DE3131075C2

DE3131075C2 - Vorrichtung zum Reinigen von Blut

Info

Publication number: DE3131075C2
Application number: DE3131075A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr. 6683 Spiesen Mathieu; Hans-Dietrich Dr. 6370 Oberursel Polaschegg
Original assignee: Dr Eduard Fresenius Chemisch Pharmazeutische Industrie KG
Current assignee: Dr Eduard Fresenius Chemisch Pharmazeutische Industrie KG
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1984-01-19
Also published as: US4514295A; JPS5869573A; EP0071951B1; JPH0362432B2; ES8306026A1; DE3131075A1; BR8204593A; ES514721A0; EP0071951A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicher, der in einem Dialysesystem für die Single-Needle-Dialyse angeordnet ist. Die Wände des Speichers sind nach außen hin elastisch erweiterbar, so daß sie im gefüllten Zustand unter Zugspannung stehen. Nach dem Anhalten der Blutzuführungspumpe und dem Öffnen einer Absperrvorrichtung fließt das Blut gesteuert aus dem Speicher durch die Dialysemembran zum Patienten zurück.

Description

so Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Blut von Stoffwechseiprodukten, die einen Dialysator, dessen Membran an der einen Oberfläche von Blut und an der anderen von Dialysierflüssigkeit beaufschlagbar ist und der auf der Blutseite und der Dialysierflüssigkeitsseite mit je einer Zuführungsleitung um! je einer Abführungsicitung vsrbunder. ist. wobei die mit Blut beaufschlagbaren Leitungen mit einem einzigen Anschluß an den Blutkreislauf (Single-Needle-Dialyse) verbunden sind, einen Druckspeicher, wenigstens eine Pumpe und jeweils stromauf und stromab des Dialysators atigeordnete Absperrorgane sowie eine Steuervorrichtung zur wechselweisen Betätigung der Absperrorgane aufweist.

Im Gegensatz zur üblichen Hämodialyse, bei der ein

b5 Patient jeweils mit einer Nadel für den Hin- und Rücklauf des Blutes punktiert wird, kommt man bei der Single-Needle-Dialyse mit nur einer Nadel aus. Diese Methode hat den Vorteil, daß sich die Zahl der

Punktionen auf die Hälfte reduziert, so daß einerseits die Gefäße geschont und andererseits die bei der Punktion auftretenden Schmerzen vermindert werden. Insbesondere bei Aicut-Dialysen genügt ein einziger Gefäßzugang, wodurch die Behandlung im Notfall erheblich erleichtert wird.

Nachteilig bei diesem Single-Needle-Verfahren sind die diskontinuierliche Steuerung der fettzuführung und der -abfuhr sowie die teilweise Vermischung von gereinigtem und ungereinigtem Blut im Bereich der Nadel, mit der der Patient an die Dialysevorrichtung im Single-Needle-Verfahren angeschlossen wird.

Im Gegensatz zum kontinuierlichen Dialys-- erfahren mit der Zwei-Nadel-Methode, bei der der im „,u./sesystem herrschende Druck im weser"'^;cht.· genau eingestellt werden kann, tritt bei dem S. -ae-Needle-Verfahren ein stetiger Druckaufba·- ·<«η -abfall auf, der durch den --vechse'weisen Betrie¹ ae»^v Biutzufuhr und -abfuhr bedingt ist. Insofern .' er bei dem Single-Need-Ie-Verfahren schwierig, die gewünschten Förderraten bei einem bestimmten mittleren Druck "inzuhaltea Es wurden daher Versuche unternommen, diese Nachteile beim Single-Needle-Verfahren aaszuschalten.

Aus den DE-OS 24 17 900 und 24 41210 sind Vorrichtungen zum Dialysieren von Blut bekannt, bei denen unmittelbar hinter einer y-förmigen Nadel, deren Enden mit der Arterien- und Venenleitung verbunden sind, eine Pumpe, eine Dialysemembran und ein Blasenabscheider in der Venenleitung angeordnet sind. Dieser Blasenabscheider ist über eine weitere Leitung mit einem Druckmonitor verbunden, der eine unmktelbare am y-förmigen Ende der Nadel befindliche Doppel-Klemmeinrichtung zum wahhveisen Abklemmen der Arterienleitung bzw. der Venenleitung steuert. In dieser Anordnung erfolgt eine druckabhängige Steuerung :n einem Blasenabscheider mit starren Wänden dadurch, daß das in den Blasenabscheider geförderte Blut den darüberliegenden Luftraum elastisch zusammendrückt, wodurch ein Drucksensor betätigt wird, der wiederum die Doppel-KIemmeinrichtung steuert

Eine derartige Anordnung ist insofern nachteilig, als einerseits die für die Drucksteuerung erforaerlichen Grenzwertmanometer teuer und störanfällig sind, andererseits die an der Dialysemembran auftretenden Druckschwankungen den Flüssigkeitsdurchgang durch die Membran erheblich stören und damit eine bilanzierte Flüssigkeitsentnahme durch den Dialysator erschwert bzw. unmöglich gemacht wird. Hinzu kommen bei einer derartigen druckgesteuerten Anordnung die Gefahr des Zurücksaugens von evtl. kontaminierter Flüssigkeit und des Ansaugens von Luft durch Undichtigkeiten im Leitungssystem.

Aus der DE-OS 26 36 290 ist eine Vorrichtung zur Stpupriing und I iherji/arhung des ΒίιιίΠιιςςβς hei dpr Blutdialyse bekannt bei der anstelle des vorstehenden Blasenabscheider eine Meßkammer vorgesehen ist, die an ihren ebenfalls starren Seitenwänden Sensoren aufweist durch die das in der Meßkammer befindliche Blutvolumen zwischen einem oberen und untecen Grenzwert gesteuert werden kann. An ihrem oberen Ende ist diese Meßkammer mit einer den Druckausgleich herbeiführenden Einrichtung, beispielsweise einem Sterilfilter oder einem Beute! oder Ballon derart verbunden, daß die gesamte Meßkammer im wesentlichen druckentlastet ist. 'nfolge dieser Druckentlastung muß diese bekannte Anordnung zwei Pumpen aufweisen, wobei die eine für die Biutzufuh/ und die andere für die Blutabfuhr dient und vor bzw. hinter der Dialysemembran angeordnet sind. Ein Einsatz von erheblich billigeren Klemmen, durch die eine Pumpe eingespart werden kann, ist demnach nicht möglich, so

•j daß die Herstellungskosten einer derartigen Dialysevorrichtung erheblich größer sind. Diese Kosten werden noch dadurch gesteigert daß an den Dialysator auf der Dialysatseite ein Unterdruck durch eine spezielle Vorrichtung erzeugt werden muß, um dem Patienten die

in gewünschte Flüssigkeitsmenge zu entziehen.

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten wurde rm BRITISH MEDICAL JOURNAL VOL 281 (1980). S. 1109, ein Single-Needle-Dialysesystem beschrieben, bei dem in der zur Dialysemembran führenden Arterienlei-

i) tung eine Blutzuführungspumpe, ein nachgiebiger Speicher und eine Blutabführungspumpe vorgesehen sind. In der Venenleitung ist lediglich eine Klemme zum Öffnen und Schließen dieser Leitung vorgesehen. Beim Betrieb dieses Systems wird der Speicher zunächst durch die eine Pumpe drucklos nach Art eines sich füllenden Sacks gefüllt Nach dem A' »ehalten dieser Pumpe wird die andere Pumpe einges -haltet und zugleich die Klemme in der Venenleitung geöffnet Das im Speicher befindliche Blut wird an der Dialysemembran vorbei durch die Venenieiumg in den Patienten zurückgep' mpt wobei der in dieser Anordnung herrschende Druck allenfalls um weniger als 133 mbar schwankt

Da der Speicher druckausgeglichen gefüllt ist wird

jo zwangsläufig wiederum eine zweite Pumpe benötigt, mit der das Blut durch das Dialysesystem befördert wird. Weiterhin muß der an der Dialysemembran einzustellende Traiismembrandruck extern gesteuert werden, wodurch die Apparatekosten erheblich steigen und ein Betrieb der gesamten Vorrichtung schwierig wird.

^us der DE-AS 25 22 180 ist eine übliche Hämodialysevorrichtung mit zwei Anschlüssen bekannt bei der der Ultrafiltrationsdruck mit Hilfe eines als doppelwandiges Rohr ausgebildeten Druckhalteventils gesteuert v.ird.

Dieses Druckhalteventil dient somit nicht als Zwischenspeicher, sondern vielmehr a's Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Druckkonstanz.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der sowohl eine Druck- als auch Volumensteuerung möglich ist. mit nur einer Pumpe gearbeitet werden kann und — sofern mit Drucksteuerung gearbeitet wird — ein im wesentlichen konstanter Druck an der Dialysemembran beim Blutdurchgang anliegt.

Die Lösung dieser /· ufgabe erfolgt dadurch, daß der Druckspeicher als Schlauch mit hoher Elastizität aLsgeoildet ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung iind in dpn I Intprnn<.nrürhpn hparnprurht

Erfindungsgemäß wird ein Druckspeicher eingesetzt, dessen Außenwände elastisch erweiterbar sind, so daß sich das Gesamtvolumen des Druckspeichers um ein Vielfaches vergrößern kann. Infolge seiner elastischen

ω Erweiterung baut sich im Druckspeicher ein auf die eingespeiste Bfutmenge wirkender Druck auf, der vom Volumen des eingespeisten Blutes abhängig \?i.

Die Druckcharakteristik hängt natürlich von der Länge und dem Qui rschnitt des Druckspeichers sowie insbesondere von der Wandstärke des Druckspeichers ab. Üblicherweise kann der Druckspeicher das Zwanzigfache und mehr seines Ausgangsvolumens aufnehmen, ohne daß es zu einem abrupten steilen

Druckanstieg käme, der letztlich zu einem Zerreißen des Druckspeichers führen würde. Es wird auf folgende Weise gefüllt:

Infolge seiner Schlauchform läßt er sich zunächst einmal nahezu ohne Druck füllen. Erst wenn seine Wand gedehnt wird, steigt der Innendruck steil bei wenig weiterem zugeführten Bfutvolumen an und schwenkt anschließend auf einen Wert ein, der beispielsweise bis zum Zwanzigfachen der zugeführten Blutmenge nur noch gering ansteigt öder sogar im wesentlichen konstant bleibt. Jede über diese Volumenvergiößerung hinausführende Blutzufuhr führt jedoch zu einem steilen Anstieg des Drucks bei wenig zusätzlich zugeführtem Blutvolumen. Ein derart unter Druck stehender Speicher kann einserseits leicht überwacht werden, wenn die Druckwerte am Übergang vom steilen Anstieg zum Druckplateau als Grenzwerte für den oberen und unteren Druckwert eingesetzt werden, so daß hierdurch eine Drucksteuerung erheblich erleichtert wird. Hierdurch entfällt die bei anderen Single-Needle-Vorrichtungen übliche Mittelwertsteuerung des Drucks.

Weiterhin wird im Bereich des Druckplateaus, also bei gleichbleibendem Druck, eine erhebliche Menge Blut abgegeben, so daß der an der Dialysemembran anliegende Druck im wesentlichen gleich ist und daher keine Unregelmäßigkeiten bei der Dialyse zu befürchten sind

Überdies entfällt eine der beiden Pumpen in diesem Single-r-'eedle-System. da es sich bei dem Speicher um einen unter Druck stehenden, sich selbst entladenden Speicher handelt, der lediglich zum Füllen eine Pumpe benötigt während das Entladen des Speichers durch eine Klemme gesteuert werden kann.

Da sich das Speichervolurnen beim Einspeisungsvorgang erheblich vergrößert kann natürlich auch das Gesamtsystem volumengesteuert werden, wozu beispielsweise optische oder mechanische Steuereinrichtungen herangezogen werden können. Eine derartige Steuereinrichtung kann wahlweise zur Drucksteuerung oder anstatt dsssen eingesetzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Druckspeicher handelt es sich um einen Billigartikel, der beispielsweise aus handelsüblichen Lateischläuchen gefertigt wird und somit keine produktionstechnischen Schwierigkeiten aufwirft. Er ist leicht zu sterilisieren und kann in Kombination mit dem üblichen Üialyseschlauchsystem gefertigt werden.

Weitere Einzelheiten. Vorteile und Ausführungsformen sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnanme auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Single-Needle-Dialyseanordnung mit dem erfindungsgemäßen Druckspeicher

Fig.2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers

Fig.4 eine Druck/Volumen-Charakteristik der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform beim Befüllen

Fig.5 ein weiteres Schema einer Vorrichtung zur Dialyse unter Einsatz des erfindungsgemäßen Druckspeichers

F i g. 6 den Endabschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers im Längsschnitt

F i g. 7 der Endabschnitt einer vierten Ausführungsform des erfind «ngsgemäßen Druckspeichers im Längsschnitt und

F i g. 8 den Endabschnitt einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckspeichers, teilweise im Längsschnitt,

Gemäß Fig. 1 wird einem Patienten über eine Hohlkanüle 20 Blut entnommen, die in ein Blutgefäß eingeschoben wird. Diese Hohlkanüle 20 weist an ihrem Ende einen y-förmigen Anschluß 22 auf, bei dem der eine Anschluß 24 mit der Zuführleitung 26 verbunden ist, während der andere Anschluß 28 mit der Abführleitung 30 verbunden ist. Die Hohlkanüle kann als Biflownadel ausgebildet sein, d.h. sie besteht aus zwei ineinander koaxial angeordneten Kanülen, bei denen die äußere Kanüle um wenige Millimeter zurückgesetzt ist, um einen Vermischungseffekt zu vermeiden. Andererseits kann jedoch auch der geringe Vermischungseffekt bei der vorzugsweise eingesetzten y-förmigen Nadel 20 hingenommen werden.

In der Zuführleitung 26 wird das Blut von der y-förmigen Hohlnadel 20 mit Hilfe einer Pumpe 32 angesogen, die beispielsweise als Schlauchpumpe ausgebildet ist. An diese Pumpe 32 schließt sich in der Zuführleitung 26 der Druckspeicher 34 an, in dem das durch die Pumpe 32 angeförderte Blut zwischengespeicher» werden kann. Hinter dem Druckspeicher 34 befindet sich in dieser ersten Ausführungsform eine zweite Pumpe 36. die dann ihre Tätigkeit aufnimmt, wenn die Pumpe 32 abgeschaltet wird.

In der Zuführleitung 26 ist weiterhin zwischen der ersten Pu lpe 32 und der zweiten Pumpe 36 ein Sensor 38 vorgesehen, dessen Signal zum wechselweisen Betrieb der ersten und zweiten Pumpe 32 bzw. 36 herangezogen wird und der beispielsweise als Drucksensor ausgebildet ist.

Hinter der zweiten Pumpe 36 ist die Zuführleitung 26 mit dem Dialysator 40 verbunden, in dem das zu reinigende Blut von Stoffwechselprodukten und überschüssiger Flüssigkeit befreit wird.

Das gereinigte Blut wird über die Abführleitung 30 zum Anschluß 28 der Hohlkanüle 20 zurückgeführt, wobei diese Abführleitung 30 in der Nähe des Anschlusses 28 durch eine Klemme 42 geschlossen werden kann, die ein Ansaugen von Blut aus der Abführleitung 30 beim Betrieb der Pumpe 32 verhindert Weiterhin kann in der Abführleitung 30 ein

Drucksensor 44 angeordnet sein, der den Druck anzeigt der sich in dem Leitungsabschnitt zwischen der Pumpe 36 und der Klemme 42 aufbaut.

Die in F i g. 1 gezeigte erste Ausführungsform wird folgendermaßen betrieben:

Das Blut wird über die Hohlkanüle 20 mittels der

so Pumpe 32 angesaugt wobei die Klemme 42 i'nd die Pumpe 36. die als Klemme wirkt, geschlossen bzw. nicht in Betrieb sind. Hierdurch wird zwangsläufig der schlauchförmig ausgebildete Druckspeicher 34 zunächst druckausgeglichen gefüllt. Anschließend erweitern sich unter sprunghaftem Druckanstieg seine Außenwände ähnlich dem Zustand, in dem ein Ballon aufgeblasen wird. Es muß dabei nur eine geringe Menge Blut zugeführt werden, um diesen sprunghaften Druckanstieg in ein nur noch geringfügig ansteigendes -Druckplateau umzuwandeln, d. h. während der Druckspeicher 34 weiter mit Blut angefüllt wird, bleibt der Druck im Speicher praktisch gleich, ohne zunächst wieder sprunghaft anzusteigen. Dieser Anstieg erfolgt darm, wenn ein Grenzzustand erreicht wird, bei dem sich die elastischen Eigenschaften der Speicherwand verändern.

Damit der Druckspeicher 34 nicht zerplatzt, ist — wie vorstehend festgestellt — zwischen der ersten Pumpe

32 und der zweiten Pumpe 36 ein Sensor 38 vorgesehen, der in der vorliegenden Ausführungsform als Drucksensor ausgebildet ^:st und bei einem bestimmten erreichten Druckwert die Pumpe 32 ausschaltet und zugleich die Pumpe 36 anschaltet und die Klemme 42 öffnet. Hierdurch wird in dem Druckspeicher 34 befindliche Blut -ollständig abgepumpt und über den Dialysator 40 in die Abführleitung 30 und von dort über die Hohlkanüle 20 in den Patienten zurückbefördert. Wenn in der Abführleitung 30 ein unterer Drück unterschritten wird, was beispielsweise durch den Drucksensor 44 oder den Sensor 38 angezeigt werden kann, wird die Pumpe 36 abgeschaltet und die Klemme 42 geschlossen und die Pumpe 32 wieder angeschaltet, so daß der Zyklus von neuem beginnt.

In F i g. 2 ist die erste Ausführungsform des Druckspeichers 34 im Längsschnitt gezeigt Dieser Druckspeicher 34 weist an seinen beiden Enden Anschlüsse 46 und 48 auf, auf die die üblicherweise aus flexiblem Kunststoff bestehende Zuführleitung 26 aufgeschoben und befestigt wird. Diese Anschlüsse 46 Und 48 können in einer nicht gezeigten Halterung der Dialysevorrichtung angebracht und dort befestigt werden. Die Anschlüsse 46 und 48 befinden sich jeweils auf einer Platte 50 und 52, die beispielsweise eine kreisförmige Form aufweist Zwischen diesen Platten 50 und 52 befindet sich der eigentliche Speicherkörper 54, der beispielsweise als elastischer Schlauch ausgebildet ist. In der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform steht der Scnfauch 54 lediglich in seinen Endbereichen 56 und 58 unter Zugspannung, da er auseinandergezogen werden muß, um über die Platten 50 und 52 überstülpt werden zu können. An diesen Platten 50 und 52 ist er beispielsweise durch Kleben oder mechanisches Klemmen so befestigt daß er gegen Blutlecks gesichert ist Entsprechend dieser Ausführungsform ist also die Querschnittsfläche des Schlauchs 54 geringer als die Räche der Platten 50 und 52. Andererseits muß dies jedoch nicht zwangsläufig der Fall sein. Diese Flächen können ebenso gleich sein oder es kann sogar die Querschnittsfläche des Schlauchs 54 größer sein als die Oberfläche der Platte 50 oder 52.

Infolge seiner hochelastischen Eigenschaften kollabiert der Schlauch 54 im nicht aufgespannten Zustand und kann somit durch Anlegen von geringem Unterdruck völlig evakuiert werden. Insofern ist in dieser ersten Ausführungsform des Druckspeichers 34 das Befestigen der Anschlüsse 46 und 48 an einer DiaJysevorrichtung notwendig, da der Schlauch 54 nicht ausreichend eigenstabil ist

Als Materia! für diesen Schlauch 54 werden hochelastische Materialien eingesetzt, beispielsweise organische Polymere und deren Gemische, wie Polyurethane, Kautschuke, Silikonkautschuke, Latex, Gummi oder regenerierter Gummi. Vorzugsweise wird Latex eingesetzt, das ggf. übliche Zusatz- und die Elastizität verbessernde Mittel aufweist Ein derartiger Schlauch kann wenigstens um das Fünffache seines Lumens, insbesondere um das Zehnfache, ausgedehnt werden.

Die Wandstärke eines derartigen Schlauches liegt in einem Bereich von etwa 0,05—OA vorzugsweise 0,1—0,4 mm. Sie wird in Abhängigkeit von der gewünschten Druckcharakteristik und der Volumenerwsiterung des einzusetzenden Druckspeichers 34 gewählt Je dicker die Wandstärke des Schlauchs 54 ist, desto höher ist der Anfangsdruck, der aufzuwenden ist, um zu dem über einen weiten Volumenbereich führenden Druckplateau zu kommen. Vorzugsweise wird die Wandstärke so gewählt, daß das Druckplateau oberhalb des in der Vene herrschenden Drucks, vorzugsweise über 26,7 mbar Hegt Dieser Druck muß also in der Venenleitung vorliegen, um überhaupt Blut in die Vene überführen zu können.

Das Schlauchvolumen und die Länge des Schlauches richten sich nach dem Einsatzzweck sowie der Auslegung der Diälysevorrichtung. Üblicherweise wird der Durchmesser eines Schläuche in einem Bereich Von 5—15 mm, vorzugsweise etwa 8 mm liegen, während die Länge des Schlauchs 10—20 cm, vorzugsweise ca. 15 cm betragen kann. Es sind jedoch aber auch kürzere oder längere Abmessungen denkbar, sofern dies der Einsatzzweck erfordert. Wenn nur geringe Blutvolumina befördert werden, wird man einen entsprechend geringer dimensionierten Speicher mit einem entsprechend kleineren Schlauch einsetzen als bei größeren Blutumsätzen.

Ein im wesentlichen ebenes Druckplateau nach dem abrupten Anstieg erhält man vorzugsweise dadurch, daß die Wandstärke des Schlauchs über seine Gesamtlänge im wesentlichen gleich ist. Diese Ausführungsform ist in der F i g. 2 gezeigt

In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die Wandstärke des Schlauchs als Speichel körper 76 über seine Gesamtlänge im wesentlichen stetig abnimmt Ein derartiger Schlauch kann dadurch erzeugt werden, daß man einen Stab in eine flüssige Latexmasse eintaucht und diesen Stab anschließend aus der flüssigen Latexmasse herauszieht Durch den flüssigen Zustand dieser Latexmasse fließt ein Teil der an dem Schlauch hängenden Masse von oben nach unten, so daß die Wandstärke des dadurch hergestellten Schlauchs vom einen Schlauchende zum anderen Schlauchende stc g zunimmt Beim Füllen des Schlauchs wird hierdurch ein Druckplateau nach dem abrupten Druckanstieg erzeugt In der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform des

Druckspeichers 34 ist wiederum ein Schlauch 76 vorgesehen, der zwischen zwei Platten 62 und 64 fest eingespannt ist Diese Platten 62 und 64 weisen wiederum zwei Anschlüsse 66 und 68 für den Arterienschlauch 26 auf. jeweils auf der Unterseite der Platten sind zwei ringförmige Nuten 70 und 72 vorgesehen. In die Nut 70 wird ein starres Rohr 74 eingepaßt dessen Querschnitt erheblich über dem Querschnitt des Innenschlauchs 76 liegt der in die zweite Nut 72 fest eingepaßt wird. Das Einpassen der Sa läuche kann — wie vorstehend erläutert — durch Einkleben oder durch eine andere mechanische Befestigungsart erfolgen.

Der Innenschlauch 76, der als Speicherkörper dient wird wie der Schlauch 54 aer ersten Ausführungsform des Druckspeichers 34 durch Ausdehnung in die Innennut 72 gebracht Dabei entsteht zwischen dem Innenschlauch 76 und dem starren Rohr 74 ein Luftraum 82, der vorzugsweise durch wenigstens ein die Wand 78 des Rohrs 74 durchsetzendes Loch 80, insbesondere eine Vielzahl davon belüftbar ist, so daß kein Gegendruck bei der Ausweitung des Schlauchs in diesem Raum 82 auftritt

Sofern nur ein Loch 80 vorgesehen ist und ein Schlauch 76 mit unterschiedlicher Wandstärke eingesetzt wird, ist dieses Loch 80 im Rohr 74 im Bereich der dickeren Wandstärke des Schlauchs 76 vorgesehen, da in diesem Bereich die Aufblähung des Schlauchs 76 zuletzt erfolgt

Andererseits kann es jedoch vorteilhaft sein, diesen Raum 82 ohne Druckausgleich zu halten, d.h. keine Löcher im starren Rohr 74 vorzusehen. Hierdurch kann

einerseits erreicht werden, daß der Schlauch 76 bereits im nicht gefüllten Zustand vollständig evakuiert und zusammengepreßt vorliegt, so daß bereits bei der ersten Beflillung ein Gegendruck auftritt, Durch das zusätzliche Vorsehen eines elastischen, im Raum 82 eingeschlossenen Luttpolsters wird die Elastizität des Druckspeichers 34 erhöht, was in manchen Anwendungsfällen besonders vorteilhaft sein kann.

Zweckmäßigerweise werden die Abmessungen des Rohrs 74 so gewählt, daß der Raum 82 etwa 50—80 ml beträgt, während der elastische Schlauch im drucklosen Zustand etwa 10-15 ml faßt. '

Hinzuzufügen ist. daß als Material für den elastischen Schlauch 54 bzw. 76 alle wasserundurchlässigen Materialien in Frage kommen, die eine entsprechend große Bruchdehnung (>200%) aufweisen, wozu die vorstehend genannten Materialen gehören.

Wenn bei dieser Ausführungsform Blut in den Schlauch 76 hineingepumpt wird und die Pumpe 36 außer Betrieb ist, steigt der Druck anfangs nur geringfügig an. da der Schlauch sich unter geringer Dehnung füllt und dabei das Volumen nur geringfügig zunimmt. Danach bläht sich der Schlauch an einer Stelle so lange auf, bis er am äußeren Rohr 74 anliegt. Die sich dann ausbildenden Dehnungsfronten bewegen sich in axialer Richtung bis zum Ende des Rohrs 74, wobei die im Raum 82 befindliche Luft durch die Öffnungen 80 Verdrängt wird. Beim Laufen der Dehnungsfronten in axialer Richtung bleibt der Druck auf das einzupumpende Blut im wesentlichen gleich, sofern die Wandstärke des Schlauchs 76 im wesentlichen einheitlich ist Hierdurch kommt das vorstehend beschriebene im wesentlichen konstante Druckniveau zustande.

Wenn der Raum 82 vollständig durch den Schlauch 76 ausgefüllt ist, so daß dieser an der Innenwand des Rohrs 74 anliegt, steigt der Druck sehr rasch an, da sich das Rohr 74 nur sehr schwer verformen läßt

Hier setzt die Betätigung der Pumpe 36 durch einen entsprechenden Sensor 38 ein. der zugleich die Pumpe 32 abschaltet. Dadurch wird das in den Schlauch 76 eingespeiste Blut wieder entnommen und in die Abführleitung 30 eingeführt Beim Unterschreiten eines unteren Grenzwertes, der beispielsweise durch den Sensor 44 festgestellt werden kann, wird dieser Zyklus abgeschaltet und von neuem die Pumpe 32 betätigt

In F i g. 4 ist die Druck/Volumen-Charakteristik eines Beispiels dieser zweiten Speicherausführungsform in durchgezogener Linie gezeigt während in gestrichelter Linie das Idealverhalten eines Schlauchs 76 mit gleichbleibender Wandstärke dargestellt ist Das Diagramm bezieht sich natürlich auf das Blutvolumen, das bereits einem bei Normaldruck gefüllten Schlauch 76 zugeführt wird. Der gem. F i g. 4 eingesetzte Schlauch ist durch Tauchen eines Stabes in ein Latexbad und langsames Herausziehen dieses Stabes hergestellt worden, was aus der stetig ansteigenden Druckcharakteristik in Abhängigkeit vom zugeführten Blutvolumen zu ersehen ist

Da sich im elastischen Schlauch 54 und 76 sowohl die Druck- als auch die Volumenverhältnisse verändern, können beide Parameter zur Steuerung des Druckspeicher 34 unabhängig voneinander oder zusammen eingesetzt werden.

In Fi g. 5 ist eine spezielle Abwandlung des in Fi g. 1 gezeigten Blockschaltbildes dargestellt Dabei ist die Pumpe 36 durch eine Klemme 84 ersetzt die geöffnet wird, wenn einer der vorstehend genannten rarameter seinen oberen Grenzwert erreicht hat. Diese Klemme 84 kann wahlweise einen konstanten öffnungsquerschnitt oder abei auch einen variablen Öffnungsquerschnitt aufweisen, was von der durch die Klemmenbetätigung durchzulassenden Blutmenge abhängt. Bei im wesentlichen konstantem Druckplateau wird man eine Klemme 84 mit konstantem öffnungsquerschniit einsetzen, um gleiche Förder- und Druckverhältnisse in der Abführleitung 30 herzustellen. Andererseits wird man im Druckplateau, also bei über die Öffnungszeit der Klemme 84 variierenden Druck- und Förderverhältnissen, eine Klemme 84 mit variablem öffnungsquerschriitt einsetzen, um die durch die Abführleitung 30 geförderten Mengen im wesentlichen konstant zu halten.
Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß der an

is der Dialysemembran anliegende Druck nicht identisch ist mit dem Speicherdruck, so daß die Dialysemembran mit erheblich niedrigeren, beliebig gegenüber dem Speicherdruck einstellbaren Drücken betrieben werden kann.

In Fig.5 sind weiterhin am Außenumfang des Druckspeichers 34, insbesondere am Außenumfang des Rohrs 74 angeordnete optische Sensoren 86 und 86a gezeigt die über eine Leitung 88 mit einem Steuergerät 90 verbunden sind, das über nicht gezeigte Leitungen die Pumpe 32 bzw. die Klemme 84 und die Klemme 42 steuert. Dieses Steuergerät kann andererseits auch mit den Sensoren 38 und 44 verbunden sein. Die optischen Sensoren 86 und 86a sind derart am Außenumfang des Rohrs 74 angeordnet, daß der als Sender dienende Sensor 86 den Raum 82 durchstrahlt und der dadurch erzeugte Strahl auf den als Detektor dienenden Sensor 86a fällt Dieser Strahl wird durch den sich ausweitenden Schlauch 76 unterbrochen, was über das Steuergerät 90 zu einem Abschalten der Pump_ 32 bzw. der Klemme 84 und der Klemme 42 führt

In einer weiteren Ausführungsform kann der optische Sensor 86, 86a durch einen Mikroschalter 92 ersetzt sein, der über eine Leitung 94 mit dem Steuergerät 90 verbunden ist. Dieser Schalter 92 ist ebenfalls auf der Wand des Rohrs 74, vorzugsweise auf der Innenwand ■ vorgesehen und wird durch die über den Mikroschalter 92 Jaufende Dehnungsfront des Schlauchs 76 betätigt

Über derartige Volumen- oder Drucksteuerungen läßt sich natürlich die im Druckspeicher 34 gespeicherte Blutmenge feststellen, sofern die eingesetzten Sensoren vorher entsprechend justiert und geeicht wurden. Weiterhin kann hierdurch ein bestimmte Blutmenge zyklisch durch die Dialysemembran 40 gepumpt werden, wobei der Druckspeicher 34 nicht vollgepumpt werden

so muß.

Der Druckspeicher 34 kann natürlich auch stromab des Dialysators 40, dh. in der Abführleitung 30 angeordnet sein. Ebenso kann die Pumpe 36 bzw. die Klemme 84 unabhängig von der Anordnung des Druckspeichers 34 ebenfalls in der Abführleitung 30 angeordnet werden, sofern dies zweckmäßig erscheint Sofern die Pumpe 32 stetig läuft und nicht ein- und ausgeschaltet wird, ist vor ihr in der Zuführleitung 26 eine der Klemme 42 entsprechende nicht gezeigte Klemme angeordnet die wechselweise im Verhältnis zur Klemme 42 betätigt wird. Überdies kann die Klemme 42 entfallen, sofern die Pumpe 36 in der Abführleitung 30 vorgesehen ist wobei die Pumpen 32 und 36 wechselweise gesteuert werden. In einer

b5 speziellen Ausführungsform können in der Zuführleitung die Pumpe 32 und in der Abführleitung die Klemme 42 gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Blockschaltbild angeordnet sein, wobei die Pumpe 36 wegfällt sofern

der Druckspeicher 34 eingesetzt wird.

In den Fig.6 bis 8 sind weitere Ausführungsformen des Druckspeicher gezeigt, in denen speziell die :· efestigung des aufblähbaren Schlauchs an den Endplatten erläutert ist.

Gemäß Fig.6 ist der Innenschlauch % an der Endplatte 98 mit Hilfe eines Klemmrings 100 befestigt, der vorzugsweise eine konusförmige Gestalt aufweist. Vorteilhafterweise besitzt der Klemmring 100 einen Querschnitt, der größer ist als der Querschnitt des Innenschlauchs 96, so daß dieser unter Querdehnung über den Klemmring gezogen werden muß. Diese Anordnung wird dann in die Endplatte 98 bzw. die in der Endplatte 98 vorgesehene Ausnehmung 102 eingesetzt, wo sie infolge des hohen Reibungskoeffizienten des Schlauchmaterials fest haftet Da der Innenschlauch 96 sehr gut in axialer Richtung gedehnt werden kann, ist auch das starre Rohr 104 leicht in die Endplatte 98 einzusetzen, wobei dieses Einsetzen bereits in der Beschreibung zu der in F i g. 3 ge^eigten Ausführungsform erläuter* worden ist, worauf Bezug genommen wird. Im übrigen entsprechen die in F i g. 6 gezeigte Endplatte 98 sowie deren Ausgestaltung der in F i g. 3 gezeigten Platte 62 bzw. 64.

In Fig.7 ist eine weitere Befestigungsart des Innenschlauchs 106 gezeigt Dabei weist die Innenplatte 108 auf ihrer Innenseite einen mit dem Anschluß 110 fluchtenden Rohransatz 112 auf. der s'ch von der Platte 108 weg verjüngt Auf diesen Rohransatz 112 ist der Innenschlauch 106 mit Hilfe eines Klemmrings 114 befestigt Dabei wird die aus dem Innenschiauch 106 und aus dem Klemmring 114 bestehende Anordnung auf diesen Rohransatz 112 formschlüssig aufgeschoben. Dabei entspricht die Befestigung des starren Rohrs 116 der bezüglich F i g. 6 beschriebenen Anordnung.

In Fig.8 ist eine Abwandlung der in Fig.7 erläuterten Ausführungsform dargestellt. Per Rohransatz 118 weist an seinem unteren Ende einen olivenförmigen Wulst 120 auf, dessen Außenumfang etwas größer ist als der Innenumfang des Klemmrings 122. Dieser Klemmring 122 ist jedoch so elastisch, daß er

ίο zusammen mit dem Innenschlauch 124 über den Wulst 120 geschoben werden kann und durch den Wulst 120 fest in Stellung gehalten wird.

Weiterhin ist es bevorzugt, daß der Innenschiauch axial vorgespannt ist, wenn der Druckspeicher 34 in Verbindung mit dem starren Rohr 74,104,116 vorliegt. Vorteilhafterweise wird der Innenschlauch um mindestens 10% seiner Gesamtlänge in Axialrichtung gedehnt um ein Kollabieren dieses Innenschlauchs zu verhindern. In Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Querdehnung wird dadurch ein voll aufgespannter Innenschlauch erzeugt, wodurch sowohl eine bessere Aufblähbarkert des Innenschlauchs im Betrieb erreicht als auch ein Zusammenkleben des Innenschlauchis durch fortschreitende Vulkanisierung im Lagerzustand verhindert wird. Hinzuzufügen ist, daß das im wesenthchen starre Rohr 74, 104, 116 mit einem Innenschlauch nicht nur mit sich verändernder Wandstärke sondern auch mit im wesentlichen konstanter Wandstärke eingesetzt werden kann. Als starrer Körper kann natürlich auch ein anderer, im wesentlichen starrer Körper, beispielsweise ein Netz, eingesetzt werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Vorrichtung zum Reinigen von Blut von Stoffwechseiprodukten. die einen Dialysator, dessen Membran an der einen Oberfläche von Blut und an der anderen von Dialysierflüssigkeit beaufschlagt ist und der auf der Blutseite und der Dialysierflüssigkeitsseite mit je einer Zuführungsleitung und je einer Abführungsleitung verbunden ist. wobei die mit Blut beaufschlagbaren Leitungen mit einem einzigen Anschluß an den Blutkreislauf (Single-Needle-Dialyse) verbunden sind, einen Druckspeicher, wenigstens eine Pumpe und jeweils stromauf und stromab des Dialysators angeordnete Absperrorgane sowie eine Steuervorrichtung zur wechselweisen Betätigung der Absperrorgane aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckspeicher (34) als Schlauch (54, 76, 96,106, 124) mit hoher Elastizität -ausgebildet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Schlauchs (54, 76, 96, 106, 124) jeweils in einer Anschlußvorrichtung (45, 48,66,68,110) befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (54, 76, 96, 106, 124) an seinen Enden erweitert und jeweils über eine Platte (50,52,62,64,98,108) gespannt ist, die jeweils einen Anschluß (46,48,66,68,110) aufweist
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gek< anzeichnet, daß die Platte (62,64) eine Ringnut (72) aufweist, in die der Schlauch (76) eingesetzt ist
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3. dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (96) in einer in der Platte (98) vorgesehenen Ausnehmung (102) mit einem Klemmring (100) befestigt ist
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—3. dadurch gekennzeichnet daß der Schlauch (106) mit einem Klemmring (114) auf einem an der Platte (108) befindlichen Rohransatz (112) befestigt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Rohransatz (122) an seinem unteren Ende einen Wulst (120) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Klemmrings (122).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (76, 96, 106, 124) vor einem im wesentlichen starren Rohr (74,104,116) umgeben ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Rohrs (74) jeweils an den Platten (62,64,98,108) befestigt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (74) in die in der Platte (62, 64) vorgesehene Ringnut (7G) eingeseiii ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8—10. dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (74,104,116) mit wenigstens einem Loch (80). vorzugsweise einer Vielzahl davon, durchsetzt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8—11. dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (74) aus einem Schlauch- oder Netzmaterial gefertigt ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (54, 76, 96, 106, 124) aus einem Material mit einer Bruchdehnung von mindestens 200% besteht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—13, dadurch gekennzeichnet daß als Material für den Schlauch Polyurethane, Kautschuke, Silikonkautschuke, Latex, Gummi oder regenerierter Gummi verwendet wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch (54, 76, 96, ίΟ6, Ϊ24) eine Wandstärke von 0,05—0,5 mm, insbesondere 0,1 —0,4 mm, aufweist

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16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 15,

dadurch gekennzeichnet daß der Schlauch (54, 76, 96, 106, 124) bezüglich seines Innenvolumens um wenigstens das Fünffache, vorzugsweise Zehnfache, erweiterbar ist
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 16, dadurch gekennzeichnet daß die Wandstärke des Schlauchs (54, 76, 96, 106, 124) über die gesamte Schlauchlänge im wesentlichen gleich ist
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — '6, dadurch gekennzeichnet daß die Wandstärke des Schlauchs (54, 76, 96, 106, 124) von dem einen Schlauchende zum anderen Schlauchende stetig abnimmt
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—18, dadurch gekennzeichnet daß der Schlauch (54, 76, 96, 106, 124) derart beschaffen ist daß der Innendruck bei Beaufschlagung oberhalb 266,7 mbar in einem weiten Bereich konstant bleibt
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 19, 30' dadurch gekennzeichnet daß der Schlauch (54, 76, 96, 106, 124) und/oder das Rohr (76, 104, 116) aus einem durchsichtigen Material bestehen.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —20, dadurch gekennzeichnet dn£ der Schlauch (54, 76, 96,106,124) zwischen den Platten (50,52,62,64,98, 108) axial, vorzugsweise um mehr als 10% seiner Gesamtlänge hinaus vorgespannt ist
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —21. dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang des Rohrs (74,106,116) optische und/c-ier mechanische Sensoren (86,92) angeordnet sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 —22, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Speicher (34) die Pumpe (32) und hinter dem Speicher (34) eine

4-3 Klemme angeordnet sind.