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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Hämofiltrationsgerät zur unabhängigen Steuerung
der Konzentration von mindestens zwei ionischen Stoffen in der Innenumgebung
eines Patienten.
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Die
Nieren spielen mehrfache Funktionen z. B. Wasserentfernung, die
Ausscheidung der Katabolite (oder Stoffwechselabfall, wie Harnstoff,
Kreatinin), die Einstellung der Konzentration der ionischen Blutstoffe (Natrium,
Kalium, Magnesium, Kalzium, Bikarbonate, Phosphate, Chloride) und
die Einstellung des sauren-basischen Gleichgewichts in der Innenumgebung,
die insbesondere durch die Entfernung der schwachen Säuren (Phosphate,
Mononatriumsäuren)
und durch die Herstellung von Ammoniumsalzen erhalten wird.
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Bei
denen, die die Verwendung ihrer Nieren verloren haben, da diese
Ausscheidungs- und Einstellungsmechanismen nicht mehr aktiv sind,
wird die Innenumgebung mit Wasser und Stoffwechselabfall beladen und
weist einen Überschuss
von bestimmten ionischen Stoffen (insbesondere Natrium) und im allgemeinen eine
Azidose auf, wobei der pH-Wert des Blutplasmas sich zu 7 verstellt
(der pH-Wert des Blutes liegt in der Regel in engen Bereichen von
7,35 und 7,45).
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Um
die Nierenfunktionsstörung
zu beheben, wird konventionell sowohl die Dialyse als auch die Hämofiltration
verwendet, die Blutbehandlungen sind, die mittels einen Austauscher
mit semipermeabler Membrane (Hämodialysegerät/Hämofilter)
verabreicht werden, der mit dem Patienten durch einen extrakorporalen
Blutkreislauf verbunden ist.
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Die
Dialyse besteht darin, das Blut des Patienten und eine Dialyse flüssigkeit
umfassend die ionischen Hauptstoffen des Blutes bei Konzentrationen ähnlich den
Konzentrationen eines gesunden Menschen einer- und anderseits der
Membran des Austauscher zu zirkulieren. Außerdem wird ein bestimmtes
Volumen an Plasmawasser, das dem Gewicht, das der Patient während jeder
Dialysesitzung verlieren soll, entspricht, durch Ultrafiltration
durch die Membran in den Dialyseflüssigkeitsabteil fließen lassen.
Ultrafiltration entsteht von einem Druckunterschied zwischen den
beiden durch die Membran begrenzten Abteilen des Austauschers.
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Die
Blutbehandlung, die im Austauscher durchgeführt wird, entsteht von dem
Diffusionstransfer durch die Membran der Moleküle desselben Stoffs (ionische
Stoffe, Stoffwechselabfall), die unterschiedene Konzentrationen
an einer und an der anderen Seite der Membran aufweist, wobei die
Moleküle
von der Flüssigkeit, worin
deren Konzentration am höchsten
ist, zur Flüssigkeit,
worin deren Konzentration am niedrigsten ist, wandern.
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Bei
einem konventionellen Dialysegerät
wird die Dialyseflüssigkeit
aus einer dosierten Mischung von Wasser und von zwei konzentrierten
Lösungen,
wobei die erste Lösung
Natriumchlorid und Natriumbikarbonat enthält und die zweite Lösung Kalzium-,
Kalium- und Magnesiumchlorid sowohl Essigsäure enthält. Die Essigsäure hat
die Funktion, die Entstehung von Niederschlägen von Kalzium- und Magnesiumkarbonat
zu begrenzen, die ungewünschten
Ablagerungen im Hydraulikkreislauf des Dialysegeräts bilden.
Andere Dialysevorrichtung wurden vorgeschlagen, insbesondere in
den Schriften
EP 0 898 975 und
EP 0 898 976 , worin die verwendete
Dialyseflüssigkeit
kein Kalzium oder Magnesium (bzw. Bikarbonat) enthält und worin
eine Lösung von
Natriumbikarbonat (bzw. Kalzium- und Magnesium chlorid) wird in den
Patienten perfundiert. Unabhängig von
dem verabreichten Dialysentyp, bei einem üblichen Dialyseflüssigkeitsrate,
d. h. 500 ml/Min., werden ein hundert zwanzig Liter Dialyseflüssigkeit
während
einer vierstündigen
Dialysesitzung vorbereitet und verwendet.
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Die
Hämofiltration
besteht darin, vom im Austauscher zirkulierenden Blut durch Ultrafiltration
ein hohes Volumen (bis zu dreißig
Liter während
einer vierstündigen
Dialysesitzung) von Plasmawasser zu entnehmen, das mittels eine
gleichzeitige Perfusion einer sterilen Substitutionsflüssigkeit
teilweise ersetzt wird.
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Die
Blutbehandlung, die im Austauscher durchgeführt wird, entsteht dabei von
dem Konvektionstransfer der Moleküle (ionische Stoffe, Stoffwechselabfall),
die durch Plasmawasser mitgenommen werden, das durch die Membran
unter dem zwischen den beiden Abteilen des Austauschers erstellten
Druckunterschied filtriert.
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Die
elektrolytische Zusammensetzung der bei der Hämofiltration verwendeten Substitutionsflüssigkeit ist
dieselbe einer Dialyseflüssigkeit.
Diese Flüssigkeit
kann von einem pharmazeutischen Labor als zwei Behälter für zwei sterilen
Flüssigkeiten,
die gerade vor dem Gebrauch vermischt werden sollten, hergestellt
und verpackt, wobei eines der Behälter das ganze Kalzium und
Magnesium enthält.
Diese Substitutionsflüssigkeit kann
auch ex tempore durch Filtration einer Dialyseflüssigkeit hergestellt werden,
wie es insbesondere in der Schrift
EP
0 622 087 beschrieben wird, deren Gegenstand ein Hämodiafiltrationsgerät (Kombination
der beiden oben definierten Behandlungen) ist: Bei diesem Gerät wird ein
Teil der durch einen Dialyseflüssigkeitsgenerator
hergestellten Dialyseflüssigkeit
in den Blut rückgabekanal
des extrakorporalen Kreislauf nach Filtration eingespritzt, während die
restliche Dialyseflüssigkeit
im Austauscher zirkuliert wird.
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Die
Schrift
DE 196 54 746 beschreibt
ein Hämodiafiltrationsgerät umfassend:
Mittel zur Vorbereitung einer ersten einspritzbaren Lösung aus
mindestens einer konzentrierten Lösung; Mittel zum Einspritzen
bei einem Einspritzrate (z. B. 40–50 ml/Min.) der ersten Lösung in
einen Blutentnahmekanal; Mittel zur Perfusion in einen Patienten
einer zweiten Lösung
enthaltend mindestens einen ionischen Stoff A (Ca
++ Mg
++, Cl
–) mit einer bestimmten
Konzentration [A]
post (≠ 0), die verschieden ist von
der Konzentration [A]
pre (= 0) von diesem
Stoff A in der ersten Lösung.
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Trotzt
ihrer erkannten Wirksamkeit und Überlegenheit
gegenüber
der Dialyse an einer therapeutischen Ebene (siehe insbesondere,
Longterm Morbidity: Hemofiltration vs. Hemodialysis, von E. Quellhorst,
U. Hildebrand, A. Solf, in Contrib. Nephrol. Basel, Karger, 1995,
Band 113, Seiten 110–119)
hat die Hämofiltration
zwei Beschränkungen:
Eine erste Beschränkung
ist mit dem Behandlungspreis verbunden, wenn die verwendete Substitutionsflüssigkeit
bereit zum Gebrauch gekauft wird. Da diese sterilen Lösungen,
die in Doppelbehältern verpackt
sind, teuer sind, besteht die Neigung, die verabreichte Behandlung
zu einem Austausch von Flüssigkeiten
nicht über
dreißig
Liter zu beschränken
(d. h. viermal weniger als das Volumen von Behandlungsflüssigkeit,
das während
einer Dialysesitzung verwendet wird). Die zweite Beschrankung besteht
darin, daß auch
mit einem Gerät
wie in der oben genannten Schrift
EP
622 087 die Austauschrate beschränkt ist, da die Ultrafiltrationsrate
nicht über
einem Drittel der Blutrate im extrakorporalen Kreislauf festgestellt
werden kann.
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Aus
der obigen Beschreibung ist ein Zweck der Erfindung, ein System
zur Behandlung der Niereninsuffizienz zu schaffen, die es gestattet,
eine Hämofiltrationssitzung
durchzuführen,
bei der sehr hohe Volumina von Flüssigkeit ausgetauscht werden
können,
ohne daß diese
Hämofiltrationssitzung
weder länger
noch teuerer ist als eine konventionelle Dialysesitzung, und ohne
daß sie
die bekannten Nachteile der letzteren aufweist, die mit der Vorbereitung
einer instabilen Behandlungsflüssigkeit
verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung
wird dieser Zweck durch ein Hämofiltrationsgerät gelöst zur Zusammenwirkung mit
einem Hämofilter,
der einen ersten und einen zweiten Abteil aufweist, die durch eine
semipermeable Membran voneinander getrennt sind, wobei der erste
Abteil einen mit einem Kanal zur Blutentnahme verbindbaren Eingang
und einen mit einem Kanal zur Blutrückgabe verbindbaren Ausgang
besitzt, und wobei der zweite Abteil einen mit einem Kanal zum Ablauf
von gebrauchter Flüssigkeit
verbindbaren Ausgang besitzt, wobei dieses Hämofiltrationsgerät umfasst:
- – Mittel
zur Vorbereitung einer ersten einspritzbaren Lösung aus mindestens einer konzentrierten
Lösung;
- – Mittel
zum Einspritzen bei einem Einspritzrate Qpre der
ersten Lösung
in den Kanal zur Blutentnahme;
- – Mittel
zur Perfusion in einen Patienten einer zweiten Lösung enthaltend mindestens
einen ionischen Stoff A mit einer bestimmten Konzentration [A]post, die verschieden ist von der Konzentration
[A]pre von diesem Stoff A in der ersten
Lösung;
- – Mittel
zur Bestimmung einer Perfusionsrate Qpost der
zweiten Lö sung,
so daß die
Konzentration des Stoffs A in der Innenumgebung des Patienten zu
einer gewünschten
Konzentration [A]des neigt, abhängig von
der Konzentration [A]post des Stoffs A in
der zweiten Lösung,
von der gewünschten
Konzentration [A]des, vom Einspritzrate
Qpre der ersten Lösung, von der Konzentration
[A]pre des Stoffs A in der ersten Lösung sowie von
der Blutrate QB.
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Die
Erfindung ermöglicht
die Erreichung des gesetzten Zwecks, da, weil die erste Lösung aufwärts vom
dem Austauscher eingespritzt wird, das in den Austauscher fließenden Blut
verdünnt
wird, so daß der
Anteil dieser Mischung, die ultrafiltriert werden kann, viel höher ist
als der zulässigen
Anteil, wenn das Blut nicht verdünnt
ist. Daher kann es mit diesem Gerät vorgesehen werden, eine Behandlung
zu verabreichen, bei der fünfzig
bis achtzig Liter von Behandlungsflüssigkeit gegen dasselbe Volumen
von Plasmawasser ausgetauscht werden. Außerdem reduziert die Blutverdünnung die
Nachteile, die mit der Gesamtblutviskosität verbunden sind, d. h. der
Flusswiderstand und der Widerstand zu Übertragungen, und sie vermindert
die Koagulationsgefahr im Austauscher, da die Konzentration der
Koagulationsfaktore darin geringer ist. Die Ultrafiltration eines verdünnten Blutes
ist auch weniger traumatisch für
die geformten Blutelemente als die Ultrafiltration von nicht verdünntem Blut.
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Dieses
System hat weiter den Vorteil, daß die jeweiligen Konzentrationen
von mindestens zwei ionischen Stoffen, die Bestandteil der Zusammensetzung
einer Substitutionsflüssigkeit
sind, unabhängig
voneinander eingestellt werden können,
was oft mindestens für
Natrium, Kalium oder Bikarbonat wünschbar ist.
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Gemäß einem
Merkmal der Erfindung ist der Stoff A nicht in der ersten Lösung und
die Mittel zur Bestimmung der Perfusionsrate Q
post umfassen
Mittel zur Berechnung der Perfusionsrate Q
post nach
der Formel:
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Gemäß einem
anderen Merkmal der Erfindung umfasst die Hämofiltrationsgerät weiter
Steuermittel zum Steuern der Perfusionsmittel, so daß die Durchfluss
der Perfusionslösung
wesentlich gleich wie die bestimmten Durchfluss Qpost.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eine von der ersten und der zweiten Lösung Bikarbonat aber
weder Magnesium noch Kalzium enthält, während die andere Lösung Magnesium
und Kalzium aber kein Bikarbonat enthält.
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Dank
der Abtrennung des Bikarbonats einerseits und des Magnesiums und
Kalziums andererseits ist es unnötig
Essigsäure
in einer oder der anderen Lösung
zur Vermeidung der Entstehung von ungewünschten Niederschlägen zuzuführen, was
klare Vorteile für
die Vorrichtungen hat, die zur Vorbereitung der Lösungen verwendet
werden, die weder zur Korrosion durch die Wirkung einer Säure noch
zum Verkrustung durch die Karbonatablagerungen ausgesetzt ist. Außerdem ist
die Abwesenheit von Säure
aus der ersten Lösung wünschbar
ist, da es scheint, daß die
Blutverdünnung
mit einer Flüssigkeit
mit einem pH-Wert, der niedriger als der pH-Wert des Blutes ist,
einen der Co-Faktoren bei einigen Hypersensibilitätsreaktionen
darstellt.
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Ein
andere Interesse der Erfindung besteht in der Möglichkeit, die Durchfluss der
zweiten Lösung
zu bestimmen und kontinuierlich einzustellen, insbesondere wenn
diese Lösung
das ganze Kalzium, Magnesium und Kalium, die in den Patienten perfundiert
werden, enthält.
Es ist nämlich
bekannt, daß der Überschuss
wie auch der Mangel an Kalium, Kalzium und Magnesium im Blut zu
ernsten Störungen
bei dem Patienten führen kann,
insbesondere Herzstörungen.
Die Blutultrafiltration verursacht die Entfernung durch Konvektion
von einem Teil der ionischen Stoffen des verdünnten Blutes, das im Austauscher
zirkuliert, und dieser konvektive Verlust ändert sich abhängig von
den Behandlungsparametern, die währen
der Behandlung modifiziert werden, wie die Durchfluss der ersten
Lösung
und die Blutrate. Dank der Mittel zur Bestimmung der Durchfluss der
zweiten Lösung,
mit den das erfindungsgemäße Hämofiltrationsgerät versehen
ist, können
die sich ändernden
konvektiven Verluste, die im Austauscher entstehen, kontinuierlich
ausgeglichen werden.
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Die
Perfusion abwärts
von dem Austauscher oder unmittelbar in den Patienten einer zweiten
Lösung enthaltend
das ganze in den Patienten perfundierte Kalzium weist noch einen
anderen Vorteil auf, der mit dem Kalziumverlust der verdünnten Blut
im Austauscher verbunden ist: wie es bekannt ist, spielt das ionische
Kalzium eine Rolle in der Kaskade von Reaktionen, die das Blutkoagulationsprozess
bilden. Der massive Verlust an Kalzium des Blutes im Austauscher
inhibiert daher teilweise das Koagulationsprozess, was eine Reduzierung
der Menge von Antikoagulationsmittel ermöglicht, die in den extrakorporalen
Blutkreislauf zur Vermeidung der Blutkoagulation darin eingespritzt
wird.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich von der folgenden
Beschreibung ergeben. Darin wird es auf die einzige beigefügte Figur
verwiesen, die schematisch ein erfindungsgemäßes Hämofiltrationsgerät darstellt.
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Das
in der Figur dargestellte Hämofiltrationsgerät umfasst
einen Austauscher 1 mit zwei Abteilen 2, 3, die
durch eine semipermeable Membran 4 voneinander getrennt
sind. Ein erster Abteil 2 besitzt einen Eingang, der mit
einem Kanal 5 zur Blutentnahme (der sogenannte „arterielle" Kanal) verbunden
ist, an dem eine Zirkulationspumpe 6 angeordnet ist, und
einen Ausgang, der mit einem Kanal 7 zur Blutrückgabe (der
sogenannte „venöse" Kanal) verbunden
ist, an dem ein Blasenfänger 8 angeordnet
ist. Der erste Abteil 2 des Austauschers 1, der
Kanal 5 zur Blutentnahme und der Kanal 7 zur Blutrückgabe bilden
den extrakorporalen Blutkreislauf des Geräts.
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Der
zweite Abteil 3 des Austauschers 1 besitzt einen
Ausgang, der mit einem Kanal 10 zum Ablauf von gebrauchter
Flüssigkeit
(Ultrafiltrat) verbunden ist, dessen freie Ende zur Verbindung mit
einem Ablass vorgesehen ist. An diesem Kanal 10 sind in
der Richtung der Flüssigkeitszirkulation
eine erste Pumpe 11 und ein Durchflussmesser 12 angeordnet.
Eine zweite Pumpe 13 ist an einem Entnahmekanal 14 angeordnet,
der mit dem Ablaufkanal 10 aufwärts von der ersten Pumpe 11 verbunden
ist.
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Das
erfindungsgemäße Hämofiltrationsgerät umfasst
weiter eine erste Vorrichtung zum Einspritzen einer ersten Lösung in
den extrakorporalen Blutkreislauf aufwärts vom Austauscher 1.
Diese Einspritzvorrichtung umfasst einen Generator 20 von
Flüssigkeit
zur medizinischen Anwendung, der zur Vorbereitung einer Lösung mit
einer vorgegebenen Zusammenset zung durch Verdünnung von mindestens einer
konzentrierten Lösung
vorgesehen ist. Der dargestellte Generator 20 besteht aus
einem Hauptkanal 21, mit dem zwei Sekundärzweigkanäle 22, 23 seriell
verbunden sind. Das aufwärtsliegende
Ende des Hauptkanals 21 ist zum Anschließen an einen
Quelle von fließendem
Wasser vorgesehen, das zur gewünschten
Temperatur durch ein Heizelement 24 eingestellt werden
kann. Jede Sekundärkanal 22 (23)
umfasst Anschlussmittel zur Montage eines Einsatz 25 (26),
der einen Salz als Granulat enthält.
Eine Pumpe 27 (28) ist an jedem Sekundärkanal 22 (23)
abwärts
von dem entsprechenden Einsatz 25 (26) angeordnet,
um die Flüssigkeit
aus dem Hauptkanal darin zirkulieren zu lassen. Jede Pumpe 27 (28)
wird gesteuert abhängig
von dem Vergleich zwischen 1) einem Leiffähigkeits-Sollwert für die Mischung
von Flüssigkeit,
die sich an der Verbindung der Hauptleitung 21 mit dem
abwärtsliegenden
Ende der Sekundärleitung 22 (23),
und (2) der Leitfähigkeitswert
dieser Mischung, der mittels einer Leitfähigkeitssonde 29 (30)
gemessen wird, die an dem Hauptkanal 21 unmittelbar abwärts von der
Verbindung der Hauptleitung 21 mit dem abwärtsliegenden
Ende der Sekundärleitung 22 (23).
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Der
Lösungsgenerator 20 ist
mit dem extrakorporalen Blutkreislauf durch einen Einspritzkanal 31 verbunden,
der ein Ende besitzt, das mit dem Hauptkanal 21 des Generators 20,
und dessen andere Ende mit dem Kanal 5 zur Blutentnahme
abwärts
von der Blutpumpe 6 verbunden ist. An diesem Einspritzkanal 31 sind in
der Richtung von Flüssigkeitszirkulation
ein Durchflussmeter 32, eine Zirkulationspumpe 33,
ein erster Filter 34 mit zwei Abteilen 35, 36,
die durch eine Ultrafiltrationsmembran 37 voneinander getrennt
sind, und ein zweiter Filter 38 mit zwei Abteilen 39, 40,
die durch eine Ultrafiltrationsmembran voneinander getrennt sind,
angeordnet. Der Abteil 35 (39) von jedem der beiden
Filter 34, 38, in den die zu filtrierende Lösung zugeführt wird, besitzt
eine Ausgang, der mit dem Ablaufkanal 10 durch einen Wartungskanal 42 (43)
verbunden ist, an dem ein Ventil 44 (45) angeordnet
ist.
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Das
erfindungsgemäße Hämofiltrationsgerät umfasst
auch eine zweite Vorrichtung zur Perfusion einer zweiten Lösung in
den extrakorporalen Blutkreislauf abwärts von dem Austauscher 1.
Diese Perfusionsvorrichtung umfasst eine Waage 50, die
zum Wiegen eines Beutels 51 von Lösung vorgesehen, der mit dem
Kanal 7 zur Blutrückgabe
durch einen Perfusionskanal 52 verbunden ist, an dem eine
Pumpe 53 angeordnet ist. Die Waage 50 ist zur
Steuerung der Pumpe 51 verwendet, so daß die Durchfluss der Perfusionsflüssigkeit
gleich wie eine Sollrate ist.
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Das
in der Figur dargestellt Hämofiltrationssystem
umfasst weiter eine Rechen- und Steuereinheit 60. Diese
Einheit ist mit einer alphanumerische Tastatur 61 verbunden,
durch die ein Benutzer Instruktionen eingeben kann, wie verschieden
Sollwerte. Außerdem
empfängt
sie Informationen, die von den Messelementen des Systems gesandt
werden, wie den Durchflussmessern 12, 32, den
Leitfähigkeitssonden 29, 30 und
der Waage 50. Abhängig
von den empfangenen Informationen und den programmierten Betriebsmoden
und Algorithmen steuert sie die Antriebselemente des Systems, wie
die Pumpen 6, 11, 13, 27, 28, 33, 53 und
die Ventile 44, 45.
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In
der in der Figur dargestellten Ausführungsform der Erfindung
- – der
Einsatz 25 enthält
nur Natriumbikarbonat;
- – der
Einsatz 26 enthält
nur Natriumchlorid; und
- – der
Perfusionsflüssigkeitsbeutel 51 enthält eine
Lösung
von Kalzium-, Magnesium- und Kaliumchlorid. Gegebenenfalls enthält der Beutel 51 auch
Natrium.
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Das
oben beschriebene Hämofiltrationsgerät funktioniert
wie in der Folge.
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Ein
Benutzer gibt in die Steuereinheit 60 durch die Tastatur 61 Sollwerte
ein, die den verschiedenen Behandlungsparametern (Verschreibung)
entsprechen, d. h. die Blutrate QB, die
Durchfluss_der ersten Lösung Qpre, der gesamte Gewichtsverlust WL (die
Menge von Plasmawasser, die von dem Patienten durch Ultrafiltration
entnommen werden soll), die Gesamtdauerzeit T der Sitzung, die Konzentration
an Bikarbonat [HCO3 –]pre der ersten Lösung, die Konzentration an
Natrium [Na+]pre der
ersten Lösung,
die Konzentration an Kalium [K+]post der zweiten Lösung, und die Konzentration
an Kalium [K+]des,
zu der die Konzentration der Innenumgebung des Patienten neigen
soll.
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Gemäß der Erfindung
berechnet dann die Steuer- und Recheneinheit
60 die Durchfluss
Q
post der zweiten Lösung, die notwendig ist, die
im Austauscher entstehenden konvektiven Verluste (insbesondere die
Verluste an Kalium) auszugleichen, und gegebenenfalls die Konzentration
an Kalium der Innenumgebung des Patienten zu korrigieren und sie
zur gewünschten
Konzentration [K
+]
des neigen
zu lassen. Die für
diese Berechnung verwendete Formel, die in einem Speicher der Steuereinheit
60 gespeichert
ist, ist die folgende:
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Gemäßer der
Erfindung ist die Steuer- und Rechneneinheit 60 programmiert,
um die Durchfluss Qpost der zweiten Lösung wieder
zu berechnen, jedesmal wenn einer der Behandlungsparameter geändert wird,
insbesondere die Blutrate QB und die Durchfluss
der ersten Lösung
Qpre.
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Nachdem
ein Einsatz 25 mit Natriumbikarbonat und ein Einsatz 26 mit
Natriumchlorid an die entsprechenden Kanäle 22, 23 des
Generators 20 angeschlossen worden sind, wird der Hauptkanal 21 mit
einer Quelle von fließendem
Wasser verbunden und die Pumpen 27, 28, 33, 11 werden
in Betrieb genommen. Die Ventile 44, 45, die an
den Wartungskanälen
angeordnet sind, sind offen, so daß in einem ersten Betriebsschritt
des Geräts
die durch den Lösungsgenerator 20 hergestellte
Flüssigkeit
zum Ablass zugeführt
wird. Die Pumpen 27 und 28 werden von der Steuereinheit 60 so
angesteuert, daß die
Konzentration an Bikarbonat und die Konzentration an Natrium der
ersten Lösung
gleich wir die entsprechenden Sollwerte [HCO3 –]pre und [Na+]pre sind. Die Pumpe 33 zum Einspritzen
der ersten Lösung
wird von der Steuereinheit 60 so angesteuert, daß ihr Durchfluss
gleich wie die Sollrate Qpre (z. B. 300
ml/Min.) ist, und die Durchfluss der Pumpe 11 zur Zirkulation
von gebrauchter Flüssigkeit
wird von der Steuereinheit 60 so eingestellt, daß die von
den Durchflussmessern 32, 12 gemessenen Durchfluss
gleich sind. Wenn die Erste Lösung
die gewünschte
Konzentration an Natrium und an Bikarbonat hat, wird das Ventil 44 geschlossen,
während
das Ventil 45 für
einige Moment offen bleibt, bis der erste Abteil des zweiten Filters 38 gespült und mit
Lösung
gefüllt
wird, sowie der zweite Wartungskanal 43. Nach dem Schließen des
Ventils 45 wird die erste Lösung ein zweites Mal filtriert
und diese Lösung,
die jetzt einspritzbar ist, wird zur Spü lung und Befüllung des
extrakorporalen Blutkreislauf (Entnahmekanal 5, erster
Abteil 2 des Austauschers 1, Rückgabekanal 7) verwendet.
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Am
Ende der Aktivierung (d. h. Abspülung
und Befüllung)
des Einspritzkreislauf der ersten Lösung und der Aktivierung des
Blutkreislaufs wird der Blutkreislauf an den Patienten angeschlossen
und die eigentliche Behandlung kann gestartet werden: Die Pumpen 27, 28 des
Lösungsgenerators
sowie die Lösungseinspritzpumpe 33 und
die Pumpe 11 zur Zirkulation von gebrauchter Flüssigkeit
funktionieren wie bei der Aktivierung des Kreislaufs, während die
Blutpumpe 6, die Entnahmepumpe 13 und die Perfusionspumpe 53 werden
in Betrieb genommen. Die Blutpumpe 6 wird auf der Sollrate
QB (z. B. 300 ml/Min.) eingestellt und die
Entnahmepumpe 13 wird auf einer Durchfluss eingestellt,
die von Steuereinheit 60 berechnet wird und der Summe der Durchfluss
von Gewichtsverlust (WL/T) und der Perfusionsrate Qpost der
zweiten Lösung
entspricht. Gemäß der Erfindung
wird die Perfusionspumpe 53 auf der Durchfluss Qpost eingestellt, die von der Steuereinheit
wie oben genannt berechnet wird.
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Beispiel:
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Die
Parameter einer Behandlung durch Hämofiltration, die mit dem erfindungsgemäßen Gerät verabreicht
wird, sind wie folgt definiert:
- • Blutrate
QB = 300 ml/Min.
- • Durchfluss
der ersten Lösung
= 300 ml/Min.
- • Zusammensetzung
der ersten Lösung:
Wenn
der zu erreichende Zweck für
die Konzentration an Natrium [Na+]des der Innenumgebung 141 Millimol ist, wird
die Konzentration an Natrium der ersten Lösung auf [Na+]pre = 147 Millimol/Liter eingestellt.
Wenn
der zu erreichende Zweck für
die Konzentration an Bikarbonat [HCO3 –]des der Innenumgebung 33,5 Millimol ist,
wird die Konzentration an Bikarbonat der ersten Lösung auf
[HCO3 –]pre =
35 Millimol/Liter eingestellt.
- • Zusammensetzung
der zweiten Lösung:
eine Blut-isotonische Perfusionsflüssikeit wird ausgewählt, bei der
die relativen Anteile der Ionen gleich wie die gewünschten
relativen Anteilen derselben Ionen in der Innenumgebung des Patienten
sind. Zum Beispiel wird die Perfusionsflüssigkeit der folgenden Zusammensetzung
gegeben:
[K+] = 60 Millimol/Liter
[Mg++] = 15 Millimol/Liter
[Ca++]
= 45 Millimol/Liter
[Cl–] = 180 Millimol/Liter
- • Durchfluss
der zweiten Lösung:
wenn der zu erreichende Zweck für
die Konzentration an Natrium [K+]des der Innenumgebung 2,5 Millimol ist, sollte
die Durchfluss der Perfusionspumpe der zweiten Lösung auf 6,4 ml/Min. durch
die Gleichung (1) eingestellt werden.
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Im
oben dargestellten Beispiel wurde der zu erreichende Zweck als Konzentration
an Natrium [K+]des der
Innenumgebung definiert. Wenn Kalzium oder Magnesium als der kritische
Stoff für
einen Patienten betrachtet ist, wird natürlich die Perfusionspumpe 53 abhängig von
einem Zweck für
die gewünschte
Konzentration an Kalzium [Ca++]des bzw.
Magnesium [Mg++]des der
Innenumgebung des Patienten eingestellt.
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Außerdem,
in der oben beschriebenen Ausführungsform
der Erfindung kann man die Innenumgebung des Patienten zu einer
bestimmten Konzentration nur für
einen der in der zweiten Lösung
enthaltenen ioni schen Stoffe neigen lassen. Wenn man verschieden
Zwecke für
die Konzentration an den in der zweiten Lösung enthaltenen ionischen
Stoffen erreichen wollte, sollte mehrere Beutel von Perfusionsflüssigkeit
verwendet werden, wobei jeder Beutel nur einen zu dosierenden ionischen
Stoff enthält,
und so viele Perfusionsmittel (Waage und Pumpe) vorgesehen werden.
Es kann nur eine Waage verwendet werden, an die die verschiedenen
Beutel gehängt
werden, sowie nur eine Pumpe, die mit Verteilungsmitteln verbunden
wird, um jeden Beutel und den extrakorporalen Blutkreislauf nach
einer bestimmten Zeitsequenz anzuschließen.
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Die
oben beschriebene Erfindung änderungsfähig, insbesondere
für die
Zusammensetzung der ersten und der zweiten Lösung sowie für die Vorbereitung
der ersten einspritzbaren Lösung.
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Sofern
die ionischen Hauptstoffen des Blutes in einer und/oder in der anderen
Lösung
liegen, kann die ionische Zusammensetzung der ersten und der zweiten
Lösung
beliebig ausgewählt
werden. Bevorzugt werden die ionischen Stoffe, die Karbonatniederschläge bilden,
wenn der pH-Wert der Lösung,
wo sie liegen, höher
als ca. 7,5 ist, für
die oben genannten Gründe
getrennt und sind Bestandteil nur einer oder der anderen Lösung.
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Daher
kann die zweite Lösung
nur Natriumbikarbonat und die erste Lösung die ionischen Hauptstoffe des
Blutes ohne Bikarbonat (d. h. Chlor, Natrium, Magnesium, Kalzium,
Kalium) enthalten. Die erste Lösung kann
dann aus nur einer flüssigen
konzentrierten Lösung
vorbereitet werden, und der Lösungsgenerator
des Geräts
umfasst Verdünnungsmittel
zur Verdünnung
nur einer konzentrierten Lösung
(eine Pumpe, die mittels eine Leitfähigkeitssonde eingestellt wird,
zum Einspritzen der konzentrierten Lösung in einen Hauptkanal, der mit
einer Quelle von fließendem
Wasser verbunden ist). Mit einer solchen Anordnung kann die Innenumgebung
des Patienten zu zwei Verschreibungswerten neigen lassen, eine Konzentration
an Natrium [Na+]des und eine
Konzentration an Bikarbonat [HCO3 –]des.
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Die
erste Lösung
kann auch aus zwei flüssigen
konzentrierten Lösungen
vorbereitet werden, die dieselben ionischen Stoffen mit derselben
Konzentrationen enthalten, aber nicht Kalium, dessen Konzentration
in einer und in der anderen konzentrierten Lösung verschieden ist. Der Lösungsgenerator
des Hämofiltrationsgerät ist dann ähnlich wie
der oben mit Bezeug auf die Figur beschrieben Generator ausgestaltet.
Durch eine korrekte Ansteuerung der zwei Pumpen, die zum Einspritzen
der zwei konzentrierten Lösungen
in den Hauptkanal des Lösungsgenerators
verwendet werden, kann die Konzentration an Kalium der ersten Lösung nach den
Erfordernissen jedes Patienten eingestellt werden. Durch eine solche
Anordnung kann die Innenumgebung des Patienten zu drei Verschreibungswerten
neigen lassen, eine Konzentration an Natrium [Na+]des, eine Konzentration an Kalium [K+]des (durch die
erste Lösung)
und eine Konzentration an Bikarbonat [HCO3 –]des (durch die zweite Lösung).
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Sollte
der Stoff A, dessen Konzentration in der Innenumgebung des Patienten
zu einer gewünschten Konzentration
[A]des neigen sollte, nicht nur in der zweiten
Lösung
aber gleichzeitig in der ersten und in der zweiten Lösung (z.
B. Kalium) liegen, sollte dies bei der Berechnung der Perfusionsrate
Qpost der zweiten Lösung betrachtet sein. Die Formel,
aus der die Steuer- und
Recheneinheit 60 die Perfusionsrate Qpost der
zweiten Lösung
berechnet, ist die folgende: [A]des × (Qpre
+ Qpost) × QB/(QB
+ Qpre) = ([A]pre × Qpre)
+ ([A]post × Qpost) (2)
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In
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die erste, durch den Lösungsgenerator
20 vorbereitete
Lösung
durch Ultrafiltration durch zwei Filter
34 und
38 einspritzbar
gemacht. Diese erste Lösung könnte natürlich mit
anderen Mitteln einspritzbar gemacht, insbesondere mittels einer
Hitzesterilisierungsanlage, wie sie in der Schrift
FR 99 04207 beschrieben ist.
