DE3101159C2 - Process for purifying blood and artificial kidney for carrying out the process - Google Patents

Process for purifying blood and artificial kidney for carrying out the process

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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Blut auf der Basis einer kombinierten Hämodialyse und Hämofiltration. Das vom Hämofilter abgebogene Filtrat wird über ein Adsorptionssystem geführt, dort regeneriert und im Kreislauf wieder zum Hämofilter zurückgeführt, so daß dort Blut gegen sein eigenes regeneriertes Filtrat "dialysiert" wird.A method and a device for purifying blood on the basis of a combined hemodialysis and hemofiltration. The filtrate bent by the hemofilter is passed through an adsorption system, regenerated there and returned to the hemofilter in a circuit, so that there blood is "dialyzed" against its own regenerated filtrate.

Description

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wohl konvektiver Transport als auch ein Diffusionsvorgang statt, so daß sich über dieses Verfahren sowohl Substanzen mit geringem als auch mittlerem bis großen Molekulargewicht entfernen lassen. Das von der Membran abgezogene Filtrat wird dabei entweder vollständig verworfen oder teilweise regeneriert.probably convective transport as well as a diffusion process instead, so that both substances with low and medium to large Have molecular weight removed. The filtrate withdrawn from the membrane is either complete discarded or partially regenerated.

Ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der DE-OS 22 59 787 bekannt. A method with the features of the preamble of claim 1 is known from DE-OS 22 59 787.

Bei diesem bekannten Verfahren wird im Filtratkreis trotz Regeneration mit Fremddialysat gearbeitet Ähnliche Verfahren sind aus den DE-OS 23 28 593 und 22 61 247 bekannt Die Verwendung von Fremddialysat gemäß den o. a. Veröffentlichungen hat den Nachteil, daß relativ große Vorratsbehälter zur Aufnahme der Dialyseflüssigkeit und dazugehörige Leitungssysteme vorhanden sein müssen, so daß die zur Durchführung des Verfahrens dienenden Einrichtungen sehr voluminös sind. Dadurch weisen diese Vorrichtungen eine begrenzte Mobilität auf.In this known process, the filtrate cycle Worked despite regeneration with foreign dialysate. Similar processes are from DE-OS 23 28 593 and 22 61 247 known The use of foreign dialysate according to the above. Publications has the disadvantage that relatively large storage container for receiving the dialysis fluid and associated piping systems must be present, so that the facilities used to carry out the process are very bulky are. As a result, these devices have limited mobility.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zu schaffen, das sich rrit besonders kleinen und leichten Teilen verwirklichen läßtThe invention is based on the object of creating a method of the specified type which is suitable especially small and light parts can be realized

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöstAccording to the invention, this object is achieved by a method having the characterizing features of the patent claim 1 solved

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Blut sozusagen im Ultrafilter (semipermeable Membran) gegen sein eigenes regenieriertes Filtrat »dialysiert«. Durch den auf der Filtratseite der Membran aufrechterhaltenen negativen Druck v/ird sowohl die Filtrationsgeschwindigkeit als auch die Umlaufgeschwindigkeit des Filtrats gesteuert. Wenn sich der negative Druck auf der Filtratseite erhöht steigt die Filtrationsgeschwindigkeit an. Das Verfahren läuft vorzugsweise so ab, daß immer nur so viel Filtrat verworfen wird, daß ein etwa konstanter Flüssigkeitsumlauf aufrechterhalten werden kann. Um das erfindungsgemäße Verfahren anfangs in Gang zu setzen, wird mit einer schnellen, reinen Ultrafiltration begonnnen, bis der Filtratkreis gefüllt ist Der negative Druck auf der Filtratseite der Membran wird mit Hilfe einer Filtratpumpe erzeugt Wenn eier Druck auf der Filtratseite einen positiven Wert annimmt so bedeutet dies, daß durch das Filter mehr Flüssigkeit in den Filterkreislauf eingeführt wird eis vom Kreislauf abgezogen wird. Es muß dann die Abzugsgeschwindigkeit erhöht werden, um auf der Filtratseite der Membran wieder einen negativen Druck aufzubauen und einen etwa konstanten Flüssigkeitsumlauf aufrechtzuerhalten. Dies kann durch Öffnen eines Ventils geschehen.In the method according to the invention, the blood is so to speak in the ultrafilter (semipermeable membrane) against his own regenerated filtrate "dialyzed". By the maintained on the filtrate side of the membrane negative pressure becomes both the filtration speed and the circulation speed of the filtrate controlled. If the negative pressure on the filtrate side increases, the filtration speed increases at. The process preferably proceeds in such a way that only so much filtrate is discarded that an approximately constant fluid circulation can be maintained. To begin with the method according to the invention in To get going, a fast, pure ultrafiltration begins until the filtrate circuit is filled negative pressure on the filtrate side of the membrane is generated with the help of a filtrate pump assumes a positive value on the filtrate side, this means that more liquid is in through the filter The filter circuit is introduced from the circuit is deducted. The withdrawal speed must then be increased to get on the filtrate side of the membrane build up a negative pressure again and maintain an approximately constant fluid circulation. This can be done by opening a valve.

Hauptvor<eile des erfin-iungsgemäßen Verfahrens sind, daß kein Fremddialysat und keine Substitutionsflüssigkeit benötigt werden, wobei auch nur ein relativ geringer Anteil des Filtrates verworfen wird, der vom behandelnden Arzt festgesetzt werden kann und zu.· Entwässerung des Patienten notwendig ist. Das bedeutet, daß zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch keine voluminösen Einrichtungen zur Speicherung des Fremddialysates bzw. des verworfenen Filtrates benötigt werden. Das Verfahren läßt sich daher in einfacher und billtger· Weise verwirklichen, wobei eine sehr hohe »Mobilität« gegeben istThe main advantages of the method according to the invention are that no foreign dialysate and no substitution fluid are required, even though only a relative one a small proportion of the filtrate is discarded, which can be determined by the attending physician and is too. Drainage of the patient is necessary. This means that to carry out the method according to the invention also no voluminous facilities for storing the foreign dialysate or the discarded one Filtrates are needed. The method can therefore be implemented in a simple and inexpensive manner, with one very high »mobility« is given

In bezug auf die Elimination von Substanzen lassen sich sowohl solche mit niedrigem Molekulargewicht in einer in etwa mit einer herkömmlichen Hämodialyse vergleichbaren Weise entfernen als auch Substanzen mit mittlerem oder größerem Molekulargewicht in einer der Hämofiltration vergleichbaren Weise. Das erfindungsgemäße Verfahren vereinigt somit die Vorteile der beiden bekannten Verfahren, ohne jedoch hierzu Fremddialysat und Substitutionsflüssigkeit zu benötigen. With regard to the elimination of substances, both those with a low molecular weight can be used in remove substances in a manner similar to conventional hemodialysis with medium or larger molecular weight in a manner comparable to hemofiltration. The inventive The method thus combines the advantages of the two known methods, but without this To need foreign dialysate and substitution fluid.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Adsorptionssystem zum Regenerieren des Filtrates vorzugsweise so eingestellt daß vorwiegend Harnstoff, Kreatinin und Harnsäure aus dem Filtrat entfernt werden. In the process according to the invention, the adsorption system is preferred for regenerating the filtrate adjusted so that mainly urea, creatinine and uric acid are removed from the filtrate.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diesen Anwendungsbereich beschränkt Es lassen sich damit auch andere, insbesondere toxische. Substanzen aus dem Blut entfernen, so daß sich das Verfahren beispielsweise auch allgemein in der Immuntherapie einsetzen läßt Das Verfahren ist damit wesentlich vielseitiger anwendbar als die bekannten Verfahren der Hämodialyse und Hämofiltration bzw. deren Kombinationen, da das Adscrptionssystem auf den speziellen Anwendungsfall eingestellt werden kann, d. h. es kann ein solches Adsorptionssystem eingesetzt w ■ den, das die entsprechenden, aus dem Blut zu eliminierer den Substanzen bindet Wie erwähnt, wird dies ein vorwiegend Harnstoff, Kreatinin und Harnsäure bindendes System sein. In anderen Fällen kann ein Adsorptionssystem verwendet ν -irden, das die entsprechende zu eliminierende Substanz bindetHowever, the method according to the invention is not restricted to this area of application thus others, especially toxic ones. Remove substances from the blood, so that the procedure for example can also be used generally in immunotherapy. The process is therefore much more versatile applicable as the known methods of hemodialysis and hemofiltration or their combinations, since the adsorption system can be adjusted to the specific application, d. H. it can be such a thing Adsorption system w ■ be used, which the corresponding, binds the substances to eliminator from the blood As mentioned, this becomes a predominantly Urea, creatinine and uric acid binding system. In other cases an adsorption system can be used ν -irden, the corresponding to be eliminated Substance binds

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die DE-AS 25 59 154 hingewiesen.In addition to the prior art, reference is made to DE-AS 25 59 154.

Gemäß dem dort beschriebenen Verfahren in Uremia, Artificial Organs 3 (2), 1979, S. 127) wird Blut direkt über mit einer wasserdurchlässigen, semipermeablen Membran umgebene Aktivkohle geleitet und dort entwässert und entgiftetAccording to the method described there in Uremia, Artificial Organs 3 (2), 1979, p. 127), blood becomes direct passed over activated carbon surrounded by a water-permeable, semipermeable membrane and drained there and detoxifies

Obwohl dieses Verfahren relativ einfach durchführbar ist, besitzt es den Nachteil, daß das Blut hierbei unmittelbar mit dem Aktivkohle-Filter in Berührung tritt, wodurch Blutzellen zerstört werden können. Es muß hierbei auch eine spezielle modifizierte Aktivkohle eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren weist diese Nachteile nicht auf, da hierbei nur das vom Blut abgetrennte Filtrat über ein Adsorptionssystem (Aktivkohlefilter) geführt wird, d. h. hierbei befindet sich das Adsorptionssystem nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem BlutAlthough this method can be carried out relatively easily, it has the disadvantage that the blood thereby comes into direct contact with the activated carbon filter, which can destroy blood cells. It a specially modified activated carbon must also be used here. The method according to the invention does not have these disadvantages, since here only the filtrate separated from the blood via an adsorption system (Activated carbon filter), d. H. here the adsorption system is not in direct contact with the blood

Aus den vorstehenden Gründen ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, mit relativ hohen Blutflüssen (größer 150 ml/mm) zu arbeiten, was bei einem Hämoperfusionsverfahren aufgrund einer möglichen Beschädigung der Blutteilchen und der Gefahr von Embolien nicht möglxh ist. Darüber hinaus muß beim erfindungsgemäßen Verfahren das Adsorptionssystem auch nicht sterilisiert werden, da Bakterien und Viren nicht cl-irdi das Ultrafilter gelangen.For the above reasons, it is also possible with the method according to the invention to use relatively high Blood flows (greater than 150 ml / mm) to work, which is possible due to a hemoperfusion procedure Damage to the blood particles and the risk of embolism is not possible. In addition, the According to the method according to the invention, the adsorption system cannot be sterilized because bacteria and viruses not cl-irdi get the ultrafilter.

Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur entgiftung von Drogen und Entfernung von Giften eingesetzt werden. In der Immuntherapie läßt es sich zur Entfernung von Antigen-Antikörper-Komplexen und anderen Proteinen verwenden. Für diese Einsatzzwecke wird ein Filter mit einer Porengröße von 0,1 bis 0,5 μπι verwendet, und es wird ein entsprechendes Adsorptionsmaterial im Adsorptions^ystem eingesetzt.As already mentioned, the inventive method can also be used for drug detoxification and removal used by poisons. In immunotherapy it can be used to remove antigen-antibody complexes and other proteins. For these purposes, a filter with a pore size is used 0.1 to 0.5 μπι is used, and it is a corresponding one Adsorption material used in the adsorption system.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unter?-aspnichen 2—4 hervor.Further developments of the method according to the invention emerge from sub-sections 2-4.

Die Erfindung betrifft ferner eine künstliche Niere nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention also relates to an artificial kidney according to the preamble of claim 5.

Eine derartige künstliche Niere ist in der DE-OSSuch an artificial kidney is in the DE-OS

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23 59 787 beschrieben. Die aus dieser Veröffentlichung hervorgehende Niere sowie die den eingangs erwähnten Veröffentlichungen beschriebenen Nieren besitzen die eingangs erläuterten Nachteile.23 59 787. The kidney resulting from this publication as well as those mentioned at the beginning Kidneys described in publications have the disadvantages explained at the beginning.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine künstliche Niere der angegebenen Art zu schaffen, die sich mit besonders kleinen und leichten Teilen verwirklichen läßt.The invention has for its object to provide an artificial kidney of the type specified, which can be realized with particularly small and light parts.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine künstliche Niere mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.According to the invention, this object is achieved by an artificial kidney with the characterizing features of claim 5 solved.

Die erfindungsgemäß ausgebildete künstliche Niere ist am Körper tragbar, da sie einen besonders einfachen Aufbau mit besonders kleinen und leichten Teilen besitzt. Außer dem Adsorptionssystem (Kohlepatrone) sind im Kreis keine Speicherbehälter. Pufferbehälter etc. vorhanden. Es ist ferner nur eine einzige Pumpe (Filtratpumpe) vorgesehen, und die künstliche Niere läßt sich in einfacher Weise mit Hilfe der vorgesehenen zwei Absperr- bzw. Dosierventile und des Durchflußmessers regeln. Wenn mit der reinen Ultrafiltration begonnen wird, wird das Filtratabführabsperrventil anfangs abgesperrt, bis sich der geschlossene Kreis gefüllt hat. Danach kann über die vorhandenen Ventile in einfacher Weise in dem geschlossenen Kreis ein etwa konstanter Flüssigkeitsumlauf aufrechterhalten werden, wobei dies über den Durchflußmesser festgestellt werden kann.The artificial kidney designed according to the invention can be worn on the body because it is a particularly simple one Has a structure with particularly small and light parts. Besides the adsorption system (carbon cartridge) there are no storage tanks in the circle. Buffer tank etc. available. Furthermore, only a single pump (filtrate pump) is provided, and the artificial kidney can be easily done with the help of the two shut-off or metering valves and the flow meter rules. When pure ultrafiltration is started, the filtrate discharge shut-off valve is initially activated locked until the closed circle has been filled. After that, the existing valves can be used in a simple manner Way, an approximately constant fluid circulation can be maintained in the closed circuit, this can be determined via the flow meter.

Bei der in der DE-OS 22 59 787 beschriebenen Niere ist die Regelung komplizierter, da hierbei eine zusätzliche Pumpe und ein Schauglas in Verbindung mit dem Vorratsbehälter erforderlich sind. Durch Anordnung der Pumpe stromab des Abzweigpunktes kann auch FiI-trat aus der Abzweigleitung gesaugt werden. Da sich die Abzweigleitung jedoch nicht absperren läßt, läßt sich hiermit die erfindungsgemäße Lehre nicht durchführen.In the case of the kidney described in DE-OS 22 59 787, the scheme is more complicated, since this involves an additional Pump and sight glass in connection with the storage tank are required. By arrangement The pump downstream of the branch point can also be sucked in from the branch line. Since the However, branch line cannot be shut off, the teaching according to the invention cannot be carried out with this.

Die ähnlich aufgebauten, in den DE-OS 23 2S 593 und 22 61 247 beschriebenen Künstlichen Nieren weisen ebenfalls nicht die einfache Regelungsmöglichkeit des Erfindungsgegenstandes auf, die sich durch die Anordnung von zwei Absperr- bzw. Dosierventilen und eines Durchflußmessers auszeichnet. Bei der aus der DE-OS 22 71 247 bekannten Niere ist ferner das Adsorptionssystem stromauf des Verzweigungspunktes angeordnet, so daß auch das abgezogene Filtrat das Adsorptionssystem passiert und dieses verschmutzt Nach der Lehre der DE-OS 23 28 593 soll im übrigen grundsätzlich rr.it einem offenen System gearbeitet werden; nur zur Bestimmung des Ultrafiltrationsdurchsatzes soll das System kurzzeitig geschlossen werden.The similarly structured, in DE-OS 23 2S 593 and 22 61 247 described artificial kidneys also do not have the simple control option of the Subject of the invention, which is characterized by the arrangement of two shut-off or metering valves and one Flow meter distinguishes itself. In the kidney known from DE-OS 22 71 247 is also the adsorption system arranged upstream of the branch point, so that the withdrawn filtrate also enters the adsorption system happens and this is soiled According to the teaching of DE-OS 23 28 593 should in principle rr.it work in an open system; the system is only intended to determine the ultrafiltration throughput be closed for a short time.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten künstlichen Niere wird die Blutzirkulation auf der Blutseite der Membran möglichst ohne Blutpumpe durch Ausnutzung des körpereigenen Druckgefälles durchgeführt Dieses körpereigene Druckgefälle beträgt etwa 6666 Pa—10 666Pa (50—SOmmHg), welcher Druck ausreichend ist um 200—250 ml Blut pro Minute durch ein übliches Ultrafilter zu treiben. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Niere wird vorzugsweise mit einer Filtrationsrate zwischen 10 bis 50 ml/min gearbeitet, die sehr viel geringer ist als bei einem entsprechenden Hämofiltrationsverfahren. Wenn die Niere an einem Patienten eingesetzt wird, dem große Flüssigkeitsmengen zugeführt werden, wird mit einer höheren Filtrationsrate als 50 ml/min gearbeitet Natürlich kann auch mit Blutpumpe gearbeitet werden.In the case of the artificial kidney designed according to the invention, the blood circulation on the blood side is the Membrane carried out if possible without a blood pump by utilizing the body's own pressure gradient This pressure gradient in the body is about 6666 Pa-10 666 Pa (50-0 mmHg), which pressure is sufficient to force 200-250 ml of blood per minute through a conventional ultrafilter. In the case of the invention formed kidney is preferably worked with a filtration rate between 10 to 50 ml / min is much lower than with a corresponding hemofiltration process. When the kidney is used on a patient who is being given large volumes of fluid, the filtration rate will be higher worked as 50 ml / min Of course, you can also work with a blood pump.

Es wird zweckmäßigerweise mit einer Membran gearbeitet deren Abscheidegrenze (cut-off) zwischen 5000 und 100 000 Dalton liegt. Bei Verwendung einer derartigen Membran kann diev vorstehend erwähnte Filtrationsrate von IO bis 50 ml/min bei einem relativ niedrigen Transmembrandruck erreicht werden. Vorzugsweise wird mit einem Transmembrandruck ΔΫηι von < 26 664 Pa (<200mmHg), insbesondere 10 666Pa (80 mmHg) gearbeitet. Da dieser Wert vergleichsweise sehr gering ist, ist auch die Gefahr eines Zerreißens der Membran und eines entsprechenden Obertritts von BlutIt is expedient to work with a membrane whose cut-off limit is between 5000 and 100,000 Daltons. When such a membrane, the above-mentioned v filtration rate of IO can be achieved up to 50 ml / min at a relatively low transmembrane pressure. A transmembrane pressure ΔΫ ηι of <26,664 Pa (<200mmHg), in particular 10,666Pa (80 mmHg), is preferably used. Since this value is comparatively very low, there is also the risk of the membrane rupturing and a corresponding excess of blood

ίο in den Filtratkreislauf gering.ίο low in the filtrate circuit.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten künstlichen Niere wird mit Aktivkohle im Adsorptionssystem gearbeitet. Damit kann ein Großteil der urämischen Substanzen aus dem Filtrat entfernt werden. Obwohl das Binr'ungsvermögen von Aktivkohle gegenüber Harnstoff relativ schlecht ist. ist bislang noch kein besseres Material für diesen Einsatzzweck vorgeschlagen worden. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß zur Entfernung von 40 g Harnstoff pro Behandlung etwa 3 kg Aktivkohle und 3 Itr. entzogene Filtratflüssigkeit ausreichend sind.In the case of the artificial kidney designed according to the invention, activated carbon is used in the adsorption system. In this way, a large part of the uremic substances can be removed from the filtrate. Though that Binding capacity of activated carbon with respect to urea is relatively poor. is not a better one yet Material has been suggested for this purpose. It has been shown, for example, that for removal of 40 g of urea per treatment about 3 kg of activated carbon and 3 Itr. withdrawn filtrate liquid sufficient are.

Erfindungsgemäß kann mit einem in drei oder mehrere kleine Systeme aufgeteilten Adsorptionssystem gearbeitet werden, die entweder parallel zueinander oder zeitlich hintereinander eingesetzt werden. Bei der letztgenannten Variante wird dabei in einfacher Weise beispielsweise eine gesättigte Adsorptionspatrone durch eine frische Adsorptionspatrone ersetzt Diese Variante gestattet es, die künstliche Niere am Körper mitzuführen. Wenn beispielsweise mehrere Adsorptionspatronen parallel zueinander eingesetzt werden, ist dafür Sorge zu tragen, daß jede Patrone einen identischen Druckabfall aufweist, so daß überall gleiche Strömungs Verhältnisse herrschen.According to the invention, an adsorption system divided into three or more small systems can be used that are used either parallel to one another or one after the other. With the latter A variant is, for example, a saturated adsorption cartridge in a simple manner a fresh adsorption cartridge replaced. This variant allows the artificial kidney to be carried on the body. If, for example, several adsorption cartridges are used in parallel, this is the case Care must be taken that each cartridge has an identical pressure drop, so that the same flow everywhere Conditions prevail.

Die künstliche Niere ist somit in bezug auf die Ausbildung des Adsorptionssystems sehr flexibel, da die Zahl der eingesetzien Patronen den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Die gebrauchten Patronen können sehr rasch wieder regeneriert werden, So kann beispielsweise eine Aktivkohlesäule durch Dampf regeneriert und wieder für den gleichen Patienten verwendet werden, wodurch die Behandlung insgesamt billiger wird als bei anderen Systemen. Dies ist für die Fälle von Vorteil, bei denen keine frischen Patronen zur Verfügung stehen. Auch kann hierdurch eine Lagerhaltung an frischen Patronen vermieden werden.The artificial kidney is thus very flexible with regard to the design of the adsorption system, since the number the used cartridges can be adapted to the respective requirements. The used cartridges can be regenerated very quickly, for example an activated charcoal column can be regenerated by steam and used again for the same patient, making treatment cheaper overall than other systems. This is useful in cases where no fresh cartridges are available stand. This also avoids having to keep fresh cartridges in stock.

Weiterbildungen der erfindungsgemäß ausgebildeten künstlichen Niere gehen aus den Unteransprüchen 6—9 hervor.Further developments of the artificial kidney designed according to the invention are based on the subclaims 6-9 emerged.

Die Niere wird nunmehr anhand eines Ausführ'<ngsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Die Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau der künstlichen Niere.The kidney is now based on an exemplary embodiment described in detail in connection with the drawing. The drawing shows the schematic Structure of the artificial kidney.

Die Niere umfaßt ein erstes Leitungssystem 1 zur Herstellung und Aufrechterhaltung eines extrakorporalen Blutstromes von einer Arterie zu einer Vene. In diesem Leitungssystem befindet sich ein Hämofilter 2, das von einer bekannten Bauart sein kann, beispielsweise ein Amicon-Diafilter, ein Asahi-Hämofüter oder ein RP-6 Hämofilter. Die Abscheidegrenze der semipermeablen Membran des Filters kann bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bis zu einem Molekulargewicht von. 100 000 Dalton reichen':-Für- andere Anwendungsfälte sind noch höhere Äbscheidegrenzen möglich. Jeweffs vor und hinter dem Hämofnier 2 ist eiirivianometer 4,21 angeordnet Im Leitungssystem1! befindet sich desweiteren eine Blasenfalle 3. Das hier"-beschriebene System kommt normalerweise ohne den Einsatz einerThe kidney comprises a first line system 1 for producing and maintaining an extracorporeal blood flow from an artery to a vein. In this line system there is a hemofilter 2, which can be of a known type, for example an Amicon slide filter, an Asahi hemofilter or an RP-6 hemofilter. In the exemplary embodiment shown here, the separation limit of the semipermeable membrane of the filter can be up to a molecular weight of. 100,000 daltons are enough: - For other applications, even higher separation limits are possible. A rivianometer 4.21 is arranged in front of and behind the haemofnier 2 in the line system 1 ! there is also a bubble trap 3. The system described here "normally comes without the use of one

31 Ol31 Ol

Blutpumpe im Leitungssystem 1 aus, da der Druckabfall an den obenerwähnten Hämofilter klein ist. Es soll desweiteren mit einem relativ niedrigen Transmembrandruck Δ Pn, unter 200 mm Hg, vorzugsweise etwa 8 mm Hg, gearbeitet werden. Dadurch wird das System weiter vereinfacht, und es findet keine Beschädigung der Blutfilter statt.Blood pump in the line system 1, since the pressure drop across the hemofilter mentioned above is small. Furthermore, a relatively low transmembrane pressure Δ P n , below 200 mm Hg, preferably about 8 mm Hg, should be used. This further simplifies the system and does not damage the blood filters.

Die Miere weist desweiteren ein zweites Leitungssystem 5 auf, das in Verbindung mit einer Leitung 11 zur Herstellung und Aufrechterhaltung eines Filtratkreislaufes dient. Mittels dieses Filtratkreises 5, 11 wird das durch Diffusion und konvektiven Transport, d. h. Hamo dialyse und Hämofiltration, aus dem Blut über die semipermeable Membran abgezogene Filtrat umgewälzt, wobei es durch Führung über ein Adsorptionssystem 15 regeneriert wird. Das Blut wird daher im Hämofilter 2 gegen sein eigenes regenienertes Filtrat »dialysiert«. Zur Umwälzung des Filtrates dient eine Filtratpumpe (3, die sowohl die Filtrationsgeschwindigkeit als auch die Umwälzgeschwindigkeit festlegt. Die Pumpe saugt das Filtrat durch die semipermeable Membran und drückt dieses durch das Adsorptionssystem 15 hindurch. Zur Regulierung des Druckabfalls im Filtratkreis ist zwischen dem Adsorptionssystem 15 und dem Hämofilter 2 ein Absperr- bzw. Dosierventil 20 vorgesehen.The Miere also has a second line system 5, which in connection with a line 11 for Production and maintenance of a filtrate cycle is used. By means of this Filtratkreises 5, 11 is by diffusion and convective transport, d. H. Hamo dialysis and hemofiltration, the filtrate withdrawn from the blood through the semipermeable membrane is circulated, whereby it is guided through an adsorption system 15 is regenerated. The blood is therefore "dialyzed" in the hemofilter 2 against its own regenerated filtrate. A filtrate pump (3, which controls both the filtration speed and the determines the circulation speed. The pump sucks the filtrate through the semipermeable membrane and pushes this through the adsorption system 15. To regulate the pressure drop in the filtrate circuit is A shut-off or metering valve 20 is provided between the adsorption system 15 and the hemofilter 2.

Die Filtratpumpe 13 ist naturgemäß stromab vom Hämofilter 2 angeordnet und befindet sich stromauf von einem Verzweigungspunkt 6 im Leitungssystem, an dem die Leitung 11 zur Bildung des Filtratkreises und eine Leitung 7 zum Abführen bzw. Verwerfen des von der MemDran abgezogenen Filtrats abzweigen. In der Leitung 7 ist ein weiteres Absperr- bzw. Dosierventil 9 vorgesehen, mittels dem die umgewälzte bzw. abgeführte Filtratmenge insbesondere manuell reguliert werden kann. Die abgeführte Filtratmenge kann beispielsweise in einen Behälter 10 eingeführt werden, in dem sie gespeichert und zu einem Späicfcn Zeitpunkt verworfen wird. In der Leitung 7 ist vorzugsweise ein Durchflußmesser 8 angeordnetThe filtrate pump 13 is naturally arranged downstream of the hemofilter 2 and is located upstream of a branch point 6 in the line system, at which the line 11 to form the Filtratkreises and a Branch line 7 for discharging or discarding the filtrate withdrawn from the MemDran. On the line 7 a further shut-off or metering valve 9 is provided, by means of which the circulated or discharged Filtrate can be regulated especially manually. The amount of filtrate discharged can, for example are introduced into a container 10, in which they are stored and discarded at a later time will. A flow meter 8 is preferably arranged in the line 7

Der Filtratkreis 5,11 enthält desweiteren bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wärmetauscher 18, um das umgewälzte Filtrat etwa auf Körpertemperatur zu halten, eine Blasenfalle 19 zur Entlüftung und einen Durchflußmesser 17. Im Kreis sind desweiteren Manometer 12,14,16 angeordnet.The filtrate circle 5,11 also contains in this one illustrated embodiment a heat exchanger 18 to the circulated filtrate approximately to body temperature to keep a bubble trap 19 for ventilation and a flow meter 17. In the circle are also Manometer 12,14,16 arranged.

Die vorstehend beschriebene künstliche Niere funktioniert derart, daß man zuerst durch eine schnelle, reine Ultrafiltration den Filtratkreis 5, 11 ohne Verwendung von Fremddialysat auffüllt. Hierbei ist naturgemäß das Ventil 9 geschlossen, während das Ventil 20 geöffnet ist. Wenn der Filtratkreis gefüllt ist, wird die Filtratpumpe 13 in Tätigkeit gesetzt, wodurch das Filtrat umgewälzt wird. Ober die Ventile 9 und 20 kann nunmehr der Durchfluß so reguliert werden, daß nur so viel Filtrat in den Behälter 10 abgeführt wird, daß ein etwa konstanter Flüssigkeitsumlauf aufrechterhalten wird Mit anderen Worten, wenn der Druck im Filtratkreis auf der Filtratseite der Membran einen positiven Wert erreicht, so bedeutet dies, daß der Flüssigkeitstransport über die Membrane in den Filtratkreis größer ist als der Flüssigkeitsabzug in den Behälter 10. Durch Nachstellung des Ventils 9 kann das Gleichgewicht wieder in einfacher Weise hergestellt werden und umgekehrt Dies kann von Patienten selbst nach entsprechender ärztlicher Anleitung durchgeführt werden.The artificial kidney described above works in such a way that you first go through a fast, pure one Ultrafiltration fills the filtrate circuit 5, 11 without the use of foreign dialysate. Naturally, this is the case here Valve 9 closed while valve 20 is open. When the filtrate circuit is full, the filtrate pump is activated 13 put into action, whereby the filtrate is circulated. Via the valves 9 and 20, the can now Flow can be regulated so that only so much filtrate is discharged into the container 10 that an approximately constant In other words, if the pressure in the filtrate circuit is maintained on the filtrate side the membrane reaches a positive value, this means that the liquid transport over the Membrane in the filtrate circuit is larger than the liquid drain into the container 10. By readjusting the Valve 9, the equilibrium can be restored in a simple manner and vice versa. This can be done be carried out by patients themselves after appropriate medical guidance.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiei sind zur Entfernung von etwa 40 g Harnstoff pro Behandlung etwa 3 kg Aktivkohle im Adsorptionssystem und 3 ltr. entzogenes Filtrat erforderlich. Die gesamte künstliche Niere wiegt dabei nicht mehr als 8 kg, wobei dies das Filtrat, die Filtratpumpe, die Ventile etc. einschließt. Damit ist die Vorrichtung bedeutend leichter als bekannte Systeme und kann am Körper des Patienten mitgeführt werden.In the exemplary embodiment described here, about 40 g of urea are removed per treatment about 3 kg of activated carbon in the adsorption system and 3 ltr. withdrawn filtrate required. The entire artificial The kidney weighs no more than 8 kg, including the filtrate, the filtrate pump, the valves, etc. The device is therefore significantly lighter than known systems and can be carried along on the patient's body will.

Zum Regenerieren des Filtrats wird vorzugsweise Aktivkohle eingesetzt. Dies kann in Form von Patronen geschehen, so daß ein rascher Austausch von verbrauchten Patronen durch neue möglich ist. Es können hierbei auch mehrere Patronen parallel zueinander oder zeitlich nacheinander eingesetzt werden. Anstelle von Aktivkohle können auch Rady-Patronen verwendet werden, die jedoch den Nachteil haben, daß sie eine größere Filtratmenge benötigen.Activated carbon is preferably used to regenerate the filtrate. This can be in the form of cartridges done so that a quick replacement of used cartridges with new ones is possible. It can several cartridges can be used in parallel or one after the other. Instead of Activated carbon can also be used Rady cartridges, but they have the disadvantage that they are a need a larger amount of filtrate.

Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird durch folgenden Versuch bestätigt:The functioning of the device described above is confirmed by the following test:

Ein Amicon-Hohlfaserfilter H 1 · 50 (930 cm2 Oberfläche) wurde als Hämofilter eingesetzt, und es wurden 120 g extrudierter Aktivkohle, die gründlich gewaschen wurde, für die Regenerierung des Filtrats verwendet. Bei diesem Versuch wurde als Blut eine Harnstoff- und Harnsäurelösung (1500 ml) eingesetzt. Diese Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 ml/min durch das Filter umgewälzt, so daß sich eine Filtrationsgeschwindigkeit von 10 ml/min ergab, die zusammen mit der Umwälzgeschwindigkeit von 200 ml/min aufrechterhalten wurde. In regelmäßigen Intervallen wurden dem in einem Behälter befindlichen »Blut« und dem die Aktivkohlesäule verlassenden Filtrat zur Bestimmung des Harnstoff- und Harnsäuregehaltes Proben entnommen. An Amicon H 1 x 50 (930 cm 2 surface area) hollow fiber filter was used as a hemofilter, and 120 g of extruded activated carbon, which had been thoroughly washed, was used to regenerate the filtrate. In this experiment, a urea and uric acid solution (1500 ml) was used as the blood. This solution was circulated through the filter at a rate of 200 ml / min so that a filtration rate of 10 ml / min resulted, which was maintained along with the circulation rate of 200 ml / min. Samples were taken at regular intervals from the "blood" in a container and the filtrate leaving the activated charcoal column to determine the urea and uric acid content.

Die Untersuchungen ergaben, daß nach einer 60minütigen Behandlungszeit die Harnsäurekonzentration im »Blutbehälter« auf einen Wert von null gebracht wurde. Die entfernte Menge an Harnstoff betrug 1 g.The investigations showed that after a treatment time of 60 minutes, the uric acid concentration in the "Blood container" has been brought to a value of zero. The amount of urea removed was 1 g.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (9)

31 Ol Patentansprüche:31 Ol patent claims: 1. Verfahren zum Reinigen von Blut durch Elimination von insbesondere harnpflichtigen Substanzen durch eine semipermeable Membran, gemäß dem das ungereinigte Blut im Kreislauf entlang einer Seite der Membran und Dialyseflüssigkeit in einem geschlossenen Filtratkreis entlang der anderen Seite der Membran geführt und regeneriert wird, wobei to überschüssiges Diaiysat abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren bis zur Füllung des Filtratkreises ohne Fremddialysat mit einer schnellen, reinen Ultrafiltration begonnen wird und daß danach nur das im Filtratkreis befindliche Filtrat als Dialyseflüssigkeit verwendet wird.1. Process for purifying blood by eliminating substances, in particular urinary substances through a semipermeable membrane, according to which the unpurified blood circulates along one side the membrane and dialysis fluid in one closed Filtratkreis is passed along the other side of the membrane and regenerated, whereby to excess Diaiysat is drawn off, characterized in that the method A fast, pure ultrafiltration started until the filtrate circuit was filled without external dialysate and that then only the filtrate in the filtrate circuit is used as dialysis fluid will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dislJ nur soviel Filtrat abgeführt wird, daß ein etwa konstanter Flüssigkeitsumlauf aufrechterhalten werden kann.2. The method according to claim 1, characterized in that only so much filtrate is removed that an approximately constant fluid circulation can be maintained. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Filtrationsrate zwischen 10—50 ml/min gearbeitet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that with a filtration rate between 10-50 ml / min is worked. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden An-Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Transmembrandt lick Δ pm von < 26 664 Pa insbesondere von 10 666 Pa gearbeitet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a transmembrane lick Δ pm of <26,664 Pa, in particular 10,666 Pa, is used. 5. Künstliche Niere zur Durchführung des Verfahrens nach eir.^m der Ansprüche 1 bis 4, mit einem ersten Leitungssystem ".ur Hc.tellung eines extrakorporalen Blutstromes, einem in das erste Leitungssystem eingeschalteten Hf-nofilter mit einer semipermeablen Membran, entlang deren einer Seite das Blut geführt ist, und einem zweiten Leiiungssystem in Form eines geschlossenen Kreises entlang der anderen Seite der Membran mit einer Filtratpumpe, einem Verzweigungspunkt, von dem eine Leitung zum Abführen von Filtrat abzweigt, und einem stromab des VerzweigungsDunktes angeordneten Adsorptionssystem zum Regenerieren des Filtrates, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtratpumpe (13) stromauf des Verzweigungspunktes (6) angeordnet ist, daß in der Filtratabführleitung (7) und im geschlossenen Kreis (5) stromab des Adsorptionssystems (15) jeweils ein manuell regulierbares Absperr- bzw. Dosierventil (9, 20) vorgesehen ist und daß der geschlossene Kreis einen Durchflußmesser (17) stromab des Verzweigungspunktes (6) aufweist.5. Artificial kidney for performing the method according to eir. ^ M of claims 1 to 4, with a first line system "for the establishment of an extracorporeal one Blood flow, an Hf-nofilter connected to the first line system with a semipermeable membrane, along one side of which the blood is guided, and a second conduit system in the form of a closed circle along the other side of the membrane with a filtrate pump, a branch point from which a line for discharging the filtrate branches off, and a adsorption system arranged downstream of the branching point to regenerate the filtrate, characterized in that the filtrate pump (13) is arranged upstream of the branch point (6) is that in the filtrate discharge line (7) and in the closed circuit (5) downstream of the adsorption system (15) each a manually adjustable shut-off or metering valve (9, 20) is provided and that the closed circuit has a flow meter (17) downstream of the branch point (6). 6. Künstliche Niere nach Anspruch 5, dadurch ge- so kennzeichnet, daß in der Filtratabführleitung (7) ein Durchflußmesser (8) angeordnet ist.6. Artificial kidney according to claim 5, characterized in that in the filtrate discharge line (7) a Flow meter (8) is arranged. 7. Künstliche Niere nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorptionssystem (15) mehrere Aktivkohlesäulen bzw. -patronen parallel zueinander oder in Serie angeordnet sind.7. Artificial kidney according to claim 5 or 6, characterized in that the adsorption system (15) several activated charcoal columns or cartridges in parallel are arranged to each other or in series. 8. Künstliche Niere nach einem der Ansprüche 5 — 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionssystem aus verschiedenen spezifisch wirkenden Adsorbern zusammengesetzt ist.8. Artificial kidney according to one of claims 5-7, characterized in that the adsorption system is composed of various specifically acting adsorbers. 9. Künstliche Niere nach einem der Ansprüche 5—8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hämofilter (2) eine Abscheidegrenze für ein Molekulargewicht zwischen 5000 und 100 000 Dalton aufweist.9. Artificial kidney according to one of claims 5-8, characterized in that the hemofilter (2) has a cut-off limit for a molecular weight between 5000 and 100,000 Daltons. 65 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Künstliche Niere zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5. 65 The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and an artificial kidney for performing this method according to the preamble of claim 5. Es ist bekannt, die Symptome einer Niereninsuffizienz bei akutem oder chronischem Nierenversagen mit Hilfe der extrakorporalen Hämodialyse zu behandeln. Bei diesem Dialyseverfahren werden die Retentionsprodukte oder Toxine durch Diffusionsprozesse eliminiert Sie diffundieren aus dem Blut über eine semipermeable Membran in die Dialyseflüssigkeit Die Diffusionsgeschwindigkeit ist abhängig vom Verhältnis Porengröße der Membran/Molekulargröße der zu eliminierenden Substanz sowie vom Konzentrationsgefälle Blut/Dialyseflüssigkeit Je kleiner das Konzentrationsgefälle und je größer das Molekulargewicht einer Substanz ist um so langsamer wird sie bei der Dialyse eiiminiertIt is known the symptoms of kidney failure treat acute or chronic kidney failure with the help of extracorporeal hemodialysis. In this dialysis process, the retention products or toxins are eliminated by diffusion processes They diffuse from the blood via a semipermeable Membrane into the dialysis fluid The diffusion speed depends on the pore size ratio the membrane / molecular size of the substance to be eliminated and the concentration gradient blood / dialysis fluid The smaller the concentration gradient and the larger the molecular weight of a substance is that is how slower it is eliminated during dialysis Das Verfahren der Hämodialyse hat den Nachteil, daß zur Aufrechterhaltung eines hohen Konzentrationsgefäiies die Bereitstellung großer Mengen an Dialyseflüssigkeit erforderlich ist Zur Durchführung des Verfahrens sind daher umfangreiche Installationen erforderlich, die der Mobilität des Systems in bezug auf den Einsatz als tragbare künstliche Niere Grenzen setzen. Ein weiterer Hauptnachteil der Hämodialyse besteht darin, daß sich damit nur Substanzen mit relativ kleinen Molekülen (Molekulargewicht < 5000 Dalton) entfernen lassen, da die Elimination der Substanzen aus dem Blut über einen reinen Diffusionsvorgang abläuftThe hemodialysis method has the disadvantage that it is necessary to maintain a high concentration vessel the provision of large amounts of dialysis fluid is necessary to carry out the Procedure, extensive installations are therefore required, which is related to the mobility of the system limit its use as a portable artificial kidney. Another major disadvantage of hemodialysis is it in that only substances with relatively small molecules (molecular weight <5000 Dalton), as the substances are eliminated from the blood by means of a pure diffusion process Im Gegensatz zum Dialyseverfahren werden die Stoffwechselprodukte in der natürlichen Niere durch Filtrationsprozesse, d. h. mit Hilfe eines konvektiven Transportes ausgeschieden. In den Jahren 1967—69 wurde ein der Wirkungsweise der natürlichen Niere nachempfundenes Verfahren entwickelt bei dem die Elimination der harnpflichtigen Substanzen ausschließlich durch konvektiven Transport im Verlaufe einer Ultrafiltration über eine hochgr&dig p&ueable Membran erfolgt Bei diesem als »Hämofiltration« bezeichneten Verfahren wird dem Patienten unter Aufwendung eines hydrostatischen Druckes Ultrafiltrat entzogen, das durch eine infusionslösung ersetzt wird. Ein Vorteil des Verfahrens gegenüber dem Dialyseverfahren liegt darin, daß innerhalb eines durch den Porendurchmesser der Membran und den Filtratfluß begrenzten Bereichs alle Substanzen, unabhängig von Molekulargewicht und -größe, mit der gleichen Geschwindigkeit eiiminiert werden. Es lassen sich somit mit diesem Verfahren auch Substanzen mit größerem Molekulargewicht (bis 100 000 Dalton und mehr) und insbesondere große Wassei mengen entfernen. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß zum Ausgleich der Flüssigkeitsentnahme aus dem Blut diesem wieder eine relativ teure Substitutionslösung zugeführt werden muß und daß das Verfahren in bezug auf die Entfernung von Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht nicht besonders wirksam ist, da die Elimination ausschließlich über konvektiven Transport stattfindetIn contrast to the dialysis process, the metabolic products are carried out in the natural kidney Filtration processes, d. H. excreted with the help of convective transport. In 1967-69 a procedure based on the mode of action of the natural kidney was developed in which the Elimination of the urinary substances exclusively by convective transport in the course of an ultrafiltration over a highly p & ueable membrane In this process, known as "hemofiltration", the patient is exposed to a hydrostatic pressure withdrawn from ultrafiltrate, which is replaced by an infusion solution. One advantage of the Process compared to the dialysis process is that within one through the pore diameter of the Membrane and the filtrate flow limited area of all substances, regardless of molecular weight and size, can be eliminated at the same rate. It can therefore also be used with this method Substances with a larger molecular weight (up to 100,000 Daltons and more) and in particular large Wassei remove quantities. The disadvantage of this method is that to compensate for the withdrawal of liquid the blood this again a relatively expensive substitution solution must be supplied and that the method in is not particularly effective in removing low molecular weight substances since the Elimination takes place exclusively via convective transport Um bei einem Verfahren der Hämofiltration die Entfernung von Substanzen mit geringem Molekulargewicht zu verbessern, hat man bereits kombinierte Verfahren vorgeschlagen, die sowohl von einer Hämodialyse als auch einer Hämofiltration Gebrauch machen (A. W. Leber, V. Wiezemann and F. Techert, Art. Organs, 4(4), 1980, S. 108). Diese Verfahren entsprechen der eingangs erwähnten Vorgehensweise. Hierbei wird an der Filtratseite der semipermeablen Membran Dialyseflüssigkeit vorbeigeführt. An der Membran findet somit so-To remove low molecular weight substances in a hemofiltration process To improve, one has already proposed combined procedures, both by hemodialysis as well as hemofiltration (A. W. Leber, V. Wiezemann and F. Techert, Art. Organs, 4 (4), 1980, p. 108). These procedures correspond to the one at the beginning mentioned procedure. Dialysis fluid is used on the filtrate side of the semipermeable membrane passed by. Thus, on the membrane there is
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