DE3436748A1 - Device for automatic determination of the efficacy of haemodialysis - Google Patents
Device for automatic determination of the efficacy of haemodialysisInfo
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Abstract
Description
Vorrichtung zur automatischen Effektivitätsbestimmung bei der Hämodialyse Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Effektivität der Behandlung von nierenkranken Patienten mit Hilfe der Hämodialyse.Device for automatically determining the effectiveness of hemodialysis The invention relates to a device for automatically determining the effectiveness the treatment of patients with kidney disease with the help of hemodialysis.
Die Beeinflussung des Behandlungsablaufes niereninsuffizierter Patienten ist in den letzten Jahren durch eine Vielzahl von variablen Geräteparametern möglich geworden.Influencing the course of treatment in patients with kidney disease has been possible in recent years thanks to a large number of variable device parameters become.
Trotz bemerkenswerter Verbesserungen des Behandlungsregimes ist der Mediziner in der Regel nach wie vor in der Grundaussage der Behandlung, d. h. der Effektivität der gewählten Therapieform, auf empirisch gefundene Erfahrungswerte bzw. auf die Wahrnehmungen des Patienten angewiesen.Despite notable improvements in the treatment regimen, the Medical professionals usually remain in the basic message of the treatment, i. H. the Effectiveness of the chosen form of therapy, based on empirically found empirical values or dependent on the perceptions of the patient.
Zur Bestätigung dieser Erfahrungswerte können im Labor bestimmbare Analysenwerte der durch die Dialyse aus dem Blut entfernten Verbindungen, wie z. B. Harnstoff, Kreatinin, Harnsäure oder auch Elektrolyte, herangezogen werden. Da aber die erforderlichen Analysen sehr zeitaufwendig sind, kann mit diesen Methoden keine Effektivitätsbestimmung während der Behandlung erzielt, sondern lediglich eine nachträgliche Aussage über den erreichten Effekt getroffen werden. Eine Beeinflussung der Behandlung in Abhängigkeit vom Ergebnis der Anal.ysen ist ausgeschlossen.To confirm these empirical values, determinable in the laboratory Analysis values of the compounds removed from the blood by dialysis, such as B. urea, creatinine, uric acid or electrolytes can be used. There But the required analyzes can be very time consuming with these methods no effectiveness determination achieved during the treatment, but only a subsequent statement about the effect achieved can be made. An influence the treatment depending on the result of the analysis is excluded.
Zur Beseitigung dieses für den Patienten und Arzt gleichermaßen entscheidenden Unsicherheitsfaktors im Hinblick auf den tatsächlichen Effekt der Behandlung wurde vorgeschlagen, einen Kontrollstoff im Blut vor und während der Dialyse zu bestimmen und nach automatischer Auswertung damit die optimalen Behandlungsparameter einzustellen. So wird in der DE-OS 26 24 384 der Harnstoff im Dialysat nach seiner hydrolytischen Spaltung mit einer ammoniaksensitiven Gaselektrode bestimmt. Dazu ist es erforderlich, daß über einen Nebenschluß eine mit Puffer verdünnte Dialysatprobe durch eine mit immobilisierter Urease gepackte Säule geleitet wird. Bei der durch die Urease katalysierten Harnstoffspaltung wird Ammoniak gebildet. Zur quantitativen Entwicklung des Ammoniaks ist es notwendig, den pH-Wert der Meßlösung mittels Natronlauge alkalisch einzustellen.To eliminate this, which is crucial for the patient and the doctor alike Uncertainty about the actual effect of the treatment was added suggested determining a control substance in the blood before and during dialysis and set the optimal treatment parameters after automatic evaluation. For example, in DE-OS 26 24 384, the urea in the dialysate is hydrolytic Fission determined with an ammonia-sensitive gas electrode. For this it is necessary that via a shunt a dialysate sample diluted with buffer through a with immobilized urease packed column is passed. When catalyzed by the urease Urea splitting creates ammonia. For the quantitative development of ammonia it is necessary to set the pH of the measuring solution to an alkaline value using sodium hydroxide solution.
In der nachgeschalteten Durchflußmeßzelle wird der Ammoniakgehalt der Meßlösung mittels der ammoniaksensitiven Gaselektrode kontinuierlich gemessen.The ammonia content is measured in the downstream flow cell the measurement solution measured continuously by means of the ammonia-sensitive gas electrode.
Als nachteilig muß bei dem beschriebenen Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung eingeschätzt werden, daß neben einer Eichlösung zusätzlich eine Pufferlösung und eine Natronlaugelösung zudosiert werden müssen, was einen erheblichen apparativen Aufwand bedeutet. Darüber hinaus beinhaltet dieses analytische Meßsystem, bestehend aus Enzymreaktor und gassensitivem Sensor, Fehlerquellen, die vom Bedienpersonal einer Hämodialysemaschine nur schwer erkannt werden können und damit die Richtigkeit der Analyseergebnisse in Frage stellen. Solche Fehlerquellen sind z. B. durch die Einflüsse der Temperatur, der Diffusion, der Reaktordimensionierung oder der Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Durchflußsystems und die unbedingt erforderliche vollständige Harnstoffspaltung durch die immobilisierte Urease gegeben.A disadvantage of the method described must be associated with Device can be estimated that in addition to a calibration solution, a buffer solution and a sodium hydroxide solution must be added, which requires a considerable amount of equipment Effort means. In addition, this analytical measuring system contains existing from enzyme reactor and gas-sensitive sensor, sources of error caused by the operating personnel a hemodialysis machine can only be recognized with difficulty and thus the correctness question the analysis results. Such sources of error are z. B. by the Influences of temperature, diffusion, reactor dimensions or flow velocity within the flow system and the absolutely necessary complete splitting of urea given by the immobilized urease.
Zusammenfassend muß eingeschätzt werden, daß zunErreichen einer hinreichenden Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der beschriebenen Anordnung in Abhängigkeit von der Größe des Einflusses der einzelnen einzustellenden Parameter eine hohe und damit schwierig zu verwirklichende Präzision der Apparatur vorausgesetzt werden muß. Der beschriebene Aufbau ist dabei vorrangig als separate Vorrichtung zu sehen, wobei eine oder mehrere beliebige Hämodialysemaschinen über eine Probeentnahme angeschlossen sind.In summary, it must be assessed that to achieve a sufficient Accuracy and reliability the described arrangement depending on the size of the influence of the individual parameters to be set A high and thus difficult to achieve precision of the apparatus is required must become. The structure described is primarily a separate device to see any one or more hemodialysis machines using a sampling are connected.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Bestimmung der Dialyseeffektivität bei Minimierung des Aufwandes und gleichzeitiger Erhöhung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit sowie in einer Integration der Meßvorrichtung in das Hämodialysegerät, so daß eine unmittelbare Einflußnahme auf den Behandlungsablauf möglich ist.The aim of the invention is to determine the effectiveness of dialysis while minimizing the effort and at the same time increasing the accuracy and reliability and in an integration of the measuring device in the hemodialysis machine, so that a direct influence on the course of treatment is possible.
Aufgabe der Erfindung ist es, während einer Dialyse die Konzentration der physiologischen Metabolite Harnstoff und/oder Kreatinin mit einem vereinfachten elektro-enzymatischen Meßsystem unter Verwendung der in der Hämodialysemaschine vorliegenden Dialysatlösungen quantitativ und aktuell zu bestimmen.The object of the invention is to improve the concentration during dialysis the physiological metabolites urea and / or creatinine with a simplified electro-enzymatic measuring system using the in the hemodialysis machine to determine available dialysate solutions quantitatively and up-to-date.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens eine mit immobilisiertem Enzym beschichtete pH-Elektrode und eine Verwirbelungseinrichtung in einer Meßzelle angeordnet sind, die durch eine Meßzellenzuflußleitung für frisches Dialysat und einer Meßzellenabflußleitung mit dem Dialysatkreislauf der Hämodialysemaschine verbunden ist. Eine mit der Meßzelle in Verbindung stehende Dosiereinrichtung für metabolithaltige Meß- bzw. Eichlösung ist in eine vom Dialysatorausgang kommende Dialysatabflußleitung eingeschaltet. Die Dosiereinrichtung weist eine Dosierkammer auf, die eine Verschiebung eines definierten Dialysatvolumens aus der Dialysatabflußleitung in die Meßzelle ermöglicht.According to the invention the object is achieved in that at least one immobilized enzyme coated pH electrode and a vortex device are arranged in a measuring cell through a measuring cell inflow line for fresh Dialysate and a measuring cell discharge line with the dialysate circuit of the hemodialysis machine connected is. A metering device connected to the measuring cell for Metabolite-containing measuring or calibration solution is in a coming from the dialyzer outlet Dialysate discharge line switched on. The metering device has a metering chamber on which a displacement of a defined volume of dialysate from the dialysate discharge line in the measuring cell.
Weiterhin ist eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit vorhanden, die mit der pH-Elektrode, der Dosiereinrichtung und Steuerventilen in den Dialysatleitungen verbunden ist. Die Enzymschicht der pH-Elektrode besteht vorzugsweise aus immobilisierter Urease und/oder Kreatininase bzw. es werden zwei getrennte Elektroden mit entsprechenden verschiedenen Beschichtungen eingesetzt.There is also a central control and evaluation unit available, those with the pH electrode, the metering device and control valves in the dialysate lines connected is. The enzyme layer of the pH electrode is preferably made of immobilized Urease and / or creatininase or there are two separate electrodes with appropriate various coatings are used.
Zur Bestimmung des Harnstoff- und/oder Kreatiningehaltes wird ein definiertes Volumen des diese Metabolite enthaltenden Dialysats, das den Dialysator während der Hämodialysebehandlung des Patienten über die Dialysatabflußleitung verläßt, in die mit frischem Dialysat über die Meßzellenzuflußleitung gefüllte Meßzelle dosiert. Dies erfolgt über die mit der Meßzelle in Verbindung stehende Dosiereinrichtung, mittels deren Dosierkammer die Verschiebung eines definierten Dialysatvolumens aus der Dialysatabflußleitung in die Meßzelle möglich ist.To determine the urea and / or creatinine content, a defined volume of the dialysate containing these metabolites, which the dialyzer leaves the patient via the dialysate drain line during hemodialysis treatment, dosed into the measuring cell filled with fresh dialysate via the measuring cell inflow line. This is done via the dosing device connected to the measuring cell, the displacement of a defined dialysate volume by means of its dosing chamber the dialysate discharge line into the measuring cell is possible.
Mit Hilfe der Verwirbelungseinrichtung erfolgt eine intensive Durchmischung des zudosierten metabolithaltigen und des in der Meßzelle vorhandenen frischen Dialysats. Damit erfolgt die für den Meßvorgang erforderliche Verdünnung der Metabolitkonzentration in einem durch die Volumina der Dosierkammer und der Meßzelle festgelegten Verhältnis. Durch die immobilisierte Urease und/oder Kreatininase in der Enzymschicht der pH-Elektrode werden die physiologischen Metabolite Harnstoff und/oder Kreatinin unter Freisetzung von Ammoniak hydrolytisch gespalten. Dabei treten in der immobilisierten Enzymschicht der pH-Elektrode Änderungen des pH-Wertes ein, der unter den erfindungsgemaß gewählten Bedingungen der Harnstoff- bzw. Kreatininkonzentration in den metabolithaltigen Dialysaten direkt proportional ist. Die durch die enzymatische Reaktion in der Enzymschicht bedingte Verschiebung des pH-Wertes wird während eines konstanten, nach erfolgter Eichung festzulegenden, Zeitintervalls durch die pH-Elektrode gemessen und der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit zur Berechnung der Konzentrationswerte der Metaboliten in Dialysat und Blut des behandelten Patienten zugeführt. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit und zur Überprüfung der Enzymaktivität ist es erforderlich, die Meßanordnung in regelmäßigen Zeitabständen zu eichen. Für den Eichvorgang erfolgt eine Zuführung einer Eichlösung, die aus frischer Dialysatlösung und einer definierten Menge Harnstoff oder Kreatinin gebildet wird. Hierzu wird der Dialysator durch die Umschaltung von Steuerventilen über die zentrale Steuer-und Auswerteeinheit von der Dialysatabflußleitung abgetrennt. Statt dessen wird die Eichlösung in die Dosiereinrichtung geleitet und der bereits beschriebene Meßvorgang durchgeführt. Der hierbei gemessene Wert dient zur Eichung der gesamten Vorrichtung, wobei Toleranzen der Meßzelle, der Dosiereinrichtung und der pH-Elektrode mit Enzymschicht kompensiert werden.Intensive mixing takes place with the aid of the swirling device of the metered in metabolite-containing and of the fresh dialysate present in the measuring cell. This results in the dilution of the metabolite concentration required for the measuring process in a ratio determined by the volumes of the dosing chamber and the measuring cell. Due to the immobilized urease and / or creatininase in the enzyme layer of the pH electrode the physiological metabolites urea and / or creatinine are released hydrolytically split by ammonia. This occurs in the immobilized enzyme layer the pH electrode changes the pH value, which is selected from among those selected according to the invention Conditions of the urea or creatinine concentration in the metabolite-containing Dialysate is directly proportional. Those through the enzymatic reaction in the enzyme layer conditional shift of the pH value is during a constant, after done Calibration to be determined, time interval measured by the pH electrode and the central Control and evaluation unit to calculate the concentration values of the metabolites in the dialysate and blood of the treated patient. To increase the measurement accuracy and to check the enzyme activity, it is necessary that To calibrate the measuring arrangement at regular intervals. For the calibration process takes place a supply of a calibration solution consisting of fresh dialysate solution and a defined Amount of urea or creatinine is formed. For this purpose, the dialyzer is through the Switchover of control valves via the central control and evaluation unit from the dialysate discharge line separated. Instead, the calibration solution is fed into the metering device and carried out the measurement process already described. The measured here The value is used to calibrate the entire device, with tolerances of the measuring cell, the metering device and the pH electrode with enzyme layer are compensated.
Während der Dialysebehandlung erfolgt alternierend ein Spülen der Meßzelle mit frischem Dialysat und ein entsprechender Meßvorgang, wozu die in den Dialysatleitungen vorhandenen Steuerventile durch die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit nach einem vorgegebenen Programm geöffnet oder geschlossen werden. Mit der beschriebenen Vorrichtung können ohne Schwierigkeiten 10 Messungen pro Stunde durchgeführt, ausgewertet und angezeigt werden. Eine Erhöhung der Meßfrequenz ist möglich, bringt jedoch keinen wesentlich höheren Effekt in der Bewertung der Behandlung.During the dialysis treatment, the rinsing takes place alternately Measuring cell with fresh dialysate and a corresponding measuring process, including the in the Dialysate lines existing control valves through the central control and evaluation unit opened or closed according to a specified program. With the described The device can carry out and evaluate 10 measurements per hour without difficulty and are displayed. An increase in the measuring frequency is possible, but does not bring any results significantly higher effect in the evaluation of the treatment.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur automatischen Bestimmung von Harnstoff während der Dialyse beschrieben.Below is a preferred embodiment of the invention Device for the automatic determination of urea during dialysis is described.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Meßvorrichtung und ihre Integration in das Hämodialysegerät. Fig. 1 shows the basic structure of the measuring device and its Integration into the hemodialysis machine.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Meßzelle und der Dosiereinrichtung. Fig. 2 shows a preferred embodiment of the measuring cell and the Dosing device.
Gemäß Fig. 1 besteht der hydraulische Teil der Vorrichtung im wesentlichen aus der Meßzelle 14, die die mit immobilisierter Urease beschichtete pH-Elektrode 15 und einen Magnetrührer 16 enthält, und mit der Dosiereinrichtung 19 in Verbindung steht. Die Meßzelle 14 ist über die Meßzellenzuflußleitung 7 an die Mischeinrichtung 6 der Hämodialysemaschine angeschlossen. Die Meßzellenabflußleitung 20 mündet ebenso wie die vom Ausgang des Dialysators 13 kommende Dialysatabflußleitung 17 in den Abfluß der Hämodialysemaschine.According to Fig. 1, the hydraulic part of the device consists essentially from the measuring cell 14, which is the pH electrode coated with immobilized urease 15 and a magnetic stirrer 16, and with the metering device 19 in connection stands. The measuring cell 14 is connected to the mixing device via the measuring cell inflow line 7 6 connected to the hemodialysis machine. The measuring cell discharge line 20 also opens like the dialysate discharge line 17 coming from the outlet of the dialyzer 13 into the Hemodialysis machine drain.
Der elektrische Teil der Vorrichtung besteht aus dem einstellbaren Verstärker 23, der Sample-and-Hold-Schaltung 24, dem Zwischenspeicher 25, dem Steuerwerk 26 und der Anzeigeeinrichtung 27. Das Steuerwerk 26 ist über elektrische Leitungen mit den anderen bereits genannten elektrischen Teilen der Vorrichtung, der pH-Elektrode 15, den steuerbaren Ventilen 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12 und einem Antriebsglied 22 der Dosiereinrichtung 19 verbunden.The electrical part of the device consists of the adjustable Amplifier 23, the sample-and-hold circuit 24, the buffer 25, the control unit 26 and the display device 27. The control unit 26 is via electrical lines with the other electrical parts of the device already mentioned, the pH electrode 15, the controllable valves 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12 and a drive member 22 of the Metering device 19 connected.
Mit der zur Hämodialysemaschine gehörigen Mischeinrichtung 6 wird Wasser und Dialysekonzentrat über die Leitungen 1 und 2 in einem konstanten Verhältnis gemischt.With the mixing device 6 belonging to the hemodialysis machine Water and dialysis concentrate via lines 1 and 2 in a constant ratio mixed.
Dabei ist das Ventil 4 geöffnet und das Ventil 5 geschlossen.The valve 4 is open and the valve 5 is closed.
In der Vorbereitungsphase der Dialyse werden alle flüssigkeitsführenden Teile entlüftet und mit frischem Dialysat gefüllt. Während der eigentlichen Dialysebehandlung fließt ein geringer Teil des Dialysats durch das geöffnete Ventil 8 über die Meßzellenzuflußleitung 7 in die Meßzelle 14 und von dort über die #VIeßzellenabflußleitung 20 in den Abfluß. Der größere Teil des Dialysats wird über die Ventile 11 und 12, den Dialysator 13 und die Leitung 18 mittels einer zur Dialysemaschine gehörenden Förderpumpe 30 in den Abfluß geführt, wobei sich das Dialysat im Dialysator 13 unter anderem mit Harnstoff anreichert. Die harnstoffhaltige Dialysatlösung wird zum Teil über die Dialysatabflußleitung 17 durch die Dosiereinrichtung 19 mit der Dosierkammer 19a geleitet. Das Verhältnis der Dialysatflüsse in der Leitung 18 bzw. der Dialysatabflußleitung 17 kann mittels einer Drossel 21 in der Leitung 18 eingestellt werden. Eine weitere Möglichkeit hierfür besteht in der Wahl entsprechender Querschnittsverhältnisse der beiden Leitungen.In the preparatory phase of dialysis, all fluid-carrying Parts vented and filled with fresh dialysate. During the actual dialysis treatment A small part of the dialysate flows through the opened valve 8 via the measuring cell inflow line 7 into the measuring cell 14 and from there via the # VIeßzelleabflußleitung 20 into the drain. The greater part of the dialysate is released via the valves 11 and 12, the dialyzer 13 and the line 18 by means of a dialysis machine belonging Feed pump 30 led into the drain, with the dialysate in the dialyzer 13 under enriched with urea, among other things. The urea-containing dialysate solution becomes part via the dialysate discharge line 17 through the metering device 19 with the metering chamber 19a headed. The ratio of the dialysate flows in the line 18 and the dialysate outflow line 17 can be adjusted by means of a throttle 21 in the line 18. Another The possibility for this is the choice of appropriate cross-sectional ratios of the two lines.
Die pH-Elektrode 15 mißt in dieser Zeit die H -Ionenkonzentration der reinen Dialysatlösung, wobei das Ausgangssignal der pH-Elektrode 15 über die elektrische Leitung 15a auf den Verstärker 23 gelangt, von diesem verstärkt und zur Sample-and-Hold-Schaltung 24 weitergegeben wird, die in dieser Meßphase über die Leitung 24a auf Sample geschaltet ist, so daß das Ausgangssignal an die Leitung 24b auf Null gehalten wird.The pH electrode 15 measures the H ion concentration during this time the pure dialysate solution, the output signal of the pH electrode 15 via the electrical line 15a reaches the amplifier 23, amplified by this and is passed to the sample-and-hold circuit 24, which in this measuring phase over line 24a is switched to sample, so that the output signal is sent to line 24b is held at zero.
Mit dem Schließen des Ventils 8 wird vom Steuerwerk 26 ein Meßzyklus eingeleitet. In der Meßzelle 14 verbleibt dabei ein definiertes Volumen von frischem Dialysat, da ein Abfließen über die Meßzellenabflußleitung 20 auf Grund fehlenden Zustroms nicht mehr erfolgt. Anschließend erhält das Antriebsglied 22 ein Stellsignal des Steuerwerkes 26 und bewegt den Dosierstab 19b der Dosiereinrichtung 19 mit der Dosierkammer 19a, die eine definierte Menge harnstoffhaltiges Dialysat enthält, in die Meßzelle 14, so daß sich beiden Flüssigkeiten im Verhältnis Meßzellenvolumen : Dosierkammervolumen mischen können. Als günstig hat sich ein Mischungsverhältnis von 1 : 50 für harnstoffhaltiges Dialysat frischem Dialysat erwiesen. Erforderliche Abweichungen sind durch z, B. konstruktive Änderung der Dosierkammer möglich. Mit Hilfe des Magnetrührers 16 wird innerhalb kürzester Zeit die zudosierte harnstoffhaltige Dialysatlösung untergemischt. Durch die auf der pH-Elektrode 15 befindliche immobilisierte Urease wird der in der Meßzelle 14 enthaltene Harnstoff in einer Funktion der Zeit quantitativ umgesetzt. Durch die chemische Reaktion tritt eine Verschiebung des pH-Wertes in der Meßzelle 14 auf.When the valve 8 is closed, the control unit 26 starts a measuring cycle initiated. A defined volume of fresh remains in the measuring cell 14 Dialysate, since there is no outflow via the measuring cell drain line 20 due to the lack of it Influx no longer occurs. The drive member 22 then receives a control signal of the control unit 26 and moves the metering rod 19b of the metering device 19 with the Dosing chamber 19a, which contains a defined amount of urea-containing dialysate, in the measuring cell 14, so that the two liquids in the ratio measuring cell volume : Can mix dosing chamber volumes. A mixing ratio has proven to be favorable of 1:50 for urea-containing dialysate has been proven to be fresh dialysate. Required Deviations are possible, for example, due to changes in the design of the dosing chamber. With With the help of the magnetic stirrer 16, the metered urea-containing Dialysate solution mixed in. Due to the immobilized on the pH electrode 15 Urease is the one in the measuring cell 14 contained urea in one Function of time implemented quantitatively. The chemical reaction causes a Shift in the pH value in the measuring cell 14.
Zeitgleich mit dem Stellsignal für das Antriebsglied 22 der Dosiereinrichtung 19 wird die Sample-and-Hold-Schaltung 24 auf #Hold" geschaltet, womit während der eigentlichen Meßzeit die in der Meßzelle 14 erfolgte pH-Änderung erfaßbar wird. Am Ende der Meßzeit steht am Ausgang der Sample-and-Hold-Schaltung 24 eine der Harnstoffkonzentration der Meßlösung proportionale Spannung an, die mit Hilfe eines Signales des Steuerwerkes 26 auf der Leitung 25a in den analogen Zwischenspeicher 25 eingeschrieben und mittels der Anzeigeeinrichtung 27 angezeigt wird. Nach Ablauf der Meßzeit gibt das Steuerwerk 26 verschiedene Stellsignale ab. Über die Leitung 22a und das Antriebsglied 22 wird eine Rückführung des Dosierstabes 19b in die Ausgangslage bewirkt, so daß wieder harnstoffhaltiges Dialysat über die Dialysatabflußleitung 17 durch die Dosierkammer 19a fließen kann.Simultaneously with the control signal for the drive member 22 of the metering device 19, the sample-and-hold circuit 24 is switched to #Hold ", which means that during the actual measuring time, the pH change that has taken place in the measuring cell 14 can be detected. At the end of the measuring time, one of the urea concentrations is available at the output of the sample-and-hold circuit 24 the measurement solution proportional voltage, which with the help of a signal from the control unit 26 written on the line 25a in the analog buffer 25 and by means of the display device 27 is displayed. After the measuring time has elapsed, the control unit gives 26 different control signals. Via the line 22a and the drive member 22 a return of the metering rod 19b causes it to be in the starting position, so that again Urea-containing dialysate via the dialysate discharge line 17 through the metering chamber 19a can flow.
über die Leitung 8a erfolgt das Öffnen des Ventiles 8, so daß die Meßzelle 14 und die pH-Elektrode 15 freigespült werden können. Die pH-Elektrode 15 wird wieder auf den Ausgangszustand zurückgeführt, indem die Reaktionsprodukte aus dem Immobilisat in die frische Dialysatlösung diffundieren und abgeführt werden. Über die Leitung 24a wird die Sample-and-Hold-Schaltung 24 auf "Sample" geschaltet, so daß am Ausgang 24b wieder der Spannungswert Null steht, während am Ausgang 25b das zwischengespeicherte Signal weiterhin zur Verfügung bleibt.The valve 8 is opened via the line 8a, so that the Measuring cell 14 and the pH electrode 15 can be rinsed free. The pH electrode 15 is returned to its original state by removing the reaction products diffuse from the immobilized material into the fresh dialysate solution and be discharged. The sample-and-hold circuit 24 is switched to "Sample" via the line 24a, so that the voltage value is zero again at output 24b, while at output 25b the buffered signal remains available.
Nach Ablauf einer fest vorgegebenen Spülzeit, die einige Minuten beträgt, kann vom Steuerwerk 26 ein neuer Meßvorgang eingeleitet werden. Nach Realisierung dieses nächsten Meßvorganges in oben beschriebener Weise, wird dann der am Ausgang 24b der Sample-and-Hold-Schaltung 24 stehende Meßwert durch ein Signal auf der Leitung 25a in den Zwischenspeicher 25 übernommen und somit der am Ausgang 25b noch anstehende alte Meßwert aktualisiert.After a fixed flushing time, which is a few minutes, has elapsed, a new measuring process can be initiated by the control unit 26. After realization this next measuring process in the manner described above is then that at the output 24b of the sample-and-hold circuit 24 measured value by a signal on the line 25a into the buffer 25 and thus the one at the exit 25b still pending old measured value updated.
Drifterscheinungen und zufällige, durch langsame Temperaturschwankungen bedingte Elektrodenspannungsänderungen, werden durch die Sample-and-Hold-Schaltung 24 in Verbindung mit dem Steuerwerk 26 wirksam kompensiert, da stets nur die Differenz der Elektrodenspannung zwischen Beginn und Ende der ca. 1 Minute dauernden Meßzeit erfaßt wird. Solange die pH-Änderung in einem definierten Bereich bleibt, ist der absolute pH-Wert von untergeordneter Bedeutung.Drift phenomena and random ones caused by slow temperature fluctuations Electrode voltage changes due to the sample-and-hold circuit 24 effectively compensated for in conjunction with the control unit 26, since there is always only the difference the electrode voltage between the beginning and the end of the approx. 1 minute measurement time is detected. As long as the pH change remains in a defined range, that is absolute pH value of minor importance.
Auf Grund der unvermeidbaren Ureasealterung (Inhibierung des Enzyms) ist es von großem Vorteil, zum gegebenen Zeitpunkt eine Information über die verbleibende Aktivität der Enzymschicht der pH-Elektrode 15 bzw. über einen notwendig gewordenen Elektrodenwechsel zu erhalten.Due to the inevitable aging of urease (inhibition of the enzyme) it is of great advantage to have information about the remaining at the given time Activity of the enzyme layer of the pH electrode 15 or via one that has become necessary To get electrode replacement.
Das Ausführungsbeispiel enthält technische Mittel zur automatischen Eichung und zur Kompensation der Elektrodenalterung, die nachfolgend beschrieben werden. Die Eichphase sollte vorteilhafterweise in die Vorbereitungsphase der Dialysemaschine für die eigentliche Behandlung gelegt werden.The embodiment contains technical means for automatic Calibration and compensation for electrode aging, which are described below will. The calibration phase should advantageously be in the preparation phase of the dialysis machine to be placed for the real deal.
Durch Öffnen des Ventils 5 und Schließen des Ventils 4 wird über die Leitung 3 Eichkonzentrat, bestehend aus Dialysekonzentrat und einer definierten Harnstoffmenge, zur Mischeinrichtung 6 der Dialysemaschine geführt.By opening the valve 5 and closing the valve 4, the Line 3 calibration concentrate, consisting of dialysis concentrate and a defined one Amount of urea, led to the mixing device 6 of the dialysis machine.
Das gemischte harnstoffhaltige Dialysat wird über die offenen Ventile 9 und 10 am Dialysator 13 vorbeigeleitet.The mixed urea-containing dialysate is released through the open valves 9 and 10 bypassed the dialyzer 13.
Die Ventile 11 und 12 sind geschlossen. Nach einem für jede Hämodialysemaschine festzulegenden Zeitintervall wird das frische, die Harnstoffeichlösung enthaltende Dialysat in der Dialysatabflußleitung 17 und in der Leitung 18 in unverdünnter Form vorliegen. Die eigentliche Eichung erfolgt analog dem bereits beschriebenen Meßvorgang, indem ein definiertes Volumen harnstoffhaltigen Dialysats aus der Dialysatabflußleitung 17 mittels der Dosierkammer 19a in die Meßzelle 14 gebracht wird.The valves 11 and 12 are closed. After one for each hemodialysis machine The time interval to be specified is the fresh one containing the urea calibration solution Dialysate in the dialysate discharge line 17 and in the line 18 in undiluted form are present. The actual calibration is carried out in the same way as the measuring process already described, by removing a defined volume of urea-containing dialysate from the dialysate discharge line 17 using the Dosing chamber 19a is brought into measuring cell 14.
Gleichzeitig mit der Zudosierung der Harnstoffeichlösung in die Meßzelle 14 kann durch Umschalten der Ventile 4 und 5 wieder reines Dialysekonzentrat über die Leitung 2 der Mischeinrichtung 6 zugeführt werden. Die Harnstoffeichlösung wird verdrängt und nach einem für jede Hämodialysemaschine spezifischen Zeitintervall ist die Beitung 18 wieder harnstofffrei.Simultaneously with the metering of the urea calibration solution into the measuring cell 14 can by switching the valves 4 and 5 back over pure dialysis concentrate the line 2 of the mixing device 6 are fed. The urea calibration solution is displaced and after a specific time interval for each hemodialysis machine the formation 18 is urea-free again.
Nach Ablauf dieser Eichphase steht eine der Harnstoffkonzentration der Eichlösung proportionale Spannung im Zwischenspeicher 25, die über die Leitung 25c an das Steuerwerk 26 weitergegeben und dort mit einer für die Eichlösung zu erwartenden Spannung verglichen wird. Je nach Größe der Abweichung wird über die Leitung 23a die Verstärkung des Verstärkers 23 so eingestellt, daß die Elektrodenalterung ausgeglichen und gleichzeitig eine Kalibrierung der Meßeinrichtung für die nachfolgenden Messungen erreicht wird. Wenn die bei der Eichmessung erfaßte Spannung im Zwischenspeicher 25 über einen bestimmten Betrag von dem zu erwartenden Wert abweicht, ist dies ein Kriterium für einen notwendigen Elektrodenwechsel, der vom Steuerwerk 26 signalisiert werden kann.After this calibration phase has elapsed, one of the urea concentrations is available the calibration solution proportional voltage in the buffer 25, which over the line 25c passed on to the control unit 26 and there with one for the calibration solution expected voltage is compared. Depending on the size of the deviation, the Line 23a adjusted the gain of amplifier 23 so that the electrode aging balanced and at the same time a calibration of the measuring device for the following Measurements is achieved. If the voltage recorded during the calibration measurement is in the buffer 25 deviates from the expected value by a certain amount, this is a Criterion for a necessary electrode change, which is signaled by the control unit 26 can be.
Der gesamte Eichvorgang kann ohne Einschränkung der Vorbereitungsphase der Hämodialysemaschine innerhalb der dafür üblichen 10 bis 15 Minuten abgeschlossen sein. Mit dem Schließen des Ventils 10 und dem Öffnen der Ventile 11 und 12 kann die Behandlung beginnen. Während der Behandlung erfolgt alternierend das Spülen der Meßzelle 14 mit frischer Dialysatlösung und das Messen.The entire calibration process can be carried out without restricting the preparatory phase the hemodialysis machine within the usual 10 to 15 minutes be. With the closing of the valve 10 and the opening of the valves 11 and 12 can start treatment. Rinsing takes place alternately during the treatment the measuring cell 14 with fresh dialysate solution and the measurement.
Die in Fig. 2 in mehreren Ansichten dargestellte bevorzugten Ausführungen der Meßzelle 14 und der Dosiereinrichtung 19 sollen nachfolgend etwas näher erläutert werden.The preferred embodiments shown in several views in FIG. 2 the measuring cell 14 and the metering device 19 are explained in more detail below will.
Die Meßzelle 14 besteht aus einer zylindrisch ausgebildeten Meßkammer 28, die von einem Gehäuse 29 umschlossen wird. In die Meßkammer 28 ragt durch eine Durchführung des Gehäuses 29 die pH-Elektrode 15 mit einer Enzymschicht aus Urease. Die Immobilisierung der Urease auf der Membranoberfläche der pH-Elektrode 15 erfolgt in Membranen 15b aus in organischen Lösungsmitteln löslichen Polymeren (siehe auch WP G 01 N/252.165.2).The measuring cell 14 consists of a cylindrical measuring chamber 28, which is enclosed by a housing 29. In the measuring chamber 28 protrudes through a Passage of the housing 29 the pH electrode 15 with an enzyme layer made of urease. The immobilization of the urease on the membrane surface of the pH electrode 15 takes place in membranes 15b made of polymers which are soluble in organic solvents (see also WP G 01 N / 252.165.2).
Unterhalb der pH-Elektrode 15 ist ein Magnetrührer 16 angeordnet. Die Meßkammer 28 ist über einen Anschlußstutzen 20a mit der Meßzellenabflußleitung 20 und über einen weiteren Anschlußstutzen 7a mit der Meßzellenzuflußleitung 7 verbunden. Die Dosiervorrichtung 19 besteht aus einem Präzisionsrohr aus Glas, Metall oder Plaste und einem in diesem Präzisionsrohr durch einen Zugmagneten oder Motor axial verschiebbaren Dosierstab 19b aus den gleichen Materialien, der eine als Bohrung ausgebildete Dosierkammer 19a aufweist. Diese Bohrung befindet sich in der Ausgangslage des Dosierstabes 19b in Höhe der Anschlußstutzen 17a für die Dialysatabflußleitung 17. Der Abstand der Bohrung zum Gehäuse 29 der Meßzelle 14 ist dabei so gewählt, daß bei Verschiebung des Dosierstabes 19b in die Meßkammer 28 die Bohrung innerhalb derselben freigegeben wird. Die pH-Elektrode 15 ist so in der Meßkammer 28 konstruktiv angeordnet, daß eine Beeinträchtigung durch die Bewegung des Dosierstabes 19b sicher vermieden wird.A magnetic stirrer 16 is arranged below the pH electrode 15. The measuring chamber 28 is connected to the measuring cell discharge line via a connecting piece 20a 20 and connected to the measuring cell inflow line 7 via a further connecting piece 7a. The metering device 19 consists of a precision tube made of glass, metal or Plastic and one in this precision tube by a pull magnet or motor axially displaceable metering rod 19b made of the same materials, one as a bore having trained metering chamber 19a. This hole is in the starting position of the metering rod 19b at the level of the connecting piece 17a for the dialysate discharge line 17. The distance between the bore and the housing 29 of the measuring cell 14 is chosen so that when the metering rod 19b is displaced into the measuring chamber 28, the bore is within the same is released. The pH electrode 15 is constructed in the measuring chamber 28 arranged that an impairment by the movement of the metering rod 19b safe is avoided.
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