FI60502C - Konstgjord njure i vilken ultrafiltratmaengden kan regleras exakt - Google Patents

Description

@ SUOMI —FINLAND patenttijulkaisu—patentskrift 60502 © Kv.lk3lnt.CI? A 61 II 1/03 ® © Patenttihakemus—Patentansökning 3^1*7/72 »BShP 8 © Hakemlspilvi— Ansökningsdag 05.12.72 *j*£XU* © Alkupäivä — Giltighetsdag 05.12.72 ® Tullut julkiseksi — Bllvlt offentlig 07.06.73 ® Nähtäväksi panon ja kuul.julkaisun pvm.—

Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 30.10.8l

Patentti- ja rekisterihallitus © patenttj myönnetty — Patent meddelat 10.02.82

Patent- och registerstyrelsen ©©(Sf) Pyydetty etuoikeus — Begärd priorltet 06.12.71

Ranska-Frankrike(FR) 71^3720 (73) Hospal Sodip, 7, avenue Lionel Terray, BP 126, F-69330 Meyzieu, Ranska-Frankrike(FR) (72) Alain Granger, Seine et Marne, Andri Sausse, Hauts de Seine,

Ranska-Frankrike(FR) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Keinomunuainen, jossa ultrasuodoksen määrää voidaan säätää tarkasti -Konstgjord njure, i vilken ultrafiltratmängden kan regleras exakt

Keksinnön kohteena on keinomunuainen, jossa ultrasuodatuksen määrää voidaan säätää tarkasti.

Potilaat, joilta munuaisten toiminta osittain tai kokonaan puuttuu, joutuvat tavallisesti tasaisin väliajoin veridialyysikäsittelyihin. Jokaisen käsittelyn yhteydessä on dialyysikalvon läpi tapahtuvan ultrasuodatuksen avulla poistettava tarkasti määrätyt vesimäärät, jotta vältettäisiin hypertonien syntyminen tai jopa ödeeman muodostuminen. Potilaan yleistila riippuu itse asiassa ratkaisevasti poistetusta vesimäärästä.

Veridialyysikäsittelyn aikana poistetaan vettä säätämällä dialyysiliuoksen alipainetta. Koska ultrasuodos kuitenkin poistetaan dialyysiliuoksen mukana, ei yleensä dialyysin aikana tiedetä todella poistettua vesimäärää.

Tämä poistettu vesimäärä riippuu lukuisista tekijöistä, joista mainittakoon veren koostumus, joka vaihtelee veridialyysin kestäessä, tarkkuus, jolla tunnetaan veren ja dialyysiliuoksen paineet kalvon korkeudella, kalvon luonne ja sen tukkeu-tumisaste; poistettu vesimäärä on sitä epäsäännöllisempi, mitä suurempia ultra-suodatusasteita kalvo sallii. Näin ollen veridialyysimenetelmät nykyään paradoksaalisesti johtavat sitä enemmän sattumanvaraisiin tuloksiin, mitä paremmat kalvojen ultrasuodatusominaisuudet ovat.

2 60502

Voidaan tietenkin jälkeenpäin suorittaa korjauksia, mutta näitä ei saa tehdä liian nopeasti, jotta soluympäristön tasapaino ei häiriintyisi. Olisi näin ollen eduksi voida määrätä ultrasuodatusohjelma ennen veridialyysikäsittelyä sen sijaan, että on pakko suorittaa jälkikorjauksia.

Toisaalta voivat myöskin nykyaikaiset kalvot johtaa liian suuriin ultra-suodatusnopeuksiin, erikoisesti lapsia käsiteltäessä. On tällöin tärkeätä voida pienentää suodatusnopeuksia hyväksyttäviin arvoihin ja jopa eräissä tapauksissa kokonaan estää ultrasuodatus.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada yksinkertainen ja varma keino poistaa määrätyt ultrasuodosmäärät veridialyysikäsittelyn aikana siten, että potilas vähitellen ja tarkasti saadaan palautetuksi oikeaan painoonsa jokaisen käsittelyn lopussa.

Keksinnön toisena tarkoituksena on saada paremmin käytetyksi hyödyksi suuren ultrasuodatusasteen omaavien diälyysikaivojen kapasiteetit.

Keksinnön kohteena on keinomunuainen, jossa ultrasuodoksen määrää voidaan säätää tarkasti ja joka käsittää veridialysaattorin, jossa on ensimmäinen kammio, jonka lävitse puhdistettava veri virtaa, ja toinen kammio dialyysiliuosta varten, jolloin nämä kammiot on erotettu kalvolla, joka sallii veren samanaikaisen dialyysin ja ultrasuodattamisen.

Keksinnölle on tunnusomaista, että toinen kammio muodostaa osan vakio-tilavuuden omaavasta, dialyysiliuosta sisältävästä tilasta, joka on suljettu ulkoilmaan nähden ja joka käsittää välineet määrätyn dialyysiliuososan poistamiseksi mainitusta suljetusta tilasta dialyysiliuoksen tilavuuden pitämiseksi hoidon kuluessa vakiona sekä välineet tämän toteamiseksi.

Yksinkertaisuuden vuoksi tarkoitetaan sanonnalla "dialyysiliuos" seuraa-vassa liuosta, joka on suljetussa tilassa, jolloin tämä liuos tietenkin voi käsittelyn kuluessa sisältää ultrasuodosta suurenevin määrin. Ultrasuodoksen osuus pysyy yleensä pienenä ja on enintään muutamia tilavuusprosentteja dialyysi-liuoksen määrästä.

Ei ole välttämätöntä täydellisesti poistaa kaasuja (esimerkiksi ilmaa) suljetusta tilasta, ellei jäljellä olevan kaasun tilavuus pidennä laitteen toiminta-aikoja yli hyväksyttävissä-olevien rajojen. Voidaan sallia jäännÖskaasujen . . . . . 3 . . ... 3 tilavuus, joka on pienempi kuin 500 cm ja edullisesti pienempi kuin 200 cm .

] k - 3 60502

Veridialyysikalvon molemmin puolin vaikuttava paine-ero ei ole kriittinen, vaan se riippuu erikoisesti kalvon luonteesta (läpäisevyys, mekaaninen lujuus), ultrasuodatusmäärästä, tukkeutumisasteesta ja veren ja dialyysinesteen osmoottisten paineiden erosta. Tämä paine-ero pidetään kuitenkin sopivasti ennalta määrätyissä rajoissa, jolloin näiden rajojen ylitys osoittaa käyttöhäiriötä.

Koska verenpaine yleensä on käytännöllisesti katsoen vakio, voidaan yleensä tyytyä valvomaan dialyysinestettä sisältävässä tilassa vallitsevaa painetta.

Tämä paine on yleensä ilmanpainetta pienempi (niinkin alhainen kuin 500 mm Hg, mitattuna siinä tapauksessa, että kalvot ovat tukkeutuneet), mutta tämä paine voi myös olla ilmanpainetta hiukan suurempi (kalvot erittäin hyvin läpäiseviä, ultrasuodatusaste on säädetty hyvin pieniin arvoihin). Siinä tapauksessa, että veridialyysi suoritetaan ilman uitrasuodatusta, kompensoi suljetussa tilassa vallitseva paine yksinkertaisesti veren osmoottisen paineen dialyysikylpyyn nähden, joka paine on noin 30 mm Hg.

Dialyysineste voidaan poistaa suljetusta tilasta käyttämällä mitä tahansa sopivaa laitetta, esimerkiksi pumppua (tilavuusmääräisesti toimivaa tai ei) tai tyhjön kehittävää laitetta. Poistamisen aikana poistetaan kaasut, jotka joko ovat alkuaan liuenneet dialyysinesteeseen tai ultrasuodokseen, tai jotka ovat diffun-doituneet kalvon läpi. Poistetun nesteen tilavuus on täten mitattava sen jälkeen, kun kaasut on poistettu, esimerkiksi asteikolla varustetussa koeputkessa. Haluttaessa voidaan poistamislaitteen toimintaa säätää ohjelmoidun laitteen avulla, johon on liitetty tilavuudelle tai kaasuista vapautetulle poistetulle neste-virtaukselle herkkä detektori.

Keksinnön mukaisessa laitteessa on oleellista veridialysaattori, dialyysi-nestettä sisältävä säiliö, kiertopumppu, säädetyn nestemäärän poistava laite ja liitosputket, jolloin kaikkien näiden elementtien sisätilavuus on vakio. Tähän laitteeseen voidaan liittää erilaisia lisäkojeita, joista mainittakoon termostaatti, dialyysinesteen regeneraattori ^esimerkiksi panos, joka sisältää adsorboivaa hiiltä, ureaasia ja ammoniakkia absorboivan aineen kompleksia (hartsia tai sirkoniumfosfaattia) hypokloriittilähdettä/, painemittari, jossa on suuren ja pienen paineen koskettimet ja muut varmuusjärjestelmät, esimerkiksi eristys-hana.

Liitosputket ovat paksuseinämäisiä putkia (tyyppiä "tyhjöputki").

Dialyysinesteen säiliö on konstruoitu muotoaan sanottavasti muuttamatta kestämään siihen mahdollisesti kohdistuvan alipaineen, joten tämän säiliön seinämät ovat paksut tai vahvistetut rivoin. Tämä säiliö voidaan sopivasti valmistaa esimerkiksi lasista, ruostumattomasta teräksestä tai steriloinnin kestävistä polymeerei stä.

' 60502

Normaalin dialyysin aikana kulutetaan tavallisesti noin 300 litraa dialyysi-nestettä, mikä vaatii tilavan laitteen käyttämistä.

Mieluiten käytetään kuitenkin tiivisrakenteisia laitteita, joita alkaa olla saatavissa, ja joissa erilaisten regeneraattorijärjestelmien avulla voidaan tulla toimeen pienemmällä nestetilavuudella, jolloin neste kiertää suljetussa piirissä ja jätteet (esimerkiksi virtsa-aine, virtsahappo, kreatiniini) pidätetään tai hävitetään edellä mainittujen regeneraattorijärjestelmien avulla.

On mahdollista vieläkin pienentää dialyysinesteen tilavuutta siinä tapauksessa, että vereen annetaan kerääntyä karbamidia yli tavanomaisten arvojen: tiedetään, että ihminen voi kestää jopa noin 1+ g/l virtaa-ainetta, joten on mahdollista suorittaa veridialyysi vasta sitten, kun veri on kuormittunut esimerkiksi 3 g/l suuruisella virtsa-ainemäärällä. Suuruusluokkaa Uo 1 oleva dialyysi-nesteen tilavuus (joka toisin sanoen vastaa keskikokoisen potilaan kehon sisältämän veden tilavuutta) sallii täten teoreettisesti virtsa-ainepitoisuuden pienentämisen puoleen arvoon, toisin sanoen sen laskemisen arvoon 1,5 g/l ilman regenerointia. Täten poistettu virtsa-ainemäärä vastaa suunnilleen 3 vuorokauden aikana muodostunutta määrää.

Vaikka tällainen Uo litran tilavuus olisi riittävän suuri veren puhdistamiseksi muista jätteistä, on kuitenkin sopivaa liittää piiriin edellä mainittua tyyppiä oleva regeneraattori veridialyysin tehokkuuden ja nopeuden suurentamiseksi.

Oheinen esimerkkinä ja ilman mitään määrättyä mittakaavaa esitetty kaaviollinen kuvio näyttää keksinnön mukaisen laitteen erästä erikoista suoritusmuotoa.

Veridialysaattori 1 on varustettu dialyysikalvolla 2, jonka avulla veri voidaan ultrasuodattaa. Tämä kalvo erottaa osaston 3, joka on kiertävää, puhdistettavaa verta varten, osastosta joka on dialyysinestettä varten. Dialyysineste on suljetussa tilassa 5» joka muodostaa vakiotilavuuden omaavan suljetun piirin, ja joka pääasiallisesti koostuu osastosta k, säiliöstä 11 ja kiertopumpusta 6, joka kierrättää dialyysinestettä piirissä 5 nopeudella, joka vastaa veridialyysin n ormaali oiosuhteitä.

Säiliö 11, jonka tilavuus on kO litraa, on ruostumatonta terästä. Sen yläosassa on sopivasti lasia oleva läpinäkyvä tarkastusikkuna 1U. Tilavuusmääräistä tyyppiä oleva poistopumppu 8 imee nestettä tilasta 5 lyhyen uppoputken kautta ja tyhjentää imetyn nesteen asteikolla varustettuun säiliöön 9* Painemittari 10 osoittaa joka hetkenä kiertopiirin eli tilan 5 määrätyssä pisteessä vallitsevan paineen. Tämä painemittari on varustettu minimi- ja painekoskettimin, jotka on yhdistetty hälyttimeen 13, esimerkiksi äänihälyttimeen. Aktiivihiiltä sisältävä panos 7 on sijoitettu putkeen, joka johtaa takaisin veridialysaattoriin. Lämpö-tilansäätimet 12 pysyttävät dialyysinesteen 37-38°C:ssa.

5 60502

Laite toimii seuraavasti: suljettuun tilaan 5 pannaan sopiva tilavuus-määrä dialyysinestettä, joka on valmistettu ja tarkastettu tavanomaisten menetelmien avulla (esimerkiksi mittaamalla johtokyky): tarkastus ikkunan il* läpi voidaan valvoa nesteen korkeus, jonka on mahdollisimman tarkasti vastattava uppoputken päätä. Lämpötilansäätimen 12 avulla diälyysinesteen lämpötila nostetaan haluttuun arvoon ja pysytetään tässä arvossa.

Veridialysaattorin osasto 1 täytetään samanaikaisesti fysiologisella seerumilla ja tämän tilan sisäänmenopää yhdistetään potilaan valtimoon, seerumi korvataan verellä ja tilan lähtöpää yhdistetään potilaan laskimoon.

Dialyysi voidaan aloittaa kun pumppu 6 on saattanut dialyysipiirin sisältämän dialyysinesteen kiertämään. Dialyysineste läpäisee aktiivihiiltä sisältävän panoksen 7, joka pidättää osan epäpuhtauksista. Ultrasuodatus sikaa puolestaan pumpun 8 kehittämän alipaineen vaikutuksesta. Vereen liuenneet kaasut läpäisevät kalvon 2 ja kerääntyvät säiliön 11 yläpäähän.

Pumppu 8, joka on esimerkiksi peristalttityyppiä, imee ensin dialyysi-nestettä tai säiliön 11 yläpäässä olevaa liikailmaa. Dialyysinesteen pinta säädetään täten vakiokorkeudelle, joka vastaa pumpun imupuoleen yhdistetyn uppoputken pään tasoa. Säiliöstä poistettu dialyysineste otetaan talteen asteikolla varustettuun säiliöön 9· Pumpun 8 nopeus säädetään siten, että kaasuista vapautetun nesteen virtausnopeus on sama kuin haluttu ultrasuodatusnopeus. Paine-mittari 10 osoittaa yksinkertaisesti piirissä 5 vallitsevan alipaineeen. Jos tämän alipaineen arvo jostain syystä poikkeaa ennakolta asetettujen rajojen ulkopuolelle, käynnistyy hälytyssignaali.

Keksinnön mukaisen laitteen ansiosta saavutetaan huomattavia etuja. Ultrasuodatusnopeus voidaan määrätä ennakolta, ja tätä voidaan lisäksi valvoa ja tarpeen vaatiessa helposti korjata dialyysin joka hetkenä. Tämä dialyysi-virtaus on täten saatu riippumattomaksi kaikista niistä tekijöistä, joista se tähän asti on riippunut, kun dialyysinesteeseen kohdistetaan määrätyn suuruinen alipaine. Ultrasuodatuksen kontrolli on veridialyysin alalla ratkaiseva tekijä.

Lisäksi keksinnön mukainen laite on erittäin varma. Hälytysjärjestelmä, joka on yhdistetty painemittariin, joka puolestaan on liitetty dialyysinestettä sisältävään piiriin, antaa välittömästi signaalin mahdollisesta vikatoiminnasta. Hälytys "alhainen paine" voi osoittaa liian suurta poistomäärää ja suojaa täten kalvoa, kun taas hälytys "suuri paine" voi antaa osoituksen kalvon tai jonkin putken rikkoutumisesta tai päinvastoin jonkin putken tukkeutumisesta (syystä että se on puristunut kokoon). Siinä tapauksessa, että häiriö esiintyy veren kierto-piirissä (letku tukkeutunut tai katkennut, potilaan verenpaine laskenut), mikä 6 60502 aiheuttaa veridialysaattorissa verenpaineen äkkivaihtelun, välittää ultrasuoda-tettu neste tämän tiedon dialyysinesteeseen ja laukaisee hälytyksen.

Lopuksi mainittakoon, että käytettävää laitteistoa voidaan huomattavasti yksinkertaistaa. Erikoisesti todettakoon, ettei enää tarvita tavanomaisesti käytettyjä lisälaitteita, kuten dialyysikylvyn regeneraattoria ja veridialyysin valvontalaitteita.

Koko tarvittava dialyysinestemäärä voidaan valmistaa etukäteen ja dialyysi-nesteen koostumus voidaan tutkia ennen veridialyysikäsittelyä ja haluttaessa säätää sopivaan arvoon. Johtokyvyn mittaus tulee täten tarpeettomaksi veridialyysi-käsittelyn aikana. Koska lisäksi verenvuoto automaattisesti rajoittuu poistetun dialyysinesteen määrään, ja koska lisäksi tarkastusikkunan 1U kautta voidaan joka hetkenä tarkastaa dialyysinesteen korkeus ja tämän nesteen väri, voidaan värimittari korvata näkötarkastuksella. Valvontalaitteisto voidaan veridialyy-sissä supistaa hälyttimillä varustettuun painemittariin 10 ja ultrasuodatuksessa asteikolla varustettuun ultrasuodatesäiliöön 9·

Keksinnön mukainen laite soveltuu erikoisesti veridialyysiä varten. Tämä laite voidaan kuitenkin myös helposti sovittaa pelkkään ultrasuodatukseen. Tällöin on ainoastaan pumppu 8 liitettävä virran puolella sijaitsevaan veren ultrasuodatus-kalvon muotoaan muuttamattomaan osastoon sen jälkeen, kun tämä osasto mahdollisesti on täytetty nesteellä (ultrasuodoksella tai jollain muulla nesteellä), jolloin poistetaan nestemäärä, joka on yhtä suuri kuin halutun ultrasuodoksen määrä.

Seuraavat esimerkit kuvaavat keksintöä ja näyttävät keksinnön mukaisen laitteen tehokasta soveltamista sellaisten kalvojen yhteydessä, joilla on hyvät ultrasuodatusominaisuudet.

Esimerkki 1 Käytetään kuvion kaaviollisesti näyttämää laitetta. Veridialysaattori 1 on FR-patentissa 1 597 87I+ selitettyä tyyppiä. Dialysaattori on varustettu regeneroitua selluloosaa olevalla veridialyysikalvolla, joka on kaupan myytävänä- 2 nimellä "Cuprophan". Tämän kalvon pinta on 0,9 m ja kalvo mahdollistaa 1,7 millilitran suuruisen ultrasuodatusmäärän neliömetriä ja mm Hg:a kohden. Säiliö 11 on ruostumatonta terästä oleva astia, jonka tilavuus on 1+0 litraa, ja jonka yläosassa on tarkastusikkunat 1U. Painemittarissa 10 on suuren ja pienen paineen hälyttimet.

Kiertopumppu 6 on keskipäkotyyppiä.

Poistopumppu 8 on tilavuusmääräistä peristalttityyppiä, jossa on paksu-seinämäiset putket. Säiliönä 9 on 5 litran asteikolla varustettu mittalasi. Polypropyleeniä oleva panos 7 sisältää 500 g aktiivihiiltä. Lämmityslaitteena 12 τ 60502 on 1 kW:n sähkövastus ja säädin, jonka avulla dialyysinesteen lämpötilaa voidaan pitää 38°C:ssa. Nämä eri elimet on yhdistetty toisiinsa paksuseinämäisillä sili-konielastomeeriputkilla joiden halkaisijat ovat 8-1 k mm.

Dialyysinesteen kiertopiiri 5 täytetään alkaen korkeimmalla sijaitsevasta .... .. ..... 3 liitoskohdasta tavalliseen tapaan. Säiliön 11 ylapaahan jaa 100 cm suuruinen ilmamäärä. Dialyysineste saatetaan kiertämään ja mitataan sen johtokyky. Veri-dialysaattori yhdistetään 55 kg painavaan lampaaseen ja aloitetaan käsittely.

Pumpun 8 nopeus säädetään siten, että saadaan kaasuista vapautettu 2000 cm /h suuruinen ultrasuodosmäärä ja tarkastetaan joka tunti, että poistettu määrä vastaa haluttua määrää (tarpeen vaatiessa säädetään pumpun 8 nopeutta).

Käsittely kestää 10 tuntia, jolloin verenpaine dialysaattorissa pysytetään arvossa noin + 60 mm Hg ja painemittarin 10 osoittama paine arvossa noin 100 mm Hg. Lampaan veren virtsa-ainepitoisuus laskee arvosta 2,5 g/1 arvoon 1,5 g/1. Kreatiinin ja virtsahapon määrät dialyysinesteessä ovat käytännöllisesti katsoen nollan suuruiset sen jälkeen, kun dialyysineste on virrannut aktiivihiiltä sisältävän panoksen läpi. Lisäksi poistetaan lampaasta ultrasuodattamalla 2 litraa nestettä.

Esimerkki 2 Käytetään samaa laitetta kuin esimerkissä 1, mutta korvataan "Cuprophan"-kalvo kalvolla, joka on tehty akrylonitriilin ja natriummetallyylisulfonaatin sekapolymeraatista, joka sisältää 89,5 % akrylonitriiliä. Kalvolle on suoritettu lämminvesikäsittely 90°C:ssa ja kalvoa on venytetty 180 %. Tällä kalvolla saavutetaan kuusi kertaa suurempi ultrasuodatusmäärä kuin edellisellä kalvolla, kun kaikki muut olosuhteet ovat samat.

Suoritetaan koe joka suhteessa samalla tavalla kuin esimerkin 1 yhteydessä selitettiin ja erikoisesti pumppua 8 käytetään samalla nopeudella, niin että saadaan poistetuksi sama tilavuusmäärä ultrasuodosta. Painemittarin 10 osoittama paine pidetään arvossa noin + 10 mm Hg.

Esimerkki 3 Käytetään samaa laitetta kuin esimerkissä 2, mutta käyttämättä pumppua 8 paitsi dialyysin aikana vapautuneen pienen kaasumäärän poistamiseksi.

10 tuntia kestäneen käsittelyn jälkeen on veren puhdistuminen yhtä tyydyttävää kuin esimerkissä 2, mutta lammas ei ole menettänyt painoaan.

Käytön aikana painemittari 10 osoittaa noin + 30 mm Hg painetta.