DE69027052T2

DE69027052T2 - Dialysat-produktionssystem mit pillen

Info

Publication number: DE69027052T2
Application number: DE69027052T
Authority: DE
Inventors: Suhail Ahmad; James Cole; William Jensen
Original assignee: University of Washington
Current assignee: University of Washington
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2010-12-19
Also published as: EP0567452A1; AU7171091A; CA2098839C; EP0567452B1; CA2098839A1; ES2087281T3; HK1007969A1; JP2948315B2; DE69027052D1; DK0567452T3; JPH06503233A; ATE137981T1; GR3020698T3; WO1992011046A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Hämodialysesysteme und insbesondere ein verbessertes System für die Zuführung von Dialysaten und Trockendialysatzusammensetzungen.
Die Hämodialysebehandlung wird als therapeutische Maßnahme angewandt, wenn die Nieren eines Patienten ihre Blutreinigungsfunktion aufgrund einer Erkrankung oder einer traumatischen Entfernung nicht länger durchführen. Nierenversagen führt zu der Anhäufung von giftigen Schlackenstoffen in dem Blut des Patienten und letztlich zu seinem Tod durch Urämie, es sei denn die Schlackenstoffe werden künstlich entfernt. Bei der Hämodialyse der Art, die die vorliegende Erfindung betrifft, wird das Blut des Patienten von dem Patienten in einem geschlossenen Blutkreislauf durch eine Pumpe zu einer Seite einer Membran im Kreislauf geführt, die innerhalb eines Hämodialysators (d.h. einer künstlichen Niere) enthalten ist. Die Membran hat Poren mikroskopischer Größe, durch welche die Schlackenstoffe aus dem Blut hindurch gehen. Die Poren sind jedoch zu klein, um es Blutkörperchen und Proteinen zu gestatten, den Körper zu verlassen. Eine Dialyseflüssigkeit (Dialysat) wird auf der anderen Seite der Hämodialysatormernbran im Kreislauf geführt, um die Schlackenstoffe zu entfernen. Das dialysierte Blut wird zum Patienten zurückgeführt.
Im allgemeinen wird das Dialysat für Hämodialysesysteme als Flüssigkonzentrat in Behältern geliefert, aus denen es mit sterilem Wasser durch die Verwendung von Proportionalpumpsystemen gemischt und verdünnt wird.
Die EP-A-0 399 918 offenbart eine Zweikomponenten-Trockendialysatzusammensetzung, d.h. eine erste pulverförmige Zusammensetzung, die (a) feste Elektrolyte für die Dialyse und eine flüssige Säure, (b) feste Elektrolyte für die Dialyse, Glucose und eine flüssige Säure oder (c) feste anorganische Salze für die Dialyse, Glucose, Natriumacetat und Essigsäure, und eine zweite Zusammensetzung umfaßt, die (a) Natriumhydrogencarbonat und Glucose, (b) Natriumcarbonat oder (c) Natriumhydrogencarbonat und Natriumacetat enthält.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue Trockendialysatzusammensetzungen und ein verbessertes Dialysatherstellungssystem zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit
(a) einer Trockendialysatzusammensetzung, die ein Pellet mit einer Vielzahl von getrennten Schichten einer Säure, eines Bicarbonats und eines Salzes umfaßt, wobei sich die Säure zuerst in einer wässerigen Lösung löst und das Bicarbonat sich dann nach dem Lösen der Säure löst;
(b) einer Trockendialysatzusammensetzung in Pellet- oder Tablettenform, die eine Säure, eine Base und ein Salz umfaßt, wobei die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Zitronensäure, Milchsäure, Ascorbinsäure, Essigsäure und deren Kombinationen und worin die Base ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bicarbonat, Carbonat, Lactat, Citrat und deren Kombinationen;
und
(c) einer Trockendialysatzusammensetzung in Pellet- oder Tablettenform, die eine Säure, eine Base und ein Salz umfaßt, wobei die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Zitronensäure, Ascorbinsäure und deren Kombinationen und worin die Base ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Bicarbonat, Carbonat, Lactat, Citrat und deren Kombinationen.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung ein Dialysatherstellungssystem, umfassend:
eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Trockendialysatzusammensetzungen,
einen Mischbehälter,
eine Einlaßvorrichtung, die zur Steuerung der Zugabe von Trockendialysatpellets zu dem Mischbehälter angeordnet und eingerichtet ist,
eine Wasserquelle,
eine Einrichtung, um ein feststehendes Volumen an Wasser aus der Wasserquelle dem Mischbehälter im Kreislauf zuzuführen, um ein Trockendialysatpellet darin zu lösen, um in dem Mischbehälter ein Dialysat zu bilden,
und eine Kreislaufführungseinrichtung, um das Dialysat aus dem Mischbehälter einem Hämodialysator im Kreislauf zuzuführen.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft ein sich an Ort und Stelle befindendes Dialysaterzeugungssystem zum Zuführen von Dialysat direkt zu einem Hämodialysesystem durch Verwendung trockener, chemischer Pellets oder Tabletten, wobei das Pellet oder die Tablette eine Säure oder Säuren, eine Base oder Basen und Salze enthält, vorausgesetzt, daß die Säurekomponente von der Basenkomponenten getrennt ist. Die Pellets werden Mischkammern zur Bildung des Dialysats zugegeben, die behandeltes Wasser enthalten. Das gemischte Dialysat aus den Kammern strömt in den Dialysatkreislauf durch den Hämodialysator und/oder Hämofilter. Vorzugsweise ist die Säurekomponente Zitronensäure, und diese bildet bei Kontakt mit Wasser und anderen Chemikalien eine Efferveszenz, um das Lösen der trockenen Chemikalie in das Dialysat zu erleichtern, und hält den pH-Wert unterhalb von 7,4. Außerdem hindert der saurere pH-Wert das Calciumcarbonat daran, ein unlösliches Präzipitat in der wässerigen Lösung zu bilden.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Hauptkomponenten in einem herkömmlichen Hämodialysesystem.
Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Dialysatherstellungssystems.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 führt eine "arterielle" Leitung von dem Patienten zu einer Blutpumpe und dann zu einer Seite der Membran in dem Hämodialysator. Das Blut fließt dann zu der Ablaufkammer in der "venösen" Leitung und zurück zum Patienten. Dies bildet den Blutkreislauf. Herkömmlicherweise wurde der Dialysatkreislauf durch Mischen von flüssigem Dialysatkonzentrat mit sterilem Wasser und Führen des sich ergebenden Dialysats zu der anderen Seite der Hämodialysatormembran und dann weiter zu dessen Entsorgung, gebildet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 werden bei dem erfindungsgemäßen Dialysatherstellungssystem trockene, chemische Pellets oder Tabletten in einem Trichter oder Magazin in eine Pelletabgabeklappe (80) fallengelassen oder anderweitig zugeführt und dann einer von zwei Mischkammern (81) zugegeben, die eine vorbestimmte Menge sterilen Wassers enthalten. Vorzugsweise wälzt eine Pumpe (83) das Wasser in der Mischkammer um, um das Pellet aufzulösen und eine Dialysatlösung zu bilden. Zitronensäure in dem Pellet reguliert den pH-Wert des Dialysats auf einen Wert von 7,4 oder darunter, um zu verhindern, daß sich ein Calciumcarbonatpräzipitat bildet. Ein Ventil (82) steuert die Zugabe des Dialysats in der Mischkammer zu dem Dialysatkreislauf. Dieses System schaltet die Notwendigkeit der Verwendung einer Konzentratdosierungspumpe bei Systemen des Stands der Technik aus.
Erfindungsgemäß werden trockene Chemikalien zu Pellets in vorab abgemessenen Mengen gebildet. Jedes Pellet enthält eine Säure, eine Base und ein Salz in trockener Form. Die Säure ist vorzugsweise Zitronensäure und von der Base und dem Salz getrennt. Vorzugsweise werden die Pellets unter Bedingungen geringer Feuchtigkeit gebildet und gelagert. Die pelletisierten, trockenen Chemikalien können Dialysate entweder mit Dialysaten auf der Basis von Acetat oder Bicarbonat ohne Geräteumstellung bilden. Vorzugsweise bildet das Salz eine Sperrschicht zwischen der Säure und der Base in dem Pellet.
Die zur Verwendung bei den Pellets geeigneten trockenen Chemikalien umfassen Salze, die ein Anion und ein Kation umfassen, wobei die Anione ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Bicarbonat, Citrat, Chlorid, Acetat, Lactat und deren Kombinationen und wobei die Kationen ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium und deren Kombinationen. Zur Verwendung als Salze geeignete, zusätzliche, organische Trockenchemikalien umfassen Dextrose und Harnstoff. Brauchbare Säuren umfassen Zitronensäure, Milchsäure, Ascorbinsäure und Essigsäure. Typische Basen umfassen Bicarbonat, Carbonat, Lactat und Citrat. Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium sind vorzugsweise die Kationen.
Eine geeignete Trockendialysatzusammensetzung in Pelletform, die mit einem Liter Wasser zu Bildung eined Liters Dialysat gemischt werden, umfaßt etwa 130 bis etwa 150 mEq Na, 0 bis etwa 4,0 mEq K, etwa 2,0 bis 3,5 mEq Ca, 0 bis etwa 1,5 mEq Mg, etwa 25 bis etwa 45 mEq Bicarbonat, 0 bis etwa 2 g/L Glucose und etwa 90 bis etwa 120 mEq Chloridion. Acetat oder Lactat kann in dem gleichen Konzentrationsbereich anstelle von Bicarbonat verwendet werden. Vorzugsweise wird die Zitronensäure mit einer Konzentration von etwa 2 bis 12 mEq verwendet, um einen sauren pH-Wert des Dialysats aufrechtzuerhalten.
Jede Mischkammer 81 kann beispielsweise etwa 2 bis etwa 10 Liter Dialysat enthalten. Jedes Dialysatkammervolumen kann durch Mischen eines geeigneten Volumens Wasser mit einem einzigen Pellet hergestellt werden. Die sich in dem Pumpenkreislauf befindenden Ventile 83 können eine Mischkammer an einen Dialysatvorrat anschließen, um Dialysat durch einen Dialysatkreislauf zu dem Hämodialysator und hinaus zur Entsorgung zu pumpen. Die zweite Mischkammer kann den zweiten Dialysatvorrat zur Verwendung herstellen, wenn die erste Mischkammer leer wird. Deshalb gibt es vorzugsweise mindestens zwei Mischkammern 81.
Die Verwendung von Zitronensäure zusammen mit herkömmlichen Dialysatchemikalien erzeugt eine Mischung, die sich schnell und vollständig in der von dem System verlangten Zeit löst. Die sich ergebende Citratbelastung wird gut vertragen und verursacht keine Störung des Blutcalciumspiegels. Der Aufbau des Pellets, nämlich das sich die saureren Komponenten zuerst lösen, hält jederzeit den pH-Wert der Lösung unterhalb des Niveaus von 7,40 aufrecht. Diese chemische Umgebung verhindert die Bildung von unlöslichen Präzipitaten, insbesondere Calciumsalzen.
Die Pellets können in der vorgeschriebenen Reihenfolge in eine geeignete Pelletabgabeeinrichtung, die von der Pelletabgabeklappe 80 gesteuert wird, eingebracht werden, um den Ionengradienten des Dialysats während des Behandlungsverfahren zu ändern, um den Behandlungsbedürfnissen des einzelnen Patienten besser zu entsprechen.
Es ist möglich, den Pellet mit einem Strichkode zu versehen und die Einrichtung zur Zugabe von Pellets zu den Mischkammern mit einer optischen Abtasteinheit zu versehen, um die richtige Gradientenbildung sicherzustellen und es zu gestatten, daß das Mischsystem die überwachung gemäß der Pelletzusammensetzung einstellt. Die Pellets können in Magazinen oder Kassetten vorbeschickt werden.
Wie vorstehend angegeben, ermöglicht es die Verwendung von einzelnen Tabletten oder Pellets, die chemische Zusammensetzung des Dialysats während der Behandlung in Übereinstimmung mit sich ändernden Erfordernissen des einzelnen Patienten leicht zu ändern. Beispielsweise beschreiben Raja et al. "Role of Varying Dialysate Sodium and Bicarbonate in the Improvement of Dialysis Vascular Stabilitylu, Prog. Art. Organs, Nose et al. (Herausgeber), ISAO Press, Cleveland, 1985, Seiten 237-39 und Raja et al. "Sequential Changes in Dialysate Sodium (DNA) During Hemodialysis", Trans. Am. Soc. Artif. Intern. Organs, 29, 649-651, 1983 [Raja et al. II] verschiedene Anordnungen zum Variieren der Dialysationenkonzentrationen während der Behandlung. Die Fähigkeit in vorgeschriebener Reihenfolge, Pellets mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung in die Mischkammern einzuführen, ermöglicht die zeitlich festgelegte Einstellung der individuellen Dialysationenkonzentrationen während der Dialysebehandlung in Übereinstimmung mit der Verordnung durch den leitenden Arzt.
Die Dialysatnatriumkonzentration kann beispielsweise fortlaufend von 150 auf 135 mEq/L in abnehmenden Schritten von 1 oder 2 mEq/L während des Verlaufs der Behandlung geändert werden. Gleichzeitig könnte die Bicarbonatkonzentration von 20 auf 35 mEq/L in 5 mEq/L Schritten während der ersten 3 Stunden des Verfahrens geändert werden. Die chemische Dialysatzusammensetzung kann flexibel alle paar Minuten geändert werden, wenn jedes neue Pellet eingeführt wird, um optimale Behandlungsergebnisse gemäß den definierten Bedürfnissen des einzelnen Patienten zu erzeugen. Es ist ersichtlich, daß das System zur Steuerung der Zuführung der Pellets und der Zuführung des Dialysats zu dem Dialysekreislauf automatisiert und programmiert werden kann.
Ein weiteres Beispiel des Nutzens, die Dialysationenkonzentration während der Behandlung ändern zu können, ist die Steuerung der Rate der osmolaren Änderung während der Dialyse. Es hat sich gezeigt, daß mehrere mit der Behandlung verbundene Symptome während der Dialyse mit einer osmolaren Abnahme verbunden sind, und die Verringerung oder Abschwächung dieser Abnahme kann auch die Behandlungssymptome verringern, wodurch so die Qualität der Dialyse verbessert wird. Ein Weg, dieses Ziel zu erreichen, ist die Verwendung von Natriumprofilen. Die Natriumkonzentration in dem Dialysat wird in der frühen Phase der Dialyse erhöht und dann langsam auf niedrigere Konzentrationen verringert, wodurch die Abnahme der Blutosmolarität abgeschwächt wird. Das Natriumprofil kann gegenwärtig nur mit zusätzlichen Geräten, die dem Basisdialysesystem zugefügt werden, erreicht werden, und dann ist das Verfahren nichtselektiv, wobei sowohl die Natrium- als auch die anderen Ionen proportional geändert werden. Die vorliegende Erfindung erreicht das Natriumprofil durch die Beschickung von Trockendialysatpellets mit höheren Natriumkonzentrationen für den frühen Teil der Dialysebehandlung und die allmähliche Verwendung von Pellets mit niedrigeren Natriumkonzentrationen während des Rests der Behandlung. In ähnlicher Weise können andere osmolare Mittel, beispielsweise Harnstoff, zugegeben werden.
Bei den gegenwärtigen Dialysesystemen ändert die Änderung der Natriumkonzentration auch proportional die Konzentrationen der anderen Bestandteile wie Calcium und Magnesium. Da einzelne Pellets bei dem erfindungsgemäßen System in häufigen Abständen eingeführt werden können, können die Konzentrationen aller ionischen Spezies, außer denjenigen, deren Änderung gewünscht wird, konstant gehalten werden.
Es ist ersichtlich, daß, obgleich die Erfindung mit Bezug auf ein Dialysat für die Hämodialyse beschrieben wurde, sie auch auf die zuführung von Dialysat für die peritoneale Dialyse anwendbar ist, in welchem Fall größere Mengen an Glucose verwendet werden können und der Dialysatkreislauf mit dem Patienten statt mit dem Hämodialysator verbunden ist.

Claims

1. Trockendialysatzusammensetzung, umfassend ein Pellet mit einer Vielzahl von getrennten Schichten einer Säure, eines Bicarbonats und eines Salzes, worin sich die Säure zuerst in einer wässerigen Lösung löst und das Bicarbonat sich nach dem Lösen der Säure löst.

2. Trockendialysatzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Säure Zitronensäure ist.

3. Trockendialysatzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der pH-Wert nach dem bei Lösen in Wasser unter 7,4 bleibt.

4. Trockendialysatzusammensetzung in Pellet- oder Tablettenform, umfassend eine Säure, eine Base und ein Salz, worin die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Zitronensäure, Milchsäure, Ascorbinsäure, Essigsäure und deren Kombinationen und worin die Base ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bicarbonat, Carbonat, Lactat, Citrat und deren Kombinationen.

5. Trockendialysatzusammensetzung nach Anspruch 4, umfassend:

etwa 130 bis etwa 150 mEq/L Natriumion,

etwa 0 bis etwa 4,0 mEq/L Kaliumion,

etwa 2,0 bis etwa 3,5 mEq/L Calciumion,

etwa 0 bis etwa 1,5 mEq/L Magnesiumion,

etwa 25 bis etwa 45 mEq/L Bicarbonation,

Acetat, Lactat oder deren Kombinationen, etwa 0 bis etwa 2,0% Glucose,

etwa 90 bis etwa 120 mEq/L Chloridion, und

etwa 2 bis etwa 12 mEq/L Zitronensäure, und

das Bilden eines Dialysats bei Mischen mit Wasser.

6. Trockendialysatzusammensetzung in Pellet- oder Tablettenform, umfassend eine Säure, eine Base und ein Salz, worin die Säure ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Zitronensäure, Ascorbinsäure und deren Kombinationen und worin die Base ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bicarbonat, Carbonat, Lactat, Citrat und deren Kombinationen.

7. Dialysaterzeugungssystem, umfassend:

eine Vielzahl von Trockendialysatzusammensetzungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

einen Mischbehälter,

eine Einlaßvorrichtung, die zur Steuerung der Zugabe von Trockendialysatpellets zu dem Mischbehälter angeordnet und eingerichtet ist,

eine Wasserquelle,

eine Einrichtung, um ein feststehendes Volumen an Wasser aus der Wasserquelle dem Mischbehälter im Kreislauf zuzuführen, um ein Trockendialysatpellet darin zu lösen, um in dem Mischbehälter ein Dialysat zu bilden,

und eine Kreislaufführungseinrichtung, um das Dialysat aus dem Mischbehälter einem Hämodialysator im Kreislauf zuzuführen.

8. Dialysaterzeugungssystem nach Anspruch 7, worin es einen zweiten Mischbehälter gibt, der funktionsmäßig der Einlaßvorrichtung, der Wasserquelle und der Kreislaufführungseinrichtung zugeordnet ist, wodurch das Dialysat alternativ von diesen Behältern aus im Kreislauf geführt werden kann.

9. Dialysaterzeugungssystem nach Anspruch 7, worin das Salz ein Anion und ein Kation umfaßt.

10. Dialysaterzeugungssystem nach Anspruch 9, worin das Anion ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Bicarbonat, Lactat, Citrat, Chlorid, Acetat und deren Kombinationen.

11. Dialysaterzeugungssystem nach Anspruch 9, worin das Kation ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natrium, Kalium, Magnesium, Calcium und deren Kombinationen.