DE2506039C2

DE2506039C2 - Hämodialysesystem

Info

Publication number: DE2506039C2
Application number: DE2506039A
Authority: DE
Inventors: Louis C. Cosentino; B. Stephen Minneapolis Minn. Springrose
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1975-02-13
Publication date: 1982-05-13
Also published as: GB1502859A; NL176638B; SE7501357L; FR2261018B1; JPS50118597A; CA1103589A; DE2506039A1; JPS5512262B2; FR2261018A1; SE418801B; NL7501755A; NL176638C

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hämodialysesystem mit den im Oberbegriff des Hauptanspruches aufgeführten Merkmalen.

Die Blutwäsche oder Hämodialyse wird durchgeführt, wenn die normale Funktion der Nieren gestört oder ⁿ ausgefallen ist, um Verunreinigungen und überschüssiges Wasser aus dem Blutkreislauf /u entfernen. Das Entfernen von überschüssigem Wasser ist das Hnuptproblcm bei der Hämodialyse. Das überschüssige Wasser wird aus dem Blutkreislauf durch Ultrafiltration ·° entfernt, die man dadurch erzielt, daß der Druck der Spüllösung im Dialysegerät geringer als der Druck des zu reinigenden Blutes gehalten wird.

Fs ist bekannt, den für die Ultrafiltration erfordcrlii.hcn Druck der Spiillösung einzustellen und mit '"■ M.inomeU'rn an/u/cigcn. Ks hat sich jedoch gezeigt, daß derartige bekannte Häiiiodiaiysesysteme nicht geeignet sind, um die Ullrafillrationsgeschwindigkcil iiiK-h nur einigermaßen geniui nh/.uschäi/cn. Wird das Wasser m schnell aus dem Blut abgeführt, erhiiit der ⁿ⁰ Patient, der sieh der Hämodialyse unterzieht, einen Si hock. Wenn die Ultrafillrationsgcschwindigkcit nicht ir·-nau bestimmt werden kann, muli man deshalb die bekannten lliinioilialvscsvsteme mit sehr geringer i'ltrafilira'ionsgcsthwindiiikcit betreiben, so daß die ^h~> la'niodiiilvtc extrem lange dauert.

Um dieses Problem zu beheben, ist es bekannt, den Patienten wahrend der Hämodialyse auf ein als Waaee ausgebildetes Bett zu legen, um über eine Gewichtsbestimmung die Menge des abgezogenen Wassers zu ermitteln. Ein derartiges System ist extrem teuer und nur in solchen Fällen brauchbar, in denen eine Steuerung oder eine genaue Kenntnis des Ultrafiltrationsvolumens unbedingt erforderlich ist. Dabei ist aber auch keine Anzeige der jeweiligen momentanen Ultrafiltrationsgeschwindigkeit möglich.

Bei einem bekannten Hämodialysesystem der eingangs genannten Gattung (DE-AS 21 01 168) wird mit einem Dosiersystem der Wasserentzug aus dem Blut des Patienten durch Volumenvergleich der einlaufenden und der auslaufenden Spüllösung aufgrund gegenseitiger Verdrängung überwacht, wobei die Menge dts entzogenen Wassers in einem Meßgefäß aufgefangen jnd der Füllzustand von flexiblen Dosierbeuteln zum Steuern der Pumpen herangezogen wird. Die Regelung erfolgt also über eine Steuerung der Pumpen. Auch mit diesem bekannten System läßt sich die momentane Ultrafiltrationsgeschwindigkeit des Systems nicht mit ausreichender Genauigkeit abschätzen und das System dementsprechend nicht exakt steuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hämodialysesystem zu schaffen, mit dem sich während des Dialysevorganges die momentane Ultrafiltrationsgeschwindigkeit genau abschätzen und dementsprechend das System genau steuern läßt, um die Dialyse innerhalb kürzester Zeit ohne eine Gefährdung des Patienten durchführen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Hämodialysesystem der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruchs gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Beim erfindungsgemäßen Hämodialysesystem erfolgt die Steuerung ohne Veränderung der Förderung der für die Zufuhr der frischen Spüllösung und die Abfuhr der gebrauchten Spüllösung vorgesehenen Pumpen, so daß deren Fördervolumina glc'chgehalKn werden können. Mit dem Strömungsmesser läßt sich die momentane UltrafiHralioiisgeschwindigkcit feststellen und danach der Druck der Spiillösung im Dialysegerät sehr genau und feinfühlig nachregeln, während das gesamte Ultrafiltratvolumen, das im wesentlichen der aus dem Blut abgeschiedenen Menge Wasser entspricht, zu jeder Zeil absolut abgelesen werden kann.

Es isl zwar bekannt, vor und hinter dem Dialysegerät jeweils ein den Druck der Spiillösung beeinflussendes Organ vorzusehen (TR-PS 20 41 436). zwischen der die frische Spüllösung zuführenden Pumpe und der Einlaßseite des Dialysegerätes einen Druckminderer vorzusehen (US-PS Jb b9 880) und an der Auslaßsciie des Dialysegeiätes einen Druckverstärker anzubringen (GB-PS 12 66 0!,S). jedoch wird dadurch jeweils nur der Druck der Spiil'isting gesteuert, nicht hingegen die I llirafiltratiotist.'C'.chwindigkeit überwacht und geregelt.

Zur weiteren l.riautcrung isl in der Zeichnung ein Ausführung.sbcispiel des crfindun.gsgcmäßen I lämodialysesystcms dargestellt, und zwar zeigt

Fig. I ein l!lock<iiapranim des gesamten llämoclialysesYSleins und

(■' ι g. 2 eine sciiaiibildliche schematische Ansicht einer bevorzugten Ausfiihriiiigsform des im Hämodialyscsysiem genial! F ι g 1 verwendeten .Slrömiingsniessers.

Fm DiiilyscLvrat 10 enthält einen von Blut durchflossenc'i Teil 11 und einen hiervon durch eine beispielsweise flache oder rohrformiüt' Membran I 1 getrennten, von

der Spüllösung durchflossenen Teil IZ Die Spüllösung wird von einer Quelle 15 geliefert, die hier einen Behälter 16, einen Entgaser bzw. Entgifter 17 und einen Erwärmer 18 umfaßt. Von der Quelle 15 gelangt die Spüllösung durch eine Leitung 21 zu einer Pumpe 20, deren Auslaß über eine Leitung 22 mit einem Druckminderer 24 verbunden ist, der seinerseits über eine Leitung 23 mit dem Einlaß des Teiles 12 des Dialysegerätes 10 in Verbindung steht Der Auslaß des Teiles 12 des Dialysegerätes 10 ist über eine Leitung 26 mit einem Druckverstärker 25 gekoppelt. Eine Leitung 27 verbindet den Druckverstärker 25 mit dem Einlaß einer Pumpe 28, deren Auslaß über eine Leitung 29 an einen Abfluß angeschlossen ist.

Die Pumpen 20 und 28 sind über eine Steuerung 30 miteinander verkettet, um ihre Volumenfö-derung im wesentlichen gleich zu hallen. Sie sind beispielsweise Verdrängerpumpen und können auch identisch sein.

Ein Sirömungs- oder Durchflußmesser 31 und ein über eine Leitung33 mit ihm verbundenes Gefäß 32 sind über eine Leitung 34 an die Leitung 27 angeschlossen. Eine Leitung 35 verbindet die Leitung 22 mit der Leitung 34. An die Leitungen 23 und 26 sind D-.ickfühler 37 angeschlossen.

Der Blutteil des Dialysesystems besteht im wesentlichen aus einer Leitung 40 mit einer Pumpe 41 am Einlaß und einer Leitung 42 mit einem Ventil 43 am Auslaß des Teiles 11 des Dialysegerätes 10. Die Leitungen 40 und 42 werden mit dem Patienten verbunden. Der Druck im vom Blut durchströmten Teil 11 des Dialysegerätes 10 wird durch die Funktion der Pumpe 41 in Verbindung mit dem Ventil 43 gesteuert.

Der Druckminderer 24 sorgt für einen Druckabfall, damit der Druck in der Leitung 23 unter dem Druck in der Leitung 22 gehalten wird. Der Druckverstärker 25 hält den Druck in der Leitung 27 über dem Druck in der Leitung 26. So steuern der Druckminderer 24 und der Druckverstärker 25 zusammen den Druck im von der Spüliösung durchströmten Teil 12 des Dialysegerätes 10. Der Druckminderer 24 und der Druckverstärker 25 können übe! zusammenwirkende Steuerungen 44 und 45 gesteuert werden.

Um den Druck der Spüllösung im Teil 12 unter dem des Blutes im Teil 11 zu halten und eine Ultrafiltration zu erzielen, ist es gewöhnlich notwenig, daß der Druck im Teil 12 negativ ist, wozu der Druckverstärker 25 aktiv sein muß.

Zum Erzielen einer Ultrafiltration ist der Druckverstärker 25 daher gewöhnlich eine Pumpe, zum Beispiel eine Pumpe mit variablem Ausstoß, deren Arbeitsleistung durch die Steuerung 45 steuerbar ist. Der Druckminderer 24 muß hingegen lediglich einen Druckabfall erzeugen und kann deshalb ein Ventil ndcr eine Pumpe sein, wobei der Volumenfluß und/oder der Druckabfall durch die Steuerung 44 gesteuert wird oder werden. Wenn der Druckminderer 24 und/Oder der Druckverstärker 25 Pumpen sind bzw. ist. kann es sich um Verdrängerpumpen handeln, wobei die Steuerung 44 die Volumenförderung der ersten Pumpe etwa der Volumenförderung der Pumpe 20 angleicht und die Steuerung 45 die Volumenförderung der den Druckverstärker 25 bildenden Pumpe etwa gleich der Volumenförderung der Pumpe 20 plus dem Ultrafiltratvoltimen einstellt.

1st der Druckminderer 24 ein Ventil, das ungefähr ein der Volumenfordciung der Pumpe 20 gleich großes Volumen durchläßt, wird im Betrieb ein relativ konstantes Volumen dei Spüllösung von der Quelle 15 durch die Leitung 22 zum Druckminderer 24 gefördert, der in Verbindung mit dem Druckverstärker 25 dafür sorgt, daß der Druck im von der Spüllösung durchströmten Teil 12 des Dialysegerätes 10 unter dem Druck im vom Blut durchströmten Teil 11 gehalten wird. Ist das richtige Druckgefälle zwischen Spüllösungsteil und Blutteil eingeregelt, findet eine Ultrafiltration statt, so daß das Volumen der das Dialysegerät 10 verlassenden gebrauchten Spüllösung größer als das

ίο einströmende Volumen ist, und zwar im wesentlichen um das Volumen des Ultrafiltrats. Die Differenz der Volumina der einströmenden und der .ausströmenden Spüllösung wird als Ultrafiltratvolumen bezeichnet.

Das gesamte ausströmende Volumen gelangt durch

is die Leitung 26 zum Druckverstärker 25 und von dort in die Leitung 27. Die Pumpe 28, deren Volumenförderung so eingestellt ist, daß sie im wesentlichen derjenigen der Pumpe 20 gleicht, zieht die Spüllösu^g aus der Leitung 27 mit einer Geschwindigkeit ab, die im wesentlichen derjenigen entspricht, mit der die Spüllösung von der Pumpe 20 in das System eingebracht ^>;'ird. Das nicht aus der Leitung 27 ausgepumpte W'umen stellt das Ultrafiltratvolumen dar, das durch die Leitung 34 zum Strömungs- oder Durchflußmesser 31 geleitet wird, der die momentane Ulirafiltrationsgeschwindigkeu feststellt. Schließlich gelangt das Ultrafiltratvolumen in das Gefäß 32, das an seiner Seitenwandung eine Skala 50 aufweist, so daß die durch Ultrafiltration aus dem Blut entfernte Menge Wasser jederzeit bestimmt und die

j» Ultrafiltrationsgeschwindigkeit während der gesamten Hämodialyse kontinuierlich aufgezeichnet werden kann. Das in das Gefäß 32 gelangende Ultrafiltratvolumen besteht nicht aus dem Ultrafilirat allein, sondern aus Spüllösung und Ultraiiltrat.

J5 Ist das durch den Druckminderer 24 fließende Volumen genau gleich der Volumenförderung der Pumpe 20, ergibt sich keine Strömung in der Leitung 35. Zum präzisen Anpassen des durch den Druckminderer 24 fließenden Volumens an die Volumenförderung der

•in Pumpe 20 muß. besonders wenn der Druckminderer 24 eine Pumpe ist. die Differenz dieser beiden Volumina kompensiert werden können. Zu diesem Zweck ist die Leitung 35 vorgesehen. Die Pumpe 20 fördert ein festgesetztes Volumen Spüllösung aus der Quelle 15.

•»■3 Der Druckminderer 24 und der DruekverstärKcr 25 sind in dieser Ausführungsform Pumpen und arbeiten in der oben beschriebenen Weise, um den Druck der Spüllösung im Teil 12 unterhalb dem des Blutes im Teil 11 des Dialysegerätes 10 zu halten. Die Pumpe 28 zieht

V) aus der Leitung 27 ein Volumen ab, das gleich dem von der Pumpe 20 in das System eingespeisten Volumen ist. Wenn eine Differenz zwischen dem von der Pumpe 20 geförderten Volumen und dem durch den Druckverminderer 74 fließenden Volumen besieht, fließt Spüllösung

Yi in der Leitung 35. Fördert die Pumpe 20 ein größeres Volumen als der Druckminderer 24. fließ! .Spüliösung in der Leitung 35 zum Strömungsmesser 31. ['ordert die den Druckminderet 24 bildende Pumpe hingegen ein größeres Volumen ,ils die Pumpt 20. fließt Spüllösung

r>i> durch die Leitung }ϊ /um Druckminderer 24. In jedem Fall bestinmi das durch den Druckminderer 24 fließende Volumen das in das Dialysegrrät 10 eingeleitete Volumen Spüllösung.

Da das von der Pumpe 28 aus der Leitung 27

-■'· abgezogene Volumen Spüllösung dem in die Leitung 22 von der Pumpe 20 eingespeisten Volumen angepaßt ist, kann das aus der Leitung 27 abgezogene Volumen nicht genau dem durch den Druckminderer 24 in den Teil 12

des Dialysegerätes 10 eingegebenen Volumen Spüllösung entsprechen. Jedes in der leitung 35 fließende Volumen wird jedoch dem durch die Leitung 34 fließenden Volumen hinzuaddiert, um eine prä/ise Messung des Ultrafiltrats vorzunehmen. Wenn beispielsweise der als Pumpe ausgebildete Druckminderer 24 ein kleineres Volumen als die Pumpe 20 (und daher die Pumpe 28) fördert, übersteigt das von der Pumpe 28 abgezogene Volumen das vom Dialysegerät 10 aufgenommene Volumen Spüllösung. Das Maß. um welches das von der Pumpe 28 abgezogene Volumen das vom Dialysegerät >0 aufgenommene Volumen Spüllösung übersteigt, entspricht dem in der Leitung 35 fließenden Volumen. Wenn daher das in der Leitung 35 fließende Volumen Spüllösung und das in der Leitung 34 fließende Volumen summiert werden und diese Summe vom Strömungsmesser 31 gemessen wird, erhält man eine genaue Messung der Ultrafiltrationsgeschwindigkeit.

Wenn umgekehrt das durch den Druckminderer 24 fließende Volumen die Volumenförderung der Pumpe 20 übersteigt, ist das vom Dialysegerät 10 aufgenommene Volumen Spüllösung größer als das von der Pumpe 28 abgezogene Volumen. Der Überschuß wird durch die Leitung 34 und die Leitung 35 angesaugt und daher nicht vom Strömungsmesser 31 gemessen. Es ist zweckmäßig. in der Leitung 35 eine Strömung von der Pumpe 20 zum Strömungsmesser 31 vorzusehen, und zwar sowohl wenn der Druckminderer 24 ein Ventil als auch wenn er eine Pumpe ist. Dadurch ist es überflüssig, die Voiumenforderung der Pumpe 20 und das durch den Druckminderer 24 fließende Volumen einander anzupassen, weil sichergestellt ist. daß keine durch das Dialyseger.1t hindurchgeflossene Spullosung nochmals in den Kreislauf gelangt.

Mit diesem System erzielt man eine Ultrafiltration und kann die IJUrafiltrationsgcschwindigkeit während der Hämodialyse genau messen. Diese genaue Messung ermöglicht eine prä/ise Steuerung der Ultrafiltrationgeschwindigkeit. Ist beispielsweise die Ultrafiltrationsgesch'A mdigkeit /u gering, kann der Druck im von der Spullosung durchströmten Teil 12 durch Verstellen des Druckminderers 24 und/oder des Druckverstärkers 25 über deren entsprechende Steuerungen 44 und 45 vermindert werden. Ist umgekehrt die Ultrafiltrationsgcschwindigkeit zu groß, kann der Druck im von der Spullosung durchströmten Teil 12 durch Verstellen des Druckminderers 24 und/oder des Druckverstärker 25 über deren entsprechende Steuerungen 44 und 45 erhöht werden, wird aber unter dem Druck im vom Blut durchströmten Teil 11 gehalten.

Während beide erläuterten Betriebsarten (Ventil oder Pumpe als Druckminderer 24) zu einer bisher nicht erreichbaren Messung und Steuerung der Ultrafiltrationsgeschwindigkett führen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, als Druckminderer 24 eine Pumpe vorzusehen. Dies beruht auf der Tatsache, daß eine Pumpe sich automatisch auf Änderungen im Ausgangsdruck einstellt, so daß der auf die Membran 13 wirkende ¹I Querdruck _Und daher die Ultrafillrationsgeschwindigkeit relativ konstant gehalten wird. Auch kann man mit zwei Pumpen den Querdruckgradienten an der Membran 13 umkehren, um eine »umgekehrte« Ultrafiltration durchzuführen, nämlich von der Spüllösung zum

ic Blut.

An eine oder beide Leitungen 23 und 26 ist jeweils ein Druckfühler 37 angeschlossen. Sie liefern eine Anzeige des Drucks im von der Spüllösung durchströmten Teil 12. Die Steuerungen 44 und 45 werden eingestellt, um

ü den Druck im Teil 12 in Übereinstimmung mit der gemessenen Ultrafiltrationsgeschwindigkeit zu steuern Wird der Druck im von der Spüllösung durchströmten Teil 12 zu gering, kann die Membran 13 reißen oder brechen. Die Druckfühler 37 können so ausgebildet sein.

daß sie einen solchen gefährlichen Druckzustand beispielsweise akustisch anzeigen oder das System dann abschalten.

Der in F i g. 2 gezeigte Strömungsmesser 31 ist ein Durchflußmesser, der ein vertikal angeordnetes trans-

:ϊ parentes Rohr 51 mit auf der Seitenwand angebrachter Skala 52 aufweist. Eine Kugel 53, deren Masse bezüglich der zu messenden Flüssigkeit gewählt ist, befindet sich im P.ohr 51. das von der Flüssigkeit, deren Strömungsgeschwindigkeit zu bestimmen ist. in Richtung eines

in Pfeiles 54 durchströmt wird. Die auf die Kugel 53 einwirkende Schwerkraft versucht diese zum Boden des Rohres 51 zu bewegen, während die durch die Strömung im Rohr 51 auf die Kugel 53 ausgeübte Kraft die Kugel anzuheben versucht. Bei konstanter Strömungsgeschwindigkeit halten diese beiden Kräfte die Kugel 53 in einer Gleichgewichtsposition im Rohr 51. Bei kleineren Strömungsgeschwindigkeiten liegt die Kugel 53 niedriger, während sie bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten hochsteigt.

Die Hämodialyse wird vielfach mit einer Volumendurchflußgeschwindigkeit der zugeführten Spüllösung von SOOcmVMinute durchgeführt. Die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit liegt normalerweise im Bereich von 0 bis 30cmVMinute. jedoch sind auch andere Fließge-

«5 schwindigkeiten der Spüllösung möglich. Die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit ist lediglich durch die Reißfestigkeit der Membran 13 begrenzt. Obwohl man die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit in beliebigen Grenzen halten kann, ist ein Durchfluß mit einer Genauigkeit im

so Bereich von 1 cmVMinute mehr als ausreichend.

Je nach den Begleitumständen der Hämodialyse kann entweder der Strömungsmesser 31 oder das Oefäß 32 ausgeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hämodialysesystem, mit einem auf einer Seite einer Membran von Blut und auf der anderen Seite der Membran von einer Spüllösung durchflossenen Dialysegerät, mit Pumpen zum gesteuerten Fördern der frischen und der gebrauchten Spüllösung, mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Volumenzunahme der gebrauchten Spüllösung gegenüber der frischen Spüllösung und mit einem Gefäß zur Aufnahme des Oberschusses abfließender Spüllösung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern des Druckes der Spüllösung zwischen der Pumpe (20) für die frische Spüllösung und dem Einlaß in das Dialysegerät (10) ein Druckminderer (24) und zwischen dem Auslaß aus dem Dialysegerät und der Pumpe (28) für die gebrauchte Spüllösung ein Druckverstärker (25) vorgesehen ist und daß das Gefäß (32) über einen Strömungsmesser (31) an eine die beiden Pumpen (20 und 28), den Druckminderer (24) und de.-« Druckverstärker (25) direkt verbindende Leitung (34,35) angeschlossen ist

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckminderer (24) eine Pumpeist.

3. System nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckminderer (24) und der Druckverstärker (25) zum Verändern der Ultrafiltrationsgeschwindigkcii aufeinander abgestimmt steuerbar sind.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Einlaß und den Auslaß des Dialysegerätrs (10) je ein Druckfühler (37) angeschlossen ist.

5. System nach Anspruch I, oadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (32) mit einer Anzeige (50) für das gesamte Ulirafiltrationsvolumen /ersehen ist.

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