CS220475B1

CS220475B1 - Apparatus for controlled ultrafiltration,especially for dialysis purposes

Info

Publication number: CS220475B1
Application number: CS886780A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Skala; Jaroslav Divoky; Zdenek Novotny
Original assignee: Miroslav Skala; Jaroslav Divoky; Zdenek Novotny
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1983-04-29

Abstract

Vynález se týká zařízení pro řízenou ultrafiltraci, zejména při dialýze, které obsahuje zdroj dlalyzátu, průtokové čerpadlo a podtlakové čerpadlo vzájemně propojené trubkami, přičemž měření a řízení ultrafiltrace nezávisí na kolísání průtoků vlivem pohonu.The invention relates to a device for controlled ultrafiltration, especially in dialysis it contains the source of the butyrate, the flow pump a vacuum pump interconnected tubes, measuring and controlling ultrafiltration does not depend on fluctuations in flow rates drive.

Description

Vynález se týká zařízení pro řízenou ultrafiltraci, zejména při dialýze, které obsahuje zdroj dialyzátu, průtokové čerpadlo a podtlakové čerpadlo vzájemně propojené trubkami.The invention relates to a device for controlled ultrafiltration, in particular in dialysis, comprising a dialysate source, a flow pump and a vacuum pump interconnected by tubes.

Dialyzačního přístroje se používá jako umělé ledviny pro dialýzu krve i k mnoha jiným účelům, například k čištění různých chemických a biologických produktů. Rozpuštěné látky v různých roztocích, které procházejí membránou rychlostí vztaženou na rozdíl koncentrace těchto látek na protilehlých stranách membrány. Voda však prochází dialyzaoními membránami způsobem, který závisí více na transmembránovém tlaku a méně na koncentraci. Podle toho například při dialýze krve závisí množství vody, která z krve pacienta přechází přes dialyzační membránu (tento jev je znám jako „ultrafiltrace“), na celkovém transmembránovém tlaku, který opět závisí na poklesu tlaku krve a na proudových drahách dialyzačního roztoku v dialyzátorech i na dalších .tlakových faktorech. Množství ultrafiltrátú ž'k'rve pacienta je důležitým kritériem při léčení urémie. Lékaři, kteří u svých pacientů dialýzu provádějí, si zpravidla přejí, aby při každé jednotlivé dialýze došlo k specifickému, předem stanovenému množství ultrafiltrace. Běžný způsob je ten, že se pacient zváží před a po dialýze a pro stanování množství ultrafiltrace se vypočítá váhový úbytek. Tato metoda je pracná a zdlouhavá, neboť je nutno sledovat i jiné faktory, které mohou způsobit změnu váhy jako je například přijímání potravy nebo vyměšování běheb 4 áž 8 hodin trvání dialýzy krve a úbytek váhy exspirací nelze podchytit vůbec. Dále je měření rychlosti ultrafiltrace velice důležité proto, že odstraňování přebytku vody příliš rychle, způsobuje u pacienta podrobeného dialýze krve ztrátu vědomí. Proto se ultrafiltrace provádí extrémně malou rychlostí. Měření množství ultrafiltrace je prováděno různými zařízeními nebo přístroji. Tyto přístroje nebo zařízení pro měření ultrafiltrace pracují v podmínkách, kde připravovaný čistý dialyzát přitéká do dialyzátoru a použitý dialyzát stále odtéká do odpadu, nebo cirkuluje daný určitý objem předem připraveného dialyzátu. Oba dva uvedené principy měření ultrafiltrace mohou být provozovány buď kontinuálně, nebo v libovolném čase. Kontinuální vyhodnocování může navíc obsahovat přesnou informaci o celkové ultrafiltraci a oba principy mohou vyhodnocovat okamžitou ultrafiltraci. Jsou známa zařízení pro měření ultrafiltrace, která obsahují jednopístové čerpadlo a pracují tak, že do nádoby na kterou je zapojeno v sérii průtokové čerpadlo a dialyzátor je dávkováno vždy stejné množství čistého dialyzátu a odebráno stejné množství zředěného dialyzátu. V nádobě pak dochází ke zřeďování čistého a použitého dialyzátu. Odchylky hladiny indikují množství ultrafiltrátu. Potřebného podtlaku je dosahováno pohybem pístu čerpadla při vyprazdňování. Jiná známá zařízení obsahují tři čerpadla a to průtokové pro dávkování dialyzátu, podtlakové pro vytvoření požadované ultrafiltrace a odtokové, přičemž je průtokové čerpadlo i odtokové čerpadlo připojeno na přesné měřiče průtoků, které zabezpečují přes regulace těchto derpadel přesné průtoky. Průtokové měřiče bývají ve většině případů regulovány pomocí tlákových nebo jiných snímačů. Regulační smyčky musí splňovat přísná kritéria nutná pro přesné ovládání akčních prvků. Nevýhodou je, že zde vyvstává problém přesného měření a sterilizace zařízení.The dialysis machine is used as an artificial kidney for blood dialysis and for many other purposes, for example for the purification of various chemical and biological products. Dissolved substances in different solutions that pass through the membrane at a rate related to the difference in concentration of these substances on opposite sides of the membrane. However, water passes through the dialysis membranes in a manner that depends more on transmembrane pressure and less on concentration. Accordingly, for example, in blood dialysis, the amount of water passing from the patient's blood through the dialysis membrane (known as "ultrafiltration") depends on the total transmembrane pressure, which in turn depends on the blood pressure drop and dialysis solution flow paths in the dialysers. on other pressure factors. The amount of ultrafiltrates per patient is an important criterion in the treatment of uremia. As a rule, physicians who dialyze their patients want a specific, predetermined amount of ultrafiltration for each individual dialysis. A common method is that the patient is weighed before and after dialysis and weight loss is calculated to determine the amount of ultrafiltration. This method is laborious and time-consuming, as other factors that may cause weight change, such as eating or running out 4 to 8 hours of blood dialysis and expiratory weight loss, cannot be detected at all. Furthermore, measuring ultrafiltration rate is very important because removing excess water too quickly causes loss of consciousness in a patient undergoing blood dialysis. Therefore, ultrafiltration is performed at an extremely low rate. The amount of ultrafiltration is measured by various devices or instruments. These ultrafiltration measuring devices or devices operate under conditions where the prepared pure dialysate flows into the dialyser and the used dialysate still flows to waste or circulates a given volume of the pre-prepared dialysate. The two principles of ultrafiltration measurement can be operated either continuously or at any time. In addition, continuous evaluation may include accurate information about total ultrafiltration, and both principles may evaluate instantaneous ultrafiltration. Ultrafiltration measuring devices are known which comprise a single piston pump and operate in such a way that the same quantity of pure dialysate is metered into the vessel to which the flow pump and dialyser are connected in series and the same amount of diluted dialysate is removed. The pure and used dialysate are then diluted in the vessel. Level variations indicate the amount of ultrafiltrate. The necessary vacuum is achieved by moving the pump piston during emptying. Other known devices include three flow pumps for dialysate dosing, vacuum for producing the desired ultrafiltration, and a drain pump, the flow pump and the drain pump being connected to precision flow meters that provide accurate flow rates through the regulation of these derpadel. Flow meters are in most cases regulated by pressure or other sensors. The control loops must meet the strict criteria necessary for the precise control of the actuators. The disadvantage is that there is a problem of accurate measurement and sterilization of the device.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro řízenou ultrafiltraci, zejména při dialýze, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zdroj čistého dialyzátu je připojen přívodní trubkou přes jednu polovinu dvojitého čerpadla a trojcestný ventil na dialyzátor v místě vstupu dialyzátu, popřípadě přímo přes trojcestný ventil na výstup dialyzátu z dialyzátoru, který je připojen přes podtlakové čerpadlo propojovací trubkou do přečerpávací nádržky, ze které je vyvedena odtoková trubka zapojená přes druhou polovinu dvojitého čerpadla jednak na odpad a jednak přes ultrafiltrační čerpadlo zpět do přečerpávací nádržky, ke které je přiřazen snímač úrovně hladiny použitého dialyzátu propojený přes blok pro kontinuální měření okamžité ultrafiltrace S ultrafiltračním čerpadlem a blokem řízení podtlakového čerpadla, který je propojen s podtlakovým čerpadlem, přičemž mezi zidroj čistého dialyzátu a jednu polovinu dvojitého čerpadla je zapojen první ventil pro nastavení průtoku v přívodní trubce a mezi přečerpávací nádržku a druhou polovinu dvojitého čerpadla je zapojen druhý ventil pro nastavení průtoku odtokové trubce.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a device for controlled ultrafiltration, in particular in dialysis, according to the invention, which consists in that the source of pure dialysate is connected via a supply pipe through one half of the double pump and three-way valve to the dialyser to the dialysate outlet from the dialyser, which is connected via a vacuum pump via a connecting pipe to a transfer tank, from which a drain pipe is connected through the other half of the double pump to both the waste and ultrafiltration pump back to the transfer tank to which the level sensor is assigned used dialysate connected through a block for continuous measurement of instantaneous ultrafiltration With an ultrafiltration pump and a vacuum pump control block, which is connected to a vacuum pump, wherein between the source of pure d and one half of the twin pump is connected to a first flow control valve in the inlet pipe, and a second valve to adjust the flow of the outlet pipe is connected between the transfer tank and the other half of the twin pump.

Výhodou tohoto řešení podle vynálezu je docílení jednoduché konstrukce. Přesnost měření ultrafiltrace nikterak nezávisí na měření přesnosti průtoků ani při kolísání průtoku vlivem pohonu. Přesnost navrhovaného zařízení je srovnatelná s přesností zařízení předních výrobců. Zařízení může pracovat jak s vnějšími sety určenými pro jedno použití tak s trvale propojovacími trubkami, které je pak nutné sterilizovat. Vlastní způsob vyhodnocení ultrafiltrace je libovolný; lze odečítat okamžitou ultrafiltraci nebo průběžnou ultrafiltraci. Popsané zařízení pracuje kontinuálně a je naprosto nezávislé na přesném měření průtoků vstupní a výstupní strany dialyzátoru.The advantage of this solution according to the invention is to achieve a simple construction. The accuracy of the ultrafiltration measurement is in no way dependent on the measurement of the flow accuracy even when the flow fluctuates due to the drive. The accuracy of the proposed equipment is comparable to that of leading manufacturers. The device can work with both disposable outer sets and permanently connecting tubes, which then need to be sterilized. The method of ultrafiltration evaluation is arbitrary; instantaneous ultrafiltration or continuous ultrafiltration can be read. The described apparatus operates continuously and is completely independent of the accurate measurement of the flow rates of the inlet and outlet sides of the dialyser.

Příklad provedení zařízení pro řízenou ultrafiltraci zejména při dialýze podle vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je základní schéma zařízení a na obr. 2 je jeho další varianta.An exemplary embodiment of a controlled ultrafiltration device particularly in dialysis according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a basic diagram of the device and Fig. 2 is another variant thereof.

Zařízení pro řízenou ultrafiltraci, zejména při dialýze tvořené zdrojem 1 čistého dialyzátu, který je připojen přívodní trubkou [přes jednu polovinu dvojitého čerpadla 5, spojeného s pohonnou jednotkou 19, a trojcestný 'ventil 15 na dialyzátor 6 v místě vstupu dialyzátu nebo přímo přes trojcestný ventil 15 a zkratovací vedení 1S na výstup dialyzátu z dialyzátoru 6. Dialyzátor 6 je dále napojen přes podtlakové čerpadlo 8 propojovací trubkou 7 do přečerpávací nádržky 9, ze které je vyvedena odtoková trubka 10 zapojená přes druhou polovinu dvojitého čerpadla 5, spojeného s pohonnou jednotkou 19, jednak na odipad a jednak přes ultrafiltrační čerpadlo 17 a vedení 18 pro odvod ultrafiltrátu zpět do přečerpávací nádržky 9. K této nádržce je přiřazen snímač 11 úrovně hladiny použitého dialyzátu propojený přes blok 12 pro kontinuální měření okamžité ultrafiltrace s ultrafiltračním čerpadlem 17 a blokem 13 řízení podtlakového čerpadla propojeným s podtlakovým čerpadlem 8. Dále je mezi zdroj 1 čistého dialyzátu a jednu polovinu dvojitého čerpadla zapojen privní ventil 3 a mezi přečerpávací nádržku 9 a druhou polovinu dvojitého čerpadla 5, spojeného s pohonnou jednotkou 19, je zapojen druhý ventil 4, přičemž dále může být s výhodou zapojen mezi dvojité čerpadlo 5, spojené s pohononu jednotkou 19, a trojcestný ventil 15 oddělovací stupeň, který je tvořen oddělovací nádržkou 21 a oddělovacím čerpadlem 14, které je spojeno přes blok 20 řízení oddělovacího čerpadla 14 se snímačem 22 úrovně hladiny čistého dialyzátu. Dále bude popsána funlkce zařízení, které je propojeno pomocí trubek nebo setů pro jedno použití. Čistý dialyzáít je veden ze zásobníku 1 tohoto dialyzátu přes ventil 3, který slouží k libovolnému omezování průtoku v přívodní trubce 2 na jednu polovinu dvojitého čerpadla 5, které nasává a vede dialyzát přes trojcestný ventil 15 buď přímo přes dialyzátor v běžném pracovním provozu, nebo přes zkratovací potrubí 16 za dialyzátor 6 při nastavování počátečních podmínek, nutných pro správnou a přesnou činnost zařízení. Dále je dialyzát nasáván podtlakovým čerpadlem 8, které vytváří žádoucí podtlak daný blokem 13 řízení podtlakového čerpadla a je veden propojovací trubkou 7 do přečerpávací nádržky 9. Z této přečerpávací nádržky 9 je dále použitý dialyzát nasáván odtolkovou trubkou 10 přes ventil 4 a druhou polovinou dvojitého čerpadla 5 do odpadu, přičemž do přečerpávací nádržky 9 je dále zapojeno vedení 18 pro odvod ultrafiltrátu a ultrafiltrační čerpadlo 17, které slouží pro udržování konstantní hladiny v přečerpávací nádržce 9. Kontrola konstantní hladiny je zabezpečena snímačem 11 úrovně hladiny použitého dialyzátu a blokem 12 pro kontinuální měření okamžité ultrafiltrace, který řídí nejen otáčky ultrafiltračního čerpadla 17, ale ovlivňuje i otáčky podtlakového čerpadla 8, které je řízeno z bloku 13 říasní ipoúUaKQYého čerpadla. Tímto blokem se dá tedy řídit a nastavovat řízená ultrafiltrace. Vlastní podstata řízené ultrafiltrace spočívá v tom, že v přípravné fázi je nutné zařízení nastavit do počátečních podmínek. To znamená, že dialyzátor 6 je vyřazen z činnosti tím, že čistý dialyzát protéká přes trojcestný ventil 15 a zkratovací potrubí 16 a pomocí prvního ventilu 3 a druhého ventilu 4 je omezen tak, aby hladina v přečerpávací nádržce 9 byla konstantní. Po dosažení tohoto ustáleného stavu je poloha prvního a druhého ventilu 3 a 4 zafixována a mimo opětovné nastavování pracovních podmínek výše uvedeným způsobem z důvodu kontroly nebo případné korekce nejsou dále v pracovní době ovládány. Tím je bez nutnosti přesného měření průtoku dosaženo nastavení zařízení na nulovou ultrafiltraci, tedy do počátečních podmínek. Další fáze je pracovní a znamená, že trojcestný ventil 15 uzavře zkratovací vedení 16 a připojí do obvodu dialyzátor 6. Vzhledem k tomu, že v této pracovní fázi dochází k ultrafiltraci v závislosti na podtlaku nastaveném podtlakovým čerpadlem 8, je množství čistého dialyzátu obohaceno o ultrafiltrát a tento použitý dialyzát je čerpán do přečerpávací nádržky 9. Vzhledem ík tomu, že dvojité čerpadlo 5 nasává oběma polovinami stejná množství čistého a použitého dialyzátu hromadí se v přečerpávací nádržce 9 objem odpovídající množství ultrafiltrátu. K přečerpávací nádržce 9 je přiřazen snímač 11 úrovně hladiny použitého dialyzátu, který společně s blokem 12 pro kontinuální měření okamžité ultrafiltrace řídí ultrafiltrační čerpadlo 17 tak, aby byla v přečerpávací nádržce 9 konstantní hladina. V bloku 12 pro kontinuální měření okamžité ultrafiltrace je z řídicího signálu pro otáčky ultrafiltračního čerpadla 17 případně zpětnou vazbou otáček ultrafiltračního čerpadla 17 do bloku 12 pro kontinuální měření okamžité ultrafiltrace zpracována informace o průměrném výkonu ultrafiltračního' čerpadla 17, která je úměrná okamžité ultrafiltraci. Tento signál současně ovlivňuje činnost podtlakového čerpadla 8 a jemně doregulovává nastavenou ultrafiltraci v bloiku 13 řízení podtlakového čerpadla. Zařízení si prostřednictvím bloku 13 řízení podtlakového čerpadla 8 doreguluje automaticky podtlak tak, aby bylo dosaženo požadované ultrafiltrace. Činnost zařízení lze zlepšit oddělovacím stupněm, který tvoří oddělovací nádržka 21 a oddělovací čerpadlo 14, blok 20 řízení oddělovacího čerpadla a snímač 22 hladiny čistého dialyzátu. Přídavný oddělovací stupeň má za úkol vytvořit stejné tlakové poměry na obou polovinách dvojitého čerpadla 5, neboť při změnách ultrafiltrace v průběhu pracovního režimu dialýzy by bylo nutno provést korekci nastavení prvního i druhého ventilu 3 a 4, což v případě zapojení oddělovacího stupně do obvodu není zapotřebí, neboť změna ultrafiltrace během pracovního režimu neznamená změnu tlakových poměrů na dvojitém čerpadle 5.Apparatus for controlled ultrafiltration, especially in dialysis consisting of a pure dialysate source 1 connected by a feed tube [via one half of a double pump 5 connected to the drive unit 19] and a three-way valve 15 to the dialyser 6 at the dialysate entry point or directly through the three-way valve 15 and a short-circuiting line 16 for the dialysate output from the dialyser 6. The dialyser 6 is further connected via a vacuum pump 8 via a connecting tube 7 to a transfer tank 9 from which a drain tube 10 is connected via the other half of the double pump 5 connected to the drive unit 19. on the one hand, through the ultrafiltration pump 17 and the ultrafiltrate discharge line 18 back to the transfer reservoir 9. The dialyzate level sensor 11 is connected to the reservoir via a block 12 for continuous instantaneous ultrafiltration measurement with the ultrafiltration pump 17 and block 1 3, a negative valve 3 is connected between the pure dialysate source 1 and one half of the twin pump, and a second valve 4 is connected between the transfer tank 9 and the other half of the twin pump 5 connected to the drive unit 19, furthermore, a separating stage consisting of a separating tank 21 and a separating pump 14 which is connected via the separating pump control block 20 to the level sensor 22 can advantageously be connected between the double pump 5 connected to the drive unit 19 and the three-way valve 15. levels of pure dialysate. Next, the operation of the device that is connected by disposable tubes or sets will be described. The pure dialysate is led from the dialysate reservoir 1 through a valve 3 which serves to arbitrarily restrict the flow in the inlet pipe 2 to one half of the double pump 5, which sucks and guides the dialysate through the three-way valve 15 either directly through the dialyser in normal operation or a short-circuiting line 16 behind the dialyser 6 while adjusting the initial conditions necessary for proper and accurate operation of the device. Further, the dialysate is sucked by the vacuum pump 8, which generates the desired vacuum given by the vacuum pump control block 13 and is led through the connecting tube 7 to the transfer tank 9. From this transfer tank 9, the dialyzate used is sucked through the pressure tube 10 through valve 4 and the other half of the double pump. 5, the ultrafiltrate discharge line 18 and the ultrafiltration pump 17, which serve to maintain a constant level in the transfer tank 9, are connected to the transfer tank 9. Constant level monitoring is provided by the level sensor 11 of the dialysate used and a continuous measurement block 12. Instantaneous ultrafiltration, which controls not only the speed of the ultrafiltration pump 17, but also affects the speed of the vacuum pump 8, which is controlled from the pump 13 of the eye pump. Thus, controlled ultrafiltration can be controlled and adjusted by this block. The very essence of controlled ultrafiltration is that in the preparation phase the device must be set to the initial conditions. That is, the dialyser 6 is disabled by the fact that the pure dialysate flows through the three-way valve 15 and the shorting line 16 and is limited by the first valve 3 and the second valve 4 so that the level in the transfer tank 9 is constant. Upon reaching this steady state, the positions of the first and second valves 3 and 4 are fixed and, apart from resetting the operating conditions as described above, for inspection or correction, they are no longer controlled during working hours. In this way, it is possible to set the device to zero ultrafiltration, i.e. to the initial conditions, without the need for accurate flow measurement. The next phase is working and means that the three-way valve 15 closes the shorting line 16 and connects the dialyser 6. Because in this working phase ultrafiltration occurs depending on the vacuum set by the vacuum pump 8, the amount of pure dialysate is enriched with ultrafiltrate and the used dialysate is pumped into the transfer tank 9. Since the double pump 5 draws in both halves the same amounts of pure and used dialysate, a volume corresponding to the amount of ultrafiltrate accumulates in the transfer tank 9. A level sensor 11 of the dialysate used is associated with the transfer tank 9, which, together with the continuous instantaneous ultrafiltration block 12, controls the ultrafiltration pump 17 so that the transfer tank 9 has a constant level. In the instantaneous instantaneous ultrafiltration block 12, from the speed control signal of the ultrafiltration pump 17 or the feedback of the speed of the ultrafiltration pump 17 to the instantaneous ultrafiltration block 12, the average performance of the ultrafiltration pump 17 is proportional to the instantaneous ultrafiltration. At the same time, this signal affects the operation of the vacuum pump 8 and finely adjusts the set ultrafiltration in the vacuum pump control block 13. By means of the vacuum pump control block 13, the device automatically adjusts the vacuum to achieve the desired ultrafiltration. The operation of the device can be improved by a separation stage comprising a separation tank 21 and a separation pump 14, a separation pump control block 20, and a pure dialysate level sensor 22. The additional decoupling stage is intended to create the same pressure ratios on both halves of the twin pump 5, since changes in ultrafiltration during dialysis operation would require adjustment of both the first and second valves 3 and 4, which is not necessary if the decoupling stage is connected to the circuit. since the change in ultrafiltration during the operating mode does not mean a change in the pressure conditions at the twin pump 5.

Claims

Subject

Apparatus for controlled ultrafiltration, in particular in dialysis, comprising a dialysate source, a flow pump and a vacuum pump interconnected by interconnecting tubes, characterized in that the pure dialyzate source (1) is connected via a supply tube (2) through one half of the double pump (5) coupled to the drive unit (19) and the three-way valve (15) to the dialyser (6) at the dialyzate inlet, or directly through the three-way valve (15) to the dialyzate outlet from the dialyser (6) connected via a vacuum pump ( 8) a connecting pipe (7) to a transfer tank (9) from which a drain pipe (10) is connected through the other half of the double pump (5) connected to the drive unit (19), both for waste and ultrafiltration pump ( 17) back to the transfer tank (9), to which the level sensor (11) of the used dialyzate is connected, connected via bl mesh (12) of the invention for the continuous measurement of instantaneous ultrafiltration with an ultrafiltration pump (17) and a vacuum pump control (8) control block (13), which is connected to a vacuum pump (8), of the pump (5) connected to the drive unit (19), a first valve (3) for adjusting the flow in the supply pipe (2) and between the transfer tank (9) and the second half of the double pump (5) connected to the drive unit (19) ) a second valve (4) for adjusting the flow in the drain pipe (10) is connected.

Device according to claim 1, characterized in that a separating tank (21) and a separating pump (14) are connected between the double pump (5) connected to the drive unit (19) and the three-way valve (15). via a separator pump control block (20) with a level sensor of pure dialyzate.