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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Blutleitungssystem für eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine mit einem arteriellen Leitungsabschnitt, einem venösen Leitungsabschnitt, einer Blasenfalle und einem Luftabscheider, welches Leitungssystem eingerichtet ist, bei Betrieb einer Blutpumpe der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine Blut von einem Patienten zu einer Dialyseeinheit und von der Dialyseeinheit zu dem Patienten zu führen.
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Hintergrund der Erfindung
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Während einer Blutbehandlung, insbesondere einer Hämodialyse, mit einer herkömmlichen Blutbehandlungsmaschine wird Blut, das zur Reinigung eine Dialyseeinheit durchströmt, mit Mikroluftblasen / Mikroblasen versetzt, welche zum Patienten zurückströmen können, ohne einen Alarm auszulösen. Diese Mikroluftblasen können sich in den Lungenflügeln des Patienten ablagern und dabei außerdem die Lungenkapillaren durchströmen und so über die Arterien im gesamten Körper verteilt werden, wo sie zum Organversagen beitragen können. Da die Entstehung der Mikroluftblasen beim Durchströmen der Hämodialyseeinheit ein allgemeiner Nebeneffekt der Hämodialyse ist, ist es notwendig, diese vor der Rückführung zum Patienten aus dem Blut abzuscheiden.
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Bei Herzlungen-Maschinen sind dynamische Blasenfallen (engl. „dynamic bubble traps“, DBT) bekannt, die dort eingesetzt werden, um bei hohen Blutflüssen / Blutdurchflussmengen / Blutmassenströmen Mikroluftblasen herauszufiltern. In der
US 6 478 962 B1 ist beispielsweise eine solche herkömmliche, für den Einsatz in Herzlungen-Maschinen eingerichtete, dynamische Blasenfalle offenbart. Die Blasenfalle beschleunigt das Blut beim Durchströmen radial, so dass die leichten Mikroblasen in den Bereich rund um die Mittelachse der Blasenfalle wandern und die schwereren Blutkomponenten durch die Zentrifugalkraft radial nach außen gedrückt werden. Das Blut, das sich in dem Bereich rund um die Mittelachse angesammelt hat und welches die Mikroluftblasen enthält, wird aus dem Hauptblutstrom abgeschieden und diesem wieder zugeführt.
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Eine weitere Vorrichtung zum Abscheiden von Luftblasen und Blut ist in der
WO 200853287 A1 offenbart. Dabei strömt das Blut in Inneren der Abscheidevorrichtung entgegen der Schwerkraft nach oben über einen Wirbelerzeuger, so dass sich die Luftblasen in einem Bereich um die Mittelachse der Abscheidevorrichtung sammeln. An einem oberen Ende der Abscheidevorrichtung werden die Luftblasen durch ein mittels einer Gasfalle erzeugtes Vakuum abgesaugt.
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Zudem zeigt auch die
DE 196 17 036 C2 eine Vorrichtung zum Abscheiden von Gasblasen aus Blut, bei welcher ein Strömungsleitbauteil im Bereich eines Einlaufstutzens der Abscheidevorrichtung angeordnet ist. Das Strömungsleitbauteil erzeugt dabei einen Wirbel, welcher das Blut nach außen drückt, so dass die Luftblasen mittig in der Abscheidevorrichtung verbleiben und abgeschieden werden können.
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Jedoch scheiden herkömmliche Blutfallen (Mikro-)Luftblasen vor allem bei niedrigen Blutflüssen gut ab. Bei höheren Blutdurchflussmengen reicht die Verweilzeit in der Blasenfalle nicht aus, um den Luftblasen ausreichend Zeit zum Aufsteigen bzw. zum mittigen Ansammeln zu geben. Die Wirkung des erzeugten Strudels ist üblicherweise vorhanden und unterstützt die Abscheidung. Zudem ist es bei herkömmlichen Blutfallen von Nachteil, dass diese nicht nur Luft, sondern ein Luft-Blut-Gemisch abscheiden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es sind die Aufgaben und Ziele der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder wenigstens zu mindern und insbesondere soll ein Blutleitungssystem für eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine bereitgestellt werden, welches einen verbesserten Prozess der Luftabscheidung von Mikroblasen gewährleistet und dadurch eine mögliche Gefährdung des Patienten ausschließt bzw. verringert.
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Die Aufgaben und Ziele werden hinsichtlich eines gattungsgemäßen Blutleitungssystems für eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
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Das Blutleitungssystem für die extrakorporale Blutbehandlungsmaschine ist demzufolge erfindungsgemäß konfiguriert/dafür angepasst, dass eine Zweig- oder Rezirkulationsleitung die Blasenfalle, vorzugsweise direkt, mit dem Luftabscheider verbindet, um einen Teil des in die Blasenfalle einströmenden Bluts stromauf der Blasenfalle in das Blutleitungssystem zurückzuführen. Mit anderen Worten ausgedrückt strömt das Blut nach Einströmen in die Blasenfalle durch die Rezirkulationsleitung und den Luftabscheider stromauf der Blasenfalle teilweise in den arteriellen oder venösen Leitungsabschnitt zurück.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
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Erfindungsgemäß kann die Blasenfalle in dem venösen Leitungsabschnitt angeordnet sein, so dass effektiv bei Durchströmen der Dialyseeinheit entstehende, gesundheitsgefährdende Mikroluftblasen vor dem Patienteneintritt aus dem in der Dialyseeinheit gereinigten Blut abgeschieden werden können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Rezirkulationsleitung der Blasenfalle fluidisch über den Luftabscheider mit dem arteriellen Leitungsabschnitt verbunden sein. Zudem ist es dabei denkbar, dass die Rezirkulationsleitung fluidisch mit einem in dem arteriellen Leitungsabschnitt angeordneten Luftabscheider verbunden ist. Bei beiden Varianten ist es von Vorteil, dass kein zusätzliches Fördermittel zu den bereits im System enthaltenen Fördermitteln benötigt wird, um einen Fluss des Fluides/Bluts/Luft-Blutgemisches von der Blasenfalle durch die Rezirkulationsleitung in den arteriellen Leitungsabschnitt zu erhalten. Durch die bereits in der Blutleitung angeordnete Blutpumpe bildet sich eine Druckdifferenz zwischen arteriellem und venösem Leitungsabschnitt aus, die eine Strömung in der Rezirkulationsleitung ohne separate Fördermittel und damit kostengünstig bewirkt. Für eine ausreichende Entgasungsleistung ist dabei eine Rezirkulationsrate, d.h. ein Verhältnis zwischen einer Blutdurchflussmenge in der Rezirkulationsleitung und einer Blutdurchflussmenge in dem Blutleitungssystem, von 5-10% notwendig, was die konstruktive / geometrische Ausgestaltung der Rezirkulationsleitung bestimmt. So kann beispielsweise der Durchmesser der Rezirkulationsleitung über deren Länge variiert werden, um die gewünschte Rezirkulationsrate einzustellen.
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Alternativ kann in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung die Rezirkulationsleitung die Blasenfalle fluidisch über den Luftabscheider mit dem venösen Leitungsabschnitt stromauf der Blasenfalle, d.h. zwischen Dialyseeinheit und Blasenfalle, verbinden, was zu einem Anstieg der Entgasungsleistung der Blasenfalle führt, da das rezirkulierte Blut die Dialyseeinheit nicht erneut durchströmt und somit keine neuen Mikroluftblasen in dem rezirkulierten Blut entstehen. Zusätzlich kann bei dieser weiteren bevorzugten Ausgestaltung die Rezirkulationsrate höher, insbesondere größer als 10%, gewählt werden, was wiederum die Entgasungsleistung der Blutfalle verbessert.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine mit einer Blutpumpe, in welche ein Leitungssystem nach einem der vorhergehenden Aspekte einlegbar ist, um Blut bei Betreiben der Blutpumpe über den arteriellen Leitungsabschnitt und den venösen Leitungsabschnitt von einem Patienten zu einer Dialyseeinheit hin und von der Dialyseeinheit zu dem Patienten zurückzufördern. Erfindungsgemäß führt die Rezirkulationsleitung des Leitungssystems dabei das Blut nach Einströmen in die Blasenfalle stromauf der Blasenfalle teilweise in das Leitungssystem zurück.
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In einer vorteilhaften Ausführung kann die Rezirkulationsleitung in eine zusätzliche, zweite (peristaltische) Blutpumpe eingelegt / eingeschlauft sein, was zu einer Entkopplung der Blutdurchflussmengen der Rezirkulationsleitung und des arteriellen bzw. venösen Leitungsabschnitts führt. D.h. Druckverhältnisse in der Rezirkulationsleitung lassen sich individuell und sehr genau auf Druckverhältnisse in dem arteriellen und venösen Leitungsabschnitt anpassen. Mit anderen Worten kann die Blutdurchflussmenge in der Rezirkulationsleitung durch die zweite Blutpumpe und die Blutdurchflussmenge in dem arteriellen und venösen Leitungsabschnitt durch die Blutpumpe der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine angepasst / gesteuert werden.
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Zudem ist es erfindungsgemäß denkbar, dass stromab der Blasenfalle ein, vorzugsweise als Ultraschallsensor ausgestalteter, (Sicherheits-) Luftdetektor angeordnet (engl. „safety air detector“ - SAD) ist. Dabei kann der Luftdetektor zur Bestimmung einer Blutdurchflussmenge eingerichtet sein. Zusätzlich oder als Alternative zu dem Luftdetektor kann in der Leitung zumindest ein Drucksensor zur Bestimmung der Blutdurchflussmenge angeordnet sein. Erfindungsgemäß kann eine Fördermenge, insbesondere eine mit der Fördermenge korrelierende Drehzahl, der Blutpumpe der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine basierend auf der in dem Luftdetektor und/oder in dem zumindest einen Drucksensor bestimmten Blutdurchflussmenge festgelegt bzw. eingestellt sein. Dadurch kann eine mögliche Differenz der Blutdurchflussmenge korrigiert bzw. kompensiert werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine mit erfindungsgemäßem Blutleitungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Ansicht einer extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine mit erfindungsgemäßem Blutleitungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Ansicht einer extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine mit erfindungsgemäßem Blutleitungssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine schematische Ansicht einer extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine mit erfindungsgemäßem Blutleitungssystem gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind schematischer Natur und dienen lediglich dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können untereinander ausgetauscht werden.
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
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1 zeigt schematisch eine extrakorporale Blutbehandlungsmaschine 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die extrakorporale Blutbehandlungsmaschine 1 weist dabei einen arteriellen Leitungsabschnitt 2 auf, über welchen Blut von einem Patienten hin zu einer Dialyseeinheit 3 strömen kann. Dabei ist die Dialyseeinheit 3 vorzugsweise als Gegenstrom-Dialysator, in welchem Blut und Dialysat, getrennt durch eine semipermeable Membran, aneinander vorbeiströmen, ausgeführt. D.h. das Dialysat durchströmt den Dialysator in einer der Blutströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung (in 1 von oben nach unten). In dem arteriellen Leitungsabschnitt 2 ist eine als peristaltische Schlauchpumpe ausgeführte Blutpumpe 4 angeordnet, welche im Betrieb das Blut von dem Patienten hin zu der Dialyseeinheit 3 fördert. In Blutströmungsrichtung stromab der Dialyseeinheit 3 ist zudem ein venöser Leitungsabschnitt 5 angeordnet, über welchen in der Dialyseeinheit 3 gereinigtes Blut zu dem Patienten zurückströmt. Erfindungsgemäß bilden der arterielle Leitungsabschnitt 2 und der venöse Leitungsabschnitt 5 einen Teil eines Blutleitungssystems bzw. einer Blutleitung 6 aus.
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Ferner ist in dem venösen Leitungsabschnitt 5 eine dynamische Blasenfalle 7 angeordnet. Die dynamische Blasenfalle 7 ist dabei so ausgebildet, dass im Inneren eines rohrförmigen Gehäuses eine beispielsweise helixartige Strömungsführungsgeometrie angeordnet ist. Beim Einströmen von Blut in das Gehäuse der Blasenfalle 7 wird durch die Strömungsführungsgeometrie ein Wirbel / Strudel in der Blutströmung erzeugt. Durch den so erzeugten Wirbel wird das Blut aufgrund der Zentrifugalkraft in dem Gehäuse radial nach außen gedrückt. Die im Vergleich mit dem strömenden Blut leichteren Mikroluftblasen sammeln sich daher in einem Bereich um eine Mittelachse / Rotationsachse des Gehäuses und koaleszieren zu Makroluftblasen. Wenn an einer in diesem Bereich angeordneten Rezirkulationsleitung 8 eine Druckdifferenz angelegt wird, können somit über diese Rezirkulationsleitung 8 die koaleszierten Makroluftblasen abgeschieden / abgeführt werden.
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Um diese Druckdifferenz bereitzustellen, ist die Rezirkulationsleitung 8 in dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem arteriellen Leitungsabschnitt 2 verbunden. Insbesondere ist die Rezirkulationsleitung 8 in dem ersten Ausführungsbeispiel in Blutstromrichtung stromauf der Blutpumpe 4 mit dem arteriellen Leitungsabschnitt 2 verbunden. D.h. als für die Luftblasenabscheidung verwendete Druckdifferenz wird die durch die Blutpumpe 4 zwischen arteriellem und venösem Leitungsabschnitt 2, 5 generierte Druckdifferenz genutzt. Die Rezirkulationsrate, d.h. die Blutdurchflussmenge in der Rezirkulationsleitung 8 relativ zu der Blutdurchflussmenge in der Blutleitung 6, wird dabei im Wesentlichen durch die an der Rezirkulationsleitung 8 anliegende Druckdifferenz bestimmt bzw. eingestellt. Für eine ausreichende Entgasungsleistung ist eine Rezirkulationsrate von ca. 5-10% notwendig. Die notwendige Rezirkulationsrate definiert somit entscheidend die geometrische Ausgestaltung / Auslegung der Rezirkulationsleitung 8. Mit anderen Worten, muss der Durchmesser der Rezirkulationsleitung 8 über deren Länge so variiert werden, dass sich in Abhängigkeit der anliegenden Druckdifferenz die Rezirkulationsrate zu 5-10 % ergibt.
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Bei Verwendung der Blasenfalle 7 zur Abscheidung von Luftblasen strömen jedoch nicht ausschließlich Luftblasen in die Rezirkulationsleitung 8. Vielmehr wird durch die an der Rezirkulationsleitung 8 anliegende Druckdifferenz ein Luft-Blut-Gemisch in die Rezirkulationsleitung 8 gesaugt.
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Zudem ist in der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine 1 stromab der Blasenfalle 7 ein Luftdetektor 9 angeordnet. Dieser Luftdetektor 9 ist als Ultraschallsensor ausgeführt und überwacht das Vorhandensein von Luftblasen in dem gereinigten Blut, bevor dieses wieder dem Patienten zugeführt wird. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Luftdetektor 9 zusätzlich zur Bestimmung / Messung einer Blutdurchflussmenge verwendet. Auf Grundlage dieser gemessenen Blutdurchflussmenge wird dabei eine Fördermenge der Blutpumpe 4 eingestellt. Insbesondere wird die Fördermenge der Blutpumpe 4 über eine mit der Fördermenge korrelierende Drehzahl der Blutpumpe 4 eingestellt. D.h. durch Messung der Blutdurchflussmenge in dem Luftdetektor 9 und Einstellen der Drehzahl der Blutpumpe 4 wird die vorstehend erwähnte Differenz zwischen der dem Patienten zugeführten und der dem Patienten entnommenen Blutdurchflussmenge korrigiert bzw. kompensiert. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird die Drehzahl der Blutpumpe 4 so korrigiert, dass eine für die Blutbehandlung gewünschte Blutdurchflussmenge als effektive Blutdurchflussmenge erreicht wird. Neben der in dem Luftdetektor 9 gemessenen Blutdurchflussmenge können zur Bestimmung und Korrektur der effektiven Blutdurchflussmenge alternativ oder zusätzlich mit in dem arteriellen Leitungsabschnitt 2 und/oder dem venösen Leitungsabschnitt 5 angeordneten Drucksensoren detektierte Druckwerte verwendet werden.
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Wie in 1 zu erkennen, ist in dem ersten Ausführungsbeispiel in der Rezirkulationsleitung 8 ein Luftabscheider 10 angeordnet, welcher zusätzlich die Entgasungsleistung der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine 1 erhöht. Dem Luftabscheider 10 wird dabei das in der Rezirkulationsleitung 8 strömende Luft-Blut-Gemisch zugeführt, so dass innerhalb des Luftabscheiders 10 die in dem Luft-Blut-Gemisch verbleibenden Makroluftblasen abgeschieden / abgetrennt werden können.
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In 2 ist die extrakorporale Blutbehandlungsmaschine 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Bei der Beschreibung der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine 1 gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel werden nachfolgend lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Wie in 2 zu erkennen, ist in der extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Luftabscheider 10 nicht in der Rezirkulationsleitung 8 angeordnet. Vielmehr wird hierbei ein (vorhandener) arterieller Luftabscheider 11 über einen zusätzlichen Anschluss fluidisch mit der Rezirkulationsleitung 8 und der dynamischen Blasenfalle 7 verbunden.
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Als weitere Variante des in 2 gezeigten, zweiten Ausführungsbeispiels ist in 3 die extrakorporale Blutbehandlungsmaschine 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei ist zwischen der Blasenfalle 7 und dem arteriellen Luftabscheider 11 in der Rezirkulationsleitung 8 eine zweite peristaltische Blutpumpe 12 zwischengeschaltet. Somit kann die Druckdifferenz über die Rezirkulationsleitung 8 und damit die Rezirkulationsrate im Wesentlichen von der Blutströmung in der Blutleitung 6 entkoppelt und weitestgehend unabhängig davon sehr genau eingestellt werden. Mit anderen Worten lassen sich die Druckverhältnisse in der Rezirkulationsleitung 8 individuell auf die Druckverhältnisse in dem arteriellen und dem venösen Leitungsabschnitt 2, 5 anpassen.
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Ähnlich dazu ist auch in der in 4 gezeigten extrakorporalen Blutbehandlungsmaschine 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel die zweite Blutpumpe 12 in der Rezirkulationsleitung 8 angeordnet. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Rezirkulationsleitung 8 jedoch nicht an dem arteriellen Luftabscheider angeschlossen, sondern das aus der Blasenfalle 7 in die Rezirkulationsleitung 8 ausströmende Luft-Blut-Gemisch wird der Blutleitung 6 wieder in dem venösen Leitungsabschnitt 5 stromauf der Blasenfalle 7 zugeführt. Zur Abscheidung der in dem Luft-Blut-Gemisch verbleibenden Luftblasen ist in der Rezirkulationsleitung 8 der Luftabscheider 10 und die zweite Blutpumpe 12 angeordnet. D.h. nach Durchströmen der Blasenfalle 7, der Rezirkulationsleitung 8 und dem Luftabscheider 10 wird das rezirkulierte Luft-Blut-Gemisch in den venösen Leitungsabschnitt 5 stromauf der Blasenfalle 7 zurückgeführt, so dass etwaige in dem rezirkulierten Luft-Blut-Gemisch verbleibende Luftblasen erneut der Blasenfalle 7 zugeführt werden, was eine höhere Entgasungsleistung der Blasenfalle 7 zur Folge hat. Mit anderen Worten ausgedrückt, verbindet in dem vierten Ausführungsbeispiel die Rezirkulationsleitung 8 die Blasenfalle 7 mit dem venösen Leitungsabschnitt 5 stromauf der Blasenfalle 7, d.h. zwischen Dialyseeinheit 3 und Blasenfalle 7. Dabei ist in der Rezirkulationsleitung 8 der Luftabscheider 10 und die zweite Blutpumpe 12 angeordnet, so dass die Rezirkulationsrate in der Rezirkulationsleitung 8 durch die zweite Blutpumpe 12 bestimmt wird.
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Dadurch, dass das Luft-Blut-Gemisch in dem vierten Ausführungsbeispiel erneut der Blasenfalle 7 zugeführt wird, ohne die Dialyseeinheit 3 zu durchströmen, erhöht sich die Entgasungsleistung weiter, ohne zusätzliche Reinigungsverluste in der Dialyseeinheit 3 zu verursachen. Dabei kann die Rezirkulationsrate höher als in den weiteren Ausführungsbeispielen, insbesondere größer als 10%, gewählt werden, da kein Verlust der Reinigungswirkung vorliegt. Mit steigender Rezirkulationsrate verbessert sich wiederum die Entgasungsleistung der Blasenfalle 7, da bei höheren Massenströmen (Blutdurchflussmengen) die Wirbelstärke des in der Blasenfalle 7 erzeugten Wirbels ansteigt und somit die Mikroluftblasen verbessert abgeschieden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 6478962 B1 [0003]
- WO 200853287 A1 [0004]
- DE 19617036 C2 [0005]
