DE3307830A1

DE3307830A1 - Verfahren und vorrichtung zur exkorporalen reinigung von blut

Info

Publication number: DE3307830A1
Application number: DE19833307830
Authority: DE
Inventors: Hans Peter 5880 Lüdenscheid Berkenhoff
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-05
Filing date: 1983-03-05
Publication date: 1984-09-06

Description

Verfahren und Vorrichtung zur exkorporalen
Reinigung von Blut Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur exkorporalen Reinigung von Blut, wobei in einer ersten Verfahrensstufe Schlackenstoffe und Blutwasser aus dem Blut herausgefiltert werden und in einer zweiten Verfahrensstufe dem so erzeugten Blutkonzentrat eine geeignete Menge Blutwasser dosiert zugeführt wird.
Die exkorporale Reinigung von Blut wird bisher durch eine sogenannte künstliche Niere durchgeführt. Die künstliche Niere dient dabei dazu, die Funktion einer natürlichen Niere bezüglich der Entfernung von Schlackenstoffen und überschüssiger Flüssigkeit aus dem Blut zu übernehmen. Hierzu sind mehrere Verfahren bekannt, die annähernd die natürliche Funktion der Niere erreichen sollen. Die heute am häufigsten angewandte Verfahrensweise ist die. der sogenannten Dialyse.
Bei dieser werden auf elektrolytisch osmotischem Wege die Schlackenstoffe in eine Flüssigkeit, Dialysat genannt, über eine filterartige Membran, Dialysator genannt, geleitet. Dieses Dialysat wird in relativ großer Menge benötigt und bedarf einer aufwendigen Aufbereitung. Durch den Dialysator werden nicht alle Schlackenstoffe entfernt, sondern nur bis zu einer gewissen Molekulargröße.
Eine andere Art der künstlichen Niere gewährleistet schon eine umfangreichere Entfernung der Schlackenstoffe, Hämofiltration genannt. Dabei wird durch eine Spezialfolie mit größerer Durchlässigkeit (zum Beispiel Polyamid oder Polysulfon) Blutwasser und Schlackenstoffe mit einer größeren Bandbreite der Molekulargröße aus dem Blut durch Überdruck herausgefiltert.
Es entsteht damit ein sogenanntes Hämofiltrat, das in seiner Zusammensetzung dem entspricht, was die natürliche Niere in einem ersten Verfahrensschritt ihres Funktiongsprozesses auch erzeugt.
Dieses Hämofiltrat muß nun durch eine Substitutionslösung ersetzt werden, die in ihrer Zusammensetzung dem Filtrat entspricht, aber keine Schlackenstoffe enthält, die ja in dem erstgenannten Hämofiltrat vorhanden sind.
Mittels einer elektronischen Bilanzeinrichtung wird die Substitutionslösung dem Blutkonzentrat wieder zugeführt.
Es ist bedeutend natürlicher und gesünder, wenn das Filtrat selbst von Schlackenstoffen befreit wird und anschließend dem Blutkonzentrat wieder zugeführt wird, was der Arbeitsweise der natürlichen Niere völlig entspricht. Dabei entfällt die Herstellung einer Substitutionslösung, die ja nur annähernd in ihrer Zusammensetzung dem körpereigenen Filtrat entsprechen kann. Die Befreiung des Filtrates von Schlackenstoffen, auch harnpflichtige Stoffe genannt, ist zwar bereits über entsprechende Filtermassen möglich, jedoch ist dieses Verfahren sehr aufwendig und insoweit gefährlich, als nach einiger Zeit das Filtermaterial gesättigt ist und Schlackenstoffe nicht mehr aufgenommen werden können.
Darüber hinaus ist dieses Verfahren sehr kostenintensiv.
Der Erfindung liegt hiervon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur exkorporalen Reinigung von Blut zu schaffen, mit denen auf relativ einfache Art und Weise das Blutwasser samt Schlackenstoffen aus dem Blut entfernt und nach Reinigung wieder dem Blutkonzentrat werden kann. Die verfahrensmäßige Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 bis 5 beschrieben.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die natürliche Niere einen hohen Sauerstoffbedarf für die biologisch-chemischen Filter-und Reinigungsvorgän ge in ihrer zweiten Stufe, tubulus genannt, hat. Dorthin strömen etwa 25 % des den Sauerstoff führenden Blutvolumens.
Wenn auch diese Vorgänge sehr komplex sind, so ist doch anzunehmen, daß bei einer Kontaktierung des Filtrates mit Sauerstoff (oder einem sauerstofführenden Gas) dem natürlichen Reinigungseffekt sehr nahe zu kommen ist.
Die Erfindung schafft ein kontinuierliches Verfahren, mit dem ohne großen Aufwand und ohne Veränderung der äußeren Bedingungen eine Reinigung des Filtrates zu erreichen ist. Dabei liegt dem Verfahren die grundsätzliche Erkenntnis zugrunde, daß durch eine Oxydation der Schlackenstoffe mit einem oxydierenden, gasförmigen Medium, vorzugsweise Sauerstoff, die Schlackenstoffe aus dem Filtrat herausschäumbar sind.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in den Patentansprüchen 6 bis 8 bezeichnet.
Hierbei wird das gasförmige Medium, beispielsweise Sauerstoff, in sehr fein verteilter Form, was beispielsweise durch einen Ausströmerstein erreicht wird, in ein Kontaktrohr geleitet und mit dem Filtrat in sehr intensive Verbindung gebracht.
Das oxydierende Medium oxydiert die oxydationsfähigen Schlackenbestandteile des Filtrates, wobei ein Oxydschaum entsteht. Die einzelnen, den Oxydschaum bildenden Bläschen steigen in der Filtratflüssigkeit nach oben, so daß sich oberhalb des Flüssigkeitspegels eine Oxydschaumschicht bildet. Der Oxydschaum wird in einer oben nachgeschalteteten Kondensatkammer abgelagert, wo er zu einem Kondensat zusammenfällt und wieder in ein Auffanggefäß abgeleitet wird. Das Zusammenfallen des Oxydschaumes kann durch Silikon oder andere geeignete Stoffe beschleunigt werden.
Während das Filtrat durch die Vorrichtung hindurchgepumpt wird, erfolgt die Kontaktierung mit dem oxydierenden Medium mehrere Male im Kreislauf. Welche Arten der Soll-Abführschlackenstoffe in diesem Oxydschaum ausgesondert werden, ist nicht im einzelnen festgehalten. Der entstehende Schaum bildet eine nach oben herauswachsende Säule, bei der im oberen Teil der vorher nasse Schaum immer trockener, das heißt fester wird. Durch eine gemäß Anspruch 8 vorgesehene Höheneinstellung der Schaumkamtner kann der Schaum an der Stelle aus dieser austreten, bei der die Flüssigkeitsmenge aus dem Schaumkondensat nach Abschluß der Behandlung derjenigen Flüssigkeitsmenge entspricht, die dem Blut aufgrund der Nichtfunktion der Niere außer den Schlackenstoffen auch abgenommen werden muß.
Das gereinigte Filtrat wird aus dem Gefäß,in dem es vorher umgewälzt worden ist, unten abgeleitet, wo es bereits weitgehend gasfrei ist. Es gelangt dann über ein Steigrohr, das durch seinen oberen Abfluß einen gleichbleibenden Filtratstand in der Umwälzkammer bestimmt, in ein Auffanggefäß, eine sogenannte Pufferkammer. Hier kann sich während einer Verweildauer alles evtl. noch vorhandene Gas nach oben in die Kondensatkammer entfernen.
Aus dieser Kammer kann das gereinigte Filtrat durch eine niveaugesteuerte Pumpe dem Blutkonzentrat wieder zugeführt werden.
Auf diese Weise ist. eine kontinuierliche Reinigung von Blut möglich, wobei sichergestellt ist, daß das Blut vor und nach der Reinigung mit Ausnahme der Schlackenstoffe praktisch die gleiche Zusammensetzung aufweist.
Die erfindungsgemäße -Vorrichtuno ist in der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt: Fig. 1 das Schema einer Reinigungsvorrichtung; Fig. 2- eine Einzelheit in vergrößerter Darstellung.
Die Strömungsrichtung des zu reinigenden Blutes bzw.
des gereinigten Blutes ist in den Figuren durch die Pfeile A und B dargestellt. In Fig. 1 ist der Ablauf schematisch gezeigt. Dabei fließt das Blut zunächst über eine Leitung zu einer Pumpe 1, von welcher das Blut zu einer Filterkammer 4 weiter gefördert wird.
Die Filterkammer 4 stellt einen sogenannten Hämofilter dar, bei dem das Blutwasser und die Schlackenstoffe weitestgehend vom Blutkonzentrat abgetrennt werden.
Das Blutkonzentrat fließt über eine weitere Leitung zu einem als Luftfalle ausgebildeten Sammelgefäß 3.
Das abgetrennte schlackenreiche Blutwasser fließt zu einer Reinigungsapparatur 5, in welcher die Schlackenstoffe entfernt werden, und die in Figur 2 im einzelnen noch beschrieben wird. Nach der Reinigung wird das Blutwasser durch die weitere Pumpe 2 zum Sammelgefäß 3 hin gefördert und dort mittels einer elektronischen Bilanzeinrichtung dem Blut wieder zugeführt. Die elektronische Bilanzeinrichtung ist im Stand der Technik bekannt, so daß auf eine nähere Beschreibung hier verzichtet werden kann.
Mit 6 ist Auffangbehälter bezeichnet, in dem das noch später beschriebene Kondensat aufgefangen wird.
Die Reinigungsvorrichtung ist in Fig. 2 näher dargestellt. Die von der Pumpe 1 kommende Leitung mündet in ein etwa zylindrisches Gefäß ein, welches eine Einlaufkammer 7 nahe seinem Boden aufweist. Über die Mündung der entsprechenden Zulaufleitung ist ein kaminartiges Rohr 10 gestülpt, welches oben offen und unten mit Durchlaßöffnungen in Bodennähe versehen ist. In dem kaminartigen Rohr ist ferner ein Ausströmerstein 11 angeordnet, durch welchen das oxydierende gasförmige Medium einströmen kann. Hierzu kann beispielsweise Sauerstoff oder auch sauerstoffhaltige Luft verwendet werden. Durch diese Anordnung bildet sich in dem Gefäß bei 8 eine Umwälzkammer, da das durchströmende Filtrat zwangsläufig innen im Rohr 10 aufsteigt und außen an demselben in dem Gehäuse bzw.
in der Umwälzkammer wieder nach unten fließen muß.
Es wird hierdurch mindestens teilweise mehrfach durch das Rohr 10 geleitet, so daß eine intensive Vermengung von einströmendem Luftsauerstoff und Filtrat erfolgt. Oberhalb der unteren Mündung bzw. Öffnungen des Rohres 10,aber mit weitem Abstand von der Mündung des Gefäßes,ist eine Steigleitung 13 abgezweigt, die wiederum in ein nachgeordnetes Sammelgefäß 14 einmündet. Das Steigrohr 13 dient gleichzeitig als Nivellierungsrohr für den Filtratstand in der Umwälzkammer 8, da dies ein System der kommunizierenden Röhren bildet. In das das kaminartige Rohr 10 aufnehmende Gefäß ist ein Teleskop eingeschoben, welches Teil des Gefäßes bildet. Oberhalb des kaminartigen Rohres, wo sich also der Schaum sammelt, ist eine Schaumkammer 9 gebildet, die zur obenliegenden Mündung hin verjüngt ist. Die Mündung mündet in eine Kondensatsammelkammer 12 ein, welche über einen verschließbaren Ablauf nach außen mündet. Unter den Ablauf ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, ein Auffangbehälter 6 gestellt.
Die Kondensatkammer 12 ist durch einen Deckel abgedeckt und über eine Leitung mit dem entsprechenden Deckel des Auffanggefäßes 14 verbunden. Es wird damit ein Überdruck in der Kammer 14 unterbunden. Zum Zwecke der Feststellung der teleskopartigen verschiebbaren Schraubenkammer 9 ist außen an diese eine Abwinklung angeformt, die mittels einer Feststellschraube 9a fixiert werden kann. Es sei noch bemerkt, daß die Zuführung von Gas zu der Ausströmvorrichtung 11 beispielsweise mittels einer Luftpumpe erfolgen kann. Es kann aber auch Sauerstoff in status nascendi als gasförmiges Medium benutzt werden. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist folgende.
Oxydierendes gasförmiges Medium wird durch die Ausströmvorrichtung 11 in das Kontaktrohr 10 eingeleitet. Dort wird es mit dem ebenfalls einströmenden Filtrat in Verbindung gebracht. Der Schlackenanteil des Filtrates wird ausgeschäumt und der so entstehende Oxydschaum kontinuierlich nach oben abgeleitet. In der Kondensatkammer 12 sammelt sich der Schaum und wird abgelagert, wobei er zusammenfällt und als Kondensat zu einem Auffanggeäß 6 hingeleitet wird.
Während das Filtrat durch die gezeigte Apparatur hindurchgepumpt wird, geschieht die Kontaktierung im Kontaktrohr 10 mehrere Male im Kreislauf. Der entstehende Schaum bildet eine nach oben aus der Mündung der Kammer 9 herauswachsende Säule, wobei im oberen Teil des Schaumes der nasse Schaum immer trockener, das heißt fester wird. Durch Höheneinstellung der Kammer 9 kann nun der Schaum an der Stelle aus dieser nach oben in die Kammer 12 austreten, bei der die Flüssigkeitsmenge aus dem Schaumkondensat nach Abschluß der Behandlung der Flüssigkeitsmenge entspricht, die dem Filtrat entzogen werden soll. Das gereinigte Filtrat wird aus der Umwälzkammer unten abgeleitet, wo es bereits gasfrei ist. Es gelangt über das Steigrohr 13, das durch seinen oberen Abfluß -einen gleichbleibenden Filtratstand in der Umwälzkammer 8 bestimmt, in die Pufferkamer des Gefäßes 14. Hier kann sich während einer Verweildauer noch vorhandenes Restgas nach oben in die Kondensatkammer 12 entfernen. Unten wird das gereinigte Filtrat dann durch eine niveaugesteuerte Pumpe 2 abgenommen und dem Blutkonzentrat bei 3 wieder zugeführt.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : , \ Verfahren zur exkorporalen Reinigung von Blut, wobei in einer ersten Verfahrensstufe Schlackenstoffe und Blutwasser aus dem Blut herausgefiltert werden und in einer zweiten Verfahrensstufe dem so erzeugten Blutkonzentrat eine geeignete Menge Blutwasser dosiert zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der ersten Verfahrensstufe erhaltene Filtrat gereinigt, im Volumen veringert wird und dieses gereinigte Filtrat in der zweiten Verfahrensstufe dem Blutkonzentrat zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat von oxidierendem Gas, insbesondere Sauerstoff, durchströmt und dadurch die zu entfernenden Schlackenstoffe aufgeschäumt und von der Filtratoberfläche abgezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Gas im Gleichstrom zum Filtratdurchfluß erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Gas im Gegenstrom zum Filtratdurchfluß erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtrat nach der Entfernung der Schlackenstoffe mindestens teilweise entgast wird.
6. Vorrichtung zur exkorporalen Reinigung von Blut durch Entfernung von Schlackenstoffen und überschüssigem Blutwasser, bestehend aus einer Pumpe, der das Blut über eine Leitung zugeführt wird und die das Blut zu den nachgeschalteten Vorrichtungen transportiert, einer Filtereinrichtung, die das Blut in Blutkonzentrat einerseits und Blutwasser samt Schlackenstoffen aufteilt, wobei das Blutkonzentrat über eine Leitung einem Sammelgefäß zugeführt wird und das Blutwasser über eine weitere Leitung abgeführt wird, sowie einer schlackenfreies Blutwasser in geeigneter Menge dem Sammelgefäß zuführenden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die das abgespaltene, schlackenreiche Blutwasser führende Leitung an eine Reinigungsvorrichtung angeschlossen ist, diese Reinigungsvorrichtung über eine Auslaßleitung für das gereinigte Blutwasser mit einer Pumpe (2) verbunden ist, deren Auslaß wiederum unmittelbar mit dem Sammelgefäß (3) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung aus einem insbesondere hohlzylindrischen Gefäß (7,8) besteht, welches einen Boden und eine oben offene Mündung aufweist, wobei innerhalb dieses Gefäßes ein kaminartiges Rohr (10) angeordnet ist, welches sich vom Boden zur Mündung des Gefäßes (7,8) erstreckt und in welches bodennah die Zufuhrleitung für schlackenreiches Blutwasser einnündet und dessen bodennahe Mündung mit dem sie umgebenden Gefäßraum in Verbindung steht, daß in das Gefäß (7,8) bodennah, aber näher zur Mündung des Gefäßes (7,8) hin angeordnet als die bodennahe Mündung des Rohres (10), eine im wesentlichen lotrechte Steigleitung (13) einmündet, die etwas unterhalb des Mündungsniveaus des Rohres (10) in Richtung auf ein Auffanggefä#ß (14) abgewinkelt ist und in dieses nahe dessen oberer Mündung einmündet, welches Auffanggerät (14) im wesentlichen zylindrisch ist und bode#nnah eine Auslaßleitung zu einer Förderpumpe (2) aufweist, die wiederum mit dem Sammelgefäß (3) für das Blutkonzentrat verbunden ist, daß ferner das Gefäß (7,8) und das Auffanggefäß (14) mündungsseitig durch Deckel abgedeckt ist, wobei eine Verbindungsleitung zwischen beiden Deckeln bzw.

beiden Gefäßen im flüssigkeitsfreien Bereich angeordnet, daß daß schließlich oberhalb der Mündung des kaminartigen Rohres (10) das Gefäß (7,8) eine Kondensatkammer (12) aufweist, die durch eine Verjüngung mit der Gefäßmündung verbunden ist und an ihrer tiefsten Stelle eine Auflaßöffnung aufweist, und daß in das Rohr (10) nahe dem Gefäßboden eine oxydierendes Gas, zum Beispiel Sauerstoff, zuführende Leitung einmündet, wobei eine Feinverteilungsvorrichtung an die Leitungsrnündung angeschlossen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (7,8) aus zwei teleskopartig ineinanderschiebbaren Teilen besteht.