DE19702213A1

DE19702213A1 - Apparatus for mixing liquids, especially for dialysis

Info

Publication number: DE19702213A1
Application number: DE19702213A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich Dr Polaschegg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 1998-07-30

Abstract

An apparatus is claimed to produce a medical solution by volumetric mixing of two fluids with controlled feeds. The apparatus has a valve or pump to determine the flow of the first fluid in series with a volume or flow meter which is insensitive to air. A control opens the valve or pump at controlled intervals to deliver a given volume of the fluid into the circuit. Also claimed is a process for the controlled addition of a first liquid to a circulating system of a second liquid. The valve or pump are operated in cycles which match the registered volumes at the volume or flow meter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Dialysierflüssigkeit (Dialysat) aus flüssigem Dialysekonzentrat und Wasser für die Hämodialyse, Hämodiafiltration, Hämofiltration oder Peritonealdialyse.The invention relates to an apparatus and a method for producing Dialysis fluid (dialysate) from liquid dialysis concentrate and water for hemodialysis, Hemodiafiltration, hemofiltration or peritoneal dialysis.

Hämodialyse, Hämofiltration, Hämodiafiltration, im weiteren nur Hämodialyse genannt sowie Peritoneladialyse, sind Verfahren zur Behandlung der akuten und chronischen Niereninsuffizienz. Mit diesen lebenserhaltenden Verfahren werden derzeit mehr als sechshunderttausend Menschen weltweit chronisch behandelt. Bei der Hämodialyse handelt es sich um ein extrakorporales Blutbehandlungsverfahren. Dabei wird Blut an einer semipermeablen Membran vorbeigeleitet und entweder dialysiert oder filtriert. Dadurch werden Urämietoxine entfernt. Bei der Hämodialyse und Hämodiafiltration strömt an der anderen Seite der Membran eine Austauschflüssigkeit, Dialysierflüssigkeit oder Dialysat genannt. Bei der Hämofiltration wird das Ultrafiltrat durch eine im wesentlichen gleich große Menge an physiologischer Elektrolytlösung ersetzt. Bei der Peritonealdialyse wird die Dialysierflüssigkeit in den Bauchraum eingeleitet und mehrmals am Tage (CAPD) oder in rascher Folge (CCPD) ausgetauscht.Hemodialysis, hemofiltration, hemodiafiltration, hereinafter referred to as hemodialysis as well Peritoneal dialysis, are procedures for the treatment of acute and chronic Renal failure. With these life-sustaining procedures, more than currently six hundred thousand people treated chronically worldwide. Hemodialysis is about is an extracorporeal blood treatment procedure. Blood is on one semipermeable membrane passed and either dialyzed or filtered. This will Uremia toxins removed. In hemodialysis and hemodiafiltration flows on the other side the membrane is called an exchange fluid, dialysis fluid or dialysate. In the Hemofiltration is the ultrafiltrate by an essentially equal amount of physiological electrolyte solution replaced. In peritoneal dialysis, the dialysis fluid introduced into the abdomen and several times a day (CAPD) or in quick succession (CCPD) exchanged.

Den Behandlungsverfahren ist gemein, daß große Mengen an Dialysierflüssigkeit benötigt werden. Bei der Hämodialyse sind es typisch 100 l, bei der Hämofiltration 40l bei der CCPD 20l pro Behandlung.The treatment methods have in common that large amounts of dialysis fluid are required will. With hemodialysis it is typically 100 l, with hemofiltration 40 l with CCPD 20 l per treatment.

Der Stand der Technik der Hämo- und Peritonealdialyse ist in Standardwerken dokumentiert. Zur Gerätetechnik für die Hämodialyse wird auf die Arbeit des Erfinders: "Polaschegg HD, Levin NW. Hemodialysis Machines and Monitors. Jacobs C, Kjellstrand CM, Koch KM, Winchester JF, editors. Replacement of renal function by dialysis, 4th ed. Kluwer academic publishers, 1996: 333-79" verwiesen.The state of the art in hemo- and peritoneal dialysis is documented in standard works. For the device technology for hemodialysis, the inventor's work: "Polaschegg HD, Levin NW. Hemodialysis Machines and Monitors. Jacobs C, Kjellstrand CM, Koch KM, Winchester JF, editors. Replacement of renal function by dialysis, 4th ed. Kluwer academic publishers, 1996: 333-79 ".

Der Stand der Technik ist zwar weit entwickelt, jedoch sind Geräte immer noch mit Sicherheitsmängeln behaftet. Darüberhinaus ist Anschaffung und Betrieb von Hämodialysegeräten mit hohen Kosten verbunden, die angesichts wachsender Patientenzahlen die Gesellschaft zunehmend belasten.The state of the art is well developed, but devices are still included Security deficiencies. In addition, the acquisition and operation of Hemodialysis machines are associated with high costs in the face of growing patient numbers increasingly burdening society.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit dem die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Mischsystemen für die Hämodialyse erhöht und gleichzeitig die Herstellkosten vermindert werden. Erreicht wird dies durch Ersatz der üblichen, volumetrisch arbeitenden Konzentratpumpe durch eine Kombination aus einem Ventil oder einer einfachen Pumpe mit einem, im wesentlichen luftunempfindlichen, Volumen- oder Flußsensor.The object of the present invention is to specify a device and a method with which increases the safety and reliability of mixed systems for hemodialysis and at the same time the manufacturing costs are reduced. This is achieved by replacing the usual volumetric working concentrate pump by a combination of a valve or a simple pump with an essentially air-insensitive, volume or flow sensor.

Geräte, die nach dem Prinzip der volumetrischen Mischung Dialysat herstellen, werden z. B. von der Firma Fresenius Medicale Care hergestellt. Das Arbeitsprinzip ist u. a. in der deutschen Patentschrift: "Schäl W, inventors. Fresenius AG, assignee. Vorrichtung zur Hämodialyse und zum Entziehen von Ultrafiltrat. DE patent 28 38 414. 10/31/84" (US-patent 4267040) beschrieben. Entsprechend der DE 28 38 414 wird Dialysekonzentrat mit einer volumetrisch arbeitenden Pumpe einem Wasserstrom zugeführt. Die Gesamtmenge aus Wasser+Konzentrat=Dialysat wird mit Hilfe einer Bilanzkammer festgelegt, die gleichzeitig zur Flüssigkeitsbilanzierung dient. Bei dieser Konzentratpumpe handelt es sich um eine Membranpumpe, deren Hubvolumen manuell einstellbar ist und die von einem Hubmagneten angetrieben wird. Alternativ kann der Antrieb über einen Schrittmotor erfolgen, um eine elektrisch-variable Zudosierung zu ermöglichen. Dies ist von Vorteil, wenn die Konzentration der Dialyse durch eine Programmsteuerung vorgebbar sein soll. Diese Kolbenpumpe weist ein Ein- und ein Auslaßventil auf, die jeweils durch Druckunterschiede geöffnet und durch Federn geschlossen werden. Dies hat zur Folge, daß das Einlaßventil der Pumpe bereits bei geringem Überdruck auf der Einlaßseite öffnet wodurch die Pumpgenauigkeit sinkt. Für den Fall, daß das Konzentrat aus offenen Behältern angesaugt wird, hat dies keinen Nachteil zur Folge. Zunehmend wird jedoch aus Kostengründen Konzentrat über zentrale Verteilersysteme, die unter Druck stehen, angeliefert. In diesem Fall ist ein Druckausgleichsystem erforderlich, was die Gesamtkosten erhöht und die Zuverlässigkeit verringert. Die Pumpe hat ferner funktionelle Nachteile. Wird Konzentrat aus einem offenen Behälter angesaugt und geht das Konzentrat zur Neige, so pumpt die Pumpe Luft, ohne daß dies unmittelbar erkannt wird. Bei längerem Anhalten dieses Zustandes kann es durch Ausfällung des Konzentrats überdies zu einem Verkleben der Ventile kommen. Die Pumpe pumpt dann nicht mehr. Der erfahrene Techniker spült dann mit Hilfe einer Spritze die Pumpe. Zu Beginn der Hämodialyse dauert es einige Minuten, bis die Dialysierflüssigkeit die erforderliche Konzentration aufweist, da das Hubvolumen der Pumpe nicht stark erhöht werden kann, was erforderlich wäre um das gespeicherte Flüssigkeitsvolumen durch Zugabe einer entsprechenden Menge an Konzentrat auf die gewünschte Konzentration zu bringen.Devices that manufacture dialysate on the principle of volumetric mixing are used, for. B. manufactured by Fresenius Medicale Care. The working principle is u. a. in the German Patent specification: "Schäl W, inventors. Fresenius AG, assignee. Device for hemodialysis and for removing ultrafiltrate. DE patent 28 38 414. 10/31/84 "(US patent 4267040) described. According to DE 28 38 414 dialysis concentrate with a volumetric working pump fed to a water flow. The total amount Water + concentrate = dialysate is determined with the help of a balancing chamber, which is also used for Liquid balancing serves. This concentrate pump is a Diaphragm pump, whose stroke volume can be adjusted manually and that of a lifting magnet is driven. Alternatively, the drive can be via a stepper motor in order to to enable electrically variable metering. This is beneficial when concentrating dialysis should be predeterminable by program control. This piston pump has one Inlet and outlet valves on, each opened by pressure differences and by springs getting closed. As a result, the inlet valve of the pump is already at a low level Overpressure on the inlet side opens, reducing the pumping accuracy. In the event that Concentrate is sucked from open containers, this has no disadvantage. For cost reasons, however, concentrate via central distribution systems is increasing under pressure, delivered. In this case, what is needed is a pressure equalization system the total cost increases and the reliability decreases. The pump is also functional Disadvantage. If concentrate is sucked out of an open container, the concentrate goes to Tilt, the pump pumps air without being immediately recognized. For a long time If this condition persists, the concentrate can precipitate The valves come sticking. The pump will then no longer pump. The experienced technician then rinses the pump using a syringe. It takes some at the beginning of hemodialysis Minutes until the dialysis fluid has the required concentration, because that Stroke volume of the pump can not be increased significantly, which would be necessary for that stored liquid volume by adding an appropriate amount of concentrate bring the desired concentration.

Alternativ zur volumetrischen Mischung sind auch Geräte am Markt erhältlich, bei denen die Mischung über ein Rückkopplungsverfahren durch Steuerung einer Pumpe oder eines Ventils mit Hilfe einer Leitfähigkeitsmessung erfolgt. Ein Dialysesystem, bei dem die Mischung durch Ansaugen des Konzentrats mittels Unterdrucks über ein Ventil mit veränderlichem Durchfluß erfolgt ist z. B. in der DE 27 45 572 beschrieben. Der Nachteil eines solchen leitfähigkeitsgesteuerten Systems liegt in der mangelnden Sicherheit. Solche Systeme erlauben nicht die Erkennung von falschen Konzentraten. Nahezu alle bekanntgewordenen Unfälle mit Dialysierflüssigkeit mit falscher Zusammensetzung erfolgten mit Geräten mit leitfähigkeitskontrolliertem Mischsystem. Um diesem Mangel abzuhelfen, sind in letzter Zeit solche Geräte mit einer zusätzlichen volumetrischen Überwachung ausgestattet worden. Diese besteht im wesentlichen darin, daß die Fördermenge der Mischpumpe überwacht wird.As an alternative to volumetric mixing, devices are also available on the market where the Mixing through a feedback process by controlling a pump or valve with the help of a conductivity measurement. A dialysis system in which the mixture is passed through Aspiration of the concentrate by means of negative pressure through a variable flow valve is done z. B. described in DE 27 45 572. The disadvantage of such Conductivity-controlled systems lie in the lack of security. Allow such systems not the detection of wrong concentrates. Almost all accidents that have come to light Dialysis fluid with the wrong composition was carried out with devices conductivity-controlled mixing system. To remedy this shortage, lately such devices have been equipped with additional volumetric monitoring. This consists essentially in that the delivery rate of the mixing pump is monitored.

Die geschilderten Nachteile werden durch die Erfindung vermieden, die darüberhinaus eine kostengünstige Lösung eines Mischsystem darstellt.The disadvantages described are avoided by the invention, which also a represents inexpensive solution of a mixing system.

Die Vorteile der Erfindung werden zunächst an Hand der Fig. 1 erläutert. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.The advantages of the invention are first explained with reference to FIG. 1. Further refinements of the invention are shown in FIGS. 2 and 3.

Fig. 1 zeigt das hydraulische Prinzipschaltbild eines flüssigkeitsbilanzierenden Hämodialysegerätes mit volumetrischer Mischung der Dialysierflüssigkeit. Wasser gelangt von einer Quelle 402 über ein Ventile 404 in einen Wasserblock 412. Das Niveau in diesem Wasserblock wird über den Niveausensor 406 reguliert, der über eine nicht dargestellte Steuereinheit das Ventil 404 so öffnet bzw. schließt, daß das Flüssigkeitsniveau im Wasserblock im wesentlichen konstant bleibt. Das Wasser gelangt über eine nicht näher bezeichnete Barriere in einen zweiten Raum des Wasserblocks wo es durch einen Heizer 410, der über einen Temperatursensor 408 und eine nicht dargestellte Steuereinheit kontrolliert wird auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt wird. Von dort gelangt die Flüssigkeit in die Rezirkulationsleitung 430, die vom Wasserblock über die Entgasungsdrossel 416, der das Entgasungsbypassventil 414 parallel geschaltet ist, den Expansionsbehälter 418, die Entgasungspumpe 420 und das Rezirkulationsventil 422 zurück zum Wasserblock führt. Von der Leitung 430 führt eine Leitung 10 zum Bilanziersystem 100. Fig. 1 shows the hydraulic principle diagram of a fluid-balancing hemodialysis machine with volumetric mixing of the dialysis solution. Water enters a water block 412 from a source 402 via valves 404 . The level in this water block is regulated by the level sensor 406 , which opens or closes the valve 404 via a control unit (not shown) such that the liquid level in the water block remains essentially constant. The water reaches a second space of the water block via a barrier, which is not specified, where it is heated to a predeterminable temperature by a heater 410 , which is controlled by a temperature sensor 408 and a control unit (not shown). From there, the liquid enters the recirculation line 430 , which leads from the water block via the degassing throttle 416 , which is connected in parallel with the degassing bypass valve 414 , the expansion tank 418 , the degassing pump 420 and the recirculation valve 422 back to the water block. A line 10 leads from line 430 to the balancing system 100 .

Es ist 100 die Bilanziervorrichtung, die so konstruiert ist, daß zufließende und abfließende Menge gleich groß sind. Frische Dialysierflüssigkeit gelangt über die Leitung 10 zur Bilanziervorrichtung 100. Von dort gelangt die Dialysierflüssigkeit über die Leitung 141 zum nicht dargestellten Dialysator. In die Leitung 141 eingefügt ist ein Leitfähigkeitssensor 121, ein Temperatursensor 123 und ein erstes Dialysatorventil 124. It is 100 the balancing device, which is designed so that the inflowing and outflowing quantities are equal. Fresh dialysis liquid reaches the balancing device 100 via the line 10 . From there, the dialysis liquid reaches the dialyzer (not shown) via line 141 . A conductivity sensor 121 , a temperature sensor 123 and a first dialyzer valve 124 are inserted into the line 141 .

Von der Leitung 141 zweigt stromab des Leitfähigkeitssensors 121 und Temperatursensors 123 eine Leitung 142 ab, die über das Bypassventil 122 zur Abflußleitung führt. Zusammen mit den Ventilen 122 und 124 und einer nicht dargestellten Steuer- und Überwachungseinrichtung dient der Leitfähigkeitssensor 121 als Schutzsystem gegen Dialyse mit falscher Zusammensetzung der Dialysierflüssigkeit und der Temperatursensor 123 als Schutzsystem gegen Dialyse mit Dialysierflüssigkeit zu hoher Temperatur: Wird einer der vorgegebenen Grenzwerte der Leitfähigkeit oder Temperatur überschritten, so wird das Ventil 124 geschlossen und das Ventil 122 geöffnet. Dialysierflüssigkeit fließt nun unter Umgehung des Dialysators zum Abfluß.A line 142 branches off from the line 141 downstream of the conductivity sensor 121 and temperature sensor 123 and leads to the drain line via the bypass valve 122 . Together with the valves 122 and 124 and a control and monitoring device (not shown), the conductivity sensor 121 serves as a protection system against dialysis with the wrong composition of the dialysis fluid and the temperature sensor 123 serves as a protection system against dialysis with dialysis fluid at too high a temperature: If one of the predetermined limit values of the conductivity or Temperature exceeded, the valve 124 is closed and the valve 122 is opened. Dialysing liquid now flows to the drain bypassing the dialyzer.

Vom Dialysator gelangt verbrauchte Dialysierflüssigkeit über die Leitung 144, in die ein zweites Dialysatorventil 125, ein Blutleckdetektor 128 und ein Dialysatdrucksensor 126 eingeschalten sind, zur Dialysatzirkulationspumpe 130 und von dort über eine Leitung 145 zu einem Luftabscheider.Used dialysis fluid passes from the dialyzer via line 144 , into which a second dialyzer valve 125 , a blood leak detector 128 and a dialysate pressure sensor 126 are connected, to the dialysate circulation pump 130 and from there via line 145 to an air separator.

Dieser ist erforderlich, weil die Bilanziereinrichtung 100 bei Eindringen von Luft nicht mehr wie erforderlich zu- und abfließende Dialysierflüssigkeit präzise bilanziert. Luft kann in den Dialysierflüssigkeitskreislauf durch Undichtigkeiten eintreten bzw. aus dem Dialysat freigesetzt werden, wenn aufgrund der Ultrafiltration der Druck im Dialysatkreislauf negativ (relativ zum Umgebungsdruck) wird.This is necessary because the balancing device 100 no longer precisely balances incoming and outgoing dialysis fluid when air enters. Air can enter the dialysis fluid circuit through leaks or be released from the dialysate if the pressure in the dialysate circuit becomes negative (relative to the ambient pressure) due to the ultrafiltration.

Vom Luftabscheider 150 zweigt eine Leitung 148 zur Ultrafiltrationspumpe 120 ab. Die Ultrafiltrationspumpe pumpt eine vorgebbare Menge an Flüssigkeit zum Abfluß 12. Da die Bilanziereinrichtung 100 dafür sorgt, daß die zu- und abfließende Menge gleich groß ist, wird durch die Aktion der Ultrafiltratpumpe der Druck im Dialysatkreislauf vermindert was im Gleichgewicht zur Ultrafiltration einer gleich großen Menge von Flüssigkeit aus dem Blut führt. Am oberen Ende des Luftabscheiders 150 befindet sich ein Niveausensor 152 und eine Ableitung 147, die über das Ventil 132 zum Abfluß 12 führt. Durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung wird das Ventil 132 geöffnet, wenn der Sensor 152 Luft detektiert und wieder geschlossen, wenn das Flüssigkeitsniveau im Luftabscheider wieder angestiegen ist. Dieser Vorgang ist nur möglich, wenn der Druck im Luftabscheider 150 über dem Atmosphärendruck liegt. Es sind deshalb Varianten gebaut worden, bei denen das Ventil 132 mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Auch sind Varianten bekannt, bei denen der Luftabscheider stromauf der Zirkulationspumpe aber stromab vom Dialysator liegt.A line 148 branches off from the air separator 150 to the ultrafiltration pump 120 . The ultrafiltration pump pumps a predeterminable amount of liquid to the drain 12 . Since the balancing device 100 ensures that the amount flowing in and out is the same, the action of the ultrafiltrate pump reduces the pressure in the dialysate circuit, which in equilibrium leads to ultrafiltration of an equal amount of liquid from the blood. At the upper end of the air separator 150 there is a level sensor 152 and a drain 147 which leads to the drain 12 via the valve 132 . A control device (not shown) opens the valve 132 when the sensor 152 detects air and closes it again when the liquid level in the air separator has risen again. This process is only possible if the pressure in the air separator 150 is above atmospheric pressure. Variants have therefore been built in which the valve 132 is connected to a vacuum source. Variants are also known in which the air separator is upstream of the circulation pump but downstream of the dialyzer.

Üblicherweise besteht eine Bilanziereinheit (100) aus zwei parallel geschalteten Bilanzkammern, die abwechselnd gefüllt und entleert bzw. in den Kreislauf geschaltet werden. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 nur eine einzige Bilanzkammer dargestellt, die im übrigen, bei Einhaltung bestimmter Randbedingungen, zum Betrieb eines Dialysegerätes ohne funktionelle Nachteile ausreicht, wie z. B. in der Patentveröffentlichung DE 43 08 586:"Hämodialysegerät mit einer Bilanzkammer" dargestellt ist.A balancing unit ( 100 ) usually consists of two balancing chambers connected in parallel, which are alternately filled and emptied or switched into the circuit. For the sake of simplicity, only a single balancing chamber is shown in FIG . B. in the patent publication DE 43 08 586: "Hemodialysis machine with a balancing chamber" is shown.

Zum Füllen der Bilanzkammer mit frischer Dialysierflüssigkeit und gleichzeitigem Entleeren der verbrauchten Dialysierflüssigkeit werden die Ventile 102 und 106 geöffnet, 104 und 108 geschlossen. Aus einer nicht dargestellten Dialysierflüssigkeitsquelle wird frische Dialysierflüssigkeit in den Kammerabschnitt 112 der Bilanzkammer 110 gedrückt. Dadurch gelangt die durch die Membran 116 getrennte, im Kammerabschnitt 114 befindliche, verbrauchte Dialysierflüssigkeit zum Abfluß 12.Valves 102 and 106 are opened, 104 and 108 are closed in order to fill the balance chamber with fresh dialysis fluid and at the same time empty the used dialysis fluid. Fresh dialysis liquid is pressed into the chamber section 112 of the balancing chamber 110 from a dialysis liquid source, not shown. As a result, the used dialysis liquid separated by the membrane 116 and located in the chamber section 114 reaches the drain 12 .

Zur Zirkulation der Dialysierflüssigkeit durch den Dialysator werden die Ventile 102 und 106 geschlossen und 104 und 108 geöffnet. Durch die Pumpe 130 wird frische Dialysierflüssigkeit aus dem Kammerabschnitt 112 gesaugt und in den Kammerabschnitt 114 gefördert. Dadurch bewegt sich die Bilanzkammermembran 116 vom, in der gewählten Darstellung, rechten Rand zum linken Rand. Das Ende dieses Vorgangs wird durch Sensoren an der Bilanzkammer oder in der Dialysierflüssigkeitsleitung erkannt und danach die Bilanzkammer von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung in den Füllbetrieb geschaltet.To circulate the dialysis fluid through the dialyzer, the valves 102 and 106 are closed and 104 and 108 are opened. Fresh dialysis fluid is sucked out of the chamber section 112 by the pump 130 and conveyed into the chamber section 114 . As a result, the balance chamber membrane 116 moves from the right edge in the selected illustration to the left edge. The end of this process is recognized by sensors on the balancing chamber or in the dialysis fluid line, and the balancing chamber is then switched to the filling mode by a control device (not shown).

Die Bilanzkammer bzw. Bilanzkammern haben ein konstantes, vorgegebenes Volumen.The balancing chamber or balancing chambers have a constant, predetermined volume.

Die Zugabe von Dialysekonzentrat erfolgt erfindungsgemäß über die Konzentratleitung 440, die eine nicht dargestellte Konzentratquelle mit einem Punkt der Rezirkulationsleitung 430 verbindet, der unter Unterdruck steht. In die Konzentratleitung 440 eingefügt ist ein Filter 442, ein im wesentlichen luftunempfindlicher Volumen- oder Flußsensor 444 und ein Konzentratventil 446. Die Reihenfolge von Volumensensor 444 und Konzentratventil 446 kann vertauscht werden. Der Volumensensor 444 ist mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbunden, die das Ventil 446 im Takt der Bilanzkammer öffnet und wieder schließt, sobald eine vorgebbare Menge an Konzentrat gefördert wurde.According to the invention, dialysis concentrate is added via the concentrate line 440 , which connects a concentrate source (not shown) to a point of the recirculation line 430 which is under negative pressure. A filter 442 , an essentially air-insensitive volume or flow sensor 444 and a concentrate valve 446 are inserted into the concentrate line 440 . The order of the volume sensor 444 and concentrate valve 446 can be interchanged. The volume sensor 444 is connected to a control unit (not shown) which opens and closes the valve 446 in time with the balance chamber as soon as a predeterminable amount of concentrate has been delivered.

Diese Anordnung weist im Vergleich zum Stand der Technik folgende Vorteile auf. Die Mischung erfolgt volumetrisch. Luft beeinträchtigt die Mischgenauigkeit im wesentlichen nicht. Beim Beginn der Dialyse bzw. wenn der Konzentratbehälter gewechselt wird, wird Luft rasch abgesaugt. Ein Fehler, gewöhnlich Luft in der Leitung, kann erkannt werden, weil der Sensor keine Förderung anzeigt, wenn das Ventil 446 geöffnet wird. Der Eingangsdruck hat keinen Einfluß auf die Mischgenauigkeit sondern beeinflußt lediglich die Geschwindigkeit der Zugabe. This arrangement has the following advantages over the prior art. The mixing is done volumetrically. Air essentially does not affect the mixing accuracy. At the start of dialysis or when the concentrate container is changed, air is quickly sucked out. A fault, usually air in the line, can be detected because the sensor shows no delivery when valve 446 is opened. The inlet pressure has no influence on the mixing accuracy but only affects the rate of addition.

Soll die Zugabe gleichmäßig über einen Bilanzkammertakt verteilt werden, so kann das Ventil getaktet werden. D.h. es wird zu Beginn des Bilanzkammertaktes geöffnet, danach geschlossen wenn z. B. 10% der vorgegebenen Menge durchgeflossen ist und nach einer errechneten oder vorgegebenen Pausenzeit wieder geöffnet usw. Die Pausenzeit kann erstmals aus der Öffnungszeit errechnet werden, die benötigt wird, um die vorgegebene Konzentratmenge zu fördern. Ist die Bilanzkammertaktzeit Tb und die Förderzeit Tf sowie die Zahl der Ventiltakte N, so ergibt sich die Pausenzeit als (Tb-Tf)tN bzw. (Tb-Tf)/(N-1) je nachdem, ob die Förderung mit einem Ventiltakt oder einer Pause enden soll. Die Förderzeit eines Ventiltaktes ergibt sich zu Tf/N. Danach kann die Pausenzeit von Bilanzkammertakt zu Bilanzkammertakt eventuellen Eingangsdruckschwankungen angepaßt werden. Dazu wird die Öffnungszeit des ersten Ventiltaktes bestimmt und mit der zuvor errechneten verglichen. Ist diese größer, so wird die Pausenzeit entsprechend verkürzt und umgekehrt. Gleiches erfolgt bei den nächsten Takten.If the addition is to be distributed evenly over a balancing chamber cycle, the valve can be clocked. I.e. it is opened at the beginning of the balancing chamber cycle and then closed if e.g. B. 10% of the predetermined amount has flowed through and after a calculated or predetermined break time reopened, etc. The break time can for the first time from the Opening time can be calculated, which is required to the predetermined amount of concentrate promote. Is the balance chamber cycle time Tb and the delivery time Tf as well as the number of valve cycles N, the break time results as (Tb-Tf) tN or (Tb-Tf) / (N-1) depending on whether the funding should end with a valve cycle or a pause. The delivery time of a valve cycle results to Tf / N. After that, the pause time from balance chamber cycle to balance chamber cycle can possibly Input pressure fluctuations can be adjusted. To do this, the opening time of the first Valve cycle determined and compared with the previously calculated. If this is larger, it becomes Break time reduced accordingly and vice versa. The same happens with the next bars.

Die Steuerung des Ventil erfordert im Vergleich zum Betrieb einer schrittmotorgesteuerten Pumpe wesentlich weniger elektronischen Aufwand und weniger Energie. Die Kombination von Ventil 446 und Durchflußmesser 444 ist außerdem wesentlich kleiner, was einen kompakten Geräteaufbau begünstigt. Ferner werden Probleme mit elektromagnetischer Störstrahlung und unangenehme Geräusche vermieden. Die Erkennung eines Fehlers in der Konzentratzufuhr erfolgt unmittelbar durch den Volumensensor 444. Dadurch werden längere Unterbrechungen der Behandlung vermieden. Bei Geräten nach dem Stand der Technik erfolgt die Erkennung erst durch den, stromab der Bilanzkammer liegenden Leitfähigkeitssensor 121. Wenn der Leitfähigkeitssensor 121 anspricht, ist bereits das gesamte System mit Dialysat falscher Zusammensetzung gefüllt. Dieses Volumen muß nach Beseitigung der Störung erst wieder durch korrekt zusammengesetztes Dialysat ersetzt werden. Insgesamt summiert sich dies zu einer Betriebsunterbrechung von typisch 10-15 Minuten, die nicht zu vernachlässigen ist. Eine Störung der Konzentratzufuhr kann durch Sensor 444 so schnell erkannt werden, daß ein Absinken der Dialysatkonzentration in einen gefährlichen Bereich vermieden werden kann. In diesem Fall wird die Aufbereitung von Dialysierflüssigkeit unterbrochen, d. h. der Bilanzkammertakt angehalten und ein Alarmsignal erzeugt. Nachdem der Fehler beseitigt ist, kann die Dialyse sofort fortgesetzt werden, da in der Konzentratleitung 440 befindliche Luft rasch abgesaugt wird.Controlling the valve requires considerably less electronic effort and less energy than operating a stepper motor-controlled pump. The combination of valve 446 and flow meter 444 is also significantly smaller, which favors a compact device design. Problems with electromagnetic interference radiation and unpleasant noises are also avoided. An error in the concentrate supply is recognized immediately by the volume sensor 444 . This avoids long interruptions in treatment. In the case of devices according to the prior art, the detection takes place only by the conductivity sensor 121 located downstream of the balancing chamber. When the conductivity sensor 121 responds, the entire system is already filled with the wrong composition of dialysate. After the fault has been eliminated, this volume must first be replaced by correctly composed dialysate. Overall, this adds up to an operational interruption of typically 10-15 minutes, which should not be neglected. A fault in the concentrate supply can be detected by sensor 444 so quickly that a drop in the dialysate concentration into a dangerous area can be avoided. In this case, the treatment of dialysis fluid is interrupted, ie the balancing chamber cycle is stopped and an alarm signal is generated. After the error has been eliminated, dialysis can be continued immediately since air in the concentrate line 440 is rapidly extracted.

Nach dem selben Prinzip können mehrere Konzentrate zugeführt werden. Es sind dann parallel mehrere Konzentratleitungen 440, 441. ., Volumensensoren 444, 445. . und Konzentratventile 446, 447. . . vorzusehen. Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Dabei wird ein erstes Konzentrat wie in Fig. 1 dargestellt zugeführt. Ein zweites Konzentrat wird in den positiven Druckbereich über eine steuerbare Pumpe 447 und einen zweiten Volumensensor 445 zugeführt. Dies ist dann erforderlich, wenn das Konzentrat nicht entgast werden soll, wie dies z. B. bei Bicarbonatkonzentrat der Fall ist. Die Zugabestelle in die Leitung 430 kann so gewählt werden, daß das Konzentrat unmittelbar in die Leitung 10 gelangt, also nicht einer physikalischen Entgasung im Unterdruckbereich unterzogen wird, makroskopisch mitgeführte Luftblasen aber in der Leitung 430 aufsteigen und über den Wasserblock abgeschieden werden.Several concentrates can be added using the same principle. There are then several concentrate lines 440 , 441 in parallel. ., Volume sensors 444 , 445 . . and concentrate valves 446, 447 . . . to provide. Fig. 2 shows another embodiment of the invention. A first concentrate is fed in as shown in FIG. 1. A second concentrate is fed into the positive pressure range via a controllable pump 447 and a second volume sensor 445 . This is necessary if the concentrate should not be degassed, as is the case for. B. is the case with bicarbonate concentrate. The point of addition into line 430 can be selected so that the concentrate reaches line 10 directly, i.e. is not subjected to physical degassing in the negative pressure area, but air bubbles carried macroscopically rise in line 430 and are separated off via the water block.

Bei der Pumpe 470 kann es sich z. B. um eine einfache Schlauchpumpe handeln, deren Fördervolumen pro Umdrehung weder genau bekannt noch stabil sein muß. Sofern die Konzentratquelle unter Druck steht, wie dies z. B. bei einer zentralen Konzentratversorgung der Fall ist, kann die Zufuhr von Konzentrat auf der Seite positiven Drucks, d. h. stromab der Pumpe 420 ebenfalls mit einer Ventil-Flußsensoranordnung erfolge. D.h. in Fig. 2 kann die Pumpe 447 durch ein 446 equivalentes Ventil ersetzt werden.The pump 470 can e.g. B. is a simple peristaltic pump, the delivery volume per revolution need not be exactly known or stable. If the concentrate source is under pressure, as z. B. is the case with a central concentrate supply, the supply of concentrate on the side of positive pressure, ie downstream of the pump 420 can also be done with a valve flow sensor arrangement. That is, in FIG. 2, the pump 447 can be replaced by a 446 equivalent valve.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der Erfindung. Hier wurde der Leitfähigkeitssensor 121 und der Temperatursensor 123 in der Leitung 430 stromauf von der Abzweigung zur Leitung 10 angeordnet. Die Leitung 10 führt zu einem Dialysatorventil 124 vor dem das Bypassventil 122 zum Abfluß abzweigt. Das Dialysatorventil 124 kann entfallen, wenn das Dialysat einer Bilanzkammer zugeführt wird. In Kombination mit einem Bilanzkammerbilanziersystem können die Dialysatorventile 124 und 125 entfallen. Das Mischsystem kann entweder zusammen mit einer Bilanzkammer, wie zuvor beschrieben oder unabhängig davon in der folgenden Weise betrieben werden. Für die folgende Betriebsweise ist vorausgesetzt, daß der Niveausensor 406 wenigstens zwei Schaltpunkte aufweist. Das System wird zunächst bis zum unteren Schaltpunkt des Niveausensors 406 mit Wasser gefüllt und eine vorherbestimmte Menge an Konzentrat über die Leitung 444 zudosiert, die ausreicht, das gesamte im System befindliche Volumen auf die gewünschte Konzentration zu bringen. Das Konzentrat wird durch Rezirkulation vermischt. Zur besseren Vermischung können Mischeinrichtungen, z. B. statische Mischer vorgesehen werden. Das System ist so ausgelegt, daß durch die Konzentratzugabe das obere Schaltniveau des Sensors 406 nicht wesentlich überschritten wird, d. h. der Wasserblock nicht überläuft. Danach wird das Dialysatorventil 124 geöffnet und Dialysat abgefördert bis wieder der untere Schaltpunkt erreicht ist. Nun wird Wasser und gleichzeitig eine vorgegebene Menge Konzentrat hinzugegeben bis das obere Schaltniveau erreicht ist. Dieser Vorgang kann auch sequentiell in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Dann wird das Ventil 124 geöffnet und Dialysat zum Verbraucher, d. h. zum Dialysator gefördert. Fig. 3 shows a further variant of the invention. Here, the conductivity sensor 121 and the temperature sensor 123 were arranged in the line 430 upstream from the branch to the line 10 . The line 10 leads to a dialyzer valve 124 before which the bypass valve 122 branches off to the drain. The dialyser valve 124 can be omitted if the dialysate is fed to a balancing chamber. In combination with a balancing chamber balancing system, the dialyzer valves 124 and 125 can be omitted. The mixing system can either be operated together with a balancing chamber, as described above, or independently in the following manner. For the following mode of operation, it is assumed that the level sensor 406 has at least two switching points. The system is first filled with water up to the lower switching point of the level sensor 406 and a predetermined amount of concentrate is metered in via line 444 , which is sufficient to bring the total volume in the system to the desired concentration. The concentrate is mixed by recirculation. For better mixing, mixing devices, e.g. B. static mixer can be provided. The system is designed so that the addition of concentrate does not significantly exceed the upper switching level of sensor 406 , ie the water block does not overflow. The dialyzer valve 124 is then opened and dialysate is removed until the lower switching point is reached again. Now water and a predetermined amount of concentrate are added until the upper switching level is reached. This process can also be done sequentially in any order. The valve 124 is then opened and dialysate is conveyed to the consumer, ie to the dialyzer.

Mit Hilfe eines Niveausensors 406, der wenigstens zwei Schaltpunkte aufweist, oder kontinuierlich arbeitet, kann der Volumen- oder Flußsensor 444 bzw. 445 kalibriert oder auf Funktion geprüft werden. Dazu wird das Niveau im Wasserblock durch Abfördern von Flüssigkeit unter das untere Ansprechniveau des Niveausensors 406 gebracht, dann wird Flüssigkeit über das Konzentratdosiersystem 444+446 hinzugegeben und das vom Volumensensor 444 registrierte Volumen, das benötigt wird um den Wasserblock mit angeschlossenem Kreislauf vom unteren Schaltniveau bis zum oberen Schaltniveau des Niveausensors 406 aufzufüllen mit einem zuvor bestimmten Kalibriervolumen verglichen. Aus dem Vergleich wird auf einen Defekt geschlossen, wenn die Abweichung mehr als die bekannte Toleranz (einige Prozent) des Sensors beträgt. Liegt die Abweichung im erwarteten Toleranzbereich, so wird aus dem Vergleich ein neuer Kalibrierwert für den Volumensensor 444 berechnet.With the aid of a level sensor 406 , which has at least two switching points, or operates continuously, the volume or flow sensor 444 or 445 can be calibrated or checked for function. For this purpose, the level in the water block is brought below the lower response level of the level sensor 406 by conveying liquid, then liquid is added via the concentrate metering system 444 + 446 and the volume registered by the volume sensor 444 , which is required to move the water block with the connected circuit from the lower switching level to compared to the upper switching level of the level sensor 406 compared with a previously determined calibration volume. A defect is concluded from the comparison if the deviation is more than the known tolerance (a few percent) of the sensor. If the deviation lies in the expected tolerance range, a new calibration value for the volume sensor 444 is calculated from the comparison.

Das beschriebene Mischsystem kann wie beschrieben zur Herstellung von Dialysat für die Hämodialyse, bei Kombination mit geeigneten Sterilfiltern aber auch zur Herstellung von Substitutionslösung für die Hämofiltration oder Hämodialfiltration, für die Peritonealdialyse oder Infusionslösung eingesetzt werden.The mixing system described can, as described, for the production of dialysate for the Hemodialysis, when combined with suitable sterile filters, but also for the production of Substitution solution for hemofiltration or hemodial filtration, for peritoneal dialysis or infusion solution.

Die Zudosierung von Konzentrat kann statt zu Wasser auch zu einer bereits gelöste Stoffe enthaltenden Flüssigkeit erfolgen. Dies ist unter anderem bei einer mehrstufigen Zudosierung der Fall, bei der miteinander nicht verträgliche Konzentrate hintereinander in den Kreislauf eingespeist werden.The addition of concentrate can instead of water to an already dissolved substance containing liquid. This is, among other things, with a multi-stage metering the case in which mutually incompatible concentrates are fed into the cycle one after the other be fed.

Ein im wesentlichen luftempfindlicher Volumen- oder Flußsensor: Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß ein Turbinendurchflußmesser der Firma DIGIFLOW, Malden, NL so betrieben werden kann, daß er im wesentlichen Luft nicht registriert. Messungen zur Luftempfindlichkeit diese Sensors sind in der parallelen Patentanmeldung des Erfinders: "Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Flüssigkeitsentzuges bei der Hämodialyse" beschrieben. An essentially air sensitive volume or flow sensor: Surprisingly, found that a turbine flow meter from DIGIFLOW, Malden, NL so can be operated that he does not register air. Measurements for Air sensitivity of these sensors are in the inventor's parallel patent application: "Method and device for controlling fluid withdrawal during hemodialysis" described.

Reference list

1010th

Dialysatzuleitung, Verbindung Mischsystem - Bilanziersystem
Dialysate supply, connection of mixing system - balancing system

1212th

Dialysatableitung, Abfluß
Dialysate drainage, drain

100100

Bilanziersystem, typischer Weise bestehend aus 2 Bilanzkammern und acht Ventilen
Balance system, typically consisting of 2 balance chambers and eight valves

102102

Bilanzkammerventil: Dialysatzufuhr
Balance chamber valve: dialysate supply

104104

Bilanzkammerventil: Frisches Dialysat
Balance chamber valve: fresh dialysate

106106

Bilanzkammerventil: Dialysatabfuhr
Balance chamber valve: dialysate removal

108108

Bilanzkammerventil: Verbrauchtes Dialysat
Balance chamber valve: used dialysate

110110

Bilanzkammer
Accounting chamber

112112

Bilanzkammer: Raum für frisches Dialysat
Balance chamber: space for fresh dialysate

114114

Bilanzkammer: Raum für verbrauchtes Dialysat
Balance chamber: space for used dialysate

116116

Bilanzkammer: Membran
Balance chamber: membrane

120120

Ultrafiltratpumpe
Ultrafiltrate pump

121121

Leitfähigkeitssensor
Conductivity sensor

122122

Bypassventil
Bypass valve

123123

Temperatursensor
Temperature sensor

124124

erstes Dialysatorventil, Dialysator-Einlaßventil
first dialyzer valve, dialyzer inlet valve

125125

zweites Dialysatorventil, Dialysator-Auslaßventil
second dialyzer valve, dialyzer outlet valve

126126

Dialysatdruckaufnehmer
Dialysate pressure transducers

128128

Blutleckdetektor
Blood leak detector

130130

Dialysat-Zirkulationspumpe
Dialysate circulation pump

132132

Entlüftungsventil
Vent valve

141141

Dialysatzuflußleitung, führt von der Bilanziereinrichtung zum Dialysator
Dialysate inflow line leads from the balancing device to the dialyzer

144144

Dialysatabflußleitung, führt vom Dialysator zur Dialysat-Zirkulationspumpe
Dialysate drain line, leads from the dialyzer to the dialysate circulation pump

145145

Dialysatabflußleitung von Dialysat-Zirkulationspumpe zum Luftabscheider
Dialysate drain line from the dialysate circulation pump to the air separator

146146

Dialysatabflußleitung von Luftabscheider zur Bilanzkammer
Dialysate drain line from air separator to balance chamber

147147

Luftabscheideleitung von Luftabscheider zum Abfluß
Air separation line from air separator to drain

148148

Ultrafiltratleitung vom Luftabscheider zur Ultrafiltratpumpe
Ultrafiltrate line from the air separator to the ultrafiltrate pump

150150

Luftabscheider
Air separator

400400

Mischsystem
Mixing system

402402

Wasserzulauf
Water inlet

404404

Wassereinlaßventil
Water inlet valve

406406

Niveausensor
Level sensor

408408

Temperatursensor
Temperature sensor

410410

Heizung
heater

412412

Wasserblock
Water block

414414

Entgasungsbypassventil
Degassing bypass valve

416416

Entgasungsdrossel
Degassing throttle

418418

Expansionsgefäß
Expansion vessel

420420

Entgasungspumpe
Degassing pump

422422

Rezirkulationsventil
Recirculation valve

430430

Rezirkulationsleitung
Recirculation line

440440

Erste Konzentratzuleitung
First concentrate feed

441441

Zweite Konzentratzuleitung
Second concentrate feed

442442

Konzentratfilter
Concentrate filter

443443

Konzentratfilter
Concentrate filter

444444

Erster Durchfluß/Volumensensor
First flow / volume sensor

445445

Zweiter Durchfluß/Volumensensor
Second flow / volume sensor

446446

Konzentrateinlaßventil
Concentrate inlet valve

447447

Konzentratpumpe
Concentrate pump

Claims

1. Device for the production of medical solution by volumetric mixing of a first liquid with a second liquid, with a device for the controlled feeding of the second liquid and a device for the controlled addition of the first liquid, characterized in that the device for the controlled addition of the first liquid consists of a valve or pump in series with an, essentially air-insensitive, flow or volume sensor, and a control device that opens or controls the valve or pump at predeterminable intervals in such a way that a predeterminable amount of first liquid is added to the circuit .

2. Device according to claim 1 with a liquid circuit, the one under Has negative pressure section, characterized in that the Device for the controlled addition of first liquid from a valve and an essentially air-insensitive volume or flow sensor and is connected to the vacuum region of the liquid circuit.

3. Device according to claim 1 with a liquid circuit, the one under Has overpressure section, characterized in that the Device for the controlled addition of the first liquid with the Overpressure area is connected.

4. The device according to claim 3, characterized in that the device for controlled addition of first liquid from a pump and an in essential air-insensitive volume or flow sensor.

5. The device according to claim 3, characterized in that the device for controlled addition of first liquid from a valve and an in essential air-insensitive volume or flow sensor and with a pressurized source is connected.

6. The device according to claim 1, characterized in that the device for the controlled addition of second liquid consists of a balancing chamber into which a fixed volume of mixed liquid is conveyed and from a level sensor ( 406 ) which a valve ( 404 ) via a Control device controls so that the amount of liquid, which corresponds to the difference between the discharged amount of mixed liquid and the supplied amount of first liquid, is supplied to the circuit.

7. The device according to claim 1, characterized in that the device for controlled addition of second liquid from a level sensor with at least two switching levels and a controllable valve, and one Control device, the removal of dialysate and the supply of concentrate and Water controls.

8. The device according to claim 1, characterized in that the circuit which the Device for the controlled addition of second liquid with the device for Supply of first fluid connects to a recirculation circuit, one of which is Branch to the discharge of mixed liquid to a balance chamber and which has a circulation pump, characterized in that downstream of the Circulation pump and a device upstream of the balancing chamber Monitor the correct composition of the mixed liquid and one downstream bypass valve is provided.

9. Process for the controlled addition of a first liquid to a circuit with a second liquid with a valve in the circuit of the first liquid or a pump and one in series, essentially air-insensitive flow or volume sensor and a control device characterized in that the valve or the pump is operated in cycles be that the amount registered by the volume or flow sensor predeterminable amount corresponds.

10. The method according to claim 9, characterized in that the addition cycle is equal to that Balance chamber cycle of a dialysis machine with volumetric balancing device.

11. The method according to claim 9, characterized in that the circuit for the second Liquid is a recirculation circuit from which a line for taking the branches mixed liquid and a device for controlled Dosage of the second liquid contains characterized in that the controlled addition of liquids and discharge of the mixed liquid done sequentially.