DE2659377A1

DE2659377A1 - Dialysatorsystem

Info

Publication number: DE2659377A1
Application number: DE19762659377
Authority: DE
Inventors: Lee Milligan
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Gambro Industries SAS
Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1976-12-29
Publication date: 1977-07-14
Also published as: FR2336961A1; JPS5290191A; SE7614700L; JPS6341603B2; DE2659377C2; CH607927A5; ES454667A1; GB1560660A; IT1123100B; FR2336961B1; NL7614549A; SE435133B; BE849977A

Description

8 MÜNCHEN 2.

TELEX 529979 BFtAUHAUSSTRASSE 4 POSTSCHECKKONTO: .. MÜNCHEN 91139-809. BLZ 70010080 * *f.

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER KTO.-NR. 397997. BLZ 70030600

PI 76/42

RHONE-POULENC INDUSTRIES, Paris, Frankreich

Dialysatorsystem

Die Erfindung betrifft die übertragung von gelösten Stoffen und Fluiden durch poröse Membranen, insbesondere die Präzisionsregelung einer solchen übertragung. Diese porösen Membranen werden häufig als halbdurchlässige Membranen bezeichnet und sind in der Technik als eine Klasse an sich allgemein bekannt.

Die übertragung von gelösten Stoffen durch poröse Membranen ist als Dialyse bekannt. Wo die poröse Membran gelöste, jedoch nicht fluide, große Teilchen zurückhält, ist der Vorgang als Ultrafiltration bekannt.

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Die Dialyse und Ultrafiltration finden wichtige kommerzielle und medizinische Anwendungen. Sie werden auch in großem Umfang in chemischen Verfahren verwendet zum Rückgewinnen und Trennen gewisser Bestandteile. Eine wichtige medizinische Anwendung ist das Entfernen von Abfallstoffen und Fluiden bei Vorliegen eines Ausfalls oder einer Beeinträchtigung der Funktion einer menschlichen Niere.

Die Verwendung von Dialyse und Ultrafiltration im Hinblick auf die oder in Ergänzung zur Nierenfunktion umfaßt die Verwendung einer künstlichen Niere (Dialysator)^ durch die das Blut eines Patienten an der einen Seite einer halbdurchlässigen Membran umgewälzt wird, während ein als Dialysator bekanntes Spül fluid auf der anderen Seite umläuft. Da der Vorgang die Übertragung von Abfallstoffen oder überschüssigem Fluid aus dem Blut zum Dialysat beinhaltet, ist er als Hämodialyse bekannt, wobei das entfernte Fluid als Ultrafiltrat bekannt ist.

Die Hämodialyse kann nur solange stattfinden wie zwischen den Abfall teilchen im Blut und den zum'Dialysat hin übertragenen Abfal1 teilchen ein Konzentrationsgefälle besteht. Während es theoretisch möglich ist, eine ununterbrochene Zufuhr von frischem Dialysat zum Dialysator vorzusehen, wäre dies ein verschwenderischer und teurer Vorgang. Zusätzlich ist es für das Dialysesystem erwünscht, daß es ein gewisses Maß von Tragbarkeit hat, so daß es bei grosser Anpassungsfähigkeit zu Hause oder im Krankenhaus verwendet werden kann. Zusätzlich zur Dialyse ist es für die Ultrafiltration von Bedeutung, daß sie genau gesteuert werden kann. Wenn zu wenig" oder zu viel Abfallwasser aus dem Patienten entfernt wird, können sich nachteilige Wirkungen wie Ober- oder Unterdruck einstellen.

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Ein Ziel der Erfindung ist demnach die Erleichterung der Regelung der Dialyse und Ultrafiltration. Ein verwandtes Ziel besteht in der Erleichterung der Regelung der Hämodialyse und des Entfernens von Abfallfluid aus dem Blut durch Ultrafiltration.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Verwendung des Dialysats bei der Dialyse und Ultrafiltration wirksam zu machen. Ein verwandtes Ziel besteht in der wirkungsvollen Verwendung des Dialysats bei der Hämodialyse und Ultrafiltration.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht im Beschleunigen des Austauschs des Dialysats, wenn dies notwendig oder erwünscht ist. Ein verwandtes Ziel besteht im Austauschen eines Dialysats ohne völlige Beendigung des Dialysevorgangs.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Erzielung einer Präzisionsregelung der Ultrafiltration. Ein verwandtes Ziel besteht in der Erzielung einer Präzisionsregelung der Ultrafiltration in Verbindung mit der Dialyse.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Erzielung einer Präzisionsregelung der Geschwindigkeit der Ultrafiltration und der Aufrechterhaltung einer konstanten Strömung des Dialysats durch den Dialysator.

Zum Erreichen der obigen und verwandten Ziele sieht die Erfindung eine Präzisionsregelung der Dialyse und Ultrafiltration vor durch Verwenden von gesonderten Pumpen zum Pumpen von Dialysat in einer Leitung von einem Bad- oder Vorratsbehälter zu einem Dialysator und in einer Rücklaufleitung vom Dialysator zum Vorratsbehälter, insbesondere in einem offenen, d. h. zur Atmosphäre hin offenen, Behältersystem.

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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Beipaßventil verwendet, so daß das Dialysat weiterhin im Dialysator strömen kann, während es im Bad- oder Vorratsbehälter beladen oder augetauscht wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Pumpe mit konstanter Drehzahl betrieben, während die andere Pumpe mit einer gegenüber der ersten Pumpe veränderlichen Drehzahl betrieben wird zum Regeln der Druckdifferenz zwischen dem Dialysat und dem Blut im Dialysator.

Gemäß einem weiteren Apsekt der Erfindung wird der Bad- oder Vorratsbehälter in Verbindung mit einem Haltebehälter verwendet, der durch überströmen mit einer gegebenen Menge von Dialysat gefüllt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Entfernen von Ultrafi1 trat eine zwangsläufig fördernde oder volumetrische Pumpe verwendet, während die Strömung des Dialysats durch den Dialysator auf konstanter Geschwindigkeit gehalten wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Pumpe mit veränderlicher Drehzahl von einem Niveausensor am Vorratsbehälter so geregelt, daß die Geschwindigkeit der Ultrafiltration erhöht wird und das Abfül1niveau abfällt, während die Pumpe an der Auslaßseite der Dialysekammer mit einer höheren Drehzahl betrieben wird, um die Druckdifferenz zwischen dem Dialysat und dem dialysierten Fluid zu erhöhen, das im Fall einer künstlichen Niere Blut ist, d. h. es handelt sich um eine Zunahme des Transmembrandrucks.

Die Erfindung ergibt auch eine Präzisionsregelung der Dialyse und Ultrafiltration durch wahlweises Umschalten von Dialysatbehältern für das Pumpen von Dialysat zu/oder aus einem Dialysator. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung findet somit das Umschalten automatisch statt und wird die Dialyse unterbrochen.

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Das Umschalten erfolgt mit einer speziellen Ventilanordnung, die die Zuführungs- und Rücklaufleitungen der Dialysatbehälter regelbar öffnet und schließt. Gemäß einem verwandten Ziel wechselt das Umschalten mit dem öffnen der Leitungen des anderen Behälters. Gemäß einem weiteren verwandten Ziel regeln Grenzschalter an der Ventilanordnung das automatische Umschalten der Behälter.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind in der Leitung zum Dialysator und in der Rück!aufleitung vom Dialysator gesonderte Pumpen vorgesehen. Gemäß einem verwandten Aspekt der Erfindung werden die Pumpen von jedem umschaltbaren Vorrats- oder Badbehälter aus einem Niveausensor so geregelt, daß zu jeder Drehzahlzunahme einer Pumpe eine Drehzahl abnähme der anderen Pumpe gehört. Gemäß einem weiteren verwandten Aspekt der Erfindung halten die Pumpen die Strömung durch den Dialysator auf einer konstanten Geschwindigkeit.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Rücklaufleitung des Dialysats vom Dialysator aneine zwangsläufig fördernde oder volumetrische Pumpe angeschlossen, die Ultrafiltrat entfernt, während die Strömung des Dialysats durch den Dialysator auf einer konstanten Geschwindigkeit gehalten wird.

Kurz zusammengefaßt sind ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben zum Regeln der Dialyse und Ultrafiltration. Eine Präzisionsregelung des Betriebs einer künstlichen Niere (Dialysator), insbesondere das Entfernen von Abfallwasser durch Ultrafiltration, erfolgt durch Verwendung eines umschaltbaren Behälters für Blutspülfluid (Dialysat) in Verbindung mit zwei Pumpen in den entsprechenden Wegen zu und von der künstlichen Niere. Eine Pumpe arbeitet mit konstanter Drehzahl, während die andere Pumpe unter der Regelung eines Niveausensors am Vorratsbehälter mit veränderlicher Drehzahl arbeitet, um durch eine dritte Pumpe eine vorgeschriebene Geschwindigkeit der Ultrafiltration aufrecht zu erhalten.

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Ein weiteres Merkmal ergibt ein automatisches Umschalten zwischen zwei Vorratsbehältern für Blutspülfluid (Dialysat) in Verbindung mit zwei Pumpen in den entsprechenden Wegen zu und von der künstlichen Niere. Die Pumpen arbeiten mit komplementären Drehzahlen, so daß bei Erhöhung der Drehzahl einer Pumpe die Drehzahl der anderen Pumpe vermindert wird, wobei unter der Regelung von Niveausensoren an den Vorratsbehältern eine vorgeschriebene Geschwindigkeit der Ultrafiltration durch eine dritte Pumpe aufrecht erhalten wird.

Die Systeme sind atmosphärische Systeme, d. h. sie sind zur Atmosphäre hin geöffnet,anstatt völlig geschlossen zu sein.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Dialyse- und Ultrafiltrationsregeleinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schrägansicht eines Dialyse- und Ultrafiltrationssystems unter Verwendung der Dialyse- und Ul trafiltrationsregeleinheit von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Dialyse- und Ultrafiltrationsregeleinheit von Fig. 1 und 2 mit einer erläuternden Darstellung des Regelkreises;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Regel ventils

gemäß der Erfindung für die Dialyse- und Ultrafiltrationsregeleinheit von Fig. 1 und 2;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Dialyse- und Ultra-

filtrationsregeleinheit mit einer erläuternden Darstellung

des Regelkreises gemäß der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Erfindung.

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Fig. 1 zeigt eine Dialyse- und Ul trafiltrationsregeleinheit 10, die für die Regelung eines in Fig. 2 dargestellten Hämodialysators 50 angeschlossen ist.

Es ist ersichtlich, daß die für die Hämodialyse (d. h. das Entfernen von Abfallprodukten aus dem Blut) und die Ultrafiltration (d. h. das Entfernen von Abfallfluid) erläuterte Erfindung auch allgemeine Anwendung findet bei allen Formen der Dialyse und Ultra filtration, bei denen in Lösung befindliche Stoffe abgeschieden werden von einer halbdurchlässigen Membran natürlichen oder synthetischen Ursprungs, etwa Zellulose, Zellophan, Pergament, Akrylnitrilhomopolymere oder- Kopolymere, Polykarbonatpolymere und- Kopolymere usw., durch die gelöste Stoffe und kolloidale Teilchen diffundieren können.

Somit kann die Dialyse bei den Herstellungsvorgängen für die Rückgewinnung von Reagenzien, Katalysatoren und Verfahrenschemikalien verwendet werden. Ein solches Beispiel ist die Rückgewinnung von Natriumhydroxid bei der Herstellung von Viskose.

Die Dialyse- und Ul trafiltrationsregeleinheit 10 wird wie in Fig. 1 gezeigt?verwendet zum Regeln des Stroms von Dialysat, der an einer Quelle 30 entspringt und in einer Weise zum Dialysator gepumpt wird, die eine Präzisionsregelung der Ultrafiltration (das ist das Entfernen von Abfallfluid aus dem gerade dialysierten Blut) und das Entleeren des Abfalls über eine Ablaßleitung 12 erreicht.

Der Dialysator 50 von Fig. 2 ist eine "Plattenbauart" einer künstlichen Niere. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Erfindung auch bei anderen Arten von künstlichen Nieren und Dialysatoren verwendet werden kann.

Die besondere Plattenniere 50 von Fig. 2 besteht normalerweise aus Rahmen 52, 54, 56 aus Polypropylen mit zwei dünnen Membranen 58 und 60 aus poröser Regeneratzellulose für jeden Blutraum 62 und 64. Geeignete Membranen aus Regeneratzel1ulöse für die

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Hämodialyse und Ultrafiltration werden verkauft und vertrieben unter der Bezeichnung "VISKING" von der U tm i ο η Carbide Company und unter der Bezeichnung "Cuprophan" von der Enka Glanzstoff Company.

Zwischen den Rahmen 52₅ 54 und 56 und den Bluträumen 62 und 64 ist ein Dialysatraum 66 angeordnet. Der Zugang zu den Bluträumen 62 und 64 von einem gerade dialysierten Patienten erfolgt an den Bl utöffnungen-68 und 70. Das von der Regeleinheit 70 gepumpte Dialysat tritt an einer Dialysatöffnung 52 ein und an einer öffnung 74 aus, nachdem es in Längsnuten 76 der Dialysatorrahmen gegen den Blutstrom geströmt ist.

Die Membranen 58 und 60 aus Regeneratzel1uiöse im Dialysator 50 halten das Blut vom Dialysat getrennt. Die Membranen 58 und 60 haben winzige Poren oder Mikroporen mit Durchmessern in der Größenordnung von mehr oder weniger als etwa 1μ.

Die Abfallprodukte im Blut treten aufgrund eines Konzentrationsgefälles durch die Membranen 58 und 60 hindurch. Wenn das Dialysat zuerst umgewälzt wird, ist es frei von Abfallprodukten. Folglich treten solche Abfallprodukte, die einen mittleren Durchmesser von weniger als demjenigen der Poren in den Membranen 58 und 60 haben, hindurch vom Blut in das Dialysat. Dieser Vorgang dauert an bis der Konzentrationsunterschied der Abfallstoffe an beiden Seiten der Membran den Wert Null erreicht, worauf das Dialysat durch eine frische nicht verunreinigte Zufuhr ersetzt wird,

Es kommt hinzu, daß dort, wo der Druck an der Blutseite ausreichend grosser ist, als der Druck an der Dialysatseite, d. h. ausreichend zum Kompensieren des innewohnenden osmotischen Drucks, Fluid vom Blut in das Dialysat durch die Membranen 58 und 60 hindurchtritt. Dieser Vorgang ist als Ultrafiltration bekannt.

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Die Dialyse- und Ultrafiltrationsregeleinheit 10 liefert einen geeigneten Weg zum Ersetzen des Abfalldialysats gegen eine frische Zufuhr, während sie die Unterbrechung des Dialysevorgangs auf ein Mindestmaß bringt. Zusätzlich wird das Entfernen von Abfallwasser durch Ultrafiltration mit Präzision geregelt.

Der Zugang zu einem eine Dialyse benötigenden Patienten, z. B. aufgrund eines Ausfalls oder einer Beeinträchtigung der Nierenfunktion, erfolgt nach Fig. 2 durch Bluteinström- und A'usströmleitungen 80 und 82 zwischen dem Patienten und dem Dialysator. Die Leitungen sind an einer geeigneten Stelle, normalerweise dem Arm 84, durch Kanülen 86 und 88 angeschlossen, die in eine Arterie bzw. eine Vene eingesetzt sind.

Der in Fig. 2 als Beispiel gezeigte Dialysator ist ein Dialysator mit niedrigem Widerstand, so daß der Blutdruck des Patienten im allgemeinen ausreicht, um eine geeignete Strömung von Blut in und durch den Dialysator 50 aufrecht zu erhalten. Die sich ergebende Strömungsgeschwindigkeit liegt im allgemeinen bei 150 bis 200 mm/min. Wenn ein Erhöhen der Geschwindigkeit auf die Grössenordnung von etwa 300 mm/min, erwünscht ist, wird eine Blutpumpe 90 verwendet. Die Pumpe weist Rollen 92 und 94 auf, die in einem Raum rotieren und das Blut durch das arterielle Zufuhrrohr Ä0 dadurch drücken, daß sie dieses gegen eine kreisförmige Wand quetschen. Die Blutpumpe 90 kann von beliebiger üblicher Bauart sein.

Stromauf der Blutpumpe 90 befindet sich auf der Arterienseite ein Behälter 96 für eine Füllösung, die für gewöhnlich eine übliche Salzlösung mit einer geringen Menge von Heparinnatrium ist. Diese wird zum Füllen der Leitung verwendet, bevor diese über die Kanülen 86 und 88 am Patienten 84 angeschlossen wird. Während der Dialyse wird der Behälter 96 durch eine Klemme 98 abgeschlossen, während eine Klemme 100 offen ist. Am Ende der Dialyse wird das in der Leitung zwischen dem Patienten und dem Dialysator befindliche Blut durch Schliessen der Klemme 100 und durch öffnen

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der Klemme 98 zurück zum Patienten geschickt, um der SaIz- und Heparinlösung zu ermöglichen, das in der Leitung befindliche Blut zurück in den Patienten zu drücken.

Auf der venösen Seite des Systems befindet sich eine mit einer Spritze 104 in Verbindung stehende Blasenfalle und ein Blu.tdruckanzeiger 106. Wenn eine auf der venösen Seite befindliche Klemme 108 geöffnet ist, kann die Spritze 104 verwendet werden zum Regeln des Blutniveaus in der Blasenfalle 102 und zum Entfernen von Luft. Der Blutdruck wird vom Anzeiger 106 überwacht, der über eine nichtgezeigte elektrische Leitung mit einem Sensorkabel 110 der Regeleinheit 10 verbunden ist.

We_nn einmal der Dialysator 50 an den Patienten angeschlossen ist, wird die Regeleinheit 10 über Leitungen 112 und 114 an den Dialysator angeschlossen, um ein Pumpen des Dialysats zu bzw. vom Dialysator zu ermöglichen.

Das Dialysat wird über eine von der Quelle 30 kommende Leitung 118 und über eine Einlaßöffnung 116 zur Regeleinheit 10 geliefert, Die Strömung und Verteilung des Dialysats innerhalb der Regeleinheit 10 erfolgt über verschiedene Leitungen, Behälter usw. auf die schematisch im Ablaufdiagramm von Fig. 3 gezeigte und im folgenden weiter beschriebene Weise.

Das Dialysat wird über eine Leitung 112 (Fig. 2) von einer Auslaßöffnung 120 zum Dialysator gepumpt und über eine Leitung 114 an einer Einlaßöffnung 122 zurückgeführt. Das durch Ultrafiltration aus dem Blut extrahierte und von dem rückkehrenden Dialysat geförderte Abfallfluid wird über eine von einer Ablaßöffnung 124 kommende Abflußleitung 12 entleert.

Die Geschwindigkeit der Ultrafiltration wird durch die Einstellung einer Wählscheibe 126 geregelt.

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Die Zustände verschiedener zur Dialyse gehörender Kontroll- . instrumente werden durch Warnleuchten 128, 130, 132, 134 und an der Regeleinheit 10 angezeigt. Somit wird jeder abnormale Blutdruckzustand von einem Sensor angezeigt, der auf den Anzeiger 106 anspricht und an die Warnleuchte 128 angeschlossen ist. Es erfolgt auch eine Überwachung der Dialysattemperatur durch einen thermostatischen Meßfühler 138 am Auslaß der Dialysatquelle 30, wobei auch eine entsprechende Warnleuchte 130 vorhanden ist. Ein weiterer Meßfühler 140 am Auslaß der Dialysatquelle 30 mißt die elektrische Leitfähigkeit des Dialysats und zeigt jede abnormale Messung an einer entsprechenden dritten Warnleuchte 132 an.

Wenn alle überwachten Zustände zufriedenstellend sind, wird dies durch eine "NORMAL"-Leuchte 134 angezeigt, andernfalls eine Warnanzeige durch eine "ABNORMAL"-Leuchte 136 erfolgt. Beim Auftreten eines abnormalen Zustands wird zusätzlich ein Rückstellindikator und- Schalter 142 betätigt. Die Regeleinheit 10 kann dann durch Niederdrücken des Rückstellschalters 142 zurückgestellt werden.

Es ist ersichtlich, daß die Warnanzeigen 128, 130, 132, 134 und 136 nur der Erläuterung .dienen und daß andere Warnanzeigen ebenso gut vorgesehen werden können, um beispielsweise zu messen: Den Dialysatstrom durch einen Rota-Durchflußmesser (Rohr mit veränderlichem Strömungsquerschnitt), den Dialysatdruck durch ein Manometer oder anderes Druckmessgerät und Blutleckverluste in den Dialysatablaß oder die Leitung 114 durch einen fotoelektrischen Aufnehmer zur Anzeige einer Farbänderung.

Die Bestandteile, die eine Präzisionsregelung über die Dialyse und Ultrafiltration durch die Regeleinheit 10 ergeben, sind schematisch in Fig. 3 gezeigt.

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Dialysat aus der Quelle 30 (Fig. 2) tritt bei der öffnung 116 über eine Leitung 150 (Fig. 3) in einen Haltebehälter 152. Das Füllen erfolgt bis ein überströmen an einer Abflußleitung 154 eintritt, wobei das überströmende Material an der Ablaßöffnung 124 austritt. Das Füllen kann durch Pumpen von der Dialysatquelle 30 erfolgen. Es genügt jedoch im allgemeinen die Verwendung einer Schwerkraftströmung dadurch, daß die Quelle 30 sich über der Regeleinheit 10 und eine geeignete nicht gezeigte Klemme an der äusseren Fülleitung 118 (Fig. 2) befindet.

Diese Überströmtechnik gewährleistet, daß eine ausreichende Menge von Dialysat sich im Haltebehälter 152 befindet. Ist einmal der Haltebehälter 152 gefüllt, so kann dessen Inhalt leicht zu einem Dialyseflüssigkeit-Badbehälter 156 mittels einer im allgemeinen zwangsläufig fördernden Pumpe 158 gepumpt werden, die das Dialysat über'· eine Zufuhrleitung 160 in die Pumpe 158 zieht und es dann über eine Fülleitung 164 in den Badbehälter 156 entleert.

Befindet sich einmal Dialysat im Badbehälter 156ikann es durch Pumpen 166 und 168 über die öffnungen 120 und 122 zu und aus der künstlichen Niere 50 (Fig. 2) umgewälzt werden. Das Ausströmen erfolgt über eine Leitung 170 zur Pumpe 166 und dann von der Pumpe 166 über eine Leitung 172 und die Auslaßöffnung 120 zur künstlichen Niere oder zum Dialysator 50.

Das Dialysat kehrt über die Einlaßöffnung 122 von der künstlichen Niere zurück und strömt über eine Leitung 174 in die Pumpe 168, dann über eine Leitung 176 aus dieser Pumpe und in den Badbehälter, womit es den Zyklus beschließt.

Die obige Strömung kann nur dann erfolgen, wenn ein zwischen dem Badbehälter 156 und den Pumpen 166 und 168 befindliches Ventil 180 bezüglich der Leitungen 170 und 176 offen ist.Wenn der Badbehälter 156 gerade gefüllt wird, wird das Ventil 180 schnell geschlossen, so daß zwischen dem Badbehälter 156 und dem Dialysator keine Strömung erfolgen kann. Jedoch erfolgt jegliche vorherige Strömung vom Dialysat zum Dialysator über eine Beipaßleitung 182.

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Wenn die Ultrafiltration stattfindet oder der Badbehälter 156 entleert werden soll, wird eine Pumpe 190 betrieben, die über eine Leitung 192 Fluid aus dem Badbehälter 156 abzieht und über eine Leitung 194 in eine Ablaßleitung 196, die öffnung 124 und die Ablaßleitung 12 hinaustreibt.

Einzelheiten eines geeigneten Ventils 180 sind in Fig. 4 gezeigt. Der Ventilmechanismus enthält einen Rahmen 200, der Führungsstangen 202 und 204 für eine Druckplatte 206 befestigt. Die Platte 206 enthält geeignete nicht gezeigte Lageröffnungen, die ihr ein Gleiten längs den Führungsstangen 202 und 204 ermöglichen. Die Platte 206 ist auch an einer Mutter 208 befestigt, die im Ein·: griff mit einer Gewindespindel 210 steht, die eine Verlängerung einer Ankerwelle 212 eines Antriebsmotors 214 ist.

Wenn der Antriebsmotor 214 von einer unten beschriebenen Steuertafel 220 aus betätigt wird, wird die Platte 206 schnell hinauf- oder hinab getrieben, bis ein Grenzschalter 216 oder 218 zum Abschalten des Motors berührt wird. Wenn sich die Platte 206, wie dargestellt, in ihrer abwärtigen Stellung befindet, ist die Beipaßleitung 182 geschlossen und sind die Dialysatorzufuhrleitungen 170 und 176 offen. Wenn sich die Platte 206 in ihrer aufwärtigen Stellung befindet, ist umgekehrt die Beipaßleitung offen und sind die Leitungen 170 und 176 geschlossen.

Die verschiedenen Ventile, Pumpen usw. können auf jede beliebige Weise betätigt und geregelt werden. Eine besonders wünschenswerte Anordnung ist jedoch die folgende:

Die erforderlichen Arbeitsvorgänge werden gesteuert durch eine geeignete an einer Steuertafel 220 angebrachte Schaltung und von einem Niveausensor 222 an einem Entlüftungsrohr 224 des Badbehälters 156. Ein ähnlicher Niveausensor 226 an einem Entlüftungsrohr 228 kann in Verbindung mit dem Haltebehälter 152 verwendet werden. Eine Spannung von gewünschter Höhe wird durch einen Transformator 232 von einem Kabel 230 geliefert. Nachdem das Dialysat

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den Haltebehälter 152 gefüllt hat, wird ein Füllschalter 231 für den Badbehälter 156 geschlossen. Dies setzt einen Flip-Flop 234> der die Pumpe 190 betreibt.

Das setzen eines Flip-Flops erzeugt eine höhere Spannung an einer primären elektrischen Ausgangsleitung bis der Flip-Flop zurückgesetzt ist. Die Pumpe 190 entleert den Badbehälter 156 bis ein zur Pumpe 190 gehörender Sensor 236 das Fehlen jeder weiteren Strömung anzeigt und die Reset-Klemme R des Flip-Flops ein Signal liefert.

Für den anfänglichen Betrieb ist der Badbehälter 156 leer, so daß der Sensor 236 unmittelbar arbeitet zum Beenden des Betriebs der Pumpe 190.

Ein zweiter Flip-Flop 240 spricht gleichzeitig auf das Schliessen des Füllschalters 231 an und betätigt das Ventil 180, das die Leitungen 170 und 176 zwischen dem Ventil 180 und dem Badbehälter 156 schließt und die Beipaßleitung 182 öffnet. Dies hat keine Wirkung auf den anfänglichen Betrieb. Jedoch gestattet dies bei nachfolgenden Arbeitsvorgängen, bei denen der Badbehälter entleert wird, eine fortgesetzte Strömung des Dialysats in einer gesonderten Schleife zu und aus der künstlichen Niere 50, bis die Ersatzlösung im Badbehälter 156 für den Gebrauch bereit ist.

Nach einer geeigneten Verzugszeit, die ein völliges Entleeren des Badbehälters 156 erlaubt, arbeitet ein Einwegmultivibrator während eines zeitkonstanten Intervalls zum Betätigen der Pumpe 158, die frisches Dialysat aus dem Haitehehälter 152 in den Badbehälter pumpt. Der Einwegmultivibrator ist von üblicher Auslegung mit einer eingebauten Verzugsleitung an seiner Set-Klemme S Am Ende des Verzugsintervalls arbeitet der Multivibrator 250 während eines vorgegebenen Ent!eerungsintervalls, das auf übliche Weise von einem Widerstand-Kapazität-Netzwerk bestimmt wird.

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Befindet sich einmal das neue Dialysat im Badbehälter 156 (das durch den Niveausensor 222 angezeigt werden kann), kann es dann durch Betätigen des Dialyseschalters 260 zur künstlichen Niere umgewälzt werden. Dies setzt den Flip-Flop 240 zurück, um das Schließen des Ventils 180 rückgängig zu machen, so daß nun die Leitungen 170 und 176 offen sind und die Beipaßleitung 182 geschlossen ist.

Das Schließen des Dialyseschalters 260 legt auch eine von der Energiezufuhr 262 stammende konstante Vorspannung an die Pumpe 166, während die Pumpe 168 mit einer Spannung von einem Verstärker 264 entsprechend dem vom Sensor 222 ermittelten Niveau beliefert wird. Während der Badbehälter 156 entleert wird, wird die Sensorspannung 222 daran gehindert, den Verstärker durch ein Verknüpfungsglied G zu beeinflussen, das von einem komplementären Ausgang Q des Flip-Flop 240 gesteuert wird. Als Ergebnis betreibt der Verstärker 264 die Pumpe 168 mit einem Erhaltungsniveau, das einem Umlauf des Dialysats in der gesonderten Schleife gewährleistet, die durch die Beipaßleitung 182 und die Anschllüsse an den Dialysator gebildet wird. Um sicherzustellen, daß die inaktive Pumpe 166 (d. h. inaktiv während des Füllens des Badbehälters 156) den Erhaltungsstrom nicht stört, ist es erwünscht, daß die Pumpe einen inneren Beipaß hat, der geschlossen -J₅^ wenn die reguläre konstante Vorspannung während der regulären Dialyse angelegt ist.

Der Dialyseschalter 280 betreibt auch den Ultrafiltrationsregelverstärker 270, der eine geeignete Spannung an die zwangsläufig fördernde Entleerungspumpe 190 entsprechend der vom Regelknopf 126 (Fig. 1) eingestellten gewünschten Ultrafiltrationsgeschwindigkeit anlegt.

Wenn die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit auf Null gestellt ist, ist über die künstliche Niere 50 kein Abfallfluid zu entfernen und stellt der Rückkopplungsverstärker 264 die Drehzahl der

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Pumpe 168 so ein, daß der Druck des Dialysats in der künstlichen Niere im wesentlichen derselbe wie der Blutdruck ist. Folglich kann kein Abfallfluid aus dem Blut in das Dialysat strömen.

Wenn die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit am Regelknopf 126 auf über Null eingestellt wird, arbeitet die Pumpe 190 und fällt das Fluidniveau im Sensor 222, was eine Zunahme der an den Verstärker 264 angelegten Spannung und eine Zunahme der Drehzahl der Pumpe 168 gegenüber der konstanten Drehzahl der Pumpe 166 verursacht. Das Ergebnis ist eine Druckverminderung des Dialysats im Dialysatraum des Dialysators, d. h. eine Zunahme des Transmembrandrucks, so daß Abfallfluid vom Blut des Patienten , in das Dialysat übertritt. Somit nimmt das Volumen des Fluids im Dialysatkreis zu und steigt das Niveau des Fluids im Sensor 222. Somit wird Dialysat über die öffnung 124 bei geregelter Geschwindigkeit in den Ablauf entleert.

Die vom Regelknopf 126 eingestellte Ultrafiltrationsgeschwindigkeit kann durch Zunahme der Entleerungsgeschwindigkeit geändert werden. Für das Ultrafiltrat kann eine nicht gezeigte gesonderte Entleerungsöffnung zusammen mit einem Hilfspump- und überwachungs-.kreis vorgesehen werden. Falls gewünscht, kann dieselbe Pumpe für beide Zwecke verwendet werden.

Im Gegensatz zum Stand der Technik gestattet die Verwendung von zwei Pumpen 166 und 168 zum Beliefern des Dialysators in Verbindung mit der Ermittlung des Niveaus im Badbehälter 156 durch den Sensor 222 eine Präzisionsregelung der Ultrafiltration. Das System ist selbst einstellend unabhängig von den Zuständen von etwa der Änderung des Blutdrucks oder des Druckabfalls in den Fluidkreisen.

Zusätzlich gestattet das Vorsehen des Ventils 180 mit der Beipaßleitung 182 eine Aufrechterhaltung der Dialyse während der Belieferung des Badbehälters 156 mit frischem Dialysat, wodurch Unterbrechungen der Dialysebehandlung des Patienten auf ein Mindestmaß verringert werden.

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Es ist ersichtlich, daß die Schaltung der Steuertafel ausdrücklich zum Zwecke der Erklärung vereinfacht wurde und daß die verschiedenen oben beschriebenen Vorgänge auf sehr viele verschiedene Arten durchgeführt werden können.

Die Steuertafel 220 enthält auch die erläuternde Schaltung für-die Anzeiger 128, 130, 132, 134 und 136 (Fig. 1). Wie oben angegeben. 1iefern die Sensoren über ein Kabel 110 Signale zur Steuertafel 220. Die einzelnen Leitungen im Kabel 110 sind an entsprechende Anzeiger 128, 130 und 132 angeschlossen. Zusätzlich sind Leitungen enthalten, die zu einem ODER-Verknüpfungsglied 280 führen, so daß bei Anzeige eines abnormalen Zustands auch ein Eingang zum Anzeiger 136 vorhanden ist. Wegen eines NICHT-Verknüpfungsglieds 282 wird andernfalls der Anzeiger 134 erleuchtet, um zu zeigen, daß die Zustände "normal" sind.

Das ODER-Verknüpfungsglied 280 und das NICHT-Verknüpfungsglied 282, die ein gewöhnlicher umpolender Verstärker sein können, sind zusammen mit den Flip-Flops 234 und 240 und dem D-Flip-Flop 250 genormte elektronische Bestandteile. Darüberhinaus kann die Steuertafel 220 anstatt gesonderter Bestandteile Chips mit integrierten Schaltkreisen verwenden, um soviele elektronische Funktionen wie gewünscht auf einem Schaltkreis-Chips festzulegen. In der Tat sind beispielsweise die Flip-Flops im allgemeinen einzelne Schaltkreis_c_nip_S

Von der Firma Micromite Company of California hergestellte Zahnradpumpen Modell 08-33-103 ergeben geeignete Pumpeneinheiten 166 und 168. Der Motorteil arbeitet bei einer vom Spannungseingang bestimmten Drehzahl und weist für den Pumpenteil einen Magnetantrieb auf. Die Pumpe 166 kann mit einem geeigneten Beipaß versehen sein. Die zur Pumpe 168 gelieferte Spannung kann zum Aufrechterhalten einer konstanten Drehzahl entsprechend der Belastung geregelt werden,oder der Motorteil kann von synchroner Bauart sein, der unabhängig von der Belastung eine konstante Drehzahl sicherstellt.

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Die Pumpe 158 kann eine übliche Zentrifugalpumpe sein, während die Pumpe 190 eine abschl iessende Pumpe ist, d. h. eine zwangsläufig fördernde Pumpe, die beispielsweise durch eine Kolbenpumpe gegeben ist. Der Motor 214 für das Ventil 180 kann ein gewöhnlicher Getriebemotor sein.

Der Niveausensor 222 ist beispielsweise ein linearer Spannungsdifferenzumformer mit einem beweglichen Kern, der von einem auf das Flüssigkeitsniveau in der Entlüftung 224 ansprechenden Schwimmer zur Steuerung der Verbindung zum Umformer.

Es können andere geeignete Arten von Sensoren verwendet werden, etwa optische, kapazitive oder ein Schwimmer, die mit verschiedenen integrierten Schaltungen versehen sind zum Hervorbringen derlinearen Spannungsabhängigkeit.

Das System ist atmosphärisch, d. h. anstatt völlig geschlossen zu sein zur Atmosphäre hin offen. Der Zugang zur Atmosphäre erfolgt über die Entlüftungsrohre 224 und/oder 228 (Fig. 3). Auf diese Weise werden Blasen von Gas, etwa Luft, die sonst in das umlaufende Dialysat eindringen und darin verbleiben könnten sowie das wirksame Arbeiten des Dialysators 50 unterbrechen können, aus dem System beseitigt.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 und 6 erläutert. Diese Ausführungsform ist im allgemeinen der Gesamtfunktion und Betriebsart der Ausführungsform von Fig. 1 bis 4 ähnlich, weshalb nur solche Teile hiervon im einzelnen beschrieben werden, die von den bereits in Verbindung mit Fig. 1 bis' 4 beschriebenen abweichen. Für Elemente mit gleichen Funktionen werden gleiche Bezugszeichen verwendet.

Bei dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Präzisionsregelung des Betriebs der künstlichen Niere, insbesondere das Entfernen von Abfallwasser durch Ultrafiltration, durch das automatische Umschalten zwischen zwei Vorratsbehältern

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für das Dialysat in Verbindung mit zwei Pumpen in den entsprechenden Wegen zu und von der künstlichen Niere. Diese beiden Pumpen arbeiten mit komplementären Drehzahlen, so daß, wenn die Drehzahl der einen Pumpe erhöht wird, die Drehzahl der anderen Pumpe abnimmt, wodurch eine konstante Strömung durch die künstliche Niere aufrechterhalten wird, während gleichzeitig unter der Regelung von zu den Behältern gehörenden Niveausensoren eine vorgeschriebene Geschwindigkeit der Ultrafiltration durch eine dritte Pumpe aufrechterhalten wird. Anstatt des einzigen Abflusses der ersten Ausführungsform (124 von Fig. 1 und 3 sowie 12 von Fig. 2) sind gesonderte Abflüsse vorgesehen.

Bei dieser zweiten Ausführungsform sind zwei Behälter für Dialysat vorgesehen. Anstatt daß, wie bei der ersten Ausführungsfarm, ein Behälter ein "Haite"-Behälter für den anderen ist, sind jedoch im vorliegenden Fall die beiden Behälter so gebaut und im System angeordnet, daß sie, wie im folgenden noch zu beschreiben, aus dem Dialysatkreis automatisch ein- und augeschaltet werden können, wodurch es möglich wird, die Dialyse am Patienten mit einer minimalen Unterbrechung des tatsächlichen Dialysevorgangs durchzuführen.

Dialysat von der Quelle 30 tritt bei der öffnung 116 ein und wird durch Schwerkraft über eine Leitung 300 zu einem Ventil und auch über eine Leitung 304 zu einem Ventil 306 gefördert, vergl. Fig. 5. Wenn das Ventil 302 geöffnet ist, tritt Dialysat über eine Leitung 210 in einen Behälter 108 ein. Wenn das Ventil 306 geöffnet ist, tritt in ähnlicher Weise Dialysaf über eine Leitung 314 in einen Behälter 312 ein.

Sind einmal die Behälter 308 und 312 gefüllt, so kann das Dialysat entsprechend der Einstellung eines Ventils 320 aus irgendeinem hiervon gepumpt werden. Unter der Annahme, daß das Ventil 320 gemäß Fig. 6 unten eingestellt ist, kann das Dialysat vom Behälter 312 über eine Leitung 322 in eine Pumpe 324 und von dieser Pumpe über eine Leitung 326 zur Dialysatoröffnung strömen.

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Das Dialysat kehrt vom Dialysatdr über die Öffnung 122 und über eine Leitung 328 in eine Pumpe 330 zurück. Das Dialysat wird dann von dieser Pumpe 330 durch die offene Seite des Ventils 320 über eine Leitung 332 in den Behälter 312 abgezogen.

Wenn das System bereit für eine frische Zufuhr von Dialysat ist, schließt das Ventil 320 gegenüber dem Behälter 312 und öffnet gegenüber dem Behälter 308. Wenn dies stattfindet, wird das Dialysat über eine Leitung 334 abgezogen, die durch den unteren Teil des Ventils 320 zu einer Verbindung mit der Leitung 322 und dann in die Pumpe 324 führt. Von der Pumpe 324 bewegt sich das Dialysat über die Leitung 326 wie vorher und kehrt über die Leitung 328 in die Pumpe 330 zurück. Es fließt dann über die Leitung 332 zu einer Verbindung mit der Leitung 336, die ähnlich der Leitung 334, durch das Ventil 320 zurück zum Behälter 308 führt.

Während frisches Dialysat aus dem Behälter 308 abgezogen wird, wird das.ausgeteilte Dialysat im Behälter 312 über eine Leitung 338 durch ein Ventil 340 gezogen und durch Schwerkraft in eine Abflußleitung 342 und einen Abfluß 344. In ähnlicher Weise wird, während frisches Dialysat vom Behälter 312 abgezogen wird, das ausgeteilte Dialysat im Behälter 308 über eine Leitung 346 durch ein Ventil 348 abgezogen und durch Schwerkraft in eine Abflußleitung 305 und einen Abfluß 344 hinausgetrieben.

Wenn eine Ultrafiltration stattfinden soll, wird eine Pump.e 352 betrieben, die rücklaufendes Dialysat von der Rücklaufsei te der Pumpe 330 abzieht. Wie in Fig. 5 angegeben, erfolgt dies durch eine Verbindungsstelle 354 in der Leitung 332 zwischen der Pumpe 330 und dem Ventil 320. Es könnte stattdessen jede vergleichbare Anordnung verwendet werden. Von der Verbindungsstelle 354 wird das Dialysat über eine Leitung 356 abgezogen und über eine Pumpe 352 über eine Leitung 358 in eine Auslaßöffnung 360 hinausgetrieben. Um ein gleichzeitiges Stattfinden der Ultra-

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filtration zusammen mit der Behälterentleerung zu vermeiden, sind gesonderte Ablauföffnungen 344 und 360 vorgesehen. Das Ultrafiltrat von der Auslaßöffnung 360 kann gemessen werden zur Bestätigung des richtigen Betriebs des Ultrafiltrationsreglers.

Die obigen Vorgänge werden durch eine an einer Reglertafel 400 angebrachten Schaltung und durch Niveausensoren 402 und 404 geregelt, die an Entlüftungsrohren 406 und 408 der Behälter 308 bzw. 312 angebracht sind. Wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Entlüftungsrohre 406 und 408 zur Atmosphäre hin offen.

Einzelheiten eines geeigneten Ventils 320 sind in Fig. 6 gezeigt. Der Ventilmechanismus enthält einen Rahmen 420 mit Druckplatten 422 und 424, die die Leitungen 322 und 323 sowie die Leitungen 334 und 336 berühren können. Die Druckplatten werden von einer Antriebsplatte 426 über Schraubenfedern 428, 430, 432 und 434 angetrieben. Die Antriebsplatte 426 wird durch Walzen 436 und geführt und steht in Gewindeingriff mit einer Welle 440. Letztere ist eine Verlängerung einer Ankerwelle 442 eines Antriebsmotors 444.

Wenn der Motor 440 (durch die "V"-Leitungen) von der Reglertafel 400 aus betätigt wird, wird die Platte 426 schnell hinauf oder hinab getrieben bis ein Grenzschalter 446 oder 448 berührt wird zum Abschalten des Motors 444. Wenn sich die Platte 426 in der in Fig. 6 gezeigten Stellung befindet, werden die Leitungen 334 und 336 durch den über die Federn 432 und 434 zur Platte 424 übertragenen Druck geschlossen, sind die Leitungen 322 und 332 offen und ist ein Signal vom Grenzschalter 446 erhältlich. Umgekehrt wird, wenn die Platte 426 von der mit Gewinde versehenen Welle 440 aufwärts gezogen wird, ein Druck über die Federn 428 und 430 übertragen bis die Platte 422 den oberen Grenzschalter 448 berührt und die Leitungen 322 und 332 schließt sowie die Leitungen 334 und 336 öffnet.

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Der Motor 444 ist vorteilhaft ein Flachmotor ("pancake" type ) der Printed Motors Division of Kollmorgen Corp. of Glen Cove, New York.

Die Spannung in gewünschter Höhe für diese zweite Ausführungsform wird über einen Umformer 232 vom Kabel 230 geliefert.

Ein erklärender ins einzelne gehender Betrieb der Regeleinheit 10 für die zweite Ausführungsform von Fig. 5 erfolgt wie durch Fig. 5 angegeben. Die Regeleinheit 10 wird mit an die Öffnung 116 angeschlossener Dialysatquel1e durch Schließen des Schalters 460 in Betrieb gesetzt. Dies setzt einen Flip-Flop 462, der das Ventil 302-öffnet bis ein geeignetes Niveau vom Niveausensor 402 angezeigt wird, das den Flip-Flop 462 zurückstellt und das Ventil 302 schließt. Ein Flip -Flop ist eine elektronische Vorrichtung mit zwei Zuständen mit einem Ausgang mit einem hohen Niveau oder einem niedrigen Niveau entsprechend dem Signal an einer Set - Klemme S und einer Reset-Klemme R.

Ist der Behälter 308 einmal voll _t so kann er durch die Pumpe 324 und 330 für eine Dialyse verwendet werden., vorausgesetzt, daß die Leitungen 334 und 336 offen sind (d. h. der Grenzschalter 448 des Ventils 320 ist eingeschaltet und die Leitungen 322 und 332 sind geschlossen, vergl .· Fig. 6). Bei eingeschaltetem Grenzschalter 448 und vollem Behälter.308 (so daß ein Regelsignal vom Niveausensor 402 erscheint wird ein UND-Verknüpfungsglied 463 betätigt. Dies betätigt ein Glied 164, das dem Niveau des Signals vom Sensor 402 gestattet, die Pumpenverstärker 466 und 468 zu regeln. Dies leitet, wie oben beschrieben, den Dialysestrom vom Behälter 308 ein.

Während der erste Behälter 308 dialysiert, d.h". an den Dialyseflüssigkeitskreis angeschlossen ist, füllt der zweite Behälter 312 entsprechend der Regelung durch den Q-Ausgang und vom UND-Verknüpf ungsgl ied betätigten Flip-Flops 470. Der ^-Ausgang öffnet das Ventil 306 und bewirkt den Beginn der Füllung des· zweiten Behälters.

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Wenn sich der Grenzschalter für die obige Arbeitsfolge nicht in der richtigen Stellung befunden hätte, wäre er nach einer angemessenen Verzögerung in einer Verzögerungseinheit 472 von einem Signal aus dem Niveausensor 402 in die Arbeitsstellung gesetzt worden, um ein Schließen eines NICHT-Verknüpfungsglieds 474 zu ermöglichen, wenn keine Betätigung des Ventils 320 zum Ändern des Ansprechens des Grenzschalters angezeigt wird.

Der "Q-Ausgang des Flip-Flops 470 öffnet auch das Ablaßventil 348 während eines zeitlich geregelten Intervalls durch einen monostabilen Multivibrator 476 sowie auch das Ventil 320 nach einem von einer Verzögerungseinheit 478 vorgesehenen Verzögerungsintervall. Dies ändert die Einstellung des Ventils 320 zur schnellen Verlagerung der Dialyse auf den zweiten Behälter 312, wenn dieser bis auf das vom Sensor 404 angegebene geeignete Niveau gefüllt ist. Dieser Sensor 404 wirkt mit dem Signal aus dem ersten Grenzschalter 446 an einem UND-Verknüpfungsglied zusammen zum Betätigen des Verknüpfungsglieds 472 zur Regelung der Pumpenverstärker 466 und 468.

In der Zwischenzeit füllt der ^-Ausgang des Flip-Flops 470 den ersten Behälter 308 und öffnet das Ventil 340 über eine Verzögerungseinheit 484 durch einen monostabilen Multivibrator 482.

Als Ergebnis schaltet die Regeleinheit 10 die Behälter 308 und 312 automatisch zwischen den Dialyse- und Füllzyklen. Nach Wunsch können geeignete Zeitverzögerungsperioden vorgesehen werden.

Zusätzlich sieht die Regeleinheit 10 eine Präzisionsregelung der Ultrafiltration vor. Das Ul trafiltrat wird durch die zwangsläufig fördernde Pumpe 352 abgezogen, die von einem veränderlichen Verstärker 486 betrieben wird, dessen Einstellung vom Regelknopf 126 bestimmt wird.

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Wenn die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit auf Null eingestellt ist, ist kein Abfal!fluid von der künstlichen Niere 50 abzuziehen und stellen die Verstärker 466 und 468 die Drehzahlen der Pumpen 324 und 330 so ein, daß der Druck des Dialysats in der künstlichen Niere im wesentlichen derselbe wie derjenige des Bluts ist. Folglich kann kein Abfallfluid aus dem Blut in das Dialysat strömen,

Wenn die Ul trafi1trationsgeschwindigkeit auf über Null eingestellt ist, arbeitet die Pumpe 352 und fällt das Niveau des Fluids im Sensor 402 oder 404 (in Abhängigkeit davon, welcher Behälter im Augenblick dialysiert), was eine Spannungszunahme des Verstärkers 468 und eine entsprechende Spannungsabnahme des Verstärkers 466 bewirkt. In der Tat wirken die Verstärker 466 und 468 als Arbeitsverstärker mit einer quergekoppelten Eingangsklemme I und einer negativen Eingangsklemme NI. Durch die Energiezufuhr 488 wird eine Bezugsspannung mit konstanter Amplitude vorgesehen.

Als Ergebnis paart sich jede Drehzahl zunähme der Pumpe 330 mit einer Drehzahlabnahme der Pumpe 324. Umgekehrt paart sich jede Drehzahl abnahme der Pumpe 330 mit einer Drehzahl zunähme der Pumpe 324. Folglich wird trotz jeglicher Änderung der Ultrafiltrationsgeschwindigkeit die Dialysatströmungsgeschwindigkeit merklich konstant gehalten. Im Fall der plattenförmigen künstlichen Niere von Fig. 2 liefern die Pumpen 330 und 324 einen negativen Druck in der künstlichen Niere, wobei die Pumpe 330 schneller als die Pumpe 324 arbeitet. Die vom Regelknopf 126 hergestellte Ultrafiltrationsgeschwindigkeit kann durch Messen der Abflußgeschwindigkeit geprüft werden.

Die Verwendung von zwei Pumpen 324 und 330 zum Speisen des Dialysators 50 in Verbindung mit der Niveaumessung im Dialysebehälter 308 oder im Behälter 312 durch den Sensor 402 oder (beziehungsweise) ermöglicht eine Präzisionsregelung der Ultrafiltration. Das System ist unabhängig von den Umgebungsbedingungen seibsteinstellend auf den gewünschten Betrieb.

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2669377 •UP*

Es ist ersichtlich, daß die Schaltung der Regeltafel 400 zum Zwecke der Erläuterung ausdrücklich vereinfacht wurde und daß die verschiedenen oben beschriebenen Betriebsarten auf sehr viele Arten durchgeführt werden können.

Die Regeltafel 400 enthält auch eine erläuternde Schaltung für die Indikatoren 128, 130, 132, 134 und 136 (Fig. 1). Wie oben angegeben liefern die Sensoren Signale über ein Kabel 110 zur Regeltafel 400. Die einzelnen Leitungen im Kabel sind an die jeweiligen Indikatoren 128, 130.und 132 angeschlossen. Zusätzlich führen die Leitungen zu einem ODER-Verknüpfungsglied 490, so daß bei Anzeige irgendeines abnormalen Zustands ein Eingang zum Indikator 136 vorliegt. Andernfalls wird wegen des NICHT-Verknüpfungsglieds 464 der Indikator 134 erleuchtet, um anzuziegen, daß die Zustände normal sind.

Das UND-Verknüpfungsglied 463 und das NICHT-Verknüpfungsglied 474,das ein gewöhnlicher verstärkender Inverter sein kann, sind zusammen mit den Flip-Flops 462 und 470 und dem D-Flip-Flop 476 genormte elektronische Teile. Darüberhinaus kann die Regeltafel 400 anstatt von einzelnen Teilen integrierte Schal tungs_Chips verwenden, um soviele elektronische Funktionen wie gewünscht auf einem Schal tungs-Chips festzulegen. In der Tat sind beispielsweise die Flip-Flops im allgemeinen einzelne Schaltungs-Chips.

Geeignete Pumpeinheiten 324 und 330 ergeben sich durch die von der Micromite Company of California hergestellten Zahnradpumpen Modell 08-33-103. Der Motorteil arbeitet bei einer vom Spannungs· eingang bestimmten Drehzahl und weist einen Magnetantrieb für den Pumpenteil auf.

Die. Pumpe 352 kann eine übliche Zentrifugalpumpe sein, während die Ventile oder Pumpen 302, 306, 340 und 348 nach Wunsch zwangsläufig fördernd sein können. Eine solche Pumpe ist eine

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zwangsläufig fördernde Pumpe» etwa beispielsweise eine KoI benpumpe.

Die Niveausensoren 402 und 404 sind beispielsweise lineare Spannungsdifferenzumformer mit einem beweglichen Kern, die vom Niveau der Flüssigkeit in den Entlüftungsrohren eingestellt werden, mit denen sie verbunden sind zum Steuern der Kupplung mit jedem Umformer. Wie oben angegeben sind die Entlüftungsrohre zur Atmosphäre hin offen.

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Leerseife

Claims

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1. Dialysatorsystem mit einem eine semipermeable Membran aufweisenden Dialysator für Dialyse und Ultrafiltration und mit einem Behälter für Dialyseflüssigkeit, gekennzeichnet durch eine Einrichtungm die den Strom von Dialyseflüssigkeit von im wesentlichen konstantem Volumen zwischen dem Behälter und dem Dialysator umwälzt, durch eine Einrichtung zum Abziehen eines Bruchteils der Dialyseflüssigkeit vom System, durch Entlüftungen (224, 228, 406, 408), die den Behälter mit der Atmosphäre verbinden, durch eine Einrichtung (222, 224, 402, 404), die ein im wesentlichen konstantes Niveau von Dialyseflüssigkeit im Behälter aufrecht erhält, durch eine Einrichtung (270, 486, 190, 252), die den Umfang des Abzugs des Bruchteils der Dialyseflüssigkeit steuert, und durch eine Ventil einrichtung (180, 320), die den Behälter vom Dialysator trennt, während der Behälter mit frischer Dialyseflüssigkeit nachgefüllt wird.

2. Dialysesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (180) einen Beipaß (182) für Dialyseflüssigkeit im Dialysatorsystem vorsieht, während der Behälter davon getrennt ist, wenn er mit frischer Dialyseflüssigkeit nachgefüllt wird.

3. Dialysatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Behälter (308, 312) für Dialyseflüssigkeit vorgesehen sind, und daß die Ventileinrichtung (320) einen Behälter mit dem Dialysator verbindet und den anderen Behälter vom Dialysator trennt und umgekehrt.

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4. Dialysatorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Ventile (302, 306, 340, 348) jeden Behälter mit einer Quelle von frischer Dialyseflüssigkeit und diesen Behälter mit einem Abfluß verbinden, während die Ventileinrichtung (320) den anderen Behälter mit dem Dialysator verbindet.

5. Dialysatorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Umwälzen des Stroms von Dialyseflüssigkeit zwei zwangsläufig fördernde Pumpen (166, 168 oder 324, 330) aufweist, von denen die eine stromauf und die andere stromab des Dialysators (50) angeordnet ist, und daß eine Einrichtung (264, 466, 488) vorgesehen ist, die den Betrieb der beiden Pumpen in Bezug aufeinander so steuert, daß in diesem Behälter ein im wesentlichen konstantes Niveau von Dialyseflüssigkeit aufrecht erhalten wird.

6. Dialysatorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden zwangsläufig fördernden Pumpen von einem Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, während die andere Pumpe von einem Motor mit veränderlicher Drehzahl angetrieben wird.

7. Dialysatorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, . daß die vom Motor mit konstanter Drehzahl angetriebene Pumpe stromauf vom Dialysator und die andere Pumpe stromab vom Dialysator angeordnet ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Drehzahl des Motors mit veränderlicher Drehzahl erhöht, wenn das Niveau von DialysefTüssigkeit im Behälter ansteigt, und umgekehrt.

8. Dialysatorsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Motor mit konstanter Drehzahl angetriebene Pumpe stromab vom Dialysator und die andere Pumpe stromauf vom Dialysator angeordnet ist, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Drehzahl des Motors mit veränderlicher Drehzahl

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vermindert, wenn das Niveau von Dialyseflüssigkeit im Behälter zunimmt und umgekehrt.

9. Dialysatorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pumpen mit komplementären Drehzählen angetrieben werden, von denen die eine zunimmt, wenn die andere abnimmt und umgekehrt.

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