SE449302B - Anordning for iordningstellande av en hemodialyslosning, valfritt innehallande bikarbonat - Google Patents

Description

15 20 PJ n 30 449 302 2 föreliggande uppfinning i korrekt perspektiv med avseen~ de på recirkulation och användning av en venturianord- ning innefattar US-PS 3 352 779, 3 690 340, 3 722 680, 3 753 493, 3 843 099 och 3 882 020.

Föreliggande uppfinning skapar ett hemodialys-system, som möjliggör kontinuerligt iordningsställande och till- förande till en konstgjord njure av en hemodialyslös- ning, eller dialysat, och av bikarbonat.

Apparaten innefattar, i korthet, en huvudtillför- selledning mellan en vattenkälla och njuren och inbe- griper en primär recirkulationskrets med en venturi- anordning för blandning av dialysat-koncentratet med avluftat vatten och en sekundär recirkulationskrets för preliminärt bildande av en utspädd bikarbonat- -innehållande lösning, som sedan tillföres den primära cirkulationskretsen för blandning med de andra dialy- satkomponenterna och tillförsel till njuren.

Närmare bestämt har den inledningvis utpekade apparaten kännetecknen enligt patentkraven.

Processen nödvändiggör recirkulation av det blan- dade fluidet genom den blandande venturianordningen i vardera recirkulatíonskrets i en sådan mängd, som överskrider tillförselhastigheten på färskvattnet, med företrädesvis 50-l50% av färskvattnet.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, där fig l illustre- rar apparaten enligt uppfinningen i det bästa kända ut- förandet och arrangemanget av elementen i apparaten för genomförandet av förfarandet enligt uppfinningen och fig 2 visar en blandningsventurianordning i tvärsektion.

Allmänt betraktat består apparaten av en vattenkälla 10 och av en hemodialysanordning eller konstgjord njure 20, vilka är inbördes förbundna medelst en huvudledning 30. En dialysatrecirkulationskrets 40 är placerad nära njuren och en bikarbonatrecirkulationskrets 50 är placerad nära vattenkällan, varvid båda kretsarna är direkt anslutna till huvudledningen 30. Dialysat- 10 15 20 25 30 35 449 302 3 recirkulationskretsen 40 tjänar till att iordning- ställa normal hemodialysatlösning, innehållande ace- tat, medan bikarbonatrecirkulationskretsen 50 iord- ningställer en utspädd bikarbonatlösning, som sedan matas till den nedströms belägna kretsen 40 för bland- ning med de andra kemiska komponenterna för normalt dialysatkoncentrat, så att uppfinningens bikarbonat- innehållande hemodialyslösning erhålles. Kretsen 50 innehåller även medel för avlägsnande av löst luft och bubblor från det inkommande vattnet. Recirkula- tionskretsarna 40 och 50 samt sättet att utnyttja dem skall nu beskrivas närmare.

Såsom framgår i fig 1 inträder vatten i huvud- ledningen 30 via en tryckreglerventil 12 med kon- ventionell konstruktion med ett reglerat, förvalt tryck, som vanligen ligger inom området ca 6,89 x 103 - 68,9 x 103 Pa, och rör sig från vänster till höger, mot njuren 20.

Bikarbonatrecirkulationskretsen 50 innefattar en sektion av huvudledningen 30 och en recirkulations- ledning 13, som sträcker sig från en anslutning 14 vid sin uppströmsände till en anslutning 15 vid sin nedströmsände. Kretsen 50 och elementen i ledningen 13 har den dubbla funktionen att tillföra den önska- de utspädda bikarbonatlösningen och att avlufta den däri cirkulerande vätskan. En blandande venturianord- ning 16 är anordnad i närheten av anslutningsstället 14. Venturianordningens 16 förträngda parti 17 är medelst en ledning 18 och en ventil ll anslutet till en tank 19, som rymmer ett vattenhaltigt bikarbonat- innehållande koncentrat.

Elementen för avluftning av den cirkulerande vätskan består av en variabel flödesstrypning 21, en pump 22 och bubbelbortföringsorgan, eller luftfälla 23, vilka är anordnade nedströms om venturianordningen 16, såsom vi- sas. Ett konduktiviteten mätande organ 27, inbegripande 10 15 20 25 30 35 449 502 4 sonder 24, 25 och en temperaturkompensationssond 26 av konventionell konstruktion, är placerad omedelbart ned- ströms om pumpen 22, varvid dessa sonder kontinuerligt kontrollerar konduktiviteten hos den recirkulerande vätskan, som utgöres av en blandning av det inkommande vattnet och bikarbonatkoncentratet från tanken 19.

Bikarbonatkoncentratet kan helt enkelt utgöras av en vattenhaltig bikarbonatlösning, bildad av natrium- bikarbonat och vatten; andra alkalimetallkarbonater, speciellt kalium, undvikes företrädesvis. Det föredragna koncentratet innehåller en blandning av natriumklorid och natriumbikarbonat och med tillräcklig natriumklorid- halt för att vara ledande i en grad, som möjliggör kor- rekt bestämning av små variationer från ett förinställt konduktivitetsvärde, som representerar den önskade bikar- bonatkoncentrationen. Ett för detta syfte tillfredsstäl- lande koncentrat innehållande 40 g/1 till 80 g/l natrium- bikarbonat och 20 g/1 till 50 g/1 NaCl.

Kretsen 50 tjänar till att bilda en utspädd vatten- lösning av bikarbonat och att recirkulera denna lösning med hjälp av pumpen 22, som är företrädesvis av kugg- hjulstyp. Pumpens 22 hastighet regleras medelst, och va- rierar i gensvar till, styrsignaler från en bikarbonat- -servoregulator 28, som samverkar med en temperaturkom- pensator 29. Sådana regulatorer är välkända för fackman-h nen på hemodialysområdet, och flera lämpade enheter är tillgängliga i USA. I enlighet med förfarandet enligt uppfinningen kan bikarbonat ersätta en del eller helheten av acetatet i normalt dialysat som allmänt används i he- modialyssammanhang över hela världen. Kretsen 50 skapar ett arrangemang, medelst vilket varje önskad styrka på den vattenhaltiga bikarbonatlösningen kan kontinuerligt åstadkommas genom att först blanda vatten och koncentrat i venturianordningen l6 och sedan mera genomgripande blanda och göra likformigare kompositionen av den ut- spädda lösningen under recirkulationen i kretsen 50; pumpens 22 hastighet har ett minimum, som alstrar en så- 10 15 20 25 30 35 449 302 5 dan hastighet på vätskecirkulationen i ledningen l3f som överskrider flödeshastigheten av det till led- ningen 30 inkommande vattnet, liksom av flödeshastighe- ten för det färdiga dialysatet till njuren 20. En sådan minimihastighet hos pumpen 22 säkerställer recirkula-_ tion av viss mängd blandad, utspädd bikarbonatlösning i huvudledningen 30 mellan anslutningsställena 15 och 14. Det har visat sig önskvärt att säkerställa att mäng- den av recirkulerande, blandad vätska överskrider mäng- den av inkommande vatten och är inom området ca 25-300% av denna vattenvolym, företrädesvis inom omrädet ca 50-150% av den ingående vattenvolymen.

Pumpens 22 ögonblickshastighet varierar alltefter behovet för att pumpen skall fullgöra sina multifunk- tioner. Mängden av bikarbonatkoncentrat, som inträder i systemet, är i beroende av graden av sug, som skapas i förträngningen 17 hos venturianordningen 16, och det- ta sug är direkt beroende av flödeshastigheten för den recirkulerande vätskan i ledningen 13. Därutöver tjänar pumpen 22, venturianordningen 16 och den variabla stryp- ventilen 21 till att reducera trycket från det normala vatteningângstrycket vid 14 på ca 6,89 x 103 - 68,9 x l03 3 tiil 86,5 x 103 Pa undertryck relativt atmosfärstrycket mel- Pa så att trycket ligger inom området 59,9 x 10 lan förträngningen 21 och pumpen 22 för syftet att bilda bubblor av den i det inkommande vattnet lösta luften, varvid dessa bubblor kan avlägsnas i bubbelbortförings- eller luftfällan 23. Luftfällan 23 kan ha kon- ventionell utformning och innefattar i det illustrerade utförandet en flytande kula 31 med en axel 32, vars ver- tikala rörelse öppnar eller stänger en luftventilations- organet, öppning 33 med hjälp av ett tillslutningselement 34. Så- som indikerats ovan ökas eller minskas pumpens 22 hastig- het så att tillräckligt sug skapas för att indraga bi- karbonatkoncentratmängden i venturianordningen 16, vilken mängd efter utspädning med det inkommande vattnet skapar det förinställda konduktivitetsvärdet, som kontinuerligt 10 15 20 25 30 35 449 302 6 mätes medelst enheten 27. Typiskt inställes vid regula- torn 28 ett litet konduktivitetsomrâde, varvid uppmätta avvikelser från det bringar pumpen 22 till att öka eller minska hastigheten, så att den förut valda bikarbonat- koncentrationen på den utspädda lösningen vidmakthålà Ies. Reglerenheten 28 ger också styrsignaler till den variabla flödesstrypningen 21, så att tillräckligt tryck- fall erhålles i den recirkulerande vätskan för bubbel- bildning, när pumpens 22 hastighet varierar för vidmakt- hållandet av den önskade bikarbonatkoncentrationen.

Detta arrangemang med kombination av avluftning och iord- ningsställande av bikarbonatlösning genom användningen av en gemensam pump 22, som_regleras på det beskrivna sättet, och lokaliseringen av dem i en recirkulations- krets borta från huvudledningen 30 ger den ytterligare fördelen, att trycket som upprättas av inloppstryckre- gulatorn 12 fortplantar sig genom anslutningsstället 14 till anslutningsstället 15, varvid denna konstans med avseende på inlopps- och utloppstrycken vid kretsen 50 strävar att avleda varje tendens hos pumpen 22 att på oönskvärt vis påverka systemets balans genom fluktuatio- ner i hastigheten i gensvar till styrsignaler eller till luftbubblor som passerar genom den.

Den avluftade, utspädda bikarbonatlösningen övergår vid anslutningsstället 15 från kretsen 50 till huvudled-_ ningen 30 och inträder i kretsen 40 vid anslutningsstäl- let 37. Recirkulationskretsen 40 innefattar, i nedströms- riktningen mot njuren, en venturianordning 39 för dia- lysat, en konduktivitetmätanordning 41 och en pump 43.

Venturianordningen 39 är inkopplad i en recirkulations- ledning 42. Förträngningen 44 hos venturianordningen 39 är medelst en ledning 46 ansluten till en tank 48 med dialysatkoncentrat. Konduktivitetsanordningen 41 är lik den motsvarande enheten 27 i kretsen 50 och innefattar sonder 51, 52, som är anslutna till en servoregulator 54 för dialysat, och en temperaturkompensationssond 56, som är ansluten till en temperaturregulator 58, som i n). °> 10 15 20 25 30 35 449 302 7 sin tur är förbunden med dialysatregulatorn 54. Styr- signaler lämnas till pumpen 53 av servoregulatorn 54, vilken pump kan vara av kugghjulstyp eller av förträng- ningstyp, såsom i kretsen 50.

Elementen i kretsen 50 är i funktion hela den tid som en dialysatprodukt tillföres njuren 20, med undantag av att bikarbonatkoncentrattanken 19 är ur drift för matning av bikarbonat till venturianordningens 16 förträngning, när inget bikarbonat önskas i dialysatprodukten. Under sådana omständigheter stänges ventilen ll och får det inkommande vattnet passera genom ledningen 13, Venturi- anordningen 16 strypningen 21, pumpen 22 och luftfällan 23, så att löst luft och bubblor avlägsnas från vattnet och en avluftad vattenström anländer till anslutnings- stället 37 för cirkulation i dialysatkretsen 40. Från- varon av bikarbonattillförsel erfordrar endast en mindre justering av inställningen på den variabla förträngningen 2l och på pumpen 22 genom lämplig justering på bikarbo- natservoregulatorn 28.

Dialysat-venturianordningen 39 och bikarbonat-ventu- rianordningen 16 är lika till sin konstruktion, som bäst framträder i fig 2. Venturianordningen i fig 2 är av den typ som har en kort ingångssektion 60 och en lång- _ sträckt förträngning eller liv 62, till vilkens nedströms belägna ändparti koncentrattillförselledningen 64 är ansluten. Venturianordningens utgângsändparti 66 är vink- lat i mycket mindre omfattning än sektionen 60. Ingångs- vinkeln, utgångsvinkeln, förträngningens diameter och ven- turianordningarnas 16 och 39 fulla längd valdes så, att suget i förträngningen 62 maximeras vid minimalt tryck- fall över venturianordningarna för varje vald vätske- hastighet genom dess anordningar. Venturianordningar av denna generella typ är kommersiellt tillgängliga och tillfredsställande resultat har uppnåtts med en Herschel- -venturi av standardtyp.

Dialysatrecirkulationskretsen 40 opererar kontinuer- ligt för bildning av dialysatlösning med förut vald kom- 10 15 20 25 30 35 449 302 8 position och för överföring av denna lösning från pumpen 43 till huvudledningen 30, via ledningen 45, och sålun- da till njuren 20. Pumpen 43 regleras på samma sätt som- pumpen 22 i kretsen 50, såsom förklarats ovan. Recirkula- tionsmängden av blandningen av strömmen från kretsen 50 och av vätskan, som bildas i kretsen 50 och som förenas med strömmen vid anslutningsstället 37, bör vara en så- dan kvantitct, som överskrider den inkommande strömmen med en mängd inom området ca 25-300% och företrädesvis ca 50-150%.

Den önskade slutliga sammansättningen på dialysatet erhålles och hålles väsentligen konstant genom förval av det lilla området med konduktivitetsvärden, som svarar mot den önskade, förvalda koncentrationen av bikarbonat och acetat i den för övrigt normala dialysatlösningen.

Det i denna beskrivning och i kraven nyttjade ut- trycket “normalt dialysat" hänför sig till den utspädda lösning, som cirkulerar i den konstgjorda njuren på den ena sidan av dialysmembranet och har följande komposi- tionsområde: natrium 120-150 milliekvivalenter/l klorid 90-110 milliekvivalenter/1 kalcium l-4 milliekvivalenter/l magnesium 0-2 milliekvivalenter/1 kalium 0-3 milliekvivalenter/1 acetat 30-50 milliekvivalenter/l dextros (D-glukos) 0-4 g/l Med användning av ett inom ovannämnda gränser valt bikarbonat-salt-koncentrat bestämmes konduktivitetsvär- den experimentellt som en funktion av bikarbonatkoncentra- tionen i utspädda lösningar därav och dessa värden nytt- jas för reglering av gränserna för bikarbonat-servoregu- latorn 28. I syfte att erhålla den korrekta natriumkon- centrationen i det slutliga dialysatet är det nödvändigt att åstadkomma ett sådant dialysatkoncentrat för tanken 48, som innehåller mindre än den normala mängden natrium och klorid, i syfte att kompensera för mängderna av de 10 15 20 25 30 35 449 302 9 joner, som tillföres i bikarbonat-saltlösningen frân, kretsen 50, vilken utgör ingångsvätskan till kretsen 40 vid anslutningsstället 37. Ett lämpligt dialysat- koncentrat för tanken 48 kan ha följande kompositionš natriumklorid 100-200 g/l kaliumklorid 0,5-7,0 g/l kalciumklorid 3-10 g/1 magnesiumklorid 0,5-8,0 g/1 saltsyra 0-8,4 g/l natriumacetat 0-140 g/l dextros (D-glukos) 0-135 g/l Förfarandet och apparaten enligt uppfinningen med kretsarna 50 och 40 åvägabringar ett spektrum av bikar- bonat-acetat-innehållande hemodialyslösningar allt från inget bikarbonat och upp till inget acetat. Det skall emellertid framhållas, att alla sådana dialysatkomponén- ter i de förbättrade hemodialyslösningarna enligt upp- finningen, som föreligger i normalt dialysat enligt de- finitionen ovan, förutom acetatet, måste vara närva- 7 rande. Där bikarbonat ersätter acetat sker förbättring av patientaccepterandet hos sådana patienter, som hard någon sorts oförmåga att metabolisera acetat; där acetat reduceras med så mycket som ca l/4 av acetatkoncentratio- nen i normalt dialysat, och ersättes med bikarbonat, kan väsentligen befriande från effekter som närmar sig morbi- ditet uppnås. Ytterligare acetatersättande med bikarbonat, inbegripande fullständigt ersättande, är möjligt i till- lämpliga fall. När koncentrationen av acetatet endast reduceras, bör dialysatkoncentrat innehållande lägre acetatkoncentrationer införas i tanken 48 för att däri- genom uppnå den önskade blandningen av acetat och bikar- bonat.

Blandningar av acetat och bikarbonat erbjuder en kom- bination av fördelar, som innefattar undvikande av oöns- kade fällningsproblem med magnesium eller kalcium i kar- bonatkoncentrat och undvikande av oönskade effekter på vissa patienter. Den färdiga hemodialyslösningen enligt 10 15 20 25 30 449 502 10, uppfinningen har följande komposition: natriumjon 120-150 milliekvivalenter/1 kaliumjon 0-3 milliekvivalenter/1 kalciumjon l-4 milliekvivalenter/1 magnesiumjon 0-2 lmilliekvivalenter/l bikarbonatjon 0-40 milliekvivalenter/l kloridjon 90-110 milliekvivalenter/l acetatjon 45-0 milliekvivalenter/1 dextros (D-glukos) 0-4 g/l Följande exempel illustrerar det bästa för närvaran- de kända utförandet av uppfinningen för användning i hemodialys, där allt acetat i normalt dialysat ersättes med bikarbonat. Hemodialyslösningen innehåller räknat i mekv/1: Na* ~ 137; K* - 2; ca* - 3; Mg+2 - 1,5; Hco3' - 36; Cl- - 107,5. Denna lösning erhölls genom nyttjande som bikarbonat-saltkoncentratet en blandning av 31,4 g/l NaCl och 60,6 g/1 NaHCO3 samt ett modifierat dialysat- koncentrat, innehållande 160 g/1 NaCl, 5,5 g/1 KCl, 8,2 g/l CaCl2, 5,6 g/l MgCl2 och 5,1 g/l HCl.

Fackmannen på området har lätt att förstå, att hemo- dialyslösningar med ett valt blandningsförhållande mel- lan acetat och bikarbonat kan iordningsställas genom rutinmässigt initialt val_av de önskade proportionerna av bikarbonat och acetat och under nyttjande av de till- lämpliga konduktivitetsvärdena i regulatorerna 28 och 54 samt möjligheterna till modifikation av koncentraten för tankarna l9 och 48. Dessa erforderliga åtgärder er- fordrar endast rutinmässig tillämpning av apparattek- niska procedurer, sedan ett fåtal experimentella konduk- tivitetstester har utförts på valda modifierade koncent- rat.

Claims (6)

10 20 25 30 449 302 ll PATENTKRAV

1. Apparat för tillförande av en hemodialyslös- ning till en konstgjord njure (20), som medelst en huvudledning (30) är ansluten till en vattenkälla (10), åtminstone en recirkulationskrets (40; 50), en konduktivitetsmätanordning (4l; 27), en venturi- blandare (39; 16), vars förträngning är ansluten till en koncentrattank (48; 19) och en pump, som styres av konduktivitetsmätanordningen, k ä n n e t e c k - n a d därav, att ett inlopp till huvudledningen (30) är anslutet till vattenkällan (10) och ett utlopp från huvudledningen är anslutet till njuren (20), att apparaten vidare innefattar två recirkulations- kretsar, av vilka den ena innefattar en dialysatrecir- kulationskrets (40), som har en dialysatrecirkulations- ledning (42) och innehåller en första venturiblandare (39), som är ansluten till en dialysatkoncentrations- tank (48), en första pump (43) och en första konduk- tivitetsmätanordning (41), medelst vilken den första pumpen (43) styres, och av vilka den andra innehåller en bikarbonatrecirkulationskrets (50), som har en bikarbonatrecirkulationsledning (13) och innehåller en andra venturiblandare (16), som är ansluten till en bikarbonatkoncentrationstank (19) via en ledning (18), en andra pump (22) och en andra konduktivitets- mätanordning (27) medelst vilken den andra pumpen (22) styres, varvid båda recirkulationsledningarna (42; 13) har uppströms- och nedströmsändar anslutna till huvudledningen (30) vid uppströms- resp nedströms- ställen härav.

2. Apparat enligt kravet 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att resp konduktivitetsmätanordning (4l; 27) innefattar en temperaturkompensator (56; 29).

3. Apparat enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att resp venturiblandare (39; 16) 10 15 20 . _. ,...,__.-.-...,_. _. . _..... .._~..... 449 302 12 och konduktivitetsmätanordning (4l; 27) är anordnade i resp recirkulationsledning (42; 13) och att resp konduktivitetsmätanordning (41; 27) befinner sig ned- ströms om resp venturiblandare (39; 16).

4. Apparat enligt något av kraven 1 - 3, k ä n ~ n e t e c k n a d därav, att bikarbonatrecirkula~ tionsledningen (13) är ansluten till huvudledningen (30) uppströms om anslutningarna mellan denna senare ledning och dialysatrecirkulationsledningen (42).

5. Apparat enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att pumparnas (22, 43) utflöden är större än vattentillförseln till nämnda inlopp och uttaget av dialysat från nämnda utlopp med mellan 25% och 300%.

6. Apparat enligt något av kraven l - 5, k ä n - n e t e c k n a d därav, att bikarbonatrecirkulations- ledningen (13) innehåller ett flödesbegränsningsorgan (21) nedströms om den andra venturiblandare (16), vilket organ samverkar med den andra konduktivitetsmät- anordningen (27), varjämte bikarbonatrecírkulations~ ledningen (13) också innehåller en luftfâlla (23) nedströms om pumpen (22). 1,) f!