DE19919572A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Gas in medizinischen Flüssigkeiten - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Gas in medizinischen FlüssigkeitenInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung von Gas in medizinischen Flüssigkeiten, insbesondere Dialyseflüssigkeit, Blut und dergleichen. Erfindungsgemäß wird das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit von einer Kolbenmembranpumpe gefördert und bei abgesperrter Pumpkammer einer Volumen- und Druckänderung unterworfen, wobei Betriebsparameter der Pumpe, die Volumen- und Druckänderung repräsentieren, erfaßt werden. Aus den erfaßten Betriebsparametern der Pumpe wird durch eine Auswerteeinheit der Gasanteil bestimmt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestim
mung von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere in medizinischen Flüssigkeiten
wie Dialyseflüssigkeit, Blut und dergleichen.
Bei der Förderung, Bilanzierung und Dosierung von medizinischen Flüssigkeiten ist
es von Bedeutung, den Gasanteil in den transportierten Flüssigkeiten zu erfassen.
Insbesondere im Bereich der Peritonealdialyse, Hämodialyse, Hämofiltration und
verwandter Verfahren ist die Bestimmung des Luftmengenanteils in den transpor
tierten Flüssigkeiten unumgänglich.
Zur Bestimmung des Gasanteiles sind bereits verschiedene Verfahren und Vor
richtungen vorgeschlagen worden. Beispielsweise kann die Gasmenge durch Be
aufschlagung des Flüssigkeits-/Gasgemisches mit Überdruck bestimmt werden.
Hierzu (vgl. US 4,924,695) kann eine Probe des Flüssigkeits-/Gasgemisches in ei
ne von einem kompressiblen Schlauch begrenzte Probenkammer gegeben, das
Kammervolumen durch Druckbeaufschlagung des Schlauches von außen reduziert
und die in der Kammer eingeschlossene Gemischprobe komprimiert werden, wobei
zur Bestimmung des Gasanteiles die Volumenveränderung der Gemischprobe mit
dem Druckanstieg in der Probenkammer in Beziehung gesetzt wird. Die hierfür be
kannten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch relativ aufwendig und kompliziert,
der apparatetechnische Aufwand teilweise beträchtlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaf
fen, die die Nachteile aus dem Stand der Technik vermeiden. Insbesondere soll mit
geringem apparatebaulichen Aufwand eine zuverlässige Erfassung des Gasanteils
ermöglicht werden.
Ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe
hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Gemisch
aus Gas und Flüssigkeit von einer Pumpe sowohl gefördert als auch einer Volu
men- und Druckänderung unterworfen wird, Betriebsparameter der Pumpe, die die
Volumen- und Druckänderung repräsentieren, erfaßt werden und aus den Betriebs
parametern der Pumpe der Gasanteil bestimmt wird.
Es wird also keine eigens für die Gasanteilbestimmung vorgesehene Meßeinrich
tung verwendet, sondern unmittelbar auf die bei der Dialyse eingesetzte Pump-,
Bilanzier- und Dosiervorrichtung zurückgegriffen. Hierbei braucht die Flüssigkeit,
deren Gasanteil bestimmt werden soll, nicht in eine eigens vorgesehene Probe
kammer abgezweigt bzw. separiert werden, die Bestimmung der Gasmenge kann
im Durchlauf der Flüssigkeit durch die Pumpvorrichtung erfolgen. Die Volumenän
derung, der das Flüssigkeits-/Gasgemisch unterworfen wird, geht im Grenzwert
gegen Null, nämlich dann, wenn der Gasanteil gegen Null geht und eine ideale in
kompressible Flüssigkeit vorliegt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine Membranpumpe,
insbesondere eine Kolbenmembranpumpe gemäß DE 197 42 632.8-15 verwendet,
um das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit der Volumen- und Druckänderung zu
unterwerfen. Neben weiteren Vorteilen kann mit einer Kolbenmembranpumpe die
Volumen- und Druckänderung sehr genau herbeigeführt und erfaßt werden.
Als Betriebsparameter können insbesondere der Pumpkammerdruck und das Hub
volumen der Pumpe bestimmt werden. Die beiden Parameter können indirekt be
stimmt werden. Insbesondere kann hierfür ein dem Pumpkammerdruck entspre
chender Hydraulikdruck der Kolbenmembranpumpe gemessen und ein das Hub
volumen bestimmender Weg bzw. eine Stellungsänderung der mechanischen För
dermittel der Pumpe erfaßt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird eine feste, abgeschlos
sene Menge des Flüssigkeits-/Gasgemisches der Volumen- und Druckänderung
unterworfen. Vorzugsweise wird dies in einer Pumpkammer der Pumpe, insbeson
dere einer Bilanzierkammer einer Dosier- und Bilanzierpumpe bewirkt.
Die Druckänderung des Flüssigkeits-/Gasgemisches kann auf verschiedene Wei
sen erfolgen. Vorzugsweise wird das Gemisch auf einen vorbestimmten Druckwert
komprimiert bzw. dekomprimiert, d. h. auf einen vorbestimmten Über- bzw. Unter
druck gebracht. Insbesondere wird in einem ersten Schritt ein Ausgangsdruck des
Gemisches erfaßt, in einem zweiten Schritt eine durch Schließen der Zu- und Ab
flüsse der Pumpenkammer abgeschlossene Volumenmenge des Gemisches ge
schaffen und in einem dritten Schritt die abgeschlossene Volumenmenge einem
vom Ausgangsdruck verschiedenen Enddruck unterworfen. Hierbei werden der
Enddruck und die dabei erfolgende Volumenänderung der abgeschlossenen Ge
mischmenge erfaßt. Grundlage für die Bestimmung des Gasanteiles ist das Gesetz
von Boyle-Mariotte, wonach sich der Druck eines Gases bei gleichbleibender Tem
peratur erhöht, wenn es auf ein kleineres Volumen verdichtet wird. Da Flüssigkeiten
praktisch inkompressibel sind, muß die auf eine Komprimierung folgende Volu
menänderung eines Flüssigkeits-/Gasgemisches auf der Verdichtung des darin
enthaltenen Gases beruhen.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe, ausgehend von einer
Vorrichtung der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine Pumpe zur Förderung des Gemisches aus Gas und Flüssigkeit, eine Erfas
sungseinrichtung zur Erfassung von Betriebsparametern der Pumpe und eine mit
der Erfassungseinrichtung verbundene Auswerteeinheit zur Auswertung der Be
triebsparameter und Bestimmung des Gasanteils in der Flüssigkeit aus den Be
triebsparametern vorgesehen sind.
Die Auswerteeinheit setzt die die Volumen- und Druckänderung repräsentierenden
Betriebsparameter in Beziehung zueinander und berechnet auf der Basis des Ge
setzes von Boyle-Mariotte die im Flüssigkeits-/Gasgemisch enthaltene Gasmenge.
In entsprechender Weiterbildung der Erfindung ist als Pumpe eine Dosier- und Bi
lanzierpumpe vorgesehen. Insbesondere besitzt die Vorrichtung eine Kolbenmem
branpumpe zur Förderung, Bilanzierung und Dosierung der medizinischen Flüssig
keit. Die Pumpe weist vorzugsweise eine Kolben-/Zylindereinheit, eine von einer
Membran begrenzte Pumpkammer und einen zwischen die Kolben-/Zylindereinheit
und die Pumpkammer geschalteten Hydraulikkreis auf. Die Pumpkammer kann von
der Membran in zwei Kammern unterteilt sein, wobei eine erste Kammer mit dem
Hydraulikkreis in Fluidverbindung steht, während die zweite Kammer von dem Hy
draulikkreis abgetrennt ist und zur Förderung der medizinischen Flüssigkeit vorge
sehen ist.
Um die im medizinische Anwendungsbereich erforderliche Sterilität zu gewährlei
sten und die Vorrichtung vor Berührung und Angriff durch das zu fördernde Medium
zu schützen, ist in besonders vorteilhafter Weise die Pumpkammer, durch die das
medizinische Medium gefördert wird, als vom Rest der Pumpe abnehmbarer Ein
malartikel, ein sogenanntes Disposable, ausgebildet. Diese Einweg-Pumpkammer
kann als Kopfstück auf die Membrankammer aufgesetzt werden, so daß deren Be
wegung auf die volumenveränderliche, insbesondere elastisch kompressibel aus
gebildete Einweg-Pumpkammer übertragen wird. Die als Einmalartikel ausgebildete
Pumpkammer kann ebenfalls eine Membran aufweisen, mit der sie auf die Mem
brankammer aufgesetzt wird, so daß die Einweg-Pumpkammer unmittelbar auf der
Membran der mit dem Hydraulikkreis verbundenen Pumpkammer anliegt.
Die Erfassungseinrichtung kann als Mittel zur Bestimmung des Pumpkammer
drucks und zur Bestimmung des Hubvolumens einen Drucksensor und einen Kol
ben-Längensensor aufweisen. Der Drucksensor kann mit dem Hydraulikkreis der
Pumpe in Wirkverbindung stehen, dessen Druck dem Flüssigkeits-/Gasgemisch in
der Pumpkammer entspricht. Mittels des Kolben-Längensensors wird die vom Kol
ben verfahrene Strecke gemessen bzw. die jeweilige Stellung des Kolbens erfaßt.
Die Kolbenfläche ist bekannt, so daß sich aus dem Verfahrweg des Kolbens das
Hubvolumen bestimmen läßt.
Um eine abgeschlossene Menge des Gemisches der Volumen- und Druckänderung
unterwerfen zu können, sind zustrom- und abstromseitig der Pumpkammer ent
sprechende Mittel zum Verschließen der Ansaug- und der Abförderseite, insbeson
dere in den Zustromkanal und den Abförderkanal geschaltete Absperrventile, vor
gesehen. Die Ventile sind vorzugsweise der als Einmalartikel ausgebildeten Pump
kammer zugeordnet und zusammen mit dieser zur Einmalverwendung vorgesehen.
Zur Detektion des Gases wird während des Pumpvorganges bei jedem Hub eine
Meßphase zwischengeschaltet, in der der Gasanteil der zu fördernden Flüssigkeit
bestimmt wird. Mittels einer Steuervorrichtung wird in einem ersten Schritt bei ge
öffneten Pumpkammerventilen und stillstehender Pumpe der Ausgangsdruck des
Gemisches in der Pumpkammer bestimmt, in einem zweiten Schritt werden die
Pumpkammerventile geschlossen und in einem dritten Schritt wird die Pumpe bei
geschlossenen Pumpkammerventilen betätigt und hierbei die eintretende Volumen-
und Druckänderung des Gemisches in der Pumpkammer erfaßt.
Mittels einer Fehlereinheit kann bei jeder Meßphase der entsprechend bestimmte
Gasanteil mit einem Grenzwert verglichen und gegebenenfalls eine Fehlermeldung
erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Fehlereinheit derart ausgebildet, daß die
Fehlermeldungen mehrerer Meßphasen summiert werden und bei Erreichen einer
vorgegebenen Anzahl von Fehlermeldungen eine Fehleranzeige ausgegeben wird,
durch die der Bediener bzw. der Patient auf den außer der Norm liegenden
Gasanteil hingewiesen wird.
Ferner kann eine Korrektureinheit vorgesehen sein, die den jeweils bestimmten
Gasanteil des Gemisches aufsummiert und mit dem gesamten Fördervolumen zur
Bestimmung der reinen Flüssigkeitsmenge verrechnet. Mit der Korrektureinheit wird
der reine Flüssigkeitsstrom frei von Gas bestimmt.
Die Auswerteeinheit, die Steuervorrichtung, die Fehlereinheit und die Korrekturein
heit können durch einen zentralen Prozessor bzw. entsprechende Software aus
geführt sein.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der
nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor, anhand
derer ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert wird. In
den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Pump- und Dosiervorrichtung für
die Peritonealdialyse gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfin
dung, mit der die Menge freien Gases in der Dialyseflüssigkeit bestimmt
werden kann, wobei die Vorrichtung in einem ersten Zustand mit einem
geöffneten Pumpkammerventil gezeigt ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung ähnlich Fig. 1, wobei die
Vorrichtung in einem zweiten Zustand mit geschlossenen Pumpkammer
ventilen gezeigt ist, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung ähnlich den vorherge
henden Figuren, wobei die Vorrichtung in einem dritten Zustand gezeigt
ist, in dem bei geschlossenen Ventilen in der Pumpkammer eingeschlos
sene Dialyseflüssigkeit komprimiert worden ist.
Die Vorrichtung besitzt als zentrales Bauteil eine Kolbenmembranpumpe 1, die eine
Kolben-/Zylindereinheit 2, eine Pumpkammer 3 und einen diese verbindenden Hy
draulikkreis 4 besitzt (vgl. Fig. 1).
Die Kolben-/Zylindereinheit 2 wird von einem Pumpenantrieb 5 angetrieben, der auf
den Kolben 6 der Kolbenzylindereinheit 2 einwirkt und diesen im Zylinder 7 bewegt.
Die Wegstrecke, die der Kolben 6 im Zylinder 7 verfahren wird, wird von einem der
Kolben-/Zylindereinheit 2 zugeordneten Längensensor 8 erfaßt bzw. gemessen
(vgl. Fig. 1).
Die Druckseite der Kolben-/Zylindereinheit 2 steht unmittelbar in Fluidverbindung
mit dem Hydraulikkreis 4, der als Übertragungsmittel für die Stellbewegung des
Kolbens 6 auf die Pumpkammer 3 wirkt. Die Pumpkammer 3 umfaßt eine erste ma
schinenseitige Kammer 9, die mit dem Hydraulikkreis 4 in Fluidverbindung steht
und durch diesen mit der Druckseite der Kolben-/Zylindereinheit 2 verbunden ist.
Die erste Kammer 9 wird von einer Membran 10 begrenzt, die sich bei entspre
chender Veränderung des Hydraulikvolumens in der ersten Kammer 9 elastisch
konvex nach außen wölbt bzw. konkav zu dem Innenraum der ersten Kammer 9
elastisch hineingezogen wird.
Die Pumpkammer 3 umfaßt ferner eine zweite Kammer 11, die als eigentliche, vo
lumenveränderliche Pumpkammer für das zu fördernde medizinische Fluid dient.
Die zweite Kammer 11 ist als Einmalartikel, als sogenannte Disposable-Kammer
ausgebildet, die nach einmal erfolgter Benutzung, d. h. Förderung und Dosierung
des Dialysemittels weggeworfen wird. Die Disposable-Kammer 11 ist als Kopfstück
ausgebildet, das auf die erste Kammer 9 mittels entsprechender Befestigungsmittel
aufgesetzt werden kann. Die Disposable-Kammer 11 besitzt eine elastische Wan
dung, insbesondere eine Membran, mit der sie auf die Membran 10 der ersten
Kammer 9 gesetzt wird, so daß die beiden Membrane unmittelbar aufeinander zu
liegen kommen. An der als Einmalartikel ausgebildeten zweiten Kammer 11 sind in
den mit der Kammer verbundenen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Förder
leitungen jeweils Absperrventile 12 vorgesehen (vgl. Fig. 1), mit Hilfe derer das zu
fördernde Fluid zunächst in die zweite Kammer 11 angesaugt und dann durch ent
sprechendes Umschalten der Absperrventile 12 druckbeaufschlagt abgefördert
werden kann.
Die zur Fluidförderung erforderliche Volumenveränderung der zweiten Kammer 11
wird durch entsprechende Betätigung der Kolben-/Zylindereinheit 2 herbeigeführt.
Durch Betätigung des Kolbens 6 wird das Hydraulikfluid des Hydraulikkreises 4 in
die erste Kammer 9 gedrückt bzw. aus dieser abgesaugt. Hierdurch wird die Mem
bran 10 betätigt, deren Bewegung auf die zweite Kammer 11 übertragen wird und
diese in ihrem Volumen verändert. Die gezeigte Kolbenmembranpumpe besitzt den
großen Vorteil, daß die entsprechende Flüssigkeit sehr mengengenau gefördert
und die insgesamt geförderte Menge präzise bilanziert werden kann. Das Hubvo
lumen der Kolben-/Zylindereinheit 2 ist durch den Längensensor 8 exakt meßbar.
Zur Steuerung der Vorrichtung ist eine zentrale Steuervorrichtung 13 (vgl. Fig. 3)
vorgesehen, die in den Fig. 1 und 2 der Einfachheit halber weggelassen wurde.
Die Steuervorrichtung 13 ist mit dem Längensensor 8 und einem Drucksensor 14
verbunden, der dem Hydraulikkreis 4 zugeordnet ist und dessen Druck aufnimmt.
Der in dem Hydraulikkreis 4 herrschende Druck entspricht dem Fluiddruck in der
Pumpkammer 3, insbesondere dem in der zweiten Kammer 11 herrschenden Druck
der Dialyseflüssigkeit. Die zentrale Steuervorrichtung 13 ist ferner mit dem Pum
penantrieb 5 und den Absperrventilen 12 verbunden, um diese anzusteuern.
Nachfolgend wird die Funktion und Wirkungsweise der Vorrichtung näher erläutert.
Zur Detektion des Gases wird während des Pumpvorganges bei jedem Hub eine
Meßphase zwischengeschaltet. Zunächst wird bei atmosphärischem Druck pat zum
Beispiel aus einem Dialysatbeutel Dialyseflüssigkeit in die zweite Kammer 11 ge
saugt, in der ein Luftvolumen Vat enthalten ist. In einem Zustand 1 der Vorrichtung,
der in Fig. 1 gezeigt ist und bei dem das abstromseitige Absperrventil 12 geöffnet
ist, wird der Ausgangsdruck pa, der beispielsweise durch die Flüssigkeitssäule des
Dialysatbeutels indiziert wird, gemessen. Darauffolgend werden die Absperrventile
12 beide geschlossen, wodurch ein in der zweiten Kammer 11 eingeschlossenes
Flüssigkeitsvolumen geschaffen wird. Bei geschlossenen Absperrventilen 12 wird
die Kolben-/Zylindereinheit 2 betätigt, um das abgeschlossene Flüssigkeitsvolumen
in der zweiten Kammer 11 mit einem Enddruck pe zu beaufschlagen. Dieser Prozeß
dauert ungefähr 0,5 Sekunden. Durch die Druckerhöhung wird die in der Kammer
11 eingeschlossene Flüssigkeit entsprechend ihrem Gasanteil von dem Ausgangs
volumen Va auf das Endvolumen Ve komprimiert (vgl. Zustand 3 in Fig. 3). In die
sem komprimierten Zustand wird erneut der dem Enddruck pe entsprechende Druck
in dem Hydraulikkreis 4 von dem Drucksensor 14 erfaßt. Ebenfalls wird die bei der
Kompression erfolgende Verschiebung des Kolbens 6 durch den Längensensor 8
erfaßt. Bei bekannter Kolbenfläche kann jeweils die bei der Kompression eintreten
de Volumendifferenz Vdiff bestimmt werden. Bei Ermittlung des Dialyseflüssigkeits
drucks kann die Spannung der Membran 10 vernachlässigt werden, da sich die
Membran zum Zeitpunkt der Messung vorzugsweise in einer entspannten Lage be
findet.
Aus den durch diese Verfahrensschritte gewonnen Werten berechnet die zentrale
Steuervorrichtung 13 die in der Dialyseflüssigkeit vorliegende Gasmenge, d. h. das
tatsächliche Gasvolumen Vat bei atmosphärischem Druck.
Hierzu geht die Steuereinheit von dem Boyle-Mariotte-Gesetz aus, welches für eine
isotherme Zustandsänderung, d. h. bei Vernachlässigung einer Temperaturände
rung, lautet:
p.V = konstant.
Hiervon ausgehend können die verschiedenen Zustände der Meßphase gleichge
setzt werden:
Vat.pat = Va.pa = Ve.pe.
Unter Beachtung des Zusammenhangs, daß das Differenzvolumen Vdiff durch die
Differenz des Ausgangsvolumens und des Endvolumens bestimmt ist, also
Vdiff = (Va-Ve) kann hieraus das tatsächliche Gasvolumen bei atmosphärischem
Druck Vat gewonnen werden, nämlich
Die Volumendifferenz kann durch die bei der Kompression der Dialyseflüssigkeit
zurückgelegte Wegstrecke des Kolbens Sdiff und dessen Fläche Ak bestimmt wer
den, wobei sich unter Berücksichtigung einer Grundkompressibilität des Systems
S0 folgende Beziehung ergibt:
In dieser Gleichung sind alle Größen bekannt, so daß das tatsächliche Gasvolumen
bei atmosphärischem Druck berechnet werden kann.
Die Auswertung der Meßphase wird also durch die Annahme einer isothermen Zu
standsänderung vereinfacht. Die Steuervorrichtung 13 ist dabei derart ausgebildet,
daß sie von dem Boyle-Mariotte-Gesetz ausgeht. Die Berechnung beruht dabei
darauf, daß ein Volumen, das sowohl Flüssigkeit als auch Gas enthält, nur nähe
rungsweise durch Komprimierung des Gases verkleinert werden kann, wobei die in
der Flüssigkeit befindlichen Gase zusammengedrückt werden. Die Flüssigkeit
selbst wird als volumenstarr, d. h. inkompressibel, angenommen. Wird die Volu
menänderung bis zum Erreichen eines bestimmten Druckwertes in der Flüssigkeit
qualitativ erfaßt, ist sie ein Maß für den Anteil der freien Gasmenge in der Flüssig
keit.
Die zentrale Steuervorrichtung 13 verwirklicht ferner die Funktion einer Fehlerein
heit. Hierbei wird das erfaßte Gasvolumen mit einem Grenzwert verglichen. Liegt
das tatsächlich vorliegende Gasvolumen oberhalb eines Grenzwertes wird eine
Fehlermeldung erzeugt. Die Fehlermeldungen werden summiert und nach einer
bestimmten Anzahl von erfolgten Fehlermeldungen erhält der Bediener der Vor
richtung bzw. der Patient einen entsprechenden Fehlerhinweis. Er wird zum Bei
spiel aufgefordert, die Anschlüsse des Dialysatbeutels zu kontrollieren. Die Be
handlung kann wahlweise abgebrochen oder fortgesetzt werden. Bei Detektion ei
ner Gasmenge, die außerhalb eines Grenzwertbereiches liegt, wird das gesamte
Disposable-Kammervolumen in eine Drainage verworfen. Hierdurch wird eine Ge
fährdung des Patienten vermieden. Da sich in den Anschlüssen der Dialysatbeutel
immer eine gewisse Menge Luft befindet, wird die Anzahl der zulässigen Fehler
meldungen beim Umschalten auf einen neuen Beutel erhöht.
Die Steuervorrichtung 13 verwirklicht ferner die Funktion einer Korrektureinheit. Die
detektierte Gasmenge wird summiert. Überschreitet die Summe einen Grenzwert,
wird der Patient aufgefordert, die Schläuche bzw. Anschlüsse des Dialysatbeutels
zu kontrollieren. Das summierte Gasvolumen wird mit dem Fördervolumen der Kol
benmembranpumpe 1 verrechnet, um die reine Flüssigkeitsmenge frei von Gas, die
gefördert wurde, zu bestimmen.
Das beschriebene Verfahren bzw. die zu dessen Durchführung vorgeschlagene
Vorrichtung zeichnet sich durch ihre Einfachheit und Genauigkeit aus. Eine zusätz
liche Sensorik kann eingespart werden, so daß sich neben Platz- und Gewichtser
sparnis zusätzlich noch wirtschaftliche Vorteile hinsichtlich Einkauf, Produktion und
Service ergeben. Es ist möglich, bis zu einer unteren Grenze von 1% den Gasan
teil in einer Flüssigkeit zu bestimmen.
Anstelle der beschriebenen Komprimierung des eingeschlossenen Flüssigkeitsvo
lumens kann auch eine entsprechende Dekomprimierung bei Unterdruck erfolgen.
Claims (16)
1. Verfahren zur Bestimmung von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere einer
Dialyseflüssigkeit, Blut und dergleichen, wobei das Gemisch aus Gas und
Flüssigkeit von einer Pumpe (1) sowohl gefördert als auch einer Volumen-
und Druckänderung unterworfen wird, Betriebsparameter der Pumpe, die die
Volumen- und Druckänderung repräsentieren, erfaßt werden und aus den Be
triebsparametern der Pumpe der Gasanteil (Vat) bestimmt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Membranpumpe,
insbesondere eine Kolbenmembranpumpe (1) verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betriebspa
rameter Pumpkammerdruck (pa, pe) und Hubvolumen (Vdiff) bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine feste
Menge des Gemisches in einer Pumpkammer (3) der Pumpe (1), insbesonde
re einer Bilanzierkammer einer Dosier- und Bilanzierpumpe, der Volumen-
und Druckänderung unterworfen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gemisch
einem vorbestimmten Druck (pe) unterworfen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten
Schritt ein Ausgangsdruck (pa) des Gemisches erfaßt wird, in einem zweiten
Schritt eine abgeschlossene Volumenmenge des Gemisches geschaffen wird
und in einem dritten Schritt die abgeschlossene Volumenmenge einem vom
Ausgangsdruck verschiedenen Enddruck (pe) unterworfen wird, wobei hierbei
der Enddruck und die dabei erfolgende Volumenänderung (Vdiff) des Gemi
sches erfaßt werden.
7. Vorrichtung zur Bestimmung von Gas in einer Flüssigkeit, insbesondere Dia
lyseflüssigkeit, Blut und dergleichen, mit einer Pumpe (1) zur Förderung sowie
Volumen- und Druckänderung des Gemisches aus Gas und Flüssigkeit, einer
Erfassungseinrichtung (8, 14) zur Erfassung von Betriebsparametern der
Pumpe und einer mit der Erfassungseinrichtung verbundenen Auswerteeinheit
(13) zur Auswertung der Betriebsparameter und Bestimmung des Gasanteils
(Vat) in der Flüssigkeit aus den Betriebsparametern.
8. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Pumpe (1) als
Dosier- und Bilanzierpumpe ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Pumpe
eine Membranpumpe, insbesondere eine Kolbenmembranpumpe (1) vorge
sehen ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe
eine Kolben-/Zylindereinheit (2), eine von einer Membran (10) begrenzte
Pumpkammer (3) und einen zwischen die Kolben-/Zylindereinheit und die
Pumpkammer geschalteten Hydraulikkreis (4) aufweist, wobei vorzugsweise
die Pumpkammer von der Membran in eine erste Kammer (9), die mit dem
Hydraulikkreis in Fluidverbindung steht, und eine zweite Kammer (11), durch
die das Gemisch gefördert wird, unterteilt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (1)
eine als Einmalartikel ausgebildete, vom Rest der Pumpe abnehmbare, volu
menveränderliche Kammer (11) zur Förderung des Gemisches aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erfas
sungseinrichtung (13) Mittel zur Bestimmung eines Pumpkammerdrucks und
Mittel zur Bestimmung des Hubvolumens, insbesondere einen Drucksensor
(14) und einen Kolben-Längensensor (8), aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel zum
Verschließen der Pumpkammer (3) der Pumpe (1), insbesondere zustrom-
und abstromseitig angeordnete Absperrventile (12), vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuer
vorrichtung (13) zur Steuerung einer Meßphase vorgesehen ist, wobei die
Steuervorrichtung insbesondere derart ausgebildet ist, daß in einem ersten
Schritt bei geöffneten Pumpkammerventilen (12) der Ausgangsdruck (pa) des
Gemisches in der Pumpkammer (3) bestimmt wird, in einem zweiten Schritt
die Pumpkammerventile geschlossen werden, und in einem dritten Schritt die
Pumpe (1) bei geschlossenen Pumpkammerventilen betätigt und hierbei die
eintretende Volumenänderung (Vdiff) und Druckänderung (pdiff) des Gemisches
in der Pumpkammer bestimmt wird.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Feh
lereinheit (13) zur Bestimmung eines einen Grenzwert überschreitenden
Gasanteils vorgesehen ist, wobei die Fehlereinheit insbesondere derart aus
gebildet ist, daß sie bei jeder Meßphase den bestimmten Gasanteil mit dem
Grenzwert vergleicht und gegebenenfalls eine Fehlermeldung erzeugt, und
bei einer vorgegebenen Anzahl von Fehlermeldungen nach mehreren Meß
phasen eine Fehleranzeige ausgibt.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Korrek
tureinheit (13) vorgesehen ist, die den jeweils bestimmten Gasanteil des Ge
misches aufsummiert und mit dem gesamten Fördervolumen zur Bestimmung
der reinen Flüssigkeitsfördermenge verrechnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19919572A DE19919572C2 (de) | 1999-04-29 | 1999-04-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung von Gas in medizinischen Flüssigkeiten |
Applications Claiming Priority (1)
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