CS241431B1 - Nositelná umělé ledvina - Google Patents

Abstract

Řešení se týká umělé ledviny.' Ledvina sestává z krevní komůrky, řídicí pohonné jednotky, vyměnitelného vaku a spojovacích hadic. Stěny krevní komůrky jsou tvořeny jednak hemofiltrem, jednak membránou reverzní osmosy. Prostor za hemofiltrem je spojen s prostorem za membránou dvěma kanálky, mezi nimiž je uspořádán zpětný ventil. Nositelná umělé ledvina umožňuje léčbu pacienta v jeho normálním prostředí, bez omezeni jeho pohybu.

Description

Vynález se týká nositelná umělé ledviny, sestávající z řídící pohonné jednotky, krevní komůrky, vaku a spojovaoíoh hadio.

Dosavadní systémy používané při léčbě akutní a ohronioké uremie pomocí hemodialýzy a hemofiltraoe mají řadu nevýhod.

V prvé řadě je to nákladnost a složitost těchto hernoterapeutiokýoh zařízeni a potřebných provozníoh prostředků, dále nutnost provádět většinou léčebné prooedury ve zdravotnických zařízeních a přílišná technická složitost potřebné aparatury. Z medicínského hlediska umožňují stávajíoí systémy ošetřování pacienta pouze na lůžku nebo křesle, bez možnosti jeho pohybu v terénu, takže se léčení provádí většinou nárazově v určitýoh intervaleoh a za určitýoh výkyvů v metabolismu paoienta.

Shora uvedené nedostatky odstraňuje nositelná umělá ledvina podle vynálezu, jejíž podstata spočívá v tom, že stěny krevní komůrky jsou tvořeny na jedné straně hemoflitrem a na druhé straně membránou pro reverzní osmosu, kde prostor za hemofiltrém je spojen s prostorem za membránou pomooí prvního kanálku a druhého kanálku, mezi nimiž je uspořádán zpětný, ventil, přičemž krevní komůrka je mezi membránou a hemoflitrem opatřena na jedné straně vstupem krve a na druhé straně výstupem krve. Krevní komůrka sestává alespoň ze dvou hemofiltrů a alespoň ze dvou membrán pro reverzní osmosu. S prostorem krevní komůrky je vysokotlakou hadioí spojeno membránové čerpadlo tvořené komorou čerpadla a membránou, přičemž membránové čerpadlo je součástí řídicí pohonné jednotky a v tělese membránového čerpadla je umístěn zpětný ventilek a jehlový ventil.

Nositelná umělá ledvina podle vynálezu umožňuje v prvé řadě snížení nákladů na léčení na zlomek dosavadníoh částek, dále ρεύε umožňuje léčbu v normálním prostředí pacienta, to jest mimo zdravotnická zařízení^a to při jeho vhodném pohybu, zaměstnání nebo odpočinku. Nositelná umělá ledvina představuje současné použití kombinaoe hemofiltrace a reverzní osmosy. Tato kombinaoe umožňuje takové technioké řešení, které podstatně zjednodušuje konstrukci potřebného zařízení a spolu s miniaturizací je schopná vytvořit

241 431 hernoterapeutický přístroj, nositelný pacientem bez zvlášť výrazného omezování jeho pohybu, lehké práoe, odpočinku nebo spánku. Tím je možné podle povahy onemoonění volit léčbu buá nepřetržitou, to jest 24 hodin denně, nebo každou další variantou přerušované léčby v libovolném oyklu a déloe, například 3 x týdně po 6 hodinách. Léčebné možnosti se proto značně rozšiřují, nebot lze zvolit optimální alternativu podle povahy a stupně onemocnění a použít širokou škálu léčebných postupů.

Další výhoda nositelné umělé ledviny spočívá v tom, že paoientova krev protéká volně rozdílem cévního a žilniho tlaku krevní komůrkou, opatřenou na jedné straně hemoflitrem a na druhé straně membránou pro reverzní osmosu. Pomooí podtlaku získá se z krve přes hemofiltr určité množství plazmatioké tekutiny, která se v dalším oyklu vrací zpět do krevní komůrky a tím do krevního ob^hu

V » přes apeoielní membránu reverzní osmosy, očištění od solí, (nocvj kreatininu, kyseliny močové a některých organických látek. Celý oyklua napodobuje získání primernl moče ledvinami, tú jest hemofiltraoi a zpětnou filtraci neboli reverzní osmosa. Přitom doohází k zahušťování tekutiny před membránou reverzní osmosy a takto získaná tekutina se v předem stanoveném množství ze systému vypouští, což je ultrafiltraoe, a tato tekutina je obdobná moči,

Z medicínského hlediska se tedy jedná o již známé, dosud jednotlivě používané prinoipy. Kvalita hemofiltraoe je dána typem použitého hemoflitru, který většinou propouští z krve pouze substanoe do molekulové váhy 15 OOO t.j. močovinu, kreatinin, kyselinu močovou, B 12 inulin a podobně; kvalita zpětné filtraoe je dána membránou pro reverzní osmosu s póry o velikosti 5.10 až

20.1θ1θιπ zaručujíoí zaohyoení 90 % až 98 % solí včetně sodíku, vápníku a těžkýoh kovů a 99,5 organických látek s molekulovou váhou nad 200 a s menši molekulovou váhou v určitém menším procentu. Technické zařízení pro hemoterapii kombinací hemofiltraoe, reverzní osmosy a ultrafiltraoe v provedení jako nositelná umělá ledvina sestává z jednorázové lehce vyměnitelné části, která se podle potřeby nebo po skončení její životnosti obnovujeja z řídicí pohonné jednotky.

241 431

Na přiložených výkresech je schematioky znázorněna nositelná umělá ledvina podle vynálezu, kde na obr. 1 je sohematický řez umělou ledvinou, na obr. 2 je ěelní pohled na krevní komůrku, na obr. 3 je příklad umístění nositelnó umělé ledviny na těle pacienta a na obr. 4 je příklad sohematu systému krevníoh komůrek s více membránami.

Vyměnitelná jednorázová část je z vhodné umělé hmoty a sestává z krevní komůrky 1 na straně jedné a z membránového čerpadla l6 na straně druhé a obě ěásti jsou spojeny v jeden celek vysokotlakou hadioí 12. Vyměnitelná jednorázová část má na konci, který se připevňuje pomocí upínací pásky 15 na' zápěstí pacienta, krevní komůrku .1, do které přitéká z cévy krev vstupem 13 a vytéká zpět do žíly výstupem 14. Vstup 13 i výstup 14 krve je opatřen prvním závěrem 6 a druhým závěrem 7 ze silikonové pryže a spojeni přívodu a odvodu krve se provádí propíchnutím prvního závěru 6 a druhého závěru 7 ostrými dutými jehlami. Krevní komůrka 1 má zabudován jednak hemofiltr 3, a jednak membránu 11 reverzní osmosy. Volné proudění krve krevní komůrkou 1 mezi hernofiltrem 3. a membránou 11 reverzní osmosy podporuje, kromě rozdílu cévního a žilního tlaku, také vlastní funkoe zařízení a napomáhají tomu i jemné třioípó jednosměrné umělé chlopně 2juchyoené za vstupem a výstupem 14. Za hemofiltrem 3, je prostor 4jodkud podtlakem daným průhybem membrány 21 získaná plazmatioká tekutina proudí prvním kanálkem 5 a přes otevřený zpětný ventil 8 druhým kanálkem _9 do prostoru 10 pomooí podtlaku cca 4.10^ Pa. V další fázi přetlaků je tato tekutina přetlakem cca 2.10^ Pa protlačována přes membránu 11 reverzní osmosy zpět do krevní komůrky 1, očištěná od nežádoucích látek. Při zpětné filtraci zůstanou tyto látky v prostoru 10,neboť přetlak uzavírá zpětný ventil 8 a každým dalším cyklem podtlak - přetlak se v tomto prostoru zahušťují. Podtlak a přetlak v této vyměnitelné jednorázové ěásti se vyvozuje pomocí stlačování a roztahování membrány 21, tvořící součást membránového čerpadla 16 . Komora čerpadla 17_ jc spojena vysokotlakou hadicí 12 s prostorem 10 krevní komůrky 1 a tímto způsobem se vytváří příslušný podtlak v prostoru 4, a za pomocí zpětného ventilu 8 přetlak v prostoru 10. Odvodnění pacienta,

241 431

t.j. ultrafiltraoe a vypouštění zahuštěné tekutiny z prostoru 10 vysokotlaké hadioe 12 a komory 17 membránového čerpadla 16 se provádí nastavitelně podle potřeby jehlovým ventilem 18 přes zpětný ventilek 36, hadičkou 19 do vaku 20 v každém oyklu při přetlaku. Vak 20 je vyměnitelný podle potřeby. Celá vyměnitelná část je před použitím sterilní a naplněna sterilní tekutinou, například plazmou, infuznlm nebo substitučním roztokem a podobně, takže hemofiltr 2 ^a membrána 11 reverzní osmosy jsou stále smáčeny_fa tak připraveny i při delším skladování k okamžitému použití. Řídlo! pohonná jednotka 31 je opatřená krytem JO* Pohon membrány 21 membránového čerpadla 16 je odvozen od elektromotorku 29 přes šnek 28 a šnekové kolo 22 na vačku 26, která způsobuje kývavý pohyb páky 22, kolem upevňovacího čepu 23, opírá se přitom o vačku 26 kladkou 25 působením pružiny 24. Membrána 21, která je součásti výměnné části, je zasunutím zaklesněna do páky 22. Vačka 26 je upravena ve své funkční části tak, že lze libovolně upravit časový poměr, mezi fázi podtlaku a přetlakuj a tim doby filtraoe a zpětné filtrace při každém oyklu, a upravit i přeohodové fáze, které mají vliv na čeřeni membránovýoh filtrů,a tim na jejioh životnosti. Vačka 26 je tedy výměnná podle potřeby, poměr podtlaku k přetlaku může být například 1:3a podobně. Krevní komůrka má navic výstupek 37 a uzávěrem ze silikonové pryže pro přídavné vstřikování léčiv pomool injekční stříkačky. Řldiol pohonná jednotka 31 je při nošeni a pohybu paolenta upevněna na tělo pomool první upínací pásky 33 a druhé upínací pásky 34, vak—? ře tím i upínaoími páskami 3^· Ploohu hemofiltrů 2 ^a membrány 11 reverzní osmosy je možno zvýšit pomoci násobeni krevnloh komůrek a propojením jednotlivých funkčně shodnýoh prostor do systému podle obr. 4. Dále je možno různě volit počet hemofiltrů 2 ^a membrán 11 reverzní osmosy, například 1 : 3 a podobně. Funkce oelého zařízeni je zaměřena na spolehlivý provoz. Na připravený přístup do krevního řečiště s vhodnými konoovkami si paoient připevni krevní komůrku 1 a upevni na paži. Druhý koneo vyměnitelné jednorázové části zasune do řidlo! pohonné jednotky 31 upevněné na těle a zajistí upevněni membrány 21 v páce 22. Dále nasadí hadičku 19 vaku 20 na vývod z membránového čerpadla 16 a připevní si vak 20.

- 5 241 431

Pak zašroubováním prorazí těsníoí uzavírací podložku 35 jehlovým ventilem 18 a zatím jej uzavře. Nastaví na řídioí pohonné jednotce 3,1 počet cyklů za minutu, napojí vstup krve napíchnutím vstupu u a výstupu 14. Po kontrole těsnosti zapne přístroj. Nakoneo nastaví velikost ultrafiltraoe pomocí jehlového ventilu 18. Poněvadž obsah krve a plazmatičké tekutiny v přistrojí je velmi malý a přístroj navíc je upevněn na těle pacienta, není třeba ohřev. Pro jednoduché provedení krevní komůrky 1 lze na„3 “ -3 přiklad jako minimum stanovit obsah krve 20.10 1 až 3θ.1θ 1, objem plazmatloké tekutiny obsažené v prostoru 4 a prostoru 10 za membránou 11 reverzní osmosy a hemofihrem ve vysokotlaké hadici 12 a komory 17 membránového čerpadla 16 je v neutrální poloze membránového čerpadla 16 zhruba 40.10 až 70.10 1, maximální výkon membránového čerpadla 16 na jeden zdvih cca

-3 -3 ”

10.10 JL· až 20.10 1. Tyto malé objemy zaručují bezpečný provozj nebot při protrženi membrány 21 dojde ke smísení jen malého —“ —3 —3 množství plazmatičké tekutiny, 40.10 1 až 70.10· 1, s protékájící krví. Poněvadž tato plazmat ioká tekutina je získána z paoientovy krve, nemůže dojít k infekci nebo jiným poruchám, tím spíše, že obsah výměnné části je stále uzavřen proti okolí. Při možném protržení membrány 21 dojde k náhlému poklesu podtlaku nebo přetlakuja tím k rychlému sníženi zatížení pohonného motorku 29 a,celý postup hemoterapie se okamžitě přeruší a elektronické řízení signalizuje poruchu optioky i zvukově. Tuto řídicí a kontrolní činnsst zajišíuje mikroprocesor pamatující si zatížení pohonu při neporušenýoh membránách. Při poruše membrán nebo po skončení jejich životnosti si pacient vymění jednorázový díl již popsaným jednoduchým způsobem. Pro určité režimy funkce lze stanovit například následující přibližná kriteria jako možnou variantu z mnoha alternativ:

a) Nepřetržitý provoz 24 hodin denně:

Minutové průtoky v 1 umělou ledvinou: Průtok za 24 hod

Krev 100.10^-¾

5O.1O”³1 O,7.1O³l

144 1

1 1 1

Plazmatická tekutina

Odvodnění zahuštěné tekutiny

- 6 241 431 _3

Při výkonu membránového čerpadla na 1 zdvih 25.1θ 1 jsou to zdvihy za minutu. Příkon motoru zhruba 2 až 4 W.

b) Přerušovaný provoz v déloe jednoho léčení 6 hodin

Minutové průtoky v 1	umělott ledvinou:	Průtok z
Krev	3OO.1O31	108 1
Plazmatická tekutina	15O.1O31	54 1
Odvodnění zahuštěné	2.1O31	0,72 1

tekutiny

Při výkonu membránového čerpadla aa 1 zdvih 25.10 1 jsou to ooa 6 zdvihů za minutu. Příkon motoru 4 až 8 W.

V podstatě lze pomooí řídioí pohonné jednotky nastavit plynule každou další variantu mezi zvolenými příklady a požadované odvodnění pacienta lze libovolně nastavit jehlovým ventilem 3.8 podle potřeby.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Nosltelná umělá ledvina^sestávající z řídící pohonné jednotky, krevní komůrky, vaku a spojovaoíoh hadio, vyznačujíoí se tím, že stěny krevní komůrky (l) jsou tvořeny na jedné straně hemofiltrem (3) a na druhé straně membránou (ll) reverzní osmosy a prostor (4) za hemofiltrem (3) je spojen s prostorem (10) za membránou (ll) reverzní osmosy pomooí prvního kanálku (5) a druhého kanálku (9), mezi nimiž je uspořádán zpětný ventil (8), přičemž krevní komůrka (l) je mezi⁴ membránou (ll) reverzní osmosy a hemofiltrem (3) opatřena na jedné straně vstupem (13) a na druhé straně výstupem (l4).
2. 2. Nositelná umělá ledvina podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že krevní komůrka (l) sestává alespoň ze dvou hemofiltrů (3) a alespoň ze dvou membrán (ll) reverzní osmosy.
3. 3. Nositelná umělá ledvina podle bodu 1, vyznačující se tím, že s prostorem (lO) krevní komůrky (l) je vysokotlakou hadici (12) spojeno membránové čerpadlo (16), tvořené komorou (17) čerpadla (l6) a membránou (21), přičemž membránové čerpadlo (ló) je součástí řídicí pohonné jednotky (31) a v tělese membránového čerpadla (ló) je umístěn zpětný ventilek (36) a jehlový ventil (18)

   2. výkresy