationsraten erreicht werden.Particular advantages also occur at small ultrafiltration rates near the rate 0, since the transmembrane pressure is continuously detected in each mode and consequently a transmembrane pressure <0 can be avoided by the also continuous pressure-dependent speed control of the pump after the dialyzer. In the normal case, therefore, no bypass circuit will take place (which leads to the reduction of the dialysis efficiency), since the outputs of certain transmembrane pressure setpoints can be disabled. Especially in single-needle, where a constant change in blood pressure occurs, the fast pressure tracking on the detergent side of the dialyzer by said pump allows a substantial avoidance of the instantaneous watering of the patient, which can have serious consequences especially in membrane rupture of the dialyzer. The use of the transmembrane pressure as a guide ensures the avoidance of unwanted forced ultrafiltration in single-needle. Thus, even with single-needle small ultrafiltration rates can be achieved.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawings show
Fig. 1: den gesamten prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2: Ausführungsformen des Transmembrandruckreglers und des Flußreglers sowie deren Zusammenhang mit wesentlichenFig. 1: the entire basic structure of the device according to the invention Fig. 2: embodiments of the transmembrane pressure regulator and the flux controller and their relationship with essential
anderen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung Fig.3: eine Ausführungsform der Einrichtung zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate und deren Zusammenhang mit der zentralen Steuereinheit und der Einrichtung zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes.3 shows an embodiment of the device for determining the actual ultrafiltration rate and its relationship with the central control unit and the device for determining the desired transmembrane pressure.
In Fig. 1 sind nur die für die Erfindung relevanten bzw. zu ihrer Erklärung unbedingt erforderlichen Elemente des Spülmittelkreislaufes dargestellt.FIG. 1 shows only those elements of the detergent circuit which are relevant to the invention or which are absolutely necessary for their explanation.
In der Betriebsart Dialyse wird erwärmtes, vorentgastes und im gewünschten Verhältnis mit Konzentrat gemischtes Reinwasser als Spülmittel mit der Pumpe 1 über den Zufluß 23 und das geöffnete Ventil 22 angesaugt und durch die Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 gefördert. Der Kolben 3a wird dabei durch die wechselweise Schaltung der Ventilgruppen 3 bund 3c mittels der Entlagensensoren 3d periodisch vom Spülmittel hin und her bewegt. Die elektrischen Verbindungen zur Ansteuerung der Ventilgruppen 3 b, 3 c (sowie 15 b, 15c) wurden der besseren Übersicht wegen nicht dargestellt. Die Signale der Endlagensensoren werden der Einrichtung 26 zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate zugeführt, die unter anderem die Laufzeit des Kolbens 3a der Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 ermittelt sowie das Durchflußvolumen zählt. Ein dem mit derIn the dialysis mode heated, vorentgastes and mixed in the desired ratio with concentrate pure water is sucked as a rinsing agent with the pump 1 via the inlet 23 and the open valve 22 and funded by the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3. The piston 3a is thereby reciprocated by the alternating circuit of the valve groups 3 bund 3c by means of the displacement sensors 3d periodically from the detergent. The electrical connections for controlling the valve groups 3 b, 3 c (and 15 b, 15 c) were not shown for the sake of clarity. The signals of the end position sensors are supplied to the device 26 for determining the actual ultrafiltration rate, which determines, inter alia, the transit time of the piston 3a of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 and the flow rate counts. A with the
Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 ermittelten Fluß proportionales Signal wird von der Einrichtung 26 dem Flußregler 24 zugeführt, der der Regelung des durch Pumpe 1 geförderten Flusses auf einen Sollwert dient. Im Ausführungsbeispiel ist Pumpe 1 eine mittels Gleichstrommotor betriebene Zahnradpumpe. Im Normalfall sind die Ventile 6 und 7 bei Dialyse geöffnet und Ventil 8 geschlossen, das Spülmittel fließt durch den Dialysator 9. Im Bedarfsfall kann der Dialysator 9 auch über den Bypass umgangen werden, dazu sind die Ventile 6,7 geschlossen und Ventil 8 ist geöffnet.Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 detected flow proportional signal is supplied from the device 26 to the flow controller 24, which serves to control the funded by pump 1 flow to a desired value. In the exemplary embodiment, pump 1 is a gear pump operated by means of a DC motor. Normally, the valves 6 and 7 are open during dialysis and valve 8 is closed, the flushing agent flows through the dialyzer 9. If necessary, the dialyzer 9 can also be bypassed via the bypass, to the valves 6,7 are closed and valve 8 is open ,
Ein- und ausgangsseitig sind auf der Spülmittelseite des Dialysators 9 zwei Druckmesser 4,10 angeordnet. Auf der venösen Blutseite des Dialysators 9 befindet sich ein weiterer Druckmesser 5. Die elektrischen Signale der Druckmesser 4,10, 5 werden dem Transmembrandruckregler 25 zugeführt.On the input and output side, two pressure gauges 4, 10 are arranged on the flushing agent side of the dialyzer 9. On the venous blood side of the dialyzer 9 is another pressure gauge 5. The electrical signals of the pressure gauge 4,10, 5 are fed to the transmembrane pressure regulator 25.
Das Spülmittel wird im single-pass-Betrieb durch den Dialysator 9 gefördert und gelangt in den Gasabscheider 11, der das Eindringen von ungelöster Luft in die zweite Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 verhindern soll. Der Gasabscheider 11 verfügt über eine Füllstandssonde 58 mit nachfolgender Auswerteschaltung 13, die bei Luft das Ventil 12 dann öffnet, wenn der Kolben 15a diejenige Endlage erreicht, an der ein Laufzeitmeßvorgang abgeschlossen wird. Die Luft entweicht über Ventil 12 und die Bypassleitung 14 an der Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 vorbei zur Pumpe 16. Die Öffnungszeit von Ventil 12 dauert solange, bis die Füllstandssonde 58 wieder Spülmittel erkennt, längstens jedoch eine begrenzte Maximalzeit. Das verbrauchte Spülmittel wird weiter durch die Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 gefördert, deren Funktionsweise mit derjenigen der Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 identisch ist. Die Endlagensensoren 15d sind ebenfalls mit der Einrichtung 26 zur Ermittlung der tst-Ultrafiltrationsrate verbunden, die die Laufzeit des Kolbens 15a ermittelt sowie das Durchflußvolumen zählt. Die Einrichtung 26 zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate ist mit der zentralen Steuereinheit 2 verbunden, die über die Einrichtung 27 zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes mit dem Transmembrandruckregler 25 zusammengeschaltet ist. Aus dem Zusammenwirken dieser Einheiten, deren Funktionsweise in Verbindung mit den Fig.2und3noch näher erläutert wird, wird eine Regelgröße für die Ansteuerung der Pumpe 16 gewonnen, die den Dialysatdruck so verstellt, daß im Endeffekt die gewünschte Größe der Ultrafiltrationsrate erzielt wird.The rinsing agent is conveyed in single-pass operation through the dialyzer 9 and enters the gas separator 11, which is intended to prevent the penetration of undissolved air into the second Gleitkolbenmeßeinrichtung 15. The gas separator 11 has a level sensor 58 with subsequent evaluation circuit 13 which opens the valve 12 when the piston 15a reaches the end position at which a transit time measurement process is completed. The air escapes through valve 12 and the bypass line 14 past the Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 to the pump 16. The opening time of valve 12 lasts until the level sensor 58 again detects detergent, but at the longest a limited maximum time. The spent detergent is further promoted by the Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 whose operation is identical to that of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3. The end position sensors 15d are also connected to the device 26 for determining the tst ultrafiltration rate, which determines the running time of the piston 15a and counts the flow volume. The device 26 for determining the actual ultrafiltration rate is connected to the central control unit 2, which is interconnected via the device 27 for determining the desired transmembrane pressure with the transmembrane pressure regulator 25. From the interaction of these units, whose operation will be explained in more detail in connection with the Fig.2und3, a control variable for the control of the pump 16 is obtained, which adjusts the dialysate pressure so that in effect the desired size of the ultrafiltration rate is achieved.
Pumpe 16 ist im Ausführungsbeispiel eine von einem Gleichstrommotor angetriebene Zahnradpumpe. Über die Relation der Drehzahlen von Pumpe 1 und Pumpe 16 lassen sich auf der Spülmittelseite des Dialysators 9 in gewissen Grenzen beliebig positive und negative Dialysatdrücke einstellen. Der Transmembrandruck ist also mit Pumpe 16 regelbar, wobei der Transmembrandruck-Sollwert bei ultrafiltrationsgeregelten Behandlungsarten variabel, bei Transmembrandrucksteuerung konstant ist. Bei Dialyse ist das Ventil 18 geöffnet, Ventil 21 geschlossen, das Spülmittel entweicht über die Überlauföffnung 17 a des Überlaufgefäßes 17 in den Abfluß 19. Beider Betriebsart sequentielle Ultrafiltration ist das Ventil 22 geschlossen, die Spülmittelzufuhr über Zufluß 23 gestoppt. Ventil 21 ist geöffnet, wodurch das Spülmittel von Pumpe 16 aus über das Überlaufgefäß 17 und die Rezirkulationsleitung 20 wieder an Pumpe 1 geführt wird. Das Ventil 18 ist geöffnet und das Ultrafiltrat erscheint als Spülmittelüberschuß am Abfluß 19. Gleichzeitig entweicht über diese Leitung auch freie Luft, da das Überlaufgefäß 17auf Grund der Querschnittserweiterung, der Druckverhältnisse und der Anordnung der Überlauföffnung 17a als Gasabscheider wirkt. Das Ultrafiltrat kann zur Volumenkontrolle, nach längerer Zeit auch zur Kontrolle der Zusammensetzung, am Abfluß 19 entnommen werden. Bei sequentieller Ultrafiltration sind Ventil 8 und Ventil 7 geöffnet. Die Zusammensetzung und Temperatur der rezirkulierenden Spülflüssigkeit ist bei sequentieller Ultrafiltration ohne Bedeutung. In Bezug zur Uitrafiltrationsratenregelung bei Dialyse ergeben sich bei sequentieller Ultrafiltration keine Unterschiede. Aus Fig. 2 ist der Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform des Transmembrandruckreglers 25 und des Flußreglers 24 ersichtlich. Die elektrischen Signale der Druckmesser 5,4,10 werden entsprechenden Meßverstärkern 28,29,30 zugeführt. Im Mittelwertbildner 36 wird aus den beiden vor bzw. hinter dem Dialysator 9 gemessenen Dialysatdruckwertenpoi,PD2 der mittlere Dialysatdruck "p~D gebildet. Im Differenzverstärker 31 wird dieser mittlere Dialysatdruck "jp~D vom venösen Blutdruck pv subtrahiert. Das Ergebnis dieser Differenzbildung stellt den Ist-Wert des Transmembrandruckes TMP|St dar. Dieser wird gemeinsam mit dem Soll-Wert des Transmembrandruckes TMPSoii dem Regelverstärker 33 zugeführt, der über einen Schaltregler 34 den Motor 35 der Pumpe 16 ansteuert. DerTMPSon wird von der Einrichtung 27 zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes bereitgestellt und über einen Digital-Analog-Wandler 37 dem Regelverstärker 33 zugeführt. Die Einrichtung 27 zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes führt hierzu im wesentlichen eine Operation nach der GleichungPump 16 is in the embodiment of a driven by a DC motor gear pump. About the relation of the speeds of the pump 1 and pump 16 can be set on the detergent side of the dialyzer 9 within certain limits arbitrary positive and negative Dialysatdrücke. The transmembrane pressure can therefore be regulated with pump 16, the transmembrane pressure setpoint being variable in the case of ultrafiltration-controlled types of treatment and constant in the case of transmembrane pressure control. In dialysis, the valve 18 is opened, valve 21 is closed, the flushing agent escapes via the overflow opening 17 a of the overflow vessel 17 into the drain 19. In sequential ultrafiltration mode, the valve 22 is closed, the detergent supply via inflow 23 stopped. Valve 21 is opened, whereby the rinsing agent from pump 16 via the overflow vessel 17 and the recirculation line 20 is led back to the pump 1. The valve 18 is opened and the ultrafiltrate appears as Spülmittelüberschuß at the outlet 19. At the same time escapes through this line and free air, since the overflow vessel 17 acts due to the cross-sectional widening, the pressure conditions and the arrangement of the overflow opening 17a as a gas separator. The ultrafiltrate can be removed at the outflow 19 for volume control, after a long time also for the control of the composition. In sequential ultrafiltration valve 8 and valve 7 are opened. The composition and temperature of the recirculating rinse liquid is of no importance in sequential ultrafiltration. In terms of Uitrafiltrationsratenregelung dialysis, there are no differences in sequential ultrafiltration. From Fig. 2, the construction of a preferred embodiment of the transmembrane pressure regulator 25 and the flow regulator 24 can be seen. The electrical signals of the pressure gauge 5,4,10 are supplied to respective measuring amplifiers 28,29,30. In the averaging unit 36 is of the two upstream and downstream of the dialyzer 9 measured Dialysatdruckwertenpoi, PD2, the average dialysate "p ~ D formed. In the differential amplifier 31 of this mean dialysate is" jp ~ D subtracted from the venous blood pressure p v. The result of this difference formation represents the actual value of the transmembrane pressure TMP | St dar. This is supplied together with the target value of the transmembrane pressure TMP So ii the control amplifier 33 which controls the motor 35 of the pump 16 via a switching regulator 34. The TMP So n is provided by the device 27 for determining the target Transmembrandruckes and supplied via a digital-to-analog converter 37 to the variable gain amplifier 33. The device 27 for determining the target transmembrane pressure essentially performs an operation according to the equation for this purpose
TMPSoll =TMP target =
durch. Der Ist-Wert der Ultrafiltrationsrate UFRist wird, wie später noch näher erläutert wird, von der Einrichtung 26 zur Ermittlung der Ist-Ultrafiitrationsrate über die zentrale Steuereinheit 2 bereitgestellt. Mittels der Eingabeeinheit 38 wird ein gewünschter Soll-Wert der Ultrafiltrationsrate UFRSoii eingegeben und durch die zentrale Steuereinheit 2 in geeigneter Form ebenfalls der Einrichtung 27 zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes zugeführt. Über den Analog-Digital-Wandler 32 wird der Ist-Wert des Transmembrandruckes TMP|S, in digitalisierter Form der Einrichtung 27 zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes übermittelt. Bei hinreichend guter Druckregelung durch die Pumpe 16 kann auf die Bestimmung des TMP|St für diesen Zweck verzichtet und dafür die Identität mit dem Soll-Wert des Transmembrandruckes TMPsoii angenommen werden. Über die Anzeigeeinrichtung 39 ist die Darstellung des jeweiligen Ist-Wertes der Ultrafiltrationsrate möglich. Des weiteren fcann in der zentralen Steuereinheit 2 mittels der Beziehungby. The actual value of the ultrafiltration rate UFRist is, as will be explained in more detail later, provided by the device 26 for determining the actual ultrafiltration rate via the central control unit 2. By means of the input unit 38, a desired setpoint value of the ultrafiltration rate UFR So ii is input and also supplied by the central control unit 2 in a suitable form to the device 27 for determining the desired transmembrane pressure. About the analog-to-digital converter 32, the actual value of the transmembrane pressure TMP | S , transmitted in digitized form of the device 27 for determining the target Transmembrandruckes. If the pressure regulation by the pump 16 is sufficiently good, the determination of the TMP | St waived for this purpose and for the identity with the target value of transmembrane pressure TMPsoii be accepted. About the display device 39, the representation of the respective actual value of the ultrafiltration rate is possible. Further, in the central control unit 2 by means of the relationship
TMP|St TMP | St
die Ultrafiltrationsleistung UFL des Dialysators 9 zyklisch bestimmt und angezeigt werden. Damit ist eine unmittelbare Aussage über den Zustand des Dialysators 9 möglich. Von besonderem Vorteil ist, daß die Messung dieser Kenngröße kontinuierlich und im tatsächlichen Arbeitspunkt des Dialysators 9 erfolgt, ohne daß irgendwelche Betriebsverhältnisse des hydraulischen Systems für die Messung verändert werden müssen. Die Vorrichtung erkennt somit automatisch, was für ein Dialysator angeschlossen ist und alle Regelschritte können der Dialysatorleistung angepaßt werden.the ultrafiltration power UFL of the dialyzer 9 is determined and displayed cyclically. For an immediate statement about the state of the dialyzer 9 is possible. It is of particular advantage that the measurement of this characteristic takes place continuously and in the actual working point of the dialyzer 9, without any operating conditions of the hydraulic system having to be changed for the measurement. The device thus automatically recognizes what is connected to a dialyzer and all control steps can be adapted to the dialyzer performance.
Fig. 2 zeigt weiterhin eine vorteilhafte Ausführungsform des Flußreglers 24. Der Regelverstärker 41 erhält seine Eingangssignale über ein Digital-Analog-Wandler40 aus der Einrichtung 26 zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate und durch den eingegebenen Fluß-Sollwert. DerDrehzahl-Fluß-Vergleicher 42 bildet aus dem Ausgangssignal des Regelverstärkers 41 und einem über die Leitung 57 von Motor 44 abgeleiteten drehzahlproportionalen Signal das Steuersignal für den Schaltregler 43, der über den Motor 44 die Pumpe 1 ansteuert. Die zusätzlich eingefügte Drehzahlregelung dient der Flußstabilisierung insbesondere in den Pausen zwischen der Zurverfügungstellung des jeweils neuen Fluß-Istwertes, derauf Grund der Arbeitsweise der Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 in bestimmten Zeitabständen ermittelt wird.Fig. 2 also shows an advantageous embodiment of the flux controller 24. The control amplifier 41 receives its input signals via a digital-to-analog converter 40 from the means 26 for determining the actual ultrafiltration rate and by the input flux setpoint. The speed-flux comparator 42 forms from the output signal of the control amplifier 41 and a speed-proportional signal derived via the line 57 from the motor 44, the control signal for the switching regulator 43, which controls the pump 1 via the motor 44. The additionally inserted speed control is used to stabilize the flow, in particular in the intervals between the provision of the respective new actual flux value, which is determined on the basis of the operation of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 at certain time intervals.
Fig.3 dient im wesentlichen der Erläuterung der Funktionsweise der Einrichtung 26 zur Ermittlung der Ist-Ultrafiltrationsrate. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Einrichtung werden die Umschaltsignale der Endlagensensoren 3d, 15d der Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 bzw. 15 den Eingängen von Zähleinrichtungen 46,47 zugeführt. Weiterhin stehen an den Zähleinrichtungen 46,47 die Taktimpulse des Zeitgebers 45 mit der quarzstabilen Zähifrequenzf an, mit deren Hilfe dem zeitlichen Abstand von jeweils zwei Umschaltsignalen der Endlagensensoren 3d, 15d entsprechende Impulszahlen Z1, Z2 pro Kolbenhub zugeordnet werden. Nach Abschluß eines Zählvorganges werden die Impulszahlen Z1 -, Z2 im jeweiligen Speicher 49 bzw. 50 zwischengespeichert. In den Mittelwertbildnern 51,52 erfolgt eine gleitende Mittelwertbildung über mehrere Kolbenhübe der Gleitkolbenmeßeinrichtung 3,15 in der Weise, daß die jeweils aktuell ermittelte Impulszahl Z1 bzw. Z2 in die Mittelwertbildung einbezogen wird und dafür die jeweils älteste Impulszähl Z1 bzw. Z2 entfällt. Dadurch stehen zum Zeitpunkt der Ausgabe einer neuen Impulszahl Z1 bzw. Z2 auch gleichzeitig die entsprechenden Mittelwerte Z1 bzw. Z2 zur Verfügung, die vom Kalkulator 53 für die Ist-Ultrafiltrationsrate gemäß nachfolgender Operation weiterverarbeitet werden:3 essentially serves to explain the mode of operation of the device 26 for determining the actual ultrafiltration rate. In a preferred embodiment of this device, the switching signals of the end position sensors 3d, 15d of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 and 15 are supplied to the inputs of counters 46,47. Furthermore, the clock pulses of the timer 45 with the quartz-stable Zähifrequenzf are at the counters 46,47, with the help of the time interval of two switching signals of the end position sensors 3d, 15d corresponding pulse numbers Z 1 , Z 2 are assigned per piston stroke. After completion of a counting process, the pulse numbers Z 1 - , Z 2 are temporarily stored in the respective memory 49 and 50 respectively. In the averaging agents 51,52 there is a sliding averaging over several piston strokes of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3.15 in such a way that the respectively currently determined pulse number Z 1 and Z 2 is included in the averaging and for each of the oldest pulse count Z 1 and Z 2 deleted. Characterized available at the time of the issue of a new pulse number Z 1 and Z 2 at the same time the corresponding mean values Z 1 and Z 2 are available, which are further processed by the calculator 53 for the actual ultrafiltration rate according to the following operation:
URF111 = 3600· VM-f (-ψ- --=-) Z2 Z1 URF 111 = 3600 * V M -f (-ψ- - = -) Z 2 Z 1
UFRist = Ist-Wert der Ultrafiltrationsrate (in ml/h)UFRist = actual value of the ultrafiltration rate (in ml / h)
VM = Hubvolumen der Gleitkolbenmeßeinrichtungen (für beide identisch) (in ml)V M = Stroke volume of the Gleitkolbenmeßeinrichtungen (identical for both) (in ml)
f_ _ = Zählfrequenz (in Hz)f_ _ = counting frequency (in Hz)
Z1, Z2 = Mittelwerte der Impulszahlen für die Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3 bzw. 15Z 1 , Z 2 = average values of the pulse numbers for the Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3 and 15
Der Ist-Wert der Ultrafiltrationsrate UFRin wird, wie bereits beschrieben, über die zentrale Steuereinheit 2 der Einrichtung 27 zur Ermittlung des Soll-Transmembrandruckes zugeführt. Die Einrichtung 27 besteht vorzugsweise aus dem Kalkulator 54 für den Soll-Transmembrandruck und der Transmembraridruckkorrektureinrichtung 55, die in Wechselwirkung mit der zentralen Steuereinheit 2 für eine lineare Approximation des Verlaufs zwischen Ist-Wert der Ultrafiltrationsrate UFRi5, und dem Soll-Wert des Transmembrandruckes TMPsoii sorgt. Wie bereits beschrieben wird nach jedem Meßzyklus der Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3,15 ein neuer Soll-Wert des Transmembrandruckes bestimmt, der bis zum nächsten Zyklus bestehen bleibt. Um zu starke Regelschwankurtgen durch vom Kalkulator 54 ermittelte stark abweichende Werte des TMPSou zu verhindern, erfolgt eine schrittweise Annäherung des von der Transmembrandruckkorrektoreinrichtung 55 ausgegebenen TMPs0Ii in festgelegten Schrittgrößen.mit einer maximalen Schrittbegrenzung.The actual value of the ultrafiltration rate UFRi n is, as already described, supplied via the central control unit 2 of the device 27 for determining the target transmembrane pressure. The device 27 preferably consists of the calculator 54 for the target transmembrane pressure and the transmembrane pressure correction device 55, which interacts with the central control unit 2 for a linear approximation of the variation between the actual value of the ultrafiltration rate UFRi 5 and the target value of the transmembrane pressure TMPsoii provides. As already described, a new nominal value of the transmembrane pressure is determined after each measuring cycle of the Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3.15, which remains until the next cycle. In order to prevent excessive control fluctuations due to strongly deviating values of the TMP So u determined by the calculator 54, a stepwise approximation of the TMP 0 Ii output by the transmembrane pressure correction device 55 takes place in predetermined step sizes with a maximum step limitation.
Zur Sicherung einer zeitproportionalen Abarbeitung der gewünschten Ultrafiltratmenge innerhalb einer bestimmten Zeit kann der Soll-Wert der Ultrafiltrationsrate zeitgesteuert dem Ist-Wert der Ultrafiltratmenge angepaßt werden. Vorteilhafterweise werden dazu die Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3,15 zu Behandlungsbeginn synchronisiert, um einen zufälligen Anfangsversatz der Kolben auszuschließen. Die Hubzahlerfassung erfolgt durch Zählung ganzer Hübe sowie durch Ermittlung des momentanen Standes der Kolben 3a, 15a mittels Interpolation von letzter Laufzeit und Istzeit. Die Synchronisierung der Kolben 3 a, 15 a erfolgt durch Ansteuerung der Ventilgruppen 15b, 15c über die Synchronisiereinrichtung 48, die nach Auftreten eines von der zentralen Steuereinheit 2 kommenden Impulses diese Ventilgruppen elektronisch mit im Vergleich zum normalen Kolbenhubzyklus hoher Frequenz umschaltet. Dadurch entfernt sich der Kolben 15a der Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 jeweils nur unwesentlich von seiner einen Endlage. Sobald auch der Kolben 3a der Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 eine bestimmte Endlage erreicht, wird die Synchronisiereinrichtung 48 gestoppt und der normale Betrieb der Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3,15 aufgenommen.To ensure a time-proportional processing of the desired ultrafiltrate amount within a certain time, the desired value of the ultrafiltration rate can be adjusted in a time-controlled manner to the actual value of the ultrafiltrate quantity. Advantageously, the Gleitkolbenmeßeinrichtungen be synchronized 3.15 at the beginning of treatment in order to exclude a random initial offset of the piston. The Hubzahlerfassung takes place by counting whole strokes and by determining the current state of the pistons 3a, 15a by means of interpolation of last runtime and actual time. The synchronization of the pistons 3 a, 15 a is carried out by driving the valve groups 15 b, 15 c via the synchronizer 48, which switches after occurrence of coming from the central control unit 2 pulse these valve groups electronically with respect to the normal Kolbenhubzyklus high frequency. As a result, the piston 15a of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 15 each only slightly removed from its one end position. As soon as the piston 3a of the Gleitkolbenmeßeinrichtung 3 reaches a certain end position, the synchronizer 48 is stopped and recorded the normal operation of Gleitkolbenmeßeinrichtungen 3.15.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD29558886A DD255478A1 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | DEVICE FOR EXTRACORPORAL TREATMENT OF BLOOD |
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| DD29558886A DD255478A1 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | DEVICE FOR EXTRACORPORAL TREATMENT OF BLOOD |
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ID=5583327
Family Applications (1)
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| DD29558886A DD255478A1 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | DEVICE FOR EXTRACORPORAL TREATMENT OF BLOOD |
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| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD255478A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4220436A1 (en) * | 1992-06-25 | 1994-01-05 | Riggers Medizintechnik Thalhei | Free-piston device for measuring flow rates, esp. in dialysis machines - in which two cylinders and pistons of different volumes are used, and measuring and protection systems with separate piston-position sensors operate valves and provide output signal |
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-
1986
- 1986-10-27 DD DD29558886A patent/DD255478A1/en not_active IP Right Cessation
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