NO132892B - - Google Patents

Abstract

Kunstig nyre.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en kunstig nyre med ultrafiltrerende membran, spesielt en hemodialysør, som tillater regulering av ultrafiltreringsstrømmen.

Pasienter med helt eller delvis forstyrrende nyrefunksjoner underkastes vanligvis bloddialysebehandlinger med jevne mellomrom. Ved hver behandling bør man gjennom ultrafiltrering tvers igjennom dialysemembranet avskille noenlunde bestemte vannmengder for å unngå hypertensjon eller til og med ødemdannelse. Pasientens almentilstand beror i hovedsaken på mengden avskilt vann.

Idag avtapper man vann ved bloddialyse ved å regulere dialysevæskens undertrykk. Ettersom imidlertid ultrafi1-tratet avskilles samtidig med dialysevæsken vet man under dialysen vanligvis ikke hvor mye vann som tappes av.

Mengden avskilt vann beror på mange forskjellige faktorer, f.eks. blodets sammenpresning som varierer under bloddialysen; den nøyaktighet med hvilken man kjenner til blodtrykket og dialysevæskens trykk i nivå med membranet; membranets natur og dennes grad av igjentetting. Mengden avskilt vann er dessuten mer uregelmessig jo høyere ultrafiltreringsstrømningen membranet tillater. På det nuværende tidspunkt fører altså bloddialsyen paradoksalt'nok til usikrere resultater jo bedre ultrafiltreringsegénskapér membranet.oppviser.

Naturligvis kan man etterhvert gjennomføre korreksjoner, men disse bør ikke gjennomføres, altfor hurtig for ikke å forstyrre likevekten i selve' miljøet. Av denne-grunn er det ønskelig å kunne bestemme et ultrafiltreringsprogram før bloddialysen i stedet for å gjennomføré: -korreksjoner etterhvert.

'På dén annen' side kan'' de.moderne membraner gi alt-

for høye ultrafiltreringsstrømmer, særlig ved behandling av barn. Det er altså viktig at man kan redusere disse strømninger til akseptable verdier og i visse tilfelle til og med helt under-trykke ultrafiltreringen.

Foreliggende oppfinnelse har altså til formål å frembringe en enkel og sikker måte til å fremtvinge på forhånd bestemte ultrafiltreringsstrømmer under bloddialyse for pro-gressivt og med presisjon å kunne tilbakeføre til pasienten den riktige vekt ved slutten av dialysen. Et annet formål er å frembringe bdre utnytting av-kapasiteten i dialysemembranet som tillater høye ultrafiltreringsstrømmer.

Oppfinnelsen har således som gjenstand en'kunstig membrannyre som tillater en nøyaktig regulering, av. ultrafil-treringsstrømmen omfattende et første rom som gjennomløpes av blodet, atskilt ved membranet fra et andre rom, og den kunstige membrannyren karakteriseres ved at det andre rom.er en del av en lukket krets med- konstant :volum i forbindelse med en pumpeanordning som tillater å regulere avt.appingshastigheten og med kontrollinnretninger for mengden av væske som trekkes ut fra kretsen.

Den avtappede'væske erstattes samtidig med et

like stort volum ultrafiltrat som fra blodet har trengt gjennom membranet.....

For enkelthets skyld' menes i det følgende med uttrykket "dialysevæske"' væsken- i' det lukkede rom, hvorved man bør innse at denne væske kan inneholde økende mengde, ultrafiltrat under behandlingens gang. - Andelen ultrafiltrat forblir vanligvis ubetydelig og utgjør maksimalt noen prosent av.dialysevæskens volum.

Det er ikke nødvendig fullstendig å eliminere gassen (såsom luft) fra' dette rom hvis ikke volumet av gjenværende gass forlenger behandlingstiden ut over akseptable grenser. Et gjenværende gassvolum på under.500 cm^, fortrinnsvis mindre enn 200' cf? , kan tolereres. Trykkforskjellen mellom-blpddialysemembranets begge sider er'ikke véséntlig.. Denne trykkforskjell, beror spesielt pa membranets -natur (permeabilitet, mekanisk motstand), ultrafiltreringsstrømmen, graden av ,gjentet.ting og forskjellen' mellom blodets og dialysevæskens osmotiske trykk. Det er imidlertid fordelaktig å holde denne trykkforskjell innen på forhånd bestemte grenser, hvorved en overskridelse av disse grenser er et tegn på driftsforstyrrelser. Ettersom blodtrykket praktisk talt er- konstant, nøyer man seg vanligvis med å overvåke det trykk som hersker i rommet med dialysevæske. Dette trykk er vanligvis lavere enn atmosfæretrykket (ned til 500 mm Hg ved anvendelse av-tette membraner), men det kan også være noe høyere enn atmosfæretrykket (meget permeable membraner, regulering av ultrafiltreringsstrømmen til meget små verdier). Når apparatet brukes til bloddialyse uten ultrafiltrering, kom-penseres trykket i rommet helt enkelt forskjellen mellom blodets og dialysevæskens osmotiske trykk, dvs. ca. 30 mm Hg.

Dialysevæsken tappes av fra dette rommet ved hjelp av en hvilken- som helst egnet innretning, f.eks. en pumpe (volumetrisk eller ikke-volumetrisk) eller en vakuumdannende innretning. Under avtappingen fjerner man de gasser som enten til å begynne med var oppløst i dialysevæsken eller i ultra-filtratét, eller som har diffundert gjennom membranet. Volumet avtappet væske bør altså måles etter avgassing, f.eks. i en gradert sylinder. Hvis ønskelig kan avtappingsanordningens funksjon reguleres ved hjelp av en programanordning som er styrt av et detektororgan som måler volumet eller strømmen av avtappet og avgasses væske...

En apparatur ifølge oppfinnelsen består i hovedsaken av en bloddialysator, en beholder for dialysevæske, en sirkulasjonspumpe, en anordning for avtapping med regulert strømningshastighet samt sammenbindende rør, hvorved alle disse konstruksjonselementer har et konstant indre volum. Vidre kan apparaturen være'utstyrt med forskjellige hjelpeorganer slik som termostat, regenerator for dialysevæsken (f.eks. en patron med absorberende karbon eller med et kompleks av ureaer og ammoniakkabsorbator (harpiks eller fosfat av zirkonium); en hy-poklorittkilde), manometer med kontakter for høyt og lavt trykk, samt andre sikkerhetsinnretninger, f.eks. avstengnings-kraner.

Forbindelsesrørende er rør, med. tykk. vegg av typen

vakuumrør...•

Beholderen for dialysevæsken skal være konstruert for uten nevne verdig de f ormering .'å motstå , det undertrykk som den kan utsettes - fori dvs. den•skal ha tykke eller forsterkede vegger. Egnede konstruksjonsmaterialer , er. glass , rustfritt stål og polymerer som tåler sterilisering. - ■ Ved' en normal dialyse forbrukes vanligvis pa. 300 1 dialysevæske, hvilket medfører"at det er nødvendig med en volum-inøs apparatur.

Man foretrekker å anvende de kompakte, apparater som har begynt å komme på markedet. Disse er utstyrt med forskjellige regenereringssystemer- hvilke gjør det mulig å arbeide , med et redusert væskevolum som sikrulerer i en- sluttet krets, hvorved avfallsproduktene'(f.eks. karbamid, urinsyre, kreatin) oppfanges eller ødelegges av regenereringssystem slik som de som er beskrevet ovenfor.

Det er mulig ytterligere å redusere dialysevæskens volum hvis man tillater blodet å inneholde mere karbamid enn det som er vanlig. Man vet at mennesker kan tåle opptil ca. 4 g karbamid pr. liter blod. Det er altså mulig å foreta bloddialysen først når blodet inneholder f.eks. 3 g karbamid pr. liter. Et volum dialysevæske på 40 1 (det vil si det tilsvarende en normal pasients vannmengde) kan således teoretisk anvendes for å redusere karbamidinnholdet med 50%, dvs. å senke innholdet til 1,5 g/l, uten at regnerering er nødvendig. Den således av-skilte karbamidmengde tilsvarer stort sett den mengde som

dannes i løpet av y døgn.

Selv om et slikt volum på 40 1 er tilstrekkelig for fra blodet å' skille de' andre' avf allsproduktene er det praktisk til dialysekretsen å"slutte en regenerator av ovenfor angitte type for å øke bloddialysens hurtighet og effektivitet.

Oppfinnelsen beskrives nærmere nedenfor under henvisning til den ledsagende tegning som skjematisk <p>g uten bestemt skala viser en foretrukken-utførelsesform av en kunstig nyre ifølge' oppfinnelsen.

En bloddialysator 1 er -utstyrt med et dialysemem-bran 2 som tillater ultrafiltrering av blodet; Dette membran skiller et kammer 3, ment til sirkulasjon av det blod som skål renses, frå et kammer 4, ment for dialysevæsken. Dialysevæsken er innesluttet i et rom med definert volum 5 som danner en lukket krets med konstant volum og som særskilt.består av kammeret 4, en beholder 11 og en sirkulasjonspumpe 6, hvilket .. tilbakefører dialysevæsken til kretsens indre med en hastighet som tilsvarer normale bloddialysebetingelser.

Beholderen 11 (volum 40 1) er laget av rustfritt stål. Den er hensiktsmessig i den øvre del utstyrt med et inspeksjonsvindu 14 av glass. En avappingspumpe 8 av volumetrisk type suger væske fra rommet 5 ved hjelp av et kort, ned-adrettet rør og pumper denne væske ned i en gradert sylinder 9. Et manometer 10 indikerer til enhver tid det undertrykk som hersker på et bestemt sted i rommet 5-. Den er utstyrt med minimums- og maksimumskontakter, hvilke er forbundet med en alarmanordning 13 som f.eks. avgir et akustisk varselssignal. En patron 7 med aktivt karbon er anbragt i returledningen til bloddialysatoren. En temperaturreguleringsanordning 12 holder dialysevæskens temperatur ved en verdi på 37-38°C.

Apparatet virker på følgende måte. Til rommet 5 tilføres et egnet volum dialysevæske som er fremstilt og blir kontrollert ifølge vanlige fremgangsmåter (f.eks. måling av ledningsevnen). Gjennom inspeksjonsvinduet 14 er det mulig å overvåke væskenivået som bør ligge så nær enden av sugerøret som mulig. Gjennom anordningen 12 oppvarmes dialysevæsken til ønsket temperatur og holdes ved denne temperatur.

Samtidig fyller man bloddialsyatorens 1 kammer 3 med fysiologisk serum og forener kammerinnløpet med en arterie hos pasienten. Man fortrenger serumet med blod og tilslutter kammerutløpet til en vene hos pasienten.

Når dialysevæsken er bragt til sirkulering ved hjelp av pumpen 6, kan dialysen begynne. Dialysevæsken passerer gjennom patronen 7 med aktivt karbon som binder en del av for-urensningene. Under påvirkning av det undertrykk som dannes av pumpen 8 starter også ultrafiltreringen. De i blodet oppløste gasser trenger gjennom membranet 2 og samles i toppen av beholderen 11.

Pumpen 8 som f.eks. er av peristaltisk type, suger i begynnelsen dialysevæske eller luft som finnes i overskudd i toppen a<y> beholderen 11. Dialysevæsken innstilles deretter på et konstant nivå .tilsvarende enden av pumpens 8 nedådrettede sugerør. Den fr.a beholderen 11 avtappedé''dialysevæske oppsamles i en gradert sylinder 9. Man regulerer pumpens 8 hastighet, slik at strømmen av avgasset dialysevæske blir like stor som den

ønskede ultrafiltratstrøm. Manometeret 10 viser det undertrykk som hersker i kretsen 5..Om til noe tidspunkt verdien av disse undertrykk avviker fra det på forhånd bestemte trykk om-' råde, utløses alarmsignalet.

Apparatet ifølge oppfinnelsen oppviser betydelige fordeler. Ønsket ultrafiltreringsstrøm kan" bestemmes -på for-

hånd og denne strøm kan dessuten kontrolleres, og hvis nødvendig, lett korrigeres når som helst .under dialysen. Denne strøm gjøres således uavhengig .av alle de faktorer som den hittil har vært avhengig av når man har lagt et bestemt undertrykk på dialysevæsken. Kontrollen av .ultrafiltreringen er av avgjørende be-tydning ved bloddialyse.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er videre meget sikkert. Alarmsystemet som er forbundet med manometeret som måler trykket i rommet med dialysevæske gir umiddelbart signal ved enhver forstyrrelse. Alarmen ved for lavt trykk kan så-

ledes bety en alt for stor avtapningshastighet og det kan bidra til at membranet avskjermes. Alarm ved for høyt trykk kan be-

ty brudd på membranet eller på en rørledning eller stopp -i en rørledning (ved avsetninger). Om dessuten en forstyrrelse inn-treffer i blodkretsen (rørbrudd eller tilstoppet rør; blod-trykksfall hos pasienten) og fremkaller en heftig endring av blodtrykket i dialysatoren, kommer ultrafiltratet til å'over-

føre denne forandring fullstendig til dialysevæsken slik at alarmsignalet utløses.

Apparatet kan dessuten forenkles betydelig. Det

er ikke lenger nødvendig å anvende slik hjelpeutrustning som ellers -vanligvis måtte anvendes, slik som anordninger for frem-stilling av dialysebad og organer for overvåking av bloddia-

lysen. Hele mengden dialysevæske kan i stedet fremstilles på forhånd og dialysevæskens^sammensetning kan kontrolleres før bloddialysen og hvis ønskelig, justeres slik at den ideelle sammensetning oppnås.. Ledningsevnemåling blir, altså unødvendig under selve dialysen. Ettersom dessuten en blodlekkasje auto-matisk er begrenset til mengden av tappet dialysevæske og ettersom videre■inspeksjonsvinduet lH gjør det mulig til enhver tid

å kontrollere dialysevæskens nivå og dennes farge, kan farge-målingen erstattes ved en visuell kontroll. Kontrollutrustning-en kan således ved bloddi.alyse reduseres til manometeret 10- med

tilhørende alarmanordning og "ved ultråfiltreririg til den-grader-; te sylinder 9.

Apparatet ifølge oppfinnelsen er av spesiell interesse for blo.ddialyse, men det'kan lett tilpasses til ren ultrafiltrering. Det er herved tilstrekkelig å kople-pumpen, 8-.

til et ikke-deformerbart'kammer som grenser til nedstrømsiden av membranet i et apparat for ultrafiltrering av blod, eventuelt, etter fylling av. kammeret med en væske (ultrafiltrat- eller væske av annen art), hvoretter man avtapper en væskemengde like. stor som den ønskede mengde ultrafiltrat.. - .

Oppfinnelsen illustreres ved følgende eksempler

som viser apparatets verdi ved anvendelse av membraner med gode ultrafiItreringsegenskaper.

Eksempel 1

Det henvises til et apparat som vist på tegningen.

Bloddialysatoren 1 er av den type som er beskrevet i det

franske patent nr. 1.597.874. ' ~Den' er utstyrt med et dialyse-membran av regenerert cellulose '( i salg.under navnet "Cuprophan") . Membranet har en flate pa 0,9 m 2 og ti.llater en ultrafiltrer-ings'strømningshastighet på 1,7 ml/time/m 2 og pr. mm Hg. Beholderen 11 består av rustfritt stål og har et volum, på 40 1. Den er utstyrt med et inspeksjonsvindu 14 i sin øvre del. Manometeret 10 har alarmkontakter for høyt, henholdsvis lavt trykk. Sirkulasjonspumpen 6 er av sentrifugaltypen.

Av.tapningspumper 8 er en volumetrisk pumpe av peristaltisk type med tykkveggede rør. ■ Sylinderen 9 er gradert til 5 i. Patronen 7 består av polypropen og inneholder 500 g aktivt karbon. Anordningen 12 består av en elektrisk motstand,

(1 kW) og en regulator som gjør det mulig å holde dialysevæskens temperatur på 38°C. Disse forskjellige organer er forenet med andre ved hjelp av tykkveggede silikonelastrør (indre diameter 8 mm, ytre diameter 14 mm). Apparatet kan anvendes som følger.

Man 'fyller på vanlig måte rommet 5 med dialysevæske. fra den øverst beliggende rørkop Lir.g. I toppen av beholderen 11. gjenstår 100 cm^ luft. Ma: > f tarter' sirkulas j onen av dialysevæske og man kontrollerer dennes ledningsevne. Bloddialysatoren tilsluttes til en søye med en vekt på 55 'kg og behandlingen begynnes ..

Man regulerer hastigheten av pumpen 8 slik at den pumper 200 cm^ avgasset væske pr. time og man kontrollerer hver time at den avtappede væskemengde er den ønskede (hvis det er. nødvendig forandrer man hastigheten på pumpen 8).

Behandlingen varer 10 timer og i løpet av dette tidsrom holder blodtrykket i•dialysatoren seg på + 60 mm Hg mens det på manometeret 10 målte trykk er -100 mm Hg. Innholdet

av karbamid i søyens blod synker fra 2,5 g/l til 1,35 g/l. Innholdet av kreatinin og urinsyre i dialysevæsken er praktisk talt null etter gjennomgang gjennom patronen 7 med aktivt karbon. Fra søyen er 2 1 væske tappet av ved ultrafiltrering.

Eksempel 2 '

I samme apparat som i eksempel 1, men med "Cuprophan"-membranet erstattet med et membran av et kopolymer av akrylnitril og natriummetallylsulfonat (89,5% akrylnitril)^ hvilket membran er underkastet en varmebehandling i vannet ved 90°C under en samtidig strekning på l80%. Dette membran tillater en seks ganger større ultrafiltreringsstrømningshastighet enn "Cuprophan"-membranet under samme betingelser.

Det gjennomføres et bruksforsøk på samme måte som

i eksempel 1. Fremfor alt får pumpen 8 arbeide med samme

. hastighet slik at man oppnår et like stort volum ultrafiltrat.

Det på manometeret 10 målte trykk holder seg på ca. + 10 mm Hg.

Eksempel 3

Man anvendes samme apparat som i eksempel 2.

Pumpen 8 anvendes dog kun for å skille ut den ubetydelige mengde gass som frigjøres under dialysen.

Etter 10 timers behandling er rensningen av blodet like-tilfredsstillende som i eksempel 2, men søyen har ikke tapt noen vekt.

Under behandlingen viser manometeret 10 et trykk

på ca. + 30 mm" Hg.

Claims (5)

1. Kunstig membrannyre som tillater en nøyaktig regulering av ultrafiltreringsstrømmen omfattende en første rom (3) som gjennomløpes av blodet, atskilt ved membranet (2) fra et andre rom (4), karakterisert ved' at det andre rom er en del av en lukket krets med konstant■volum (4,5, 11) i forbindelse med en pumpeanordning (8) som tillater å regulere avtappingshastigheten og med kontrollinnretninger (9) for mengden av væske som trekkes ut fra kretsen.

2. Kunstig nyre ifølge krav 1, karakterisert ved at kretsen står i forbindelse med et manometer (10) som tillater å kontrollere trykket mellom to på forhånd bestemte verdier mindre enn trykket av blodet mot membranet.

3. Kunstig nyre ifølge krav 2,karakterisert ved at manometeret (10) er et kontaktmanometer med en minimums- og en maksimumskontakt, og er forbundet med en alarm og/eller sikkerh°tsinnretning (13).

4. Kunstig nyre ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at kretsen (4,5,11) omfatter innretninger (12) for regulering av temperatur.

5. Kunstig nyre ifølge krav 4,karakterisert ved at den lukkede krets videre omfatter en regenerator (7) for regenerering av dialysevæsken på i og for seg kjent måte.