DE7037103U

DE7037103U - Blutaustrittsdetektor fuer kuenstliche nieren

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Publication number: DE7037103U
Application number: DE19707037103U
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1969-10-10
Filing date: 1970-10-07
Publication date: 1971-01-07
Also published as: GB1320533A; FR2062119A5; CH522409A; BE756841A

Description

PAT ΕΞ NTAN WAL":"

DR. HANS ULRICH MAV

D β MÜNCHEN fc, OTTOSTRASSE 1 a

TELEGRAMME: MAYPATENT MDNCHEN

TELEFOI-J COSH} 593682

B 3287.3 AT München, 7, QRf. 1970

CG 356/894 «r.n./ne

Commissariat ä !'Energie Atomique in Paris/Frankreich Blutaustrittsdetektor für künstliche Nieren.

Die Neuerung betrifft ein Gerät zum Nachweis des Austritts von Blut in den Kreislauf der physiologischen Flüssigkeit einer künstlichen Niere·

Zn künstlicnen Nieren strömen auf der einen und anderen Seite einer Dialysemembran zwei Flüssigkeiten, nämlich Blut und eine physiologische Flüssigkeit, welche so gewählt ist, daß der Barnstoff aus dem Blut durch Dialyse durch die Membran entfernt wird. Die Dialysemembraa. besteht in allgemeinen aus einer dnen, mechanisch sehr empfindlichen Haut oder Folie aus Zellglas («Cellophan« e.Wz.) Ein HiB dieser Membran führt sum Austritt von Blut in die abgeführte physiologische Flüssigkeit, da· heißt zu einer Hämorragie des Kranken, dessen Blutkreislauf durch die künstliche Niere verläuft. Es ist daher wichtig, sofort jede Spur von Blut in der physiologischen Flüssigkeit festzustellen.

Für diesen Nachweis benutzt man tib^licherveise optisch· Absarptionsmethoden. Solche Methoden nutzen die relative Lichtundurch-

lässigkeit des Blutes gegenüber der verwendeten physiologischen Flüssigkeit aus. Sie bestehen darin, jede anormale Veränderung der Lichtstärke eines Lichtstrahls nachzuweisen, der durch die von der künstlichen Niere in einer durchsichtigen Leitung abgeführte physiologische Flüssigkeit gegangen ist. Eine wesentliche Verringerung dieser Lichtstärke zeigt die Anwesenheit von Blut in der abgeführten Flüssigkeit an.

Bei der Durchführung dieser Methoden beobachtet man jedoch auch in Abwesenheit eines Blutaustritts Veränderungen der Lichtstark^ des Lichtstrahls* Insbesondere kann die physiologische Flüssigkeit Produkte« wie Glucose, enthalten, welche sich allmählich an der Innenwand der Leitungen abscheiden, durch welche die Flüssigkeit geleitet wird, so daß die durchsichtigen Leitungen, durch welche der Lichtstrahl geht, selbst im Verlauf der Behändlung des Kranken leicht getrübt werden können und so eine Verringerung der Lichtstärke des durch die Flüssigkeit gegangenen Lichtstrahls eintreten kann, welche einen falschen Alarm auslöst .

Durch die Neuerung sollen diese Nachteile der bekannten Methoden vermieden werden und der Nachweis von Blutaustritt unabhängig von Veränderungen der Lichtdurchlässigkeit der Leitungen, durch welche die physiologische Flüssigkeit strömt, gemacht und gleichzeitig die Empfindlichkeit des Nachweises erhöht werden.

Dazu wird ein Verfahren benutzt, bei dem die Absorption zweier Lichtstrahlen gleicher Lichtstärke und gleicher Spektralbanden durch die physiologische Flüssigkeit beobachtet wird, indem die Lichtstärken der Lichtstrahlen nach Durchgang durch je eine gleiche

Schichtdicke der physiologischen Flüssigkeit vor Eintritt derselben und nach deren Austritt aus der künstlichen Niere verglichen werden.

Bei diesem Verfahren kann die Absorption durch die physiologische Flüssigkeit einerseits in einer Leitung, vo sie kein Blut enthalten kann» nämlich stromaufwärts von der künstlichen Niere» und andererseits in einer Leitung,wo Spuren von Blut erscheinen können« falls ein Blutaustritt vorliegt» nämlich stromabwärts von der künstlichen Niere, verglichen werden. Da eine langsame Abscheidung von lichtundurchlässigen, in der physiologischen Flüssigkeit enthaltenen Produkten eine gleichzeitige Lichtstärkenverringerung jeder der beiden durch die Leitungen gehenden Lichtstrahlen hervorrufen kann, muß zum Nachweis des Blutaustritts eine Differeritiäimethöue angewandt werden. Auf diese weise kann durch den Vergleich der Lichtstärken nach der Absorption jeder Fehlalarm vermieden werden.

Zweckmäßigerweise wird der Lichtstärkenvergleich nur im Bereich der Absorption des Oxyhämoglobins vorgenommen. Man kann dadurch sowohl starke Blutungen wie ganz geringe Blutaustritte anzeigende Blutkonzentrationen, welche dennoch über längere Zeit £ür den Kranken gefährlich sein könnten, feststellen, und zwar ohne daß der Lichtstrahl durch eine übermäßig dicke Flüssigkeitsschicht geleitet werden muß.

Der Nachweis von Blutaustritt erfolgt vorzugsweise in einem Vellenlängenbereich von 5000 bis 6000 8 (blau-grün), das heißt in einem die im sichtbaren Spektralbereich liegenden Absorptionsbanden des Oxyhämoglobins, nämlich 4140, 5400 und 5760 8, um-

fassenden Bereich. Das Oxyhämoglobin, welches für die Färbung des Blutes verantwortlich ist, besitzt tatsächlich noch andere Absorptionsbanden, die jedoch entweder im Infrarotbereich liegen und daher infolge der auf die Meßgeräte und die Flüssigkeit selbst einwirkenden Temperaturveränderungen schwierig zu messen sind, oder im Ultraviolettbereich liegen, in diesem Fall jedoch eine aufwendigere Meßapparatur erfordern.

Wenn, wie es bei der Benutzung des Geräts gemäß der Neuerung vorzugsweise der Fall ist, eine Spektralbande benutzt wird, die mindestens im Beobachtungsbereich nahe beim Absorptionsspektrum des Oxyhämoglobins liegt, kann die Meßempfindlichkeit wesentlich erhöht werden, während die Schichtdicke, durch die der Lichtstrahl gehen muß, erheblich herabgesetzt werden kann, nämlich s auf die Größenordnung von cm.

Das Nachweisgerät für Blutaustritt im Kreislauf der physiologischen Flüssigkeit einer künstlichen Niere dient der Durchführung des angegebenen Verfahrens und ist gemäß der Neuerung gekennzeichnet durch zwei in dem Kreislauf angeordnete durchsichtige Leitungen, welche die physiologische Flüssigkeit dem Eingang einer künstlichen Niere zuführen bzw· sie vom Ausgang derselben ableiten, eine Beleuchtungsvorrichtung, welche zwei Lichtstrahlen gleicher Lichtstärke und gleicher LichtSpektren aussendet, von denen jede der Leitungen je einen empfängt, und durch Einrichtungen zur Messung und zum Vergleich der Lichtstärken der Lichtstrahlen nach Durchgang durch eine gleiche Schichtdicke der Flüssigkeit in jeder der Leitungen.

' Gemäß einem weiteren Merkmal veist die Vorrichtung gemäß der

: Neuerung Lichtfilter auf» velche im Strahlengang jeder der beiden

: Lichtstrahlen vor oder nach dem Durchgang durch die Leitungen

. angeordnet sind, um das Spektrum auf einen Bereich nahe beim

j Absorptionsbereich des Oxyhämoglobins zu begrenzen.

' Gemäß einem weiteren Merkmal des Geräts gemäß der Neuerung be- ! steht die oben ervähnte Beleuchtungsvorrichtung vorteilhafterweise aus einer einzigen elektrischen Glühbirne. Auf diese Weise : werden die Nachteile der Verwendung zweier getrennter Glühbirnen ! vermieden, die im übrigen in Reihe geschaltet sein müßten, damit

beim Durchbrennen der einen auch die andere erlischt. Bei Ver- ! wendung von zwei Glühbirnen könnte man im übrigen keinen im

; Nebenschluß zu einer der Glühbirnen liegenden Regelwiderstand

; benut^eHj UBi die Lichtstärken anzugleichen* da eine Veränderung

I des Gleichgewichtswiderstands die Temperatur des Glühfaden?, und

■ damit das ausgesandte Sp^ektrum und die Messung der Meßgeräte

■ beeinflussen würde. Außerdem würde eine Veränderung der Speise-ί spannung das Verhältnis der Lichtstärken aus dem Gleichgewicht

] bringen, da ein System von zwei in Reihe geschalteten Glühbirnen,

von denen die eine mit einem Widerstand im Nebenschluß liegt, ; nicht linear ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Neuerung sind die Leitungen des Geräts parallel zueinander angeordnet, während die Meuchtungsvorrichtung aus einer einzigen Lichtquelle besteht, die in einer zu den Leitungen senkrechten Achse zwischen diesen angeordnet und längs der Achse verschiebbar ist, und die Nachweisvcrricutuag zwei in der Verlängerung der Achse jeweils hinter jeder der Leitungen angeordnete Meßgeräte aufweist.

Bei dieser besonders günstigen Ausführungsform kann die Abgleichung der beiden Lichtstrahlen leicht durchgeführt werden, indem ihre relativen Lichtstärken verändert werden, ohne dadurch ihre Spektraleigenschaften zu veränderr Die Einstellung gleicher Lichtstarken erfolgt einfach durch verschiebung der einzigen Glühbirne längs der Achse zwischen den beiden Leitungen; das Emissionsspektrum wird durch diese Verschiebung der Glühbirne nicht beeinflußt.

Ferner vird vorteilhaf terveise ein elektronisches System verwendet, üb eine konstante Speisespannung zu gewährleisten, damit sich das Spektrum nicht im Verlauf der Zeit verändert. Eine Veränderung des Spektrums von geringer Amplitude hätte jedoch nur unwesentliche Folgen, da das Gerät gemäß der Neuerung in allen Fällen eine identische Veränderung der Lichtstärke oder des Spektrums der beiden Lichtstrahlen gewährleistet.

Die Neuerung vird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform, die sich auf die beigefügte Figur besieht, welche das Gerät schematisch zeigt.

In dieser Figur ist die künstliche Niere 1, in der die Reinigung des Blutes durch Dialyse erfolgt, nicht im einzelnen gezeigt. Das Blut strömt in dieser künstlichen Niere in Berührung mit Zellglas-Membranen, welche es von einer im Gegenstrom dazu strömenden physiologischen Flüssigkeit trennen. Die Blutreinigung erfolgt durch Dialyse des Harnstoffs, der in die physiologische Flüssigkeit übergeht.

Der Kreislauf der physiologischen Flüssigkeit veist zvei durchsichtige Leitungen 2 und 3 auf, die aus sw3i zylindrischen und parallelen Glasröhren bestehen» <r j jcveils stromaufwärts und stroaabvärts von der künstlichen Niere angeordnet sind.

Zwischen den beiden Leitungen 2 und 3 ist auf einer zu diesen senkrechten Achse eine elektrische Glühbirne 4 angeordnet. Ein nicht gezeigtes mechanisches System ermöglicht die Verschiebung der Glühbirne längs dieser Achse, um sie einer bestimmten Leitung zu nahem oder davon zu entfernen und so die Lichtstärhs/im Betrieb auf die Leitungen 2 und 3 fallenden Lichtbündel abzugleichen. Die Speisespannung der Glühlampe vird durch ein nicht gezeigtes elektronisches System konstant gehalten.

Zvei Spektralfilter 6 und 7 sind auf der gleichen Achse zwischen den Leitungen 2 und 3 und den Meßgeräten 8 und 9 angeordnet. Diese Spektralfilter sind so gewählt, daß ihr DurchlaBbereich den Absorptionsbanden des Oxyhämoglobins im blau-grünen Bereich des sichtbaren Spektrums entspricht.

Die beiden Meßgeräte oder Detektoren 8 und 9 sind in der Verlängerung der gleichen, zu den Leitungen senkrechten Achse jenseits der Leitungen angeordnet. Die Meßgeräte sind Selenzellen, welche im Bereich der gewählten Absorptionsbanden des Oxyhämoglobins einen guten Spektralgang zeigen. Ihre Empfindlichkeit ist ausreichend, so daß zwischen der Lichtquelle und den Detektoren keine optischen Elemente eingeschaltet werden müssen. Die Glasrohre dienen als Linsen.

Die von. den beiden Meßgeräten ausgehenden Signale werden einem Verst^kFv sugeftthrt, der ein Differenzsignal xxefert, da die beiden Detektoren gegeneinander geschaltet sind,

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ist in einer das optische System vor dem Licht der Umgebung isolierenden undurchsichtigen Kammer angeordnet.

Durch die "beschriebene Vorrichtung können von der Glühbirne 4 : zvei Lichtstrahlen gleicher Lichtstärke auf die Leitungen 2 -und

geworfen verden. Das Lichtsgjektrum beider Lichtstrahlen ist % identisch, jedoch nach Durchgang durch die Spektralfilter 2 und j auf den Bereich der Absorptionsbanden des Oxyhämoglobins begrenzt. Wenn kein Blut durch die Dialysemembranen austritt, ist die Abj sorption der Lichtstrahlen in jeder der beiden Leitungen am Einlaß und Auslaß der künstlichen Niere die gleiche, so daß die Keßgeräte 8 und 9 gleiche Lichtstärken empfangen. Wenn dagegen Blut in die physiologische Flüssigkeit austritt, steigt die Lichtabsorption am Ausgang der künstlichen Niere gegenüber der am Öigang. Die Vorrichtung ist vorteilhafterveise so ausgebildet, daß der Verstärker dann ein Alarmsignal auslöst.

Die Vorrichtung gemäß der Neuerung gestattet einen Betrieb unabhängig von einer allmählichen Veränderung der Lichtdurchlässigkeit des die Leitungen 2 und 3 bildenden Materials, beispielsweise infolge einer Abscheidung bestimmter Bestandteile der physiologischen Flüssigkeit. Sie besitzt eine sehr große Empfindlichkeit, vodurch Blutkonzentrationen in der physiologischen Flüssigkeit in der Größenordnung von 1/5000 nachgewiesen verden können.

Claims

Schutzan Sprüche

1. Ger"t ζυιη Nachweis des Blutaustritts im Kreislauf der physiologist, flüssigkeit einer künstlichen Niere, gekennzeichnet, durcb in diesem Kreis liegende identische durchsichtig© Leitungen.. (2, 3), welche die physiologische Flüssigkeit dem Einlaß einer künstlichen Niere zuleiten bzv. sie von deren Auslaß ableiten, eine Beleuchtungseinrichtung, welche auf jede der beiden Leitungen je einen Lichtstrahl von untereinander gleicher Licht» stärke und gleichem Lichtspektrum wirft, und durch Geräte (8, 9) zur Messung und zum vergleich der Lichtstärken der Lichtstrahlen nach Durchgang durch jeweils eine gleiche Schichtdicke der Flüssigkeit in jeder der Leitungen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang jedes der Lichtstrahlen vor oder nach dessen Durchgang durch die entsprechende Leitung Spektralfilter (6, 7) welche das Spektrum auf einen Bereich in der Nähe des Absorptionsbereichs von Oxyhämoglobin begrenzen, angeordnet sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (2, 3) parallel zueinander angeordnet sind und die Eäeuchtungseinrichtung aus einer einzigen Lichtquelle (4) besteht, die in der Linie einer zu den Leitungen senkrechten Achse zwischen diesen angeordnet und längs dieser Achse verschiebbar ist, und daß die Meßvorrichtung zwei in der Verlängerung der Achse jeweils hinter jeder der Leitungen (2, 3) angeordnete Meßgeräte (8, 9) aufweist.