DE19933223A1 - Verfahren zur thermischen Desinfektion von Hämodialyseanlagen - Google Patents
Verfahren zur thermischen Desinfektion von HämodialyseanlagenInfo
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Abstract
Das vorgeschlagene Verfahren bezieht sich auf die thermische Desinfektion von Hämodialyseanlagen, d. h. von Anlagen, die aus mehreren Hämodialysegeräten, einer zentralen Wasseraufbereitungseinrichtung und einem Leitungssystem in Form einer Ringleitung zur Versorgung der Hämodialysegeräte mit aufbereitetem Wasser bestehen. Es wird vorgeschlagen, für die thermische Desinfektion der Anlage die Heizvorrichtungen der Hämodialysegeräte zu nutzen, statt den gesamten Wasserkreislauf mittels einer zentralen Heizvorrichtung aufzuheizen. DOLLAR A Hierzu wird vorgeschlagen, für jedes Hämodialysegerät einen zusätzlichen Kreislauf zu bilden, der die zuführende Anschlußleitung an die Ringleitung, eine rückführende Anschlußleitung an die Ringleitung und die Heizvorrichtung des Hämodialysegeräts einschließt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Desin
fektion von Hämodialyseanlagen. Unter Hämodialyse versteht
man ein Verfahren zur extrakorporalen Abscheidung von Stoff
wechselprodukten aus dem Blut ("künstliche Niere"), zu dessen
Durchführung entsprechende Geräte, Hämodialysegeräte, benutzt
werden. Das Verfahrensprinzip besteht darin, in einem Mem
bran-Stofftauscher, dem sogenannten Dialysator, an einer
semipermeablen Membran, auf deren einen Oberfläche das Blut
entlanggeführt wird, während die andere Oberfläche von einer
physiologisch angepaßten Elektrolytlösung überströmt wird,
einen Stoffaustausch herbeizuführen und so die stoffliche
Zusammensetzung des Blutes zu normalisieren. Aufgabe des
Hämodialysegerätes ist es u. a., die physiologisch angepaßte
und auf Körpertemperatur erwärmte Elektrolytlösung, die
sogenannte Hämodialysierlösung, für jeweils einen Patienten
bereitzustellen, die Durchströmung des Dialysators mit vorge
gebenen Flüssen zu gewährleisten und den Wasserentzug durch
Ultrafiltration, der parallel zu dem Diffusions-Stoffaus
tausch im Dialysator stattfindet, zu regeln. Zur Bereitung
der Dialysierflüssigkeit wird dem Hämodialysegerät ein steri
les Elektrolytkonzentrat zugeführt, um dieses mit ebenfalls
zugeführtem aufbereitetem Wasser auf die erforderliche End
konzentration zu verdünnen. Die gebrauchte und mit Stoffwech
selabfällen angereicherte Dialysierflüssigkeit wird nach
Passage des Dialysators durch Ableiten in den Abfluß
verworfen.
Es ist üblich, mehrere Hämodialysegeräte räumlich und funk
tionell zusammenzufassen, so daß bestimmte Funktionen zentra
lisiert werden können. Eine Einrichtung mit mehreren Hämodia
lysegeräten und einer gemeinsamen genutzten Ausrüstung und
Installation zu Versorgungs-, Steuerungs und/oder Überwa
chungszwecken wird im allgemeinen als Hämodialyseanlage
bezeichnet. Bestandteil einer Hämodialyseanlage ist üblicher
weise eine Einrichtung zur Wasseraufbereitung, im allgemeinen
in Form einer Umkehrosmoseanlage, durch die aus Leitungswas
ser reines, elektrolytarmes Wasser gewonnen wird. Das Rein
wasser, das sogenannte Permeat, wird über eine Ringleitung
geführt, an die die Hämodialysegeräte angeschlossen sind.
Eine wichtige Forderung beim Betrieb von Hämodialysegeräten
und -anlagen besteht darin, das flüssigkeitführende System
möglichst keimfrei zu halten. Zwar ist die semipermeable
Membran, durch die der Stoffaustausch zwischen Blut und
Dialysierflüssigkeit stattfindet, für Bakterien undurchläs
sig, Ausscheidungs- und Zerfallsprodukte von Mikroorganismen,
die sich im flüssigkeitsführenden System ansiedeln, können
jedoch durch die Membran ins Blut gelangen und sich schädlich
auswirken. Daher ist es notwendig, Hämodialysegeräte und
-anlagen regelmäßig zu desinfizieren. Als Desinfektionsver
fahren kommen die chemische Desinfektion und die thermische
Desinfektion in Betracht. Letztere besteht üblicherweise
darin, das System mit Heißwasser für eine Mindestdauer von 15
Minuten bei einer Mindesttemperatur von 80°C zu durchströ
men. Wegen des gleichzeitig erzielten Reinigungseffekts wird
dieses Verfahren auch als Heißreinigung bezeichnet.
Ziel der Erfindung ist es, die thermische Desinfektion einer
Hämodialyseanlage, einschließlich der Wasseraufbereitungsein
richtung und der zur Verteilung dienenden Ringleitung sowie
der Anschlußleitungen zwischen den Hämodialysegeräten und der
Ringleitung, mit geringem technischem Aufwand und energiespa
rend durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebenen
Maßnahmen und Merkmale gelöst. Weitere Eigenschaften und
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung. Die zugehörige einzige Abbildung Fig. 1 zeigt
das Schema einer Hämodialyseanlage entsprechend der
Erfindung.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Wasseraufbereitungseinrichtung
1, die eine Ringleitung 2 speist, und ein Hämodialysegeyät 3,
das über die Leitungen 4a und 5a mit der Ringleitung in
Verbindung steht. Weitere, nicht gezeigte Hämodialysegeräte
sind über die Leitungen 4b, 4c . . . und 5b, 5c . . . an die
Ringleitung anschlossen, so daß insgesamt z. B. 10 bis 20
Geräte über die Ringleitung versorgt werden. Die Leitungen
5a, 5b, 5c. . . sind bei Hämodialyseanlagen nach dem Stand der
Technik üblicherweise nicht vorhanden. Zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung müssen sie zusätzlich einge
fügt werden.
Die Wasseraufbereitungseinrichtung 1 ist in dem gezeigten
Beispiel eine Umkehrosmoseanlage, von der nur die wichtigsten
Kunktionselemente dargestellt sind. Das zufließende Rohwasser
gelangt über die Leitung 101 und das Ventil 102 in das Vor
laufgefäß 105. Die Pumpe 108 führt das Wasser aus dem Vor
laufgefäß 105 unter hohem Druck dem Umkehrosmose-Filtermodul
110 zu, dessen Innenraum durch eine semipermeable Membran in
einen Primärraum 110a und einen Sekundärraum 110b unterteilt
ist. Ein Teil des Wassers, das sogenannte Permeat, dringt
durch die Membran in den Sekundärraum 110b und wird in die
Ringleitung 2 eingespeist. Der restliche Teil des Wassers,
der mit zurückgehaltenen Stoffen angereichert ist und daher
als Konzentrat bezeichnet wird, fließt am Ende des Primärrau
mes über die Leitung 112 ab. Die Einstellung der Drosseln 114
und 116 ist maßgebend für den Druck im Primärraum des Moduls
110, aber auch für die Aufteilung des Konzentratflusses in
einen ersten Teilstrom, der in die Abflußleitung 115 gelangt
und einen zweiten Teilstrom, der über die Leitung 117 in das
Vorlaufgefäß 105 zurückgeführt wird. Das von den Hämodialyse
geräten nicht verbrauchte überschüssige Permeat wird vom Ende
der Ringleitung 2 über das Druckhalteventil 118 und die
Leitung 119 ebenfalls in das Vorlaufgefäß zu rückgeleitet.
Die Einstellung des Druckhalteventils 118 ist maßgebend für
den in der Ringleitung herrschenden Druck.
Auch das Schema des Hämodialysegeräts 3 ist, wie dasjenige
der Wasseraufbereitungseinrichtung 1, nur als Beispiel zu
betrachten, das in verschiedener Weise abgewandelt werden
kann, ohne die Anwendbarkeit der Erfindung zu beeinträchti
gen. Das von der Ringleitung 2 über die Anschlußleitung 4a
zufließende Permeat gelangt in ein Zulaufgefäß 305. Das
Zulaufgefäß 305 ist Bestandteil eines Flüssigkeitskreislau
fes, zu dem die Leitung 306, die Heizvorrichtung 308, die
Entgasungsvorrichtung 310, die Leitung 312, das Ventil 314
und die Leitung 316 gehören. Dieser Kreislauf dient haupt
sächlich der Aufheizung der Flüssigkeit und der Freisetzung
von im Wasser gelöster Luft. Letzteres ist notwendig, weil
sich anderenfalls unter den Temperatur- und Druckbedingungen
im Dialysator nachträglich Luftblasen bilden könnten, die die
Funktion des Dialysators beeinträchtigen würden. In den
genannten Kreislauf (oder an anderer geeigneter Stelle) wird
außerdem über die Dosierpumpe 320 und die Leitung 322 das
Elektrolytkonzentrat eingespeist, durch dessen Vermischung
mit Wasser die Dialysierflüssigkeit entsteht. Bestandteil der
Entgasungsvorrichtung 310 ist im allgemeinen eine Pumpe, die
auf einem Teil des Strömungsweges einen starken Unterdruck
erzeugt, um die Freisetzung der gelösten Luft zu bewirken. Am
Ausgang der Entgasungsvorrichtung 310 steht ein positiver
Druck zur Verfügung, dessen Höhe vom Strömungswiderstand des
Ventils 314 (evtl. mit einer zusätzlich eingefügten Drossel)
abhängt. Die Entgasungsvorrichtung 310 versorgt mit einem
Teil der an ihrem Ausgang verfügbaren Flüssigkeit über die
Leitung 318 die Bilanzierungs- und Ultrafiltrationsvorrich
tung 330, an die über die Leitungen 332 und 334 der Dialysa
tor 340 angeschlossen ist. Zwei weitere Anschlüsse des Dialy
sators, die der Zu- und Abführung des Blutes dienen, sind
durch Pfeile angedeutet. Aufgabe der Bilanzierungs- und
Ultrafiltrationsvorrichtung 330 ist es, den Dialysator 340
mit einem bestimmten Zufluß an Dialysierflüssigkeit in der
Leitung 332 zu versorgen und den Abfluß in der Leitung 334
diesem Zufluß bis auf eine vorgegebene Differenz anzuglei
chen, die dem gewünschten Netto-Flüssigkeitsentzug, d. h. dem
gewünschten Transfer von Flüssigkeit aus dem Blut des Patien
ten auf die Dialysierflüssigkeitsseite der Dialysatormembran,
entspricht. Die von der Bilanzierungs- und Ultrafiltrations
vorrichtung 330 abgegebene gebrauchte Dialysierflüssigkeit
wird im normalen Betrieb über die Leitung 336 und das Ventil
338 in den Abfluß geleitet.
Hämodialysegeräte werden relativ häufig und unabhängig von
der zentralen Wasseraufbereitungseinrichtung einer thermi
schen Desinfektion unterzogen. Dies ist dadurch gerechtfer
tigt, daß in dem flüssigkeitsführenden System eines Hämodia
lysegerätes relativ günstige Vermehrungsbedingungen für
Mikroorganismen vorliegen, bedingt durch die Zusammensetzung
der Dialysierflüssigkeit, die annähernd physiologischen
Verhältnissen entspricht, und durch die Anwesenheit zusätzli
cher organischer Substanzen, die durch die Dialyse aus dem
Blut des Patienten in die stromabwärts vom Dialysator liegen
den Teile des Systems gelangen. Dagegen bietet reines Wasser
bei niedriger Temperatur einen relativ ungünstigen Nährboden.
Das übliche Verfahren zur separaten thermischen Desinfektion
eines Hämodialysegeräts wird im folgenden unter Bezugnahme
auf Fig. 1 beschrieben: Der abgetrennte Dialysator wird durch
ein Leitungsstück (in Fig. 1 gestrichelt dargestellt) er
setzt. Die Konzentrat-Zuführungsleitung 321 wird an die
Leitung 325 angeschlossen, die mit der Leitung 316 des Heiz-
und Entgasungskreislaufes in Verbindung steht. Das Abflußven
til 338 wird geschlossen und stattdessen das Rezirkulations
ventil 339 geöffnet. Der Sollwert für die Temperaturregelung
der Heizvorrichtung 308 wird auf ca. 90°C eingestellt. In
diesem Zustand wird das Hämodialysegerät solange betrieben,
bis die vorgesehene Mindesttemperatur (typ. 80°C) für die
vorgesehene Mindestdauer (typ. 30 min) erreicht und aufrecht
erhalten wurde.
Eine kombinierte thermische Desinfektion der gesamten Hämo
dialyseanlage wird nach bisherigem Stand der Technik in der
Weise vorgenommen, daß die Ringleitung mit Heißwasser ge
speist wird, und zwar unter Benutzung einer in die Wasserauf
bereitungseinrichtung eingebauten zentralen Heizvorrichtung.
Dadurch erfolgt die Versorgung der Dialysegeräte mit Heißwas
ser. Hierbei sind auch die Anschlußleitungen der Hämodialyse
geräte an die Ringleitung in die thermische Desinfektion
einbezogen, sofern - abweichend von dem oben beschriebenen
Verfahren zur thermischen Desinfektion eines einzelnen Dialy
segeräts - ein ausreichender Zufluß durch die Anschlußleitun
gen stattfindet, was durch zeitweiliges Öffnen des Abflußven
tils 338 und gleichzeitiges Schließen des Rezirkulationsven
tils 339 oder auf andere geeignete Weise zu erreichen ist.
Ein Problem dieses Verfahrens zur thermischen Desinfektion
einer Hämodialyseanlage besteht jedoch darin, daß die zentra
le Heizvorrichtung für eine sehr hohe Leistung ausgelegt
werden muß, wie die folgende Abschätzung anhand eines Bei
spiels zeigt:
Wasser-Eingangstemperatur. 10°C,
Betriebstemperatur der Ringleitung: 90°C,
Anzahl der Hämodialysegeräte: 20,
Wasserentnahme pro Dialysegerät: 300 ml/min.
Anteilige Länge der Ringleitung pro Dialysegerät: 10 m,
Wärmeverlust der Ringleitung bei Umgebungstemperatur 20°C: 50 W/m (typischer Wert).
Wasser-Eingangstemperatur. 10°C,
Betriebstemperatur der Ringleitung: 90°C,
Anzahl der Hämodialysegeräte: 20,
Wasserentnahme pro Dialysegerät: 300 ml/min.
Anteilige Länge der Ringleitung pro Dialysegerät: 10 m,
Wärmeverlust der Ringleitung bei Umgebungstemperatur 20°C: 50 W/m (typischer Wert).
Die Entnahme von Heißwasser (90°C) durch 20 Dialysegeräte
mit je 300 ml/min verursacht einen Heizleistungsbedarf von
ca. 29 kW. Durch den Wärmeverlust von etwa 50 W pro Meter
Ringleitungslänge ergibt sich für 20 Dialysegeräte ein weite
rer Heizleistungsbedarf von etwa 20 × 500 W, insgesamt also
ein Heizleistungsbedarf von ca. 39 kW.. Berücksichtigt man
darüber hinaus einen Zuschlag von 20%, u. a. um eine angemes
sen kurze Aufheizzeit zu erreichen, so liegt die zu instal
lierende Heizleistung bei annähernd 50 kW.
Versuche, die zu installierende Heizleistung in annehmbaren
Grenzen zu halten, gehen u. a. dahin, die Entnahme von Heiß
wasser aus der Ringleitung durch eine entsprechend veränderte
Einstellung der Hämodialysegeräte zu reduzieren, z. B. von
300 ml/min auf 100 ml/min pro Dialysegerät. Hierdurch wächst
jedoch die Gefahr, daß die Anschlußleitungen der Hämodialyse
geräte an die Ringleitung durch größeren Temperaturverlust
längs der Leitung nicht mehr ausreichend desinfiziert werden.
Ein anderer Ansatz zur Reduzierung der zu installierenden
Heizleistung besteht darin, die Dialysegeräte einzeln oder
gruppenweise nacheinander zu aktivieren, so daß jeweils ein
einzelnes Dialysegerät oder eine Gruppe von Dialysgeräten
Heißwasser aus der Ringleitung entnimmt. Abgesehen davon, daß
hierfür zusätzliche Steuerungseinrichtungen erforderlich
sind, verlängert sich bei diesem Verfahren die Gesamtdauer
des Ablaufes der Desinfektion erheblich, so daß trotz redu
zierten Leistungsbedarfes insgesamt eine erheblich höhere
Heizenergie verbraucht wird.
Zur Vermeidung der genannten Probleme sieht die Erfindung
vor, die in den Hämodialysegeräten ohnehin vorhandenen Heiz
vorrichtungen 308 für die thermische Desinfektion der gesam
ten Hämodialseanlage zu nutzen. Hierzu wird für jedes Hämo
dialysegerät mittels einer zusätzlichen Anschlußleitung
5a, 5b, 5c . . . ein zusätzlicher externer Strömungsweg geschaf
fen, der aus den beiden Anschlußleitungen und dem dazwischen
liegenden Abschnitt der Ringleitung besteht. Bezogen auf das
Hämodialysegerät 3 bilden die Leitungen 4a und 5a und der
zwischen ihren Anschlußstellen liegende Abschnitt der
Ringleitung zusammen mit dem Einlaßventil 302, dem Zulaufge
fäß 305, der Leitung 306, der Heizvorrichtung 308, der Entga
sungsvorrichtung 310 und der Leitung 312 einen Kreislauf,
durch den bei geschlossenem Ventil 314 und geöffnetem Ventil
6a Wasser zirkuliert und aufgeheizt wird. Dabei wird solange
Wärme an die Ringleitung abgegeben, bis die Temperatur des
über die Anschlußleitung 4a aus der Ringleitung entnommenen
Wassers den für die Heizvorrichtung 308 eingestellten Soll
wert erreicht. Durch die Zirkulation in der Ringleitung ist
die Wasseraufbereitungseinrichtung 1 mit dem Vorlaufgefäß
105, der Pumpe 108 und den Umkehrosmose-Filtermodul 110 in
die thermische Desinfektion einbezogen.
Eine Abschätzung des Heizleistungsbedarfes für das Verfahren
gemäß der Erfindung ergibt unter gleichen Voraussetzungen
einen Heizleistungsbedarf von ca. 0,5 KW pro Dialysegerät,
der zur Deckung der Wärmeverluste der Ringleitung (50 W pro
Meter Ringleitungslänge) erforderlich ist, insgesamt somit
ca. 10 kW. Die Heizvorrichtung in Hämodialysegeräten ist
normalerweise für eine Leistung von 1,6 kW ausgelegt, so daß
eine Leistungsreserve von ca. 1,1 kW pro Gerät oder insgesamt
22 kW zur Verfügung steht. Der Einbau einer Heizvorrichtung
106 in die Wasseraufbereitungseinrichtung, wie in Fig. 1
unter Berücksichtigung des vorherigen Standes der Technik
angegeben, wird daher im allgemeinen überflüssig sein.
Die Verminderung des Heizleistungsbedarfes bei dem neuen
Verfahren ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß die
thermische Desinfektion in geschlossenen Kreisläufen statt
findet. Dadurch wird es ermöglicht, die Anschlußleitungen
4a, 4b, 4c . . . - im Gegensatz zu dem bisherigen Stand der Tech
nik - in die thermische Desinfektion einzubeziehen, ohne der
Ringleitung ständig Heißwasser zu entnehmen und es über die
Hämodialysegeräte in den Abfluß zu leiten.
Das Zurückleiten von Flüssigkeit aus einem Hämodialysegerät
in die der gemeinsamen Versorgung dienende Ringleitung, wie
es das neue Verfahren für die Dauer der thermischen Desinfek
tion vorsieht, ist nicht völlig unproblematisch. Schädliche
Substanzen, z. B. ausgespülte Stoffwechselprodukte, sollten
nicht von einem Hämodialsygerät über die Ringleitung in das
flüssigkeitsführende System eines anderen Hämodialysegerätes
gelangen können. Um diesen Vorbehalt zu berücksichtigen,
sieht die weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der
Verfahrensablauf der thermischen Desinfektion in mehrere
Schritte untergliedert wird: Zuerst werden alle Hämodialyse
geräte ohne Einbeziehung der Ringleitung und der zuführenden
Anschlußleitung einer thermischen Desinfektion unterzogen.
Hierauf schließt sich ein Spülvorgang mit geöffnetem Abfluß
ventil 338 an, um freigesetzte Stoffe in den Abfluß zu lei
ten. Erst danach folgt die schon beschriebene thermische
Desinfektion der Gesamtanlage.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, alle rückführenden
Anschlußleitungen 5a, 5b, 5c . . ., abweichend von der Darstellung
in Fig. 1, an den rückführenden Teil 22 der Ringleitung 2
anzuschließen, so daß das hier eingeleitete Wasser zunächst
in die Wasseraufbereitungseinrichtung 1 zurückgeleitet wird.
Da die Membran des Umkehrosmose-Filtermoduls inbesondere für
höhermolekulare Substanzen praktisch undurchlässig ist,
werden etwa vorhandene Schadstoffe hier zurückgehalten.
Claims (4)
1. Verfahren zur thermischen Desinfektion von Hämodialysean
lagen mit mehreren Hämodialysegeräten, einer Einrichtung zur
Wasseraufbereitung und einer Ringleitung, über die das aufbe
reitete Wasser den Hämodialysegeräten zugeführt wird, wobei
sich die thermische Desinfektion sowohl auf die Hämodialyse
geräte als auch auf die Einrichtung zur Wasseraufbereitung,
die Ringleitung und die Anschlußleitungen zwischen den Hämo
dialsegeräten und der Ringleitung erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Bildung von zusätzlichen
Kreisläufen, die jeweils die zuführende Anschlußleitung
(4a, 4b, 4c . . .), eine rückführende Anschlußleitung
(5a, 5b, 5c . . .) und die Heizvorrichtung (308) der einzelnen
Hämodialysegeräte umfassen, die Heizvorrichtungen der Hämo
dialysegeräte in die Zirkulation über die Ringleitung einbe
zogen und zur Wärmelieferung an das Gesamtsystem zum Zwecke
der thermischen Desinfektion genutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auch die Entgasungsvorrichtungen (310) der einzelnen Hämodia
lysegeräte in die zusätzlich gebildeten Kreisläufe einbezogen
sind.
3. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die thermische Desinfektion in
mindestens zwei Schritten erfolgt, nämlich (a) thermische
Desinfektion der internen Strömungswege der Hämodialysegeräte
ohne Einbeziehung der Anschlußleitungen zwischen den Hämodia
lysegeräten und der Ringleitung, (b) thermische Desinfektion
der Einrichtung zur Wasseraufbereitung, der Ringleitung und
der Anschlußleitungen zwischen der Ringleitung und den
Hämodialysegeräten in der Weise, daß für jedes Hämodialysege
rät ein geschlossener Kreislauf gebildet wird, der die zufüh
rende Anschlußleitung (4a, 4b, 4c . . .), die Heizvorrichtung
(308), eine rückführende Anschlußleitung (5a, 5b, 5c . . .) und
einen Teilabschnitt der Ringleitung umfaßt.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die rückführenden Anschlußleitungen
(5a, 5b, 5c . . .) an den rückführenden Teil (22) der Ringleitung
(2) angeschlossen sind.
Priority Applications (1)
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