DE3131075C2 - Vorrichtung zum Reinigen von Blut - Google Patents
Vorrichtung zum Reinigen von BlutInfo
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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
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
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 (23)
- 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, aufweistto
- 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) eine4-3 Klemme angeordnet sind.
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