DE3006718A1 - METHOD FOR PREPARING A LIQUID FROM ACCURATELY DOSED INGREDIENTS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD - Google Patents
METHOD FOR PREPARING A LIQUID FROM ACCURATELY DOSED INGREDIENTS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHODInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitung einesThe invention relates to a method for preparing a
Fluidums, insbesondere einer Flüssigkeit aus genau dosiertenFluid, in particular a liquid from precisely dosed
Bestandteilen soitfie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Components such as a device for carrying out the method.
Verfahren und Vorrichtung der Erfindung eignen sich insbesondere für die Herstellung von Dialysatlösungen zur Verwendung in Dialysen, Ultrafiltration und dergleichen.The method and device of the invention are particularly suitable for the preparation of dialysate solutions for use in Dialysis, ultrafiltration and the like.
Auf verschiedenen Gebieten der chemischen Industrie besteht ein steigendes Bedürfnis nach Verfahren und Vorrichtungen, die eine leichte und genau Steuerung der Konzentration von Bestandteilen einer Lösung ermöglichen, wie auch zur Herstellung von verschiedenen Reagenzien und insbesondere Dialysatlösungen für die Verwendung bei der Steuerung und Überwachung von Stoffwechselfunktionen, beispielsweise in künstlichen Nierensystemen. Um derartige Dialysatlösungen konstanter Konzentration herzustellen, ist es bekannt Verfahren anzuwenden, bei denen die Menge an Konzentrat oder festen Bestandteilen und flüssigen Verdünnungsbestandteilen getrennt voneinander mittels einer Dosierpumpe oder dergleichen genau bemessen und dann miteinander vermischt werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der US-PS 3 804 107 bekannt. Nachteilig an einem solchen Verfahren ist, daß es erforderlich ist, die einzelnen Mengen des Konzentrates und der flüssigen Verdünnungskomponenten genau auszumessen, weshalb für die Durchführung eines solchen Verfahrens eine vergleichsweise komplizierte Apparatur erforderlich ist. Nachteilig an einer solchen Verfahrensweise ist ferner, daß oftmals Lösungen mit ungenauen Konzentrationen erzeugt werden, insbesondere dann, wenn der Unterschied der Mengen der flüssigen Komponenten groß ist und wenn das Vermischen der Komponenten unter Bedingungen erfolgt, bei der die Komponenten sich in Kontakt mit einem Gas befinden, z.B. Luft, wodurch Teile des Gases in unerwünschter Weise in die herzustellende Flüssigkeit eingeführt werden.In various areas of the chemical industry there is an increasing need for methods and devices that have a allow easy and precise control of the concentration of components of a solution, as well as the preparation of different ones Reagents and in particular dialysate solutions for use in the control and monitoring of metabolic functions, for example in artificial kidney systems. To produce such dialysate solutions of constant concentration is it is known to use methods in which the amount of concentrate or solid ingredients and liquid diluent ingredients measured separately from one another by means of a metering pump or the like and then mixed with one another. Such a method is known, for example, from US Pat. No. 3,804,107. The disadvantage of such a process is that that it is necessary to precisely measure the individual amounts of the concentrate and the liquid diluent components, which is why a comparatively complicated apparatus is required to carry out such a process. Disadvantageous at Such a procedure is also that solutions with imprecise concentrations are often produced, especially when when the difference in the amounts of the liquid components is large and when the components are mixed under conditions in which the components are in contact with a gas, e.g. air, causing parts of the gas in undesirable ways are introduced into the liquid to be produced.
Des weiteren muß ein Patient, der einer Dialyse durch eine künstliche Niere bedarf, jede Woche mehrmals in ein Krankenhaus gebracht werden, um langwierigen Hämodialysebehandlungen unterxvor-Furthermore, a patient undergoing dialysis by an artificial Need to be taken to the hospital several times a week to avoid lengthy hemodialysis treatments.
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fen zu werden, die naturgemäß den täglichen Ablauf seines Lebens stören. Um eine Behandlung des Patienten zu Hause zu ermöglichen, ist eine kompakte Dialysevorrichtung erforderlich, die leicht in Betrieb genommen werden kann und genau arbeitet, weshalb die Entwicklung einer derartigen Dialysevorrichtung ein seit langem angestrebtes Ziel ist.that naturally disturb the daily routine of his life. To treat the patient at home too what is required is a compact dialysis machine that is easy to operate and accurate works, which is why the development of such a dialysis machine has long been a desired goal.
Aus den US-PS 4 037 616 und 4 096 059 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dosierung und zum Vermischen von Flüssigkeiten unter Verwendung einer doppelt wütenden Kolben-Zylindereinheit bekannt. Bei dem in diesen Patentschriften beschriebenen Verfahren ist es jedoch schwierig,die Verhältnisse der Komponenten während kontinuierlich wiederholten Operationen zu verändern. Aus der bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 72379/1977 ist ferner ein geschlossenes Kreislaufsystem für eine gleichzeitige Dialyse und Ultrafiltration bekannt.US Patents 4,037,616 and 4,096,059 disclose a method and apparatus for metering and mixing liquids known using a double furious piston-cylinder unit. In the case of the one described in these patents However, it is difficult to process the proportions of the components during continuously repeated operations to change. From published Japanese patent application (Kokai) No. 72379/1977 is also a closed circulatory system for simultaneous dialysis and ultrafiltration known.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen in einfacher Weise Flüssigkeiten aus genau dosierten Bestandteilen herzustellen.The object of the invention is to provide a method and a device which allow liquids in a simple manner made from precisely dosed ingredients.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet sind.The invention relates to a method and a device for performing the method as characterized in the claims are.
Demzufolge ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Bereitung eines Fluidums aus genau bemessenen oder dosierten Bestandteilen, bei dem man zwei oder mehrere der Bestandteile der herzustellenden Flüssigkeit oder des herzustellenden Fluidums in mindestens einem geschlossenen Behälter eines bestimmten Volumens zum Zwecke der Füllung des geschlossenen Behälters einspeist und die erhaltene Flüssigkeit oder das erhaltene Fluidum aus den eingespeisten und miteinander vermischten Bestandteilen aus dem Behälter abzieht. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man ein oder mehrere der Bestandteile, aus denen die Flüssigkeit oder das Fluidum gebildet wird, in vorbestimmten Mengen, deren Summe nicht ausreicht, um das gesamte Volumen des Behälters zu füllen, in einem Mal oder in mehreren Malen vor oderAccordingly, the subject matter of the invention is a method of preparation a fluid of precisely measured or dosed components, in which two or more of the components the liquid to be produced or the fluid to be produced in at least one closed container of a certain Volume feeds for the purpose of filling the closed container and the liquid obtained or the fluid obtained withdraws from the fed and mixed components from the container. The procedure is characterized by that one or more of the constituents from which the liquid or fluid is formed in predetermined Quantities, the sum of which is insufficient to fill the entire volume of the container, in one or several times before or
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während der andere Bestandteil in den Behälter eingespeist wird, in den Behälter einspeist und daß man den anderen Bestandteil in den Behälter in einer Menge einspeist die ausreicht, um das verbleibende Volumen oder Restvolumen des Behälters zu füllen.while the other ingredient is being fed into the container, feeding into the container and the other ingredient being fed into the container feeds into the container in an amount sufficient to fill the remaining volume or volume of the container.
Gegenstand der Erfindung ist des weiteren eine Vorrichtung zur Herstellung einer Flüssigkeit oder eines Fluidums aus genau dosierten Bestandteilen mit mindestens einem geschlossenen Behälter eines bestimmten Volumens für die Aufnahme von zwei oder mehreren Bestandteilen der herzustellenden Flüssigkeit oder des herzustellenden Fluidums, mindestens einem Vorrichtungsteil für die Einführung von einem oder mehreren der Bestandteile in den Behälter in vorbestimmten Mengen, wobei die Summe dieser Mengen nicht dazu ausreicht, um das gesamte Volumen des Behälters zu füllen, wobei die Einspeisung in einem Mal oder in mehreren Anteilen vor oder während der Einspeisung der anderen Komponente in den Behälter erfolgen kann, mit einem Vorrichtungsteil für die Einführung des anderen Bestandteiles in den Behälter in einer Menge, die ausreicht, um das Restvolumen des Behälters zu füllen und Vorrichtungsteilen für die Abgabe oder den Ausstoß der erzeugten oder gebildeten Flüssigkeit aus den zubemessenen Bestandteilen aus dem Behälter.The invention also relates to a device for producing a liquid or a fluid from precisely dosed ingredients with at least one closed container of a certain volume for the reception of two or several components of the liquid to be produced or of the fluid to be produced, at least one device part for the introduction of one or more of the ingredients into the container in predetermined amounts, the sum of these amounts is not sufficient to fill the entire volume of the container, with the feeding in one time or in several portions can take place before or during the feeding of the other component into the container, with a device part for introducing the other ingredient into the container in an amount sufficient to fill the remaining volume of the container and device parts for dispensing or ejecting the generated or formed liquid from the metered components from the container.
Verfahren und Vorrichtung der Erfindung lassen sich in besonders vorteilhafter Weise im Rahmen von künstlichen Nierensystemen für die Hämodialyse und zum Zwecke der Überwachung von Stoffwechselfunktionen einsetzen.The method and device of the invention can be used in a particularly advantageous manner in the context of artificial kidney systems for hemodialysis and for the purpose of monitoring metabolic functions.
Die Zeichnungen dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Im einzelnen sind dargestellt in:The drawings serve to explain the invention in more detail. In detail are shown in:
Figur 1A eine schematische Ansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung;FIG. 1A shows a schematic view of a device according to the invention;
Figur 1B eine schematische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung einer Vorrichtung nach der Erfindung;Figure 1B is a schematic view of a further embodiment a device according to the invention;
Figur 2A eine schematische Ansicht einer Kolben-Zylindereinheit, die als geschlossener Behälter im Rahmen des erfindungsgemäßenFigure 2A is a schematic view of a piston-cylinder unit, which as a closed container in the context of the invention
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Verfahren angewandt werden kann;Procedure can be applied;
Figur 2B eine schematische Ansicht einer Einheit mit einem Balg, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als geschlossener Behälter verwendet werden kann;Figure 2B is a schematic view of a unit with a bellows, which in the context of the method according to the invention as a closed Container can be used;
Figur 3 eine schematische Ansicht eines Systems für die Trennung von Bestandteilen einer Flüssigkeit oder eines Fluidums, das in vorteilhafter Weise als künstliches Nierensystem verwendbar ist, unter Verwendun-g einer Vorrichtung nach der Erfindung;Figure 3 is a schematic view of a system for the separation of constituents of a liquid or a fluid, which in can advantageously be used as an artificial kidney system, using a device according to the invention;
Figuren 4A und 4B graphische Darstellungen, die die Veränderung des osmotischen Druckes in Abhängigkeit von der Dialysedauer veranschaulichen;FIGS. 4A and 4B are graphs showing the change in osmotic pressure as a function of the duration of dialysis illustrate;
Figur 5 eine schematische Ansicht, welche die Art der Zuspeisung einer flüssigen Komponente gemäß einer Ausgestaltung veranschaulicht; FIG. 5 is a schematic view which illustrates the type of feed of a liquid component according to an embodiment;
Figur 6 eine graphische Darstellung, die die Änderung der Anzahl von Umdrehungen eines Motors im Verlauf der Dialysedauer veranschaulicht undFIG. 6 is a graph which illustrates the change in the number of revolutions of a motor over the course of the dialysis period and
Figuren 7, 8 und 9 weitere Ausgestaltungen der Zufuhr oder Einspeisung der flüssigen Komponenten in den Behälter einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.FIGS. 7, 8 and 9 further configurations of the supply or feed of the liquid components in the container of a device according to the invention.
Im folgenden sollen besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher beschrieben werden. In the following, particularly advantageous embodiments of the The method according to the invention and the device according to the invention are described in more detail.
Die in Figur 1A dargestellte Vorrichtungveist einen geschlossenen Behälter A mit einer inneren Ausheilung ungefähr oder annähernd kugelförmiger Form und von einem konstanten Volumen auf. Der Behälter A weist dabei zwei Kammern 2a und 3a auf, die durch eine Scheidewand voneinander getrennt sind, die aus einem Streck- oder flehnbaren Silicon-Gummi-Diaphragma 1a bestehen kann, wobei dieses Diaphragma 1a über den gesamten Bereich der Aushöhlung verlagert oder ausgedehnt werden kann. Die Vorrichtung weist des weiterenThe device shown in Figure 1A is a closed one Container A with an internal cavity roughly or approximately spherical in shape and of constant volume. The container A has two chambers 2a and 3a, which are separated from one another by a partition, which consists of a stretching or flexible silicone rubber diaphragm 1a may exist, this Diaphragm 1a can be displaced or expanded over the entire area of the cavity. The device also has
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ein Drei-Wege-Solenoid-Ventil 4a auf, durch das Flüssigkeiten in den Behälter eingespeist und aus diesem abgezogen werden können. Die Zufuhrleitung 14, durch welche der Behälter A gespeist wird, setzt sich zusammen aus einer Zufuhrleitung 21 zum Einspeisen eines flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles und einer Zufuhrleitung 22 zum Einspeisen eines flüssigen Konzentrat-Bestandteiles, wobei in die Zufuhrleitung 22 Regulier- oder Absperrventile und 24 eingebaut sind sowie eine Kolbenpumpe 25 vom Injektionsspritzentyp. Die Vorrichtung weist des weiteren eine Abzugsoder Ausstoßleitung 73a für die Abgabe der Flüssigkeit aus der Kammer 2a auf, die an das Drei-Wege-Solenoid-Ventil 4a und eine geeignete Pumpe 74 angeschlossen ist. Pie Kammer 3a weist einen Auslaß 71a auf, der die Verschiebung oder Verstellung des Diaphragmas 1a ermöglicht.a three-way solenoid valve 4a through which fluids fed into the container and withdrawn from it. The feed line 14 through which the container A is fed is composed of a feed line 21 for feeding a liquid diluent component and a supply line 22 for feeding in a liquid concentrate component, wherein in the supply line 22 regulating or shut-off valves and 24 are built and a piston pump 25 of the injection syringe type. The device also has a discharge or discharge line 73a for dispensing the liquid from the Chamber 2a, which is connected to the three-way solenoid valve 4a and a suitable pump 74 is connected. Pie chamber 3a has an outlet 71a, the displacement or adjustment of the Diaphragm 1a allows.
Wenn die Flüssigkeit, die in die Kammer 2a eingefüllt wurde, durch die Pumpe 24 abgezogen worden ist und xrenn von einem zentralen, nicht dargestellten Steuersystem ein Startsignal gegeben worden ist, wenn sich das Diaphragma 1a in Kontakt mit der linken Seite der inneren Wandung des Behälters A befindet, wird das Drei-Wege-Solenoid-Ventil 4a betätigt und es beginnt die Einspeisung des flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles durch die Leitung 21 durch Betätigung einer nicht dargestellten geeigneten Pumpe oder durch Betätigung eines nicht dargestellten Ventiles. Nachfolgend wird die Kolbenpumpe 25 in Betrieb gesetzt, wodurch der flüssige Konzentrat-Bestandteil, dessen Menge bereits abgemessen worden ist, in die Kammer 2a eingespeist wird.When the liquid that has been filled into the chamber 2a has been withdrawn by the pump 24 and xrenn from a central, control system, not shown, a start signal has been given when the diaphragm 1a comes into contact with the left Side of the inner wall of the container A is located, the three-way solenoid valve 4a is actuated and the feed begins of the liquid diluent component through line 21 by actuation of a suitable one, not shown Pump or by actuating a valve, not shown. Subsequently, the piston pump 25 is put into operation, whereby the liquid concentrate component, the amount of which has already been measured, is fed into the chamber 2a.
Das Diaphragma 1a, das sich in engem Kontakt mit der linken Seite der inneren Wandung des Behälters A befindet, wird dabei verschoben, wenn der Verdünnungsbestandteil und die Konzentrat-Bestandteile in die Kammer 2a einfließen.The diaphragm 1a, which is in close contact with the left side of the inner wall of the container A, is displaced when the diluent component and the concentrate components flow into chamber 2a.
Wenn das Diaphragma 1a schließlich in Kontakt mit der rechten Seite der inneren Wand des Behälters A gebracht ist, wird die Zufuhr der flüssigen Komponenten unterbrochen, und zwar bei-When the diaphragm 1a is finally brought into contact with the right side of the inner wall of the container A, the Interrupted supply of the liquid components, both
spielsweise^eines Haltesignals von einem nicht dargestellten mittelsfor example ^ a hold signal from a not shown by means of
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Signalgenerator in Obereinstimmung mit der Anzeige eines nicht dargestellten Druckmeßgerätes. Daraufhin kann die erhaltene Flüssigkeit von genau überwachter oder genau gesteuerter Konzentration, wenn sie benötigt wird, über die Abgabeleitung oder Abzugsleitung 73a durch Inbetriebnahme der Pumpe 74 abgezogen werden.Signal generator in accordance with the display of a no pressure measuring device shown. The liquid obtained can then be of precisely monitored or precisely controlled concentration, if required, withdrawn via the delivery line or drain line 73a by starting up the pump 74 will.
Ist sämtliche Flüssigkeit abgezogen, so wird das Diaphragma 1a in Kontakt mit der linken Seite der inneren Wand des Behälters A gebracht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wechsel in der Anzeige des Druckmessers auf das zentrale Steuersystem übertragen, so daß wiederum ein Signal vom zentralen Steuersystem abgegeben wird, durch das die beschriebene Operation wiederholt wird.When all the liquid is drained, the diaphragm 1a comes into contact with the left side of the inner wall of the container A brought. At this point in time, the change in the pressure gauge display is transmitted to the central control system, see above that in turn a signal is emitted from the central control system by which the described operation is repeated.
Gegebenenfalls kann die Vorrichtung an geeigneter Stelle in der Abzugsleitung einen zusätzlichen Behälter oder eine Bohrung aufweisen, der bzw. die gegebenenfalls einen Rührer aufweisen kann, um ein gleichförmiges Vermischen zu gewährleisten. Andererseits können die einzelnen Komponenten jedoch beispielsweise auch durch Schütteln oder Bewegen des Behälters Λ gleichförmig miteinander vermischt werden. In dem Falle, indem die hergestellte Flüssigkeit als Dialysatlösung verwendet wird, kann an geeigneter Stelle ein Heizgerät für die Temperatursteuerung der Lösung angeordnet werden, um die Körpertemperatur des Patienten zu überwachen. Schließlich kann des weiteren gegebenenfalls auch eine Vorrichtung zum Abtrennen von Gas in der Flüssigkeitszufuhrleitung vorgesehen sein, um die Genauigkeit der Konzentration der hergestellten Flüssigkeit zu erhöhen.If necessary, the device can be in a suitable location the discharge line have an additional container or a bore, which or which optionally have a stirrer can to ensure uniform mixing. On the other hand, however, the individual components can, for example can also be mixed together uniformly by shaking or moving the container Λ. In the event that the manufactured If the liquid is used as the dialysate solution, a heater for controlling the temperature can be installed at a suitable location Solution can be placed to monitor the patient's body temperature. Finally, it can also be used if necessary a device for separating gas may be provided in the liquid supply line to improve the accuracy of the concentration to increase the produced liquid.
Wie unter Bezugnahme auf Figur 1Λ erläutert wurde, wird der Zufluß der flüssigen Komponenten in die Kammer 2a gestartet, wenn sich das Diaphragma 1a in Kontakt mit der linken Seite der inneren Wand des Behälters A befindet. Der Zufluß dauert solange fort, bis das Diaphragma 1a in engen Kontakt mit der rechten Seite der inneren Wand des Behälters A gebracht wird. Infolgedessen ist die Gesamtmenge an flüssigen Komponenten, die in die Kammer 2a eingespeist wird, konstant. Infolgedessen ist es möglich, durch Einspeisen einer vorbestimmten Menge eines flüssi-As was explained with reference to Figure 1Λ, the Inflow of the liquid components into the chamber 2a started when the diaphragm 1a comes into contact with the left side of the inner wall of the container A is located. The influx continues until the diaphragm 1a is in close contact with the right one Side of the inner wall of the container A is brought. As a result, the total amount of liquid components that are in the Chamber 2a is fed, constant. As a result, it is possible by feeding a predetermined amount of a liquid
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gen Konzentrat-Bestandteiles über die Leitung 22 eine Flüssigkeit von konstanter Konzentration bei jeder Operation zu erhalten, ohne daß die Menge oder die Geschwindigkeit der Zufuhr des flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles, der über die Leitung 21 zugeführt wird, gesteuert werden muß. Die Verwendung einer positiven Verdrängungspumpe, einer Dosierpumpe oder dergleichen ist nicht erforderlich und insbesondere dann, wenn eine Pumpe eines solchen Typs, die einen Flüssigkeitsrückfluß ermöglicht, z.B. eine Zentrifugalpumpe verwendet wird, ist es nicht notwendig, den Betrieb der Pumpe zu unterbrechen. Infolgedessen besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer nicht teuren und kompakten Vorrichtung. the concentrate component to obtain a liquid of constant concentration via line 22 for each operation, without the amount or the rate of supply of the liquid diluent component supplied via line 21 must be controlled. The use of a positive displacement pump, a metering pump or the like is not and especially when a pump of the type that allows liquid backflow, e.g., a centrifugal pump it is not necessary to stop the pump from operating. As a result, there is the invention Device from an inexpensive and compact device.
Da die Kammer 2a sich in einem geschlossenen System befindet und die Inhalte dieser Kammer nicht in Kontakt mit der Luft gelangen, erfolgt kein Lufteinschluß, was wiederum eine genaue Steuerung der Konzentration der hergestellten Flüssigkeit ermöglicht. Des weiteren eignen sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung in besonders vorteilhafter Weise für die Herstellung von Lösungen, die mit Schwierigkeiten verbunden ist, beispielsweise durch Ausfällungen, wenn die Lösung nicht in einer kurzen Zeitspanne nach ihrer Herstellung verwendet wird.Since the chamber 2a is in a closed system and the contents of this chamber do not come into contact with the air, there is no inclusion of air, which in turn enables precise control of the concentration of the liquid produced. Of further, the method according to the invention and the device according to the invention are particularly advantageous for Preparing solutions that present difficulties, such as precipitation when the solution is not in a used for a short period of time after its manufacture.
Natürlich ist erforderlich, daß der Beginn der Einspeisung des Verdünnungs-Bestandteiles und der Konzentrat-Bestandteile in Übereinstimmung mit dem Startsignal des zentralen Steuersystems erfolgt und daß die Zufuhr des flüssigen Konzentrat-Bestandteiles beendet wird, bevor das Diaphragma in engen Kontakt mit der rechten Seite der inneren Wandung des geschlossenen Behälters gelangt. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Zufuhr des flüssigen Konzentrat-Bestandteiles beendet, bevor die Zufuhr des flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles vollständig ist. Infolgedessen ist es möglich, die Zufuhr des flüssigen Konzentrat-Bestandteiles zu vervollständigen oder zu beenden, bevor mit der Zufuhr des flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles begonnen wird. Andererseits ist es auch möglich, den flüssigen Konzentrat-Bestandteil gleichzeitig mit dem flüssigen Verdünnungs-BestandteilOf course, it is required that the start of feeding the diluent ingredient and the concentrate ingredients into Agreement with the start signal of the central control system takes place and that the supply of the liquid concentrate component is terminated before the diaphragm comes into close contact with the right side of the inner wall of the closed container. According to one embodiment of the method according to the invention terminates the supply of the liquid concentrate component before the supply of the liquid diluent component is complete. As a result, it is possible to complete or stop the supply of the liquid concentrate component before using the supply of the liquid diluent component is started. On the other hand, it is also possible to use the liquid concentrate component at the same time as the liquid diluent component
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einzuspeisen. Alternativ kann die Einspeisung des Konzentrat-Bestandteiles zu einem geeigneten Zeitpunkt während der Zeitspanne der Einspeisung des Verdünnungs-Bestandteiles erfolgen. Die Zufuhr der flüssigen Konzentrat-Bestandteile kann in einem Mal oder in Teilen erfolgen.to feed. Alternatively, the concentrate component can be fed in at an appropriate point in time during the period of the addition of the diluent component. The liquid concentrate components can be fed in all at once or in parts.
Wenn zwei oder mehrere flüssige Konzentrat-Bestandteile einzuspeisen sind, ist es möglich, die Einspeisung über mehrere Einspeisleitungen 22 durchzuführen. Des weiteren ist es auch möglich, anstelle des flüssigen Konzentrat-Bestandteiles einen festen teilchenförmigen Bestandteil zu verwenden.When feeding two or more liquid concentrate ingredients it is possible to feed through several feed lines 22 to be carried out. Furthermore, it is also possible to use one instead of the liquid concentrate component to use solid particulate component.
Bei der in Figur 1B dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Öffnung 71a der Kammer 3a an die Einspeisleitung 14 und die Abzugsleitung 73a über ein weiteres Drei-Wege-Elektroventil 5a angeschlossen. Im Falle dieser Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die Einspeisung der flüssigen Bestandteile und der nachfolgende Abzug der erhaltenen Flüssigkeit abwechselnd in den Kammern 2a und 3a bei einer jeden Verschiebung des Diaphragmas 1a wiederholen. In the embodiment shown in Figure 1B of an inventive The device is the opening 71a of the chamber 3a to the feed line 14 and the discharge line 73a via another Three-way solenoid valve 5a connected. In the case of this Design of a device according to the invention, the feeding of the liquid components and the subsequent Repeat the withdrawal of the liquid obtained alternately in the chambers 2a and 3a with each displacement of the diaphragm 1a.
Der geschlossene Behälter eines bestimmten Volumens ist nicht auf einen geschlossenen Behälter A mit einem Diaphragma 1a wie in Figur 1A dargestellt, beschränkt. Vielmehr kann der Behälter beispielsweise auch aus einem Behälter des in den Figuren 2A und 2B dargestellten Typs bestehen.The closed container of a certain volume is not like a closed container A with a diaphragm 1a shown in Figure 1A, limited. Rather, the container for example also consist of a container of the type shown in FIGS. 2A and 2B.
Im Falle der in Figur 2A dargestellten Ausführungsform besteht der Behälter aus einer Zylinder-Kolbeneinheit, wobei das Kopfstück 32 durch eine Hin- und Herbewegung einer Kolbenstange 31 hin- und herbewegt wird. Im Falle des in Figur 2B dargestellten Behälters wird ein Balg 35 über einen Zahnstangentriebmechanismus oder einen Stangentriebwerkmechanismus 34 expandiert und kontrahiert ,und zwar durch alternierende oder aufeinanderfolgende Umdrehungen eines Impulsmotors oder eines Argusrohres oder eines Intermittierenden Luftstrahltriebwerkes 33. In beiden Fällen ist es erforderlich, die Gesamtmenge der in die entsprechenden Kanunern einzuführenden Flüssigkeit konstant zu halten, und infolge-In the case of the embodiment shown in Figure 2A, there is the container consists of a cylinder-piston unit, the head piece 32 being caused by a reciprocating movement of a piston rod 31 is moved back and forth. In the case of the container shown in Figure 2B, a bellows 35 is driven by a rack and pinion mechanism or a propeller mechanism 34 expands and contracts, alternately or sequentially Revolutions of a pulse motor or an Argus tube or an intermittent air jet engine 33. In both cases it is necessary to keep the total amount of liquid to be introduced into the respective canisters constant, and as a result-
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dessen ist der Flub oder Stoß des Kopfstückes 32 definiert durch Begrenzungsschalter 36 und einen Stift 37 im Falle der in Figur 2Λ dargestellten Ausführungsform und der Hub des Balges 35 im Falle der in Figur 2B dargestellten Ausführungsform ist definiert durch die Frequenz der Impulse des Impulsmotors oder Argusrohres 33.the flub or thrust of the head piece 32 is defined by Limit switch 36 and a pin 37 in the case of the embodiment shown in Figure 2Λ and the stroke of the bellows 35 in the The case of the embodiment shown in Figure 2B is defined by the frequency of the pulses from the pulse motor or Argus tube 33.
Es sind bekanntlich künstliche Mieren der verschiedensten Typen bekannt, beispielsweise vom sog. Hohl fasertyp, Spulentyp und Plattentyp. Verwiesen wird beispielsweise auf die HS-PS 3 722 6P5. Werden derartige künstliche Nieren für eine Hämodialyse verwendet, so entfernen sie störende Komponenten und 'Yasser aus dem Blut durch Dialyse und Ultrafiltration. Bei einer solchen Hämodialyse ist es erforderlich, daß die Dialysatlösung eine vorbestimmte Konzentration aufweist, daß die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit genau gesteuert werden kann und daß die Dialyse-wirksamkeit hoch ist. Is* die Konzentration der Dialysatlösung ungenau, läßt sich ein normaler Stoffwechsel zwischen der Dialysatlösung und dem Blut nicht erreichen und zusätzlich hierzu können bei dem Patienten Gleichgewichtsstörungen auftreten, wie beispielsweise Kopfschmerzen oder Brechreiz oder der Patient kann sogar in Lebensgefahr gelangen durch da-s Auftreten eines abnormalen osmotischen Blutdruckes und aufgrund eines abnormalen Wassergleichgewichtes in den Zellen. Ist die Überwachung der Ultrafiltrationsgeschwindigkeit ungenau, so kann sich der Wassergehalt in der Körperflüssigkeit verändern, wodurch der Zustand des Patienten nicht verbessert wird. Des weiteren kann eine geringe Dialysewirksamkeit zu einer unbefriedigenden Entfernung von störenden Komponenten im Blut führen oder zu einer extrem langen Dialyse.It is known that artificial Mieren of various types are known, for example of the so-called. Hollow fiber type, coil type and Plate type. Reference is made, for example, to HS-PS 3 722 6P5. If such artificial kidneys are used for hemodialysis, in this way they remove disruptive components and 'Yasser from the blood Dialysis and ultrafiltration. In such a hemodialysis it is necessary that the dialysate solution has a predetermined concentration has that the ultrafiltration rate can be precisely controlled and that the dialysis efficiency is high. If the concentration of the dialysate solution is inaccurate, it can be accepted normal metabolism between the dialysate solution and the blood cannot be achieved and in addition to this can occur in the patient Balance disorders occur, such as headaches or nausea, or the patient can even be in mortal danger get through the occurrence of abnormal osmotic blood pressure and due to abnormal water balance in the cells. Is the monitoring of the ultrafiltration speed inaccurate, the water content in the body fluid can change, which does not improve the patient's condition will. Furthermore, a poor dialysis efficiency can lead to an unsatisfactory removal of interfering components in the blood lead to an extremely long dialysis.
Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung lassen sich in besonders vorteilhafter Weise im Rahmen von künstlichen Nierensystemen zum Zwecke der Steuerung und Überwachung von Stoffwechselfunktionen einsetzen. Ein solches künstliches Nierensystem ist kompakt und nicht teuer und ermöglicht die automatische Herstellung einer Dialysatlösung einer vorbestimmten Konzentration und die Messung und Überwachung der Ultrafiltrationsgeschwindigkeit ohne Verminderung der Wirksamkeit der Dialyse. Insbesondere hat sichThe method and device according to the invention can be used in a particularly advantageous manner in the context of artificial kidney systems for the purpose of controlling and monitoring metabolic functions. One such artificial kidney system is compact and inexpensive and enables the automatic preparation of a dialysate solution of a predetermined concentration and the Measure and monitor the ultrafiltration rate without reducing the effectiveness of dialysis. In particular, has
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im Rahmen der ausgedehnten Forschungen über die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf künstliche Nierensysteme ergeben, daß sich die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft im Rahmen der erwähnten geschlossenen gleichzeitigen Dialyse- und Ultrafiltrationssysteme verwenden läßt, wie sie beispielsweise näher beschrieben werden in der bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 79732/1977.within the scope of the extensive research on the applicability of the method according to the invention and the device according to the invention on artificial kidney systems show that the present invention is particularly advantageous within the scope of the aforementioned closed simultaneous dialysis and ultrafiltration systems can be used, for example, as described in more detail in the known Japanese patent application (Kokai) No. 79732/1977.
In einem System zur Trennung von Komponenten einer Flüssigkeit durch Inkontaktbringen der zu behandelnden Flüssigkeit mit einer Dialysatlösung durch eine semi-permeable Membran in einer Dialysezelle zum Zwecke der Durchführung einer Hämodialyse wird infolgedessen ein geschlossener Kreislauf erzeugt durch Verbindung des Dialysateinlasses einer Dialysezelle mit einer Kammer eines Dialysatbehälters mit zwei Kammern, die voneinander durch eine Trennwand getrennt sind, wobei mindestens ein Teil der Trennwand verschieb- oder verlagerbar ist und Verbindung des Dialysatauslasses der Dialysezelle mit der anderen Kammer des Dialysatbehälters, wobei ein Fluß der Dialysatlösung in dem geschlossenen Kreislauf durch Verdrängung mindestens eines Teiles der Trennwand bewirkt wird oder auf anderem Wege, beispielsweise mittels einer Pumpe, so daß die Dialysatlösung in die Dialysezelle eingespeist und aus der Dialysezelle abgeführt wird. Im Falle eines solchen Systemes kann es vorteilhaft sein, um die praktische Durchführung einer Hämodialyse zu ermöglichen, zwei oder mehrere Dialysatbehälter vorzusehen, so daß die Dialysatlösung wiederholt hergestellt werden kann.In a system for separating components of a liquid by bringing the liquid to be treated into contact with a dialysate solution through a semi-permeable membrane in a dialysis cell for the purpose of performing hemodialysis is consequently created a closed circuit by connection of the dialysate inlet of a dialysis cell with one chamber of a dialysate container with two chambers that are separated from one another a partition are separated, wherein at least a part of the partition is displaceable or displaceable and connection of the dialysate outlet the dialysis cell with the other chamber of the dialysate container, with a flow of the dialysate solution in the closed Circulation is effected by displacing at least a part of the partition wall or in some other way, for example by means of a Pump so that the dialysate solution is fed into the dialysis cell and discharged from the dialysis cell. In the case of such System, it can be advantageous to enable the practical implementation of a hemodialysis, two or more dialysate containers to be provided so that the dialysate solution can be prepared repeatedly.
Eine Ausgestaltung eines solchen Systems ist in Figur 3 schematisch dargestellt, in welchem Falle die Dialysatbehälter Λ und B den gleichen Aufbau besitzen wie der Behälter A der in Figur 1A dargestellten Ausführungsform. Die entsprechenden Behälter A und B wiederholen die gleichen Operationen abwechselnd, in Obereinstimmung mit der Betätigung der Solenoidventile 4a, 4b, 5a und 5b.An embodiment of such a system is shown schematically in FIG shown, in which case the dialysate container Λ and B have the same structure as the container A in Figure 1A illustrated embodiment. The corresponding containers A and B repeat the same operations alternately, in agreement with the actuation of the solenoid valves 4a, 4b, 5a and 5b.
Im Falle der Figur 3 ist der Behälter B an eine Dialyseze.lle 7 angeschlossen. Die in der Kammer 2b des Behälters B erzeugte/Dialysatlösung wird in einem geschlossenen Kreislauf durch die Pumpe 6In the case of FIG. 3, the container B is connected to a dialysis cell 7. The dialysate solution generated in the chamber 2b of the container B is circulated in a closed circuit by the pump 6
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über das Solenoidventil 4b, die Dialysezelle 7, den Strömungsmesser 8, das Gerät 9 zur Abtrennung von Gas aus der Flüssigkeit und das Elektroventil 5b in die Kammer 3b des Behälters B überführt. Infolgedessen ist die Menge an "verbrauchter" Flüssigkeit, die aus der Dialysezelle 7 in die Kammer 3b überführt wird, identisch mit der Menge an Dialysatlösung, die aus der Kammer 2b in die Dialysezelle 7 überführt wird, \\robei diese Menge dem Volumen der Verdrängung oder Verschiebung des Diaphragmas 1b entspricht. Wird ein Teil der Dialysatlösung aus deip geschlossenen Kreislauf durch eine positive Verdrängungspumpe 10 abgezogen, so wird Wasser von gleichem Volumen,wie die abgezogene Dialysatlösung von dem Blut, in einer Leitung 11 zur Dialysatlösung über eine semi-permeable Membran in der Dialysezelle 7 übertragen. Die Ultrafiltrationsgeschwindigkeit.(d.h. die Geschwindigkeit der Wasserentfernung) läßt sich somit durch Einstellung der Fördergesclwindigkeit der Pumpe 10 bestimmen.via the solenoid valve 4b, the dialysis cell 7, the flow meter 8, the device 9 for separating gas from the liquid and the solenoid valve 5b in the chamber 3b of the container B. convicted. As a result, the amount of "used" fluid that is transferred from the dialysis cell 7 into the chamber 3b is identical to the amount of dialysate solution that is transferred from the chamber 2b into the dialysis cell 7, \\ robei this amount the Volume corresponds to the displacement or displacement of the diaphragm 1b. Part of the dialysate solution is closed from deip Circuit withdrawn by a positive displacement pump 10, then water of the same volume as the withdrawn dialysate solution from the blood in a line 11 to the dialysate solution via a semi-permeable membrane in the dialysis cell 7. the Ultrafiltration rate. (I.e. the speed of the Water removal) can thus be achieved by adjusting the conveying speed of the pump 10.
Während der Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist die Verbindung des Dialysat-Behälters A mit dem Dialysat-Behälter B und der Dialysezelle 7 durch die Solenoidventile 4a und 5a unterbrochen und wird zur Herstellung einer frischen Dialysatlösung durch Einführung genau zu^dosiertsr Bestandteile in die Kammer 2a verwendet, während "verbrauchte" Dialysatlösung der Kammer 3a durch die Pumpe 74 abgezogen wird. Darauf iiird die in der Kammer 2a bereitete frische Dialysatlösung für die Dialyse durch Umschalten der Solenoidventile 4a, 4b, 5a und 5b in der im Zusammenhang mit den Figuren 1A und 1B beschriebenen Weise verwendbar. While the method described is being carried out, the dialysate container A is connected to the dialysate container B and the dialysis cell 7 is interrupted by the solenoid valves 4a and 5a and is used to prepare a fresh dialysate solution by introducing precisely dosed components into the Chamber 2a used, while "used" dialysate solution of chamber 3a is drawn off by the pump 74. Then the Fresh dialysate solution prepared in chamber 2a for dialysis by switching over the solenoid valves 4a, 4b, 5a and 5b in the im Can be used in connection with FIGS. 1A and 1B.
Wenn die gesamte Menge der Dialysatlösung der Kammer 2b in die Dialysezelle 7 überführt worden ist , so gelangt das Diphragma 1b in Kontakt mit der linken Seite der inneren Wand des Behälters B, wie es in Figur 3 dargestellt ist. Unter diesen Bedingungen sinkt ein Schwimmer 15 in dem Strömungsmesser 8 nach unten, da der Fluß der Lösung unterbrochen ist und betätigt ein Paar photoelektrischer Detektoren 16. Ein Signal dieser Detektoren betätigt die Solenoidventile 4a, 4b, 5a und 5b unter Wechsel der Verbindungen von den fest gezeichneten Linien zu den gestrichelt gezeichneten Linien, wodurch die Kammer 2a des Behälters A, dieWhen the entire amount of the dialysate solution of the chamber 2b has been transferred into the dialysis cell 7, the diphragma arrives 1b in contact with the left side of the inner wall of the container B as shown in FIG. Under these conditions a float 15 sinks in the flow meter 8 down, since the flow of the solution is interrupted and actuates a pair photoelectric detectors 16. A signal from these detectors operates the solenoid valves 4a, 4b, 5a and 5b, changing the Connections from the solid lines to the dashed lines, whereby the chamber 2a of the container A, the
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mit frischer Dialysatlösung gefüllt ist, an die Dialysezelle-7angeschlossen wird, während im Behälter B eine frische Dialysatlösung erzeugt wird und die "verbrauchte" Dialysatlösung der Abzugsleitung zugeführt wird. Die "verbrauchten" Pialysatlösungen können selbstverständlich nach entsprechender Aufarbeitung von neuem verwendet werden. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Herstellung der Pialysatlösung in der Kammer 2a abgeschlossen sein muß, bevor die Pialysatlösung der Kammer 2b vollständig verbraucht worden ist, d.h. das Umschaltsignal der Elektroventile abgegeben wurde.is filled with fresh dialysate solution, connected to the dialysis cell-7 while a fresh dialysate solution is generated in container B and the "used" dialysate solution is fed to the drain line. The "used" pialysate solutions can of course after appropriate work-up be used again. From the above it follows that the preparation of the pialysate solution in the chamber 2a must be completed before the pialysate solution of chamber 2b has been completely consumed, i.e. the switching signal of the Solenoid valves has been delivered.
Die Dialysatlösung steht im allgemeinen in der Dialysezelle unter einem negativen Druck. Erfolgt eine Gasbildung in der Dialysatlösung oder wird Gas in die Dialysatlösung aufgrund enes Lecks in den geschlossenen Kreislauf eingeführt, so wird die Menge an ultrafiltriertem Material im Verhältnis zu der durch die Pumpe 10 geförderten Menge in unerwünschter Weise vermindert, und zwar um die Menge, die dem Volumen des in der Dialysatlösung vorhandenen Gases entspricht. Das Gerät 9 dient der Entfernung eines solchen Gases. Es weist einen Schwimmer und ein Solenoidventil 18 auf. Die Ansammlung von Gas in der Dialysatlösung läßt sich durch einen Abfall des Schwimmers 17 feststellen. Das Gas wird durch Öffnung des Solenoidventils 18 entfernt.The dialysate solution is generally under a negative pressure in the dialysis cell. If gas is formed in the Dialysate solution or gas is introduced into the dialysate solution due to a leak in the closed circuit the amount of ultrafiltered material in relation to the amount conveyed by the pump 10 in an undesirable manner reduced by the amount corresponding to the volume of the gas present in the dialysate solution. The device 9 is used the removal of such a gas. It has a float and a solenoid valve 18. The accumulation of gas in the Dialysate solution can be determined by the float 17 falling. The gas is released by opening the solenoid valve 18 removed.
In einem System wie dem beschriebenen ist es möglich, den Grad der Wasser-Entfernung genau zu überwachen und eine effektive Dialyse-Behandlung durchzuführen, ohne Verminderung der Dialyse-Wirksamkeit aufgrund einer Verschmutzung "staining" der Dialysatlösung. In a system like the one described, it is possible to closely monitor the degree of water removal and to carry out an effective one Carry out dialysis treatment without reducing the dialysis effectiveness due to contamination "staining" of the dialysate solution.
Übliche bekannte Vorrichtungen zur Bereitung von Flüssigkeiten genauer Konzentrationen, wie beispielsweise Dialysatlösungen, weisen, wie bereits dargelegt, verschiedene Nachteile auf, die darauf beruhen, daß sie teuer sind, sperrig, ungenau arbeiten oder unzuverlässig sind. Diese Nachteile lassen sich durch dieUsual known devices for the preparation of liquids with precise concentrations, such as dialysate solutions, have, as already stated, various disadvantages based on the fact that they are expensive, bulky, inaccurate work or are unreliable. These disadvantages can be overcome by the
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Erfindung überwinden. Erfindungsgemäß läßt sich eine Flüssigkeit aus genau dosierten Bestandteilen leicht durch Verwendung eines geschlossenen Behälters eines bestimmten Volumens herstellen. Das heißt, es ist nicht erforderlich, den flüssigen Verdünnungs-Bestandteil in regulierten Mengen einzuspeisen, sofern der Behälter vollständig mit diesen Bestandteil gefüllt wird. Dies ist ein großer Vorteil in Hinblick auf die Heim-Behandlung von Patienten, die einer Hämodialyse-Behandlung bedürfen, da die Heim-Behandlung normalerweise mit Leitungswasser als flüssigem Verdünnungs-Bestandteil durchgeführt wird und infolgedessen Schwierigkeiten auftreten können, beispielsweise durch Veränderung des Wasserdruckes oder Unterbrechung der Wasserzufuhr. Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, die flüssigen Bestandteile während der Einspeisung der Bestandteile vollständig zu mischen, jedoch sollten die Bestandteile zweckmäßig bis zu dem Zeitpunkt vermischt werden, zu dem die erhaltene Flüssigkeit für die Dialyse verwendet wird.Overcoming Invention. According to the invention, a liquid Easily produced from precisely dosed ingredients by using a closed container of a certain volume. That is, it is not necessary to feed the liquid diluent component in regulated amounts, unless the container is completely filled with this component. This is a great benefit in terms of home treatment by patients who require hemodialysis treatment, as home treatment usually uses tap water as a liquid Dilution component is carried out and difficulties may arise as a result, for example by change the water pressure or interruption of the water supply. It is of course not necessary to use the liquid components to mix completely during the feeding of the ingredients, however, the ingredients should expediently up to that Time to be mixed at which the liquid obtained is used for dialysis.
Im Falle des erfindungsgeiräßen Verfahrens kann die Zusammensetzung der erhaltenen Flüssigkeit gegebenenfalls verändert werden, indem die Verhältnisse der flüssigen Bestandteile verändert werden oder dadurch, daß zwei oder mehrere Einspeisleitungen für die Konzentrat-Bestandteile vorgesehen werden und die Mengen der durch die entsprechenden Einspeisleitungen zugeführten Konzentrat-Bestandteile verändert v/erden. Im Falle einer in der Praxis durchgeführten Hämodialyse wird eine Dialysatlösung einer konstanten Konzentration, die durch Verdünnung einer handelsüblichen Konzentrat-Flüssigkeit auf eine angegebene Konzentration hergestellt worden ist, für alle zu behandelnden Patienten verwendet, unabhängig von ihren unterschiedlichen Zuständen. Dies geschieht deshalb, weil es schwierig ist, die Zusammensetzung der Dialysatlösung für jeden Patienten zu verändern, Im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich derartige Schwierigkeiten jedoch leicht beheben.In the case of the method according to the invention, the composition can the liquid obtained can optionally be changed by changing the proportions of the liquid components be or in that two or more feed lines are provided for the concentrate components and the Quantities of the concentrate components supplied through the corresponding feed lines are changed / grounded. In case of a In practice, hemodialysis is a dialysate solution of a constant concentration, which is created by dilution a commercially available concentrate liquid has been prepared to a specified concentration for all to be treated Patients used regardless of their different conditions. This is because it is difficult to do that To change the composition of the dialysate solution for each patient, in the case of the method according to the invention, such Easily fix difficulties, however.
Erfindungsgemäß läßt sich ein überraschender Vorteil dadurch erreichen, daß die Verhältnisse der flüssigen Komponenten oder eine oder mehrere der Komponenten wunschgemäß verändert werden können, und zwar sogar während einer Dialyse-Behandlung.According to the invention, a surprising advantage can be achieved by that the proportions of the liquid components or one or more of the components can be changed as desired, even during dialysis treatment.
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Im allgemeinen hat ein Patient, der an einem chronischen Nierenversagen leidet, einen osmotischen Druck von etwa 335 mOsm/1 aufgrund der Anhäufung von Stoffwechselbestandteilen im Blut, während ein Mann mit einer normalen Nierenfunktion einen osmotischen Druck von etwa 285 mOsm/1 hat. Jedoch wird der osmotische Druck (X) von üblichen Dialysatlösungen auf einen konstanten Wert von etwa 285 mOsm/1 eingestellt, um den osmotischen Druck des Blutes eines Mannes mit normaler Nierenfunktion einzustellen, wenn die Dialyse beendet ist. Aus diesem Grunde können die folgenden Nachteile auftreten. Generally, a patient has chronic kidney failure suffers from an osmotic pressure of about 335 mOsm / 1 the accumulation of metabolic components in the blood while a man with normal kidney function has osmotic pressure of about 285 mOsm / 1. However, the osmotic pressure (X) of usual dialysate solutions set to a constant value of about 285 mOsm / 1 to the osmotic pressure of the blood of a Man with normal kidney function when dialysis is finished. Because of this, the following disadvantages may arise.
Die "Abfair'-Bestandteile oder Stoffwechsel-Bestandteile (waste components) von niedrigem Molekulargewicht, einschließlich Harnstoff, die den osmotischen Druck (Y) des Blutes eines Patienten, der an einem Nierenversagenleidet, beträchtlich erhöhen, werden zu einem vergleichsweise frühen Zeitpunkt der Dialyse entfernt. Mit der Entfernung der Stoffwechsel-Bestandteile von niedrigem Molekulargewicht, nimmt der osinotische Druck des Blutes schnell ab, wie es in Figur 4A veranschaulicht ist. Im Gegensatz hierzu ist der osmotische Druck (Z) in den Zellen zu diesem Zeitpunkt noch hoch, da die Übertragung der Stoffwechsel-Bestandteile aus diesen Zellen in das Blut relativ langsam verläuft. Infolgedessen kann Wasser, das naturgemäß von den Zellen in das Blut überführt wird, umgekehrt vom Blut in die Zellen überführt werden, was zu einer Gleichgewichtsstörung oder einem Gleichgewichtssyndrom des Patienten führen kann. Dieser Nachteil läßt sich beheben durch Einstellung des osmotischen Druckes (X1) der Dialysatlösung, zu Beginn der Dialyse auf einen Wert, der dem osmotischen Druck (Y') des Blutes entspricht und allmähliche Verminderung des osmotischen Druckes (X1) der Malysatlösung, ' wie es in Figur 4B veranschaulicht ist. Eine solche Verfahrensweise ist jedoch zu kompliziert, als daß sie sich mit den bisher zur Verfügung stehenden Vorrichtungen realisieren ließe.The low molecular weight "waste" components, including urea, which significantly increase the osmotic pressure (Y) of the blood of a patient suffering from renal failure, are removed at a comparatively early stage of dialysis With the removal of the metabolic constituents of low molecular weight, the osinotic pressure of the blood decreases rapidly, as illustrated in Figure 4A In contrast, the osmotic pressure (Z) in the cells is still high at this point as the The transfer of metabolic constituents from these cells into the blood is relatively slow. As a result, water that is naturally transferred from the cells to the blood can, conversely, be transferred from the blood to the cells, which can lead to a balance disorder or an equilibrium syndrome in the patient This disadvantage can be remedied by adjusting the osmotic pressure (X 1 ) the dialysate solution, at the beginning of dialysis to a value which corresponds to the osmotic pressure (Y ') of the blood and a gradual reduction in the osmotic pressure (X 1 ) of the malysate solution, as illustrated in FIG. 4B. However, such a procedure is too complicated to be implemented with the devices available up to now.
Erfindungsgemäß läßt sich eine solche Verfahrensweise leicht durchführen.According to the invention, such a procedure can be carried out easily.
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Wie sich aus Figur 5 ergibt, läßt sich in der Einspeisleitung 22 für den flüssigen Konzentrat-Bestandteil (verwiesen wird auch auf Figur 1A usw.) eine Kolbenpumpe 25 mit einer Kolbenstange 41 mit einem Zahnstangenmechanismus 42 anordnen, der die Drehbewegung eines Impulsmotors oder Argusrohres (pulse motor) 43 in die lineare Bewegung der Kolbenstange 41 umwandelt. Der Motor 43 rotiert abwechselnd in einer Richtung und in der entgegengesetzten Richtung entsprechend, der Anzahl von Impulsen, die von einem Impulsgenerator 44 ausgelöst werden.As can be seen from FIG. 5, in the feed line 22 for the liquid concentrate component (reference is also made to FIG. 1A etc.) a piston pump 25 with a piston rod 41 with a rack and pinion mechanism 42, the rotary motion of a pulse motor or Argus tube (pulse motor) 43 is converted into the linear movement of the piston rod 41. Of the Motor 43 rotates alternately in one direction and in the opposite direction according to the number of pulses triggered by a pulse generator 44.
Wird das Umstellungssignal für die Behälter gegeben, so wird von dem Impulsgenerator 44 eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen ausgelöst, die die Rotation des Impulsmotors 43 in einer Richtung bewirken. Infolgedessen wird der flüssige Konzentrat-Bestandteil von dosierter Menge von der Kolbenpumpe 25 über ein Ventil 24 und die Leitung 22 in die Leitung 14 eingespeist. Erreichen die Impulse eine vorbeschriebene Anzahl, d.h. wenn die Einspeisung einer vorbeschriebenen Menge des flüssigen Konzentrat-Bestandteiles beendet ist, so gibt der Impulsgenerator die gleiche Anzahl von Impulsen an den Motor 43 ab, so daß dieser in umgekehrter Richtung rotiert, wodurch von neuem flüssiger Konzentrat-Bestandteil über das Ventil 23 der Pumpe 25 zugeführt wird. Wenn die Impulse wiederum eine vorbestimmte Anzahl erreichen, d.h. wenn eine vorbestimmte Menge des flüssigen Konzentrat-Bestandteiles eingespeist worden ist, wird die Rotation des Motors 43 unterbrochen und falls erforderlich, erfolgt eine zusätzliche Zufuhr an flüssigem Konzentrat-Bestandteil in die Leitung 14.If the changeover signal is given for the containers, then triggered by the pulse generator 44 a predetermined number of pulses that the rotation of the pulse motor 43 in one direction cause. As a result, the liquid concentrate component is dosed by the piston pump 25 via a Valve 24 and line 22 fed into line 14. If the pulses reach a prescribed number, i.e. when the Feeding in a prescribed amount of the liquid concentrate component is ended, the pulse generator outputs the same number of pulses to the motor 43, so that this in reverse Direction rotates, whereby a new liquid concentrate component is supplied via the valve 23 of the pump 25. When the pulses again reach a predetermined number, i.e., when a predetermined amount of the liquid concentrate ingredient has been fed, the rotation of the motor 43 is interrupted and, if necessary, an additional one is made Supply of liquid concentrate component into line 14.
Die Anzahl von Impulsen, die dem Impulsmotor 43 zugeführt wird, wird auf elektronischem Wege ader auf mechanischem Wege mittels eines Programmierers 45 bestimmt und nimmt allmählich mit fortschreitender Dialyse ab, wie es in Figur 6 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß der Hub der Kolbenstange 41 vermindert und die Menge an flüssigem Konzentrat-Bestandteil, der durch die Pumpe der Leitung 14 zugeführt wird, allmählich entsprechend dem eingestellten Programm vermindert wird. Andererseits ist es jedoch auch möglich, die Menge an flüssigem Konzentrat-Bestandteil durchThe number of pulses supplied to the pulse motor 43 is determined electronically or mechanically of a programmer 45 and gradually decreases as the dialysis progresses, as shown in FIG. This means, that the stroke of the piston rod 41 is reduced and the amount of liquid concentrate component that is passed through the pump the line 14 is gradually decreased according to the set program. On the other hand, however, it is also possible to adjust the amount of liquid concentrate ingredient
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Veränderung der Hub- oder Anschlagzahl der Pumpe 25 zu verändern.Change the number of strokes or strokes of the pump 25 to change.
Der Verdünnungs-Bestandteil, der über die Leitung 21 zugeführt wird, braucht nicht aus reinem Wasser zu bestehen, sondern kann vielmehr beispielsweise auch aus einer Lösung geeigneter gelöster Bestandteile bestehen.The dilution component which is supplied via line 21 need not consist of pure water, but can rather, for example, also consist of a solution of suitable dissolved constituents.
Im Falle einer Dialysatlösung beispielsweise, in der der osmotische Druck auf 285 mOsm/1 eingestellt ist und die über die Einspeisleitung 21 für die Einspeisung des flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles eingespeist werden soll'und einer Salzlösung einer Konzentration von beispielsweise 10%, die über die Einspeisleitung 22 für den flüssigen Konzentrat-Bestandteil eingespeist werden soll, wenn das Volumen des Dialysat-Behälters A 500 ml beträgt, sollte die eingespeiste Menge an der Salzlösung allmählich von 797 ml zu Beginn der Dialyse auf 0 ml vermindert werden, wenn die Dialyse unterbrochen wird, entsprechend der Linie X in Figur 4B.In the case of a dialysate solution, for example, in which the osmotic Pressure is set to 285 mOsm / 1 and that via the feed line 21 should be fed in for feeding the liquid diluent component and a salt solution Concentration of, for example, 10% that passes through the feed line 22 is to be fed in for the liquid concentrate component when the volume of the dialysate container A is 500 ml the amount of saline solution fed should be gradually reduced from 797 ml at the start of dialysis to 0 ml when the dialysis is interrupted, corresponding to the line X in Figure 4B.
Bei einer Dialysebehandlung tritt ein weiteres Problem dadurch auf, daß ein Gleichgewichtssyndrom oder eine Hleichgeitfichtsstörung auftreten kann, aufgrund einer Akkumulation von Acetat oder eines Metabolismus von Acetat, das der Dialysatlösung als Pufferkomponente zugesetzt worden ist. Um dieses Problem zu vermeiden, hat es sich als wünschenswert erwiesen, Bicarbonat anstelle von Acetat zu verwenden. Es ist jedoch bekannt, daß Bicarbonationen leicht in Carbonationen überführt werden und daß Carbonationen leicht Bindungen mit Kalziumionen eingehen, die in der Dialysatlösung vorhanden sein können, wobei Niederschläge erzeugt werden.Another problem arises during dialysis treatment on that an equilibrium syndrome or an equilibrium disorder may occur due to an accumulation of acetate or a metabolism of acetate containing the dialysate solution as a buffer component has been added. To avoid this problem it has been found desirable to use bicarbonate instead of acetate to use. However, it is known that bicarbonate ions are easily converted into carbonate ions and that carbonate ions easily form bonds with calcium ions that may be present in the dialysate solution, generating precipitates.
Auch dieses Problem läßt sich in vorteilhafter Weise durch die vorliegende Erfindung lösen. Ein Anstieg des pH-Wertes der Dialysatlösung läßt sich in der im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 3 beschriebenen Weise vermeiden.This problem can also be solved in an advantageous manner by the present invention. An increase in the pH of the Dialysate solution can be avoided in the manner described below with reference to FIG.
Ober die Einspeisleitung 21 für den flüssigen Verdünnungs-Bestandteil wird eine Lösung mit einem Gehalt an Natriumionen in einer Konzentration von 110 mÄq/1 und einem osmotischen DruckVia the feed line 21 for the liquid diluent component becomes a solution containing sodium ions at a concentration of 110 meq / 1 and an osmotic pressure
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von 237 mOsm/1 zugeführt. Diese Lösung kann beispielsweise 3mÄq/l Milchsäure zur pH-Wert-Einstellung enthalten und kann beispielsweise auf einen pH-Wert von etwa 4,5 eingestellt sein, so daß der pH-Wert der Lösung nach Zusatz einer ßicarbonatlösung bei 7,0 bis 7,5 liegt. Zu der Milchsäurelösung wird dann eine Lösung mit 7% Natriumbicarbonat als Bicarbonatlösung über die Pumpe 25 zugeführt, so daß eine JJialysatlösung erhalten wird, die eine Natriumionenkonzentration von 135 mÄ'q/1, eine Bicarbonationenkonzentration von 29 mÄq/1 und einen osmotischen Druck von 286 mOsm/1 aufweist. of 237 mOsm / 1 supplied. This solution can contain, for example, 3 meq / l lactic acid to adjust the pH and can for example be adjusted to a pH of about 4.5, so that the pH of the solution after the addition of a bicarbonate solution is 7.0 to 7, 5 lies. To the lactic acid solution, a solution containing 7% sodium bicarbonate as bicarbonate solution is then fed via the pump 25 so that a dialysate solution is obtained which has a sodium ion concentration of 135 meq / 1, a bicarbonate ion concentration of 29 meq / 1 and an osmotic pressure of 286 mOsm / 1.
Auf diese Weise läßt sich eine Dialyse ohne Ausfällung von Kalziumbicarbonat durchführen, da die Natriumbicarbonatlösung einer Lösung zugesetzt wird, die einen auf einen zweckmäßigen Wert eingestellten pH-Wert aufweist, bevor die Zufuhr der Lösung in den Dialysatbehälter erfolgt. Andererseits kann wiederum das Problem der Korrosion des Leitungssystems der Vorrichtung durch Verwendung von Milchsäure über einen längeren VerwendungsZeitraum auftreten. Dieses Problem läßt sich wiederum wie im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 7 erläutert wird, lösen.In this way, dialysis can be carried out without precipitation of calcium bicarbonate, since the sodium bicarbonate solution is added to a solution having a pH adjusted to an appropriate value before the supply of the solution takes place in the dialysate container. On the other hand, the problem of corrosion of the line system of the device can in turn Use of lactic acid for an extended period of use appear. This problem can again be solved as will be explained below with reference to FIG.
Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist außer der Einspeisleitung 22 für einen flüssigen Konzentrat-Bestandteil eine weitere Einspeisleitung 51 für einen weiteren flüssigen Konzentrat-Bestandteil vorgesehen, wobei diese Leitung 51 Ventile 52 und 53 sowie eine Kolbenpumpe 54 aufweist. Ober eine Leitung 61 wird Wasser zugeführt und aus einer Gasflasche 62 wird Kohlendioxidgas in das Wasser über einen Mischer 63 eingespeist und in dem Wasser gelöst. Das das gelöste Kohlendioxidgas enthaltende Wasser wird dann mittels eines Erhitzers 64 erwärmt. Des weiteren wird der Druck durch ein Druck-Verminderungsventil 65 auf einen negativen Druck von minus 600 mmilg eingestellt. In dieser Flüssigkeit ist somit etwas Gas enthalten, und zwar Luft und ungelöstes Kohlendioxidgas. Diese Flüssigkeit wird dann durch eine Pumpe 67 verdichtet und das Gas wird mittels eines Gerätes 68 für die Abtrennung von Gasvon einer Flüssigkeit entfernt. Daraufhin wird die Flüssigkeit der Einspeisleitung 21 für die Einspeisung des flüssigen Verdünnungs-Bestandteiles zugeführt. Ein flüssiger Konzentrat-Bestandteil,In the embodiment shown in Figure 7 of an inventive In addition to the feed line 22 for a liquid concentrate component, the device is a further feed line 51 provided for a further liquid concentrate component, this line 51 valves 52 and 53 as well as a Has piston pump 54. Water is supplied via a line 61 and carbon dioxide gas is introduced into the water from a gas cylinder 62 fed through a mixer 63 and dissolved in the water. The water containing the dissolved carbon dioxide gas is then by means of a heater 64 heated. Furthermore, the pressure is reduced to a negative pressure of by a pressure reducing valve 65 minus 600 mmilg. So there is something in this liquid Contain gas, namely air and undissolved carbon dioxide gas. This liquid is then compressed by a pump 67 and the gas is removed by means of a device 68 for separating gas from a liquid. Thereupon the liquid the feed line 21 for feeding the liquid dilution component fed. A liquid concentrate ingredient,
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dessen Menge durch die Pumpe 25 abgemessen wurde und der keine Milchsäure enthält, wird über die Leitung 22 eingespeist und eine Natriumbicarbonatlösung, deren Menge durch die Pumpe 54 dosiert wird, wird über die Leitung 51 eingespeist. Die Positionen der Leitungen 22 und 51 können dabei verschieden sein.the amount of which has been measured by the pump 25 and which does not contain lactic acid is fed in via the line 22 and a sodium bicarbonate solution, the amount of which is determined by the pump 54 is metered is fed in via line 51. The positions of the lines 22 and 51 can be different.
Auf diese Weise wird die Ausfällung von Carbonat aufgrund des sauren pH-Wertes, der durch das gelöste Kohlendioxyd verursacht wird, vermieden. Es ist erforderlich, den Erhitzer 64 oberhalb der Position anzuordnen, bei der das Natriumbicarbonat zugesetzt wird, um die Ausfällung von Bicarbonat auf der Erhitzeroberfläche zu vermeiden und die Carbonisierung der Glucose. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Erhitzer 64 oberhalb der Pumpe 67 angeordnet wird, um eine wirksame Entfernung des Gases zu gewährleisten. Die Menge an Kohlendioxid kann derart eingestellt werden, daß der End-Partialbrug des Kohlendioxidgases bei 30 bis 60 mmHg liegt.In this way, the precipitation of carbonate is due to the acidic pH caused by the dissolved carbon dioxide is avoided. It is necessary to place the heater 64 above the position where the sodium bicarbonate is added to avoid the precipitation of bicarbonate on the heater surface and the carbonization of glucose. As beneficial it has been found that the heater 64 is positioned above the pump 67 to ensure effective removal of the gas. The amount of carbon dioxide can be adjusted so that the final partial brug of the carbon dioxide gas is from 30 to 60 mmHg.
Wie bereits unter Bezugnahme auf Figur 6 dargelegt x/urde, kann der osmotische Druck einer Dialysatlösung wie beschrieben durch Veränderung der Menge an injiziertem flüssigen Konzentrat-Bestandteil verändert werden. Das durch die Pumpe 25 injizierte flüssige Konzentrat braucht nicht aus einer Salzlösung zu bestehen, sondern kann beispielsi^eise auch aus einer Lösung von beispielsweise Glucose, Natriumbicarbonat oder einer Mischung hiervon bestehen. Die Injektion des flüssigen Konzentrates kann beispielsweise unter Verwendung einer Kolbenpumpe 25 vom Injektionsspritzentyp bewirkt werden, nachdem eine vorbestimmte Menge des flüssigen Konzentrates abgemessen wurde. Andererseits kann die vorbestimmte Menge an flüssigem Konzentrat auch allmählich in Anteilen zudosiert werden, beispielsweise mittels einer konstanten Förderpumpe, einschließlich einer sog. Meßpumpe oder einer positiven Verdrängungspumpe, beispielsweise einer Membranpumpe oder Balgpumpe .As already explained with reference to FIG. 6, x / urde, can the osmotic pressure of a dialysate solution as described by changing the amount of injected liquid concentrate component to be changed. The liquid concentrate injected by the pump 25 need not consist of a saline solution, but can for example also from a solution of for example Glucose, sodium bicarbonate, or a mixture thereof. The injection of the liquid concentrate can, for example using a syringe type plunger pump 25 after a predetermined amount of the liquid concentrate has been measured out. On the other hand, the predetermined Amount of liquid concentrate can also be gradually added in proportions, for example by means of a constant feed pump, including a so-called measuring pump or a positive displacement pump, for example a diaphragm pump or a bellows pump .
Die Pumpe 25 und der Motor 43, die in Figur 5 dargestellt sind, brauchen nicht aus einer Kolbenpumpe vom Einspritztyp bzw. aus einem Impulsmotor bestehen. Vielmehr ist es möglich, anstelle derThe pump 25 and motor 43 shown in Figure 5 need not consist of an injection type piston pump, respectively consist of a pulse motor. Rather, it is possible instead of the
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dargestellten Pumpe und des dargestellten Motors andere Maßnahmen zu ergreifen, die die Zufuhr des flüssigen Konzentrates in konstanter Menge ermöglichen. Beispielsweise läßt sich als Pumpe eine übliche positive Verdrängungspumpe verwenden und als Motor 43 ein Induktionsmotor, Gleichstrommotor oder ein Synchronmotor, wobei die Pumpe direkt mit dem Motor verbunden sein kann. Im Falle der Verwendung eines Induktionsmotors oder eines Gleichstrommotors, kann die Einspeisung oder Injektion des flüssigen Konzentrates unterbrochen werden, \\Tenn die Umdrehungen des Motors eine vorbestimmte Anzahl erreichen. Andererseits kann im Falle der Verwendung eines Synchronmotors die Menge angespeistem flüssigen Konzentrat durch Regulierung der Injektionsdauer gesteuert werden.to take other measures that allow the supply of the liquid concentrate in a constant amount. For example, a conventional positive displacement pump can be used as the pump and an induction motor, direct current motor or a synchronous motor can be used as the motor 43, it being possible for the pump to be connected directly to the motor. In case of using an induction motor or a DC motor, the feeding or injection of the liquid concentrate can be interrupted T \\ hen the revolutions of the engine reach a predetermined number. On the other hand, if a synchronous motor is used, the amount of liquid concentrate fed in can be controlled by regulating the duration of the injection.
Um zwei oder mehrere flüssige Konzentrate oder KonzentratrBestandteile einzuspeisen ist es nicht immer erforderlich, mehrere Kolbenpumpen wie im Falle der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform zu verwenden. Vielmehr können beispielsweise, vrie es in Figur 8 dargestellt ist, Solenoidventile 81 und 82 oberhalb des Regulierventiles 23 angeordnet sein und ein flüssiges Konzentrat M kann in einer vorbestimmten Menge zunächst durch öffnung des Ventiles 81 und Schließen des Ventiles 8 2 eingespeist werden und daraufhin das andere flüssige Konzentrat M in vorbestimmter Menge durch Öffnung des Ventiles 82 und Schließen des Ventiles 81. Dies bedeutet, daß beispielsweise zwei flüssige Konzentrate oder flüssige Konzentrat-Bestandteile nacheinander mittels einer Pumpe eingespeist werden können.To two or more liquid concentrates or concentrate components It is not always necessary to use several piston pumps as in the case of the embodiment shown in FIG. Rather, for example, vrie it in Figure 8 is shown, solenoid valves 81 and 82 be arranged above the regulating valve 23 and a liquid concentrate M can first be fed in in a predetermined amount by opening valve 81 and closing valve 8 2 and then the other liquid concentrate M in a predetermined amount by opening the valve 82 and closing the valve 81. This means that, for example, two liquid concentrates or liquid concentrate components one after the other by means of a pump can be fed in.
Es ist des weiteren nicht immer erforderlich, die Pumpe 25 abzuschalten, wie es in Figur 5 dargestellt ist, nachdem eine vorbestimmte Menge des flüssigen Konzentrates eingespeist worden ist. Beispielsweise kann, wie es in Figur 9 veranschaulicht ist, ein Kreislauf 91 mit einem Solenoidventil 92 und einem weiteren Solenoidventil 93 vorgesehen sein. Während die Pumpe 2 5 kontinuierlich arbeitet, kann die Einspeisung des flüssigen Konzentrates durch öffnung des Ventiles 93 und Schließen des Ventiles erfolgen, worauf die Einspeisung unterbrochen xverden kann durchFurthermore, it is not always necessary to switch off the pump 25, as shown in Figure 5 after a predetermined amount of the liquid concentrate has been fed. For example, as illustrated in FIG. 9, a Circuit 91 with a solenoid valve 92 and another solenoid valve 93 may be provided. While the pump 2 5 continuously works, the liquid concentrate can be fed in by opening valve 93 and closing the valve take place, whereupon the feed can be interrupted by
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Öffnung des Ventiles 92 und Schließen des Ventiles 93 unter Zirkulieren des flüssigen Konzentrates in der Kreislaufleitung 91.Opening the valve 92 and closing the valve 93 while circulating the liquid concentrate in the circulation line 91.
Verfahren und Vorrichtung der Erfindung lassen sich vielseitig anwenden, in vorteilhafter Weise beispielsweise auch im Falle anderer künstlicher organischer oder klinischer Systeme, beispielsweise Systemen mit einer künstlichen Leber.The method and device of the invention can be used in many ways, advantageously also in the case of other artificial organic or clinical systems, for example systems with an artificial liver.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: BARTELS, H. HELD, M., DIPL.-ING. DR.-ING., PAT.-AN |
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D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8365 | Fully valid after opposition proceedings |