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Dialysevorrichtung und -verfahren
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Die Erfindung betrifft eine Dialysevorrichtung und ein Dialyseverfahren
zur Behandlung von insbesondere in einem Blutstrom strömenden Blut mittels einer
vom Blutstrom durch eine Membrane getrennten und aus einer Mischung von Dialysekonzentrat
und Wasser bestehenden Dialysierlösung.
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Die Trennung von Verbindungen oder Materialien aufgrund ihrer unterschiedlichen
Diffusionsgeschwindigkeiten durch eine kolloide, semipermeable Membran wird als
Dialyse bezeichnet. Beipsielsweise diffundiert Natriumchlorid elf mal so schnell
wie Pannin und einundzwanzig mal so schnell wie Albumin durch eine solche Membran.
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Die Dialyse wird in der Medizin vor allem bei sogenannten künstlichen
Nieren verwendet. Die Häufigkeit und die Dauer der Dialyse variiert dabei von einigen
Stunden in der Woche bis zu etwa vier mal 16 Stunden wöchentlich, was vom Grad der
Niereninsuffizienz und dem Erfolg des Aus-
tauschprozesses abhängt.
Für diese Behandlung sind Dialyseabteilungen in Krankenhäusern oder Heimdialyseplätze
notwendig, die aber auch heute noch einen hohen technischen und personellen Aufwand
erforderlich machen.
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Bei einer solchen DialysebehandLung können aus dem Blut harnpflichtige
Stoffe entfernt werden, indem in einen Dialysator eine Dialysierlösung strömt, die
dem Blutstrom entgegengesetzt ist und von diesem durch die Membran getrennt ist.
Die Wirksamkeit der Dialyse und das körperliche Wohlbefinden eines Patienten können
durch die Zusammensetzung der durch Mischung von Dialysekonzentrat und Wasser erhaltenen
Dialysierlösung verändert werden. Das Dialysekonzentrat enthält nämlich die für
die Dialyse notwendigen Stoffe in einer solchen Menge, die - wenn sie in einem vorbestimmten
Verhältnis mit dem Wasser gemischt wird - eine vorausberechnete Konzentration der
Stoffe in der Dialysierlösung ergibt.
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Bisher wird allgemein in Dialysevorrichtungen das Dialysekonzentrat
mit Wasser im Verhältnis 1 : 34 gemischt, d.h., einem Volumenteil Dialysekonzentrat
werden 34 Volumenteile Wasser zugesetzt. Der Aufbau der auf dem Markt erhältlichen
Dialysevorrichtungen geht von diesem Mischungsverhältnis bzw. von dieser Proportionierung
im Verhältnis 1 : 34 aus, zumal die im Handel erhältlichen Dialysekonzentrate ebenfalls
für diese Proportionierung zusammengesetzt sind. Soll nun bei einer solchen bestehenden
Dialysevorrichtung mit starrer Proportionierung zur Beeinflussung der Dialyseleistung
und/oder des Wohlbefindens des Patienten eine andere Konzentration der Dialysierlösung
eingesetzt werden, dann muß zwangsläufig das Dialysekonzentrat geändert werden.
Da derartige Anderungen oft kurzfristig vorgenommen werden müssen, be-
deutet
dies eine aufwendige Lagerhaltung mit allen denkbaren Dialysekonzentraten, um so
auch für jeden Notfall gerüstet zu sein.
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Damit diese aufwendige Lagerhaltung vermieden werden kann, wurde auch
schon daran gedacht, daß Prinzip der sogenannten starren Proportionierung zu verlassen
und eine sogenannte variable Proportionierung vorzusehen, bei der ein Teil eines
gegebenen Dialysekonzentrates mit mehr oder auch weniger als 34 Teilen an Wasser
gemischt werden kann. Hierzu wird in bestehenden Dialysevorrichtungen einer gegebenen
Wassermenge, also einem reltiv sehr großen Volumen mittels Steuerung der Leitfähigkeit
der Dialysierlösung das Dialysekonzentrat, also ein sehr kleines Volumen, zudosiert.
Für diese variable Proportionierung sind zwei Pumpen erforderlich, nämlich eine
Pumpe für das Wasser und eine Pumpe für das Dialysekonzentrat, deren Hub und/oder
Kolbengeschwindigkeit zueinander so veränderbar sein müssen, daß die gewünschte
Dialysierlösung erhalten wird. Infolge der beiden Pumpen und deren Steuerung sind
die bereits bestehenden Dialysevorrichtungen mit variabler Proportionierung technisch
aufwendig und/oder verschleißanfällig, was insbesondere für sogenannte Schlauchpumpen
gilt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Dialysevorrichtung und ein
Dialyseverfahren zu schaffen, die mit variabler Proportionierung arbeiten und trotz
eines einfachen Aufbaues eine äußerst genaue Dosierung der Dialysierlösung erlauben.
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Diese Aufgabe wird bei einer Dialysevorrichtung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dialysierlösung hinter
der Propor-
tionierungspumpe und vor dem Dialysator zusätzlich mit
Wasser anreicherbar ist.
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Bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 8 wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die so erhaltene Dialysierlösung
noch zusätzlich mit Wasser angereichert wird.
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Die erfindungsgemäße Dialysevorrichtung nutzt so die Vorteile einer
starren Proportionierung mit beispielsweise einer wasserdruckangetriebenen Kolbendosierpumpe
aus und sieht zusätzlich durch die Anreicherung der Dialysierlösung hinter der Proportionierungspumpe
noch eine variable Proportionierung vor.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die zusätzliche
Anreicherung mit Wasser über ein Zumischventil erfolgt, das zwischen dem Wasser-Zulauf
und dem Dialysierlösung-Ablauf der Proportionierungspumpe liegt und durch einen
Stellmotor ansteuerbar ist. Außerdem ist im Dialysierlösung-Zulauf zum Dialysator
eine Leitfähigkeit-Meßzelle vorgesehen, die den Stellmotor über einen Leitfähigkeit-Monitor
steuert.
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Die Dialysierlösung enthält nämlich einen wesentlichen Anteil an Natriumchlorid.
Dieses beeinflußt die elektrische Leitfähigkeit der Dialysierlösung. Damit kann
mittels der Leitfähigkeit-Meßzelle die Leitfähigkeit der Dialysierlösung gemessen
werden, so daß aus dem Meßergebnis auf die Konzentration an Dialysekonzentrat in
der Dialysierlösung geschlossen werden kann. Abhängig von dem mit der Leitfähigkeits-Meßzelle
erhaltenen MeB-ergebnis wird dann der Stellmotor angesteuert, damit dieser das Zumischventil
entsprechend einstellt.
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Außerdem kann zwischen dem Leitfähigkeits-Monitor und dem Stellmotor
noch ein Soll-Istwert-Vergleicher angeordnet werden, in dem der von der Leitfähigkeit-Meßzelle
gelieferte Ist-Wert der Leitfähigkeit der Dialysierlösung mit einem von einem Sollwertgeber
abgegebenen Sollwert verglichen wird. Zwischen dem Soll-Istwert-Vergleicher und
dem Stellmotor ist dann noch ein den Stellmotor ansteuernder Regler vorgesehen.
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Das Zumischventil kann in besonders vorteilhafter Weise aus einem
Schlauch bestehen, dessen Innenquerschnitt durch Verwinden oder Strecken veränderbar
ist. Selbstverständlich kann ein solches Zumischventil allgemein für beliebige Zwecke
zum Dosieren eingesetzt werden und ist nicht auf die Verwendung bei einer Dialysevorrichtung
beschränkt. Dieses Zumischventil wird an den Wasser-Zulauf vor der Proportionierungspumpe
auf der einen Seite und an den Dialysierlösung-Ablauf hinter der Proportionierungspumpe
auf der anderen Seite angeschlossen, so daß es von Wasser durchströmt werden kann.
Abhängig von der Querschnittsfläche des Schlauches, also in Abhängigkeit vom Verwindungsgrad,
kann dann Wasser der Dialysierlösung in genau einstellbarer Weise zugemischt werden.
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Die Verwindung des Schlauches wird durch den Stellmotor bewirkt, so
daß dieser über den Querschnitt des Schlauches auch den Wasser durchfluß durch den
Schlauch steuert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Dialysevorrichtung, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Zumischventiles von Fig. 1.
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In der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Dialysevorrichtung werden
einer Proportionierungspumpe 5 über eine Leitung 1 ein Dialysekonzentrat und über
eine Leitung 2 Wasser zugeführt. Diese Proportionierungspumpe 5 liefert an ihrem
Ausgang 3 die Dialysierlösung mit einem Verhältnis 1 : 34 an Volumenteilen Dialysekonzentrat
zu Wasser. Vor dem Eingang 4 in die Proportionierungspumpe 5 zweigt eine Leitung
15 von der Leitung 2 ab und führt zu einem Eingang 16 eines Zumischventiles 8, dessen
Ausgang 17 mit einer Leitung 18 verbunden ist, die vom Ausgang 3 der Proportionierungspumpe
5 zu einer Leitfähigkeits-MeBzelle 10 führt. Der Leitfähigkeits-Meßzelle 10 ist
ein Dialysator 7 (lediglich schematisch angedeutet) nachgeschaltet, in dem die Dialysierlösung
durch eine Membran getrennt entgegen dem Blutstrom fließt.
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In der Leitfähigkeits-Meßzelle 10 wird über den Gehalt an Natriumchlorid
die Leitfähigkeit der Dialysierlösung gemessen. Ein Leitfähigkeits-Monitor 11 zeigt
auf einer Anzeige 19 den Ist-Wert der gemessenen Leitfähigkeit an.
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Gleichzeitig kann dieser Leitfähigkeits-Monitor 11 als Grenzwertgeber
dienen, der bei Erreichen eines bestimmten Grenzwertes für eine öffnung des Zumischventiles
8 sorgt. Dem Leitfähigkeits-Monitor 11 ist ein Soll-Istwert-Vergleicher nachgeschaltet,
der den in der Leitfähigkeits-Meßzelle 10 gemessenen Istwert der Leitfähigkeit der
Dialysierlösung mit einem von einem Sollwertgeber 13 abgegebenen Sollwert vergleicht.
Abhängig von diesem im Soll-Istwert-Vergleicher 12 erhaltenen Ergebnis steuert ein
Regler 14 einen Stellmotor 9 an, der seinerseits den öffnungsgrad des Zumischventiles
8 bestimmt.
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Fig. 2 zeigt das Zumischventil 8 in Einzelheiten:
Das
Zumischventil 8 besteht im wesentlichen aus einem Silikonschlauch 20, der in einer
Halterung 21 U-förmig gebogen und mittels einer weiteren Halterung 22 verwunden
ist. Diese Halterung 22 ist an den Stellmotor 9 angeschlossen und wird von diesem
angetrieben, wie dies durch einen Doppelpfeil 23 angedeutet ist. Durch stärkeres
Verwinden des Schlauches 22 wird erreicht, daß kein Wasser vom Eingang 16 zum Ausgang
17 strömen kann. Wird dagegen der Verwindungsgrad verringert, dann kann Wasser praktisch
ungestört vom Eingang 16 zum Ausgang 17 fließen. Auf diese Weise kann durch Verwinden
dieses Schlauches 20 eine sehr feine Dosierung stufenlos von einer vollständigen
Schließ-Stellung bis zu einem maximalen Durchsatz erreicht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet auf einfache Weise äußerst
genau: Über die Leitungen 1 und 2 wird Dialysekonzentrat bzw.
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Wasser der Proportionierungspumpe 5 zugeführt, die an ihrem Ausgang
3 die Dialysierlösung im Verhältnis 1:34 von Dialysekonzentrat zu Wasser liefert.
Die Leitfähigkeit der so in der Leitung 18 strömenden Dialysierlösung wird mittels
der Leitfähigkeit-Meßzelle 10 gemessen. Benötigt nun der Patient eine geringere
Konzentration an Dialysekonzentrat (höhere Konzentrationen als 1:: 34 können durch
entsprechende Wahl der Zusartrnensetzung des Konzentrates vermieden werd S m tmoto
> t den Zumischventil 8 in gewünschter Weise geöffnet, so daß zusätzlich Wasser
in die Leitung 18 hinter der Proportionierungspumpe 5 einströmen kann.
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Dieses einfache Verfahren bedingt auch die konstruktiv überraschend
wenig aufwendige Gestaltung der Dialysevorrichtung:
Anstelle von
zwei Proportionierungspumpen, die über eine komplizierte Ansteuerschaltung miteinander
zu verbinden sind, wird lediglich eine Proportionierungspumpe mit einem Zumischventil
benötigt. Dieses Zumischventil kann außerdem aus einem gewundenen Schlauch bestehen,
so daß der Aufwand hierfür ebenfalls äußerst gering ist. Selbstverständlich können
aber auch andere Zumischventile eingesetzt werden, sofern diese die erforderliche
hohe Dosiergenauigkeit haben. Außerdem ist die Erfindung auch bei allen Geräten
anwendbar, bei denen eine Lösung noch weiter verdünnt oder angereichert werden soll.
Für eine Anreicherung ist lediglich das Zumischventil zwischen der Leitung 1 und
der Leitung 18 vorzusehen. In diesem Fall muß ein bestimmter Druck erzeugt werden,
der die Druckverhältnisse in der Leitung 18 übersteigt. Bei der Zumischung von Wasser
zwischen den Leitungen 2 und 18 erfolgt dies durch den Druck des Wasserleitungsnetzes.