DE19627685C2 - Verwendung einer Vorrichtung zum volumetrischen Bilanzieren von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verwendung einer Vorrichtung zum volumetrischen Bilanzieren von Flüssigkeiten, bestehend aus einem Bilanzierungsgefäß mit einer ersten und einer zweiten Detektionseinrichtung, wobei je eine der Detektionseinrichtungen zum Detektieren eines niedrigen und eines hohen Flüssigkeitsniveaus in dem Bilanzierungsgefäß vorgesehen ist und wobei das Bilanzierungsgefäß im Bereich der Detektionseinrichtungen Verjüngungen aufweist.

Ein volumetrisches Bilanzieren von Flüssigkeiten kann beispielsweise in medizintechnischen Verfahren wie der Einzelnadel-Hämodialyse vorgenommen werden. Der Vorteil des Herstellens einer Verbindung zum Blutkreislauf des Patienten mittels einer einzelnen Nadel gegenüber der Vorgehensweise mit zwei Nadeln besteht darin, daß es die Anzahl der Einstiche halbiert, die durch die Haut des Patienten gemacht werden müssen. Bei chronischen Erkrankungen, beispielsweise einer Dialyse im Fall von Nierenversagen, kann dies von äußerster Wichtigkeit sein, da Zugriffsstellen zum Blut im menschlichen Körper nur in beschränktem Maße zugänglich sind.

Bei der Einzelnadel-Hämodialyse muß in einem extrakorporalen Blutkreislauf ein Speichervolumen bereitgestellt werden, da Blut abwechselnd angesaugt und wieder infundiert wird. Ähnliches gilt bei sogenannten Cyclergeräten in der Peritonealdialyse, bei denen eine Maschine abwechselnd frische Dialyseflüssigkeit dem Patienten zuführt und die verbrauchte Flüssigkeit an einen Auslauf leitet.

Die Substitution von Blutwasser durch physiologische Lösungen, wie sie beispielsweise bei der Hämofiltration und der Hämodiafiltration vorkommt, erfordert eine genaue Bestimmung der jeweiligen Flüssigkeitsvolumina, da bereits Fehlbilanzierungen von wenigen 100 ml dramatische Folgen für den Patienten haben können.

Wie aus dem US-Patent 5,382,227 hervorgeht, sind Füllstandsmessungen in extrakorporalen Kreisläufen bekannt, wobei Füllhöhen mit einem Niveaudetektor gezielt gesetzt und gehalten werden können. In dieser Schrift wird ein extrakorporaler Blutkreislauf beschrieben, der aus zwei Kammern mit jeweils zwei Niveaudetektoren zum Detektieren eines niedrigen und eines hohen Flüssigkeitsniveaus in den Kammern besteht. Über eine Pumpe wird sichergestellt, daß das Flüssigkeitsniveau in jeder Kammer immer zwischen dem niedrigen und dem hohen Flüssigkeitsniveau pendelt. Die Vorrichtung kann für die Zwei-Nadel- und für die Einzelnadel-Hämodialyse eingesetzt werden.

Auch aus der EP-B-0 472 480 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der Füllstandsmessungen mit zwei Niveaudetektoren auf unterschiedlicher Höhe zur Schlagvolumenbestimmung bei der Einzelnadel-Hämodialyse eingesetzt werden. Das zu bilanzierende Flüssigkeitsvolumen wird beim Füllen der Kammer durch den Übergang von Luft zu Flüssigkeit auf Höhe der Niveaudetektoren oder - beim Leeren der Kammer - durch den Übergang von Flüssigkeit zu Luft bestimmt. Hierbei kommen beispielsweise optische, akustische oder kapazitative Verfahren (unterschiedliche Transmission, Reflexion, Schallgeschwindigkeit, Dielektrizitätskonstante usw. von Gas und Flüssigkeit oder spezifische Erkennung der Grenzschicht zwischen beiden Medien) zum Einsatz.

Die Meßgenauigkeit bei bekannten Vorrichtungen ist unbefriedigend, da beispielsweise Strömungen und Unruhe der Flüssigkeitsoberfläche bereits die Niveaudetektion auslösen können. Aufgrund des großen möglichen Fehlers eignet sich eine solche Vorgehensweise eher zur Feststellung, daß ein vorgegebenes Volumen nun in etwa erreicht ist als zu einer exakten Bilanzierung.

Lediglich zum dichteren und direkteren Vorbeiführen von Flüssigkeit in einem Schlauch an einem Sensor und damit zur Erhöhung der Sensibilität wird in dem US-Patent 5,205,153, die die Detektion von Luftbläschen in Blut zur Embolievermeidung betrifft, eine Einschnürung des Schlauches im Bereich des Sensors beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum genauen volumetrischen Bilanzieren von Flüssigkeiten für die Medizintechnik zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Genauigkeit des volumetrischen Bilanzierens ist stark abhängig vom Volumen zwischen den beiden Detektionseinrichtungen und der exakten Messung des Füllstandes im Bereich der beiden Detektionseinrichtungen. Durch eine geeignete Geometrie, wie sie erfindungsgemäß erreicht wird, kann diese Genauigkeit erheblich gesteigert werden. Durch die Verjüngungen kann ein großes Volumen zwischen den Detektionseinrichtungen groß und ein kleines Volumen bzw. ein kleiner Querschnitt des Bilanzierungsgefäßes im Bereich der Detektionseinrichtungen erreicht werden. Durch diese Maßnahme wird die Genauigkeit des volumetrischen Bilanzierens erheblich gesteigert, da einerseits die zu detetektierende Grenze fischen Gas und Flüssigkeit in einem Rohrabschnitt mit geringem Querschnitt deutlicher erkennbar ist und andererseits in dem Rohrabschnitt mit geringem Querschnitt der Fehler aufgrund von Flüssigkeitsschwankungen sehr klein ist im Verhältnis zum Gesamtvolumen zwischen den Meßstellen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Detektionseinrichtungen um die Verjüngungen des Bilanzierungsgefäßes angeordnet sind.

Es kann zweckmäßig sein, daß oberhalb der Detektionseinrichtung zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus ein Pufferraum angeordnet ist.

Vorteilhaft ist es, daß unterhalb der Detektionseinrichtung zum Detektieren des niedrigen Flüssigkeitsniveaus ein Pufferraum angeordnet ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zur Belüftung des Bilanzierungsgefäßes oberhalb der Detektionseinrichtung zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus eine Belüftungsöffnung vorgesehen ist.

Eine Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß oberhalb der Detektionseinrichtung zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus zum Setzen des Flüssigkeitspegels eine Gaspumpe vorgesehen ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt auch die Verwendung in extrakorporalen Blutkreisläufen.

Schließlich ist auch die Verwendung für die Einzelnadel-Hämodialyse vorteilhaft.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Bilanzierungsgefäß gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 ein Bilanzierungsgefäß gemäß der vorliegenden Erfindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind Bilanzierungsgefäße 1 gemäß dem Stand der Technik in der Regel zylindrisch ausgebildet und weisen mindestens einen Zulauf 2 und einen Ablauf 3 für die zu bilanzierende Flüssigkeit 4 auf. Bei dem vorliegenden Bilanzierungsgefäß 1 liegt weiterhin eine Belüftungsöffnung 5 vor, die beim Befüllen das Verdrängen des im Leerzustand in dem Bilanzierungsgefäß 1 enthaltenen Gases 6 ermöglicht. Eventuell kann in diesem Bereich auch eine Gaspumpe (nicht dargestellt) angeordnet sein.

Um das Bilanzierungsgefäß 1 sind auf unterschiedlicher Höhe zwei Detektionseinrichtungen (nicht dargestellt), die auch als Niveaudetektoren bezeichnet werden, derart angeordnet, daß sich durch den Abstand zwischen den beiden Niveaudetektoren das Bilanzierungsvolumen ergibt.

Das Bilanzierungsgefäß 1 wird abwechselnd zwischen den beiden Detektionseinrichtungen mit der zu bilanzierenden Flüssigkeit 4 gefüllt und entleert. Die Meßgenauigkeit wird somit stark vom Auslösen der Detektionseinrichtungen beeinflußt: Detektieren die Detektionseinrichtungen fälschlicherweise zu früh den Übergang von Gas 6 zu Flüssigkeit 4 bzw. zu spät den Übergang von Flüssigkeit 4 zu Gas 6, was beispielsweise durch Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels verursacht werden kann, so ergibt sich ein Meßfehler bezüglich des Bilanzierungsvolumens.

Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Bilanzierungsgefäß 1 unterscheidet sich von dem Bilanzierungsgefäß 1 gemäß dem Stand der Technik dadurch, daß es im Bereich der Detektionseinrichtungen 7, 8 Verjüngungen 9, also einen verringerten Querschnitt, aufweist. Vorzugsweise sind die Detektionseinrichtungen 7, 8, wie dargestellt, um die Verjüngungen 9 angeordnet, so daß ihre Außenseite 10 praktisch mit der Außenwand 11 des Bilanzierungsgefäßes 1 bündig sein kann.

Neben der so erreichbaren kompakteren Bauweise ergibt sich als Hauptvorteil, daß eine deutlich höhere Meßgenauigkeit erzielbar ist. Dies ist damit zu begründen, daß nur durch ein vergleichsweise dünnes Rohrstück die Messung durchgeführt werden muß, was naturgemäß einen Präzisionsgewinn mit sich bringt. Zudem ist der Fehler aufgrund von Schwankungen des Flüssigkeitsniveaus in dem dünnen Rohrabschnitt gering im Vergleich zum Gesamtvolumen zwischen den Meßstellen.

Wie dargestellt, können oberhalb der Detektionseinrichtung 7 zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus ein Pufferraum 12 und unterhalb der Detektionseinrichtung 8 zum Detektieren des niedrigen Flüssigkeitsniveaus ein weiterer Pufferraum 13 vorgesehen sein.

Der Zulauf 2 und der Ablauf 3 müssen nicht, wie dargestellt, unterhalb der Detektionseinrichtung 8 angeordnet sein, sondern können auch in einem anderen Bereich des Bilanzierungsgefäßes 1 angeordnet sein; die Anordnung des Zulaufs 2 ist grundsätzlich an allen Stellen des Bilanzierungsgefäßes 1 möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in extrakorporalen Blutkreisläufen, insbesondere der Einzelnadel-Hämodialyse, eingesetzt werden; ihre Verwendung ist jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt, denn sie eignet sich für die volumetrische Bilanzierung beliebiger Flüssigkeiten.

Claims (8)

1. Verwendung einer Vorrichtung zum volumetrischen Bilanzieren von Flüssigkeiten, bestehend aus einem Bilanzierungsgefäß (1) mit einer ersten und einer zweiten Detektionseinrichtung (7, 8), wobei je eine der Detektionseinrichtungen (7, 8) zum Detektieren eines niedrigen und eines hohen Flüssigkeitsniveaus in dem Bilanzierungsgefäß (1) vorgesehen ist, und wobei das Bilanzierungsgefäß (1) im Bereich der Detektionseinrichtungen (7, 8) Verjüngungen (9) aufweist, in der Medizintechnik.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtungen (7, 8) um die Verjüngungen (9) des Bilanzierungsgefäßes (1) (12) angeordnet sind.

3. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Detektionseinrichtung (7) zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus ein Pufferraum (12) angeordnet ist.

4. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Detektionseinrichtung (8) zum Detektieren des niedrigen Flüssigkeitsniveaus ein Pufferraum (13) angeordnet ist.

5. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Belüftung des Bilanzierungsgefäßes (1) oberhalb der Detektionseinrichtung (7) zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus eine Belüftungsöffnung (5) vorgesehen ist.

6. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Detektionseinrichtung (7) zum Detektieren des hohen Flüssigkeitsniveaus eine Gaspumpe zum Setzen des Flüssigkeitspegels vorgesehen ist.

7. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in extrakorporalen Blutkreisläufen.

8. Verwendung gemäß Anspruch 7 für die Einzelnadel-Hämodialyse.