DE2851064A1

DE2851064A1 - Dosiervorrichtung fuer einen haemodialyseapparat

Info

Publication number: DE2851064A1
Application number: DE19782851064
Authority: DE
Inventors: Donald Brous
Original assignee: BROUS
Current assignee: BROUS
Priority date: 1976-01-06
Filing date: 1978-11-25
Publication date: 1980-06-04
Also published as: FR2444470B3; US4134834A; FR2444470A1; GB2035129B; GB2035129A

Description

PATENTANWÄLTE *ÖO I U64

DIPL.-ING. ALEX STENGER

D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Malkastenstraße2 -^- DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unser Zeidien: 19 ^75 Datum: 21. November 1978

Donald Brous , Hunt Road, USA - Peterborough

Dosiervorrichtung für einen Hämodialyseapparat

Der Stand der Techniic hinsichtlich Dosierung und/oder Vermischung der verschiedenen Bestandteile von Dialysat ist insofern von Nachteil, als nach den zur Zeit bekannten Verfahren eine jeweils gleichzeitige Herstellung von größeren Mengen als 50 Gallonen erforderlich ist und als weiterhin die Zumessung genauer Mengenanteile von Konzentrat und Wasser zur Bereitung von Dialysat der jeweils richtigen Zusammensetzung bzw. Konzentration im allgemeinen den Einsatz raffinierter elektronisch gesteuerter Dosierpumpen erfordert. Der Grund, warum diese vorbekannte Technik als einigermaßen zufriedenstellend anzusehen war, bestand darin, daß ein Großteil der Dialysenbehandlung in Krankenhäusern und Nierenzentren an einer Vielzahl von Patienten vorgenommen wurde, so daß diese hergestellten großen Dialysatmengen innerhalb einer annehmbar kurzen Zeit aufgebraucht werden können.

Die moderne Technik hat tragbare Dialyseapparate zur Benutzung durch Einzelpatienten zu Hause entwickelt, die entsprechend die Herstellung von Dialysat in viel kleineren Mengen erforderlich machen. Es liegt auf der Hand, daß die Genauigkeit, mit welcher die Verdünnung des Konzentrats auf die jeweils vorgeschriebene Stärke erfolgt, insgesamt als Faktor von entscheidender Bedeutung anzusehen bleibt.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiervorrichtung zu schaffen, die in einen tragbaren Hämodialyseapparat ohne weiteres integriert werden kann und gleichzeitig die wichtige Voraussetzung einer exakten Zumessung erfüllt, so daß die Herstellung von Dialysat in genauer Konzentration reproduzierbar ist.

Bei einem Mehrpatientensystem besteht die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung aus zwei relativ kleinen Kunststoffbehältern von 1 1 Passungsvermögen, von denen jeder mit zwei elektrisch betätigten Einlaßventilen zur gleichzeitigen Zufuhr von Dialysatkonzentrat und Leitungswasser zur Verdünnung versehen ist. Jeder Behälter weist außerdem ein elektrisches Auslaßventil auf, über das Dialysat in dem jeweils richtigen Mischungsverhältnis vom Behälter der am Bett des Patienten postierten Apparatur zugeleitet wird. Die Zufuhr von Dialysäbkonzentrat zum Behälter erfolgt von einem gesonderten Behälter entsprechender Abmessung aus mittels einer Klarkunststoff«Kolbenpumpe mit Rückschlagventil. Jeder dieser Behälter zur Aufnahme von Dialysat im jeweils richtigen Mischungsverhältnis ist zur Aufnahme von ca. 1 Liter verdünnten Konzentrats im Bereich zwischen einem magnetischen Schwimmerschalter zur Begrenzung des oberen und einem solchen zur Begrenzung des unteren Flüssigkeitsspiegels programmiert, wobei die Pumpe für die Zudosierung von ca. 50 ml Konzentrat eingestellt ist.

Die Pumpe dosiert die vorgeschriebene Menge Dial3Patkonzentrats in einen der Dosierbehälter, wobei gleichzeitig Wasser mit hoher Geschwindigkeit in den Behälter einströmt und sich mit dem Konzentrat vermischt dergestalt, daß eine Einliterfüllung hergestellt wird.

Nach erfolgter Herstellung des Dialysats im richtigen Mischungsverhältnis öffnet das Auslaßventil und saugt die Pumpe dieses

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Dialysat aus dem Behälter unter Weiterleitung über einen Leitfähigkeitswä^chter und ein Dreiwegeventil zu der am Bett des Patienten postierten Apparatur.

Während der eine Dosierbehälter entleert, wird der zweite in der vorbeschriebenen Art und Weise mit Dialysatkonzentrat und Wasser zur Bereitstellung eines weiteren Behälterinhalts an Dialysat in der rezipierten Zusammensetzung beschickt. Sobald der Dialysatspiegel im ersten Behälter seine Niedrigmarke erreicht, wird das Auslaßventil in Ansprechung an ein elektrisches Signal geschlossen und gleichzeitig das Auslaßventil des zweiten Behälters geöffnet, so daß die Pumpe unterbrechungslos die zweite Dialysatfüllung absaugt. Während der abwechselnden Füllung und Entleerung der Dosierbehälter erfolgt eine selbständige und kontinuierliche Hin- und Herschaltung.

Ein Einzelpatientensystem ist tragbar und besteht aus einem einzelnen Behälter, der gleichzeitig mit Leitungswasser und Dialysatkonzentrat gefüllt wird. Das Fassungsvermögen dieses Behälters beträgt zwischen der von je einem magnetischen Schimmerschalter bestimmten oberen und unteren Flüssigkeitsmarke ca. 1 Liter, wobei die Pumpe zur Abgabe von ca. 30 ml Konzentrat einjustiert ist.

Wird der untere Schwimmerschalter durch das einlaufende Wasser bis über die "Voll"-Marke angehoben, so beginnt die Konzentratpumpe ihren Hub zur Herstellung von Dialysat auf die Dauer von etwa drei Sekunden, wobei in weiteren drei Sekunden eine Rückstellung in ihre Ausgangslage erfolgt, so daß also die Pumpe einen Zyklus von sechs Sekunden bei 360 Grad aufweist und in der zweiten Zyklushälfte erneut Konzentrat einfüllt. Iat der Behälter bis zur Abschaltmarke mit Dialysat im jeweils erforderlichen Mischungsverhältnis aufgefüllt, so schließt der obere magnetische Schwimmerschalter das Wassereinlaß-Magnetventil.

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AusfUhrungsforraen erfindungsgemäß ausgebildeter Dosiervorrichtungen und der zugehörigen Schaltungen werden nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Dosiervorrichtung für das Mehrpatientensystem in Ansicht;

Fig. 2 eine Dosiervorrichtung für das Einpatientensystem in Ansicht;

Figuren 3 u. 4 Schaltungen für die Dosiervorrichtungen gemäß

den Figuren 1 und 2.

Beim Mehrpatientensystem gemäß den Figuren 1 und 3 wird eine Mehrzahl von Behältern, in diesem Fall zwei dieser Behälter 10 und 12 verwendet. Diese Behälter sind mit einer Wasserversorgung 14 und 16, beispielsweise einem Leitungstiahn und einer Konzentratzuführung, beispielsweise in Form Irgendeines beliebigen Behälters, vorzugsweise jedoch in Form des vom Hersteller vorgesehenen Spezialbehälters, verbunden. Diese Behälter sind absolut identisch und arbeiten auch in gleicher Weise , doch versorgt im allgemeinen ein Behälter den Patienten, während der jeweils andere aufgefüllt wird.

Diese Behälter sind vorzugsweise aus Klarkunststoff hergestellt. Ein Magnetventil 20 steuert den Wasserzulauf in den Behälter, beispielsweise den Behälter 10. Ebenfalls ist mit diesem Behälter ein Magnetventil 24 verbunden, das die Konzentratzuflußmenge zum gleichen Behälter reguliert.

In jaäem Behälter befindet sich ein Schwimmer 26 zur Betätigung eines Paars von Schwimmerschaltern 28, 30 mit jeweils einer Hoch- und Niedrigpegelbetätigung. Wild der Niedrigniveauschalter

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durch den Schwimmer aktiviert, so steuert dieser wiederum das Konzentrat-Magnetventil 24 und das Wasserventil 20 an, wodurch der Zustrom in den Behälter eingeleitet wird.

Das Verhältnis zwischen Wasser- und Konzentratmenge ist beispielsweise 34 : 1, doch ist der Mischzyklus nicht vom Zeit-, sondern vom Volumenfaktor abhängig, öffnen also die Magnetventile für Wasser und Konzentrat zur Einleitung des Zustroms, so fließt das Wasser mit einer Geschwindigkeit ein, die beispielsweise in Behälter 10 einen Liter ergibt, wobei das Konzentratventil 24 gleichzeitig öffnet und die Einspeisung von Konzentrat mit ca. 30 ecm oder dem 1/24 Teil eines Liters gestattet. Die Konzentratpumpe 32 ist zyklusmäßig so eingestellt, daß sie rechtzeitig vor dem Ende des Wasserzuflusses abschaltet, um so die optimale Mischung zu gewährleisten. Erreicht der Schwimmer 26 seinen oberen Stand, so wird der Leitungswasserzulauf unterbrochen und das Richtungsventil l8auf eine zum Patienten fördernde Kreiselpumpe (Umwälzpumpe)geöffnet.

Die andere Pumpe usw. arbeitet in gleicher Weise, jedoch im. Wechsel zur ersten (... jedoch umgekehrt). Das heißt, daß bei Ansteuerung des Niedrigniveauventils in Behälter 10 zur Abschaltung des Zulaufs zum Patienten, wobei während der Zufuhr von Dialysat zum Patienten die Wasser- und Konzentrat-Einlaßventile geschlossen waren, der andere Behälter, der bis dahin der Auffüllung und Vermischung im vorgegebenen Mischungsverhältnis diente, sodann automatisch auf Dialysatversorgung des Patienten umgeschaltet wird, wobei dieser Vorgang jeweils solange wie erforderlich andauert, so daß die Hämodialysebehandlung keinerlei Unterbrechung erfährt. Zehn Patienten können mit Hilfe der bisher beschriebenen Vorrichtung gleichzeitig behandelt werden.

Durch den Einsatz relativ kleiner Behälter,d.h. von beispielsweise den Einliterbehältern 10 und 12, und kleiner Hochleistungspumpen vermag ein tragfähiges Kleinsystem sowohl einen Einzel-

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Patienten als auch bis zu zehn und mehr Patienten zu versorgen. Bei der Einpatientenversorgung würde ein Einliterbehälter etwa alle zwei Minuten leerlaufen, bei der Versorgung von zehn Patienten dagegen ein jeder der Behälter etwa alle 12 Sekunden entleeren. Die Zyklusgeschwindigkeit ist hier ausschließlich durch die Leistung beschränkt, mit welcher die Kreiselpumpe die Behälter zu entleeren vermag. Die Relaislogik für die Füll-, Schalt- und Entleerungsfunktion wie auch der Punktionsablauf einer Reihe eigensicherer Vorrichtungen wird durch Haftrelais wahrgenommen, so daß das System mit "Speicherung" ausgestattet ist und bei Ausfall der Stromversorgung oder bei starken Spannungsschwankungen keiner Fehlfunktion unterliegt. Als Teil des Relaissteuersystems sind herkömmliche Instrumente zur Bestimmung der Leitfähigkeit des abströmenden Mediums mit Bypass für Entleerung, optische und akustische Warnmeldungen usw. eingebaut.

Beim Einpatientensystem wird ein einzelner Behälter 34 eingesetzt, welcher der Herstellung von Dialysat im jeweils rieh-

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tigen Mischungsverhältnis dient und in dem die Vermischung von 1 Teil Hämodialysenkonzentrat mit 34 Teilen Leitungswasser erfolgt. Das zudosierte Konzentrat tritt erst dann bei 36 in den Mischbehälter ein, nachdem der Leitungswasserzufluß eingesetzt hat, so daß eine innige Vermischung gewährleistet ist. Die normale Füllzeit für eine Einliterfüllung beträgt bei einem Leitungswasserdruck von 10 bis 60 psi (0.70 bis 4.20 kg/cm ) 10 bis 20 Sekunden: da. diese Füllungen unter Atmosphärendruck vermischt werden, erfolgt eine einfache und wirksame Entgasung.

Der Dosiervorgang ist vollautomatisch und störungssicher. Der Leitfähigkeitswächter reguliert die Zulaufmenge an Dialysat im richtigen Mischungsverhältnis zu einem Unterdruckbehälter. Die Entleerung über die vorbeschriebenen Magnetventil-Schwimmerschalter dauert im Vergleich zum Mehrpatientensystem etwa zwei

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bis drei Minuten, jedoch mit dem Unterschied, daß ab dem Augenblick, da der Schwimmer den unteren Schalter erreicht und bei gleichzeitiger Einschaltung der Wasser- und Konzentratzufuhr den Zufluß zum Patienten unterbricht, nur eine Auszeit von zwei Sekunden erforderlich ist, um den Behälter erneut zu füllen und zur Versorgung des Patienten die Vorrichtung wieder in Betrieb zu setzen. Diese kurzzeitige Unterbrechung der Versorgung des Patienten hat keinerlei Auswirkung auf oder Gefahr für den Patienten. Somit erhellt sich, daß der Vorgang bis auf die Lücke von einigen Sekunden, während der die Auffüllung des Behälters und die erneute Eindosierung von Konzentrat in das Leitungswasser als Vorbereitung für den nächsten Betriebszyklus von zwei oder drei Minuten Dauer erfolgen, praktisch unterbrechungslos abläuft. Natürlich ist entsprechende Vorkehrung für eine Entleerung getroffen.

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Claims

PATENTANWÄLTE

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D-4000 DÜSSELDORF 1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Malkastenstraße2 DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unser Zeichen: 19 ^75 Datum: 21. November 1978

ANSPRÜCHE:

Dosiervorrichtung für einen Hämodialyseapparat, gekennzeichnet durch einen Dialysatbehälter; eine Dialysatversorgungsquellej eine Wasserversorgungsquelle; ein Wasserzufuhrventil, daß die Wasserversorgung zum Behälter öffnet und schließt; ein Dialysatkonzentrat-Zufuhrventil zum öffnen und Schließen der Dialysatkonzentratzufuhr zum Behälter; eine in Reihe mit der DialysatVersorgungsquelle und dem Dialysatzufuhrventil geschaltete Dosierpumpe für die Einspeisung einer genau vorbestimmten Menge Dialysatkonzentrats in den Behälter; eine Hüssigkeitsstandeinrichtung zur Erfassung des oberen Flüssigkeitsstandes im Behälter sowie eine Flüssigkeitsstandeinrichtung zur Erfassung des unteren Flüssigkeitsstandes in demselben; ein Dialysatauslaßventil zum öffnen und Sperren der Dialysatzufuhr vom Behälter zum Patienten; und separate Vorrichtungen,, die auf den vorbestimmten unteren Flüssigkeitsstand ansprechend das Wasser- und das Dialysatkonzentrat-Zufuhrventil Öffnen, das Dialysatauslaßventil schließen und die Ansteuerung der Dialysatkonzentrat-Dosierpumpe zur Eindosierung einer vorgegebenen Dialysatkonzentratmenge in den Behälter bewirken und auf den oberen Flüssigkeitsstand ansprechend das Dialysatauslaßventil öffnen und das Wasser- und Dialysatkonzentrat-Zufuhrventil schließen.

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Telefon (0211) 36 0SU · Telegrammadresse: Dabspatent · Fostsdiedckonto Köln 227610

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2. Dosiervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsstandeinrichtungen zur Erfassung des oberen und unteren Flüssigkeitsstandes aus Hoch- bzw. Niedrigniveauschaltern und einem Schwimmer zur Betätigung dieser Schalter bei Erreichen der vorgegebenen oberen und unteren Flüssigkeitsmarken bestehen.
3. Dosiervorrichtung für einen Hämodialyseapparat, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Behältern; einen Auslaß von den Behältern für die Zufuhr von Dialysat zu einem bzw. mehreren Patienten; Dialysatausström-Richtungsventile für jeden Behälter zur wahlweisen und abwechselnden Dialysatabgabe; einen Schwimmer in jedem Behälter; Hoch- und Niedrigniveauschalter in jedem Behälter, die jeweils vom Schwimmer betätigt werden; eine Dialysatkonzentrat-Versorgungsquelle; eine Wasserversorgungsquelle; eine DcsLerpumpe für das Zupumpen einer genau dosierten Dialysatkonzeritratmenge aus der Konzentratversorgungsquelle zu den Behältern in abwechselnder Reihenfolge; ein erstes Konzentratzufuhrventil zwischen einem Behälter und der Pumpe und ein zweites Konzentrat-Zufuhrventil zwischen dem anderen Behälter und der Pumpe; ein erstes Wasserzufuhrventil zwischen der Wasserversorgung und dem einen Behälter und ein zweites Wasserzufuhrventil zwischen der Wasserversorgung und dem zweiten Behälter; wobei das erste Konzentrat-Zufuhrventil und das erste Wasseraufuhrventil auf die Betätigung des oberen Niveauschalters in dem einen Behälter ansprechend die Konzentrat- und Wasserzufuhr zu diesem Behälter sparren und auf die Betätigung des unteren Niveauschalters in diesem einen Behälter ansprechend die Konzentrat und Wasserzufuhr zu diesem Behälter öffnen; wobei das zweite Konzentrat-Zufuhrventil und das zweite Wasserzufuhrventil auf die Betätigung des oberen Niveauschalters in .dem anderen Behälter die Konzentrat- und Wasserzufuhr zu diesem Behälter sperren und auf die Betätigung des unteren

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Niveauschalters in diesem anderen Behälter ansprechend die Konzentrat- und Wasserzufuhr zu diesem Behälter Öffnen; wobei das Ausström-Richtungsventil für einen Behälter auf die Betätigung des unteren Niveauschalters in diesem Behälter ansprechend die Abgabe von Dialysat von diesem Behälter zum Patienten sperrt, während das Ausström-Richtungsventil für den anderen Behälter bei gleichzeitiger Ansprechung auf die Betätigung des unteren Niveauschalters in dem einen Behälter die Abgabe aus dem anderen Behälter zum Patienten freigibt und wechselweise das Ausströtn-Richtungsventil für den anderen Behälter auf die Betätigung des unteren Niveauschalters des anderen Behälters ansprechend die Abgabe von Dialysat aus dem anderen Behälter zum Patienten sperrt, während das Ausström-Richtungsventil des einen Behälters bei gleichzeitiger Ansprechung an die Betätigung unteren Niveauschalters im anderen Behälter die Abgabe vom einen Behälter an den Patienten öffnet; und wobei die Dosierpumpe nach öffnen eines der ersten und zweiten Wasserzufuhrventile so angesteuert wird, daß sie eine genau vorbestimmte Menge von Dialysatkonzentrat abgibt.

St/tnr

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