DE3918078A1 - Pumpen mit mehreren stroemungsleitungen - Google Patents

Pumpen mit mehreren stroemungsleitungen

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Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit durch mehrere Strömungsleitun­ gen, beispielsweise die arteriellen und venösen Leitungen bei der Einnadeldialyse.
Bekanntlich werden einzelne Venenpunktierungsnadeln verwendet, um zyklisch unbehandeltes Blut von einem Patienten wegzuführen und behandeltes Blut zu dem Patienten zurückzuführen, beispielsweise in Verbindung mit Übertragungseinrichtungen für Flüssigkeiten, wie Dialysatoren, die mit den Nadeln über arterielle und venöse Strömungsleitungen und Tropfkammern verbunden sind.
Es können ein oder zwei Pumpen verwendet werden und die Pumpen und Ventile in den Strömungsleitungen werden so gesteuert, daß während einer arteriellen Phase ein Strom von unbehandeltem Blut von dem Patienten in die arterielle Leitung und während einer venösen Phase ein Strom behandeltem Blut durch die venöse Leitung zu dem Patienten bewirkt wird, wie es beispiels­ weise in der US-PS 46 43 714 (Brose) beschrieben ist. Wenn zwei Pumpen verwendet werden, werden sie üblicherwei­ se abwechselnd betrieben, so daß nur eine zu einer Zeit eingeschaltet ist. Wenn eine Pumpe verwendet wird, wird sie kontinuierlich betrieben, wobei die Drücke innerhalb weiter Grenzen variieren während der arteriellen und venösen Phasen.
Gemäß der Erfindung kann das Pumpen einer Flüssigkeit wirkungsvoll erfolgen mittels einer einzigen Pumpe in einem System mit mehreren Strömungsleitungen, in­ dem vorgesehen wird, daß eine erste und eine zweite Leitung durch ein erstes Ventil mit dem Einlaß der Pumpe wahlweise verbindbar ist und eine dritte und eine vierte Leitung mittels eines zweiten Ventils mit dem Auslaß der Pumpe wahlweise verwendbar ist. Die Pumpe kann auf diese Weise zu verschiedenen Zeiten verwendet werden, die Flüssigkeit durch verschiedene Strömungspfade zu pumpen, beispielsweise durch einen Pfad, der die erste und die dritte Leitung enthält oder durch einen Pfad, der die zweite und die vierte Leitung enthält.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen
ist die Pumpe eine Schlauchpumpe mit einem Pumpenschlauch;
ist das erfindungsgemäße Flüssigkeitsströmungs­ system ein Einnadeldialysesystem; und
enthält das System Ausdehnungskammern und Tropfkammern.
Weiter sind bei bevorzugten Ausführungsbeispielen des Systems verschiedene Phasen vorgesehen, die eine Saugphase enthalten, in der das Blut durch die erste Leitung von dem Patienten weggeführt und durch die vierte Leitung zu dem Dialysator gepumpt wird, eine erste Übergangsphase, in der das unbehandelte Blut in dem Pumpenschlauch in die vierte Leitung gepumpt und durch die zweite Leitung durch behandeltes Blut von dem Dialysator ersetzt wird, eine Rücklaufphase in der das behandelte Blut durch die zweite Leitung von dem Dialysator gepumpt und durch die dritte Leitung zu dem Patienten zurückgeführt wird, und eine zweite Übergangsphase, in der das behandelte Blut in dem Pumpenschlauch in die dritte Leitung gepumpt und durch unbehandeltes Blut aus der ersten Leitung ersetzt wird. Die erste Übergangsphase verhindert, daß zu Beginn der Rücklaufphase unbehandeltes Blut in dem Pumpenschlauch zu dem Patienten zurückgeführt wird. Die zweite Übergangsphase verhindert, daß das Blut zweimal behandelt wird, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Systems gegenüber bekannten Einpumpensystemen besteht darin, daß große Druckschwankungen vermieden werden, der Vorteil gegenüber bekannten Doppelpumpensystemen besteht darin, daß die Pumpe kontinuierlich betrieben wird, wodurch die Lebensdauer des Pumpenmotors erhöht wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsge­ mäßen Pumpensystems;
Fig. 2 ein Schema eines Klemmventils, das in dem in Fig. 1 gezeigten System verwendet wird; und
Fig. 3A und 3D schematische Darstellungen, welche die Strömungswege des in Fig. 1 gezeigten Systems während verschiedener Phasen zeigen.
In Fig. 1 ist eine Einnadeldialyseeinrichtung 20 darge­ stellt, mit der unbehandeltes Blut von einem (nicht gezeigten) Patienten weggeführt wird, das Blut in einem Hohlfaserdialysator 22 (einer "Flüssigkeitsüber­ tragungseinrichtung") behandelt und das Blut zu dem Patienten zurückgeführt wird. Die Einrichtung 20 ist mit dem Patienten über eine Nadel 24 und arterielle und venöse Leitungen 26, 28 verbunden. Die arteriellen und venösen Leitungen 26, 28 sind mit arteriellen und venösen Tropfkammern 30, 32 für den Patienten verbunden und werden durch Klemmventile 34, 36 gesteuert.
Die arterielle Tropfkammer 30 ist mit dem Einlaßende eines Pumpenschlauches 38 (eines Sammelschlauches mit mehreren Anschlüssen) einer Schlauchpumpe 39 über eine Strömungsleitung 40 und ein Klemnventil 42 (das "erste Ventil") verbunden. Die Pumpe 39 verfügt über Rollen 41, 43, die den Schlauch 38 zusammendrücken. Der Aufbau des Ventils 42 ist in Fig. 2 gezeigt. Es enthält zwei Quetschklemmen 45, 47, die abwechselnd geöffnet und geschlossen werden, so daß nur eine von den Leitungen 40 (die zusammen mit der Leitung 26 die "erste Leitung" bildet), oder der Leitung 52 zu einer Zeit mit dem Einlaß des Pumpenschlauches 38 verbunden ist. Die venöse Tropfkammer 32 ist mit dem Auslaßende des Pumpenschlauches 38 über eine Strömungs­ leitung 44, (die zusammen mit der Leitung 28 die "dritte Leitung" bildet), und ein Klemmventil 46 (das "zweite Ventil", das den gleichen Aufbau hat wie das Klemmven­ til 42, verbunden. Der Einlaß einer arteriellen Ausdeh­ nungskammer 48 ist über eine Flüssigkeitsleitung 49 (die "vierte Leitung") mit dem Klemmventil 46 verbunden.
Der Auslaß der arteriellen Ausdehnungskammer 48 ist mit dem Dialysator 22 verbunden. Der Auslaß des Dialysa­ tors 22 ist mit einer venösen Ausdehnungskammer 50 verbunden. Der Auslaß der Ausdehnungskammer 50 ist über eine Flüssigkeitsleitung 52 mit dem Klemmventil 42 verbunden. Eine Steuereinrichtung 60 steht elektrisch in Verbindung mit den Steuerventilen 34, 36, 42 und 46. Die Klemmventile 34, 36 werden als "fünftes und sechstes Klemmventil" bezeichnet. Die verwendeten Klemmventile werden durch Elektromagneten betätigt und durch Federn zurückbewegt.
Beim Betrieb wird die Einnadeleinrichtung 20 während vier funktionellen Phasen wiederholt betätigt: Der Saugphase (Fig. 3A), der ersten Übergangsphase (Fig. 3B), der Rücklaufphase (Fig. 3C) und der zweiten Übergangs­ phase (Fig. 3D). Während dieser Phasen klemmen die Klemmventile 42, 46 abwechselnd eine der beiden Lei­ tungen, die sie jeweils mit dem Pumpenschlauch 38 verbinden, wodurch sie einen Strom durch die andere Strömungsleitung zu dem oder von dem Pumpenschlauch 38 bewirken. Beispielsweise klemmt das Klemmventil 42 abwechselnd die Leitung 40 mit der Quetschklemme 47 und die Leitung 52 mit der Quetschklemme 45.
Wie in Fig. 3A gezeigt, ist während der Saugphase die Pumpe 39 über das Ventil 42 mit der Leitung 40 und über das Ventil 46 mit der Leitung 49 verbunden und das Quetschventil 34 ist geöffnet, um es dem unbehan­ delten Blut zu erlauben, um dem Patienten in den hydrau­ lischen Kreislauf zu strömen, wobei etwas von dem Blut durch den Dialysator 22 strömt, wo es behandelt wird. Während dieser Phase nimmt das Volumen in den Expansionskammern 48, 50 zu und der Druck stromabwärts der Pumpe nimmt ebenfalls zu.
Wie in Fig. 3B gezeigt, verbinden die Klemmventile 42, 46 in der ersten Übergangsphase, die eine halbe Umdrehung der Pumpe 39 andauert, den Pumpenschlauch 38 mit den Leitungen 52 bzw. 49. Das unbehandelte Blut wird von dem Pumpenschlauch 38 zu der Ausdehnungskam­ mer 48 bewegt, während das behandelte Blut von der Kammer 50 in den Schlauch 38 eintritt. Zusätzlich bleibt das Quetschventil 34 geöffnet, um die Stabilisie­ rung des Drucks in der Tropfkammer 30 zu erlauben, wobei das Volumen des unbehandelten Bluts in der Kamner 30 erhöht wird. Die erste Übergangsphase verhindert, daß das in dem Pumpenschlauch befindliche unbehandelte Blut zu Beginn der Rücklaufphase zu dem Patienten zurückgeführt wird.
Wie in Fig. 3C dargestellt ist, ist in der Rücklaufphase die Pumpe 39 mit den Leitungen 44, 52 verbunden und das Quetschventil 36 ist geöffnet. Das behandelte Blut wird von dem Dialysator 22 gepumpt und zu dem Patienten zurückgeführt. Während dieser Phase nimmt das Volumen in den Ausdehnungskammern 48, 50 ab und ebenso der Druck in diesen. Da das Blut schneller zu einem Patienten zurückgeführt werden kann als es von einem Patienten entnommen werden kann, kann die Pumpe 39 in der Rücklaufphase schneller betrieben werden als in der Saugphase, wodurch die Geschwindigkeit der Strömung des Bluts durch das System erhöht werden kann.
Wie Fig. 3D zeigt, wird in der zweiten Übergangsphase die Pumpe 39 durch die Klemmventile 42, 46 mit den Leitungen 40, 44 verbunden und das behandelte Blut in dem Pumpenschlauch 38 wird durch unbehandeltes Blut aus der Kammer 30 ersetzt. Das behandelte Blut wird zu dem Patienten zurückgeführt und das Volumen des Blutes in der Kammer 30 nimmt ab. Die zweite Über­ gangsphase verhindert, daß das Blut in dem Dialysator zweimal behandelt wird, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.
Da bei der vorliegenden Erfindung eine einzige Pumpe anstelle von zwei Pumpen verwendet wird, kann diese kontinuierlich betrieben werden, d. h. der Pumpenmotor muß nicht ständig gestartet und gestoppt werden (wie es bei den meisten Systemen mit zwei Pumpen der Fall ist), wodurch die Lebensdauer des Pumpenmotors verlängert wird. Durch die Verwendung einer Pumpe werden auch die Kosten eingespart, die notwendig sind, wenn mehr als eine Pumpe pro Flüssigkeitsübertragungseinrichtung vorgesehen werden.
Das erfindungsgemäße System bedeutet eine Verbesserung gegenüber bekannten Einpumpensystemen, da bei der Erfindung die Druckänderungen reduziert sind und bei einem größeren Hubvolumen höhere Strömungsgeschwindig­ keiten erreicht werden können. Auch kann bei der vorlie­ genden Erfindung die Pumpe in verschiedenen Phasen mit verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden, was es erlaubt, aus der Tatsache Vorteil zu ziehen, daß das Blut schneller zu einem Patienten zurückgeführt wird als von dem Patienten weggeführt werden kann.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können z. B. die arteriellen und venösen Leitungen 26, 28 direkt mit den Ventilen 42 bzw. 46 verbunden sein und die zweite Übergangsphase kann weggelassen werden. Auf diese Weise wird das in dem Pumpenschlauch 38 befindliche Blut am Ende der Rückführungsphase durch den Dialysa­ tor 22 ein zweites Mal behandelt.

Claims (21)

1. Einrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit durch mehrere Flüssigkeitsleitungen, mit
einer Pumpe (39), die einen Einlaß und einen Auslaß zum Transport der Flüssigkeit durch diese hindurch aufweist,
gekennzeichnet durch,
erste (40) und zweite (52) Strömungsleitungen, die über ein erstes Ventil (42) mit dem Einlaß der Pumpe (39) wahlweise verbindbar sind, und
dritte (44) und vierte (49) Strömungsleitungen, die über ein zweites Ventil (46) mit dem Auslaß wahlweise verbindbar sind,
wodurch die Pumpe verwendet werden kann, um wahlweise Flüssigkeit durch verschiedene Strömungswege zu pumpen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (39) eine Schlauchpumpe ist mit einer Rolle (41, 43), die einen die Flüssigkeit enthaltenden Pumpenschlauch (38) zusammendrückt, um die Flüssigkeit durch den Pumpenschlauch zu bewegen, wobei der Pumpenschlauch den Einlaß und den Auslaß aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es sich bei der durch die mehreren Strö­ mungsleitungen gepumpten Flüssigkeit um Blut handelt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Einrichtung ein Einnadeldialysesystem ist, gekennzeichnet durch
eine Nadel (24), die mit den ersten (40) und dritten (44) Strömungsleitungen verbunden ist, und
einen Dialysator (22), der mit den zweiten (52) und vierten (49) Strömungsleitungen verbunden ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
eine erste Ausdehnungskammer (48), die in der vierten Strömungsleitung (49) zwischen das zweite Ventil (46) und Dialysator (22) geschaltet ist, und
eine zweite Ausdehnungskammer (50), die in der zweiten Strömungsleitung (52) zwischen das erste Ventil (42) und den Dialysator (22) geschaltet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Ventil (42) ein erstes Quetschven­ til (47) enthält, das den Strom der Flüssigkeit durch die erste Strömungsleitung (40) unterbricht, und ein zweites Quetschventil (45), das den Strom der Flüssigkeit durch die zweite Strömungsleitung (52) unterbricht, und
daß das zweite Ventil (46) ein drittes Quetschven­ til enthält, das den Strom der Flüssigkeit durch die dritte Strömungsleitung (44) unterbricht, und ein viertes Quetschventil, das den Strom der Flüssigkeit durch die vierte Strömungsleitung (49) unterbricht.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
eine erste Tropfkammer (30), die in die erste Strömungsleitung (40) geschaltet ist, und
eine zweite Tropfkammer (42), die in die zweite Strömungsleitung (44) geschaltet ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch
fünfte (34) und sechste (36) Quetschventile, welche die Strömung durch die erste Strömungsleitung (40) bzw. die dritte Strömungsleitung (44) unterbrechen.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn­ zeichnet durch
eine Steuereinrichtung (60), die mit den ersten (42) und zweiten (46) Ventilen elektrisch verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung (60) das erste Ventil (42) so steuert, daß zu einer Zeit eine von den ersten (40) und zweiten (52) Strömungsleitungen mit dem Pumpen­ einlaß verbunden ist, und das zweite Ventil (46) so steuert, daß zu einer Zeit eine von den dritten (44) und vierten (49) Strömungsleitungen mit dem Pumpenauslaß verbunden ist.
10. Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit durch mehrere Strömungsleitungen, gekennzeichnet durch
Vorsehen einer Pumpe mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Transport von Flüssigkeit durch diese hin­ durch, von ersten und zweiten Strömungsleitungen, die über ein erstes Ventil wahlweise mit dem Pumpeneinlaß verbindbar sind, und von dritten und vierten Strömungslei­ tungen, die über ein zweites Ventil wahlweise mit dem Pumpenauslaß verbindbar sind,
Schalten des ersten Ventils, so daß eine von den ersten und zweiten Strömungsleitungen mit dem Einlaß verbunden und die andere von diesem getrennt wird,
Schalten des zweiten Ventils, so daß eine von den dritten und vierten Strömungsleitungen mit dem Auslaß verbunden und die andere von diesem getrennt wird, und
Pumpen der Flüssigkeit durch die Pumpe.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen kontinuierlich erfolgt, und daß das Schalten des ersten Ventils und das Schalten des zweiten Ventils mehrere Phasen zur Folge hat mit verschiedenen Strömungspfaden durch die ersten, zweiten, dritten und vierten Strömungsleitungen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und dritten Leitungen so geschal­ tet sind, daß Blut von einem Patienten entfernt und zu einem Patienten zurückgeführt wird,
daß die zweiten und vierten Leitungen mit einer Flüssigkeitsübertragungseinrichtung verbunden sind, und
daß eine der mehreren Phasen eine Saugphase ist, in welcher die erste Leitung mit dem Einlaß verbunden und die vierte Leitung mit dem Auslaß verbunden ist und unbehandeltes Blut von der ersten Leitung zu der vierten Leitung gepumpt wird, wodurch Blut von einem Patienten weggeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Phasen eine Rücklaufphase ist, in welcher die zweite Leitung mit dem Einlaß verbunden und die dritte Leitung mit dem Auslaß verbunden ist und behandeltes Blut von der zweiten Leitung zu der dritten Leitung gepumpt wird, wodurch behandeltes Blut zu einem Patienten zurückgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Phasen eine erste Übergangsphase ist, in welcher die zweite Leitung mit dem Einlaß verbunden und die vierte Leitung mit dem Auslaß verbunden ist und unbehandeltes Blut in der Pumpe zu der vierten Leitung gepumpt und durch behandeltes Blut in der zweiten Leitung ersetzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß erste und zweite Tropfkammern in den ersten und zweiten Strömungsleitungen vorgesehen werden, - und
daß eine der Phasen eine zweite Übergangsphase ist, in welcher die erste Strömungsleitung mit dem Einlaß verbunden und die dritte Strömungsleitung mit dem Auslaß verbunden ist und behandeltes Blut in der Pumpe zu der dritten Leitung gepumpt und durch unbehandel­ tes Blut in der ersten Leitung von der ersten Tropfkammer ersetzt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Ausdehnungskammer in der vierten Strömungsleitung und eine zweite Ausdehnungskammer in der zweiten Strömungsleitung vorgesehen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Saugphase das Volumen in der ersten Ausdehnungskammer und in der zweiten Ausdehnungskammer zunimmt.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rücklaufphase das Volumen in der ersten Ausdehnungskammer und in der zweiten Ausdehnungs­ kammer abnimmt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Übergangsphase die erste Ausdehnungskammer gefüllt und die zweite Ausdehnungskammer geleert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,
daß erste und zweite Tropfkammern in den ersten und dritten Strömungsleitungen vorgesehen werden, und
daß eine der Phasen eine zweite Übergangsphase ist, in welcher die erste Strömungsleitung mit dem Einlaß verbunden und die dritte Strömungsleitung mit dem Auslaß verbunden ist, und
daß behandeltes Blut in der Pumpe zu der dritten Leitung gepumpt und durch unbehandeltes Blut in der ersten Leitung von der ersten Tropfkammer ersetzt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Übergangsphase die erste Ausdehnungskammer geleert und die zweite Ausdehnungskammer gefüllt wird.
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