DE3328744A1

DE3328744A1 - Haemodialysevorrichtung

Info

Publication number: DE3328744A1
Application number: DE19833328744
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. 6370 Oberursel Kalepky
Original assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Current assignee: Fresenius SE and Co KGaA
Priority date: 1983-08-09
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1985-02-28

Description

Hämodialysevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Hämodialysevorrichtung mit einem Dialysator,# der einen Kreislauf für Dialysierflüssigkeit und einen extrakorporalen Kreislauf für Blut aufweist, bei der einer der Kreisläufe ein Bilanziersystem für die exakt#' Zu- und Abführung einer der Flüssigkeiten und eine Ultrafiltrationseinrichtung zur Entfernung von Wasser aus Blut au-fweist, die Kreisläufe jeweils wenigstens eine Pumpe zum Umpumpen der Flüssigkeit aufweisen und der Kreislauf für die Dialysierflüssigkeit mit einer Einrichtung zur Bereitstellung von Dialysierflüssigkeit und einer Pumpe verbunden ist.
Eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art ist beispielsweise aus den DE-OSen 24 44 258, 26 34 238, 28 38 414 oder 30 06 718 bekannt. Die in diesen DE-OSen beschriebenen Vorrichtungen gehören zur Klasse der sogen. Single-Pass-Geräte, bei denen die Dialysierflüssigkeit nur einmal durch den Dialysator geführt und anschließend verworfen wird.
Dies hat gegenüber der aus der DE-PS 22 59 787 beschriebenen Tankniere den Vorteil, daß die Effektivität der Dialyse von der Zusammensetzung der Dialysierflüssigkeit un- beeinträchtigt bleibt, da diese konstant ist.
Um die Ultrafiltrationsrate genau bestimmen zu können, sind diese Vorrichtungen mit einem geschlossenen Dialysierflüssigkeitskreislauf versehen, der durch den Dialysator führt und aus dem mit Hilfe einer Ultrafiltrationspumpe die gewünschten Ultrafiltratmengen entnommen werden.
Diese entnommenen Mengen strömen aus dem Blut über die Dialysemembran nach, da der Kreislauf geschlossen ist und die in diesem Kreislauf enthaltenen Fluide inkompressibel sind.
Die Arbeitsweise dieses geschlossenen Kreislaufs ist natürlich dann beendet, wenn die in diesem Kreislauf enthaltene Dialysierflüssigkeit einmal durch den Dialysator gelaufen ist. Zu diesem Zweck ist der Kreislauf mit einem Bilanziersystem verbunden, das wenigstens eine Bilanzkammer, vorzugsweise zwei Bilanzkammern, aufweist. Eine derartige Bilanzkammer ist durch eine Membran regelmäßig in zwei Kammerteile geteilt, wobei die eine Kammerhälfte die frische Dialysierflüssigkeit und die andere Kammerhälfte die verbrauchte Dialysierflüssigkeit aufnimmt.
Durch Anordnungentsprechender Ventile am Ein- und Ausgang der jeweiligen Kammerhälften sowie durch Pumpen in den Zu- und Ableitungen dieser Membrankammerhälften wird der Kreislauf der Dialysierflüssigkeit derart gesteuert, daß die in der einen Hälfte enthaltene Flüssigkeitsmenge volumenmäßig durch die in der anderen Hälfte enthaltene Flüssigkeitsmenge verdrängt wird.
Diese bekannten Vorrichtungen sind sehr aufwendig ausgelegt, da die zu ultrafiltrierende Dialysierflüssigkeitsmenge einem Verbrauch an Dialysierflüssigkeit in Höhe von etwa 120 - 240 Ltr. gegenübersteht, d.h. daß die U1-trafiltrationsmenge nur 1 % der Dialysierflüssigkeits- menge beträgt. insofern muß die gesamte Vorrichtung sehr genau beim Bilanzieren und Ultrafiltrieren arbeiten, um die Gesundheit des Patienten nicht zu beeinträchtigen.
Dies macht hochpräzis gearbeitete Teile beim Einbau in diese Vorrichtungen nötig, was natürlich erheblich auf die Kosten durchschlägt. Weiterhin sind derartige Präzisionsteile stärker dem Verschleiß ausgesetzt als weniger präzis gearbeitete Teile, so daß hierdurch eine erhöhte Wartung notwendig wird. Hierzu ist festzustellen, daß die Wartungskosten von Jahr zu Jahr steigen und somit die Unterhaltungskosten derartiger Vorrichtungen mit der Zeit erheblich anwachsen.
Weiterhin ist hinzuzufügen, daß die in dem Kreislauf enthaltene verbrauchte Dialysierflüssigkeit von Luftblasen befreit werden muß, die zwangsläufig bei der Ultrafiltration entstehen und die Bilanzierung stören. Hierzu ist in dem Kreislauf beispielsweise gem. DE-OS 28 38 414 ein Luftabscheider vorgesehen, mit dem diese die Bilanzierung störenden Luftblasen entfernt werden. Weiterhin ist die Temperierung der Dialysierflüssigkeit genau einzuhalten, um hierdurch auftretende Volumenunterschiede zu vermeiden.
Diese bekannten Systeme erschweren somit die Ultrafiltration und bilanzieren auf der Seite der Dialysierflüssigkeit, ohne daß auf die Bedingungen des Blutkreislaufs direkt abgestellt würde. Dieser weist lediglich einen arteriellen und venösen Teil mit entsprechenden Druckmeldern sowie einer Blutpumpe und einer Luftfalle auf.
Im Gegensatz zu der aufwendigen Bilanziereinheit ist hier lediglich ein Schlauchsystem für den Blutkreislauf in Form eines Wegwerfteils notwendig, dessen Kosten im Gegensatz zur Dialysierflüssigkeitsapparatur fallen, da die Stückzahlen immer höher steigen.
Gegenüber der Hämodialyse ist die Bestimmung der Ultrafiltrationsmenge bei der Hämofiltration relativ einfach, da diese Menge nicht von einer großen Dialysierflüssigkeitsmenge überlagert wird. Bei diesem Verfahren wird eine relativ große Menge (etwa 30 Ltr.) Flüssigkeit dem Patienten entzogen und durch eine bestimmte Menge Substitutionsflüssigkeit wieder ersetzt, wobei die Differenz der Mengen die Ultrafiltratmenge angibt. Bei diesem Verfahren muß natürlich ebenfalls die Zugabe der Substitu--tionsflüssigkeit zum Blut genau bilanziert werden, was nach dem Zweiwaagen-Verfahren (DE-OS 25 52 304), Einwaagen-Verfahren (DE-OS 26 29 717) oder dem Durchfluß-Verfahren (DE-OS 26 07 022) erfolgen kann. Entsprechend diesen Bilanziersystemen wird die Substitutionslösungszugabe bzw. die zu entnehmende Ultrafiltratmenge so gesteuert, daß der Patient am Ende der Behandlung den gewünschten Wasserverlust aufweist.
Die letztgenannten Bialnzierungssysteme sind jedoch nicht mit den Bilanzierungssystemen der Hämodialysevorrichtungen zu vergleichen, da hier eine völlig andere Bilanzierungsart vorliegt und Bilanzierungsfehler keinesfalls derart weitreichende Folgen haben, wie bei den Hämodialysevorrichtungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, die kostengünstiger herzustellen und zu betreiben ist, und bei der hochpräzis hergestellte Teile und ein Luftabscheider entfallen, ohne daß gegenüber der auf der Dialysierflüssigkeitsseite bilanzierenden Systemen die Genauigkeit der Arbeitsweise abnimmt.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zunächst den Vorteil auf, daß die Bilanzierung und die Ultrafiltration unmittelbar auf der Blutseite durchgeführt wird. Bisher erfolgte nämlich - wie eingangs erläutert - die Entziehung von Ultrafiltrat sowie die Bilanzierung ohne direkten Bezug auf die Verhältnisse im Blut, so daß eine direkte Kontrolle der Ultrafiltration anhand der im Blut vorliegenden Verhältnisse nicht möglich war.
Erfindungsgemiß werden nunmehr die Bilanzierung und auch die Ultrafiltration unmittelbar im Blut vorgenommen, wobei eine direkte Kontrolle der im Blut vorliegenden Verhältnisse ermijglicht wird. Demzufolge können im Blutkreislauf auftretende Unregelmäßigkeiten, beispielsweise eine Störung aer Bilanzierung oder Ultrafiltration, sofort erkannt und entprechende Maßnahmen getroffen werden.
Gegenüber den bekannten bilanzierenden Vorrichtungen, die mit hohem Herstellungsaufwand hergestellt worden sind und erhebliche Wartungskosten verbrauchen, da hochpräzis herzustellende Teile e#ingesetzt und entsprechend gewartet werden müssen, handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine erheblich einfacher aufgebaute Apparatur, da die wesentlichen bilanzierenden, das Blut enthaltenden Teile nach jeder Behandlung verworfen werden, somit also #vorteilhafterweise Einmal-Teile (disposables) sind. Demgemäß entfällt also eine komplizierte, immer wieder zu erfolgende Sterilisierung der Apparatur, da werkseitig sterilisierte Teile auf Kunststoffbasis eingesetzt werden können, die den technischen Anforderungen vollauf genügen. Die bei der Kunststoffverarbeitung vorliegende Genauigkeit reicht nämlich für den erfindunsgemäßen Zweck aus, so daß Bilanzkammern u.dgl. als Spritzgußteile u.dgl.
hergestellt und mit üblichen Kunststoffmembranen als Trennelement vorsehen werden können.
Dieses in Form eines geschlossenen Schlauchsystems vorliegende Bilanzierungssystem, das wenigstens eine Bilanzkammer aufweist, wird mit entsprechenden Pumpen und Absperrorganen auf der Frontplatte der Dialysevorrichtung verbunden und ist nach Ablauf des üblichen Startprogramms einsatzbereit.
Im übrigen entfallen bei dem Einsatz eines derartigen Einmal systems auf der Blutseite mit Bilanziersystem die kritischen Sterilitätsprobleme innerhalb des Dialysierlösungskreislaufs, also insbesondere in den Bilanzkammern.
Da auf der Blutseite zur Erzeugung von Ultrafiltrat mit Überdruck gearbeitet werden muß, entfällt auch das Problem der Entgasung des Bluts, so daß die im Stand der Technik eingesetzten Entgasungssysteme entfallen können, die für eine exakte Bilanzierung zwingend notwendig waren. Auch dies bringt eine Einsparung der Produktionskosten, da wenigstens eine Entgasungspumpe sowie eine spezielle Entgasungskammer entfallen können. Darüber hinaus hat diese Arbeitsweise sogar den Vorteil, daß evtl. freigesetzte Gase bei Überdruck im Blut gelöst werden, so daß sicher Gasblasen vermieden werden, die die Bilanzierung stören könnten.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Ausführungsformen sind anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichn#ung erläutert: Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Dialysevorrichtung mit einer Bilanzkammer auf der Blutseite, Fig. 2 eine Dialysevorrichtung, die weitgehend der in Fig. 1 gezeigten Dialysevorrixziltung ähnelt, jedoch mit zwei Bilanzkammern, Fig. 3 schematisch eine Dialysevorrichtung mit zwei Bilanzkarrmern, die fluidisch gekoppelt sind und Fig. 4-eine Dialysevorrichtung gemäß #Fig. 3, jedoch mit vier Bilanzkammern.
In Fig. 1 ist mit 10 eine Dialysevorrichtung gezeigt, die im wesentlichen aus dem Dialysator 12, dem Dialysierflüssigkeitskreislauf 14 und dem extrakorporalen Blutkreislauf 16 besteht.
Der Dialysator 12 ist auf der Dialysierkreislaufseite an seinem Eingang über eine Leitung 18 mit einer Einrichtung zur Bereitstellung der Dialysierflüssigkeit verbunden, die aus dem Stand der Technik bekannt ist und auf deren Erläuterung verzichtet wird. Bezüglich der Einrichtung 20 wird auf die DE-OSen 28 38 414, 30 06 718 oder die US-PS 42 93 409 verwiesen,# d.h. die Dialysierflüssigkeit wird durch Mischen eines Konzentrats mit Frischwasser hergestellt, erwärmt und danach -entgast. Anstelle dieser kontinuierlich hergestellten Dialysierflüssigkeit kann jedoch auch vorgefertigte Dialysierflüssigkeit verwendet werden.
Am Ausgang des Dialysierflüssigkeitskreislaufs 14 ist der Dialysator 12 über eine Leitung 22 mit einer Pumpe 24 verbunden, an die sich eine Abflußleitung 26 anschließt.
-Die Pumpe 24 pumpt im wesentlichen ohne Erzeugung eines Unterdrucks die Dialysierflüssigkeit aus der Einrichtung 20 durch den Dialysator 12, in dem die Wechselwirkung zwischen der Dialysierflüssigkeit und den Membranoberflächen stattfindet.
Der Blutkreislauf 16 weist zunächst einen arteriellen Anschluß 28 an den Patienten auf, über den das -zu reinigende Blut entnommen wird. Dieser arterille Anschluß 28 ist über eine Leitung 30 mit der Bilanzkammer 32 verbunden.
Um das aus dem arteriellen Anschluß 28 entnommene Blut in diese Bilanzkammer 32 zu fördern, ist in die Leitung 30 eine Pumpe 34, vorzugsweise eine Schlauchpumpe, eingeschaltet.
Die Bilanzkammer 32 besteht im wesentlichen aus einem Kammerkörper 36 und ist durch eine bewegliche Membran 38 in die Kammerhälften 40 und 42 geteilt. Diese Kammerhälften 40 und 42 weisen ein in etwa gleiches Volumen auf und sind in ihrer Gestalt so beschaffen, daß sich die bewegliche elastische Membran 38 völlig an ihre Wandungen anlegen kann.
Jede Kammerhälfte 40 und 42 ist durch den Kammerkörper 36 hindurch über eine Öffnung 44 und 46 mit der Leitung 45 bzw.
58 verbunden und schafft somit eine Strömungsverbindung hiermit.
Die Leitung 45 ist stromab der Pumpe 34 mit einer Abzweigung 48 versehen, von der eine Leitung 50 abgeht, die mit dem Eingang des Dialysators verbunden ist. In diese Leitung 50 ist eine weitere Pumpe 52 eingeschaltet, die wiederum vorteilhafterweise als Schlauchpumpe - wie dargestellt - ausgebildet ist.
Der Ausgang des Dialysators 12 ist über eine Leitung 54 mit einer Dreiwegeabzweigung 56 verbunden, die der Abzweigung 48 gleicht. Diese Abzweigung 56 ist wiederum über eine Leitung 58 über die Öffnung 46 mit der Bilanzkammer 32, also mit der zweiten Kammerhälfte 42 in Strömungsverbindung.
An die Abzweigung 56 schließt sich weiterhin eine Leitung 60 an, die über eine Luftfalle 62 und eine venöse Klemme 63 mit dem venösen Anschluß 64 am Patienten verbunden ist.
Weiterhin sind- in die Leitung 30 zwischen der Pumpe 34 und der Abzweigung 48 ein Absperrorgan 66 zwischen der Verzweigung 48 und dem Eingang des Dialysators 12 ein Absperrorgan in die Leitung 50 eingeschaltet, zwischen dem Ausgang des Dialysators und der Abzweigung 56 ein Absperrorgan 70 in die Leitung 54 eingeschaltet und zwischen der Abzweigung 56 und der Luftfalle 62 ein Absperrorgan 72 in die Leitung 60 eingeschaltet.
Diese Absperrorgane 66 - 72 können als übliche Ventile, beispielsweise als Quetschventile oder Rückschlagventile ausgebildet sein. Vorteilhafterweise sind sie als Quetschventile ausgebildet, die auf den Außenumfang der vorteilhafterweise als elastische Schläuche ausgebildeten Leitungen 30, 45, 50,54,58, 60 einwirken.
Das Kammergehäuse 36 ist vorteilhafterweise aus einem unelastischen, durchsichtigen Kunststoff gefertigt, beispielsweise aus Hart-PVC, Acrylglas oder Polycarbonat und ist vorteilhafterweise in zwei Hälften geteilt, zwischen die die Membran 38 eingesetzt werden kann.
Die Membran 38 ist entweder aus einem gummielastischen Material, so daß es durch Zug gedehnt werden kann oder aber weist eine entsprechende Wellung auf, wodurch sich die Membran ohne Dehnung an die Innenwand der Kammer anlegen kann. Diese Membran ist vorteilhafterweise aus dem gleichen Material wie das Kammergehäuse, beispielsweise aus PVC und kann in dieses Kammergehäuse eingeschweißt werden.
Weiterhin ist zwischen dem arteriellen Anschluß 28 und der Pumpe 34 eine weitere Leitung 74 mit der Leitung 30 verbunden. Das andere Ende der Leitung 74 ist stromab der Pumpe 52 mit der Leitung 50 verbunden. In diese Leitung 74 ist eine Pumpe 76 eingeschaltet, die vorteilhafterweise als Schlauchpumpe ausgebildet ist, sofern die Leitung 74, wie die übrigen Leitungen 30, 45, 50, 54, 58, 60, als Schlauch aus einem Kunststoffmaterial, wie PVC oder dgl. ausgebildet ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Dialysev#orrichtung 10 arbeitet auf folgende Weise: Zum Füllen der linken Kammerhälfte 40 mit Blut sind zunächst die Absperrorgane 68 und 70 geschlossen, während die Absperrorgane 66 und 72 geöffnet sind. Zugleich arbeitet die Pumpe 34, während die Pumpe 52 steht. Über diese Pumpe 34 wird dem arteriellen Anschluß Blut entnommen, das solange in die linke Kammerhälfte gepumpt wird, bis sich die Membran 38 völlig an die Wand del rechten Kammerhälfte 42 angelegt hat.
Das Ende des Füllvorgangs kann entweder mit einem Durchflußmesser oder aber mit einer entsprechenden Motorschaltung der Pumpe 34 gemessen werden, da die Pumpe durch den sich erhöhenden Druck am Ende des Füllvorryangs eine erhöhte Leistungsaufnahme aufweist, die durc:h eine entsprechende Schaltung festgestellt werden kann. Diese elektronisch regulierte Endlagenabschaltung wird bevorzugt. Sie setzt dabei den Motor 34 außer Betrieb, schließt die Absperrorgane 66 und 72, öffnet die Absperrorgane 68 und 70 und setzt zugleich die Pumpe 52 in Betrieb. Diese Pumpe 52 pumpt nunmehr das in der linken Kammerhälfte 40 befindliche Blut über die Leitung 50 in und durch den Dialysator 12, durch die Leitung 54 und die Leitung 58 in die rechte Kammerhälfte 42. Bei diesem Vor-gang wird also das in der linken Kammerhälfte 40 befindliche Blutvolumen durch das in die rechte Kammerhälfte 42 einströmende Blutvolumen volumetrisch verdrängt. Da hier gleiche Blutvolumina gefördert werden, handelt es sich um einen im wesentlichen druckausgeglichenen Vorgang, d.h. die im Dialysator 12 befindlichen Dialysemembranen werden bei dieser Betriebsweise nicht druckaufbeschlagt. Dementsprechend findet also keine Ultrafiltration bei dieser Betriebsweise statt.
Zur Entleerung der rechten Kammerhälfte 42 wird das Abschaltsignal der Pumpe 52 herangezogen, das zugleich die Absperrorgane 68 und 70 schließt und die Absperrorgane 66, 52 und die Pumpe 34 in den Betriebszustand überführt. Danach beginnt der Füllzyklus aufs neue. Bei diesem Füllzyklus wird das in der rechten Bilanzkammerhälfte 42 enthaltene Blut durch das in die linke Bilanzkammerhälfte 40 einströmende Blut verdrängt und gelangt über die Leitungen 58 und 60 sowie die Luftfalle 62 zum venösen Anschluß 64 des Patienten.
Bei der vorstehend erwähnten Betriebsweise findet im wesentlichen keine Ultrafiltration statt, da - wie vorstehend erläutert - volumetrisch identische Mengen verdrängt werden.
Zur Erzeugung dieser Ultrafiltration wird daher zusätzliches Blut über die Leitung 74 mit Hilfe der Pumpe 76 aus dem "offenen System" in das geschlossene System" eingespeist. Dieses "geschlossene System" wird durch die Bilanzkammer 32 und die mit der Bilanzkammer 32 und dem Dialysator 12 verbundenen Leitungen 45, 50, 54 und 58 sowie die Abzweigungen 48 und 56 gebildet, die die Leitungen 45 und 50 bzw. 54 und 58 verbinden.
Da es sich bei dem "geschlossenen System" um ein volumenkonstantes System handelt, das bereits völlig mit Blut gefüllt ist, wird jedes weitere Flüssigkeitsvolumen, das über die Leitung 74 hinzugefördert wird, zwangsläufig über die Membranen des Dialysators 12 verdrängt, d.h. - ultrafiltriert. Dementsprechend stellt die Pumpe 76, die üblicherweise synchron zur Pumpe 52 läuft bzw. steht, eine Ultrafiltratpumpe dar.
Vorteilhafterweise arbeitet die Pumpe 76 volumetrisch, so daß die Menge Ultrafiltrat über die Pumpengeschwindigkeit und die Zahl er Pumpentakte genau bestimmt werden kann.
Dabei läßt sich natürlich die Betriebsweise der Pumpe 76 verändern. Sie kann beispielsweise mit gleichbleibender Pumpgeschwindigkeit betrieben werden, also volumenkonstant, wobei sich die Druckverhältnisse im geschlossenen System u.U-. verändern können, da die Membranen des Dialysators 12 bei der Blutbehandlung Veränderungen unterworfen werden.
Andererseits kann jedoch auch die Pumpe 76 druckkonstant gesteuert werden, wobei sich die Pumpengeschwindigkeit, d.h. das Fördervolumen, entsprechend ändern kann. Dieses kann jedoch exakt über die Zeit ermittelt werden.
Die in Fig. 1 gezeigte Dialysevorrichtung arbeitet diskontinuierlich, da im ersten Takt die Bilanzkammer 32 gefüllt wird, wobei eine äquivalente Menge Blut zum venösen Anschluß 64 hin verdrängt wird, während im zweiten dar auf folgenden Takt das Blut in einem geschlossenen Kreislauf von der linken Kammerhälfte 40 durch den Dialysator 12 zur rechten Kammerhälfte 42 geführt wird.
Die in Fig. 2 gezeigte Dialysevorrichtung 80 stellt eine Fortentwicklung der Dialysevorrichtung 10 gem. Fig. 1 dar, da sie kontinuierlich arbeitet.
In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform entsprechen die Bilanzkammern 82 und 84 im wesentlichen der Bilanz--kammer 32 gem. Fig. 1, so daß auf deren Beschreibung Bezug genommen wird. Allerdings weisen die Bilanzkammern 82 und 84 jeweils zwei Öffnungen 86 und 88 bzw. 90 und 92 für die linke Kammerhälfte 94 bzw. 96 auf, während die rechte Kammerhälfte 98, 100 entsprechende Öffnungen 102, 104 bzw. 106, 108 besitzt. Demzufolge können bei dieser Ausführungsform die Abzweigungen 48 und 56 je Bilanzkammer 32, 82 oder 85 entfallen.
Der arterielle Anschluß 110 ist mit einer Leitung 112, in der eine Pumpe 114 vorgesehen ist, die der Pumpe 34 gem. Fig. 1 entspricht, mit einer Abzweigung 116 verbunden. Von dieser Abzweigung 116 gehen zwei Leitungen 118 und 120 ab, die jeweils mit der Öffnung 86 bzw. 106 der linken Kammerhälfte 94 der Bilanzkammer 82 bzw. der rechten Kammerhälfte 100 der Bilanzkammer 84 verbunden sind.
Von den Ausgangsöffnungen 88 und 108 dieser Kammerhälften 94 und 100 gehen die Leitungen 122, 124 ab, die sich in der Abzweigung 126 vereinigen. Diese Abzweigung 126 ist dann über die Leitung 128 mit dem Eingang des Dialysators 130 verbunden.
Der Ausgang des Dialysators 130 ist über die Leitung 132 mit der Abzweigung 134 verbunden, von der zwei Leitungen 136 und 138 abzweigen, die mit dem Eingang 92 der linken Kammerhälfte 96 der Bilanzkammer 84 bzw. mit der Eingangsöffnung 104 der rechten Kammerhälfte 98 der Bilanzkammer 82 verbunden sind.
Die Ausgangsöffnungen 90 und 102 dieser Bilanzkammerhälften sind über die Leitungen 140 und 142 mit der Abzweigung 144 verbunden, von der eine Leitung 146 abgeht, die. mit dem venösen Anschluß 148 verbunden ist.
Die Dialysevorrichtung 80 weist zwei Gruppen von Absperrorganen auf, die wechselseitig betätigt werden, d.h.
während die erste Gruppe geschlossen ist, ist die zweite Gruppe offen und umgekehrt.
Zur ersten Gruppe von Absperrorganen gehören die Absperrorgane 150, 152, 154 und 156, die in die Leitungen 118, 142, 124 bzw. 136 eingeschaltet sind.
Zu der zweiten Gruppe gehören die Absperrorgane 158, 160, 162 und 164, die in die Leitungen 120, 140, 122 bzw. 138 eingeschaltet sind.
Weiterhin ist in die Leitung 132 eine Pumpe 166 eingeschaltet, die das Blut aus den jeweiligen Bilanzkammer- hälften 94 bzw. 100 durch den Dialysator zurück in die Bilanzkammerhälften 98 bzw. 96 pumpt.
Weiterhin ist stromauf der Pumpe 114 in die Leitung 112 eine Leitung 168 eingeschaltet, deren anderes Ende mit der Leitung 128 verbunden ist. In dieser leitung 168 ist wiederum eine Pumpe 170 vorgesehen, die in Art und Wirkung der Pumpe 76 gem. Fig. 1 entspricht, also eine Ultrafiltratpumpe ist.
Die in Fig. 2 gezeigte Dialysevorrichtung 80 gestattet -wie vorstehend erläutert - gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Dialysevorrichtung 10 eine kontinuierliche Arbeitsweise, wobei die Gruppen der Absperrorgane 150 - 156 bzw. 158 - 164 entsprechend umgeschaltet werden. Dabei sind die Pumpen 114 und 166 vorteilhafterweise derart abgestimmt, daß die Umschaltung erst dann erfolgt, wenn beide Pumpen ihre Endlage erreicht haben. Somit arbeiten beide Pumpen im wesentlichen kontinuierlich und sind lediglich dann in der Aus-Stellung, sofern die andere Pumpe etwas langsamer arbeitet.
Demgegenüber läuft die Pumpe 170, die ausschließlich zu Ultrafiltrationszwecken dient, praktisch kontinuierlich während der Hämodialysebehandlung, es sei denn, daß die Behandlungsmethode selbst variiert wird, also bestimmte Behandlungsperioden ohne Ultrafiltration durchgeführt werden.
Ansonsten entsprechen sämtliche Funktionen im wesentlichen denjenigen der Dialysevorrichtung 10 gem. Fig. 1.
In Fig. 3 ist eine Dialysevorrichtung 180 gezeigt, die ebenfalls wie die Dialysevorrichtung 10 gem. Fig. 1 diskontinuierlich arbeitet, jedoch zwei Bilanzkammern 182 und 184 aufweist. Im Unterschied zu der Bilanzkammer 32 gem. Fig. 1, bei der zwei Bilanzkammerhälten 40 und 42 mit Blut gefüllt#werden, wird bei der in Fig. 3 gezeigten Dialysevorrichtung 180 jeweils nur eine Bilanzkammerhälfte 185--und 186 mit Blut beaufschlagt, während die jeweils andere, durch eine Membran 188 getrennte Bilanzkammerhälfte 190 und 192 #mit einem Fluid, beispielsweise Luft oder einer Flüssigkeit; beaufschlagt wird. Vorteilhafterweise stehen die beiden Bilanzkammerhälften 190 und 192 in Strömungsverbindung und sind, wie in Abb. 3 gezeigt, über eine Leitung 194 miteinander verbunden. In diese Leitung 194 ist eine Pumpe 196 eingeschaltet, die ihre Pumprichtung nach Bedarf umkehren kann, also das Fluid aus der Kammerhälfte L90 in-die Kammerhälfte 192 oder umgekehrt pumpt.
Die mit Blut beaufschlagten Bilanzkammerhälten 184 und 186 weisen in ähnlicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform eine Zuführungsleitung 198 und eine Abführungsleitung 200 auf, die mit dem Dialysator verbunden ist. Der Ausgang des Dia#lysators ist über eine Leitung 202 mit dem Eingang der anderen Bilanzkammerhälfte 186 verbunden, deren Ausgang wiederum über eine Leitung 204 mit dem venösen Zugang verbunden ist.
Die Leitungen 198, 200, 202 und 204 weisen jeweils Absperrorgane 206, 208, 210 und 212 auf, wobei die Absperrorgane 206 und 212 umgekehrt zu den Absperrorganen 208 und 210 betrieben werden, d.h. die beiden Gruppen öffnen und schließen sich alternativ, und zwar in derselben Weise wie die Ausführungsform gem. Fig. 1, worau#f Bezug genommen wird.
Entsprechend der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist auch in dieser Ausführungsform eine Bypassleitung 214 vorgesehen, die stromauf des Absperrorgans 206 von der Leitung 198 abgeht und stromab des Absperrorgans 208 mit der Leitung 200 verbunden ist. In diese Leitung 214 ist eine Pumpe 216 eingeschaltet, die als Ultrafiltratpumpe dient.
Vorteilhafterweise weisen die Kammerhälftcn 190 und 192 jeweils einen Füllanschluß 218 und 220 auf, der über ein Absperrorgan 222 und 242 entsprechend gesperrt oder geöffnet werden kann. Vorteilhafterweise wird man hierzu eine Schlauchklemme einsetzen. Diese Füllanschlüsse 218 und 220 sind, sofern Flüssigkeit, insbesondere eine isotonische, sterile Kochsalzlösung eingesetzt wird, mit einem Kochsalzlösungsbeutel 226 verbunden, aus dem die zum Füllen notwendige Lösungsmenge entnommen werden kann.
Die in Fig. 3 gezeigte Dialysevorrichtung 180 wird auf folgende Weise betrieben: Zunächst wird in der linken Kammerhälfte 184 die Membran 188 zur Anlage an die Kammerwand gebracht. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß das Absperrorgan 222 geöffnet wird und Kochsalzlösung durch manuellen Druck auf den Beutel 226 in die rechte Kammerhälfte 190 gedrückt wird.
Wenn diese Kammerhälfte 190 mit Kochsalzlösung gefüllt ist, wird das Ventil 222 geschlossen und das Ventil 224 geöffnet.
Danach wird das Ventil 206 geöffnet und die Pumpe 196 betätigt, -die das Fluid von der linken Bilanzkammer 182 zur rechten Bilanzkammer 184 drückt. Hierdurch entsteht ein Unterdruck in der Leitung 198, was zur Förderung von Blut in die Bilanzkammer 184 führt. Danach wird Kochsalzlösung erneut dem Bilanzierungssystem zugeführt, wobei die Bilanzkammer 192 vollständig von Luft befreit wird und mit Kochsalzlösung gefüllt wird.
Danach wird die Pumpe 196 auf Linkslauf gestellt, d.h.
das Fluid wird wieder auf die linke Seite gepumpt. Dabei sind die Ventile 208 und 210 geöffnet, während die Ventile 206 und 212 geschlossen sind. Hierdurch wird wieder der geschlossene Kreislauf erzeugt. Zugleich wird die Ultra- flltratpumpe 216 in der gleichen Weise in Betrieb gesetzt, wie dies bei der Erläuterung der Fig. 1 beschrieben worden# ist-.
Danach schließt sich wiederum das Befüllen der linken Bilanzkammerhälfte 184 an, während aus der rechten Bilanzkammerhälfte 186 das Blut zum venösen Anschluß verdrängt wird.
Wird ein inkompressibles Pumpfluid, beispielsweise die vorher erwähnte isotonische sterile Kochsalzlösung gewählt, so ist infolge der Inkompressibilitat der Flüssigkeit das Pumpvolumen vorgegeben und bleibt somit konstant.
Dies bedeutet, da#ß an die Fertigungsgenauigkeit der Bilanzkammern 182 und 184 keine sonderlich hohen Bedingungen gestellt werden, also die üblichen Spritzgußbedingungen für die Herstell-ung derartiger Kammern ausreichen.
Andererseits kann gemäß einer weiteren Ausführungsform jedoch auch ein kompressibles Medium, beispielsweise Luft durch die Pumpe 196 zwischen den beiden Bilanzkammern 182 und 184 bewegt werden. Dabei ist die Pumpe 196 so ausgelegt, daß stets beide Membranen 188 der Kammern 182 und 184 sicher an die rechte bzw. linke Kammerwand zu liegen kommen.
Infolge der Kompressibilität dieses Fluids kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Bypasieitung 214 und die Pumpe 216 entfallen, sofern das Kammervolumen der Bilanzkammer 182 größer ist als das Kammervolumen der Bilanzkammer 184. Dabei ist der Differenzbetrag#V der Volumenbetrag, der je Takt als Ultrafiltrat durch die Membran des Dialysators 230 entfernt wird.
Gemäß der letzten Ausführungsform unter Einsatz eines kompressiblen Fluids werden also im Vergleich zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform zwei Pumpen überflüssig, wobei die verbleibende dritte Pumpe nicht direkt mit dem Blut in Berührung kommt, so daß die auf Schlauchpumpen zurückzuführende Hämolyse entfällt. Bei einem Einsatz eines inkompressiblen Mediums entfällt immer noch eine Pumpe, wobei die verbleibende, das Fluid bewegende Pumpe, eine Blutpumpe ersetzt. Im übrigen wird hierdurch auch das Problem der Partikel beseitigt, die durch Abrieb in den Pumpenschläuchen üblicherweise entstehen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann bei Einsatz eines kompressiblen Mediums das Kammervolumen der kleineren Bilanzkammer 184 veränderbar sein. Hierzu ist gemäß der in Fig. 3 ebenfalls gezeigten Ausführungsform in der Bilanzkammer eine Öffnung 232 vorgesehen, deren Innenvolumen durch ein verschiebbares Element 234 verändert werden kann. Dabei ist das Innenvolumen der Öffnung 232 derart gestaltet, daß durch Verschieben des Elements 234 beliebige Ultrafiltrationsmengen, von Null beginnend bis zu einem maximal zulässigen Wert, eingestellt werden können.
In einer weiteren Ausführungsform läßt sich die vorstehend beschriebene Ultrafiltration durch unterschiedlich große Bilanzkammern auch auf inkompressible Medien übertragen, sofern der Überschuß iiV des inkompressiblen Mediums in einen elastischen Speicher 236 gepumpt wird, der mit der Leitung 194 verbunden ist. Bei dieser Betriebsart pumpt die Pumpe das inkompressible Fluid von der linken Bilanzkammer 182 in die rechte Bilanzkammer 184 und anschlieend den Überschuß des Mediums in den Speicher 236. Der Speicher 236 nimmt dabei die jeweils überschüssigen Mengen Fluid auf und gibt sie infolge seiner elastischen Eigenschaften wieder ab, wenn die mit Blut gefüllte Bilanzkammer 182 über den Dialysator in die rechte Bilanzkammer 184 entleert wird.
Die in Fig. 1 und 3 gezeigten Dialysevorrichtungen 10 und 180 eignen sich wegen ihrer diskontinuierlichen Betriebs- weise für die sogen. Single-Needle-Dialyse, bei der nur ein Blutanschluß über eine y-förmige Nadel zum Einsatz kommt.
Zu diesem Zweck ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform, was jedoch auch auf die Ausführungsform von Fig. 1 übertragen werden kann, stromab des Absperrorgans 212 ein elastischer Speicher 238 eingeschaltet, an den sich ein Absperrorgan 240 anschließt Dieses Absperrorgan 240 ist synchronisiert mit den Absperrorganen 208 und 210, öffnet sich also, wenn das Blut im geschlossenen System gefördert wird. Ein solcher Speicher ist beispielsweise in der DE-OS 31 31 075 beschrieben, auf deren Offenbarung Bezug genommen wird.
Im übrigen entsprechen die Ausführungen der Bilanzkammern 182 und. 184 im wesentlichen denjenigen der Fig. 1 und 2, auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.
In Fig. 4 ist eine weitere Dialysevorrichtung 250 gezeigt, deren Arbeitsprinzip im wesentlichen der Dialysevorrichtung 180 gem. Fig. 3 entspricht. Infolge der doppelten Anordnung der Bilanzkammern kann jedoch diese Vorrichtung 250, ähnlich wie die in Fig. 2 gezeigte Dialysevorrichtung 80-, kontinuierlich arbeiten.
Diese Dialysevorrichtung 250 weist jeweils zwei Bilanzkammergruppen auf, die aus den Bilanzkammern 252, 254, 256 und 260 bestehen. Dabei können jeweils die eine Kammerhälfte 262, 264, 266 und 268 mit Blut und die andere Kammerhälfte 270, 272, 274 und 276 mit dem Pumpfluid gefüllt sein. Die Kammerhälften 270 und 272 bzw. 274 und 276 stehen jeweils über eine Leitung 278 bzw. 280 in Fluidverbindung. Dieses Fluid wird mit der Pumpe 282 bzw.
284 umgepumpt, die in die Leitungen 278 bzw. 280 eingeschaltet sind. Diese beiden Pumpen 282 und 284 arbeiten gegenläufig und werden beim Taktwechsel jeweils in die andere Betriebsart umgeschaltet#.
Die Kammerhälften 262 bzw. 266 sind mit dem arteriellen Anschluß 286 über die Leitung 288 verbunden. Diese Leitung verzweigt sich bei 290 in die Leitungen 292 und 294.
Diese Leitungen 292 und 294 weisen jeweils Absperrorgane 296 und 298 auf. Der Ausgang dieser Kammerhälften 262 und 266 ist über die Leitungen 300 und 3()2 mit der Abzweigung 304 verbunden, die über die Leitung 306 mit dem Dialysator 308 verbunden ist.
In den Leitungen 300 und 302 sind Absperrorgane 310 und 312 vorgesehen.
Stromab ist der Dialysator 308 über die# leitung 314 mit der Abzweigung 316 verbunden.
Von der Abzweigung 316 gehen die Leitungen 318 und 320 ab, die mit der Kammerhälfte 268 und 254 verbunden sind.
In diesen Leitungen 318 und 320 sind Absperrorgane 322 und 324 vorgesehen.
Der Ausgang dieser Kammerhälften 254 und 268 ist über die Leitungen 326 und 328 mit der Abzweigung 330 verbunden, die über die Leitung 332 mit dem venösen Anschluß 334 verbunden ist. Aus Übersichtlichkeitsszwecken sind dabei die Luftfalle, Alarmeinrichtungen, Infusionseinrichtungen, beispielsweise zur Zuführung von Heparin u.dgl., weggelassen.
Die Leitungen 326 und 328 weisen wiederum Absperrorgane 336 bzw. 338 auf.
Sofern ein kompressibles Medium benutzt wird, ist die Leitung 288 mit einer Bypassleitung 340 verbunden, deren anderes Ende mit der Leitung 306 verbunden ist. Diese Leitung 340 weist wiederum eine Ultrafiltratpumpe 342 auf.
Bezüglich des Betriebs dieser in Abbildung 4 gezeigten Vorrichtunq#wird -auf die Beschreibung von Fig. 2 verwiesen. Es liegen also wieder zwei Absperrorgangruppen vor, nämlich die Absperrorgane 296, 336, 312 und 322 sowie die Absperrorgane 310, 324, 298 und 338. Diese beiden Gruppen werden wechselseitig zusammen mit den Pumpen 282 und 284 umgeschaltet.
Sofern eine Ultrafiltratpumpe 342 eingesetzt werden muß, läuft diese kontinuierlich mit der entsprechenden Einstellung.
Sofern jedoch die beiden Bilanzkammerpaare 252 und 254 bzw. 256 und 260 jeweils um den Betrag a v in ihrem jeweiligen Kammervolumen unterschiedlich sind, kann diese Ultrafiltratpumpe entfallen. Dabei können beide Paare eine gleiche oder unterschiedliche Volumendifferenz aufweisen.
Bezüglich der Betriebsweise und der Ausführungsform derartiger unterschiedlich großer Bilanzkammern wird auf die Beschreibung von Fig, 3 verwiesen.
Vorteilhafterweise ist der gesamte Blutkreislauf, der aus den Schlauchleitungen und wenigstens einer Bilanzkammer besteht, - wie bereits vorstehend erläutert - als Wegwerfteil ausgebildet. Zu diesem Zweck werden sie in einer Kassette 340 untergebracht, wie dies in Fig. 4 gestrichelt angedeutet ist. Diese Kassette 340 kann in eine dazu passende Frontplatte eines Dialysegerätes eingesetzt werden, so daß hierdurch ein kompliziertes Einlegen von Schläuchen, Bilanzkammern u.dgl. überflüssig wird.
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Claims

Patentansprüche 9 Hämodialysevorrichtung mit einem Dialysator; der einen Kreislauf für Dialysierflüssigkeit und einen extrakorporalen Kreislauf für Blut aufweist, bei der einer der Kreisläufe ein Bilanziersystem für die exakte Zu- und Abführung einer der Flüssigkeiten und eine Ultrafiltrationseinrichtung zur Entfernung von Wasser aus Blut aufweist, die Kreisläufe jeweils wenigstens eine Pumpe zum Umpumpen der Flüssigkeiten aufweisen und der Kreislauf für die Dialysierflüssigkeit mit einer Einrichtung zur Bereitstellung von Dialysierflüssigkeit und einer Pumpe verbunden ist, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Bilanziersystem und die Ultrafiltrationseinrichtung im Blutkreislauf angeordnet sind
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Bilanziersystem wenigstens eine'Bilanzkammer (32) aufweist, die durch eine Membran (38) in zwei Bilanzkammerhälften (40, 42) aufgeteilt ist, die jeweils wenigstens eine Öffnung (44, 46) aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n ri z e i c h n e t , daß die Bilanzkammer (40) über die Leitungen (30, 45) mit dem arteriellen Anschluß (28)- und über die Leitungen (45, 50) mit dem Dialysator (12) verbunden ist, während die Kammerhälfte (42) über die Leitungen (58, 60) mit dem venösen Anschluß (64) und mit dem Dialysator über die Leitungen (54, 58) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z c i c h n e t , daß die Leitung (30) durch das Absperrorgan (66), die Leitung (50) durch das Absperrorgan (68), die Leitung (54) durch das Absperrorgan (70) und die Leitung (60) durch das Absperrorgan (72) absperrbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Absperrorgane (66, 72) und (68, 70) wechselseitig betätigbar~ sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Leitung (30) eine Pumpe (34) und in die Leitung (50,54) eine Pumpe (52) eingeschaltet sind, die wechselweise betätigbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Leitung (30) mit der Leitung (50) über eine Bypassleitung (74) verbunden ist, die eine Pumpe (76) aufweist, die synchron zur Pumpe (52) betätigbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7 , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Bilanzkammern (82, 84) vorgesehen sind, die Bilanzkammerhälften (94, 96, 98, 100) jeweils zwei Öffnungen (86, 88; 90, 92; 102, 104; 106, 108) aufweisen und zwei wechselweise betätigbare Absperrorgangruppen (150, 152, 154 und 156; 158, 160, 162 und 164) vorgesehen sind, die in die Leitungen (118, 142, 124 und 136; 120, 140, 122 und 138) eingeschaltet sind, die mit den Kammerhälften verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Bilanziersystem aus zwei Bilanzkammern (182, 184) besteht, das durch die Membranen (188) in jeweils zwei Kammerhälften (185, 190; 186, 192) geteilt ist, wobei die Kammerhälften (185 und 186) zum Blutkreislauf gehören, während die Kammerhälften (190 und 192) miteinander über die Leitung (194) in Fluidverbindung stehen, in die eine Pumpe (196) eingeschaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Bilanzkammerhälften (185, 186) durch Absperrorgane (206, 208, 210 und 212) abschließbar sind, die in die Leitungen (198, 200, 202 und 204) eingeschaltet sind, die jeweils mit den Kammerhälften (185 und 186) verbunden sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bilanzkammern (182, 184) jeweils ein im wesentlichen gleiches Volumen aufweisen, das Fluid eine Flüssigkeit ist und die Leitung (198) mit der Leitung (200) über eine Bypassleitung (214) verbunden ist, in die eine Pumpe (216) eingeschaltet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Absperrorgane (206 und 212) sowie die Absperrorgane (208 und 210) durch Umsteuerung der Pumpe (196) wechselweise in den Betriebszustand überführbar sind und die Pumpe (216) nur bei Öffnung der Absperrorgane (208 und 210) im Betriebszustand ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e -k e -n n z e i c h n e t , daß das Volumen der stromab des Dialysators (230) gelegenen Bilanzkammer (186) um einen Betrag z V geringer ist als das Volumen der Bilanzkammer (185).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Fluid ein Gas ist und die Pumpe (196) nach Anlage der beiden Membranen (188) an die Kammerwand umschaltbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Fluid eine Flüssigkeit ist und die Leitung (194) mit einem Speicher (236) verbunden ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 15, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Innenvolumen der Bilanzkammer (184) durch ein verschiebbares Element (234) veränderbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 - 16, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bilanziersystem vier Bilanzkammern (252, -254, 256, 260), zwei Absperrorgangruppen (296, 336, 312 und 322; 310, 324, 298 und 338) und zwei Pumpen (282 und 284) aufweist, die mit den Kammerhälften (270, 272, 274 und 276) in Fluidverbindung stehen, während die Kammerhälften (262, 264, 266 und 268) zum Blutkreislauf gehören.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 18, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Leitungen und Bilanzkammern des Bilanziersystems aus Kunststoffmaterial gefertigt sind und Einmalartikel sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, d a d u r c h g e -k e n n z e 1 c h n e t , daß die Leitungen und Bilanzierkammern in einer Kassette (340) untergebracht sind.