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Die
Erfindung betrifft ein Dialysesystem und beschreibt ein Verfahren
zum Betreiben desselben. Insbesondere betrifft die Erfindung ein
solches verbessertes Dialysesystem, bei dem Ausscheidungsprodukte
entfernt werden und Ultrafiltration des Blutes durchgeführt wird,
indem man das Blut über
halbdurchlässige
Membranen mit einem Dialysat in Kontakt kommen läßt.
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In
jüngster
Zeit sind verschiedene Arten der Blutreinigung entwickelt und in
die Praxis umgesetzt worden, um Patienten mit terminalem Nierenversagen
dadurch zu behandeln, daß das
dem Körper
des Patienten entnommene Blut gereinigt und das gereinigte Blut
in den Körper
des Patienten zurückgeführt wird.
Zu diesem Zweck ist ein Dialysesystem weit verbreitet, das im allgemeinen
aufweist: einen Dialysator, der. so angepaßt ist, daß Blut und Dialysat, die durch
eine Blut- bzw. Dialysatleitung in den bzw. aus dem Dialysator strömen, über halbdurchlässige Membranen
(d.h. Dialysemembranen), zum Beispiel Hohlfasermembranen aus Zellstoff,
Kupferammonium Rayon (Kupferfaserstoff), Polysulfon, Polyacrylnitril
oder dergleichen, miteinander in Kontakt gebracht werden können; und
eine Ultrafiltrationseinheit zum Regulieren von Einström- und Ausströmrate des
Dialysats, das durch die Dialysatleitungen in den Dialysator eintritt
bzw. aus diesem austritt.
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In
einem solchen Dialysesystem wird das in den Dialysator eingespeiste
Blut mit dem Dialysat in Kontakt gebracht, das durch die halbdurchlässige Membran
im Dialysator in den Dialysator eingespeist wird, wodurch die Ausscheidungsprodukte
aus dem Blut durch die Wirkung der Diffusion aufgrund der Konzentrationsgradienten
zwischen dem Blut und dem Dialysat entfernt werden. Dagegen wird überschüssiges Wasser
durch die halbdurchlässige
Membran mittels Ultrafiltration, die sich aufgrund einer Vergrößerung der
Ausströmrate
des aus dem Dia lysator kommenden Dialysats im Vergleich zur Einströmrate des
in den Dialysator strömenden
Dialysats entwickelt, aus dem Blut entfernt. Die Ultrafiltrationseinheit
reguliert die Einström-
und Ausströmrate des
Dialysats in den bzw. aus dem Dialysator.
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Wenn
das Blut eines Patienten mit einem Dialysesystem gereinigt wird,
ist es im allgemeinen entscheidend für eine sichere extrakorporale
Zirkulation des Blutes des Patienten, daß als Antwort auf eine Druckschwankung
des in den Körper
des Patienten zurückkehrenden
Blutes alle Arten von schnell durchführbaren Maßnahmen ergriffen werden. Dafür ist ein solches
Dialysesystem im allgemeinen angepaßt, eine solche Druckschwankung
in der Blutleitung durch eine Druckermittlungsleitung zu überwachen. Diese
Druckermittlungsleitung ist an einem Ende an eine Luftkammer, die
in der Blutleitung hinter dem Dialysator angeordnet ist, und am
anderen Ende an einen Druckwandler angeschlossen. Außerdem ist
ein Luftfilter in der Druckermittlungsleitung angeordnet. Auf diese
Weise wird der Druck in der Blutleitung hinter dem Dialysator durch
die Druckermittlungsleitung direkt ermittelt.
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Das
oben beschriebene herkömmliche
Dialysesystem bereitet jedoch insofern ernste Probleme, als eine
Innenwand der Druckermittlungsleitung, des Druckwandlers und/oder
des Luftfilters mit dem Blut, das in die Druckermittlungsleitung
strömt,
immer dann verunreinigt wird, wenn ein Luftleck am Verbindungsabschnitt
der Druckermittlungsleitung und des Druckwandlers infolge der Lockerung
einer Verbindung auftritt. Da es allgemeine Praxis ist, den Druckwandler
und den Luftfilter wiederholt zu verwenden, und da eine perfekte
Reinigung, Sterilisation oder Desinfektion dieser Teile wegen ihrer
komplexen Strukturen schwierig ist, sind Patienten, die mit einem solchen
Dialysesystem behandelt werden, hohen Risiken in bezug auf verschiedene
Infektionskrankheiten ausgesetzt.
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Deshalb
ist es vor Inbetriebnahme eines herkömmlichen Dialysesystems nötig, die
Verunreinigung des Druckwandlers und des Luftfilters, die sich in
der Druckermittlungsleitung befindet, sorgfältig zu kontrollieren. Wenn
irgendeine Verunreinigung in diesen Teilen gefunden wird, muß sofort
eine hinrei chende desinfizierende Behandlung durchgeführt werden,
und eine solche Behandlung macht den Betrieb des Dialysesystems
beschwerlich.
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US 5 211 849 offenbart ein
Hämofiltrationssystem
mit einem Dialysator, einer Ultrafiltrationseinheit zum Regulieren
der Ultrafiltration und einer Druckermittlungseinrichtung, die in
der Dialysatleitung stromabwärts
von dem Dialysator angeordnet ist. EP-A 0 911 044 beschreibt ein
System zur Überwachung
einer extrakorporalen Blutbehandlung, das so beschaffen ist, daß es den
Blutdruck eines Patienten durch Messung der Pulsgeschwindigkeit
im arteriellen Gefäßsystem
invasiv überwacht
und die gemessene Pulsgeschwindigkeit mit dem entsprechenden tatsächlichen
Blutdruck korreliert.
DE 1 973
4002 offenbart eine Vorrichtung zur Überwachung des Gefäßzugangs
während
einer Dialysebehandlung, wobei die im Dialysatleitungssystem erzeugten
Pulswellen durch einen Druckwandler beobachtet werden, der in der
venösen
extrakorporalen Blutleitung positioniert ist und kontrollieren soll,
ob die venöse
Leitung noch immer mit dem Körper
eines Patienten gekoppelt ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Dialysesystem
bereitzustellen, das es ermöglicht,
die Schwankung eines Drucks in der Blutleitung auf überzeugende
Weise zu überwachen,
ohne daß hierzu
die Blutleitung benötigt wird.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum vorteilhaften
Betreiben eines solchen Dialysesystems bereitzustellen.
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Die
Erfindung beruht auf den nachfolgenden zwei Erkenntnissen; der Blutdruck
im mittleren Teil des Dialysators ist gleich dem Druck des Dialysats, wenn
die Dialyse ohne jede Ultrafiltration durchgeführt wird, und ein Druck an
der bestimmten Stelle der Blutleitung, z. B. der Luft-Blut-Kammer,
die in der Blutleitung stromabwärts
von dem Dialysator angeordnet ist, steht in Beziehung zum Blutdruck
im mittleren Teil des Dialysators. Dadurch ist es möglich, einen
Blutdruck an der bestimmten Stelle der Blutleitung aus dem Dialysatdruck
zu bestimmen, der ermittelt wird, wenn die Ultrafiltration während der
Dialyse gestoppt wird.
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Erfindungsgemäß werden
diese Aufgaben mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Dialysesystem
muß keine
Druckermittlungsleitung zur Ermittlung des Drucks in der Blutleitung
bereitstellen. Somit besteht im Zusammenhang mit einem Luftleck
am Verbindungsabschnitt zwischen der Druckermittlungsleitung und
dem Druckwandler nicht das Risiko, daß Blut aus der Blutleitung
entweicht, was oft auftreten würde,
wenn der Druck in der Blutleitung direkt durch die Druckermittlungsleitung
gemessen wird. Infolgedessen werden die Kontrollschritte in bezug
auf die Verunreinigung der Vorrichtung durch Blut vor dem Betrieb
des Dialysesystems überflüssig, und
die Zeit und die Mühe,
die für
eine solche Kontrolle aufgewendet werden, sind nicht mehr notwendig.
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In
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
des Dialysesystems wird der Druck in der Blutleitung durch ein Steuerungssystem
bestimmt, und zwar auf der Grundlage des während der Ultrafiltration kontinuierlich
ermittelten Dialysatdrucks und einer Differenz zwischen dem während eines
vorübergehenden
Stopps der Ultrafiltration ermittelten Dialysatdrucks und dem Dialysatdruck,
der sich nach der nachfolgenden Wiederaufnahme der Ultrafiltration
gerade wieder stabilisiert hat.
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Die
Differenz zwischen dem Dialysatdruck, der ermittelt wird, wenn die
Ultrafiltration vorübergehend
gestoppt ist, und dem Dialysatdruck, der sich nach der nachfolgenden
Wiederaufnahme der Ultrafiltration gerade stabilisiert hat, ist
im wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Blutdruck und dem
Dialysatdruck, der gemessen wird, wenn sich die Ultrafiltration
entwickelt (d.h. Transmembrandruck). Deshalb wird der Blutdruck
im Dialysator, wenn sich die Ultrafiltration entwickelt, erfindungsgemäß kontinuierlich überwacht,
indem die Differenz zwischen dem Dialysatdruck, der ermittelt wird,
wenn die Ultrafiltration vorübergehend
gestoppt ist, und dem Dialysatdruck, der ermittelt wird, wenn ein
stationärer
Zustand nach Wiederaufnahme der Ultrafiltration gerade erreicht
ist, zu irgendeiner gegebenen Zeit während der Ultrafiltration zum
Dialysatdruck addiert wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erfolgt ein solcher vorübergehender Stopp der Ultrafiltration
in bestimmten Zeitintervallen und/oder immer dann, wenn die Ultrafiltrationsrate geändert wird.
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Danach
wird der Dialysatdruck zu dem Zeitpunkt gemessen, an dem sich der
Dialysatdruck nach der Wiederaufnahme der Ultrafiltration gerade
stabilisiert hat, um die Differenz zwischen dem Dialysatdruck, der
zur Zeit eines vorübergehenden
Stopps der Ultrafiltration ermittelt wird, und dem so gemessenen
Dialysatdruck, der sich nach der Wiederaufnahme der Ultrafiltration
gerade stabilisiert hat, zu berechnen. Somit kann auch dann, wenn
die Ultrafiltrationsrate wahlfrei geändert wird, ein richtiger Druck des
Blutes im Dialysator kontinuierlich überwacht und/oder angezeigt
werden.
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Das
Dialysesystem kann ferner eine Überwachungseinrichtung
und/oder eine Anzeigeeinrichtung aufweisen, die direkt oder indirekt
den Druck in der Blutleitung überwacht
und/oder anzeigt, der durch das Steuerungssystem bestimmt wird.
Die Bereitstellung einer solchen Überwachungs- oder Anzeigeeinrichtung
trägt vorteilhaft
zur Verbesserung der Brauchbarkeit des Dialysesystems bei, was andererseits
eine sicherere Reinigung des Blutes gewährleistet.
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Vorzugsweise
ist das Dialysesystem angepaßt,
einen Blutdruck an einer bestimmten Stelle der Blutleitung zu überwachen
und/oder anzuzeigen. Ein solcher Blutdruck an einer bestimmten Stelle
der Leitung wird auf der Grundlage des ermittelten Drucks des Dialysats
und eines Druckgradienten vom mittleren Teil des Dialysators bis
zu der bestimmten Stelle bestimmt, der aus einem Strömungswiderstand
der Blutleitung und der Blutströmungsrate
berechnet wird.
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Somit
kann das erfindungsgemäße Dialysesystem
vorteilhaft betrieben werden, während
der Druck an einer wahlfreien Stelle in der Blutleitung zuverlässig überwacht
wird, ohne jegliches Risiko, daß Blut
aus der Blutleitung entweicht, und ohne jegliches dadurch verursachtes
Problem, z. B. die Verunreinigung des Dialysesystems aufgrund eines
Kontakts mit dem entwichenen Blut oder jegliche Zunahme der Anzahl
von Schritten zur Desinfektion und Kontrolle des Dialysesystems
hin sichtlich einer Verunreinigung durch das entwichene Blut. Infolgedessen
können die
extrakorporale Zirkulation des Blutes des Patienten und die Reinigung
des Blutes mit größerer Sicherheit
effizient durchgeführt
werden.
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Das
Dialysesystem wird nach einem Verfahren betrieben, das folgende
Schritte aufweist:
vorübergehendes
Stoppen des Betriebs der Ultrafiltrationseinheit, um eine Dialysateinströmrate in
einen Dialysator und eine Dialysatausströmrate aus dem Dialysator auszugleichen;
Ermitteln
eines Dialysatdrucks, der gleich dem Druck in der Blutleitung im
mittleren Teil des Dialysators während
jedes vorübergehenden
Stopps der Ultrafiltration ist; und
Überwachen einer Schwankung
des Dialysatdrucks als eine Schwankung des Blutdrucks.
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Die
Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der
beigefügten Zeichnungen,
die lediglich zur Veranschaulichung dienen, besser verständlich.
Man beachte jedoch, daß die
ausführliche
Beschreibung und das spezifische Beispiel zwar bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsformen
eines Dialysesystems zeigen, jedoch nur der Veranschaulichung dienen.
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1.
ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Dialysesystems.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
eines Dialysesystems dargestellt. In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 einen für die Blutreinigung verwendeten
Dialysator oder Reiniger mit bekanntem Aufbau, zum Beispiel mit
einem zylindrischen Gehäuse
und darin gehaltenen halbdurchlässigen
Hohlfasermembranen.
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Der
Dialysator 10 ist an seinem einen Ende mit einer Blutleitung 12 zum
Einleiten des Blutes aus dem Körper
eines Patienten verbunden und an seinem gegenüberliegenden Ende mit einer
Blutleitung 14 zur Rückführung des
gereinigten Blutes in den Körper
des Patienten verbunden. Das heißt, die Blutleitung besteht
aus der Bluteinströmleitung 12 zur Einleitung
des Blutes aus dem Körper
des Patienten, dem Blutdurchflußbereich
im Dialysator 10 und der Blutausströmleitung 14 zur Rückführung des
gereinigten Blutes in den Körper
des Patienten. Die Bluteinströmleitung 12 ist
mit einer Blutpumpe 16 versehen, damit das Blut durch die
Bluteinströmleitung 12, den
Dialysator 10 und die Blutausströmleitung 14 hindurchgeleitet
werden kann. Andererseits ist die Blutausströmleitung 14 mit einer
Luft-Blut-Kammer 18 zum
Entfernen der im Blut enthaltenen Luft aus dem Blut versehen, das
durch die Bluteinströmleitung 12, den
Dialysator 10 und die Blutausströmleitung 14 strömt.
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Ferner
ist der Dialysator 10 verbunden mit einer Dialysateinströmleitung 20 zur
Einleitung eines frischen Dialysats aus einem Behälter (in
der Zeichnung nicht dargestellt) in den Dialysator 10 und
einer Dialysatausströmleitung 22 zum
Ablassen des Ausscheidungsdialysats aus dem Dialysator 10.
Somit umfasst die Dialysatleitung in dieser Ausführungsform die Dialysateinströmleitung 20,
den Dialysatdurchflußbereich
im Dialysator 10 und die Dialysatausströmleitung 22.
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Das
Dialysesystem weist ferner eine Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 mit
einem bekannten Aufbau zum Regulieren der Ultrafiltrationsrate und zum
Regulieren der Dialysatzufuhr- und Ablaßrate zum und aus dem Dialysator 10 auf.
Die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 ist in der Dialysateinströmleitung 20 und
der Dialysatausströmleitung 22 angeordnet,
um frisches Dialysat aus dem Behälter
in den Dialysator 10 durch die Dialysateinströmleitung 20 zuzuführen als
auch das Ausscheidungsdialysat vom Dialysator durch die Dialysatausströmleitung 22 abzulassen.
Das Ausscheidungsdialysat enthält
Ausscheidungsprodukte und überschüssiges Wasser, das
durch Diffusion und Filterung durch die halbduchlässigen Membranen
im Dialysator 10 aus dem Blut entfernt worden ist.
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Die
oben erwähnte
Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 wird durch ein Steuerungssystem 25 mit
einer Steuerungseinheit 26, einer Überwachungseinheit 30 und
einer Anzeigeeinheit 32 gesteuert. Die Steuerungseinheit 26 reguliert
die Einström- und Ausströmrate des
Dialysats, das durch den Dialysator 10 strömt.
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Wenn
die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 von der Steuerungseinheit 26 gesendete
Ultrafiltrations-Startsignale empfängt, erhöht sie die Ausströmrate des
Ausscheidungsdialy sats aus dem Dialysator 10, so daß sie höher ist
als die Einströmrate des
frischen Dialysats in den Dialysator, wodurch der Dialysator 10 die
Ultrafiltration des Blutes entwickeln kann sowie die Ultrafiltrationsrate
auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Ausströmrate des
Ausscheidungsdialysats und der Einströmrate des frischen Dialysats
regulieren kann. Wenn andererseits die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 Signale
für den
Stopp der Ultrafiltration von der Steuerungseinheit 26 empfängt, reguliert
sie die Ausströmrate
des Ausscheidungsdialysats so, daß sie gleich der Einströmrate des
frischen Dialysats wird, wodurch die Ultrafiltration gestoppt wird,
um die Ultrafiltrationsrate auf null zu bringen. Wie aus der vorstehenden
Beschreibung verständlich
ist, umfasst das Ultrafiltrationssystem der oben beschriebenen Ausführungsform
die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 und das Steuerungssystem 25.
Das Steuerungssystem 25 umfasst die Steuerungseinheit 26,
die die Aktivität der
Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 sowie den vorübergehenden
Stopp der Ultrafiltration steuert.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst die Steuerungseinheit 26, die das Ultrafiltrations-Startsignal und
das Ultrafiltrations-Stoppsignal an die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 ausgibt,
eine bekannte Zeitgebereinheit. Durch ein Zeit- bzw. Taktsignal der Zeitgebereinheit
gibt die Steuerungseinheit 26 das Ultrafiltrations-Startsignal
und das Ultrafiltrations-Stoppsignal abwechselnd an die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 aus.
Beispielsweise ist das Dialysesystem angepaßt, die Ultrafiltration im
5-Minuten-Intervall für
nur 30 Sekunden zu stoppen.
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Das
Dialysesystem weist ferner einen bekannten Druckwandler 28 auf,
der in der Dialysatausströmleitung 22 oder
der Dialysateinströmleitung 20 angeordnet
ist und als Druckermittlungseinrichtung dient. Der Druckwandler
ermittelt den Dialysatdruck in der Dialysatausströmleitung 22 oder
der Dialysateinströmleitung 20.
Es ist bekannt, daß der
Dialysatdruck in der Dialysatausströmleitung 22 oder der
Dialysateinströmleitung 20 mit
dem Druck des Dialysats im mittleren Teil des Dialysators 10 in
Beziehung steht. Bei dem erfindungsgemäßen Dia lysesystem wird somit
der Dialysatdruck im mittleren Teil des Dialysators aus dem Dialysatdruck
in der Dialysatausströmleitung 22 oder
in der Dialysateinströmleitung 20 berechnet.
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Ferner
ist der Dialysatdruck im mittleren Teil des Dialysators 10 gleich
dem Blutdruck im mittleren Teil des Dialysators 10, wenn
die Ultrafiltration nicht durchgeführt wird. Deshalb kann der
vom Wandler 28 ermittelte Dialysatdruck durch eine Überwachungseinheit 30 mit
einer Rechenfunktion kontinuierlich überwacht werden, die den ermittelten
Druck in einen Wert umwandelt, der einem Druck an einer bestimmten
Stelle der Blutausströmleitung
entspricht, und das Ergebnis auf einer Anzeigeeinheit 32 anzeigt.
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Insbesondere
wird der Dialysatdruck in der Dialysatausströmleitung 22 oder in
der Dialysateinströmleitung 20,
der zum Dialysatdruck im mittleren Teil des Dialysators 10 in
Beziehung steht, vom Druckwandler 28 ermittelt und in die Überwachungseinheit 30 eingegeben.
Andererseits werden die Steuersignale (d.h. das Ultrafiltrations-Startsignal oder
das Ultrafiltrations-Stoppsignal), die von der Steuerungseinheit 26 ausgegebenen
werden, nicht nur in die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 sondern
auch in die Überwachungseinheit 30 eingegeben.
Beim Empfang des Ultrafiltrations-Stoppsignals von der Steuerungseinheit 26 ermittelt
die Überwachungseinheit 30 einen
Zeitpunkt, zu dem die Einströmrate
des Dialysats in den Dialysator 10 an die Ausströmrate des
Dialysats aus dem Dialysator 10 angeglichen wird (nämlich dann,
wenn die Druckdifferenz zwischen dem Dialysatdruck und dem Blutdruck
im Dialysator 10 beseitigt ist). Zu diesem Zeitpunkt entscheidet
die Überwachungseinheit 30 auf der
Grundlage der vom Druckwandler 28 übergebenen, ermittelten Signale,
daß der
Dialysatdruck im mittleren Teil des Dialysators im wesentlichen
gleich dem Blutdruck im mittleren Teil des Dialysators 10 ist. Auf
diese Weise wandelt die Überwachungseinheit 30 den
ermittelten Dialysatdruck in einen Blutdruck im Dialysator um, der überwacht
und auf der Anzeigeeinheit 32 angezeigt wird.
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Bei
Empfang des Ultrafiltrations-Startsignals von der Steuerungseinheit 26 kann
die Überwachungseinheit 30 auch
entscheiden, daß die
Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 die Ultrafiltration
wieder aufnimmt. Durch Überwachung
des Signals vom Druckwandler 28 bestimmt die Überwachungseinheit 30 dann
den Dialysatdruck zu dem Zeitpunkt, an dem das vom Druckwandler 28 eingegebene
Signal nach der Wiederaufnahme der Ultrafiltration eine stabilisierte
Höhe erreicht.
Dieser Wert des Dialysatdrucks während
der Ultrafiltration wird mit dem Wert des direkt vor dem vorübergehenden
Stopp der Ultrafiltration gemessenen Dialysatdrucks verglichen,
um die Differenz zwischen ihnen zu berechnen. Auf der Grundlage
der sich ergebenden Differenz berechnet die Überwachungseinheit 30 den
Blutdruck im mittleren Teil des Dialysators 10, wenn der
Dialysatdruck in der Dialysatausströmleitung 22 sich nach
der Wiederaufnahme der Ultrafiltration gerade stabilisiert hat. Auch
nachdem der Druck in der Dialysatausströmleitung 22 stabilisiert
worden ist, wird der Dialysatdruck im mittleren Teil des Dialysators 10 kontinuierlich
bestimmt, um den Blutdruck kontinuierlich zu berechnen. Die so berechneten
Werte des Blutdrucks werden von der Überwachungseinheit 30 kontinuierlich überwacht
und auf der Anzeigeeinheit 32 angezeigt, um zeitliche Schwankungen
des Blutdrucks zu überwachen.
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Wenn
die Steuerungseinheit 26 von einer Ultrafiltrationsrateneinstellvorrichtung
(in der Zeichnung nicht dargestellt) ein Signal zur Änderung
der Ultrafiltrationsrate empfängt,
gibt sie ein Signal zum Stoppen der Ultrafiltration vor der Änderung
der Ultrafiltrationsrate aus, um den Dialysatdruck zu der Zeit zu
bestimmen, in der die Ultrafiltration nicht durchgeführt wird.
Dann bewirkt die Steuerungseinheit 26, daß die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 die
Ultrafiltration mit der neuen Rate wieder aufnimmt. Wenn sich die
durch den Druckwandler 28 überwachten Signale stabilisiert
haben, nachdem die Ultrafiltration wieder aufgenommen worden ist,
wird der Dialysatdruck zu diesem Zeitpunkt als Normalwert des Dialysatdrucks
während
der Ultrafiltration gespeichert, und die Differenz zwischen dem
Dialysatdruck, der gemessen wird, wenn die Ultrafiltration gestoppt
ist, und dem oben genannten Normaldruck während der Ultrafiltration wird
als Differenz zwischen dem Blutdruck und dem Dialysatdruck im mittleren
Teil des Dialysators 10 (d.h. als Transmembrandruck) be rechnet.
Der auf diese Weise berechnete Transmembrandruck wird dann verwendet,
um den Blutdruck im mittleren Teil des Dialysators 10 aus dem
Dialysatdruck zu einem gegebenen Zeitpunkt während der Ultrafiltrationsphase
zu bestimmen.
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Vorzugsweise
wird der vorbestimmte Blutflußwiderstandswert
der Blutleitung in der Recheneinheit der Überwachungseinheit 30 gespeichert.
In einem solchen Fall kann man durch die Berechnung nicht nur den
Blutdruck im mittleren Teil des Dialysators 10, sondern
auch den Blutdruck an jeder Stelle in der Blutausströmleitung
bestimmen, beispielsweise an einer Stelle der Luft-Blut-Kammer 18,
die in der Blutausströmleitung 14 angeordnet
ist. Folglich ermöglicht
das erfindungsgemäße Dialysesystem
eine einfachere und sicherere Messung des Blutdrucks an einer wahlfreien
Stelle in der Blutleitung, was andererseits eine hervorragendere
Brauchbarkeit verleiht.
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Die
Anzeigeeinheit 32 ist u.a. eine Anzeigeeinheit eines bekannten
Typs (nicht dargestellt) und zeigt den Blutdruck an, der von der Überwachungseinheit 30 übertragen
wird. Die zeitliche Schwankung des Blutdrucks kann auf dem Bildschirm
der Anzeigeeinheit 32 visuell beobachtet werden.
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Zur
Durchführung
der Dialyse wird das Dialysesystem mit dem oben beschriebenen Aufbau
folgendermaßen
betrieben.
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Zuerst
wird die Blutpumpe 16 in der Blutleitung 12 kontinuierlich
betrieben, um eine ständige
extrakorporale Zirkulation des Blutes des Patienten durchzuführen. Gleichzeitig
wird die in der Steuerungseinheit 26 vorhandene Zeitgebereinheit
betrieben. Dann wird zuerst die Ultrafiltrationsrate auf null gesetzt,
indem die Einströmrate
des Dialysats in den Dialysator 10 auf die Rate, die gleich
der Ausströmrate
des Dialysats aus dem Dialysator 10 ist, reguliert wird.
Während
einer solchen Null-Ultrafiltrationsphase erfolgt das Entfernen des
Ausscheidungsproduktes aus dem in den Dialysator 10 strömenden Blut und
die Ergänzung
der für
das Blut erforderlichen Bestandteile aus dem frischen Dialysat durch
Diffusion der jeweiligen Bestandteile entsprechend ihrer Konzentrationsgradienten
zwischen dem Blut und dem Dialysat.
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Dann
ermittelt die Überwachungseinheit 30 einen
Blutdruck, der gleich dem Dialysatdruck bei Ultrafiltrationsrate null
ist, auf der Grundlage des vom Druckwandler 28 ermittelten
Dialysatdrucks. Nachdem der Dialysatdruck während der Null-Ultrafiltrationsphase
vom Druckwandler ermittelt und von der Überwachungseinheit 30 überprüft worden
ist, wird durch die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 eine Ausströmrate des
Dialysats aus dem Dialysator auf einen Wert erhöht, der größer ist als die Einströmrate des
frischen Dialysats in den Dialysator 10. Infolgedessen
beginnt die Ultrafiltration als Antwort auf die Differenz zwischen
der Einströmrate
des frischen Dialysats in den Dialysator 10 und der Ausströmrate des
aus dem Dialysator 10 ausströmenden Dialysats. Nachdem sich
der während
der Ultrafiltrationsphase vom Wandler 28 ermittelte Dialysatdruck
stabilisiert hat, berechnet die Recheneinheit der Überwachungseinheit 30 eine
Differenz zwischen dem während
der Null-Ultrafiltrationsphase ermittelten Dialysatdruck und dem
Dialysatdruck nach der Stabilisierung während der nachfolgenden Ultrafiltrationsphase,
die im wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem Blutdruck
und dem Druck des Dialysats, wenn sich die Ultrafiltration entwickelt,
ist (d.h. gleich dem Transmembrandruck). Dann bestimmt die Recheneinheit
der Überwachungseinheit 30 den
Blutdruck im Dialysator 10 auf der Grundlage der so ermittelten Differenz
des Dialysatdrucks zwischen der Null-Ultrafiltrationsphase und der
nachfolgenden Ultrafiltrationsphase (d.h. Transmembrandruck). Außerdem kann
die Recheneinheit der Überwachungseinheit 30 den
Blutdruck an einem wahlfreien Punkt in der Blutausströmleitung 14,
einschließlich
einer Position in der Luft-Blut-Kammer, unter Beachtung des Strömungswiderstands
der Blutleitung und der Blutströmungsrate
kontinuierlich berechnen.
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Der
bestimmte Wert des Blutdrucks wird in Form elektrischer Signale
von der Überwachungseinheit 30 an
die Anzeigeeinheit 32 gesendet und auf dem Monitorbildschirm
angezeigt. Durch Überwachung
des auf dem Monitorbildschirm angezeigten Blutdrucks kann eine Bedienungsperson
eine zeitliche Schwankung des Blutdrucks bemerken. Wenn eine unnormale
Druckänderung
beobachtet wird, untersucht der Arzt die Ursachen für eine solche Änderung
und ergreift schnell entsprechende Maßnahmen dagegen.
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Wenn
die Zeitgebereinheit der Steuerungseinheit 26 beim Abfragen
des vorbestimmten Zeitplans für
den Betrieb der Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 die
Zeit zum Stoppen der Ultrafiltration anzeigt oder wenn die Ultrafiltrationsrate
während
der Dialyse geändert
wird, gibt die Steuerungseinheit 26 sofort das Ultrafiltrations-Stoppsignal
aus und bestimmt anschließend
den Blutdruck im Dialysator 10, der gleich dem vom Druckwandler 28 gemessenen Dialysatdruck
ist. Danach sendet die Steuerungseinheit 26 ein Signal
zur Wiederaufnahme der Ultrafiltration an die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 16. Wenn
das Drucksignal vom Druckwandler 28 stabilisiert worden
ist, berechnet die Recheneinheit der Überwachungseinheit 30 die
Differenz zwischen dem während
der Null-Ultrafiltrationsphase ermittelten Dialysatdruck und dem
gerade stabilisierten Dialysatdruck während der anschließenden Ultrafiltrationsphase.
Dann berechnet die Recheneinheit den Blutdruck auf der Grundlage
der vorgenannten Druckdifferenz zwischen den beiden Phasen (der
Null-Ultrafiltrationsphase und der Ultrafiltrationsphase), und der
Dialysatdruck wird kontinuierlich überwacht, nachdem sich der
Dialysatdruck während
der Ultrafiltrationsphase stabilisiert hat. Der so berechnete Druck
auf der Blutseite wird überwacht
und auf der Anzeigeeinheit 32 angezeigt. Folglich überwacht
und prüft
die Bedienungsperson eine unnormale Druckänderung auf der Blutseite,
indem sie die Anzeige beobachtet. Wird eine unnormale Änderung festgestellt,
untersucht die Bedienungsperson die Ursachen für eine solche Änderung
und veranlaßt
eine entsprechende Maßnahme.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der vorstehenden
Ausführungsform
der Druck auf der Blutseite immer auf dem Monitorbildschirm der
Steuerungseinheit 26 angezeigt, während ein Patient der Dialyse
unterzogen wird, und deshalb kann eine Druckschwankung auf der Blutseite
in Echtzeit überwacht
werden. Folglich können
die Ursachen für
eine unnormale Schwankung sofort untersucht werden, und eine Behandlung
einer solchen Schwankung kann schnell erfolgen. Somit kann die Hämodialysebehandlung
sicherer durchgeführt
werden.
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Außerdem kann
bei der oben beschriebenen Ausführungsform
der Druck auf der Blutseite aus dem Dialysatdruck berech net werden,
der von dem in der Dialysatausströmleitung 22 oder der
Dialysateinströmleitung 20 angeordneten
Druckwandler 28 ermittelt wird. Deshalb muß bei dem
erfindungsgemäßen Dialysesystem
von der Blutausströmleitung
keine Druckmeßleitung
abgehen, die für
ein herkömmliches
Dialysesystem unentbehrlich ist. Demzufolge sind solche Gefahren,
wie eine Verunreinigung durch das Entweichen von Blut in Verbindung
mit den Funktionsstörungen
in der Druckmeßleitung,
im erfindungsgemäßen Dialysesystem
vollkommen beseitigt.
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Der
erfindungsgemäße Aufbau,
der oben ausführlich
beschrieben worden ist, dient lediglich als anschauliches Beispiel,
auf das der Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise eingeschränkt ist.
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Obwohl
beispielsweise der Dialysator 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform
ein zylindrisches Gehäuse
aufweist, das innen die halbdurchlässige Membran aus Hohlfasern
aufweist, beschränkt
sich der Aufbau des Dialysators in keiner Weise darauf, und alle
verschiedenen bekannten Dialysestrukturen in herkömmlichen
Dialysesystemen können
verwendet werden.
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Mit
Bezug auf den Druck auf der Blutseite der oben beschriebenen Ausführungsform,
der durch die Überwachungseinheit 30 berechnet
und überwacht wird,
können
die Rechengrößen, die
in die Recheneinheit eingegeben werden, beliebige Werte annehmen
und eine beliebige Gleichung sein, sofern sie theoretisch richtig
sind. Zum Beispiel kann eine Gleichung für die Blutdruckdifferenz zwischen
dem mittleren Teil des Dialysators 10 und einer bestimmten Stelle
der Blutausströmleitung 14 den
Rechengrößen hinzugefügt werden.
Es ist offensichtlich, daß mit
der Gleichung die Blutdruckdifferenz zwischen dem mittleren Teil
des Dialysators 10 und der bestimmten Stelle der Blutausströmleitung 14 aus
der bekannten Blutdurchflußrate
und dem Strömungswiderstand
der Blutleitung berechnet werden kann, der auf der Grundlage der
Spezifik des Dialysators 10, der Länge der Blutleitung vom Dialysator 10 und
der bestimmten Stelle der Blutausströmleitung 14 bestimmt
wird. Der Druck an der bestimmten Stelle der Blutausströmleitung 14 wird
auf der Grundlage der oben genannten Differenz zwischen dem mittleren
Teil des Dialysators 10 und der bestimmten Stelle der Blutausström leitung 14 berechnet.
Es ist auch möglich, den
so berechneten Wert des Drucks an der bestimmten Stelle der Blutausströmleitung 14 auf
dem Monitorbildschirm anzuzeigen.
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Die
Anzeigeeinheit 32 der vorstehenden Ausführungsform weist zwar den Monitor
auf, dessen Bildschirm einen Druckwert von der Überwachungseinheit 30 anzeigt,
die vorstehende Ausführungsform kann
jedoch auf eine solche Anzeigeeinheit 32 verzichten, und
eine einfache Anzeigelampe oder eine Warneinrichtung, die darüber informiert,
daß ein Druckwert
den vorbestimmten Wert erreicht hat, können anstelle der Anzeigeeinheit 32 benutzt
werden.
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Ferner
beschränkt
sich die Einrichtung zur Ermittlung des Dialysatdrucks nicht auf
die der vorstehenden Ausführungsform,
und alle bekannten Vorrichtungen mit einem Aufbau, der den Dialysatdruck
ermitteln kann, können
anstelle der in der oben beschriebenen Ausführungsform beschriebenen Einrichtung
zweckmäßig verwendet
werden.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
umfasst die Ultrafiltrationseinheit die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24,
die die Einströmrate
des Dialysats in den Dialysator 10 und die Ausströmrate des
Dialysats aus dem Dialysator 10, durch die Steuerungseinheit 26 gesteuert,
reguliert. Allerdings ist der Aufbau einer solchen Ultrafiltrationseinheit
nicht besonders eingeschränkt,
und es können
alle bekannten Strukturen wahlfrei verwendet werden, sofern die
Ultrafiltration des Blutes mit der halbdurchlässigen Membran im Dialysator 10 durchgeführt werden
kann, indem die Ausströmrate
des Dialysats aus dem Dialysator 10 größer gemacht wird als die Einströmrate des
Dialysats in den Dialysator 10.
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Zum
Beispiel kann die Ultrafiltrationseinheit so bereitgestellt werden,
daß die
Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 so eingerichtet
ist, daß die
Einströmrate
des Dialysats in den Dialysator 10 und die Ausströmrate des
Dialysats aus dem Dialysator 10 immer konstant gehalten
werden, und daß eine
Ultrafiltrationspumpe separat bereitgestellt wird, die das Dialysat
aus der mit dem Dialysator 10 verbundenen Dialysatausströmleitung 22 absaugt,
so daß die
Ultrafiltration des Blutes durch die halbdurchlässige Membran im Dialysator 10 durchgeführt werden kann.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die Steuerung
des Stopps und der Wiederaufnahme der Ultrafiltration auf der Grundlage des
Zählvorgangs
der von der Steuerungseinheit 26 aufgewiesenen Zeitgebereinheit
oder auf der Grundlage des Zeitablaufs zur Änderung der Einstellung der
Ultrafiltrationsrate automatisch durchgeführt. Eine solche Steuerung
kann jedoch manuell durchgeführt
werden, mit einem einfachen Schalter oder dgl., so daß die Ultrafiltration
gestoppt oder wieder aufgenommen wird.
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Selbst
wenn das periodische Stoppen und Wiederaufnehmen der Ultrafiltration
durch die Ultrafiltrationsregulierungseinheit 24 auf der
Grundlage des Zählvorgangs
der von der Steuerungseinheit 24 umfassten Zeitgebereinheit
automatisch gesteuert wird, ist das Zeitintervall zwischen dem Stopp
und der Wiederaufnahme der Ultrafiltration nicht auf das Intervall
beschränkt,
das in der oben beschriebenen Ausführungsform beschrieben wurde,
und ein solches Intervall kann anhand anderer Faktoren der Gesamtdialysebehandlung
zweckmäßig bestimmt
werden.
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Außerdem weist
in der oben beschriebenen Ausführungsform
die Steuerungseinheit 26 die Zeitgebereinheit auf, und
die Recheneinheit weist die Überwachungseinheit 30 auf.
Eine solche Zeitgebereinheit und eine solche Recheneinheit können jedoch
von allen Einheiten des Dialysesystems umfasst sein, sofern ausreichend
Funktionen ausgeführt werden
können,
um das ganze Dialysesystem zu steuern. Zum Beispiel können solche
Einheiten von der Steuerungseinheit 26, der Überwachungseinheit 30,
dem Gehäusekörper der
Anzeigeeinheit 32 und dgl. umfasst sein. Ansonsten können solche
Einheiten von Einheiten umfasst sein, die elektrisch oder mechanisch
mit dem Dialysesystem verbundenen sind. Jedoch wird der Schutzbereich
der Erfindung durch einen solchen Aufbau in keiner Weise eingeschränkt.
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Bei
der oben beschriebenen Ausführungsform
wird eine Schwankung des Dialysatdrucks, der ermittelt wird, wenn
die Ultrafiltration gestoppt und durchgeführt wird, als die Druck schwankung
auf der Blutseite des Dialysators und/oder an einer wahlfreien Stelle
in der Blutleitung überwacht.
Wobei es beispielsweise auch möglich
ist, nur die Schwankung des Dialysats als Schwankung des Drucks
auf der Blutseite zu überwachen,
die immer dann ermittelt wird, wenn die Ultrafiltration gestoppt
ist.
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Obwohl
auf eine ins einzelne gehende, beispielhafte Darstellung hier verzichtet
wird, ist die Erfindung für
den Fachmann in verschiedener Form, einschließlich Veränderung, Modifikation, Verbesserung
usw., ausführbar,
und solche Ausführungsformen
sind natürlich
in den Schutzbereich der Erfindung einbezogen, sofern sie nicht über den
Kern der vorliegenden Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert
ist, hinausgehen.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung verständlich wird, bietet das erfindungsgemäße Dialysesystem
die Möglichkeit,
die Druckschwankung in der Blutleitung zuverlässig zu überwachen und dabei das Blut
mit größerer Sicherheit
zu reinigen. Außerdem
wird es auch möglich,
das Risiko, daß Blut
aus der Blutleitung entweicht, was Störungen der Einheit zur Überwachung
der Druckschwankung verursachten würde, zu vermeiden. Folglich
können
die Abschnitte mit Verunreinigung aufgrund des Direktkontakts mit
dem Blut vorteilhafterweise vermieden werden, und die Mühe und die
Zeit, die für
die Kontrolle einer solchen Verunreinigung vor dem Betrieb aufgewendet
werden, können
sehr effektiv reduziert werden.
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Ferner
wird es mit dem Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Dialysesystems möglich, das
Dialysesystem mit großer
Sicherheit und in vorteilhafter Weise zu betreiben, während die Druckschwankung
in der Blutleitung zuverlässig überwacht
wird, ohne daß Blut
aus der Blutleitung entweicht und ohne Störung, die durch ein solches Entweichen
des Blutes bewirkt wird.