DE2509640C2

DE2509640C2 - Blutleckdetector

Info

Publication number: DE2509640C2
Application number: DE2509640A
Authority: DE
Inventors: Rene Guillermo Bethesda Lamadrid, Md.
Original assignee: Baxter Travenol Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1985-02-07
Also published as: DE2509640A1; JPS50131584A; US3900396A; AU7868375A; GB1462009A; CA1034230A; CH593065A5; IE40610B1; IE40610L

Description

(15) einen von der Dialysatleitung (12) unabhängigen 25 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bezugskanal bildet so daß die Warneinrichtung auf Blutleckdetektor zu schaffen, der sich in einfacher Weidie Differenz der Lichtstärke des auf die beiden se eichen läßt der auch bei längeren Einsatzzeiten ohne lichtempfindlichen Elemente (20, 21) auftreffenden häufiges Naoheichen auskommt und dessen Meßgenau-Lichtes anspricht igkeit durch Temperaturschwankungen nicht beein-

2. Blutleckdetektor nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 trächtigt wird.

kennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Elemente Diese Aufgabe wird bei einem Blutleckdetektor mit

(20,21) Fotozellen sind und die Warneinrichtung ei- den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsge-

ne auf den Stromunterschied der Fotozellen anspre- maß dadurch gelöst, daß die Dialysatleitung in eine Boh-

chende Schaltstufe (29,33) enthält. rung eines lichtundurchlässigen Blockes aus wärmeab-

3. Blutleckdetektor nach Anspruch 1 oder 2, da- 35 sorbierendem Material eingesetzt ist, daß der Block mit durch gekennzeichnet daß im Block (12) im Bereich zwei sich schneidenden, divergierenden Lichtkanälen und strahlungsaufwärts der lichtempfindlichen EIe- versehen ist, an deren Schnittstelle die Lichtquelle angemente (20, 21) identische Filter (22, 23) angeordnet ordnet ist, während das lichtempfindliche Element am sind, die für die Wellenlängen maximaler Absorption Ende des einen Lichtkanales und ein zweites lichtempsauerstoffreichen Hämoglobins durchlässig sind. 40 findliches Element am Ende des anderen Lichtkanales

4. Blutleckdetektor nach Anspruch 3, dadurch ge- angeordnet ist, daß einer der Lichtkanäle die Dialysatkennzeichnet, daß die Filter (22, 23) für Wellenlän- leitung im wesentlichen senkrecht dazu durchquert und gen von etwa 540 nm und etwa 570 nm durchlässig der andere Lichtkanal einen von der Dialysatleitung unsind. abhängigen Bezugskanal bildet, so daß die Warneinrich-

5. Blutleckdetektor nach einem der vorhergehen- 45 tung auf die Differenz der Lichtstärke des auf die beiden den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Elemente auftreffenden Lichtes anLichtquelle (17) im wesentlichen im Brennpunkt ei- spricht.

ner der Dialysatleitung (U) und ihres Inhalts äquiva- Aus der US-PS 37 87 705 ist die Verwendung eines

lenten gedachten Linse angeordnet ist. lichtdurchlässigen Blockes aus wärmeabsorbierendem

6. Blutleckdetektor nach einem der vorhergehen- 50 Material für Meßzwecke bekannt Bei dem dort gezeigden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ten Meßgerät läuft jedoch das von einer Lichtquelle Lichtquelle (17) mittels einer verstellbaren Halte- kommende Licht durch einen gemeinsamen Kanal, wo rung (16,18,19) auf den Schnittpunkt der optischen dann ein Teil des Lichtes in diesem Kanal weiter läuft, Achse der Lichtkanäle (14,15) einstellbar ist. während reflektiertes Licht seitlich abgelenkt wird. Aus

7. Blutleckdetektor nach einem der vorhergehen- 55 der US-PS 34 89 906 ist es bereits bekannt, von einer den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsame Lichtquelle kommendes Licht mittels einer als Bezugskanal dienenden Lichtkanal (15) eine ein- Linsenanordnung in zwei parallele Strahlen abzulenken, stellbare, lichthemmende Sperre (25,26) zum Eichen um auf diese Weise eine Referenzmessung durchführen des Blutleckdetektors angeordnet ist. zu können.

8. Blutleckdetektor nach Anspruch 7, dadurch ge- 60 Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Blutleckdekennzeichnet, daß die Sperre (25, 26) eine durch die tektor dagegen sind in dem lichtundurchlässigen Block Kanalwand verlaufende und mit dieser zusammen- aus wärmeabsorbierendem Material die beiden sich wirkende Schraube (25) aufweist. schneidenden divergierenden Lichtkanälc gebildet, von

9. Blutleckdetektor nach Anspruch 8. dadurch ge- denen der eine die Dialysatleitung durchquert, während kennzeichnet, daß die Schraube (25) nahe der b5 der andere an der Dialysatleitung vorbeiführt und somit Schnittstelle der beiden Lichtkanäle (14, 15) ange- den Bc/.ugskanal bildet. Durch diese Anordnung und ordnet ist. Ausbildung der Lichtkanäle wird es möglich, eine Refe-

renzmessung für die Lichtstärkcschwankungcn des von

den roten Blutkörperchen absorbierten Lichtes durchzuführen. Aufgrund der Referenzmessung läßt sich der Blutleckdetektor in einfacher Weise eichen, wobei ein Nacheichen auch bei längerer Betriebsdauer im allgemeinen nicht erforderlich ist. Da sich T;mperaturschwankungen in beiden Lichlkanälcn in der gleichen Weise auswirken, erfolgt selbsttätig ein Temperaturausgleich. Der Temperaturausgleich wird ferner dadurch begünstigt, daß der Block uus wärmeabsorbierendem Material als Wärmesenke dient. Der erfindungsgemäß ausgebildete blutleckdetektor erlaubt somit eine exakte Ermittlung einer Blulleckage im Dialysat einer künstlichen Niere ohne Störfehler bei Anwesenheit von Harn- und anderen Giftstoffen oder bei Blasenbildung. Darüber hinaus zeichnet sich der erfindungsgemäß ausgebildete Blutleckdetektor durch konstruktive Einfachheit, kompakte und mechanisch robuste Bauweise und einfache Bedienbarkeit aus. Schließlich erlaubt sie die Verwendung einfacher und billiger Bauteile für die elektrische Schaltung der Warneinrichtung.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines Blutleckdetektors, der auf einer lichtdurchlässigen Dialysatleitung einer künstlichen Niere angeordnet ist;

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1;

Fig.3 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung für den Blutleckdetektor der F i g. 1 und 2.

Eine transparente Dialysatleitung 11, durch die tas Dialysat von einer künstlichen Niere strömt, verläuft engsitzend durch eine Bohrung 13 eines metallischen Blockes 12, der etwa aus Aluminium besteht. Im Block 12 sind zwei divergente Lichtkanäle 14 und 15 verhältnismäßig großen Querschnitts ausgebildet, von denen der Lichtkanal 14 die Bohrung 13 in Querrichtung durchsetzt und somit quer durch die Leitung 14 verläuft (Fig. 2). Im abgewinkelten Abschnitt des Blockes 12 im Bereich der Schnittstelle der Lichtkanäle 14 und 15 ist eine Fassung 16 mit einer Lichtquelle 17 in Form einer kleinen Leuchte 17 einstellbar angeordnet, wobei die Fassung 16 in der zugehörigen Bohrung 18 durch eine Einstellschraube 19 verstellbar derart gehaltert wird, daß der Leuchtfaden im wesentlichen im Schnittpunkt der optischen Achsen der divergenten Lichtkanäle 14 und 15 positioniert ist.

An den äußeren Enden der Lichtkanäle 14, 15 sind jeweils identische Sperrschicht-Fotozellen 20 und 21 angeordnet, etwa herkömmliche, als Solarzellen bekannte Silieiumzellen, und unmittelbar strahlaufwärts der Zellen befinden sich in den Lichtkanälen jeweils identische 550—560-nm-Filter 22, 23, die für Strahlungsenergie im Bereich einer der zweiten Absorptionsspitzc von saucrstoffreichem Hämoglobin entsprechenden Wellenlänge durchlässig sind.

Das Absorptionsspektrum von arteriellem Blut, das im wesentlichen mit dem von sauerstoffreichem Hämoglobin übereinstimmt, zeigt Absorptionssphzen bei 415, 550 und 573 nm. Die Absorption bei 415 nm ist zwar weitaus größer als die bei 550 oder auch 573 nm, jedoch besteht bei 415 nm eine Verwechslungsgefahr aufgrund des optischen Einflusses von Harn- oder anderen Giftstoffen, während diese Verwechslungsgefahr bei 550 nm nicht vorhanden ist.

Eine entsprechend geformte Halleplattc 24 ist über den Foto/eilen 20. 21 am Block 12 befestigt und enthält öffnungen 27 und 28 für die Zuleitungen der Fotozellen.

Eine einstellbare, lichthemmende Schraube 25, die mit der Wandung des Lichtkanals 15 verschraubt ist, erstreckt sich im Bereich der Schnittstelle der Lichtkanäle 14, 15 in den Lichlkanal 15 und ist durch eine Gegenmutter 26 gesichert.

Die Lichikanäle 14 und 15 haben etwa die gleiche wirksame Gesamtlänge. Die Bauteile sind derart im Aluminium-Block 12 angeordnet, daß die von der Licht-

ίο quelle 17 erzeugte Wärme und/oder die Temperatur des Dialysats sich auf beide Fotozellen 20 und 21 in gleicher Weise auswirkt, so daß thermische Störeinflüsse ausgeglichen werden.
Die Lage der Lichtquelle 17 ist derart gewählt, daß die von ihr erzeugten Lichtstrahlen in einer senkrecht zur Achse der Dialysatleitung 11 verlaufenden Ebene nach ihrer Brechung an den transparenten Wänden und dem in der Dialysatleitung strömenden, flüssigen Dialysat die Dialysatleitung 11 im wesentlichen parallel oder nur geringfügig konvergent verlassen. Die Leuchte ist somit von der Dialysatleitung 11 um eine Strecke entfernt, die im wesentlichen der Brennweite einer der transparenten Dialysatleitung und ihrem Inhalt äquivalenten Linse entspricht. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel wird der Durchmesser der Lichtkanäle 14, 15 derart gewählt, daß der Lichtstrom der Lichtquelle 17 über einen Raumwinkel von etwa 25° die Fotozellen 20, 21 über die Filter 22, 23 erreicht. Dabei beträgt die Weglänge durch die Flüssigkeit etwa 19 mm bei einer durchschnittlichen Querschnittsbreite von 10 mm. Der Lichtstrahl durch die Flüssigkeit ist verhältnismäßig breit, so daß der Einfluß von Blasen, die einen mittleren Durchmesser von etwa 1 mm haben und daher im Vergleich zur Strahlbreite klein sind, verringert wird. Wirbelbildungen in der Dialysatleitung 11 haben einen Durchmesser in der Größenordnung von 1 mm oder weniger und sind daher von ebenfalls nur geringem Einfluß auf den verhältnismäßig breiten Prüfstrahl. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand von der Dialysatleitung 11 zur Fotozelle 20 verhältnismäßig klein, nämlich etwa 6 mm, um den Einfluß von durch Schwebeteilchen erzeugtem Streulicht möglichst gering zu halten.
Aus Platzgründen wird bei einem typischen Ausführungsbeispiel die Wandstärke des Blockes 12 verhältnismäßig klein gewählt, nämlich in der Größenordnung von 18 mm, wobei der Block 12 hinsichtlich seiner Masse jedoch so groß ausgelegt wird, daß er eine Wärmesenke bildet und eine gleichförmige Temperatur aufrechterhält.

Die Lichtquelle 17 hat ihre maximale Emission vorzugsweise bei der Soll-Wellenlänge, nämlich 540—570 nm, so daß sie für ihren normalen Betrieb keine übermäßige Wattleistung erfordert.

F i g. 3 zeigt eine Warneinrichtung einschl. der Sperrschicht-Fotozellen 20, 21. Die Fotozellen 20, 21 sind gegensinnig zueinander an die jeweiligen Eingänge 30, 31 eines Verstärkers 29 angeschlossen. Am Eingang 30 liegt eine Bezugsspannung V_A. Die Ausgangsspannung Vx des Verstärkers 29 ist dann

V_x= V_A-K(l_A-h),

wob

Ia = In = K =

Ausgangsstrom der Fotozelle 20,
Ausgangsstroin der Fotozelle 2t, und
Konstante.

Die Ausgangsspannung Vv liegt an dem einen Eingang 32 einer Zweistellungs-Spannungsverglcichs- und Verstärkerstufe 33. Eine Bezugsspannung V» liegt am anderen Eingang 34 der Stufe 33.

Wenn Vx größer als Va ist, liefert die Vergleichs-und Verstärkerstufe 33 an ihrem Ausgang35 eine verhältnismäßig niedrige Ausgangsspannung Ko in der Größenordnung von 1 Volt, wenn hingegen Vx kleiner als Κ« ist, ist die Ausgangsspannung Vo verhältnismäßig hoch, nämlich in der Größenordnung von 17 Volt. Die Warneinrichtung wird bei der niedrigen Ausgangsspannung (1 Volt) eingeschaltet und bleibt abgeschaltet, wenn die hohe Ausgangsspannung (17 Volt) am Ausgang 35 ansteht. Wenn somit K* den Wert von Vr übersteigt, fällt die Ausgangsspannung Vq von ihrem normalen, hohen Wert (17 Volt) auf ihren ein Alarmsigna! auslösenden, niedrigen Wert (1 Volt).

Die Bezugsspannung Ve am Eingang 35 läßt sich derart einstellen, daß ein erwünschter Schwellenwert für die Alarmspannung erreicht wird.

Bei Anwesenheit eines einen vorgegebenen Wen übersteigenden Hämoglobinanteils in der Dialysatleitung 1 1 erhöht sich daher Vx gegenüber seinem Normalwert so weit, daß V_x den Wert von V« übersteigt und Vo von seinem normalen, hohen Wert auf seinen alarmauslösenden, niedrigen Wert abfällt.

Zur Eichung des Geräts wird die Fotozelle 21 abgeklemmt, die Dialysatleitung 11 mit einer optisch klaren Flüssigkeit gefüllt und das Gerät unter gleichzeitiger Einstellung der an der Lichtquelle 17 anliegenden Spannung derart stabilisiert, daß ein Nominalstrom U von beispielsweise 38 Mikroampere erreicht wird. Dann wird die Fotozelle 21 wieder zugeschaltet und die Schraube 25 so eingestellt, daß ein nominaler Abgleichstrom Ia-Ib in der Größenordnung von beispielsweise 8 Mikroampere vorhanden ist. Wenn während des Betriebs Blut im Dialysat in der Dialysatleitung 11 vorhanden ist, verringert sich aufgrund der Absorption das auf die Fotozelle 20 auftreffende, gefilterte Licht, wodurch Ia abfällt und sich V* erhöht. Wenn der Wert/4 —/»den Alarm-Schwellenwert erreicht, beispielsweise 3,5 Mikroampere, überschreitet Vx den Wen von V«, so daß die Ausgangsspannung V₁, der Vergleichs- und Verstärkerstufc 33 auf den alarmauslösenden, niedrigen Spannungswert abfällt und somit die Warneinrichtung eingeschaltet wird.

Wie bereits erwähnt, ist die Bezugsspannung Vg veränderlich einstellbar, um zu erreichen, daß ein vorgegebener Schwellenwert überschritten wird, bevor die Warneinrichtung eingeschaltet wird.

Bei einem Ausfall der Lichtquelle 17 werden die Fotozeiien 2ö, 2i abgeschaltet, wodurch Vx ebenfalls so weit ansteigt, daß die Warnvorrichtung anspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

M)

Claims

1 2 ρ ... Die Erfindung betrifft einen Blutleckdetektor zur ratentansprucne: Überwachung des Dialysats von künstlichen Nieren, mit

1. Blutleckdetektor zur Überwachung des Dialy- einer Lichtquelle, einer lichtdurchlässigen, von einem sats von künstlichen Nieren, mit einer Lichtquelle, Strahl der Lichtquelle durchsetzten Dialysatleitung und einer lichtdurchlässigen, von einem Strahl der Licht- 5 einem im Lichtstrahlengang hinter der Leitung angequelle durchsetzten Dialysatleitung und einem im ordneten lichtempfindlichen Element, dessen Ausgangs Lichtstrahlengang hinter der Leitung angeordneten signale von einer Warneinrichtung ausgewertet werden, lichtempfindlichen Element dessen Ausgangssignale welche auf die durch die Absorption des Lichtes seitens von einer Warneinrichtung ausgewertet werden, der roten Blutkörperchen bedingten Lichtstärkeweiche auf die durch die Absorption des Lichtes sei- io Schwankungen anspricht.

tens der roten Blutkörperchen bedingten Lichtstär- Ein Blutleckdetektor dieser Gattung ist aus der DE-keschwankungen anspricht, d a d u r c h g e k e η η - OS 22 32 287 bekannt Bei diesem Blutleckdetektor ist zeichnet, daß die Dialysatleitung (Ii) in eine beidseitig zu der von Platten gebildeten Dialysatleitung Bohrung (13) eines lichtundurchlässigen Blockes (12) je ein Lichtleiter angeordnet, von denen der eine das aus wärmeabsorbierendem Material eingesetzt ist 15 Licht von der Lichtquelle zur Dialysatleitung führt und daß der Block (12) mit zwei sich schneidenden, diver- der andere das die Dialysatleitung verlassende Licht gierenden Lichtkanälen (14,15) versehen ist an de- dem lichtempfindlichen Element zuleitet. Der Lichtren Schnittstelle die Lichtquelle (17) angeordnet ist strahlengang ist im unteren Teil der Dialysatleitung anwährend das lichtempfindliche Element (20) am En- geordnet, um den verfälschenden Einfluß von Blasen de des einen Lichtkanales und ein zweites lichtemp- 20 auszuschalten. Das Eichen dieses Blutleckdetektors, insfindliches Element (21) am Ende des anderen Licht- besondere ein Nacheichen nach längerer Betriebsdauer, kanales angeordnet ist daß einer der Lichtkanäle ist nicht einfach. Außerdem dürfte die Meßgenauigkeit

(14) die Dialysatleitung (U) im wesentlichen senk- unter Temperaturschwankungen leiden, was der Berecht dazu durchquert und der andere Lichtkanal triebszuverlässigkeit abträglich ist