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Die Erfindung betrifft ein Fluidsystem für eine medizinische Behandlungsvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung, welches eine oder mehrere Leitungen oder Kanäle zum Führen von Flüssigkeiten aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung mit einem Fluidsystem, das eine oder mehrere Leitungen oder Kanäle zum Führen von Flüssigkeiten aufweist.
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Zur Entfernung von harnpflichtigen Substanzen und zum Flüssigkeitsentzug werden verschiedene Verfahren zur extrakorporalen Blutbehandlung eingesetzt. Bei der Hämodialyse wird das Blut des Patienten außerhalb des Körpers in einem Dialysator gereinigt. Der Dialysator weist eine Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer auf, die durch eine semipermeable Membran getrennt sind. Während der Behandlung strömt Blut des Patienten über eine Blutzuführleitung in die Blutkammer des Dialysators und über eine Blutrückführleitung zurück zum Patienten. Um das Blut effektiv von harnpflichtigen Substanzen zu reinigen, wird die Dialysierflüssigkeitskammer kontinuierlich von frischer Dialysierflüssigkeit durchströmt. Die Dialysierflüssigkeit wird der Dialysierflüssigkeitskammer über eine Dialysierflüssigkeitszuführleitung zugeführt und über eine Dialysierflüssigkeitsabführleitung aus der Dialysierflüssigkeitskammer abgeführt.
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Die Blut- und Dialysierflüssigkeitsleitungen sind im Allgemeinen als zur einmaligen Verwendung bestimmte Schlauchsets ausgebildet. Neben den Schlauchsets sind auch Kassetten bekannt, die in die Blutbehandlungsvorrichtungen eingelegt werden. Die Kassetten weisen Leitungen oder Kanäle auf.
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Bei der extrakorporalen Blutbehandlung kann sich das Blut des Patienten aufgrund der thermischen Wechselwirkung mit der Behandlungsflüssigkeit, insbesondere Dialysierflüssigkeit, über die semipermeable Membran des Dialysators abkühlen. Wenn die Abkühlung eine tolerierbare Grenze überschreitet, wird das Blut des Patienten vor dem Rückfluss in den Patienten erwärmt. Hierzu kann das Blut oder die mit dem Blut in thermischem Kontakt stehende Dialysierflüssigkeit beheizt werden.
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Für die Herstellung von frischer Dialysierflüssigkeit verfügen die Vorrichtungen zur Dialysebehandlung im Allgemeinen über ein Dialysataufbereitungs-System, mit dem frische Dialysierflüssigkeit aus Wasser und Konzentrat hergestellt wird. Zum Beheizen der Dialysierflüssigkeit weist das Dialysataufbereitungs-System ein Heizsystem auf.
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Zur Einstellung einer bestimmten Rückflusstemperatur für das Blut ist eine Regeleinheit für die Heizeinrichtung des Heizsystems vorgesehen, die eine Temperatur-Messeinheit aufweist, die mit einem Temperatursensor die Temperatur des zum Patienten zurück fließenden Blutes misst. Die Rückflusstemperatur des Blutes kann in der Blutrückführleitung gemessen werden. Der Soll-Wert für die Rückflusstemperatur kann der Körpertemperatur entsprechen. Von diesem Soll-Wert kann aber auch abgewichen werden. So kann eine leicht reduzierte Rückflusstemperatur das subjektive Wohlempfinden des Patienten steigern. Daher lassen die bekannten Heizsysteme eine Einstellung einer gewünschten Temperatur zu.
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Zur Bestimmung von für eine Blutbehandlung charakteristischer Größen, beispielsweise der Dialysance oder Clearance, der Rezirkulation oder der Flussrate des Blutes oder der Dialysierflüssigkeit, sind Verfahren bekannt, die auf einer kurzzeitigen Veränderung der Temperatur des im extrakorporalen Blutkreislauf strömenden Blutes bzw. der Dialysierflüssigkeit im Dialysierflüssigkeitssystem beruhen. Die kurzzeitige Veränderung der Temperatur wird auch als Temperaturbolus bezeichnet.
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Die
WO1998032477 A1 beschreibt eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung mit einer Messeinrichtung zur Bestimmung der Rezirkulation, die stromauf der Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators einen Temperaturbolus erzeugt, der zu einer Änderung der Temperatur auf der Blutseite führt. Die Änderung der Temperatur auf der Blutseite führt wiederum zu einer Änderung der Temperatur stromab der Dialysierflüssigkeitskammer des Dialysators. Zur Bestimmung der Rezirkulation wird die Temperatur stromab der Dialysierflüssigkeitskammer gemessen und aus dem zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung wird die Rezirkulation R bestimmt.
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Mit einer gezielten, kurzzeitigen Veränderung der Temperatur kann auch die Flussrate einer Flüssigkeit in einer Leitung auf der Grundlage einer Laufzeitmessung bestimmt werden. Zur Bestimmung der Flussrate wird die Zeit gemessen, die der Temperaturbolus benötigt, um sich von einer ersten Stelle der Leitung, an der der Bolus erzeugt wird, bis zu einer stromab der ersten Stelle liegenden zweiten Stelle der Leitung fortzupflanzen. Die Flussrate kann dann aus der Laufzeit berechnet werden, wenn die von dem Temperaturbolus zurückgelegte Wegstrecke bekannt ist.
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Die Erzeugung eines einzigen Temperaturbolus ist für eine kontinuierliche Messung der Flussraten, die bei einer extrakorporalen Blutbehandlung beispielsweise zur Bestimmung der Flüssigkeitsvolumina erforderlich ist, nicht ausreichend. Vielmehr muss der Temperaturverlauf kontinuierlich moduliert werden. Dies kann beispielsweise durch einen gepulsten Betrieb der Heizeinrichtung erfolgen, was einen sinusförmigen Temperaturverlauf zur Folge hat. Zusätzlich ist in regelmäßigen Abständen eine Synchronisation der Messeinrichtung erforderlich, damit bei der Laufzeitmessung die Laufzeit des richtigen Bolus aus der Folge von Boli erfasst wird. Dies kann durch eine Kodierung der Amplitude des Bolus oder durch Auslassen eines oder mehrerer Boli im ansonsten regelmäßigen Muster erfolgen.
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Die Verwendung einer einzigen Flüssigkeitsheizung sowohl zur Einstellung einer bestimmten Rückflusstemperatur als auch zur Erzeugung von Temperaturboli für die Bestimmung von für die Blutbehandlung charakteristischer Größen hat sich in der Praxis als nicht vorteilhaft erwiesen, da die Regeleinheit des Heizsystems unter der Vorgabe der kurzzeitigen Temperaturänderungen nicht immer die Einstellung der gewünschte Rückflusstemperatur erlaubt. Daher ist bei den bekannten Blutbehandlungsvorrichtungen zur Bestimmung der für die Blutbehandlung charakteristischen Größen eine separate Heizeinrichtung mit einer eigenen Regeleinheit vorgesehen, die unabhängig von der Heizeinrichtung für die Einstellung der Blutrückflusstemperatur geregelt werden kann.
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In solarthermischen Anlagen finden zum Speichern von Solarenergie Latentwärmespeicher Verwendung. Derartige Latentwärmespeicher verfügen über einen Speicherbehälter zur Aufnahme eines Wärmespeichermediums. Bei dem Wärmespeichermedium handelt es sich um ein Phasenwechselmaterial (PCM), das zum Speichern der solaren Wärme die Enthalpie reversibler thermodynamischer Zustandsänderungen ausnutzt. Ein bekanntes Phasenwechselmaterial ist beispielsweise Natriumacetat-Trihydrat, das eine hohe Schmelzenthalpie und einen relativ geringen Preis hat. Beim Laden des Latentwärmespeichers geht das Phasenwechselmaterial von einem festen Aggregatzustand in einen flüssigen Aggregatzustand über. Natriumacetat-Trihydrat beispielsweise wird bei einer Schmelztemperatur von 58°C verflüssigt. Beim Abkühlen bleibt das Salzhydrat als unterkühlte Schmelze in einem metastabilen Zustand flüssig. Wenn hingegen eine Kristallisation ausgelöst wird, erwärmt sich das Salzhydrat auf eine Temperatur von 58°C, wobei die latente Wärme wieder freigegeben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fluidsystem für eine medizinische Behandlungsvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung, zu schaffen, welches auf einfache Weise sowohl die Beheizung einer Flüssigkeit als auch die Bestimmung von für die medizinische Behandlung charakteristischer Größen erlaubt. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung von für die medizinische Behandlung charakteristischer Größen zu ermöglichen, ohne dass neben der Heizeinrichtung zur Einstellung einer gewünschten Rückflusstemperatur eine zusätzliche Heizung und Regelung erforderlich ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Fluidsystem ist zur Verwendung in einer medizinischen Behandlungsvorrichtung, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, bestimmt. Das sterile Fluidsystem weist eine oder mehrere Leitungen oder Kanäle zum Führen von Flüssigkeiten auf. Die Leitungen oder Kanäle können jeweils wieder eine oder mehrere Leitungs- oder Kanalabschnitte aufweisen. Auch kann das Fluidsystem noch weitere Komponenten umfassen. Diese zusätzlichen Komponenten müssen aber nicht Bestandteil des Fluidsystems sein, sondern können auch Bestandteil der Vorrichtung zur medizinischen Behandlung, insbesondere eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung sein. Für die Erfindung ist nicht wesentlich, wie die Flüssigkeit in dem Fluidsystem geführt wird. Allein entscheidend ist, dass mindestens eine Leitung oder ein Kanal vorhanden ist. Weiterhin ist nicht entscheidend, welche Flüssigkeit in der Leitung oder dem Kanal strömt, beispielsweise Blut oder Dialysierflüssigkeit.
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Das erfindungsgemäße Fluidsystem zeichnet sich durch einen Latentwärmespeicher aus, der mit einer Leitung oder einem Kanal des Fluidsystems in thermischem Kontakt steht.
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Der Latentwärmespeicher speichert thermische Energie (Wärmeenergie) in der Flüssigkeit, die in der Leitung oder dem Kanal strömt. Aufgrund der Speicherung der Wärmeenergie wirkt der Latentwärmespeicher in der Leitung in der Art eines Tiefpassfilters, der sich in der Leitung oder dem Kanal fortpflanzende kurzzeitige Temperaturboli, die stromauf des Latentwärmespeichers erzeugt werden, nicht durchlässt. Demgegenüber können langsamere Temperaturänderungen stromab des Latentwärmespeichers erfasst werden. Folglich kann die Regelung der Heizeinrichtung zur Einstellung der Rückflusstemperatur der Flüssigkeit von der Messung der für die medizinische Behandlung charakteristischen Größen entkoppelt werden. Eine zusätzliche Heizeinrichtung mit einer getrennten Regelung ist somit nicht erforderlich.
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Für die Erfindung ist unerheblich, wie der Latentwärmespeicher über die Leitung oder den Kanal mit der Flüssigkeit in thermischem Kontakt steht. Der Latentwärmespeicher kann einen oder mehrere Abschnitte der Leitung oder des Kanals teilweise oder über den gesamten Umfang umfassen. Es muss nur ein ausreichender thermischer Kontakt hergestellt werden, so dass zum Laden des Speichers von der Flüssigkeit Wärme an den Latentwärmespeicher oder zum Entladen des Speichers von dem Latentwärmespeicher Wärme an die Flüssigkeit abgegeben werden kann.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Latentwärmespeicher ein Phasenwechselmaterial (PCM) aufweist. Phasenwechselmaterialien gehören zum Stand der Technik. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Phasenwechselmaterial Paraffin oder ein Paraffin-Gemisch. Das Phasenwechselmaterial kann ein organisches Phasenwechselmaterial mit einem Phasenübergang zwischen 30 und 40° Celsius sein. Es können aber auch andere Phasenwechselmaterialien verwendet werden.
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Das erfindungsgemäße Fluidsystem ist vorzugsweise als ein in eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung einsetzbares Schlauchset mit einer oder mehreren Schlauchleitungen ausgebildet, das vorzugsweise zur einmaligen Verwendung bestimmt ist (Disposable). Das Fluidsystem kann aber auch als eine in eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung einsetzbare Kassette mit einer oder mehreren Leitungen oder Kanälen ausgebildet ist. Derartige Schlauchsysteme oder Kassetten als solche gehören zum Stand der Technik.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung, für die das erfindungsgemäße Fluidsystem bestimmt ist, weist eine Heizeinrichtung auf, die derart ausgebildet ist, dass eine in einer Leitung oder einem Kanal des Fluidsystems strömende Flüssigkeit an einer ersten Stelle einer Leitung oder eines Kanals auf eine bestimmte Temperatur aufheizbar ist. Die Heizeinrichtung kann eine Heizeinrichtung eines konventionellen Dialysataufbereitungs-Systems sein, mit dem Dialysierflüssigkeit auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt wird. Die Heizeinrichtung kann aber auch eine Heizeinrichtung zum Beheizen des Blutes des Patienten sein. Folglich kann die Leitung oder der Kanal, mit dem der Latentwärmespeicher in thermischem Kontakt steht, eine Leitung oder ein Kanal für Dialysierflüssigkeit oder Blut sein.
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Darüber hinaus weist die extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung eine Messeinrichtung zum Messen einer für die Blutbehandlung charakteristischen Kenngröße auf, beispielsweise der Dialysance oder Clearance, der Rezirkulation oder der Flussrate des Blutes oder der Dialysierflüssigkeit. Derartige Messeinrichtungen gehören zum Stand der Technik. Für die Erfindung ist nicht wesentlich, wie die Messeinrichtung im Einzelnen ausgebildet ist. Entscheidend ist nur, dass die Messung auf der Erzeugung und Erfassung eines Temperaturbolus beruht, der sich in der Leitung oder dem Kanal fortpflanzt.
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Die Messeinrichtung verfügt über eine Steuereinheit, die derart konfiguriert wird, dass mit der Heizeinrichtung die Temperatur der an der ersten Stelle der Leitung oder dem Kanal strömenden Flüssigkeit kurzzeitig veränderbar ist, und eine Temperatur-Messeinheit zum Messen der Temperatur der an einer stromab der ersten Stelle liegenden zweiten Stelle der Leitung oder des Kanals strömenden Flüssigkeit.
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Des Weiteren ist eine Auswerteinheit vorgesehen, die derart konfiguriert ist, dass auf der Grundlage einer Änderung der von der Temperatur-Messeinheit gemessenen Temperatur infolge der kurzzeitigen Temperaturänderung mit der Heizeinrichtung die für die Blutbehandlung charakteristische Größe bestimmbar ist.
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Die Blutbehandlungsvorrichtung weist ferner eine Regeleinheit für die Heizeinrichtung auf, wobei die Regeleinheit derart konfiguriert ist, dass die Temperatur der Flüssigkeit an einer, stromab der zweiten Stelle liegenden dritten Stelle der Leitung oder des Kanals einen vorgegebenen Wert hat oder die Temperatur einer mit der Flüssigkeit in thermischem Kontakt stehenden anderen Flüssigkeit an einer dritten Stelle einer anderen Leitung oder eines anderen Kanals des Fluidsystems einen vorgegebenen Wert.
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Wenn das Fluidsystem mehrere Leitungen oder Kanäle aufweist, kann sich der Temperaturbolus beispielsweise über die semipermeable Membran des Dialysators von der einen Leitung oder dem einen Kanal auf eine andere Leitung oder einen anderen Kanal fortpflanzen. Folglich können die erste bzw. zweite Stelle und die dritte Stelle auch an unterschiedlichen Leitungen oder Kanälen des Fluidsystems vorgesehen sein.
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Der Latentwärmespeicher ist stromab der zweiten Stelle, an der die Temperatur für die Bestimmung der charakteristischen Größe erfasst wird, und stromauf der dritten Stelle, an der die Rückflusstemperatur erfasst wird, angeordnet, so dass die kurzzeitigen Temperaturänderungen (Temperaturboli) als höherfrequente Anteile den Tiefpassfilter nicht passieren und die Regelung der Rückflusstemperatur nicht beeinflussen können.
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Folglich ist die Heizungsregelung von der kalorischen Bestimmung der charakteristischen Größe, beispielsweise die kalorische Flussmessung, entkoppelt.
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Die Regeleinheit für die Heizeinrichtung und die Steuereinheit für die Messeinrichtung können eine gemeinsame Einrichtung sein. Diese Einrichtung kann auch Bestandteil einer zentralen Steuer- und Recheneinheit der Blutbehandlungsvorrichtung sein.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht eine Messeinrichtung zum Messen der Flussrate der in einer Leitung oder einem Kanal strömenden Flüssigkeit vor. Die Auswerteinheit ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass aus der Laufzeit eines infolge der kurzzeitigen Änderung der Temperatur der Flüssigkeit erzeugten Temperaturbolus an der ersten Stelle und der Länge der Leitung oder des Kanals zwischen der ersten und zweiten Stelle die Flussrate der Flüssigkeit berechnet wird.
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Bei der besonders bevorzugte Ausführungsform ist die Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung eine Dialysevorrichtung ist, die eine zu einer Blutkammer eines durch eine semipermeable Membran in die Blutkammer und eine Dialysierflüssigkeitskammer unterteilten Dialysators führende Blutzuführleitung und eine von der Blutkammer abgehende Blutrückführleitung sowie eine zu der Dialysierflüssigkeitskammer führende Dialysierflüssigkeitszuführleitung und eine von der Dialysierflüssigkeitskammer abgehende Dialysierflüssigkeitsabführleitung aufweist. Die erste Stelle liegt in einem Abschnitt der Dialysierflüssigkeitszuführleitung und die zweite Stelle in einem Abschnitt der Dialysierflüssigkeitsabführleitung, so dass der Temperaturbolus stromauf der Dialysierflüssigkeitskammer erzeugt und stromab der Dialysierflüssigkeitskammer erfasst werden kann. Die dritte Stelle liegt in einem Abschnitt der Blutrückführleitung, an der die Rückflusstemperatur erfasst werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist der Latentwärmespeicher an der Blutrückführleitung stromauf der dritten Stelle angeordnet.
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Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Fluidsystems,
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2 die erfindungsgemäße medizinische Behandlungsvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Fluidsystem in vereinfachter schematischer Darstellung und
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3 eine alternative Ausführungsform des Latentwärmespeichers.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fluidsystems als Teil des Fluidsystems einer medizinischen Behandlungsvorrichtung in stark vereinfachter schematischer Darstellung. Das Fluidsystem 1 kann ein zur einmaligen Verwendung bestimmtes Schlauchset (Disposable) oder eine zur einmaligen Verwendung bestimmte Kassette sein. Das Schlauchset oder die Kassette können in eine in 1 nicht näher dargestellte medizinische Behandlungsvorrichtung eingelegt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Schlauchset oder die Kassette nur eine Leitung 2, in der eine Flüssigkeit, beispielsweise Blut eines Patienten, strömt. Diese Leitung stellt einen Teil des Fluidsystems der medizinischen Behandlungsvorrichtung dar. Die Flussrichtung des Bluts ist in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet.
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Zur Regelung der Zufluss- bzw. Rückflusstemperatur des Blutes ist ein Heizsystem 3 vorgesehen, das eine Heizeinrichtung 4 und eine Regeleinheit 5 umfasst. Die Heizeinrichtung 4 und die Regeleinheit 5 sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Bestandteil der medizinischen Behandlungsvorrichtung. Darüber hinaus weist die medizinische Behandlungsvorrichtung eine Messeinrichtung 6 zum Bestimmen einer für die Behandlung charakteristischen Größe auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel misst die Messeinrichtung 6 die Flussrate der Flüssigkeit, insbesondere die Flussrate des Blutes, das durch die Leitung 2 strömt.
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Das erfindungsgemäße Fluidsystem 1, das als zur einmaligen Verwendung bestimmtes Schlauchset oder als Kassette ausgebildet sein kann, umfasst einen Latentwärmespeicher 7, der in einem thermischen Kontakt mit der Leitung 2 steht, so dass von der Flüssigkeit Wärme an den Latentwärmespeicher oder von dem Latentwärmespeicher Wärme an die Flüssigkeit abgegeben werden kann. Der Latentwärmespeicher 7 kann Bestandteil des Schlauchsets oder der Kassette sein, d. h. auch zur einmaligen Verwendung bestimmt sein, oder ein Bauteil der medizinischen Behandlungsvorrichtung sein. Vorzugsweise wird der Latentwärmespeicher nach der Behandlung zusammen mit der Leitung verworfen. Alternativ kann der Latentwärmespeicher auch maschinenseitig angeordnet und derart ausgeführt sein, dass die Einmal-Fluidleitung in diesen eingelegt werden kann.
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Der Latentwärmespeicher 7 weist einen Gehäusekörper 7A auf, der ein Phasenwechselmaterial PCM enthält, das die Leitung 2 umschließt, so dass der thermische Kontakt zwischen Leitung und Phasenwechselmaterial PCM hergestellt ist. Das Verhältnis zwischen flüssigem und festem Phasenwechselmaterial PCM beträgt vorzugsweise 1:1. Dies hat sich als optimaler Arbeitspunkt erwiesen. Es kann aber auch ein anderes Verhältnis eingestellt werden. Das Phasenwechselmaterial kann ein organisches Phasenwechselmaterial mit einem Phasenübergang zwischen 30 und 40° Celsius sein. Das Phasenwechselmaterial kann Paraffin oder ein Paraffin-Gemisch sein. Zur Überwachung des Zustandes des Phasenwechselmaterials PCM können Sensoren, beispielsweise optische Sensoren oder Drucksensoren, vorgesehen sein, die in 1 nicht dargestellt sind.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Latentwärmespeichers 7' in vereinfachter Darstellung. Der Latentwärmespeicher 7' unterscheidet sich von dem unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Latentwärmespeicher 7 dadurch, dass der Gehäusekörper 7A' nicht nur mit einem einzigen Phasenwechselmaterial, sondern mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Phasenwechselmaterialien befüllt ist, die in Durchflussrichtung hintereinander angeordnet sind. Dadurch entsteht eine Phasenübergang-Kaskade. So kann in Abhängigkeit von der Energiezufuhr die Blutrückführtemperatur wahlweise bei verschiedenen Werten gepuffert werden. Der Gehäusekörper 7A' kann durch Trennwände 7a in mehrere Kompartiments unterteilt sein, die mit unterschiedlichen Phasenwechselmaterialien befüllt sind.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Fluidsystems mit dem Latentwärmespeicher kommen dann zum Tragen, wenn das Fluidsystem in Verbindung mit dem Heizsystem 3 und der Messeinrichtung 6 verwendet wird, wie nachfolgend noch im Einzelnen erläutert wird.
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Das Heizsystem 3 hält die Rückflusstemperatur der Flüssigkeit, insbesondere des Blutes, auf einem gewünschten Wert. Beispielsweise wird die Rückflusstemperatur des Blutes auf den Wert der Körpertemperatur des Patienten eingestellt. Die Regeleinheit 5 des Heizsystems 3 weist einen Temperatursensor 8 auf, der die Temperatur des Blutes in einem zum Patienten führenden Abschnitt der Leitung 2 misst. Die Regeleinheit 5 vergleicht den Istwert der Rückflusstemperatur mit einem Sollwert und steuert die Heizeinrichtung 4 derart an, dass der Istwert dem Sollwert entspricht. Der Temperatursensor 8 misst die Rückflusstemperatur an einer Stelle C stromab des Latentwärmespeichers 7. Derartige Heizsysteme gehören zum Stand der Technik.
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Die Messeinrichtung 6 zur Bestimmung der Flussrate weist eine Temperatur-Messeinheit 10 auf, die einen Temperatursensor 11 hat, der die Temperatur der Flüssigkeit an einer Stelle B der Leitung 2 stromauf des Latentwärmespeichers 7 misst. Darüber hinaus weist die Messeinrichtung 6 eine Steuereinheit 12 und eine Auswerteinheit 13 auf. Die Steuereinheit 12 ist mit der Heizeinrichtung 4 des Heizsystems 3 der Behandlungsvorrichtung verbunden, so dass die Steuereinheit die Heizeinrichtung ansteuern kann.
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Die Messeinrichtung 6 ist derart konfiguriert, dass die Heizeinrichtung 4 die Temperatur kurzzeitig verändert, beispielsweise erhöht, d. h. an einer Stelle A der Leitung 2 wird ein Temperaturbolus erzeugt. Um die Flussrate kontinuierlich messen zu können, werden eine Folge von Temperaturboli 14 erzeugt, d. h. der Temperaturverlauf wird moduliert, was in 1 schematisch durch eine Folge von Impulsen dargestellt ist. Die sich in der Leitung 2 fortpflanzenden Temperaturboli werden mit dem Temperatursensor 11 der Messeinrichtung 6 zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst. In 1 ist die Folge der Temperaturboli 14' an dem Temperatursensor 11 dargestellt. Aus dem Zeitpunkt t1, an dem der Temperaturbolus mit der Heizeinrichtung 4 erzeugt wurde, und dem Zeitpunkt t2, an dem der Temperaturbolus mit dem Temperatursensor 11 erfasst wird, berechnet die Auswerteinheit 13 die Laufzeit Δt des Temperaturbolus über die Strecke Δx, die zwischen der Heizeinrichtung 4 und dem Temperatursensor 11 liegt. Aus der Laufzeit Δt und der Querschnittsfläche der Leitung 2 bestimmt die Auswerteinheit 13 dann die Flussrate. Derartige Messeinrichtungen gehören zum Stand der Technik.
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Der Temperaturverlauf der Flüssigkeit hat einen niederfrequenten und einen höherfrequenten Anteil. Der niederfrequente Anteil ist auf die Regelung der Heizeinrichtung 4 durch die Regeleinheit 5 zurückzuführen, die zur Einstellung der gewünschten Rückflusstemperatur die Temperatur der Flüssigkeit mit der Heizeinrichtung nur relativ langsam erhöht oder verringert. Der höherfrequente Anteil ist auf die kurzzeitigen Temperaturänderungen zur Erzeugung der Temperaturboli zurückzuführen. Der Latentwärmespeicher 7 stellt einen Tiefpassfilter dar, der nur den niederfrequenten Anteil durchlässt. Daher kann der höherfrequente Anteil den Temperatursensor 8 der Regeleinheit 5 des Heizsystems 3 nicht erreichen. Der Temperaturverlauf an dem Temperatursensor 8 der Regeleinheit 5 ist in 1 durch eine Gerade dargestellt.
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Der Latentwärmespeicher 7 ist derart ausgelegt, dass nur der niederfrequente Anteil durchgelassen wird. Die Grenzfrequenz bzw. Bandbreite des Tiefpassfilters ist von der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials PCM des Latentwärmespeichers 7 abhängig. Daher ist es möglich, die Grenzfrequenz bzw. Bandbreite so anzupassen, dass der höherfrequente Anteil herausgefiltert wird.
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Da das Heizsystem 3 und die Messeinrichtung 6 entkoppelt sind, kann die Temperatur der Flüssigkeit für die Bestimmung der für die Behandlung charakteristischen Größe von der Heizeinrichtung 4 moduliert werden, mit der auch die gewünschte Rückflusstemperatur eingestellt wird. Folglich vereinfacht sich der Aufbau der Behandlungsvorrichtung.
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2 zeigt eine extrakorporale Blutbehandlungsvorrichtung, die über das erfindungsgemäße Fluidsystem verfügt. Die Teile der Blutbehandlungsvorrichtung von 2, die denjenigen Teilen der Behandlungsvorrichtung von 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In 2 sind nur die wesentlichen Komponenten der Blutbehandlungsvorrichtung dargestellt.
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Die Blutbehandlungsvorrichtung weist einen Dialysator 15 auf, der durch eine semipermeable Membran 16 in einer Blutkammer 17 und eine Dialysierflüssigkeitskammer 18 getrennt ist. Eine Blutzuführleitung 19 führt zu einem Einlass der Blutkammer 17 des Dialysators 15, und von einem Auslass der Blutkammer 17 geht eine Blutrückführleitung 20 ab. Zum Fördern des Blutes im extrakorporalen Blutkreislauf I ist in die Blutzuführleitung 19 eine Blutpumpe 21 geschaltet. Die Dialysierflüssigkeit wird in einem Dialysataufbereitungs-System 22 bereitgestellt, das ein Heizsystem 3 zum Aufheizen der aus Wasser und Konzentrat hergestellten Dialysierflüssigkeit auf eine vorgegebene Temperatur aufweist. Der Auslass des Dialysataufbereitungs-System 22 ist über eine Dialysierflüssigkeitszuführleitung 23 mit dem Einlass der Dialysierflüssigkeitskammer 18 des Dialysators 15 verbunden. Von dem Auslass der Dialysierflüssigkeitskammer 18 führt eine Dialysierflüssigkeitsabführleitung 24 zu einem Ablauf 25. In die Dialysierflüssigkeitsabführleitung 24 ist eine Dialysierflüssigkeitspumpe 26 zum Fördern der Dialysierflüssigkeit geschaltet.
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Die Messeinrichtung 6 weist eine Temperatur-Messeinheit 10, eine Steuereinheit 12 und eine Auswerteinheit 13 auf. Der Temperatursensor 11 der Temperatur-Messeinheit 10 misst die Temperatur der Dialysierflüssigkeit in der Dialysierflüssigkeitsabführleitung 24 an einer Stelle stromab der Dialysierflüssigkeitskammer 18.
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Das Heizsystem 3 weist eine Heizeinrichtung 4 und eine Regeleinheit 5 auf, die einen Temperatursensor 8 hat, der die Temperatur in der Blutrückführleitung 20 stromab der Blutkammer 17 misst.
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Bei der Blutbehandlungsvorrichtung ist der Latentwärmespeicher 7 an einer Stelle der Blutrückführleitung 20 stromab der Blutkammer 17 und stromauf des Temperatursensors 8 angeordnet.
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Wie bei dem unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 12 der Messeinrichtung 6 die Heizeinrichtung 4 des Heizsystems 3 derart an, dass für die Bestimmung der für die Blutbehandlung charakteristischen Größe Temperaturboli erzeugt werden, die von dem Temperatursensor 11 der Messeinrichtung 6 erfasst und mit der Auswerteinheit 13 ausgewertet werden. Der Latentwärmespeicher 7 an der Blutrückführleitung 20 verhindert, dass die Messung der Rücklauftemperatur des Blutes von der Bestimmung der für die Blutbehandlung charakteristischen Größe beeinflusst wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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