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Hämodialysevorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Hämodialysevorrichtung mit einem Dialysator,
der zwei durch eine Membran getrennte Kammern aufweist, von denen die eine in einen
Dialysierflüssigkeitsweg und die andere in einen Blutweg geschaltet ist, mit einer
Dialysierflüssigkeitsquelle, mit einem stromauf des Dialysators in die Zuleitung
des Dialysierflüssigkeitswegs eingeschalteten ersten Durchflußorgan, mit einem stromab
des Dialysators in die Ableitung des Dialysierflüssigkeitswegs eingeschalteten zweiten
Durchflußorgan und mit einer Ultrafiltrationseinrichtung.
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Eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art ist aus der DE-OS 25 06
039 bekannt. Die hierin beschriebene Vorrichtung betrifft ein offenes Dialysierflüssigkeitssystem,
d.h. ein System, bei dem der Dialysierflüssigkeitsweg nicht abgeschlossen ist. Infolgedessen
läßt sich bei einer derartigen offenen Anordnung regelmäßig keine genaue Ultrafiltrationssteuerung
durchführen,
bei der im offenen System der Druck das Führungsglied
ist. Dieser vorbestimmte Ultrafiltrationsdruck überlagert sich jedoch den Drücken,
die in dem Abschnitt zwischen den beiden Durchflußelementen vorliegen, die jedoch
regelmäßig erhebliche Förderschwankungen besitzen, sofern sie üblicherweise Pumpen
sind. Selbst hohe, an die Pumpen angeforderten Fördergenauigkeiten sind aus den
nachfolgenden Gründen nicht ausreichend: Bei der Hämodialyse werden ca.200 1 Dialysierflüssigkeit/
Behandlung durch das gesamte Dialysesystem gepumpt. Dabei sollen einem Patienten
regelmäßig etwa 1 - 3 1 Wasser durch die Ultrafiltration aus dem Blut durch die
Membran des Dialysators entzogen werden. Hierzu wird ein entsprechender Unterdruck
mit der Ultrafiltrationseinrichtung an den Dialysierflüssigkeitsweg angeiegt,:der
eine dem Druck entsprechende Ultrafiltratmenge durch die Membran des Dialysators
zieht. Falls jedoch die als Durchflußeinrichtungen eingesetzten Pumpen eine Ungenauigkeit
von etwa 1 % besitzen, was regelmäßig der Fall ist, wird jedoch nicht mehr die erwünschte
Ultrafiltrationsmenge erhalten. Vielmehr liegt diese Ultrafiltrationsmenge entweder
erheblich unter oder über dem angestrebten Wert, mit der Folge, daß bei den Patienten
teilweise lebensbedrohliche Zustände eintreten. Dies:gilt insbesondere bei Kindern,
denen allenfalls etwa 1/2 - 1 Liter/ Ultrafiltrat entzogen werden soll.
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Infolgedessen müssen derartige Dialysierflüssigkeitssysteme scharf
überwacht werden, wobei sich zusätzlich der Patient in bestimmten Zeiteinheiten
wiegen muß, um die entzogene Ultrafiltratmenge genau zu bestimmen.
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Bei der in der obigen DE-OS 25 06 039 beschriebenen Vorrichtung sollen
zwar Pumpen stromauf und stromab des Dialysators als Durchflußorgane eingesetzt
werden, die miteinander verkettet sind und eine weitgehende Äquivalenz im Volumenstrom
aufweisen. Dies genügt jedoch
aus den obigen Gründen nicht, da
die Förderschwankungen dieser Pumpen immer noch zu groß sind.
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Das gleiche gilt für eine Bilanzierung, bei der eine Relativdurchflußmessung
mit Hilfe von stromauf und stromab des Dialysators angeordneten Durchflußmessern
vorgenommen wird, die regelmäßig ebenfalls nicht ausreichend genau und stabil sind.
Somit schwankt die hier durchgemessene Differenz teilweise erheblich über der geforderten
Genauigkeit von 1 %o, mit der Folge, daß eine derartige Anordnung häufig nachgeeicht
werden muß.
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Abgesehen davon, daß die Behandlung des Patienten unterbrochen werden
muß, erfordert eine derartige Vorrichtung einen erhöhten Aufwand an Steuer- und
Justiereinrichtungen.
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Eine weitere Hämodialysevorrichtung ist aus der DE-OS 25 44 258 bekannt,
bei der eine Ultrafiltrationskontrolle dadurch ausgeübt wird, daß stromauf und stromab
des Dialysators jeweils eine Pumpe angebracht ist, wobei die zu ultrafiltrierende
Menge durch eine weitere Pumpe abgesaugt wird. Diese Anordnung entspricht im wesentlichen
der eingangs erwähnten Anordnung, so daß die vorstehenden Feststellungen hier ebenfalls
zutreffen.
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Bei einer solchen Relativpump- bzw. Relativmeßanordnung werden hohe,
in der Praxis nur schwer erreichbare Genauigkeiten an die Meßgeräte gestellt. Infolgedessen
ist aus der DE-OS 31 22 756 eine Zuförderpumpe zu entnehmen, deren Fördervolumen
etwas größer ist als dasjenige der Abförderpumpe, wobei im übrigen dafür zu sorgen
ist, daß beide Pumpen ein stabiles Verhalten aufzeigen. Beim Beginn der Dialyse
wird zunächst die Abweichung der beiden Fördervolumina bestimmt, die dann in die
Bilanzierungsrechnung einbezogen wird. Allerdings ist dabei immer noch nicht die
generelle Gangungenauigkeit der Pumpen bestimmt, mit der Folge, daß derartige Pumpen
immer noch
nicht als ausreichend förderstabil angesehen werden
können.
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Da diese offenen Dialysesysteme keine exakte Ultrafiltrationskontrolle
ermöglichen, wurden sie durch geschlossene bilanzierte Hämodialysevorrichtungen
ersetzt, wie sie beispielsweise in der DE-OS 28 38 414 beschrieben sind. Dies hat
allerdings einen erheblichen apparativen Aufwand und damit eine wesentliche Kostensteigerung
zur Folge.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der
eingangs erwähnten Art so fortzubilden, daß mit ihr eine exakte Ultrafiltration
durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das erste und das zweite Durchflußelement
wechselweise in vorbestimmten gleichen Zeitabständen stromauf bzw. stromab des Dialysators
in den Dialysierflüssigkeitsweg eingeschaltet ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zunächst den Vorteil auf, daß
sie als offenes System die gleiche Ultrafiltrationsgenauigkeit ermöglicht, wie dies
bei einem geschlossenen System der Fall ist. Infolgedessen können preisgünstigere
Dialysevorrichtungen zur Verfügung gestellt werden, die die erforderliche Ultrafiltrationsgenauigkeit
auch bei hochdurchlässigen Dialysatoren besitzen. Dabei wird die gewünschte Genauigkeit,
die bei etwa + 50 ml/Ultrafiltrat liegt, auch mit diesen Geräten eingehalten.
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Wie bereits erläutert, werden die beiden, die Bilanzierung relativ
zueinander bestimmenden Elemente abwechselnd in die Zu- bzw. in die Ableitung des
Dialysators geschaltet. Dabei werden Differenzen im Meßvolumen bzw.
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im Pumpvolumen zwischen den beiden relativ zueinander
arbeitenden
Elementen über eine vorbestimmte Dialyseperiode gemittelt und dadurch eliminiert.
Falls beispielsweise bei der ersten Halbperiode 50 ml Ultrafiltrat durch eine Abweichung
der Elemente dem Patienten entzogen wird, so kommt es während der zweiten Halbperiode,
also nach dem Umschalten der Pumpen oder Meßsensoren, zu einer Substitution von
50 ml, mit der Folge, daß die Nettobilanz der Ultrafiltration im Laufe der ganzen
Periode Null ist.
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Dies setzt allerdings voraus, daß die Förderabweichung der Elemente
während des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung in etwa konstant bleibt,
d.h. sich nicht willkürlich erhöht oder absenkt. Dies ist jedoch regelmäßig bei
den eingesetzten Elementen der Fall, die vorteilhafterweise nur einen geringen Förderfehler
bzw.
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eine geringe Meßungenauigkeit von etwa 1 % oder darunter aufweisen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand
der Beschreibung und drei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung, bei der 3-Wege-Ventile und jeweils eine Pumpe im
Zu- und Ablauf eingesetzt werden,
Fig. 5 schematisch eine Ausführungsform,
die in ihrem Aufbau der Ausführungsform gemäß Fig. 4 entspricht, jedoch im Zu- und
Ablauf Sensoren aufweist und Fig. 6 schematisch eine Hämodialysevorrichtung mit
volumenkonstanten Elementen und 3-Wege-Ventilen im Zu- und Ablauf.
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Fig. 1 zeigt ein Dialysegerät 10 mit einem Dialysator 12, der eine
Membran 14 aufweist, die den Dialysator 12 in eine mit Blut beaufschlagbare Kammer
16 und eine mit Dialysierflüssigkeit beaufschlagbare Kammer 18 trennt.
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Dabei ist die mit Blut beaufschlagbare Kammer 16 mit den üblichen
Blutanschlüssen 20 und 22 verbunden, die einen extrakorporalen Blutkreislauf bilden.
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Die mit Dialysierflüssigkeit beaufschlagbare Kammer 18 ist in einen
Dialysierflüssigkeitsweg 24 eingeschaltet, der aus einer Zuleitung 26 und einer
Ableitung 28 besteht. Dabei ist die Zuleitung 26 mit dem Eingang des Dialysators
12 verbunden, während die Ableitung 28 mit dem Ausgang des Dialysators 12 verbunden
ist.
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Das andere Ende der Zuleitung 26 ist mit einer Dialysierflüssigkeitsquelle
30 verbunden, in der auf übliche Weise die Dialysierflüssigkeit aus einem Konzentrat
und Frischwasser erzeugt, anschließend erwärmt und danach entgast wird. Somit stellt
also die Dialysierflüssigkeitsquelle-30, die nicht Gegenstand.: der Erfindung ist,
frische Dialysierflüssigkeit bereit, die durch die Zuleitung 26 dem Dialysator 12
zugeführt wird.
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In diesem Dialysator 12 erfolgt die Reinigung des Bluts von Stoffwechselprodukten,
die durch die Membran hindurch aufgrund der Konzentrationsdifferenz zwischen dem
Blut und der Dialysierflüssigkeit in letztere diffundieren, sowie die Entziehung
des Wassers durch Ultrafiltration durch die Poren der Membran.
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Die verbrauchte Dialysierflüssigkeit wird anschließend über die Ableitung
28 in den Abfluß 32 ausgeschieden.
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Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist in die Zuleitung
26 ein erstes Durchflußelement 34 eingeschaltet, während in die Ableitung 28 ein
zweites Durchflußelement 36 eingeschaltet ist. Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform
werden als Durchflußelemente 34 und 36 ~Durchflußmesser, vorteilhafterweise Relativdurchflußmesser
eingesetzt, die vorteilhafterweise abgeglichen sind.
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Dieser Abgleich kann entweder werkseitig erfolgen oder aber jeweils
vor der Aufnahme der Dialyse, wobei jeweils eine Relativjustierung dieser Durchflußmesser
erfolgt.
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Erfindungsgemäß werden vorteilhafterweise elektromagnetische Durchflußmesser
eingesetzt, die berührungslos arbeiten und somit nicht die Sterilität des Dialysegeräts
10 beeinflussen.
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Weiterhin ist in die Zuleitung 26 eine Pumpe 38 zur Zuförderung der
Dialysierflüssigkeit und in die Ableitung 28 eine weitere Pumpe 40 zur Abförderung
der verbrauchten Dialysierflüssigkeit eingeschaltet. Dabei ist diese Fördereinrichtung
mit einem hellen Pfeil gekennzeichnet, während die Umkehr der Fördereinrichtung
mit einem dunklen Pfeil in Fig. 1 dargestellt ist.
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Die Durchflußelemente 34 und 36 sowie die Pumpen 38 und 40 sind über
elektrische Leitungen 42, 44, 46 und 48 mit einem Steuergerät 50 verbunden, deren
Funktion nachstehend erläutert ist.
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In die Zuleitung 26 ist zwischen dem Durchflußelement 34 und der Dialysatquelle
30 ein erstes Absperrorgan 52 eingeschaltet, während in die Ableitung 26 zwischen
dem Durchflußelement 36 und dem Abfluß 32 ein zweites Absperrorgan 54 eingeschaltet
ist. Diese beiden Absperrorgane 52 und 54 gehören einer ersten Absperrorgangruppe
an.
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Zwischen dem Absperrorgan 52 und der Dialysatquelle 30 geht von der
Zuleitung 26 eine Zwischenleitung 56 ab, in die ein drittes Absperrorgan 58 einer
zweiten Absperrorgangruppe eingeschaltet ist und die in die Ableitung 28 zwischen
dem Durchflußelement 36 und dem Absperrorgan 54 mündet.
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Weiterhin geht von der Zuleitung 26 zwischen dem Absperrorgan 52 und
dem Durchflußelement 34 eine weitere Zwischenleitung 60 ab, die die Zuleitung 26
mit der Ableitung 28 - ähnlich wie eine Bypass-Leitung - verbindet.
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Diese Zwischenleitung 60 mündet zwischen dem Absperrorgan 54 und dem
Abfluß 32 in die Ableitung 28. Des weiteren ist in die Leitung 60 ein viertes Absperrorgan
62 der zweiten Absperrorgangruppe eingeschaltet.
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Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist die erste Absperrorgangruppe,
bestehend aus den Absperrorganen 52 und 54 hell gezeichnet, während die zweite Absperrorgangruppe,
bestehend aus den Absperrorganen 58 und 62, dunkel gekennzeichnet ist. Die beiden
Absperrorgangruppen weisen jeweils eine entgegengesetzte Betriebsart auf, d.h. bei
geöffneter erster Absperrorgangruppe ist die zweite Absperrorgangruppe gesperrt
usw.
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Zwischen den beiden Durchflußelemente 34 und 36 ist in den Dialysierflüssigkeitsweg
eine Ultrafiltrationseinrichtung 64 eingeschaltet, die im Beispielsfall als Pumpe
ausgebildet ist. Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform geht von der Ableitung
28 eine Leitung 66 ab, in die die Ultrafiltrationseinrichtung 64 eingeschaltet ist.
Diese Leitung kann jedoch auch mit der Zuleitung 26 verbunden sein oder sogar wegfallen,
wobei die Ultrafiltrationseinrichtung 64 unmittelbar mit der Zuleitung 26 oder 28
verbunden ist. Für die Wirkung der Ultrafiltrationseinrichtung ist lediglich die
Erzeugung eines Unterdrucks notwendig, der an die Membran 14 zur Erzeugung des Ultrafiltrats
angelegt wird.
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Weiterhin werden als Pumpen 38 und 40 vorteilhafterweise Präzisionspumpen
eingesetzt, die eine hohe Ganggenauigkeit aufweisen. So ist es erfindungsgemäß vorteilhaft,
wenn die eingesetzten Pumpen 38 und 40 allenfalls eine Förderungenauigkeit von 1
% aufweisen.
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Vorteilhafterweise ist entweder die Zuleitung 26 oder die Ableitung
28 - in Fig. 1 die Zuleitung 26 - über eine Leitung 68 mit einem Druckmeßgerät 70
verbunden, das über eine elektrische Leitung 72 mit dem Steuergerät 50 verbunden
ist. Mit diesem Druckmeßgerät 70 kann der zwischen den Pumpen 38 und 40 in der Zuleitung
26, der Dialysatorkammer 18 und der Ableitung 28 vorliegende Druck gemessen werden,
wobei der gemessene Wert über die Leitung 72 an das Steuergerät 50 abgegeben wird.
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Das in Fig. 1 gezeigte Dialysegerät 10 wird auf folgende Weise betrieben:
Das Dialysegerät 10 wird zunächst ohne die Ultrafiltrationseinrichtung 64 betrieben.
Dabei ist die erste Absperrorgangruppe (Absperrorgan 52 und 54) geöffnet, während
die beiden Leitungen 56 und 60 durch Sperrung der zweiten Absperrorgangruppe (Absperrorgan
58 ünd 62) geschlossen sind.
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In dieser Stufe erfolgt die genaue Justierung und Einstellung der
Durchflußelemente 34 und 36. In einer speziellen Ausführungsform kann auch die Kalibrierung
der Pumpen 38 und 40 erfolgen.
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Nach dem Einschalten der beiden Pumpen 38 und 40 wird aus der Dialysierflüssigkeitsquelle
30 Dialysierflüssigkeit durch die Zuleitung 24, den Dialysator 12 und die Ableitung
28 gepumpt, wobei zwischen den beiden Pumpen 38 und 40 im wesentlichen druckfrei
gearbeitet wird.
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Dies kann mit Hilfe des Druckmeßgeräts 70 festgestellt werden, wobei
vorteilhafterweise eine der beiden Pumpen 38 oder 40 mit Hilfe des Steuergeräts
50 nachgeregelt wird, sofern zwischen den beiden Pumpen 38 und 40 ein Unter- oder
Überdruck auftritt. Es wird dabei eine derartige Regelung angestrebt, daß zwischen
den beiden Pumpen 38 und 40 im wesentlichen der vorliegende Atmosphärendruck eingestellt
wird.
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Diese Regelung muß jedoch nicht zwangsläufig erfolgen, falls die Pumpen
eine hohe Ganggenauigkeit, beispielsweise höchstens 1% oder darunter, aufweisen.
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Weiterhin werden die Durchflußelemente 34 und 36 mit Hilfe des Steuergeräts
50 kalibriert, wobei die Kalibrierung ohne Anlegen von Druck an die Membran 14 des
Dialysators 12 erfolgt. In dieser Stufe wird also mit Hilfe des Steuergeräts 50
die Durchflußdifferenz zwischen den beiden Durchflußelementen 34-und 36 als Null
angenommen, d.h. die Kalibrierung führt demzufolge zu einem druckausgeglichenen
Dialysegerät 10.
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Wie bereits vorstehend erläutert, ist jedoch der Einsatz des Steuergeräts
50 eine vorteilhafte Ausführungsform.
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So kann sich ein derartiges Gerät erübrigen, sofern die Pumpen 38
und 40 und die Durchflußelemente 34 und 36 eine ausreichende Förder- bzw. Meßgenauigkeit
aufweisen.
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Da jedoch diese Elemente 34 und 36 und die Pumpen 38 und 40 immer
noch nicht ausreichend genau arbeiten, ist die nachfolgende Betriebsweise. des Dialysegeräts
10 besonders vorteilhaft. Die erste Absperrorgangruppe und die zweite Absperrorgangruppe
werden in regelmåßigen Intervallen umgeschaltet, wobei diese Intervalle vorbestimmt
werden und eine gleiche Zeitlänge besitzen. Dies wird mit Hilfe eines nicht gezeigten
weiteren Steuergeräts vorgenommen.
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Dabei hat ein Zeitintervall zwischen den beiden Schaltvorgängen eine
Länge von etwa 10 Min. bis etwa 1 Stunde, wobei ein Intervall von etwa einer halben
Stunde bevorzugt ist.
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Während der ersten Halbperiode (geöffnete erste Absperrorgangruppe
und geschlossene zweite Absperrorgangruppe) fließt die Dialysierflüssigkeit durch
die gesamte Zuleitung 26, den Dialysator 18 und die Ableitung 28 zum Abfluß 32.
Demzufolge wird das Durchflußelement 34 mit
frischer Dialysierflüssigkeit
beaufschlagt, während das Durchflußelement 36 mit verbrauchter Dialysierflüssigkeit
beaufschlagt wird, der üblicherweise bereits eine bestimmte Menge Dialysierflüssigkeit
mit Hilfe der Ultrafiltrationseinrichtung 64 entzogen worden ist.
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Nach einem vorbestimmten Zeitintervall werden die beiden Absperrorgangruppen
und die Pumpen 38 und 40 in ihrer Pumprichtung durch das nichtgezeigte Steuergerät
umgeschaltet. Demzufolge ist die erste Absperrorgangruppe gesperrt, während die
zweite Absperrorgangruppe (Absperrorgane 58 und 62) geöffnet ist. Somit fließt also
die Dialysierflüssigkeit durch die Zuleitung 26 bis zur Abzweigung mit der Zwischenleitung
56, in der sie dann weiterfließt und zur Ableitung 28 gelangt. In dieser fließt
sie jedoch in Richtung Dialysator 12 durch die Wirkung der in ihrer Förderrichtung
umgeschalteten Pumpe 40 weiter, wird durch die ebenfalls umgeschaltete Pumpe 38
weitergefördert und fließt infolge der Sperrung des Absperrorgans 52 in die Zwischenleitung
60 und von dort in den Abfluß 32.
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Nach einer entsprechenden Umschaltung der ersten und zweiten Absperrorgangruppe
sowie der Pumpen 38 und 40 wird wiederum der Ausgangszustand erreicht.
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In durch die Umkehrung der Strömungsverhältnisse und auch der Druckverhältnisse
im Dialysierflüssigkeitsweg 24 zwischen den beiden Pumpen 38 und 40 bzw. den beiden
Durchflußelementen 34 und 36 erfolgt eine Mittelung der Differenzen zwischen den
beiden Pumpen bzw. Durchflußelementen, mit der Folge, daß diese Differenzen praktisch
zu Null gestellt werden.
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Wie der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zu entnehmen ist, müssen
die Pumpen 38 und 40 in ihrer Förderrichtung umgeschaltet werden. Des weiteren wird
in der ersten
Halbperiode die Dialysierflüssigkeit an der Membran
im Verhältnis zum Blut im Gegenstrom vorbeigeführt, während das Blut und die Dialysierflüssigkeit
während der zweiten Halbperiode in gleicher Richtung strömen, wodurch die Reinigungsleistung
des Dialysators 12 etwas abfällt.
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Die in dieser Fig. 1 gezeigte Ausführungsform weist ein Ultrafiltrationselement
64 auf, das unabhängig von den Pumpen 38 und 40 die Ultrafiltration bewirkt. Dies
kann durch eine Pumpe als Ultrafiltrationseinrichtung 64 geschehen, die entweder
druck- oder volumengesteuert arbeitet. Sofern diese Pumpe druckgesteuert arbeitet,
wird das Ultrafiltrat in einem Gefäß aufgefangen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist.
Falls jedoch eine Volumensteuerung erfolgt, kann durch die Einstellung der Ultrafiltratpumpe
ein derartiges Gefäß entfallen, da durch die Pumprate die zu entziehende Ultrafiltratmenge
bereits festgelegt ist.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt,
die bevorzugt ist und bei der die Dialysierflüssigkeit stets im Gegenstrom, bezogen
auf den Blutstrom, durch den Dialysator 12 geführt wird. Infolgedessen wird mit
dem Dialysegerät 80 gemäß Fig. 2 eine optimale Austauschleistung an der Membran
14 des Dialysators 12 erhalten.
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Dabei entsprechen die Teile mit dem Bezugszeichen 12 - 32 gemäß Fig.
2 den Teilen 12 - 32 gemäß Fig. 1, so daß auf die entsprechende Beschreibung von
Fig. 1 zurückgegriffen wird.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist in die Zuleitung 26 eine Pumpe
82 und in die Ableitung 28 eine Pumpe 84 eingeschaltet, wobei die Pumpen 82 und
84 vorteilhafterweise eine hohe Ganggenauigkeit, also eine Abweichung von höch-
stens
1 % vom Sollwert aufweisen.
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In die Zuleitung 26 ist zwischen der Dialysatquelle und der Pumpe
82 ein erstes Absperrorgan 86 eingeschaltet, während stromab der Pumpe 82 in die
Zuleitung 26 ein zweites Absperrorgan 88 eingeschaltet ist. In die Ableitung 28
ist zwischen dem Dialysator 12 und der Pumpe 84 ein drittes Absperrorgan 90 eingeschaltet,
während stromab der Pumpe 84 zum Abfluß 32 hin in die Ableitung 28 ein viertes Absperrorgan
92 eingeschaltet ist.
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Die Absperrorgane 86 - 92 gehören einer ersten Absperrorgangruppe
an.
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Von der Zuleitung 26 geht zwischen der Dialysatquelle 30 und dem ersten
Absperrorgan 86 ein erste Zwischenleitung 94 ab, in die ein fünftes Absperrorgan
96 eingeschaltet ist und die in die Ableitung 28 zwischen dem dritten Absperrorgan
90 und der Pumpe 84 mündet.
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Weiterhin geht von der Zuleitung 26 zwischen dem zweiten Absperrorgan
88 und dem Dialysator 12 eine zweite Zwischenleitung 98 ab, in die ein sechstes
Absperrorgan 100 eingeschaltet ist und die in die Ableitung 28 zwischen der Pumpe
84 und dem vierten Absperrorgan 92 mündet.
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Von der Leitung 26 zweigt in dem Leitungsstück zwischen dem ersten
Absperrorgan 86 und der Pumpe 82 eine dritte Zwischenleitung 102 ab, in die ein
siebtes Absperrorgan 104 eingeschaltet ist und die in die Ableitung 28 zwischen
dem Dialysator 12 und dem dritten Absperrorgan 90 mündet.
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Schließlich zweigt in der Zuleitung 26 zwischen der Pumpe 82 und dem
zweiten Absperrorgan 88 eine vierte Zwischenleitung 106 ab, in die ein achtes Absperrorgan
108 eingeschaltet ist und die mit der Ableitung 28 zwischen dem
vierten
Absperrorgan 92 und dem Abfluß 32 verbunden ist.
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Somit besteht die Zuleitung 26 aus folgenden Leitungsstücken: Erstes
Leitungsstück 110 von der Dialysatquelle 30 bis zum Absperrorgan 86, zweites Leitungsstück
112 vom ersten Absperrorgan 86 bis zur Pumpe 82, drittes Leitungsstück 114 von der
Pumpe 82 bis zum zweiten Absperrorgan 88 und viertes Leitungsstück 116 von dem zweiten
Absperrorgan 88 bis zum Dialysator 12.
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Des weiteren weist die Ableitung 28 folgende Leitungsstücke auf: Fünftes
Leitungsstück 118 vom Dialysator 12 zum dritten Absperrorgan 90, sechstes Leitungsstück
120 vom dritten Absperrorgan 90 zur Pumpe 84, siebtes Leitungsstück 122 von der
Pumpe 84 zum vierten Absperrorgan 92 und achtes Leitungsstück 124 vom vierten Absperrorgan
92 zum Abfluß 32.
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Während das erste bis vierte Absperrorgan 86 - 92 einer ersten Absperrorgangruppe
(in Fig. 2 hell gehalten) zugehören, besteht die zweite Absperrorgangruppe aus dem
5. - 8. Absperrorgan 96, 100, 104 und 108, die in der Fig. 2 dunkel gehalten sind.
Dabei weist die erste Absperrorgangruppe jeweils eine andere Betriebsart als die
zweite Absperrorgangruppe auf, d.h. wenn die erste Absperrorgangruppe geschlossen
ist, ist die zweite Absperrorgangruppe offen und umgekehrt. Beide Absperrorgangruppen
werden von einem nicht gezeigten Steuergerät nach
vorbestimmten,
gleichen Zeitintervallen umgeschaltet, wobei diese Zeitintervalle denjenigen entsprechen,
die in der Beschreibung zur Fig. 1 erläutert worden sind.
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Sofern die Pumpen 82 und 84 im wesentlichen identische Förderraten
aufweisen bzw. mit einer im wesentlichen gleichen Pumprate betrieben werden, ist
die Zuleitung und Ableitung 28 mit einer Ultrafiltrationseinrichtung 126 verbunden.
Im Beispielsfall gemäß Fig. 2 geht vom fünften Leitungsstück 118 der Ableitung 28
eine Leitung 128 ab, in die die Ultrafiltrationseinrichtung 126 eingeschaltet ist.
Diese Ultrafiltrationseinrichtung 126 entspricht der Ultrafiltrationseinrichtung
64 gemäß Fig. 1, so daß hierauf Bezug genommen wird. Vorteilhafterweise ist die
Ultrafiltrationseinrichtung 126 als volumetrische Pumpe ausgestaltet, die dem Kreislauf
mit einer vorbestimmten Ultrafiltrationsrate vorbestimmte Flüssigkeitsmengen entzieht.
Der Entzug dieser Flüssigkeitsmengen erzeugt in dem geschlossenen System zwischen
den Pumpen 82 und 4 an der Membran 16 einen derartigen Unterdruck, daß entsprechende
Flüssigkeitsmengen aus dem Blut über die Membran 16 in die Kammer 18 gelangen, also
eine im wesentlichen identische Flüssigkeitsmenge dem Blut als Ultrafiltrat entzogen
wird.
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Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kann stromab der
Ultrafiltrationseinrichtung 126 ein Ultrafiltrationsmeßgerät 130 vorgesehen sein,
in dem die entzogenen Mengen aufgefangen und bestimmt werden können.
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Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn die Ultrafiltrationseinrichtung
126 unterdruckgesteuert wird.
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Das Dialysegerät 80 gemäß Fig. 2 wird folgendermaßen betrieben: Während
der ersten Halbperiode (geöffnete erste Absperrorgangruppe und geschlossene zweite
Absperrorgangruppe) fließt die Dialysierflüssigkeit durch die gesamte Zulei-
tung
26, den Dialysator und die Ableitung 28 zum Abfluß 32, d.h. das Dialysegerät 80
wird wie ein übliches Dialysegerät betrieben.
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Nach Abschluß der ersten Halbperiode, an die sich eine zweite Halbperiode
anschließt, die im wesentlichen mit der ersten Halbperiode identisch ist, werden
die erste und die zweite Absperrorgangruppe durch das nicht gezeigte Steuergerät
umgeschaltet, d.h. die erste Absperrorgangruppe wird geschlossen, während die zweite
Absperrorgangruppe geöffnet wird. Demzufolge fließt frische, entgaste Dialysierflüssigkeit
aus der Dialysierflüssigkeitsquelle 30 durch das erste Leitungsstück 110, die erste
Zwischenleitung 94, das sechste Leitungsstück 120, die Pumpe 84, das siebte Leitungsstück
122, die zweite Zwischenleitung 98 zum vierten Leitungsstück 116 und danach durch
den Dialysator 12. Demzufolge ist also die Pumpe 84, die in der ersten Halbperiode
verbrauchte Dialysierflüssigkeit abpumpt, in der zweiten Halbperiode mit frischer
Dialysierflüssigkeit beaufschlagt.
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Nach dem Durchgang durch den Dialysator wird die verbrauchte Dialysierflüssigkeit
durch das fünfte Leitungsstück 118, die dritte Zwischenleitung 102, das zweite Leitungsstück
112, die Pumpe 82, das dritte Leitungsstück 114, die vierte Zwischenleitung 106
und das achte Leitungsstück 124 zum Abfluß 32 gepumpt.
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Somit ist also die Pumpe 82, die in der ersten Halbperiode die frische
Dialysierflüssigkeit aus der Dialysierflüssigkeitsquelle 30 zum Dialysator 12 gepumpt
hat, in der zweiten Halbperiode zur Förderung der verbrauchten Dialysierflüssigkeit
vorgesehen.
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Damit entspricht also die Ausführungsform gemäß Fig 2 im wesentlichen
der Ausführungsform gemäß Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß der Dialysator
12 stets im Gegenstrom
von der Dialysierflüssigkeit durchflossen
wird.
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Dabei sind die geringen Mengen Dialysierflüssigkeit, die als frische
bzw. verbrauchte Dialysierflüssigkeit nach dem Umschalten jeweils in der Ableitung
28 bzw. der Zuleitung 26 verbleiben, im wesentlichen unschädlich, da hierdurch das
Austauschverhalten des Dialysators 12 praktisch nicht beeinflußt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Dialysegerät
80 gemäß Fig. 2 jeweils einen Durchflußsensor 132 und 134 auf, die unmittelbar stromab
der Pumpen 82 und 84 vor den abzweigenden Zwischenleitungen 98 und 106 in der Zuleitung
26 bzw. Ableitung 28 angeordnet sind. Demzufolge werden die Sensoren 132 und 134
jeweils mit der Flüssigkeitsmenge beaufschlagt, die durch die Pumpen 82 und 84 hindurchgepumpt
worden sind. Im übrigen entsprechen diese Sensoren 132 und 134 den Sensoren 34 und
36 gemäß Fig. 1, so daß auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.
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Wie bereits vorstehend erläutert, erfolgt die Ultrafiltration mit
dem in Fig. 2 gezeigten Dialysegerät 80 durch eine Ultrafiltrationseinrichtung 126,
die unabhängig von dem Pumpen 82 und 84 arbeitet. Diese Pumpen 82 und 84 werden
regelmäßig ausgetauscht, so daß sich etwa vorliegende unterschiedliche Pumpraten
im wesentlichen völlig aufheben.
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In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Dialysegeräts 140
gezeigt, die in ihrem Aufbau im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig 2 etnspricht,
so daß gleiche Teile wiederum durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Im Gegensatz zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 weist das Dialysegerät
140 gemäß Fig. 3 keine getrennt angeordnete Ultrafiltrationseinrichtung auf, d.h.
die Ultra-
filtrationseinrichtung 126 einschließlich der Leitung
128 gemäß Fig. 2 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 entfallen.
-
Um jedoch dennoch eine Ultrafiltration mit der Ausführungsform gemäß
Fig. 3 durchführen zu können, ist ein Ultrafiltrationssteuergerät 142 vorgesehen,
das über elektrische Leitungen 144 und 146 mit der Pumpe 82 bzw.
-
84 verbunden ist. Dieses Ultrafiltrationssteuergerät 142 ist über
eine elektrische Leitung 148 mit einem Steuergerät 150 verbunden, das die erste
und die zweite Absperrorgangruppe nach dem Ablauf gleicher Zeitintervalle umschaltet,
wobei der Umschaltimpuls ebenfalls als Steuergröße für das Ultrafiltrationssteuergerät
142 dient.
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Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform weisen die Pumpen 82 und
84 zunächst einen getrennten Antrieb auf, mit der Folge, daß sie mit unterschiedlichen
Förderraten betrieben werden können.
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Das Ultrafiltrationssteuergerät 142 steuert nunmehr synchron zum Umschaltimpuls,
der vom Steuergerät 150 erzeugt wird, die Pumpen 82 und 84 so, daß die Zuförderpumpe
jeweils eine geringere Förderrate als die Abförderpumpe aufweist. Die erhaltene
Differenz der beiden Förderraten entspricht dann der Ultrafiltrationsrate, mit der
das Dialysegerät 140 betrieben wird.
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Dabei kann die Pumprate entweder kontinuierlich durch Herabsetzen
der Pumpgeschwindigkeit in der Zuförderpumpe gegenüber der konstant gehaltenen Pumprate
der Abförderpumpe oder aber durch Heraufsetzen der Abförderrate der Abförderpumpe
gegenüber der konstant gehaltenen Zuförderpumpe verändert werden. Regelmäßig erfolgt
die Änderung der Pumpgeschwindigkeit durch Herab- oder Heraufsetzen der Drehgeschwindigkeit
der Pumpen 82 und 84.
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Bei diskontinuierlich betriebenen Pumpen, beispielsweise bei Pumpen,
die mit einem Schrittmotor betrieben werden, kann die Veränderung der Pumprate dadurch
erfolgen, daß entweder ein Pumpimpuls bei der Zuförderpumpe weggelassen wird oder
aber ein Pumpimpuls bei der Abförderpumpe hinzugefügt wird. Festzustellen ist also,
daß die Zuförderpumpe und die Abförderpumpe mit unterschiedlichen Förderraten arbeiten,
wobei die jeweils als Abförderpumpe dienende Pumpe eine gegenüber der Zuförderpumpe
erhöhte Pumprate aufweist.
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Um den Transmembrandruckstoß zu vermindern, der bei der plötzlichen
Erhöhung der Pumprate bzw. bei der Hinzufügung eines Pumpimpulses durch die Abförderpumpe
erzeugt wird, ist vorteilhafterweise in der Zuförderleitung 26 oder der Abförderleitung
28, insbesondere dem Leitungsstück 118, ein Ausgleichsgefäß 152 vorgesehen, das
als Windkessel ausgebildet sein kann. Hierdurch kann wirksam der Druckstoß an der
Membran 14 vermindert werden.
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Als Sensoren 34, 36, 132 und 134 kommen die üblicherweise eingesetzten
Leitfähigkeitsmesser, elektromagnetischen Durchflußmesser u.dgl. in Frage, wobei
letztere bevorzugt sind.
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Zu erfindungsgemäß einsetzbaren Pumpen, die als Pumpen 38, 40, 82
und 84 eingesetzt werden können, können entweder kontinuierlich betriebene Pumpen,
beispielsweise Zahnradpumpen, Schlauchpumpen u.dgl. oder aber diskontinuierlich
betriebene Pumpen eingesetzt werden, beispielsweise Kolben-, Membran- oder Balgpumpen,
die üblicherweise ein Pumpvolumen von etwa 30 ml aufweisen. Um mit derartigen Pumpen
eine Ultrafiltration zu erzeugen, wird die Förderleistung der jeweils stromab liegenden
Pumpe dadurch erhöht, daß ein zusätzlicher Hub bei der stromabliegenden Pumpe gesteuert
wird bzw. ein Hub bei der stromaufliegenden Pumpe weggelassen wird. Auf diese Art
und Weise
läßt sich auch eine umgekehrte Ultrafiltration oder Infusion
durch die Membran durchführen, indem die Pumpe stromauf des Dialysators eine höhere
Förderrate aufweist als die Pumpe stromab des Dialysators. Wird dieser Vorgang wechselweise
wiederholt, d.h. in einer Periode hat die Pumpe stromauf des Dialysators eine größere
Förderrate, während in der anderen Periode die Pumpe stromab des Dialysators die
größere Förderrate aufweist, so führt dies zwangsläufig zu einer Hämodialfiltration.
Dies wird schon dadurch erreicht, wenn Pumpen eigesetzt werden, die jeweils eine
unterschiedliche Förderrate aufweisen. Man kann diesen Effekt dadurch gezielt ausnützen,
daß man Pumpen relativ stark unterschiedlicher Förderraten verwendet, beispiesweise
mit einem 10%gen Unterschied und diese in kurzer Abfolge abwechselnd in den Zu-
nd Ablauf schaltet. Durch diese gezielte Hin- und Rückfiltration von Dialysierflüssigkeit
wird dann eine Hämodiafiltration erreicht.
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Erfindungsgemäß werden daher Sensoren oder volumetrisch arbeitende
Pumpen eingesetzt, die während der Dialysebehandlung, d.h. während einer Zeit von
etwa 4 - 8 Stunden, entweder zeitlich stabil sind oder statistisch schwanken, wobei
die Schwankungsbreite relativ zueinander höchstens etwa in einem Bereich von 1 -
3 % liegt. Dadurch, daß diese Sensoren bzw. Förderorgane wechselweise in den Zu-und
Ablauf geschaltet werden, gleichen sich sowohl zeitlich konstante als auch statistische
Fehler über die gesamte Periode aus.
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Wie bereits vorstehend erläutert, eröffnet die Erfindung zwei grundsätzliche
Ausführungsformen: Die erste Ausführungsform sieht Sensoren in der Zu- und Ablaufleitung
und eine Steuereinheit vor, die in bekannter Weise eine Unterdruckpumpe steuert.
Eine derartige Anord'-nung ist in nachstehend erläuterter Fig. 5 gezeigt.
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Die zweite Ausführungsform besteht darin, daß Förderorgane, beispielsweise
Pumpen mit einem konstanten Fördervolumen, in die Zu- und Ablaufleitung geschaltet
und periodisch in ihrer Funktion ausgetauscht werden, wobei vorteilhafterweise das
Gegenstromprinzip erhalten bleibt.
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Die letztgenannte Ausführungsform eröffnet darüber hinaus noch folgende
Varianten: Beide Pumpen arbeiten mit #m wesentlichen gleicher Förderleistung (vgl.
Fig.2). In diesem Fall ist eine zusätzliche Ultrafiltratpumpe erforderlich.
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Andererseits können auch Pumpen eingesetzt werden, die eine unterschiedliche
Förderleistung besitzen bzw. bei denen die Förderleistung definiert verändert wird.
In einem solchen Fall ist keine zusätzliche Ultrafiltrationseinrichtung erforderlich
(vgl. Fig.3).
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Im übrigen sei nochmals darauf hingewiesen, daß die Sensoren 34, 36,
132 und 134 erfindungsgemäß nicht notwendigerweise zum Abgleich der Pumpen eingesetzt
werden müssen. Vielmehr wird man regelmäßig werksseitig abgeglichene Pumpenpaare
einsetzen, so daß sich die Anordnung xton Sensoren zu Kalibrierungszwecken erübrigt.
Demzufolge wird die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform vorteilhafterweise chne den
Einsatz von zusätzlichen Kalibrierungssensoren betrieben, sofern die vorstehend
erwähnten Pumpen eingesetzt werden.
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In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Hämodialysevorrichtung 160 gezeigt. Dabei ähnelt der Aufbau dieser Hämodialysevorrichtung
160 im wesentlichen den in Fig. 2 und 3 gezeigten Hämodialysevorrichtungen 80 und
140, so daß auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.
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Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, besteht die Zuleitung 26 wiederum
aus den Leitungsstücken 110 - 116 und die Ableitung 24 aus den Leitungsstücken 118
- 124.
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Weiterhin sind die Zwischenleitungen 94, 98, 102 und 106 in gleicher
Weise vorgesehen.
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Andererseits sind die Absperrorgane 86 - 92 und 96, 100, 104 und 108
entfallen und durch 3-Wege-Ventile 162, 164, 166 und 168 ersetzt worden.
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Gemäß Fig. 4 ist das erste Leitungsstück 110 bis zum ersten 3-Wege-Ventil
162 geführt und mündet dort in den Ventilteil 1.
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Vom ersten 3-Wege-Ventil 162 geht das zweite Leitungsstück 112 ab,
und zwar vom Ventilteil 2. Das dritte Leitungsstück 114 ist von der Pumpe 82 bis
zum Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 164 geführt, während vom Ventilteil 1 des 3-Wege-Ventils
164 das vierte Leitungsstück 116 abgeht.
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In ähnlicher Weise ist das fünfte Leitungsstück 118 mit dem Ventilteil
1 des dritten 3-Wege-Ventils 166 verbunden, von dessen Ventilteil 2 das sechste
Leitungsstück 120 abgeht. Des weiteren ist das siebte Leitungsstück 122 mit dem
zweiten Ventilteil des vierten 3-Wege-Ventils 168 verbunden, von dessen erstem Ventilteil
das achte Leitungsstück 124 zum Abfluß 32 abgeht.
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Weiterhin ist die erste Zwischenleitung 94 mit dem dritten Ventilteil
des dritten 3-Wege-Ventils 166 verbunden, während die zweite Zwischenleitung 98
ebenfalls mit dem dritten Ventilteil des vierten 3-Wege-Ventils 168 verbunden ist.
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Auch die dritte und vierte Zwischenleitung# 102 und 106 sind jeweils
mit dem dritten Ventilteil des 3-Wege-Ventils 162 bzw. 164 verbunden.
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Demzufolge sind also gemäß Fig. 4 die in Fig. 2 und 3 vorgesehenen
Ventile 86 und 104 zu dem ersten 3-Wege-Ventil 162; 88 und 108 zu dem zweiten 3-Wege-Ventil
164; die Ventile 90 und 96 zu dem dritten 3-Wege-Ventil 166 und die Ventile 92 und
108 zu dem vierten 3-Wege-Ventil 168 zusammengefaßt worden.
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Die 3-Wege-Ventile 162 - 168 weisen in ihrer ersten Betriebsart geöffnete
Ventilteile 1 und 2 auf, während das dritte Ventilteil jeweils geschlossen ist.
Somit gehören die geöffneten Ventilteile 1 und 2 der 3-Wege-Ventile 162 - 168 bei
geschlossenem dritten Ventilteil zur ersten Absperrorgangruppe 1 (gem. Beschreibung
zu Fig. 2 und 3).
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Andererseits ist in der zweiten Betriebsart das zweite Ventilteil
der 3-Wege-Ventile 162 - 168 jeweils geschlossen, während die Ventilteile 1 und
3 dieser 3-Wege-Ventile 168 - 168 geöffnet sind. Somit gehören also die geöffneten
Ventilteile 1 und 3 der 3-Wege-Ventile 162 - 168 bei geschlossenem zweiten Ventilteil
zu der zweiten Absperrorgangruppe.
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Die Pumpe 82 ist bei der Stellung 1, 2 (geöffnetes erstes und zweites
Ventil bei geschlossenem dritten Ventil) mit frischer Dialysierflüssigkeit beaufschlagt,
während die Pumpe 84 mit gebrauchter Dialysierflüssigkeit in dieser Stellung 1,
2 versehen ist.
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Andererseits ist die Pumpe 82 in der Stellung 1, 3 (geöffnetes erstes
und drittes Ventilteil bei geschlossenem zweiten Ventilteil) der 3-Wege-Ventile
162 - 168 mit gebrauchter und die Pumpe 84 mit frischer Dialysierflüssigkeit beaufschlagt.
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Des weiteren ist das Steuergerät 150 über Leitungen 170 - 176 mit
dem ersten bis vierten 3-Wege-Ventil 162 - 168 verbunden und schaltet diese auf
einen bestimmten Schaltimpuls hin in vorbestimmten Zeitintervallen jeweils in die
Stellung 1, 2 bzw. 1, 3 um.
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Gemäß Fig. 4 ist wiederum eine Verbindungsleitung 148 mit einem Ultrafiltrationssteuergerät
142 vorgesehen, das nur dann betätigt wird, wenn die Pumpen 82 und 84 mit unterschiedlichen
Raten gesteuert betrieben werden sollen.
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Dieses Ultrafiltrationssteuergerät 142 kann natürlich entfallen, wenn
die Pumpen 82 und 84 mit vorbestimmten Förderraten eingesetzt werden, wobei diese
Förderraten gleich oder unterschiedlich sein können.
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Weiterhin können die in Fig. 2 und 3 vorgesehenen Sensoren 132 und
134 - wie vorstehend erläutert - bei dieser Hämodialysevorrichtung 160 gemäß Fig.
4 entfallen, da üblicherweise Pumpen 82 und 84 mit vorbestimmten Förderraten in
den vorstehend erwähnten Abweichungsgrenzen von 1 - 3 % eingesetzt werden.
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Die weitere Funktion der in Fig. 4 dargestellten Hämodialysevorrichtung
160 entspricht der Funktion der Hämodialysevorrichtung 80 und 140 gemäß Fig. 2 und
3, so daß hierauf Bezug genommen wird.
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In Fi.g 5 ist eine weitere Hämodialysevorrichtung 180 schematisch
gezeigt, die im wesentlichen der Dialysevorrichtung 160 gemäß Fig. 4 gleicht, so
daß für gleiche Teile wiederum die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
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Gemäß der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform entfallen jedoch die
beiden Pumpen 82 und 84 gemäß Fig. 4 und werden durch eine einzige, stromab des
Dialysators 12 vorgesehene Förderpumpe 182 ersetzt, die vorteilhafterweise im zum
Abfluß 32 vorgesehenen Leitungsstück 124 vorgesehen ist.
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Stromauf des Dialysators 12 ist in der Zuleitung 26, insbesondere
in dem Leitungsstück 110 eine Drossel 184 vorgesehen, die die Zuleitung 26 verengt,
so daß durch die Wirkung der Förderpumpe 182 stromab der Drossel 184 und stromauf
der Förderpumpe 182 ein Unterdruck erzeugt werden kann, der von der Förderrate der
Förderpumpe 182 abhängt.
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Eine derartige Vorrichtung entspricht der üblichen Single-Pass-Hämodialysevorrichtung,
bei der üblicherweise die Ultrafiltrationsrate nicht festgestellt werden kann. Mit
dem Hämodialysegerät 180 wird dies auf folgende Weise ermöglicht: In die Zuleitung
126, insbesondere zwischen den Leitungsstücken 112 und 114, ist ein erster Sensor
186 eingeschaltet, während in die Ableitung 28, insbesondere zwischen die Leitungsstücke
120 und 122, ein zweiter Sensor 188 eingschaltet ist. Diese beiden Sensoren sind
mit einem Ultrafiltrationssteuergerät 190 über die elektrischen Leitungen 192 und
194 verbunden.
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Weiterhin ist das Ultrafiltrationssteuergerät 190 über die Leitung
196 mit der Förderpumpe 182 verbunden.
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Des weiteren ist das Ultrafiltrationssteuergerät 190 wiederum über
die Leitung 148 mit dem Steuergerät 150 zur Umschaltung der 3-Wege-Ventile 162 -
168 verbunden und wird auch hierdurch in entsprechender Weise jeweils umgeschaltet.
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Schließlich ist das Ultrafiltrationssteuergerät 190 noch mit einer
Ultrafiltrationswähleinheit 198 verbunden, mit der eine bestimmte Ultrafiltrationsrate
bzw. eine innerhalb einer bestimmten Zeit zu ultrafiltrierenden Menge vorgewählt
werden kann.
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Die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung wird auf folgende Weise betrieben:
Mit Hilfe der Drossel 184 und der Förderpumpe 182 wird ein bestimmter Unterdruck
im Dialysator 12 erzeugt, mit der Folge, daß eine bestimmte Menge Ultrafiltrat von
der Kammer 16 durch die Membran 14 in die Kammer 18 gelangt und dort die Zusammensetzung
der Dialysierflüssigkeit verändert. Diese Veränderung kann mit Hilfe des jeweils
stromab angeordneten Sensors 188 bzw. 186 im Vergleich zu dem Wert festgestellt
werden, der jeweils von dem stromauf angeordneten Sensor 186 bzw. 188 festgestellt
wird. Da üblicherweise Durchflußmeßgeräte oder Leitfähigkeitsmesser als Sensoren
186 und 188 eingesetzt werden, kann die Differenz bzw. der Leitfähigkeitsunterschied
festgestellt und hieraus die ultrafiltrierte Menge berechnet werden. Da diese Sensoren
186 bzw. 188 die übliche Abweichung aufweisen, werden sie wechselweise, wie vorstehend
in der Beschreibung zu Fig. 2 - 4 erläutert wurde, jeweils in den Zulauf bzw. Ablauf
geschaltet, d.h.
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mit frischer bzw. gebrauchter Dialysierflüssigkeit beaufschlagt. Da
die Beaufschlagungsintervalle erfindungsgemäß gleich sind, mitteln sich wiederum
die Ungenauigkeiten dieser Sensoren heraus, so daß die Ultrafiltrationsrate genau
eingehalten werden kann.
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Wenn das Steuergerät 150 die 3-Wege-Ventile 162 - 168 von der 1,2-Stellung
in die 1,3-Stellung umschaltet, erfolgt ebenfalls die Abgabe eines Schaltimpulses
an das Ultrafiltrationssteuergerät 190, das wiederum in entsprechender Weise die
von den Sensoren 186 und 188 ermittelten Werte in der entsprechenden Weise zuordnet
und
die entsprechende Differenz bildet. Diese Differenz wird mit dem von der Ultrafiltrationswähleinheit
198 vorgegebenen Wert verglichen, wobei die Fördergeschwindigkeit der Förderpumpe
182 verändert wird, sofern ein Unterschied zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert ermittelt
wird.
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Demzufolge kann also eine übliche Dialysevorrichtung mit einer stromauf
des Dialysators angeordneten Drossel und einer stromab des Dialysators angeordneten
Förderpumpe durch den Zusatz von vier 3-Wege-Ventilen und vier Zwischenleitungen
zu einer genau ultrafiltrierenden Anordnung umgewandelt werden.
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In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Hämodialysevorrichtung
200 gezeigt, die als bilanzierende Single-Pass-Anordnung ausgebildet ist. Sie weist
wiederum einen Dialysator 12 mit einer Membran 14, zwei Kammern 16 und 18 und Blutanschlüsse
20 und 22 auf.
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Des weiteren ist jeweils stromauf bzw. stromab eine Bilanzkammer 202
und 204 vorgesehen, wie sie beispielsweise von der Anmelderin in der Dialysevorrichtung
A 1008 verwendet wird.
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Diese Bilanzkammern 202 und 204 weisen jeweils eine bewegliche, flüssigkeitsundurchlässige
Membran 206 und 208 auf, die die Bilanzkammern 202 und 204 jeweils in eine erste
Bilanzkammerhälfte 210 und 214 sowie in eine zweite Bilanzkammerhälfte 212 und 216
teilt. Diese Bilanzkammerhälften 210 - 216 sind jeweils mit Leitungen 218, 220,
222 und 224 verbunden, die wiederum jeweils mit dem dritten Ventilteil eines 3-Wege-Ventils
226, 228, 230 und 232 verbunden sind.
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Die 3-Wege-Ventile 226 - 232 gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform
bilden eine erste 3-Wege-Ventil-Gruppe.
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Wie in Fig. 6 gezeigt, ist die erste 3-Wege-Ventil-Gruppe leitungsmäßig
mit einer zweiten 3-Wege-Ventil-Gruppe verbunden, die aus den 3-Wege-Ventilen 234,
236, 238 und 240 besteht.
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Von der Dialysierflüssigkeitsquelle 30 geht eine Leitung 242 ab, die
mit dem Ventilteil 1 des 3-Wege-Ventils 334 verbunden ist und in die eine Pumpe
244 eingeschaltet ist. Diese Pumpe kann beispielsweise eine nicht volumenkonstante
Zahnradpumpe sein, die mit den in den Bilanzkammern 202 und 204 vorgesehenen volumenbestimmenden
Elementen (hydraulische Pumpen) zusammenwirken.
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Vom Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 232 geht eine Leitung 246 ab,
die sich in einen Leitungsast 248 und 250 verzweigt. Dabei ist der Leitungsast 248
bzw. 250 mit dem Ventilteil 1 des 3-Wege-Ventils 226 bzw. dem Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils
228 verbunden.
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Vom Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 226 bzw. vom Ventilteil 1 des
3-Wege-Ventils 228 geht jeweils ein Leitungsast 252 und 254 ab, die sich zu einer
Leitung 256 vereinigen, die mit dem Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 236 verbunden
ist. Vom Ventilteil 1 des 3-Wege-Ventils 236 geht eine Leitung 258 ab, die mit der
mit Dialysierflüssigkeit beaufschlagbaren Kammer 18 des Dialysators 12 verbunden
ist. Stromab des Dialysators 12 geht von der Kammer 18 eine weitere Leitung 260
ab, in die eine zweite Pumpe 262 eingeschaltet ist, die ebenfalls als nichtvolumenkonstante
Zahnradpumpe ausgebildet sein kann.
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Diese Leitung 260 ist mit dem Ventilteil 1 des 3-Wegeventils 238 verbunden
und weist darüber hinaus eine von ihr abzweigende Ultrafiltratleitung 264 auf, in
die eine Ultrafiltratpumpe 266 eingeschaltet ist, die in Wirkung und Anordnung der
Ultrafiltratpumpe 126 gemäß Fig. 2 gleicht, so daß auf deren Beschreibung Bezug
genommen wird.
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Des weiteren geht vom Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 238 eine Leitung
268 ab, die sich in die Leitungsäste 270 und 272 verzweigt. Diese Leitungsäste 270
bzw. 272 sind mit dem Ventilteil 1 des 3-Wege-Ventils 230 bzw.
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dem Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 232 verbunden.
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Vom Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 230 bzw. vom Ventilteil 1 des
3-Wege-Ventils 232 zweigen Leitungsäste 274, 276 ab, die sich zu der Leitung 278
vereinigen, die mit dem Ventilteil 2 des 3-Wege-Ventils 240 verbunden ist.
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Vom Ventilteil 1 des 3-Wege-Ventils 240 geht die Abfluß leitung 280
ab.
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Von der Leitung 242 geht stromab der Pumpe 244 eine erste Verbindungsleitung
282 ab, die mit dem Ventilteil 3 des 3-Wege-Ventils 240 verbunden ist.
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Des weiteren geht vom Ventilteil 3 des 3-Wege-Ventils 234 eine zweite
Verbindungsleitung 284 ab, die mit der Abflußleitung 280 verbunden ist.
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Vom Ventilteil 3 des 3-Wege-Ventils 236 geht eine dritte Verbindungsleitung
286 ab, die vorteilhafterweise stromab der Pumpe 262 mit der Leitung 260 verbunden
ist.
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Schließlich geht vom Ventilteil 3 des 3-Wege-Ventils 238 eine vierte
Verbindungsleitung 288 ab, die mit der Leitung 258 verbunden ist.
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Die erste 3-Wege-Ventil-Gruppe wird, wenn eine Bilanzkammerhälfte
mit Dialysierflüssigkeit gefüllt ist, wobei die komplementäre Bilanzkammerhälfte
entleert ist, synchron von der Stellung 1, 3, bei der die Ventilteile 1 und 3 durchflossen
werden können, während das Ventilteil 2 geschlossen ist, in die Stellung 2, 3 umgeschaltet,
bei der das Ventilteil 1 geschlossen ist, während die Ventil-
teile
2 und 3 der 3-Wege-Ventile 226 - 232 geöffnet sind.
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Die 3-Wege-Ventile 234 - 240 der zweiten 3-Wege-Ventil-Gruppe werden
periodisch in gleichen Zeitabständen von der Stellung 1, 2 (geöffnetes erstes und
zweites Ventilteil bei geschlossenem dritten Ventilteil) in die Stellung 1, 3 (geöffnetes
erstes und drittes Ventilteil bei geschlossenem zweiten Ventilteil) wechselweise
umgeschaltet.
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Die in Fig. 6 gezeigte Dialysiervorrichtung 200 wird auf folgende
Weise betrieben: Zunächst soll die erste Absperrorgangruppe in der Stellung 1, 3
und die zweite Absperrorgangruppe in der Stellung 1, 2 vorliegen.
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Aus der Dialysierflüssigkeitsquelle 230 wird mit der Pumpe 244 durch
die Leitung 242, die Ventilteile 1 und 2 des 3-Wege-Ventils 234, die Leitung 246,
den Leitungsast 248, das Ventilteil 1 und 3 des 3-Wege-Ventils 226 und die Leitung
218 der ersten Bilanzkammerhälfte 210 der Bilanzkammer 202 Dialysierflüssigkeit
solange zugeführt, bis sich die Membran 206 der Bilanzkammer 202 an die rechte Seite
der Darstellung gemäß Fig. 6 anlegt.
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Bei diesem Vorgang wird die in der zweiten Bilanzkammerhälfte 212
enthaltene frische Dialysierflüssigkeit durch die Leitung 220, das Ventilteil 3
und 1 des 3-Wege-Ventils 228, den Leitungsast 254, die Leitung 256, die Ventilteile
2, 1 des 3-Wege-Ventils 236 und die Leitung 258 in die Kammer 18 des Dialysators
12 verdrängt, in der der Austausch der Stoffwechselprodukte bzw. die U1-trafiltration
von Wasser durch die Membran 14 hindurch stattfinden.
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Die verbrauchte Dialysierflüssigkeit verläßt die Kammer 18 und wird
durch die Leitung 260 vorteilhafterweise mit Hilfe der Pumpe 262, durch das Ventilteil
1 und 2 des
3-Wege-Ventils 238, die Leitung 268, den Leitungsast
270, das Ventilteil 1 und 3 des 3-Wege-Ventils 230 und die Leitung 222 der ersten
Bilanzkammerhälfte 214 der Bilanzkammer 204 wiederum solange zugeführt, bis sich
die Membran 208 an die rechte Seite angelegt hat.
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Dieser Verdrängungsvorgang bewirkt, daß die in der zweiten Bilanzkammerhälfte
216 enthaltene verbrauchte Dialysierflüssigkeit durch die Leitung 224, das Ventilteil
3 und 1 des 3-Wege-Ventils 234, den Leitungsast 276, die Leitung 278, das Ventilteil
2 und 1 des 3-Wege-Ventils 240 und die Abflußleitung 280 in den Abfluß 290 verdrängt
wird.
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Nachdem sich die Membran 206 bzw. 208 an die rechte Seite angelegt
hat, erfolgt bei dieser Ausführungsform synchron die Umschaltung der ersten 3-Wege-Ventil-Gruppe
von der Stellung 1, 3 auf die Stellung 2, 3. Demzufolge wird die rechte Bilanzkammerhälfte
212 bzw. 216 gefüllt, während die linke Bilanzkammerhälfte 210 bzw. 214 gemäß Fig.
6 entleert wird.
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Durch die Schaltfrequenz und das Volumen der Bilanzkammern 202 und
204 wird der Durchfluß bestimmt. Bei Volumina von etwa 30 ml für die Bilanzkammer
202 und 204 wird jeweils nach 3,6 Sek. umgeschaltet, sofern ein Durchfluß von 500
ml/Min. erzielt werden soll.
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Mit der zweiten 3-Wege-Ventil-Gruppe werden die Bilanzkammern 202
und 204 wahlweise in den Zu- bzw. Abfluß geschaltet. Vorstehend wurde in der Stellung
1, 2 der zweiten 3-Wege-Ventil-Gruppe die Bilanzkammer 202 in den Zufluß geschaltet,
während die zweite Bilanzkammer 204 in den Abfluß geschaltet worden ist.
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Um eine Änderung der Zuflußrichtung zu erzielen, wird die zweite 3-Wege-Ventil-Gruppe
alle 10 - 60 Minuten in
regelmäßigen gleichen Abständen von der
Stellung 1, 2 in die Stellung 2, 3 umgeschaltet, wobei das erste Ventilteil der
zweiten 3-Wege-Ventil-Gruppe geschlossen wird.
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Die frische Dialysierflüssigkeit fließt durch die Leitung 242, die
erste Zwischenleitung 282, das Ventilteil 3 und 2 des 3-Wege-Ventils 240, die Leitung
278 in den Leitungsast 276 zur Bilanzkammer 204, sofern die erste 3-Wege-Ventil-Gruppe
in der Stellung 1, 3 betrieben wird.
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Sie verdrängt dabei aus der Bilanzkammer 204 frische Dialysierflüssigkeit,
die in ähnlicher Weise wie vorstehend erläutert, durch die Leitungen 222, 270, 268,
die vierte Zwischenleitung 288 und die Leitung 258 zum Dialysator 12 gelangt.
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Verbrauchte Dialysierflüssigkeit wird durch die Leitung 260, die dritte
Zwischenleitung 286, dem 3-Wege-Ventil 236 und von dort der ersten Bilanzkammer
202 zugeführt, aus der verbrauchte Dialysierflüssigkeit durch die Leitungen 220,
246, durch das 3-Wege-Ventil 234, die zweite Zwischenleitung 284 in die Abflußleitung
280 und den Abfluß 290 verdrängt wird.
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Gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform werden die Bilanzkammern
202 und 204 eingesetzt, die gemäß einer ersten Ausführungsform einen gleichen Volumeninhalt
aufweisen. Demzufolge ist zur Ultrafiltration eine zusätzliche Ultrafiltratpumpe
266 notwendig.
-
Das in Fig. 6 gezeigte Hämodialysegerät 200 kann jedoch aber auch
gemäß einer weiteren Ausführungsform so betrieben werden, daß die 3-Wege-Ventil-Paare
226 und 228 sowie 230 und 232 nicht simultan umgeschaltet, sondern vielmehr getrennt
gesteuert werden. Es ist dann, wie bereits vorstehend erläutert worden ist, beispielsweise
möglich, einen Schalttakt auf der Zu- oder Abflußseite auszulassen bzw. ihn zuzufügen,
wodurch eine Ultrafiltration bzw.
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Substitution erreicht wird. Wird also ein Schalttakt ausgelassen,
so kann natürlich die Ultrafiltratpumpe 266 entfallen.
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Festzustellen ist weiterhin noch, daß durch die Vertauschung der beiden
Bilanzkammern 202 und 204 im Zu- und Ablauf sich zwangsläufig die Abweichungen im
Volumeninhalt der Bilanzkammern ausgleichen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform können derartige Pumpen einen gemeinsamen
Antrieb besitzen, wie dies beispielsweise in der DE-OS 25 06 039 beschrieben ist.
Solche Pumpen werden vorzugsweise bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 eingesetzt,
während üblicherweise bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 Pumpen eingesetzt werden,
die einen getrennten Antrieb aufweisen. Dabei ist lediglich erfindungswesentlich,
daß die stromauf und stromab des Dialysators eingesetzten Pumpen im wesentlichen
gleiche Förderraten aufweisen.
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