DE2615025A1

DE2615025A1 - Artificial kidney with vacuum vessel upstream of dialysator - to extract air from dialysis liquid and prevent bubble formation

Info

Publication number: DE2615025A1
Application number: DE19762615025
Authority: DE
Inventors: Berthold Ing Grad Grieser
Original assignee: Probst & Class & Co KG GmbH
Current assignee: Grieser Berthold Ing(grad) 6840 Lampertheim
Priority date: 1976-04-07
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1977-10-20

Abstract

A dialysis machine operates with dialysis liquid diluted in ordinary mains water. A slight vacuum is maintained in the dialysis liquid circuit. Upstream of the dialysator or in a bypass, a vacuum vessel in the circuit is used to maintain liquid and vapour phases, e.g. by a level regulator feed regulator etc. The vapour space in this vessel is connected to a suction line, which produces and maintains in the vessel a vacuum which is equal to or less than the vapour press at the temp. in the vessel. The forming of air bubbles on the semipermeable membrane, caused by air in the mains water or leakages into the system, is prevented. This maintains a high and predictable dialysator efficiency, so that the time required for use of the machine by each patient is minimised.

Description

Dialysemaschine,insbesondere künstliche Niere Dialysis machine, especially artificial kidney

Die Erfindung betrifft eIne Dialysemaschine, insbesondere künstliche Niere,bei der eine lt Leitungswasser zu mischende Dialyseflüssigkeit in einem Membrane besitzenden Dialysator mit dem Körper entnommenen Blut in Berührung gebracht wird und bei der in dem Dialyseflüssikeitskreiskauf ein geringes Vakuum aufrechterhalten wird.The invention relates to a dialysis machine, in particular an artificial one Kidney in which a dialysis fluid to be mixed with tap water in a membrane owning dialyzer is brought into contact with the blood drawn from the body and while maintaining a low vacuum in the dialysis fluid circuit will.

Das Prinzip derartiger Maschinen ist bekannt und bestellt im wesentlichen darin,dass das Blut und die Dialyseflüssigkeit durch eine halbdl^chlässige Membran voneinander getrennt sind,wodurch die schädlichen Bestandteile des Blutes in der Lage sind'durch die Membran in die Dialyseflüssigkeit zu wandern, sodass das Blut gereinigt den Dialysator verlässt.Zur Unterstützung der Wanderung der schädlichen Bestandteile durch die Membran wird im Dialysekreislauf ein geringes Vakuum auErechterhalten.Die Dialyseflüssigkeit wird im allgemeinen durch Verdünnung eines Konzentrates mit normalem Wasser'wie es in jedem Haushalt zur Verfügung steht,hergestellt und nach der Reinigung des Blutes ins Abwasser gegeben.Ausserdem wird die Dialyseflüssigkeit mindestens im Bereich des Dialysators, in dem der eigentliche Austausch stattfindet,auf etwa Körpertemperatur gehalten.Die für die Funktion der Maschine notwendigen Aggregate,wie Pumpen,Magnetventile.Niveauschaler, Vorratstank etc. sind zu einer Einheit zusammengefasst,welche sich relativ einfach transportieren lässt.The principle of such machines is known and essentially ordered in that the blood and the dialysis fluid pass through a semi-permeable membrane are separated from each other, eliminating the harmful components of the blood in the Are able to migrate through the membrane into the dialysis fluid, so that the blood cleaned when it leaves the dialyzer. To aid the migration of harmful Components through the membrane, a low vacuum is maintained in the dialysis circuit Dialysis fluid is generally made by diluting a concentrate with normal Water as it is available in every household, produced and after cleaning of the blood into the wastewater. In addition, the dialysis fluid is at least in the area of the dialyzer where the actual exchange takes place to about The units necessary for the machine to function, such as Pumps, solenoid valves, level switch, Storage tank etc. are one Combined unit, which is relatively easy to transport.

Der Nachteil dieser Maschine liegt vor allem darin,dass sich an der Membran Luftbläschen 'Jilden,welche die Funktion der Membran als Austauscher erheblich beeinträchtigen.Diese Beeinträchtigung kann soweit gehen,dass der Wirkungsgrad der Maschine bis zu 50% und mehr absinkt.Diese Bläschen stammen aus in der Dialyseflüssigkeit gelöster Luft,welche entweder über das Leitungswasser in den Dialysekreislauf gekommen ist oder vom in diesen Kreislauf herrschenden Vakuum an kleinen Undichtigkeiten angesaugt worden ist.Die sich an der Membran ablagernden Luftbläschen sind nicht nur an sich schädlich, weil sie den Austausch der Schadstoffe aus dem Blut beeinträchtigen,sondern sind vor aller deswegen nactlteillg,weil die far den restlose: Austausch der Schadstoffe notwendige Zeit nicht mehr exakt genug vorher bestimmt werden kann,sodass aus Sicherheitsgründen die Minimalzeit für den Austausch bei Menschen erheblich höher angesetzt werden muss.3ies führt dazu,dass wesentlich weniger Menschen mit einer Maschine behandelt werden können,als wenn die volle Membranfläche,d.h.The main disadvantage of this machine is that the Membrane air bubbles' Jilden, which the function of the membrane as an exchanger considerably This impairment can go so far that the efficiency of the Machine drops by up to 50% and more. These bubbles come from in the dialysis fluid dissolved air, which either came into the dialysis circuit via the tap water or from the vacuum prevailing in this circuit from small leaks The air bubbles deposited on the membrane are not only harmful in itself because they interfere with the exchange of harmful substances from the blood, but rather are especially nactlpartg because they are for the complete: exchange of pollutants necessary time can no longer be determined precisely enough in advance, so that for security reasons the minimum time for the exchange in humans can be set considerably higher This means that far fewer people are treated with a machine can be as if the full membrane area, i.e.

die volle Austauschkapazltät der Maschine zur Verfügung steht.the full replacement capacity of the machine is available.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten D lalysemasch Inen, insbesondere künstlicher Nieren,zz vermeiden und eine weitgehende insbesondere reproduzierbare Entgasung der Dialyseflüssigkeit vorzusehen, ohne das Gewicht bzw. das Volumen der Maschine beträcx.tlich zu erhöhen.The present invention is therefore based on the problem of the disadvantages the well-known D lalysemasch Inen, especially artificial kidneys, currently avoid and to provide extensive, in particular reproducible, degassing of the dialysis fluid, without significantly increasing the weight or volume of the machine.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin,dass in die Zuleitung vor dem Dialysator bzw. in einem Bypass,ein Vakuumbehälter eingeschaltet ist'in dem durch an sich bekannte Mittel,wie z.B. Niveauschalter,Zulaufregelung o.ä. das Vorhandensein von zwei Phasen aufrechterhalten wird'und gleichzeitig an den Raum;asphase im Vakuumbehälter eine Ableitung angeschlossen ist,über die ein höchstens dem Wasserdampfdruck bei der dort herrschenden Temperatur entsprechenden Vakuum erzeugt bzw.The solution to the problem is that in the supply line before the Dialyzer or in a bypass, a vacuum container is switched on through means known per se, such as level switch, inflow control or similar, the presence is maintained by two phases' and at the same time to the space; asphase in the vacuum vessel a discharge is connected through which a maximum of the water vapor pressure that one the prevailing temperature is generated resp.

aufrechterhalten wird.is maintained.

Vorteilhaft wird die Flüssigkeit im Vakuumbehälter zerstäubt oder versprüht,bzw.über Rieselkörper geleitet.The liquid is advantageously atomized or in the vacuum container sprayed or passed over trickle bodies.

Zweckmässig ist der Vakuumbehälter unmittelbar vor dem Dialysator angeordnet,wobei die Strömungsgeschwindigkeit zwischen dem oben liegenden Ein- und dem unten liegenden Auslauf des Vakuumbehälters kleiner ist als die Steiggeschwlndigkeit der Luftblasen in der Flüssigkeit.The vacuum container directly in front of the dialyzer is useful arranged, the flow rate between the overhead inlet and the outlet of the vacuum container at the bottom is less than the rate of climb the air bubbles in the liquid.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Maschine bzw. künstl ichett Niere besteht vor allem darin,dass mit einem relativ klejen Aufwand eine so weitgehende Entgasung der Dialyseflüssigkeit vor dem Dialysator erzielt werden kann,dass so gut wie kein LuStbläschen mehr an der ttembran entstehen.Damit wird die Behandlungszeit für einen einzelnen Menschen erheblich 'cürzer,sodass mehr Menschen mit der gleichen Maschine behandelt werden können.The advantage of the machine or artificial kidney according to the invention consists mainly in the fact that with a relatively small effort such a far-reaching one Degassing of the dialysis fluid before the dialyzer can be achieved that so Virtually no more air bubbles form on the membrane. This increases the treatment time for a single person considerably shorter, so that more people with the same Machine can be treated.

Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin,dass nunmehr eine genaue Behandlungszeit vorkalkuliert werden kann.Another major advantage is that now an accurate Treatment time can be calculated.

An Hand der beigefügten Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden,durch welche jedoch keinerlei Beschränkung des Umfanges der Erfindung bedingt werden soll.The invention is to be explained in more detail with reference to the accompanying drawing which, however, do not in any way limit the scope of the invention shall be.

Bei 11 wird normales Leitungswasser in die Maschine gegeben und von der Pumpe 12 gefördert,nachdem es bei 13 auf Körpertemperatur gebracht wurde. 7 r Regelung der Zulaufgeschwindigkeit ist ein Rücklauf 14 vorgesehen.Tm Mixer 15 wird das von der Pumpe 16 geförderte Dialysekonzentrat 17 mit dent Wasser 11 im Verhältnis 1 Teil Konzentrat zu 35 Teile Wasser gemischt.At 11 normal tap water is added to and from the machine of the pump 12 after it was brought to body temperature at 13. 7th A return line 14 is provided to regulate the inflow speed. TM mixer 15 the dialysis concentrate 17 delivered by the pump 16 is mixed with the water 11 in the Ratio 1 part concentrate to 35 parts water mixed.

Zum Anlaufen der Maschine wird die Dialyseflüssigkeit bei geöffnete Magnetventil 19 und geschlossenen Ventilen 20,21 alter Umgehung des Dialysators 22 von der Pumpe 23 aus der Maschine in den Abrluss gefördert.To start the machine, the dialysis fluid is opened when the Solenoid valve 19 and closed valves 20, 21 old bypassing the dialyzer 22 conveyed by the pump 23 from the machine into the drain.

Hat lie Dialyseflüssigkeit die ric'tige temperatur und ist in deren Kreislauf der richtige druck von etwa + 50 bis-450 Torr eingestellt,so wird ventil 19 geschlossen und gleichzeitig die Ventile 20 und 21 geöffnet.Die Dialyseflüssigkeit fliesst nun aus dem Mixer 15 kommend über eine nicht bezeichnete Kontrolleinrichtung in den Vakuumbehälter 24, in dem über die Leitung 25 ein Vakuum aufrecht erhalten wird.Das Vakuum liegt im Bereich von 20 bis 40 Torr und etspricht dem Wasserdampfdruck bei der im Behälter 24 herrschenden Temperatur.Has the dialysis fluid been at the right temperature and is in theirs The circuit is set to the correct pressure of about + 50 to-450 Torr, so the valve is set 19 closed and at the same time the valves 20 and 21 opened. The dialysis fluid flows now coming from the mixer 15 via an undesignated one Control device in the vacuum container 24, in which a vacuum via the line 25 The vacuum is in the range of 20 to 40 torr and speaks about it the water vapor pressure at the temperature prevailing in the container 24.

Im Behälter 24 ist doch ein Niveauschalter 26 und ein Überlaufventil 27 installiert,wodurch sich beim Betrieb der Vorrichtung in diesem Vakuumbehälter 24 zwei Phasen ausbilden.Etwa im oberen Drittel liegt eine Gasphase voß,in der sich die aus der im unteren Teil des Behälters 24 befindlichen Flüssigkeit entweichende Luft sammelt,welche durch die Ableitung 25 unter Vakuum abgezogen wird.Am Ausgang des Vakuumbehälters 24 ist eine Pumpe 28 angeondnet,welche die ;7l,'issigkeit aus dem Behälter 24 abzieht und über das jebEftete ventil ao in den Dialysator 22 fördert.Der Dialysatpr 22 hat einen Einlass 29 und einen Auslass 30 für die beladene Dialyseflüssigkeit.An diesem Dialysator gibt es ausserdem einen separaten Ein- und Ausgang für Blutkreislauf.In Dialysator 22 ist der Blutkreislauf über eine Membrane von dem Dialyseflüssigkeitskreislauf getrennt.Die dem Blut entzogenen Schadstoffe und die beladene Dialyseflüssigkeit werden über das Ventil 21 zur Pumpe 23 und zum Ausgang der Maschine in den Abfluss geleitet.Im Dialysator 22 darf nur eüi einstellbarer Druck von + So bis - 450 Torr wegen sonst vorhandener Bruchgefahr der Membrane eingestellt werden.Um dies zu erreichen,ist nach der Pumpe 28 ein Druck-Mess- und Stellventil 18 installiert.Dieses Ventil 18 beeinflusst die Pumpe 23, durch welche das vorbeschriebene im Dialysator 22 zur herrschende Vakuum erzeugt wird.Im Behälter 24 herrscht also ein wesentlich höheres Vakuum als im Dialysator 22 und die Trennung zwischen diesen beiden Druckräumen erfolgt am Ventil 18 über die Pumpe 28.In the container 24 there is a level switch 26 and an overflow valve 27 installed, whereby the operation of the device in this vacuum container 24 form two phases. Approximately in the upper third is a gas phase voss, in which the escaping from the liquid located in the lower part of the container 24 Collects air, which is withdrawn through the discharge line 25 under vacuum. At the exit A pump 28 is connected to the vacuum container 24, which discharges the liquid withdraws from the container 24 and promotes ao into the dialyzer 22 via the ventilated valve Dialysatpr 22 has an inlet 29 and an outlet 30 for the loaded dialysis fluid.An This dialyzer also has a separate inlet and outlet for blood circulation Dialyzer 22 is the blood circuit across a membrane from the dialysis fluid circuit The pollutants withdrawn from the blood and the loaded dialysis fluid are via the valve 21 to the pump 23 and to the outlet of the machine in the drain In the dialyzer 22 only an adjustable pressure from + So to - 450 Torr due to the otherwise existing risk of breakage of the diaphragm A pressure measuring and control valve 18 is installed after the pump 28. This valve 18 affects the pump 23, through which the above-described in the dialyzer 22 to The prevailing vacuum is generated. In the container 24 there is therefore a much higher one Vacuum than in the dialyzer 22 and the separation between these two pressure chambers takes place at valve 18 via pump 28.

Der Vakuunibehälter 24 kann relativ klein gehalten werden,was aber weitgehend von der Geschwindigkeit der Dialyseflüssigkeit abhängtrormalerweise wird eine Geschwindigkeit von 11/min eingehalten,wobei für diesen Fall der Vakuumbehälter vorteilnaft eine Grösse von etwa 1 1 haben kann'aber auch bis herunter zu 200 ml verkleinert werden kann,werm dies für die Konstruktion der Maschine zweckmässig ist.Das Vakuum an der Leitung 25 kann in an sich bekannter Weise,z.B.mit einer Injektorpumpe erzeugt werden.Diese Art Vakuumerzeuger ist deshalb zweckmässig,weil sich damit automatisch ein dem Ta55erdampfdruck bei der im Behälter 24 herrschen Temperatur entsprechendes Vakuum einstellen lässt.Die Abmessungen des Behälters 24 sowie das in diesem Behälter mit dem Schalter 26 einzustellende Niveau können leicht von einem Fachmann auf diesem Gebiet so eingestellt werden,dass die Strömungsgeschwindigkeit der Dialyseflüsskiet im Behälter 24 zwischen Einlauf 31 und Ausgang 32 kleiner gehalten wird,als die Steiggeschwindigkeit der in der Flüssigkeit durch das Vakuum entstehenden Luftblasen.The vacuum container 24 can be kept relatively small, but what depends largely on the speed of the dialysis fluid normally a speed of 11 / min is maintained, with the vacuum container in this case Advantageously, it can have a size of about 1 1, but also down to 200 ml can be made smaller if this is appropriate for the construction of the machine The vacuum on line 25 can in a manner known per se, e.g. with This type of vacuum generator is useful because This automatically adjusts to the Ta55erampfdruck at which prevail in the container 24 The temperature can be adjusted to the appropriate vacuum. The dimensions of the container 24 and the level to be set with the switch 26 in this container can easily be adjusted by one skilled in the art so that the flow rate the dialysis fluid in the container 24 between inlet 31 and outlet 32 is kept smaller as the rate of rise in the liquid caused by the vacuum Air bubbles.

Damit wird verhindert,dass noch Luft vo der Pumpe 28 mitgerisses und in den Dialysator 22 gedrückt wird.This prevents air from being entrained by the pump 28 and is pressed into the dialyzer 22.

Im Vakuumbehälter 24 wird die Oberfläche der ankommenden D ialyseflüssigke t durch Versrü;ion soweit vergrössert,dass die in der Flüssigkeit gelöste Luft leicht an der Oberfläche entweichen kann.Man kann aber auch die Flüssigkeit zerstäuben.The surface of the incoming dialysis liquid is in the vacuum container 24 t is enlarged by contamination to such an extent that the air dissolved in the liquid is easy can escape at the surface, but the liquid can also be atomized.

Es genügt auch schon, in dem Vakuumbehälter Rieselkörper anzuordnen,um damit die Oebrfläche der flüssigkeit im Behälter 24 soweit zu vergrifssern,dass die gelöste Luft leichter und in kürzester Zeit entweichen kant.It is also sufficient to arrange trickle bodies in the vacuum container in order to so that the surface of the liquid in the container 24 is enlarged to such an extent that the dissolved air can escape more easily and in a very short time.

Die in der Ausgangsseite des Behälters 24 angeordnete Pumpe 28 muss eine solche Konstruktion besitzenPdass in der Pumpe 28 eine klare Trennung zwischen dem Vakuum im Behälter 24 und der Atmosphäre bis zum Stellventil 18 bzw.dem relativ kleinen Vakuum im Dialysator gegeben ist.Nur durch eine solche Dichtung ist die Pumpe 28 in der Lage,dne Dialyseflüssigkeit aus dem relativ hohen Vakuum im Behälter 24 zu fördern und zum Dialysator 22 zu drücken.The pump 28 arranged in the outlet side of the container 24 must have such a construction that in the pump 28 there is a clear separation between the vacuum in the container 24 and the atmosphere up to the control valve 18 or the relative There is a small vacuum in the dialyzer. Only through such a seal is the Pump 28 is able to draw dialysis fluid from the relatively high vacuum in the container To promote 24 and to press the dialyzer 22.

Es sind selbstverständlich noch andere Ausgestaltungen der Maschine innerhalb der vorstehend geschilderten Erfindung möglich.So kann die Form ebenso wie die Grösse des Vakuumbe1.lälters 24 entsprechend den Anforderungen der Maschine gestaltet werden.Auch können die Ein- und Auslaufverhältnisse an dem Behälter 24 entsprechend den Erfodernissen frei gewählt werden, also z.B.zur Vergrösserung des Weges zwischen Ein- und Aus lauf eine Zwangsführung durch mehrere Kammern vorgesehen werden.There are of course other configurations of the machine is possible within the invention described above. So the shape can as well like the size of the vacuum container 24 according to the requirements of the machine The inlet and outlet conditions on the container 24 can be freely selected according to the requirements, e.g. to enlarge the A forced guidance through several chambers is provided between the inlet and outlet will.

Am besten wird zwar der Dialysator unmittelbar hinter dem Vakuumbehälter angeordnet,um jede Möglichkeit des Ansaugens von Luft zwischen Dialysator und Vakuumbehälter auszuschalten.It is best to place the dialyzer directly behind the vacuum container arranged to avoid any possibility of sucking in air between the dialyzer and the vacuum container turn off.

aber es kann durchaus notwendig sein,den Vakuumbehälter unmittelbar hinter den Einlauf des Dialysekonzentrats in die Zuleitung anzuordnen oder auch an einer anderen Stelle im Zulauf zum Dialysator.Es ist sogar möglich,den Vakuumbehälter in einem ypass anzuordnen.Ebenso ist die Art der Herstellung des Vakuums m Behälter 24 nicht wesentlich,solange eine genügend hohes Vakuum zur Verfügung steht.Auch kann man den Behälter 24 so auslegen,dass mehrere Ableitungen zu mehreren Dlalysatoren ftihren,sodass eine grössere Anzahl Blutwäschen hinter einem Vakuumbehälter ausgeführt werden kann.but it may well be necessary to use the vacuum container immediately or also to be arranged behind the inlet of the dialysis concentrate in the supply line at another point in the inlet to the dialyzer. It is even possible to use the vacuum container The way of creating the vacuum in the container is also to be arranged in a ypass 24 not essential as long as a sufficiently high vacuum is available the container 24 can be designed so that several discharges to several analyzers so that a larger number of blood washes can be carried out behind a vacuum container can be.

In besonderen Fällen kann man an der Gasphase im Behälter mit einem an sich bekannten Vakuumbegrenzungsventil das Vakuum in diesem Raum auf den gleichen Wert einstellen,wie er im Dialysator 22 herrscht.Dann kann die Pumpe 28 und das Ventil 18 entbehrlich sein.In special cases you can use a known vacuum relief valve, the vacuum in this space to the same Set the value as it prevails in the dialyzer 22. Then the pump 28 and the Valve 18 can be dispensed with.

Claims

? A T E N T A N S P R ü C H E (ü'i dialysis machine, especially artificial Kidney with a dialysis fluid to be mixed with tap water in a membrane owning dialyzer is brought into contact with the blood drawn from the body, and in which a low vacuum is maintained in the dialysis fluid circuit is, characterized in that in the supply line upstream of the dialyzer (22) or in a bypass, a vacuum container (24) is switched on in which is known per se Means, such as level switch (26), supply control or similar.

the presence of two phases is maintained, and simultaneously a discharge line (25) is connected to the space of the gas phase in the vacuum container (24) is about the one at most the water vapor pressure at the temperature prevailing there corresponding vacuum is generated or incorrectly maintained.

2.). Dialysis machine according to claim 1, characterized in that the liquid in the vacuum container (24) is atomized or sprayed.

3.) Dialysis machine according to claim 1 or 2, characterized in that trickle bodies are arranged in the vacuum container (24).

4.) Dialysis machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the vacuum container (24) with a suction pump (28) immediately in front of the dialyzer (22) is arranged.

5.) Dialysis machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow rate of the dialysis fluid in the vacuum container (24) between the inlet and outlet is less than the rate of rise of the air bubbles in the liquid.

6.) Dialysis machine according to one of claims 1 to 51, characterized in that a Puinpe (28) is arranged between the vacuum container (24) and the dialyzer (22), optionally together with a control valve (18) for separation between the vacuum in the container (24) id the atmosphere up to the control valve (18) or the relatively small one Vacuum in the dialyzer (22).

7.) Dialysis machine according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the dialyzer (22) and in the gas phase space of the container (24) the same relatively low Vacuum is maintained.