DE3918078C2

DE3918078C2 -

Info

Publication number: DE3918078C2
Application number: DE3918078A
Authority: DE
Inventors: Lawrence Lee Littleton Col. Us Leppert
Original assignee: Cobe Laboratories Inc
Current assignee: Terumo BCT Inc
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-06-02
Publication date: 1993-08-12
Also published as: GB8912636D0; DE3918078A1; AU3492489A; GB2220869B; FR2632360B1; US4885001A; CA1324046C; GB2220869A; JPH0698187B2; IT8967431A0; IT1235884B; AU619837B2; JPH02142570A; FR2632360A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Pumpverfahren für eine Einnadel-Dialyse mit den des im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des im Oberbegriff des Patentanspruchs 7 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Einrichtung und ein solches Verfahren sind aus der DE 33 35 744 C1 bekannt.

Bei der Einnadel-Dialyse wird eine einzige, in eine Vene des Patienten gestochene Punktierungsnadel verwendet, um zyklisch unbehandeltes Blut vom Patienten wegzuführen und es nach der Behandlung im Dialysator dem Patienten wieder zuzuführen. Die beiden Strömungsleitungen, nämlich die artielle Leitung für das entnommene Blut und die venöse Leitung für das wieder zuzuführende Blut sind mit derselben Nadel verbunden, meist über zwischengeschaltete Tropfkammern.

Für das Pumpen des Blutes können eine oder zwei Pumpen verwendet werden, die im Zusammenspiel mit Ventilanordnungen in den Strömungsleitungen so gesteuert werden, daß während einer arteriellen oder Saugphase ein Strom unbehandelten Blutes vom Patienten in die arterielle Leitung und während einer venösen oder Rückführphase ein Strom behandelten Blutes durch die venöse Leitung zu dem Patienten bewirkt wird.

Aus der US 46 43 714 ist eine Einnadel-Dialyseeinrichtung bekannt, die mit einer einzigen, kontinuierlich betriebenen Schlauchpumpe arbeitet und zwei Kammern enthält, deren eine mit der arteriellen und deren andere mit der venösen Leitung verbunden ist. Im Betrieb wird abwechselnd eine dieser Leitungen mittels eines Quetschventils abgesperrt und die andere freigegeben, wodurch zunächst die eine Kammer über die arterielle Leitung gefüllt wird, worauf nach Verschließen der arteriellen Leitung der Inhalt dieser arteriellen Kammer über den Dialysator in die andere (venöse) Kammer und von dort über die geöffnete venöse Leitung zurück zum Patienten gepumpt wird. Zur Steuerung dieses Ablaufs ist sowohl eine Messung des Drucks als auch ein Errechnen des durch den Dialysator gepumpten Blutvolumens notwendig, was einen verhältnismäßig großen Meß- und Steueraufwand notwendig macht.

Die in der eingangs genannten DE 33 35 744 C1 beschriebene Einrichtung, die ebenfalls eine einzige kontinuierlich arbeitende Pumpe enthält, kommt im Grunde ohne Druckmessungen aus (Drücke werden dort nur zu Kontrollzwecken gemessen) und benutzt eine einzige Ausdehnungskammer, sowie Ventilanordnungen, um abwechselnd zwischen zwei Betriebsphasen umzuschalten. In der einen Phase wird Blut aus der Nadel über die arterielle Leitung und die Pumpe in die Ausdehnungskammer gefördert, während der Zutritt zum Dialysator und die venöse Leitung gesperrt sind. In der zweiten Phase wird die arterielle Leitung gesperrt, und stattdessen wird die Ausdehnungskammer mit dem Einlaß der Pumpe verbunden, die das in der Ausdehnungskammer angesammelte Blut über den nunmehr geöffneten Zutritt zum Dialysator fördert, von wo es über die nunmehr geöffnete venöse Leitung zurück zur Nadel und damit zum Patienten gelangt. Dieser Betrieb erfordert jedoch ebenfalls ein Errechnen oder ein Messen des geförderten und des in der Ausdehnungskammer enthaltenen Blutvolumens.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung und ein Pumpverfahren für Einnadel-Dialyse so auszubilden, daß im Betrieb weniger Meßaufwand erforderlich ist und dennoch eine hohe Zuverlässigkeit erzielt wird. Diese Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 bzw. mit dem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Dabei sind unter anderem neben einer Saugphase, in der das Blut durch die erste (arterielle) Leitung vom Patienten weggeführt und über die vierte Leitung zum Dialysator gepumpt wird und einer Rücklaufphase, in der das behandelte Blut durch die zweite Leitung vom Dialysator gepumpt und dem Patienten durch die dritte Leitung zurückgeführt wird, weitere Phasen vorgesehen: nämlich eine erste Übergangsphase, in der das innerhalb der Pumpe befindliche unbehandelte Blut in die vierte Leitung gepumpt und durch behandeltes Blut aus dem Dialysator über die zweite Leitung ersetzt wird, und eine zweite Übergangsphase, in der das in der Pumpe enthaltene behandelte Blut in die dritte Leitung gepumpt und durch unbehandeltes Blut aus der ersten Leitung ersetzt wird. Die erste Übergangsphase verhindert, daß zu Beginn der Rücklaufphase unbehandeltes Blut, das in der Pumpe enthalten ist, zum Patienten zurückgeführt wird. Die zweite Übergangsphase kann verhindern, daß Blut zweimal behandelt wird, wodurch der Wirkungsgrad insgesamt erhöht wird.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber bekannten Einpumpensystemen besteht darin, daß große Druckschwankungen vermieden werden, und der Vorteil gegenüber bekannten Doppelpumpensystemen besteht darin, daß die Pumpe kontinuierlich betrieben wird, wodurch die Lebensdauer des Pumpenmotors erhöht wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einnadel-Dialyseeinrichtung;

Fig. 2 ein Schema einer Klemmventilanordnung, die in der Einrichtung nach Fig. 1 verwendet wird, und

Fig. 3A und 3D schematische Darstellungen, welche die Strömungswege der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung während verschiedener Phasen veranschaulichen.

In Fig. 1 ist eine Einnadeldialyseeinrichtung 20 darge stellt, mit der unbehandeltes Blut von einem (nicht gezeigten) Patienten weggeführt wird, das Blut in einem Hohlfaserdialysator 22 (einer "Flüssigkeitsüber tragungseinrichtung") behandelt und das Blut zu dem Patienten zurückgeführt wird. Die Einrichtung 20 ist mit dem Patienten über eine Nadel 24 und arterielle und venöse Leitungen 26, 28 verbunden. Die arteriellen und venösen Leitungen 26, 28 sind mit arteriellen und venösen Tropfkammern 30, 32 für den Patienten verbunden und werden durch Klemmventile 34, 36 gesteuert.

Die arterielle Tropfkammer 30 ist mit dem Einlaßende eines Pumpenschlauches 38 (eines Sammelschlauches mit mehreren Anschlüssen) einer Schlauchpumpe 39 über eine Strömungsleitung 40 und ein Klemmventil 42 (das "erste Ventil") verbunden. Die Pumpe 39 verfügt über Rollen 41, 43, die den Schlauch 38 zusammendrücken. Der Aufbau des Ventils 42 ist in Fig. 2 gezeigt. Es enthält zwei Quetschklemmen 45, 47, die abwechselnd geöffnet und geschlossen werden, so daß nur eine von den Leitungen 40 (die zusammen mit der Leitung 26 die "erste Leitung" bildet), oder der Leitung 52 zu einer Zeit mit dem Einlaß des Pumpenschlauches 38 verbunden ist. Die venöse Tropfkammer 32 ist mit dem Auslaßende des Pumpenschlauches 38 über eine Strömungs leitung 44, (die zusammen mit der Leitung 28 die "dritte Leitung" bildet), und ein Klemmventil 46 (das "zweite Ventil"), das den gleichen Aufbau hat wie das Klemmven til 42, verbunden. Der Einlaß einer arteriellen Ausdeh nungskammer 48 ist über eine Flüssigkeitsleitung 49 (die "vierte Leitung") mit dem Klemmventil 46 verbunden.

Der Auslaß der arteriellen Ausdehnungskammer 48 ist mit dem Dialysator 22 verbunden. Der Auslaß des Dialysa tors 22 ist mit einer venösen Ausdehnungskammer 50 verbunden. Der Auslaß der Ausdehnungskammer 50 ist über eine Flüssigkeitsleitung 52 mit dem Klemmventil 42 verbunden. Eine Steuereinrichtung 60 steht elektrisch in Verbindung mit den Steuerventilen 34, 36, 42 und 46. Die Klemmventile 34, 36 werden als "fünftes und sechstes Klemmventil" bezeichnet. Die verwendeten Klemmventile werden durch Elektromagneten betätigt und durch Federn zurückbewegt.

Beim Betrieb wird die Einnadeleinrichtung 20 während vier funktionellen Phasen wiederholt betätigt: Der Saugphase (Fig. 3A), der ersten Übergangsphase (Fig. 3B), der Rücklaufphase (Fig. 3C) und der zweiten Übergangs phase (Fig. 3D). Während dieser Phasen klemmen die Klemmventile 42, 46 abwechselnd eine der beiden Lei tungen, die sie jeweils mit dem Pumpenschlauch 38 verbinden, wodurch sie einen Strom durch die andere Strömungsleitung zu dem oder von dem Pumpenschlauch 38 bewirken. Beispielsweise klemmt das Klemmventil 42 abwechselnd die Leitung 40 mit der Quetschklemme 47 und die Leitung 52 mit der Quetschklemme 45.

Wie in Fig. 3A gezeigt, ist während der Saugphase die Pumpe 39 über das Ventil 42 mit der Leitung 40 und über das Ventil 46 mit der Leitung 49 verbunden und das Quetschventil 34 ist geöffnet, um es dem unbehan delten Blut zu erlauben, um dem Patienten in den hydrau lischen Kreislauf zu strömen, wobei etwas von dem Blut durch den Dialysator 22 strömt, wo es behandelt wird. Während dieser Phase nimmt das Volumen in den Expansionskammern 48, 50 zu und der Druck stromabwärts der Pumpe nimmt ebenfalls zu.

Wie in Fig. 3B gezeigt, verbinden die Klemmventile 42, 46 in der ersten Übergangsphase, die eine halbe Umdrehung der Pumpe 39 andauert, den Pumpenschlauch 38 mit den Leitungen 52 bzw. 49. Das unbehandelte Blut wird von dem Pumpenschlauch 38 zu der Ausdehnungskam mer 48 bewegt, während das behandelte Blut von der Kammer 50 in den Schlauch 38 eintritt. Zusätzlich bleibt das Quetschventil 34 geöffnet, um die Stabilisie rung des Drucks in der Tropfkammer 30 zu erlauben, wobei das Volumen des unbehandelten Bluts in der Kammer 30 erhöht wird. Die erste Übergangsphase verhindert, daß das in dem Pumpenschlauch befindliche unbehandelte Blut zu Beginn der Rücklaufphase zu dem Patienten zurückgeführt wird.

Wie in Fig. 3C dargestellt ist, ist in der Rücklaufphase die Pumpe 39 mit den Leitungen 44, 52 verbunden und das Quetschventil 36 ist geöffnet. Das behandelte Blut wird von dem Dialysator 22 gepumpt und zu dem Patienten zurückgeführt. Während dieser Phase nimmt das Volumen in den Ausdehnungskammern 48, 50 ab und ebenso der Druck in diesen. Da das Blut schneller zu einem Patienten zurückgeführt werden kann als es von einem Patienten entnommen werden kann, kann die Pumpe 39 in der Rücklaufphase schneller betrieben werden als in der Saugphase, wodurch die Geschwindigkeit der Strömung des Bluts durch das System erhöht werden kann.

Wie Fig. 3D zeigt, wird in der zweiten Übergangsphase die Pumpe 39 durch die Klemmventile 42, 46 mit den Leitungen 40, 44 verbunden und das behandelte Blut in dem Pumpenschlauch 38 wird durch unbehandeltes Blut aus der Kammer 30 ersetzt. Das behandelte Blut wird zu dem Patienten zurückgeführt und das Volumen des Blutes in der Kammer 30 nimmt ab. Die zweite Über gangsphase verhindert, daß das Blut in dem Dialysator zweimal behandelt wird, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.

Da bei der vorliegenden Erfindung eine einzige Pumpe anstelle von zwei Pumpen verwendet wird, kann diese kontinuierlich betrieben werden, d. h. der Pumpenmotor muß nicht ständig gestartet und gestoppt werden (wie es bei den meisten Systemen mit zwei Pumpen der Fall ist), wodurch die Lebensdauer des Pumpenmotors verlängert wird. Durch die Verwendung einer Pumpe werden auch die Kosten eingespart, die notwendig sind, wenn mehr als eine Pumpe pro Flüssigkeitsübertragungseinrichtung vorgesehen werden.

Das erfindungsgemäße System bedeutet eine Verbesserung gegenüber bekannten Einpumpensystemen, da bei der Erfindung die Druckänderungen reduziert sind und bei einem größeren Hubvolumen höhere Strömungsgeschwindig keiten erreicht werden können. Auch kann bei der vorlie genden Erfindung die Pumpe in verschiedenen Phasen mit verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden, was es erlaubt, aus der Tatsache Vorteil zu ziehen, daß das Blut schneller zu einem Patienten zurückgeführt wird als von dem Patienten weggeführt werden kann.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen können z. B. die arteriellen und venösen Leitungen 26, 28 direkt mit den Ventilen 42 bzw. 46 verbunden sein und die zweite Übergangsphase kann weggelassen werden. Auf diese Weise wird das in dem Pumpenschlauch 38 befindliche Blut am Ende der Rückführungsphase durch den Dialysa tor 22 ein zweites Mal behandelt.

Claims

1. Einnadel-Dialyseeinrichtung mit einer ersten Strömungsleitung (26, 40) und einer dritten Strömungsleitung (28, 44), die beide mit der Nadel (24) verbunden sind;
einem Dialysator (22), der zwischen eine zweite Strömungsleitung (52) und eine vierte Strömungsleitung (49) geschaltet ist;
einer Pumpe (39) zum Fördern von Blut von ihrem Einlaß zu ihrem Auslaß;
einer ersten Ausdehnungskammer (48) und
Ventilanordnungen (42, 49) zum steuerbaren Verbinden des Einlasses der Pumpe mit der ersten Strömungsleitung (40) und des Auslasses der Pumpe mit der ersten Ausdehnungskammer (48),
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste (40) und die zweite (52) Strömungsleitung über eine erste Ventilanordnung (42) wahlweise mit dem Einlaß der Pumpe (39) verbindbar sind;
daß die dritte (44) und die vierte (49) Strömungsleitung über eine zweite Ventilanordnung (46) wahlweise mit dem Auslaß der Pumpe (39) verbindbar sind;
daß die erste Ausdehnungskammer (48) in der vierten Strömungsleitung (49) zwischen die zweite Ventilanordnung (46) und den Dialysator (22) geschaltet ist, und
daß eine zweite Ausdehnungskammer (50) in der zweiten Strömungsleitung (52) zwischen die erste Ventilanordnung (42) und den Dialysator (22) geschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (39) eine Schlauchpumpe ist mit einer Rolle (41, 43), die einen die zu pumpende Flüssigkeit aufnehmenden Pumpenschlauch (38) zusammendrückt, um die Flüssigkeit durch den Pumpenschlauch zu bewegen, und daß der Pumpenschlauch den Einlaß und den Auslaß aufweist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet,
daß die erste Ventilanordnung (42) ein erstes Quetschventil (47) enthält, das den Strom der Flüssigkeit durch die erste Strömungsleitung (40) unterbricht, und ein zweites Quetschventil (45), das den Strom der Flüssigkeit durch die zweite Strömungsleitung (52) unterbricht, und
daß die zweite Ventilanordnung (46) ein drittes Quetschventil enthält, das den Strom der Flüssigkeit durch die dritte Strömungsleitung (44) unterbricht, und ein viertes Quetschventil, das den Strom der Flüssigkeit durch die vierte Strömungsleitung (49) unterbricht.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch
eine erste Tropfkammer (30), die in die erste Strömungsleitung (40) geschaltet ist, und
eine zweite Tropfkammer (42), die in die dritte Strömungsleitung (44) geschaltet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein fünftes (34) und ein sechstes (36) Quetschventil, welche die Strömung durch die erste Strömungsleitung (26) bzw. die dritte Strömungsleitung (28) unterbrechen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (60), die mit den ersten (42) und zweiten (46) Ventilanordnungen elektrisch verbunden ist, die die erste Ventilanordnung (42) so steuert, daß zu einer Zeit eine von den ersten (40) und zweiten (52) Strömungsleitungen mit dem Pumpeneinlaß verbunden ist, und die die zweite Ventilanordnung (46) so steuert, daß zu einer Zeit eine von den dritten (44) und vierten (49) Strömungsleitungen mit dem Pumpenauslaß verbunden ist.

7. Verfahren zum Pumpen von Blut zum Zwecke einer Blutbehandlung mittels Einnadeldialyse, bei welchem
während einer Saugphase dem Patienten Blut aus der Nadel über eine erste Strömungsleitung mittels einer Pumpe entnommen und in eine erste Ausdehnungskammer geführt wird und
während einer Rücklaufphase dem Patienten Blut, das vorher in der ersten Ausdehnungskammer war und dann einen Dialysator durchlaufen hat, über eine dritte Strömungsleitung in die Nadel zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Ventilanordnung verwendet wird zum wahlweisen Verbinden des Einlasses der Pumpe mit der ersten Strömungsleitung oder mit einer vom Dialysator über eine zweite Ausdehnungskammer kommenden zweiten Strömungsleitung,
daß eine zweite Ventilanordnung verwendet wird zum wahlweisen Verbinden des Auslasses der Pumpe mit der dritten Strömungsleitung oder mit einer über die erste Ausdehnungskammer zum Dialysator laufenden vierten Strömungsleitung.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpen kontinuierlich erfolgt, und daß das Umschalten der ersten Ventilanordnung und das Umschalten der zweiten Ventilanordnung mehrere Phasen zur Folge hat mit verschiedenen Strömungspfaden durch die ersten, zweiten dritten und vierten Strömungsleitungen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Phasen die Saugphase ist, in welcher die erste Leitung mit dem Einlaß verbunden und die vierte Leitung mit dem Auslaß verbunden ist und unbehandeltes Blut von der ersten Leitung zu der vierten Leitung gepumpt wird, wodurch Blut von einem Patienten weggeführt wird und das Volumen in der ersten Ausdehnungskammer und in der zweiten Ausdehnungskammer zunimmt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Phasen die Rücklaufphase ist, in welcher die zweite Leitung mit dem Einlaß verbunden und die dritte Leitung mit dem Auslaß verbunden ist und behandeltes Blut von der zweiten Leitung zu der dritten Leitung gepumpt wird, wodurch behandeltes Blut zu dem Patienten zurückgeführt wird und das Volumen in der ersten Ausdehnungskammer und in der zweiten Ausdehnungskammer abnimmt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Phasen eine erste Übergangsphase ist, in welcher die zweite Leitung mit dem Einlaß verbunden und die vierte Leitung mit dem Auslaß verbunden ist und unbehandeltes Blut in der Pumpe zu der vierten Leitung gepumpt und durch behandeltes Blut in der zweiten Leitung ersetzt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß erste und zweite Tropfkammern in den ersten und zweiten Strömungsleitungen vorgesehen werden, und
daß eine der Phasen eine zweite Übergangsphase ist, in welcher die erste Strömungsleitung mit dem Einlaß verbunden und die dritte Strömungsleitung mit dem Auslaß verbunden ist und behandeltes Blut in der Pumpe zu der dritten Leitung gepumpt und durch unbehandeltes Blut in der ersten Leitung von der ersten Tropfkammer ersetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Übergangsphase die erste Ausdehnungskammer gefüllt und die zweite Ausdehnungskammer geleert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Übergangsphase die erste Ausdehnungskammer geleert und die zweite Ausdehnungskammer gefüllt wird.