DE19933223A1 - Verfahren zur thermischen Desinfektion von Hämodialyseanlagen - Google Patents

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).

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.