DE19919572A1 - Determining gaseous component of dialysis fluid, blood etc. by detecting pump chamber pressure and piston capacity - Google Patents

Determining gaseous component of dialysis fluid, blood etc. by detecting pump chamber pressure and piston capacity

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Abstract

A mixture of gas and liquid is moved by a pump (1) which also subjects the mixture a volume and pressure change. Operating parameters of the pump that represent the volume and pressure change are detected and used to determine the gaseous component (Vat). A diaphragm piston pump is used as the pump. The operating parameters are the pump chamber pressure and the piston capacity. An Independent claim is included for an apparatus for determining the gas component in a fluid.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestim mung von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere in medizinischen Flüssigkeiten wie Dialyseflüssigkeit, Blut und dergleichen. The present invention relates to a method and apparatus for the determina tion of gas in a liquid, in particular in medical fluids such as dialysis fluid, blood and the like.

Bei der Förderung, Bilanzierung und Dosierung von medizinischen Flüssigkeiten ist es von Bedeutung, den Gasanteil in den transportierten Flüssigkeiten zu erfassen. In the promotion, accounting and metering of medical fluids, it is important to detect the gas portion in the transported fluids. Insbesondere im Bereich der Peritonealdialyse, Hämodialyse, Hämofiltration und verwandter Verfahren ist die Bestimmung des Luftmengenanteils in den transpor tierten Flüssigkeiten unumgänglich. In particular, in the field of peritoneal dialysis, hemodialysis, hemofiltration and related methods to determine the amount of air in the proportion oriented transported liquids is essential.

Zur Bestimmung des Gasanteiles sind bereits verschiedene Verfahren und Vor richtungen vorgeschlagen worden. To determine the gas share different methods and devices have been proposed before already. Beispielsweise kann die Gasmenge durch Be aufschlagung des Flüssigkeits-/Gasgemisches mit Überdruck bestimmt werden. For example, the gas amount can be determined with pressure by Be aufschlagung of the liquid / gas mixture. Hierzu (vgl. US 4,924,695) kann eine Probe des Flüssigkeits-/Gasgemisches in ei ne von einem kompressiblen Schlauch begrenzte Probenkammer gegeben, das Kammervolumen durch Druckbeaufschlagung des Schlauches von außen reduziert und die in der Kammer eingeschlossene Gemischprobe komprimiert werden, wobei zur Bestimmung des Gasanteiles die Volumenveränderung der Gemischprobe mit dem Druckanstieg in der Probenkammer in Beziehung gesetzt wird. For this purpose (see US Pat. 4,924,695), a sample of the liquid / gas mixture can in egg ne limited by a compressible pipe sample chamber optionally, the chamber volume is reduced by pressurizing the hose from the outside and the air entrapped in the chamber mixture sample to be compressed, wherein for determination of the gas share the volume change of the sample mixture is correlated with the increase in pressure in the sample chamber. Die hierfür be kannten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig und kompliziert, der apparatetechnische Aufwand teilweise beträchtlich. However this be known methods and devices are relatively expensive and complicated, the apparatus outlay partially considerably.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf fen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden. The present invention therefore has for its object to provide an improved method and an improved device of the type mentioned in the sheep fen which avoid the disadvantages of the prior art. Insbesondere soll mit geringem apparatebaulichen Aufwand eine zuverlässige Erfassung des Gasanteils ermöglicht werden. In particular, a reliable detection of the gas portion to be made possible with a small apparatus construction effort.

Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit von einer Pumpe sowohl gefördert als auch einer Volu men- und Druckänderung unterworfen wird, Betriebsparameter der Pumpe, die die Volumen- und Druckänderung repräsentieren, erfaßt werden und aus den Betriebs parametern der Pumpe der Gasanteil bestimmt wird. Starting from the method of the type mentioned at the outset this object is achieved in terms of the method according to the invention characterized in that the mixture of gas and liquid by a pump promoted both quantitative and a Volu and pressure change is subjected to operating parameters of the pump, the volume of which and represent pressure change can be detected and of the operating parameters of the pump, the gas content is determined.

Es wird also keine eigens für die Gasanteilbestimmung vorgesehene Meßeinrich tung verwendet, sondern unmittelbar auf die bei der Dialyse eingesetzte Pump-, Bilanzier- und Dosiervorrichtung zurückgegriffen. It is therefore not specially provided for the determination of gas content Meßeinrich used tung, but resorted to the used directly in the dialysis pump, Bilanzier- and metering device. Hierbei braucht die Flüssigkeit, deren Gasanteil bestimmt werden soll, nicht in eine eigens vorgesehene Probe kammer abgezweigt bzw. separiert werden, die Bestimmung der Gasmenge kann im Durchlauf der Flüssigkeit durch die Pumpvorrichtung erfolgen. Here, the fluid whose gas content is to be determined need not be branched off in a chamber specially provided for the sample or separated, the determination of the amount of gas can be carried out in the passage of the liquid through the pump device. Die Volumenän derung, der das Flüssigkeits-/Gasgemisch unterworfen wird, geht im Grenzwert gegen Null, nämlich dann, wenn der Gasanteil gegen Null geht und eine ideale in kompressible Flüssigkeit vorliegt. The Volumenän alteration, which is subjected to the liquid / gas mixture, is in the limit to zero, namely, when the proportion of gas tends to zero and is present in an ideal compressible fluid.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Membranpumpe, insbesondere eine Kolbenmembranpumpe gemäß DE 197 42 632.8-15 verwendet, um das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit der Volumen- und Druckänderung zu unterwerfen. According to a preferred embodiment of the invention, a diaphragm pump, particularly a piston diaphragm pump according to DE 197 42 632.8-15 is used to subject the mixture of gas and liquid of the volume and change in pressure. Neben weiteren Vorteilen kann mit einer Kolbenmembranpumpe die Volumen- und Druckänderung sehr genau herbeigeführt und erfaßt werden. Among other advantages, the volume and pressure change can be very precisely induced and detected with a piston diaphragm pump.

Als Betriebsparameter können insbesondere der Pumpkammerdruck und das Hub volumen der Pumpe bestimmt werden. The operating parameters, in particular the pump chamber pressure and the stroke volume of the pump can be determined. Die beiden Parameter können indirekt be stimmt werden. The two parameters can be indirectly true be. Insbesondere kann hierfür ein dem Pumpkammerdruck entspre chender Hydraulikdruck der Kolbenmembranpumpe gemessen und ein das Hub volumen bestimmender Weg bzw. eine Stellungsänderung der mechanischen För dermittel der Pumpe erfaßt werden. In particular, for this purpose the pump chamber a pressure entspre chender hydraulic pressure of the reciprocating diaphragm pump of the pump can be measured and the stroke volume determining dermittel a path or a change in position of the mechanical För be detected.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine feste, abgeschlos sene Menge des Flüssigkeits-/Gasgemisches der Volumen- und Druckänderung unterworfen. According to a preferred embodiment of the invention, a solid, abgeschlos sene amount of the liquid / gas mixture, the volume and pressure are subjected to change. Vorzugsweise wird dies in einer Pumpkammer der Pumpe, insbeson dere einer Bilanzierkammer einer Dosier- und Bilanzierpumpe bewirkt. Preferably, this is in a pumping chamber of the pump, insbeson causes a more complete balancing chamber a metering and balancing pump.

Die Druckänderung des Flüssigkeits-/Gasgemisches kann auf verschiedene Wei sen erfolgen. The change in pressure of the liquid / gas mixture can occur in various Wei sen. Vorzugsweise wird das Gemisch auf einen vorbestimmten Druckwert komprimiert bzw. dekomprimiert, dh auf einen vorbestimmten Über- bzw. Unter druck gebracht. Preferably, the mixture is compressed to a predetermined pressure value or decompressed, that is pressurized to a predetermined positive or negative pressure. Insbesondere wird in einem ersten Schritt ein Ausgangsdruck des Gemisches erfaßt, in einem zweiten Schritt eine durch Schließen der Zu- und Ab flüsse der Pumpenkammer abgeschlossene Volumenmenge des Gemisches ge schaffen und in einem dritten Schritt die abgeschlossene Volumenmenge einem vom Ausgangsdruck verschiedenen Enddruck unterworfen. In particular, in a first step, an output pressure of the mixture is detected, in a second step by closing the inlet and from the pumping chamber flows create closed volume of the mixture ge and subjected in a third step, the closed volume amount of a different outlet pressure discharge pressure. Hierbei werden der Enddruck und die dabei erfolgende Volumenänderung der abgeschlossenen Ge mischmenge erfaßt. Here, the final pressure and thereby taking place change in volume of completed Ge are detected mixed crowd. Grundlage für die Bestimmung des Gasanteiles ist das Gesetz von Boyle-Mariotte, wonach sich der Druck eines Gases bei gleichbleibender Tem peratur erhöht, wenn es auf ein kleineres Volumen verdichtet wird. The basis for the determination of the gas share the law of Boyle-Mariotte, after which the pressure of a gas at constant temperature Tem increases when it is compressed to a smaller volume. Da Flüssigkeiten praktisch inkompressibel sind, muß die auf eine Komprimierung folgende Volu menänderung eines Flüssigkeits-/Gasgemisches auf der Verdichtung des darin enthaltenen Gases beruhen. Because liquids are virtually incompressible, the following to a compression Volu must be based menänderung a liquid / gas mixture to the compression of the gas contained therein.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe, ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Pumpe zur Förderung des Gemisches aus Gas und Flüssigkeit, eine Erfas sungseinrichtung zur Erfassung von Betriebsparametern der Pumpe und eine mit der Erfassungseinrichtung verbundene Auswerteeinheit zur Auswertung der Be triebsparameter und Bestimmung des Gasanteils in der Flüssigkeit aus den Be triebsparametern vorgesehen sind. With regard to the apparatus the above object, starting from a device of the type mentioned is according to the invention characterized in that a pump for conveying the mixture of gas and liquid, a Erfas sungseinrichtung for detecting operating parameters of the pump and connected to said detecting means evaluation unit operating parameters for evaluating the loading and determination of the gas content in the liquid are provided operating parameters from the be.

Die Auswerteeinheit setzt die die Volumen- und Druckänderung repräsentierenden Betriebsparameter in Beziehung zueinander und berechnet auf der Basis des Ge setzes von Boyle-Mariotte die im Flüssigkeits-/Gasgemisch enthaltene Gasmenge. The evaluation unit sets the volume and the pressure change representing operating parameters in relation to each other and calculated based on the Boyle-Mariotte Ge Act the amount of gas contained in the liquid / gas mixture.

In entsprechender Weiterbildung der Erfindung ist als Pumpe eine Dosier- und Bi lanzierpumpe vorgesehen. In a corresponding refinement of the invention, a dosing and Bi is lanzierpumpe provided as a pump. Insbesondere besitzt die Vorrichtung eine Kolbenmem branpumpe zur Förderung, Bilanzierung und Dosierung der medizinischen Flüssig keit. In particular, the device has a Kolbenmem branpumpe to promote, accounting and metering of the medical liquid ness. Die Pumpe weist vorzugsweise eine Kolben-/Zylindereinheit, eine von einer Membran begrenzte Pumpkammer und einen zwischen die Kolben-/Zylindereinheit und die Pumpkammer geschalteten Hydraulikkreis auf. The pump preferably includes a piston / cylinder unit, a limited by a diaphragm pump chamber and a capacitor connected between the piston / cylinder unit and the pump chamber hydraulic circuit. Die Pumpkammer kann von der Membran in zwei Kammern unterteilt sein, wobei eine erste Kammer mit dem Hydraulikkreis in Fluidverbindung steht, während die zweite Kammer von dem Hy draulikkreis abgetrennt ist und zur Förderung der medizinischen Flüssigkeit vorge sehen ist. The pumping chamber may be divided by the membrane into two chambers, a first chamber with the hydraulic circuit in fluid communication, while the second chamber of the Hy draulikkreis is separated and is seen easily to promote the medical liquid.

Um die im medizinische Anwendungsbereich erforderliche Sterilität zu gewährlei sten und die Vorrichtung vor Berührung und Angriff durch das zu fördernde Medium zu schützen, ist in besonders vorteilhafter Weise die Pumpkammer, durch die das medizinische Medium gefördert wird, als vom Rest der Pumpe abnehmbarer Ein malartikel, ein sogenanntes Disposable, ausgebildet. in a particularly advantageous way to protect the required in the medical scope sterility to ensu sten and the device from physical contact and attack by the medium to be pumped, the pumping chamber, through which the medical medium is conveyed, than the rest of the pump detachable A painting materials, a so-called disposable, are formed. Diese Einweg-Pumpkammer kann als Kopfstück auf die Membrankammer aufgesetzt werden, so daß deren Be wegung auf die volumenveränderliche, insbesondere elastisch kompressibel aus gebildete Einweg-Pumpkammer übertragen wird. These disposable pumping chamber can be placed as a header to the diaphragm chamber so that the loading movement of the variable volume, is transmitted in particular elastically compressible from formed disposable pump chamber. Die als Einmalartikel ausgebildete Pumpkammer kann ebenfalls eine Membran aufweisen, mit der sie auf die Mem brankammer aufgesetzt wird, so daß die Einweg-Pumpkammer unmittelbar auf der Membran der mit dem Hydraulikkreis verbundenen Pumpkammer anliegt. The formed as a disposable article pump chamber may also have a membrane with which it is placed brankammer the Memory, so that the disposable pump chamber rests directly on the membrane of the hydraulic circuit connected to the pumping chamber.

Die Erfassungseinrichtung kann als Mittel zur Bestimmung des Pumpkammer drucks und zur Bestimmung des Hubvolumens einen Drucksensor und einen Kol ben-Längensensor aufweisen. The detection means may comprise a means for determining the pumping chamber pressure and for determining the stroke volume of a pressure sensor and a Kol ben-length sensor. Der Drucksensor kann mit dem Hydraulikkreis der Pumpe in Wirkverbindung stehen, dessen Druck dem Flüssigkeits-/Gasgemisch in der Pumpkammer entspricht. The pressure sensor may be in operative connection with the hydraulic circuit of the pump, the pressure of which corresponds to the liquid / gas mixture in the pump chamber. Mittels des Kolben-Längensensors wird die vom Kol ben verfahrene Strecke gemessen bzw. die jeweilige Stellung des Kolbens erfaßt. By means of the piston-length sensor is measured by the ben Kol traversed route or detects the respective position of the piston. Die Kolbenfläche ist bekannt, so daß sich aus dem Verfahrweg des Kolbens das Hubvolumen bestimmen läßt. The piston surface is known, so that it is possible from the travel of the piston determine the stroke volume.

Um eine abgeschlossene Menge des Gemisches der Volumen- und Druckänderung unterwerfen zu können, sind zustrom- und abstromseitig der Pumpkammer ent sprechende Mittel zum Verschließen der Ansaug- und der Abförderseite, insbeson dere in den Zustromkanal und den Abförderkanal geschaltete Absperrventile, vor gesehen. To be able to submit a completed amount of the mixture of the volume and change in pressure of the pump chamber are zustrom- and downstream ent-speaking means for closing the intake and Abförderseite, in particular seen in the flow channel and the discharge channel connected shut-off valves, above. Die Ventile sind vorzugsweise der als Einmalartikel ausgebildeten Pump kammer zugeordnet und zusammen mit dieser zur Einmalverwendung vorgesehen. The valves are preferably associated with the chamber formed as a disposable article pump and together with this is provided for single use.

Zur Detektion des Gases wird während des Pumpvorganges bei jedem Hub eine Meßphase zwischengeschaltet, in der der Gasanteil der zu fördernden Flüssigkeit bestimmt wird. For the detection of the gas, a measuring phase is interposed during the pumping action with each stroke in which the gas content of the fluid to be delivered is determined. Mittels einer Steuervorrichtung wird in einem ersten Schritt bei ge öffneten Pumpkammerventilen und stillstehender Pumpe der Ausgangsdruck des Gemisches in der Pumpkammer bestimmt, in einem zweiten Schritt werden die Pumpkammerventile geschlossen und in einem dritten Schritt wird die Pumpe bei geschlossenen Pumpkammerventilen betätigt und hierbei die eintretende Volumen- und Druckänderung des Gemisches in der Pumpkammer erfaßt. By means of a control device is determined in a first step at ge opened pumping chamber valves and the pump is stopped, the output pressure of the mixture in the pump chamber, in a second step the pumping chamber valves are closed and in a third step the pump is operated with closed pump chamber valves, and in this case the volume entering and pressure change of the mixture captured in the pump chamber.

Mittels einer Fehlereinheit kann bei jeder Meßphase der entsprechend bestimmte Gasanteil mit einem Grenzwert verglichen und gegebenenfalls eine Fehlermeldung erzeugt werden. By means of an error unit can be compared with each measurement phase of the corresponding specific gas fraction with a threshold value and, optionally, an error message is generated. Vorzugsweise ist die Fehlereinheit derart ausgebildet, daß die Fehlermeldungen mehrerer Meßphasen summiert werden und bei Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Fehlermeldungen eine Fehleranzeige ausgegeben wird, durch die der Bediener bzw. der Patient auf den außer der Norm liegenden Gasanteil hingewiesen wird. Preferably, the error unit is designed such that the error signals of several measurement phases are summed, and upon reaching a predetermined number of error messages, an error indication is issued by the operator or the patient is referred to the lying out of the standard gas portion.

Ferner kann eine Korrektureinheit vorgesehen sein, die den jeweils bestimmten Gasanteil des Gemisches aufsummiert und mit dem gesamten Fördervolumen zur Bestimmung der reinen Flüssigkeitsmenge verrechnet. Furthermore, a correction unit may be provided, which sums up the respective determined gas fraction of the mixture and charged with the entire flow volume for the determination of the pure quantity of liquid. Mit der Korrektureinheit wird der reine Flüssigkeitsstrom frei von Gas bestimmt. With the correction unit of the pure liquid flow is freely determined by gas.

Die Auswerteeinheit, die Steuervorrichtung, die Fehlereinheit und die Korrekturein heit können durch einen zentralen Prozessor bzw. entsprechende Software aus geführt sein. The evaluation unit, the control device, the error unit and the correction unit may be performed by a central processor or corresponding software.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor, anhand derer ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. These and other features will become apparent from the claims and from the following description and the accompanying drawings by which a preferred embodiment of the invention is explained in detail. In den Zeichnungen zeigen: In the drawings:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Pump- und Dosiervorrichtung für die Peritonealdialyse gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfin dung, mit der die Menge freien Gases in der Dialyseflüssigkeit bestimmt werden kann, wobei die Vorrichtung in einem ersten Zustand mit einem geöffneten Pumpkammerventil gezeigt ist, Fig. 1 dung is a schematic illustration of a pumping and metering apparatus for peritoneal dialysis in accordance with a preferred embodiment of the OF INVENTION, with the amount of free gas can be determined in the dialysis liquid, the apparatus being shown in a first condition with an open pumping chamber valve,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung ähnlich Fig. 1, wobei die Vorrichtung in einem zweiten Zustand mit geschlossenen Pumpkammer ventilen gezeigt ist, und Fig. 2 is a schematic representation of the device similar to FIG. 1, the apparatus being shown in a second state valves with closed pump chamber, and

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung ähnlich den vorherge henden Figuren, wobei die Vorrichtung in einem dritten Zustand gezeigt ist, in dem bei geschlossenen Ventilen in der Pumpkammer eingeschlos sene Dialyseflüssigkeit komprimiert worden ist. A schematic representation of the apparatus Fig. 3 was similar to the compressed vorherge Henden figures, the apparatus being shown in a third state in the on closed folio with closed valves in the pumping chamber dialysis liquid.

Die Vorrichtung besitzt als zentrales Bauteil eine Kolbenmembranpumpe 1 , die eine Kolben-/Zylindereinheit 2 , eine Pumpkammer 3 und einen diese verbindenden Hy draulikkreis 4 besitzt (vgl. Fig. 1). As the main component (cf. Fig 1.). The device has a reciprocating diaphragm pump 1, a piston / cylinder unit 2, a pumping chamber 3 and a connecting these Hy draulikkreis 4 has.

Die Kolben-/Zylindereinheit 2 wird von einem Pumpenantrieb 5 angetrieben, der auf den Kolben 6 der Kolbenzylindereinheit 2 einwirkt und diesen im Zylinder 7 bewegt. The piston / cylinder unit 2 is driven by a pump drive 5, which acts on the piston 6 of the piston-cylinder unit 2 and moves in the cylinder. 7 Die Wegstrecke, die der Kolben 6 im Zylinder 7 verfahren wird, wird von einem der Kolben-/Zylindereinheit 2 zugeordneten Längensensor 8 erfaßt bzw. gemessen (vgl. Fig. 1). The distance which is moved the piston 6 in the cylinder 7 is detected by one of the associated piston / cylinder unit 2 length sensor 8 or measured (see. Fig. 1).

Die Druckseite der Kolben-/Zylindereinheit 2 steht unmittelbar in Fluidverbindung mit dem Hydraulikkreis 4 , der als Übertragungsmittel für die Stellbewegung des Kolbens 6 auf die Pumpkammer 3 wirkt. The pressure side of the piston / cylinder unit 2 is in direct fluid communication with the hydraulic circuit 4, which acts as a transmission means for the adjusting movement of the piston 6 to the pumping chamber. 3 Die Pumpkammer 3 umfaßt eine erste ma schinenseitige Kammer 9 , die mit dem Hydraulikkreis 4 in Fluidverbindung steht und durch diesen mit der Druckseite der Kolben-/Zylindereinheit 2 verbunden ist. The pump chamber 3 comprises a first ma schin side chamber 9 communicating with the hydraulic circuit 4 in fluid communication and connected by these with the pressure side of the piston / cylinder unit. 2 Die erste Kammer 9 wird von einer Membran 10 begrenzt, die sich bei entspre chender Veränderung des Hydraulikvolumens in der ersten Kammer 9 elastisch konvex nach außen wölbt bzw. konkav zu dem Innenraum der ersten Kammer 9 elastisch hineingezogen wird. The first chamber 9 is delimited by a membrane 10, which elastically convex bulges in entspre chender change of the hydraulic volume in the first chamber 9 to the outside and is drawn elastically concave to the interior of the first chamber. 9

Die Pumpkammer 3 umfaßt ferner eine zweite Kammer 11 , die als eigentliche, vo lumenveränderliche Pumpkammer für das zu fördernde medizinische Fluid dient. The pump chamber 3 further comprises a second chamber 11 as the actual serving vo lumen variable pump chamber for the medical fluid to be delivered. Die zweite Kammer 11 ist als Einmalartikel, als sogenannte Disposable-Kammer ausgebildet, die nach einmal erfolgter Benutzung, dh Förderung und Dosierung des Dialysemittels weggeworfen wird. The second chamber 11 is formed as a disposable article, as so-called disposable chamber after completion of one use, that is, conveying and metering of the dialysis medium is discarded. Die Disposable-Kammer 11 ist als Kopfstück ausgebildet, das auf die erste Kammer 9 mittels entsprechender Befestigungsmittel aufgesetzt werden kann. The disposable chamber 11 is formed as a head piece which can be placed onto the first chamber 9 by means of appropriate fastening means. Die Disposable-Kammer 11 besitzt eine elastische Wan dung, insbesondere eine Membran, mit der sie auf die Membran 10 der ersten Kammer 9 gesetzt wird, so daß die beiden Membrane unmittelbar aufeinander zu liegen kommen. The disposable chamber 11 has an elastic extension Wan, with which it is placed on the membrane 10 of the first chamber 9, so that the two membranes come to lie directly on one another, in particular a membrane. An der als Einmalartikel ausgebildeten zweiten Kammer 11 sind in den mit der Kammer verbundenen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Förder leitungen jeweils Absperrventile 12 vorgesehen (vgl. Fig. 1), mit Hilfe derer das zu fördernde Fluid zunächst in die zweite Kammer 11 angesaugt und dann durch ent sprechendes Umschalten der Absperrventile 12 druckbeaufschlagt abgefördert werden kann. (See FIG.. 1) at the designed as a disposable article second chamber 11 into the connected to the chamber upstream and downstream conveying lines, check valves 12 are provided by means of which the fluid to be delivered initially sucked into the second chamber 11 and then through ent Talking switching the shut-off valves 12 can be conveyed away pressurized.

Die zur Fluidförderung erforderliche Volumenveränderung der zweiten Kammer 11 wird durch entsprechende Betätigung der Kolben-/Zylindereinheit 2 herbeigeführt. The force required to promote fluid volume change of the second chamber 11 is effected by appropriate actuation of the piston / cylinder unit. 2 Durch Betätigung des Kolbens 6 wird das Hydraulikfluid des Hydraulikkreises 4 in die erste Kammer 9 gedrückt bzw. aus dieser abgesaugt. The hydraulic fluid of the hydraulic circuit 4 is pushed into the first chamber 9 and sucked from this by actuation of the piston. 6 Hierdurch wird die Mem bran 10 betätigt, deren Bewegung auf die zweite Kammer 11 übertragen wird und diese in ihrem Volumen verändert. Hereby the bran is Mem 10 is operated, its movement is transferred to the second chamber 11, and this change in volume. Die gezeigte Kolbenmembranpumpe besitzt den großen Vorteil, daß die entsprechende Flüssigkeit sehr mengengenau gefördert und die insgesamt geförderte Menge präzise bilanziert werden kann. The reciprocating diaphragm pump shown has the great advantage that the corresponding liquid volume conveyed very precisely, and the total quantity conveyed can be recognized precisely. Das Hubvo lumen der Kolben-/Zylindereinheit 2 ist durch den Längensensor 8 exakt meßbar. The Hubvo lumen of the piston / cylinder unit 2 is accurately measured by the length sensor. 8

Zur Steuerung der Vorrichtung ist eine zentrale Steuervorrichtung 13 (vgl. Fig. 3) vorgesehen, die in den Fig. 1 und 2 der Einfachheit halber weggelassen wurde. For controlling the apparatus, a central control device 13 is provided (see. Fig. 3), which has been omitted in FIGS. 1 and 2 for simplicity. Die Steuervorrichtung 13 ist mit dem Längensensor 8 und einem Drucksensor 14 verbunden, der dem Hydraulikkreis 4 zugeordnet ist und dessen Druck aufnimmt. The control device 13 is connected to the length sensor 8 and connected to a pressure sensor 14 which is associated with the hydraulic circuit 4 and receives its pressure. Der in dem Hydraulikkreis 4 herrschende Druck entspricht dem Fluiddruck in der Pumpkammer 3 , insbesondere dem in der zweiten Kammer 11 herrschenden Druck der Dialyseflüssigkeit. The pressure prevailing in the hydraulic circuit 4 pressure corresponds to the fluid pressure in the pump chamber 3, particularly the pressure prevailing in the second chamber 11 pressure of the dialysis liquid. Die zentrale Steuervorrichtung 13 ist ferner mit dem Pum penantrieb 5 und den Absperrventilen 12 verbunden, um diese anzusteuern. The central control device 13 is further penantrieb with the Pum 5 and the valves 12 is connected, to drive them.

Nachfolgend wird die Funktion und Wirkungsweise der Vorrichtung näher erläutert. Next, the function and operation of the device is explained in detail.

Zur Detektion des Gases wird während des Pumpvorganges bei jedem Hub eine Meßphase zwischengeschaltet. For the detection of the gas measurement phase one is interposed during the pumping process with every stroke. Zunächst wird bei atmosphärischem Druck p at zum Beispiel aus einem Dialysatbeutel Dialyseflüssigkeit in die zweite Kammer 11 ge saugt, in der ein Luftvolumen V at enthalten ist. Initially, at atmospheric pressure p at, for example, a dialysate bag dialysis fluid in the second chamber 11 is sucked ge in which a volume of air V at is included. In einem Zustand 1 der Vorrichtung, der in Fig. 1 gezeigt ist und bei dem das abstromseitige Absperrventil 12 geöffnet ist, wird der Ausgangsdruck p a , der beispielsweise durch die Flüssigkeitssäule des Dialysatbeutels indiziert wird, gemessen. In a state 1 of the apparatus shown in Fig. 1 and in which the downstream-side shut-off valve 12 is opened, the output pressure P A, which is indicated for example by the liquid column of the dialysate is measured. Darauffolgend werden die Absperrventile 12 beide geschlossen, wodurch ein in der zweiten Kammer 11 eingeschlossenes Flüssigkeitsvolumen geschaffen wird. Subsequently, the shut-off valves 12 are both closed, whereby a trapped in the second chamber 11 volume of liquid is provided. Bei geschlossenen Absperrventilen 12 wird die Kolben-/Zylindereinheit 2 betätigt, um das abgeschlossene Flüssigkeitsvolumen in der zweiten Kammer 11 mit einem Enddruck p e zu beaufschlagen. In closed shut-off valves 12, the piston / cylinder unit 2 is operated to pressurize the sealed volume of fluid in the second chamber 11 with a discharge pressure p e. Dieser Prozeß dauert ungefähr 0,5 Sekunden. This process takes approximately 0.5 seconds. Durch die Druckerhöhung wird die in der Kammer 11 eingeschlossene Flüssigkeit entsprechend ihrem Gasanteil von dem Ausgangs volumen V a auf das Endvolumen V e komprimiert (vgl. Zustand 3 in Fig. 3). Due to the pressure increase the trapped in the chamber 11, liquid is in accordance with their gas portion of the output volume to the final volume V a V e is compressed (see FIG. 3 state in Fig. 3). In die sem komprimierten Zustand wird erneut der dem Enddruck p e entsprechende Druck in dem Hydraulikkreis 4 von dem Drucksensor 14 erfaßt. In the compressed state the sem p the discharge pressure e is detected corresponding pressure in the hydraulic circuit 4 by the pressure sensor 14 again. Ebenfalls wird die bei der Kompression erfolgende Verschiebung des Kolbens 6 durch den Längensensor 8 erfaßt. Which takes place during the compression displacement of the piston 6 by the length sensor 8 is also detected. Bei bekannter Kolbenfläche kann jeweils die bei der Kompression eintreten de Volumendifferenz V diff bestimmt werden. With a known piston area in each case that may occur during the compression de volume difference V diff determined. Bei Ermittlung des Dialyseflüssigkeits drucks kann die Spannung der Membran 10 vernachlässigt werden, da sich die Membran zum Zeitpunkt der Messung vorzugsweise in einer entspannten Lage be findet. In determining the dialysis fluid pressure, the tension of the diaphragm 10 can be ignored, because the membrane is preferably at the time of measurement in a relaxed position be.

Aus den durch diese Verfahrensschritte gewonnen Werten berechnet die zentrale Steuervorrichtung 13 die in der Dialyseflüssigkeit vorliegende Gasmenge, dh das tatsächliche Gasvolumen V at bei atmosphärischem Druck. The central control device 13 calculates the dialysis liquid present in the amount of gas from the obtained by these process steps values, ie the actual gas volume V at atmospheric pressure.

Hierzu geht die Steuereinheit von dem Boyle-Mariotte-Gesetz aus, welches für eine isotherme Zustandsänderung, dh bei Vernachlässigung einer Temperaturände rung, lautet: For this is the control unit from the Boyle's law from which tion for an isothermal change of state, ie, neglecting a Temperaturände is:

pV = konstant. pV = constant.

Hiervon ausgehend können die verschiedenen Zustände der Meßphase gleichge setzt werden: On this basis, the various states of the measurement phase can Equilibrium sets are:

V at .p at = V a .p a = V e .p e . V at .p at a = V a = V .p e .p e.

Unter Beachtung des Zusammenhangs, daß das Differenzvolumen V diff durch die Differenz des Ausgangsvolumens und des Endvolumens bestimmt ist, also V diff = (V a -V e ) kann hieraus das tatsächliche Gasvolumen bei atmosphärischem Druck V at gewonnen werden, nämlich Is determined in consideration of the relationship in that the difference volume V diff by the difference of the initial volume and the final volume, that is V diff = (V a -V e), therefrom the actual volume of gas to be recovered at atmospheric pressure at V, namely

Die Volumendifferenz kann durch die bei der Kompression der Dialyseflüssigkeit zurückgelegte Wegstrecke des Kolbens S diff und dessen Fläche A k bestimmt wer den, wobei sich unter Berücksichtigung einer Grundkompressibilität des Systems S 0 folgende Beziehung ergibt: The volume difference can diff by the distance traveled during compression of the dialysis fluid path of the piston S and the area A k determines who to, with 0 the following relationship results in consideration of a Grundkompressibilität of the system S:

In dieser Gleichung sind alle Größen bekannt, so daß das tatsächliche Gasvolumen bei atmosphärischem Druck berechnet werden kann. In this equation, all variables are known, so that the actual volume of gas can be calculated at atmospheric pressure.

Die Auswertung der Meßphase wird also durch die Annahme einer isothermen Zu standsänderung vereinfacht. The evaluation of the measurement phase is thus simplified by assuming an isothermal to change of state. Die Steuervorrichtung 13 ist dabei derart ausgebildet, daß sie von dem Boyle-Mariotte-Gesetz ausgeht. The control device 13 is designed such that it extends from the Boyle's law. Die Berechnung beruht dabei darauf, daß ein Volumen, das sowohl Flüssigkeit als auch Gas enthält, nur nähe rungsweise durch Komprimierung des Gases verkleinert werden kann, wobei die in der Flüssigkeit befindlichen Gase zusammengedrückt werden. The calculation based on the fact that a volume that contains both liquid and gas can only be approximately reduced by compression of the gas, the gases contained in the fluid to be compressed. Die Flüssigkeit selbst wird als volumenstarr, dh inkompressibel, angenommen. The liquid itself is used as a volume-rigid, ie incompressible, accepted. Wird die Volu menänderung bis zum Erreichen eines bestimmten Druckwertes in der Flüssigkeit qualitativ erfaßt, ist sie ein Maß für den Anteil der freien Gasmenge in der Flüssig keit. If the Volu menänderung until reaching a certain pressure value in the liquid qualitatively detected, it is a measure of the proportion of the free gas volume in the liquid ness.

Die zentrale Steuervorrichtung 13 verwirklicht ferner die Funktion einer Fehlerein heit. The central control device 13 further realizes the function of a fault inception unit. Hierbei wird das erfaßte Gasvolumen mit einem Grenzwert verglichen. Here, the detected gas volume is compared with a limit value. Liegt das tatsächlich vorliegende Gasvolumen oberhalb eines Grenzwertes wird eine Fehlermeldung erzeugt. If the actual volume of gas present above a threshold value, an error message is generated. Die Fehlermeldungen werden summiert und nach einer bestimmten Anzahl von erfolgten Fehlermeldungen erhält der Bediener der Vor richtung bzw. der Patient einen entsprechenden Fehlerhinweis. The error messages are summed and after a certain number of error messages occurred, the operator of the on direction or the patient receives an appropriate error message. Er wird zum Bei spiel aufgefordert, die Anschlüsse des Dialysatbeutels zu kontrollieren. He is to be asked At game to control the connections of the dialysate. Die Be handlung kann wahlweise abgebrochen oder fortgesetzt werden. The loading action can be either canceled or continued. Bei Detektion ei ner Gasmenge, die außerhalb eines Grenzwertbereiches liegt, wird das gesamte Disposable-Kammervolumen in eine Drainage verworfen. Upon detection ei ner amount of gas which is outside of a threshold range, the entire disposable chamber volume is discarded in drainage. Hierdurch wird eine Ge fährdung des Patienten vermieden. This results in a Ge fährdung the patient is avoided. Da sich in den Anschlüssen der Dialysatbeutel immer eine gewisse Menge Luft befindet, wird die Anzahl der zulässigen Fehler meldungen beim Umschalten auf einen neuen Beutel erhöht. Since there will always be some air in the ports of the dialysate, the number of permissible error messages increased to a new bag when switching.

Die Steuervorrichtung 13 verwirklicht ferner die Funktion einer Korrektureinheit. The controller 13 further realizes the function of a correction unit. Die detektierte Gasmenge wird summiert. The detected amount of gas is accumulated. Überschreitet die Summe einen Grenzwert, wird der Patient aufgefordert, die Schläuche bzw. Anschlüsse des Dialysatbeutels zu kontrollieren. If the sum exceeds a threshold, the patient is prompted to inspect the tubes and terminals of the dialysate bag. Das summierte Gasvolumen wird mit dem Fördervolumen der Kol benmembranpumpe 1 verrechnet, um die reine Flüssigkeitsmenge frei von Gas, die gefördert wurde, zu bestimmen. The summed volume of gas is the volume of the Kol benmembranpumpe 1 offset to determine the pure amount of liquid free of gas, which has been promoted.

Das beschriebene Verfahren bzw. die zu dessen Durchführung vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich durch ihre Einfachheit und Genauigkeit aus. The described method and the proposed device for its implementation is characterized by its simplicity and precision. Eine zusätz liche Sensorik kann eingespart werden, so daß sich neben Platz- und Gewichtser sparnis zusätzlich noch wirtschaftliche Vorteile hinsichtlich Einkauf, Produktion und Service ergeben. A zusätz Liche sensor can be saved so that sparnis provide even more economic benefits in terms of purchasing, production and service in addition besides space and Gewichtser. Es ist möglich, bis zu einer unteren Grenze von 1% den Gasan teil in einer Flüssigkeit zu bestimmen. It is possible, up to a lower limit of 1% to Gasan in part in a fluid to be determined.

Anstelle der beschriebenen Komprimierung des eingeschlossenen Flüssigkeitsvo lumens kann auch eine entsprechende Dekomprimierung bei Unterdruck erfolgen. Instead of the compression of the enclosed Flüssigkeitsvo lumens, a corresponding decompression at low pressure can take place.

Claims (16)

1. Verfahren zur Bestimmung von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere einer Dialyseflüssigkeit, Blut und dergleichen, wobei das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit von einer Pumpe ( 1 ) sowohl gefördert als auch einer Volumen- und Druckänderung unterworfen wird, Betriebsparameter der Pumpe, die die Volumen- und Druckänderung repräsentieren, erfaßt werden und aus den Be triebsparametern der Pumpe der Gasanteil (V at ) bestimmt wird. Is subjected to 1. A method for the determination of gas in a liquid, in particular a dialysis fluid, blood and the like, wherein the mixture of gas and liquid by a pump (1) both supported and a volume and pressure change operating parameters of the pump, the volume and pressure variation representing be detected and from the loading operating parameters of the pump, the gas content (V at) is determined.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Membranpumpe, insbesondere eine Kolbenmembranpumpe ( 1 ) verwendet wird. 2. Method according to the preceding claim, wherein a diaphragm pump, particularly a piston membrane pump (1) is used.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betriebspa rameter Pumpkammerdruck (p a , p e ) und Hubvolumen (V diff ) bestimmt werden. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein as Betriebspa parameters pump chamber pressure (p a, p e) and stroke volume (V diff) are determined.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine feste Menge des Gemisches in einer Pumpkammer ( 3 ) der Pumpe ( 1 ), insbesonde re einer Bilanzierkammer einer Dosier- und Bilanzierpumpe, der Volumen- und Druckänderung unterworfen wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein a fixed amount of the mixture in a pump chamber (3) of the pump (1), re insbesonde a balancing chamber of a metering and balancing pump, the volume and pressure are subjected to change.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gemisch einem vorbestimmten Druck (p e ) unterworfen wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mixture is subjected to a predetermined pressure (p e).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Schritt ein Ausgangsdruck (p a ) des Gemisches erfaßt wird, in einem zweiten Schritt eine abgeschlossene Volumenmenge des Gemisches geschaffen wird und in einem dritten Schritt die abgeschlossene Volumenmenge einem vom Ausgangsdruck verschiedenen Enddruck (p e ) unterworfen wird, wobei hierbei der Enddruck und die dabei erfolgende Volumenänderung (V diff ) des Gemi sches erfaßt werden. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein in a first step, an initial pressure (p a) of the mixture is detected, in a second step, a closed volume of the mixture is created, and (in a third step, the closed volume amount of a different outlet pressure discharge pressure p e) is subjected, where in this case the final pressure and this taking place volume change (V diff) of the Gemi ULTRASONIC be detected.
7. Vorrichtung zur Bestimmung von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere Dia lyseflüssigkeit, Blut und dergleichen, mit einer Pumpe ( 1 ) zur Förderung sowie Volumen- und Druckänderung des Gemisches aus Gas und Flüssigkeit, einer Erfassungseinrichtung ( 8 , 14 ) zur Erfassung von Betriebsparametern der Pumpe und einer mit der Erfassungseinrichtung verbundenen Auswerteeinheit ( 13 ) zur Auswertung der Betriebsparameter und Bestimmung des Gasanteils (V at ) in der Flüssigkeit aus den Betriebsparametern. 7. Apparatus for the determination of gas in a liquid, in particular slide lysis liquid, blood and the like, with a pump (1) for conveying and volume and change in pressure of the mixture of gas and liquid, a detection device (8, 14) for detecting operating parameters the pump and a detecting means connected to the evaluation unit (13) for evaluating the operating parameters and determining the gas component (V at) in the fluid from the operating parameters.
8. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Pumpe ( 1 ) als Dosier- und Bilanzierpumpe ausgebildet ist. 8. Device according to the preceding claim, wherein the pump (1) is designed as a metering and balancing pump.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Pumpe eine Membranpumpe, insbesondere eine Kolbenmembranpumpe ( 1 ) vorge sehen ist. 9. Device according to one of the preceding claims, wherein pre-as a pump, a diaphragm pump, particularly a piston membrane pump (1) is seen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe eine Kolben-/Zylindereinheit ( 2 ), eine von einer Membran ( 10 ) begrenzte Pumpkammer ( 3 ) und einen zwischen die Kolben-/Zylindereinheit und die Pumpkammer geschalteten Hydraulikkreis ( 4 ) aufweist, wobei vorzugsweise die Pumpkammer von der Membran in eine erste Kammer ( 9 ), die mit dem Hydraulikkreis in Fluidverbindung steht, und eine zweite Kammer ( 11 ), durch die das Gemisch gefördert wird, unterteilt ist. 10. Device according to one of the preceding claims, wherein the pump comprises a piston / cylinder unit (2), one of a membrane (10) limited pumping chamber (3) and a resistor connected between the piston / cylinder unit and the pump chamber hydraulic circuit (4) wherein preferably, the pumping chamber is divided by the membrane into a first chamber (9) communicating with the hydraulic circuit in fluid communication, and a second chamber (11) through which the mixture is conveyed.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe ( 1 ) eine als Einmalartikel ausgebildete, vom Rest der Pumpe abnehmbare, volu menveränderliche Kammer ( 11 ) zur Förderung des Gemisches aufweist. 11. Device according to one of the preceding claims, wherein the pump (1) designed as a disposable article, having a pump from the rest of the removable volu menveränderliche chamber (11) for conveying the mixture.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfas sungseinrichtung ( 13 ) Mittel zur Bestimmung eines Pumpkammerdrucks und Mittel zur Bestimmung des Hubvolumens, insbesondere einen Drucksensor ( 14 ) und einen Kolben-Längensensor ( 8 ), aufweist. 12. Device according to one of the preceding claims, wherein the Erfas sungseinrichtung (13) means for determining a pumping chamber pressure and means for determining the stroke volume, in particular a pressure sensor (14) and a piston-length sensor (8).
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel zum Verschließen der Pumpkammer ( 3 ) der Pumpe ( 1 ), insbesondere zustrom- und abstromseitig angeordnete Absperrventile ( 12 ), vorgesehen sind. 13. Device according to one of the preceding claims, wherein means for closing the pumping chamber (3) of the pump (1), in particular zustrom- and downstream arranged stop valves (12) are provided.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuer vorrichtung ( 13 ) zur Steuerung einer Meßphase vorgesehen ist, wobei die Steuervorrichtung insbesondere derart ausgebildet ist, daß in einem ersten Schritt bei geöffneten Pumpkammerventilen ( 12 ) der Ausgangsdruck (p a ) des Gemisches in der Pumpkammer ( 3 ) bestimmt wird, in einem zweiten Schritt die Pumpkammerventile geschlossen werden, und in einem dritten Schritt die Pumpe ( 1 ) bei geschlossenen Pumpkammerventilen betätigt und hierbei die eintretende Volumenänderung (V diff ) und Druckänderung (p diff ) des Gemisches in der Pumpkammer bestimmt wird. 14. Device according to one of the preceding claims, wherein a control device (13) is provided for controlling a measurement phase, wherein the control device is in particular designed such that in a first step at the open pump chamber valves (12) the output pressure (p a) of the mixture in the pump chamber (3) is determined, the pump chamber valves are closed in a second step, and in a third step the pump (1) operated in closed pumping chamber valves and thereby the volume change occurring (V diff) and pressure change (p diff) of the mixture in the pumping chamber is determined.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Feh lereinheit ( 13 ) zur Bestimmung eines einen Grenzwert überschreitenden Gasanteils vorgesehen ist, wobei die Fehlereinheit insbesondere derart aus gebildet ist, daß sie bei jeder Meßphase den bestimmten Gasanteil mit dem Grenzwert vergleicht und gegebenenfalls eine Fehlermeldung erzeugt, und bei einer vorgegebenen Anzahl von Fehlermeldungen nach mehreren Meß phasen eine Fehleranzeige ausgibt. 15. Device according to one of the preceding claims, wherein a Feh lereinheit (13) is provided for determining an a limit-border gas portion, wherein the error unit is particularly so in formed so that it compares the specific gas fraction with the threshold value at each measurement phase, and optionally a error message is generated, and at a predetermined number of error messages after several measurement phases a fault indication outputs.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Korrek tureinheit ( 13 ) vorgesehen ist, die den jeweils bestimmten Gasanteil des Ge misches aufsummiert und mit dem gesamten Fördervolumen zur Bestimmung der reinen Flüssigkeitsfördermenge verrechnet. 16. Device according to one of the preceding claims, wherein a corrective tureinheit (13) is provided, which sums up the respective determined gas fraction of the Ge-mixture and charged with the entire flow volume for the determination of the pure liquid flow.
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