DE1598190A1

DE1598190A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Probeentnahme einer dialysablen Komponente eines Fluids

Info

Publication number: DE1598190A1
Application number: DE19671598190
Authority: DE
Inventors: Leonard John Edward
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1966-06-24
Filing date: 1967-06-23
Publication date: 1971-03-18
Also published as: GB1143155A; SE345163B; US3459176A

Description

Dr. phil. G. B. HAGEN 1 r η ο -ι η η D«._M,„„.i. ι ο y ο ι y u

Patentanwalt

MUNCHEN-SOLLN

Franz-Hals-Straße 21

Telefon 796213

BM 2099 München, den 2J_O Juni 1967

Dr.H./Dr.S./Ar.

Beckman Instruments, Ine, 25ΟΟ Harbor Boulevard,
Pullerton, California,
U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Probenentnahme einer dialysablen Komponente eines Fluids

Priorität: U.S.A.; 24. Juni 1966; - U.S. Serial No. 560 170.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prob enentnahme einer dialysablen Komponente aus einem Fluid und dabei insbesondere auf ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung, mit denen man eine Probenentnahme einer dialysablen Blutkomponente erreichen kann, die in einem geschlossenen Stromkreis fließt.

Beim Betrieb einer Vorrichtung, die allgemein als "künstliche Niereniaaschine" bekannU ist, wird das ganze Blut des Patien, ten durch, eLrv; .luO-jj/haLb dn;; !vürper.:; ν or! au Γ (^ride ötvOM!.-_:»,^i.i:;c.Uiy Lt. e ι^;;. ■> L rJ <■:, ·Ά:\\. ϊ. ^k ·\/κ ! j ;; '■ ■ ·.. ·. i Vb !■,, :'■ ·.: s

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Prozeß wird kontinuierlich, über Zeitperioden durchgeführt, deren Länge sechs bis achtzehn Stunden dauert, bis durch die durch die Maschine geleistete Dialysierfunktion die infolge unzureichender Nierenfunktion des Patienten angesammelten toxischen StoffWechselprodukte des Blutes auf ein sicheres Niveau herabgesetzt sind.

Bei Betrieb einer solchen Haschine kommen zwei Arten von analytischen Prozeduren vor. Der eine Prozedurtyp besteht in der Auswertung des Effektes, der von der Maschine auf die elektrolytische Balance im Blut des Patienten geleistet wird. Zweck dieser Auswertung ist, die Entwicklung gefährlicher Zustände zu vermeiden, die durch unzureichenden Betrieb der Maschine entstehen können. Diese Prozedur enthält vor allem die Überwachung von gewissen Elektrolyten des Blutes, nämlich H⁺, Na⁺, Cl" und HC(X", die direkt im Blutstrom unter Verwendung von potentiometrischen Fühlern überwacht werden können, die einschlägig bekannt sind.

Die zweite analytische Prozedur enthält die Auswertung der Wirksamkeit der künstlichen Niere bei der Entfernung der toxischen Substanzen und führt au einer diagnostisch ;■/';■?;το 11 an Info c:u:'^.oa üh-v --'len Yerlauf der speziellen

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liegen keine Fühler vor, mit denen man direkt die wichtigen Blutbestandteile messen kann, die in Betracht gezogen werden müssen, um die erwähnte zweite analytische Prozedur durchführen zu können. Beispiele für solche Bestandteile im Blut sind Harnstoff, Kreatinin, Phosphat und Kalzium. Gegenwärtig werden diese Bestandteile durch die klassischen Verfahren bestimmt, indem man eine Blutprobe vor Inbetriebnahme der künstlichen Niere entnimmt, die Probe zum chemischen Laboratorium bringt und dort die klinischen Standardanalysenverfahren mit der Probe anstellt. Diese Arbeitsweise ist unbefriedigend, da sie die Häufigkeit der Blutanalyse allenfalls auf eine oder zwei Bestimmungen des Blutzustandes beschränkt, nämlich vor oder nach Inbetriebnahme der künstlichen Niere oder in beiden genannten Fäl len. Diese Verfahrensweise hat den weiteren Nachteil, daß der Blutstrom einer nicht sterilen Umgebung ausgesetzt werden kann, wenn man ihm eine Probe entnimmt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Pro benentnahme verbessern und es insbesondere ermöglichen, eine Probe aus einem Fluidstrom zu entnehmen, der durch eine Leitung strömt, ohne Fluid aus der Leitung zu ent nehmen oder den Betrieb irgendeiner anderen mit der Leitung verknüpften Einrichtung au beeinträchtigen.

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Nach, der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, mit dem man eine dialysable Komponente eines im Strom durch eine Leitung fließenden Hui ds entnehmen kann, ohne die !Flüssigkeit aus der Leitung zu entfernen. Die Erfindung ist durch die Schritte gekennzeichnet, daß man in der Leitung eine Dialysiermembran vorsieht, daß man den Flüssigkeitsstrom über die eine Seite der Membran leitet, und daß man einen diskreten Dialysatkörper mit der anderen Seite der Membran solange in Kontakt bringt, bis das Dialysat ein Gleichgewicht mit der dialysablen Komponente des Flüssigkeitsstromes erreicht.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Ausführen des genannten Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Kammer aus flüssigkeitsundurchlässigem Material gebildet ist, daß eine Dialysiermembran diese Kammer in zwei Abteilungen trennt, daß eine der Abteilungen Einlaß- und Auslaßöffnungen hat, die mit der den Flüssigkeitsstrom tragenden Leitung verbindbar sind, daß die andere Abteilung Einlaß- und Auslaßöffnungen hat und den diskreten Dialysatkörper in Kontakt mit der Dialysiermembran halten kann, und daß eine Auslaßventileinrichtung in der Auslaßöffnung der letztgenannten Abteilung vorgesehen ist, durch die Dialysat entfernbar ist, nachdem das Dialysat Gleichgewicht mit der dialysablen Komponente des Flüssigkeitsstromes erreicht hat.

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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer Probenentnahmevorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einem System zum Behandeln des Blutes eines Patienten; und

Fig. 2 einen Teilschnitt der Probenentnahmevorrichtung der Erfindung.

Eine Blutbehandlungsvorrichtung 10 gemäß Fig. 1, beispielsweise eine künstliche Nierenmaschine, besitzt Rohrleitungen 12 und 14·, deren Enden mit blutführenden Organen eines Patienten 16 verknüpft sind. Allgemein ist die Rohrleitung 12, die an die Eingangsseite der künstlichen Niere 10 angeschlossen ist, mit einer Arterie des Armes des Patienten verknüpft, während die Rohrleitung 14, die mit der Auslaßseite der künstlichen Niere verbunden ist, mit einer Vene im selben Glied des Patienten verknüpft ist« Auf diese Weise ergeben die Rohrleitungen 12 und 14 bzw. Schläuche 12 und 14 zusammen mit der Maschine 10 eine geschlossene Strömungsschleife, durch die Blut des Patienten durch die Maschine 10 zirkulieren kann. Die Probenentnahmevorrichtung gemäß der Erfindung, die allgemein mit 18 bezeichnet ist, ist so in der Rohrleitung 12 an

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der Eingangsseite der künstlichen Nierenmaschine 10 verbunden, daß eine Probe erhalten werden kann, bevor sie durch die Maschine 10 behandelt wird«

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Probenentnahmevorrichtung 18 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Kammer 20 mit einem zylindrischen Glaskörper 22 mit offenen Enden 24 und 26 auf, die an ihrem oberen Abschnitt eine Einlaßöffnung 28 hat und von deren unterem Abschnitt sich eine Auslaßöffnung 30 erstreckt. Ein Glasstopfen 32 dient zum Abschließen der öffnung 28, während in der Auslaßöffnung 30 ein Absperrventil 34- vorgesehen ist, mit dem der aus der Auslaßöffnung abgehende Fluidstrom gesteuert werden kann.

Im Ende 24 des Glaskörpers 22 ist ein Glasrohr 56 mittels eines Gummistopfens 38 montiert, und mittels eines weiteren GummiStopfens 42 ist ein zweites Glasrohr 40 im anderen offenen Ende 26 des Körpers 22 montiert» An den inneren Enden der Glasrohre 36 und 40 ist eine rohrförmige Dialysiermembran 44, die beispielsweise aus Cellophan bestehen kann, mittels federnd-nachgiebiger Hülsen 46 bzw· 48 befestigte Auf diese Weise bildet bei dieser Anordnung das Innere des Rohres 44 eine Abteilung an einer Seite einer Membran und dient zum Durchgang von

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Fluid durch die Rohre 36 und 40, während der das Rohr 44 umgebende Raum, der durch den Glaszylinder 22 definiert bzw. abgeschlossen wird, eine zweite Abteilung bildet, mit der Fluid an der anderen Seite der Membran in Kontakt gebracht werden kann.

Die Probenentnahmevorrichtung 18 ist so an das Rohr 12 der künstlichen Niere 10 angeschlossen, daß beispielsweise das Rohr 36 die Einlaßöffnung der Probenentnahmevorrichtung darstellt, während das andere Rohr 40 über die Rohrleitung 12 mit der künstlichen Niere verbunden ist und demnach die Auslaßöffnung der Probenentnahmevorrichtung darstellt.

Beim Betrieb der Probenentnahmevorrichtung 18 wird die Kammer 20 mit einer isotonischen physiologischen Salzlösung 50 über die öffnung 28 gefüllt, während sich das Absperrstück 34 in geschlossener Stellung befindet, wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist; dadurch erreicht man, daß ein diskreter Dialysatkörper in Kommunikation mit einer Seite der Membran 44 kommt. Während des Betriebe der künstliehen Niere 10 gelangt Blut durch die Rohrleitung 12, die rohrförmige Dialysiermembran 44 und die künstliche Niere 10, und das Blut wird dann über die Rohrleitung 14 zum Patienten zurückzirkuliert. Während dieser Zeit gelangen dialy-

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sable Komponenten des Blutes durch die Membran 44· in das Dialysat 50, Das Dialysat 50 darf in der Kammer 20 bleiben, bis volles Gleichgewicht mit den dialysablen Komponenten des durch die Dialysiermem.bran 44 fließenden Blutes erreicht wird. Nach Erreichen des Gleichgewichtes hat das Dialysat dieselbe Konzentration der dialysablen Komponente wie das durch die Rohrmembran fließende Blut und stellt so eine Gleichgewichtsprobe dar, die für das Blut selbst repräsentativ ist. Die Gleichgewichtsprobe kann dann aus der Auslaßöffnung 30 entnommen werden, indem man das Absperrstück 34- verstellt; dann kann die Probe mit irgendeiner gewünschten Verfahrensweise hinsichtlich jeder dialysablen Komponente des Blutes analysiert werden, ohne daß eine vorhergehende Behandlung der Probe erforderlich ist, wie es sonst bei konventionellen Proben des ganzen Blutes nötig ist, um Blutzellen und Proteinmaterialien zu entfernen. Eine derartige Vorbehandlung ist bei der Erfindung insoweit nicht erforderlich, wie Blutzellen und Proteinmaterialien nicht durch eine Dialysiermembran, wie Oellophan, gelangen können.

Beim normalen Betrieb der Probenentnahmevorrichtung 18 füllt man die Kammer 20 sogleich wieder mit frischer Salzlösung an, um so die Vorbereitung für die nächste Gleichgewichtsprobe in der Analysenserie zu schaffen·

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Auf diese Veise kann man nach der Erfindung eine Probe der dialysablen Komponenten des durch eine geschlossene Leitungsschleife fließenden Blutes erhalten, ohne daß man das Blut aus der Schleife entfernt und ohne daß man das Blut einer nicht sterilen Umgebung aussetzt, ferner besteht keine Notwendigkeit, den Betrieb irgendeiner Blutbehandlungseinrichtung zu unterbrechen, die in der den Blutstrom tragenden Leitungsschleife vorgesehen ist· Die Erfindung ergibt demnach die erforderlichen Mittel, die notwendigen Proben zum Ausführen der vorerwähnten analytischen Prozeduren in extrem leichter und kostensparender Veise erhalten zu können.

Venn auch die Kammer 20 als aus Glas bestehend beschrieben ist, versteht es sich doch, daß sie, falls dies gewünscht wird, aus anderen inerten Materialien gebildet sein kann. Auch braucht die Rohrmembran 44 nicht aus Cellophan hergestellt zu sein, sondern es gibt auch andere für die Erfindung geeignete Materialien für die Dialysiermembran, wie Zelluloseazetat, Kollodium und Schafdarm.

Man erkennt auch, daß die Anwendung der Probenentnahmevorrichtung 18 gemäß der Erfindung nicht allein auf die Maßnahme», in Verbindung mit einer künstlichen Hi ere be schränkt ist, sondern auch gegebenenfalls bei anderen

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Blutbehandlungsvorrichtungen Verwendung finden kann, welche die Körperfunktionen eines Organs ergänzen, beispielsweise bei einer Herz-Lungen-Maschine«

Die Erfindung wurde in Zusammenhang mit physiologischen Behandlungssystemen beschrieben. Gegebenenfalls kann man jedoch -auch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung noch breiter bei jedem System anwenden, bei dem ein fließender Strom vorhanden ist, der ein dialysables Material enthält, von dem eine Probe entnommen werden soll. Beispielsweise kann die Erfindung besonders nützlich in Verbindung mit einem System mit einem fließenden Strom radioaktiven Materials sein, welches dialysable Komponenten enthält, die ohne Entfernung des radioaktiven Materials aus dem System analysiert werden sollen·

Patentansprüche

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Claims

München, den 23. Juni 1967 Dr.H./Dr.S./Ar.

Patentansprüche

1» Verfahren zur Probenentnahme einer dialysablen Komponente aus einem Fluid, das als Strom in einer Leitung fließt, ohne Entfernung der Flüssigkeit aus der Leitung, gekennzeichnet durch folgende Schritte ι Anordnen einer Dialysiermembran in der Leitung, Leiten des Flüssigkeitsstromes über eine Seite der Membran und Bringen eines diskreten Körpers eines Dialysats in Berührung mit der anderen Seite der Membran, bis dieses Dialysat Gleichgewicht mit der dialysablen Komponente des Flüssigkeitsstromes erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es auf einen blutformigen Flüssigkeitsstrom angewendet wird,welcher durch die Leitung von einem lebenden Subjekt aus zirkuliert, und daß als Dialysat eine isotonische Salzlösung verwendet wird.

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3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Schritt, daß man die dialysable Komponente in dem Dialysat analysiert und so indirekt den Gehalt der Komponente im Flüssigkeitsstrom mißt.
4·. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 "bis 3» dadurch g e k e η η ζ ei chnet, daß eine Kammer (20) aus flüssigkeitsundurchlässigem Material (22, 38, 42) vorgesehen ist, die von einer Malysiermembran (44·) in zwei Abteilungen (in 44-, 50) geteilt wird, von denen eine (in 44·) mit der den Flüssigkeitsstrom führenden Leitung (12) verbindbare Einlaß- (36) und Auslaß- (40) Öffnungen hat und von denen die andere (50) Einlaß- (28) und Auslaß- (30) öffnungen hat sowie einen diskreten Körper des Dialysats in Kontakt mit der Dialysiermem.bran halten kann, und daß eine Ventileinrichtung (34·) in der Auslaßöffnung (30) dieser anderen Abteilung vorgesehen ist und dazu dient, das Dialysat aus dieser anderen Abteilung zu entfernen, nachdem das Dialysat Gleichgewicht mit der dialysablen Komponente des Flüssigkeitsstromes erreicht hat.

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5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dialysiermem.br an in Gestalt eines Rohres (44) ausgebildet ist, dessen beiden Enden (46, 48) mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen (36, 40) der genannten ersten Abteilung verbunden sind, und daß zur Bildung der anderen zweiten Abteilung (50) die erste Abteilung von der Kammer (20) mit Abstand von der Bohrmembran (44) umgeben ist·
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (28) der zweiten Abteilung (50) in deren oberem Abschnitt und die Auslaßöffnung (30) der zweiten Abteilung in deren unterem Abschnitt so angeordnet sind, daß das Dialysat die Bohrmembran (44) umgeben kann und aus der zweiten Abteilung (50) unter der Schwerkraft entfernbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den flüssigkeitsstrom führende Leitung (12) »it den Einlaß- (36) und Auslaß- (40) Offnungen der ersten Abteilung (in 44) der Kammer (20) verbunden ist, und daß eine Strombehandlungseinrichtung (10) in der Leitung (12) stromabwärts von der Kjunier vorgesehen ist.

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8. Vorrichtung nach lnspruch 7$ dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (12, 14) ein Paar von Leitungsenden hat, die an ein bluttragendes Organ eines lebenden Subjektes (16) so anschließbar sind, daß die Leitung (12, 14) kontinuierlich einen fließenden Blutstrom in einer geschlossenen Schleife (12, 10, 14) zirkuliert,

und daß in der Strombehandlungseinrichtung (10) ein Dialysator vorgesehen ist, der zum Entfernen von toxischen Substanzen aus dem durch den genannten geschlossenen Stromkreis zirkulierenden Blut dient.