DE69426985T2

DE69426985T2 - Verfahren zum kalibrieren eines in einer peristaltischen pumpe verwendeten pumpsegments sowie medizinische maschine zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE69426985T2
Application number: DE69426985T
Authority: DE
Inventors: Jan Sternby
Original assignee: Gambro Lundia AB
Current assignee: Gambro Lundia AB
Priority date: 1993-10-11
Filing date: 1994-10-10
Publication date: 2001-07-19
Anticipated expiration: 2014-10-11
Also published as: WO1995010310A1; DK0723463T3; EP0723463A1; PT723463E; EP0723463B1; ATE200031T1; JP3615762B2; JPH09503415A; US5733257A; DE69426985D1; SE9303319D0; ES2155094T3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren eines in einer peristaltischen Pumpe verwendeten Pumpsegmentes und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Die Erfindung soll auf dem medizinischen Gebiet und insbesondere in Verbindung mit Hämodialyse, Hämodiafiltration und Hämofiltration verwendet werden. Dem Fachmann ist es jedoch klar, daß die Erfindung viele andere Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel Dialyse im allgemeinen, hat.

Stand der Technik

Es ist bekannt, daß die aus einer peristaltischen Pumpe erhaltene Fließgeschwindigkeit von vielen Faktoren, wie zum Beispiel Pumpgeschwindigkeit, Elastizität und Durchmesser des Pumpsegmentes und aufstromiger und abstromiger Druck der Pumpe, abhängt.
Wenn eine solche peristaltische Pumpe in Verbindung mit einer Dialysemaschine, wie zum Beispiel GAMBRO AK100, welche eine peristaltische Pumpe enthält, verwendet wird, wird der Fluß durch die peristaltische Pumpe als proportional zu der Drehzahl der Pumpe berechnet. Zum Erhalten der Fließgeschwindigkeit wird die Drehzahl mit einem Kalibrierfaktor multipliziert, der unter anderem von dem inneren Durchmesser des verwendeten Pumpsegmentes abhängt. Dies kann zu wesentlichen Fehlern in dem Fließmittelfluß führen, wie auf einem Display der Dialysemaschine dargestellt wird. Dies ist insbesondere bei größeren Flüssen bzw. Strömen der Fall, wo der Druck aufstromig der Pumpe sehr gering sein kann.
Die oben erwähnte Dialysemaschine GAMBRO AK100 beinhaltet die Möglichkeit, einen Druckmesser unmittelbar aufstromig von der peristaltischen Pumpe anstelle einer Drucküberwachungsanordnung aufzuweisen, was ansonsten Standard ist.
Die GAMBRO AK100-Maschine ist ferner mit einer Sicherheitskupplung versehen, mit welcher die Dialysefließmittelrohre bzw. -schläuche während der Reinigung des Dialysefließmittelkreislaufes in dem Monitor verbunden werden. Wie es sich weiter unten zeigt, kann eine solche Sicherheitskupplung bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet werden. Beispiele solcher Sicherheitskupplungen werden in den US-Patenten Nr. 4,122,010 und 4,728,496 beschrieben. Darüberhinaus beschreibt das US-Patent Nr. 4,762,618 weitere Komponenten, welche in der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung enthalten sein können.
Die WO 91/09229 beschreibt eine peristaltische Pumpe, wobei die Pumptätigkeit in Abhängigkeit von dem äußeren Durchmesser der Rohrleitung nach einem bestimmten Zeitraum eingestellt wird. Die Motorgeschwindigkeit wird zur Aufrechterhaltung einer nahezu konstanten Fließgeschwindigkeit der Infusion eingestellt.
Eine peristaltische Pumpe der Dialysemaschine GAMBRO AK100 ist mit einem Pumpsegment versehen, das in einem Satz von Schläuchen bzw. Rohrleitungen enthalten ist, der bei jeder Behandlung ausgetauscht wird. Während einer Behandlung ist ein Patient mit dem Satz von Schläuchen durch eine Fistelnadel verbunden. Das Blut des Patienten wird in einen extrakorporalen Kreis entnommen und passiert das Pumpsegment der peristaltischen Pumpe.
Ein solcher Satz von Schläuchen wird aus preiswertem PVC-Material hergestellt. Somit kann der Durchmesser des Pumpsegmentes aufgrund der Herstellungstoleranzen erheblich variieren. Darüberhinaus kann ein Pumpsegment mit demselben äußeren Durchmesser aufgrund der unterschiedlichen Wanddicke unterschiedliche innere Durchmesser haben. Ferner kann ein Pumpsegment mit demselben inneren Durchmesser aufgrund der unterschiedlichen inneren Rauheit der Oberfläche oder anderer Abmessungsänderungen verschiedenen Fließwiderstand haben.
Um Pumpsegmente mit verschiedenen Eigenschaften in Betracht zu ziehen, ist es notwendig, die peristaltische Pumpe für jedes neue verwendete Pumpsegment zu kalibrieren. Das bedeutet, daß die peristaltische Pumpe für jede Behandlung wieder kalibriert werden muß.
Vor jeder Behandlung werden der Schlauchsatz und der Dialysator mit einer sterilen Vorbereitungslösung gefüllt. Darüberhinaus wird der mit der Dialyselösung verbundene Teil des Dialysators mit gewöhnlicher Dialyselösung gefüllt, und es wird ein Transmembrandruck zum Testen des Dialysators zugeführt.

Offenbarung der Erfindung

Nach der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer peristaltischen Pumpe vorgesehen, die in Verbindung mit einer medizinischen Maschine, welche einen Durchflußmesser für ein inneres Fließmittel aufweist, verwendet werden soll. Die peristaltische Pumpe weist ein auswechselbares Pumpsegment und Antriebsmittel auf, um ein Fließmittel oder eine Flüssigkeit innerhalb des Pumpsegments vorwärts zu bringen. Nach der Erfindung weist das Verfahren das Einführen eines Fließmittels in das Pumpsegment auf, wenn dieses in dem Antriebsmittel in Position gebracht ist: das Pumpen des Fließmittels durch die peristaltische Pumpe bei einer konstanten Drehzahl des Antriebsmittels; das Erhalten und Messen mindestens eines eingestellten Einlaß- bzw. Ausgangsdruckes für das Pumpsegment; und das Messen der Fließmittel- Fließgeschwindigkeit durch das Pumpsegment bei dem eingestellten Ausgangsdruck durch den inneren Fließmittel- Durchflußmesser der medizinischen Maschine, um mindestens ein Kalibrier- Wertepaar zu erhalten. Vorzugsweise werden mindestens drei Kalibrier-Wertepaare erhalten, und eine Kalibrierkurve wird aus dem Kalibrier-Wertepaar oder den Werten aus dem Verhältnis zwischen der Fließgeschwindigkeit des Fließmittels und dem Ausgangdruck bei der konstanten Drehzahl berechnet, woraufhin die tatsächliche Fließgeschwindigkeit des Fließmittels aus der Kalibrierkurve erhalten wird, welche auf dem tatsächlichen Ausgangsdruck und der tatsächlichen Drehzahl des Antriebsmittels basiert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Fließmittelfluß von dem Auslaß der peristaltischen Pumpe während mindestens eines eingestellten Ansaugdruckes in die medizinische Maschine eingeführt, um von dem inneren Durchflußmesser für das Fließmittel der medizinischen Maschine die Fließmittel-Durchflußgeschwindigkeit bzw. Fließgeschwindigkeit zu erhalten. Ein einstellbares Drosselventil liefert eingestellte Ansaugdrücke.
In einer anderen Ausführungsform wird der Einlaßfluß zu dem Pumpsegment von einem Auslaß der medizinischen Maschine erhalten, wobei die Einlaßfließgeschwindigkeit durch den inneren Durchflußmesser der medizinischen Maschine gemessen wird. In diesem Fall werden die eingestellten Ausgangsdrücke von einer inneren Pumpe der medizinischen Maschine erhalten, wobei die innere Pumpe so betrieben wird, daß sie Ansaugdrücke liefert oder alternativ durch ein einstellbares Drosselventil betrieben wird.
Vorzugsweise ist die medizinische Maschine eine Dialysemaschine mit mindestens einem inneren Fließmittel-Durchflußmesser.
Der Fluß durch ein Pumpsegment verändert sich, gerechnet vom Behandlungsbeginn an, über die Zeit. Diese Zeit wird gemessen, und der tatsächlich bestimmte Fließmittelfluß wird bezüglich der Zeit kompensiert. Alternativ wird das Kalibrieren nach den Abschnitten einer bestimmten Zeit durchgeführt, zum Beispiel nach mehr als 15 Minuten, vorzugsweise nach mehr als 30 Minuten.
Die Erfindung betrifft auch eine medizinische Maschine zur Durchführung des Verfahrens.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer geeigneten Dialysemaschine zum Vorbereiten des Betriebes.
Fig. 2 ist ein Diagramm unter Veranschaulichung von Kalibrierkurven für Pumpsegmente fünf verschiedener Sorten.
Fig. 3 ist ein Diagramm unter Veranschaulichung derselben Pumpsegmente in Abhängigkeit von der Zeit.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht ähnlich der von Fig. 1 und zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht ähnlich der von Fig. 4 und zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht ähnlich der von Fig. 4 und zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht ähnlich der von Fig. 4 und zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht ähnlich der von Fig. 7 und zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht ähnlich der von Fig. 8 und zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Dialysemaschine, die mit einem Satz von Schlauchleitungen und einem Dialysator versehen ist, wie sie vor dem Beginn einer Behandlung zwecks Vorbereitung aufgebaut ist.
Die Dialysemaschine, die GAMBRO AK100 sein kann, ist für die Hämodialyse bestimmt. In Fig. 1 werden nur solche Teile und Einzelheiten gezeigt, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind.
Die Dialysemaschine 1 weist einen Einlaß 31 für Dialyselösung auf, der zu einer Ausgangspumpe 20 führt. Dann durchläuft die Dialyselösung einen Durchflußmesser 19 zum Messen der Fließmittel-Fließgeschwindigkeit. Aus dem Durchflußmesser 19 wird die Dialyselösung durch einen Dialyseauslaß 32 herausgelassen.
Von dem Dialyseauslaß 32 wird die Dialyselösung durch einen Dialysator 2 hindurchgeführt, wie weiter unten in größerer Einzelheit erklärt wird, und zurück zu einem Rückführeinlaß 33. Aus dem Rückführeinlaß 33 durchläuft die Dialyselösung einen zweiten Durchflußmesser 18 und eine Pumpe 21 zu einem Abfallauslaß 34. Die verbrauchte Dialyselösung wird durch den Abfallauslaß 34 zu einem Abfall weggegeben.
Der Dialysator 2 weist zwei Fächer bzw. Abteile auf, von denen ein erstes Abteil 3 dazu bestimmt ist, Blut zu enthalten, und von denen ein zweites Abteil 4 dazu bestimmt ist, eine Dialyselösung zu enthalten. Das zweite Abteil 4 hat einen Einlaß 7 und einen Auslaß 8, die mit dem Dialyseauslaß 32 und dem Rückführeinlaß 33 über Schläuche 5 und 6 verbunden sind. Das erste Abteil 3 hat einen Einlaß 11 und einen Auslaß 12. Der Einlaß 11 und der Auslaß 12 sind mit dem Patienten über einen Schlauchleitungssatz 14 verbunden, der in Nadeln 35 und 37 endet.
Der Schlauchleitungssatz weist einen ersten Schlauch 42 auf, welcher die Nadel 35 mit dem Einlaß eines peristaltischen Pumpsegmentes 36 verbindet, dessen Auslaß mit dem Einlaß 11 des Dialysators 2 über einen zweiten Schlauch 43 verbunden ist. Der Auslaß 12 des Dialysators 2 ist mit einer Tropfkammer 38 und weiter über einen dritten Schlauch 44 mit der Nadel 37 verbunden. Die Tropfkammer 38 soll sicherstellen, daß keine Luft an den Patienten abgegeben wird.
Vor Benutzung der mit dem Schlauchleitungssatz und dem Dialysator versehenen Dialysemaschine ist es notwendig, die Teile zur Vorbereitung zu füllen. Das Füllen findet in der folgenden Weise statt.
Die Bluteinlaßnadel 35 wird mit einem Behälter 40 verbunden, der sterile Vorbereitungslösung enthält. Die Vorbereitungslösung wird über die Nadel 35, den Blutleitungsschlauch 42, das Pumpsegment 36, den Schlauch 43, den Einlaß 11, das erste Abteil des Dialysators 3, den Auslaß 12, die Tropfkammer 38 und die Patientennadel 37 zu einem Abfall bzw. einer Abfallvorrichtung 41 gepumpt. Zur selben Zeit wird die Dialyselösung zu einem zweiten Abteil 4 des Dialysators 2 über den Lösungseinlaß 31, die Pumpe 20, den Durchflußmesser 19, den Auslaß 32, den Schlauch 5, den Einlaß 7, das zweite Abteil 4 des Dialysators, den Auslaß 8, den Schlauch 6, den Einlaß 33, den Durchflußmesser 18, die Pumpe 21, den Abfallauslaß 34 zu einem Abfall abgegeben. Gewöhnlich werden die Pumpen 20 und 21 so betrieben, daß in dem zweiten Abteil ein negativer Druck vorherrscht, wobei ein Transmembrandruck über der Membran zwischen dem ersten Abteil 3 und dem zweiten Abteil 4 des Dialysators 2 erzeugt wird. Dieser Transmembrandruck erzeugt einen Ultrafiltrationsfluß durch die Membran von dem ersten Abteil 3 zu dem zweiten Abteil 4. Somit ist der Auslaßfluß durch den Auslaß 8 des Dialysators 2 größer als der Einlaßfluß durch den Einlaß 7. Die Differenz zwischen diesen Flüssen wird durch die Durchflußmesser 18 und 19 gemessen.
Der Dialysator 2 wird gekippt und bewegt, bis alle Luft aus dem Dialysator entwichen ist. Gleichzeitig werden alle losen Partikel bzw. Teilchen innerhalb des Dialysators 2 oder seiner Verbindungen durch den Fließmittelfluß entfernt.
Nach dem Füllen werden die Nadeln 35 und 37 durch sterile Nadeln ersetzt und mit dem Patienten zur Blutentnahme des Patienten in einen extrakorporalen Kreislauf durch bzw. über den Schlauchleitungssatz, die peristaltische Pumpe und den Dialysator verbunden.
Die Blutfließgeschwindigkeit durch den extrakorporalen Kreislauf wird nach dem Stand der Technik als ein Kalibrierfaktor berechnet, der mit der Drehzahl eines Rotors 39 der peristaltischen Pumpe 13 multipliziert wird. Der Kalibrierfaktor wird auf der Basis des inneren Durchmessers des Pumpsegmentes 36 bestimmt.
Die so erhaltene Bluffließgeschwindigkeit ist fehlerhaft, wenn der Ansaugdruck zu der peristaltischen Pumpe gering ist, so daß über der peristaltischen Pumpe eine wesentliche Druckdifferenz erzeugt wird. Es ist bekannt, daß man auf dem Gebiet peristaltischer Pumpen den Druck an dem Einlaß des Pumpsegmentes in Betracht zieht und die berechnete Fließgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem gemessenen Druck anpaßt, siehe zum Beispiel die dänische Patentanmeldung Nr. 74-4853 (Sandoz AG). Jedoch ist es aufgrund der Herstellungstoleranzen eines PVC- Pumpsegmentes notwendig, das Pumpsegment jedesmal zu kalibrieren, wenn eine neue Behandlung beginnt.
Nach der vorliegenden Erfindung findet eine solche Kalibrierung unter Verwendung der inneren Ausstattung einer Dialysemaschine (oder einer anderen medizinischen Maschine mit einem Durchflußmesser) statt.
Fig. 2 zeigt, wie der Fließmittelfluß, auf der vertikalen Achse dargestellt, durch Pumpsegmente fünf verschiedener Sorten stark von dem Druck aufstromig von der Pumpe bei konstanter Pumpgeschwindigkeit abhängt, der auf der horizontalen Achse gegeben ist. Trotz konstanter Pumpgeschwindigkeit von 21 Umdrehungen pro Minute fällt der Fluß stark unter Verringerung des Druckes aufstromig von der Pumpe ab. Großer negativer Druck aufstromig von der Pumpe kann auftreten, wenn zum Beispiel eine zu enge Nadel verwendet wird oder wenn die Nadel und/oder die Blutschlauchleitungen auf irgendeine Weise zwischen dem Patienten und der Pumpe blockiert sind. Ein Grund hierfür kann darin bestehen, daß der negative Druck die Neigung hat, das Pumpsegment zusammengepreßt zu halten, selbst nachdem die Pumpenrolle passiert hat. Dieser Effekt wird natürlich verringert, wenn das Pumpensegment eine große Wanddicke hat und wenn ein elastisches Material verwendet wird.
Fig. 3 zeigt, wie ein Fließmittelfluß durch ein und dasselbe Pumpensegment von der Zeit abhängt. Diese Figur zeigt auch, wie sich der Pumpenwirkungsgrad mit der Zeit für Pumpensegmente fünf verschiedener Sorten ändert.
Ein Weg zum Kalibrieren eines peristaltischen Pumpsegmentes unter Verwendung eines Fließmittel-Durchflußmessers innerhalb der Dialysemaschine wird in Fig. 4 gezeigt. In dieser ersten Ausführungsform ist der Dialysator 2 verglichen mit Fig. 1 getrennt, und die Schläuche 5 und 6 sind mit einem Sicherheits-Bypaßkreislauf 9 verbunden, der einen Druckmonitor 10 aufweist. Die Dialysemaschine ist so angepaßt, daß bestimmte Maschinenarbeiten nur durchgeführt werden können, wenn die Schläuche 5 und 6 mit dem Bypaßkreislauf 9 verbunden sind. Solche Tätigkeiten sind zum Beispiel die Desinfektion und Reinigung der Maschine und beinhalten das Kalibrieren der peristaltischen Pumpe nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Bypaßkreislauf 9 weist eine zweite Einlaßverbindung 15 auf, die auf der Dialysemaschine angeordnet oder eine T-Verbindungsvorrichtung an dem Schlauch 6 oder dem Schlauch 5 sein kann, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Verbindungsvorrichtung 15ist mit dem Auslaß des peristaltischen Pumpsegmentes verbunden.
Der Einlaß des peristaltischen Pumpsegmentes ist mit dem Beutel oder Behälter 40 verbunden, welcher die sterile Vorbereitungslösung enthält, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist.
Ferner weist das Pumpsegment eine Verbindungsvorrichtung 16 für die Verbindung mit einem innerhalb der Dialysemaschine positionierten Druckmesser auf. Somit kann der Ansaugdruck zu der peristaltischen Pumpe durch den inneren Druckmesser gemessen werden. Der gemessene Druck wird einem Steuer- und/oder Überwachungskreislauf 25 zugeführt, der auch einen Einlaß für die Rotorgeschwindigkeit der peristaltischen Pumpe aufweist.
Die Dialysemaschine wird nun so betrieben, daß ein bestimmter Dialysevorbereitungsfluß den Einlaß 31, die Pumpe 20, den Fließmittel-Durchflußmesser 19, den Dialysatauslaß 32, den Bypaßkreislauf 9, den Rückführeinlaß 33, den Fließmittel-Durchflußmesser 18 und die Pumpe 21 zu dem Abfallauslaß 34 passiert. Die Pumpen 20 und 21 werden so angetrieben, daß ein vorbestimmter Druck geschaffen wird, der dem normalen Auslaßdruck für die peristaltische Pumpe während des normalen Betriebes entspricht, zum Beispiel ein positiver Druck von ungefähr 200 mm Hg.
Die peristaltische Pumpe wird mit einer bestimmten konstanten Drehzahl betrieben, wodurch sterile Lösung aus dem Behälter 40 durch das Pumpsegment 36 zu der Verbindungsvorrichtung 15 und dann durch den Fließmittel-Durchflußmesser 18 zu dem Abfallauslaß 34 gepumpt wird. Die Dialysemaschine mißt eine Fließmittelflußdifferenz zwischen den Fließmittel- Durchflußmessern 19 und 18, und die Differenz ist die Zugabe aus der peristaltischen Pumpe. Gleichzeitig wird der Druck an dem Einlaß des peristaltischen Pumpsegmentes gemessen.
Die gemessenen Wertepaare werden in dem Berechnungskreis 25 gespeichert, der gewöhnlich ein Computer der Dialysemaschine ist. Dann wird der Ansaugdruck geändert, und neue gemessene Wertepaare des Fließmittelflusses und des Ansaugdruckes werden gespeichert. Der Vorgang wird wiederholt, bis eine ausreichende Anzahl von gemessenen Wertepaaren erhalten ist. Der Computer berechnet eine Kalibrierkurve, welche dann für die Bestimmung des tatsächlichen Fließmittelflusses während des nachfolgenden Betriebes der Dialysemaschine verwendet wird.
Die verschiedenen Ansaugdrücke können auf verschiedenen Wegen erhalten werden. Somit ist es möglich, die Höhenposition des Behälters 40 zu verändern, um dadurch verschiedene Ansaugdrücke zu erhalten, wie durch den Pfeil 24 angedeutet ist. Gewöhnlich werden negative Drücke gewünscht, und es ist nicht möglich, den Behälter 40 zu sehr abzusenken. Um eine passendere bzw. bequemere Einstellung des Ansaugdruckes zu erhalten, wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, ein einstellbares Drosselventil 23 verwendet. Vorzugsweise ist das Drosselventil an der medizinischen Maschine positioniert und wird durch die Maschine gesteuert. Alternativ ist es möglich, das Drosselventil an dem Einlaßschlauch 42 anzuordnen, wodurch das Ventil manuell oder automatisch eingestellt werden kann.
Das Verfahren nach der ersten Ausführungsform kann in Verbindung mit dem anfänglichen Auffüllen der Dialysemaschine verwendet werden, wenn kein Dialysator verbunden ist.
In einer zweiten, in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird das Kalibrieren während des Vorbereitens des Dialysators durchgeführt, wie in Verbindung mit Fig. 1 gezeigt und beschrieben ist. Jedoch wird der Auslaß aus dem Dialysator 12 nicht einem Abfall 41 zugeführt, sondern ist mit einer Einlaßverbindungsvorrichtung 15' der Dialysemaschine neben dem Rückführeinlaß 33 verbunden. Die Verbindungsvorrichtung 15' wird in Fig. 5 als eine T-Verbindungsvorrichtung des Schlauches 6 gezeigt.
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform ist derselbe wie der für die erste Ausführungsform, hat aber den Vorteil, daß der Dialysator 2 nach dem mit dem Kalibrieren der peristaltischen Pumpe kombinierten vorbereitenden Füllen für den Gebrauch fertig ist.
Es ist auch möglich, die Dialyselösung aus der Dialysemaschine zum Kalibrieren der peristaltischen Pumpe zu verwenden. Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 6 gezeigt. Diese Ausführungsform ist ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 4, aber der Einlaß zu der peristaltischen Pumpe ist mit der T-Verbindungsvorrichtung 15 verbunden. Der Auslaß aus der peristaltischen Pumpe ist mit einem Abfall 41 verbunden.
In dieser dritten Ausführungsform werden die Pumpen 20 und 21 der Dialysemaschine so angetrieben, daß ein bestimmter negativer Druck an dem Bypaßkreislauf 9 geschaffen wird, wo der Einlaß zu der peristaltischen Pumpe verbunden ist. Die peristaltische Pumpe wird gestartet und entnimmt einen Fließmittelfluß aus dem Dialysatfluß. Somit zeigt der Fließmittel-Durchflußmesser 18 eine geringere Fließmittel-Fließgeschwindigkeit als der Fließmittel-Durchflußmesser 19, und die Differenz ist der Fließmittelfluß zu der peristaltischen Pumpe. Der Druck zwischen den Pumpen 20 und 21 ist gleich dem Ansaugdruck zu der peristaltischen Pumpe. Somit ist der Computer der Dialysemaschine mit Wertepaaren der Fließmittel-Fließgeschwindigkeit und der Ansaugdrücke versehen, um eine Kalibrierkurve zu erhalten.
In dieser Ausführungsform ist es möglich, den Ansaugdruck fortlaufend von einem geringen positiven Druck zu einem beträchtlichen negativen Druck einzustellen, um die gesamte Kalibrierkurve zu erhalten. Das Kalibrierverfahren kann für verschiedene Drehzahlen für den peristaltischen Pumprotor wiederholt werden, um mehrere Sätze von Kalibrierkurven zur Verfügung zu haben.
Alternativ kann damit der negative Druck mittels eines einstellbaren Drosselventils 23 erhalten und damit eingestellt werden, wie oben erwähnt wurde.
Fig. 7 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, wo das Kalibrieren während des Vorbereitens des Dialysators unter Verwendung des Verfahrens der Fig. 6 stattfindet, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
Es wäre unmöglich, das Dialysat zum Kalibrieren des peristaltischen Pumpsegmentes zu verwenden, wenn nicht sichergestellt werden könnte, daß das Dialysat völlig steril ist, da das Pumpsegment anschließend zum Durchströmen von Blut in einen extrakorporalen Kreislauf verwendet wird, der steril sein muß.
Bestimmte Dialysemaschinen haben jedoch einen Auslaß für sterile, gefilterte Lösung, die zur Infusion während der Hämofiltration oder Hämodiafiltration verwendet wird, entweder zur Nach- oder Vorinfusion. Eine solche Dialysemaschine ist zum Beispiel die GAMBRO AK100 ULTRA.
Nach einer in Fig. 8 gezeigten fünften Ausführungsform der Erfindung wird die zum Füllen und Kalibrieren verwendete Dialyselösung zuerst durch einen sterilen Filter geschickt. Die Dialyselösung wird durch den Einlaß 31 über die Pumpe 20 und den Fließmittel-Durchflußmesser 19 zu einem sterilen Filter 45 geführt, welcher ein hohler Faserfilter oder irgendein anderer Filter sein kann, der eine für den Durchgang gelöster Stoffe geeignete Membran hat, welche ein niedriges Molekulargewicht haben, während Bakterien und Endotoxine daran gehindert werden, durch die Membran hindurchzugehen.
Die filtrierte Dialyselösung wird durch einen Auslaß 46 für sterile Lösung abgegeben und gewöhnlich einem Infusionseinlaß der Tropfkammer zugegeben. Eine Vorinfusion wird durch Zugeben der sterilen, gefilterten Dialyselösung neben den Einlaß 11 durchgeführt.
Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Verwendung der sterilen, gefilterten Lösung zum Vorbereiten des Dialysators 2 und zum Kalibrieren des peristaltischen Pumpsegmentes. Diese fünfte Ausführungsform wird in Fig. 8 gezeigt und entspricht in allen wesentlichen Punkten der in Fig. 7 gezeigten vierten Ausführungsform, wobei aber der sterile Filter 45 zugefügt wurde. Der Betrieb ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich.
Eine sechste Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt und weist einen zur Hämofiltration verwendeten Dialysator 2' auf, einen sogenannten Hämofilter. Einem solchen Hämofilter fehlt der Einlaß 7 für die Dialyselösung, und ein Ultrafiltrat wird dem Blut durch den Auslaß 8' entnommen. Das Ultrafiltrat wird durch Zufügen von Substitutionslösung aus dem sterilen, gefilterten Auslaß 46 kompensiert, wie oben erwähnt ist. Der Hämofilter wird durch Dialyselösung aus dem sterilen, gefilterten Auslaß 46 gefüllt. Nach der sechsten Ausführungsform wird der Auslaß 12 aus dem Hämofilter 2' zu dem Einlaß der peristaltischen Pumpe zugeführt. Somit ist die Differenz zwischen den Durchflußmessern 19 und 18 der Fluß durch die peristaltische Pumpe. Mittels Pumpen 20 kann der Ansaugdruck des Pumpsegmentes eingestellt werden. Die Pumpe 21 steuert den transmembranen Druck. Alternativ kann das Drosselventil 23 den Ansaugdruck einstellen. Der weitere Betrieb wird aus der oben gegebenen Beschreibung ersichtlich.
Bei manchen Arten von Dialyse, wie zum Beispiel einer Dialyse mit einer Einzelnadel und für die Infusion von Substitutionslösung während der Hämofiltration wird eine zweite peristaltische Pumpe für solche Zwecke verwendet. Eine solche zweite Pumpe kann auf dieselbe Weise wie oben beschrieben kalibriert werden.
Es sei bemerkt, daß das peristaltische Pumpsegment nach der Erfindung unter Verwendung einer Einfüllösung kalibriert wird, die in einem Behälter 40 enthalten ist, oder unter Verwendung einer Dialyselösung aus der Dialysemaschine. Es sei bemerkt, daß Blut gewöhnlich wesentlich viskoser ist als solche Lösungen. Die Kalibrierkurve ist jedoch im wesentlichen davon abhängig, welches Fließmittel gepumpt wird, solange es nicht kompressibel ist, da die Veränderung aufgrund unterschiedlicher Ansaugdrücke hauptsächlich von der Tatsache abhängt, daß das Pumpsegment nach jedem Pumpenschlag nicht in seine kreisrunde Form zurückgebracht wird. Somit ist die Kalibrierkurve hauptsächlich eine Eigenschaft des Materials und der Abmessungen des eigentlichen Pumpsegmentes.
Es sei bemerkt, daß sich die Kalibrierkurve mit der Zeit ändert, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 gezeigt und beschrieben ist. Es heißt, daß eine solche Abhängigkeit hauptsächlich von der Mate-
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Es sei bemerkt, daß sich die Kalibrierkurve mit der Zeit ändert, wie unter Bezugnahme auf Fig. 3 gezeigt und beschrieben ist. Es heißt, daß eine solche Abhängigkeit hauptsächlich von der Materialermüdung abhängt. Es ist auch bekannt, daß die Elastizität der meisten Kunststoffmaterialien stark von der Temperatur abhängt. Somit wird bevorzugt, das Kalibrieren bei einer Temperatur nahe 37ºC durchzuführen.
Eine solche Temperatur wird leicht in der Ausführungsform nach den Fig. 6, 7 und 8 erreicht. In den Ausführungsformen nach den Fig. 4 und 5 kann eine solche Temperatur durch Erwärmen der Füllösung in dem Container 4 erhalten werden.
Um eine Kalibrierkurve zu erhalten, werden die Kalibrier-Wertepaare mit bekannten Kalibrierkurven verglichen, die in der medizinischen Maschine gespeichert sind, und die korrekteste Kalibrierkurve wird gewählt. Um eine korrekte Kurve auszuwählen, ist es ausreichend, zwei Wertepaare zu haben. Eines der Wertepaare kann durch den Hersteller für den tatsächlichen Pumpsegment-Typ gegeben werden, obwohl gemessene Werte bevorzugt werden.
Im allgemeinen ist die Kalibrierkurve eine Kurve zweiten Grades, und sie kann durch Verwendung drei verschiedener Wertepaare (von denen eines durch den Hersteller gegeben sein kann) angenähert werden.
Es ist möglich, mehrere gemessene Wertepaare für denselben Ansaugdruck zu geben und deren Hauptwert zu berechnen, um die Wahrscheinlichkeit zu vergrößern, eine korrekte Kalibrierkurve zu erhalten. Schließlich ist es, wie in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde, möglich, die gesamte Kalibrierkurve oder den Satz von Kalibrierkurven durch fortlaufendes Einstellen des Ansaugdruckes und Messen des entsprechenden Fließmittelflusses zu erhalten. Weitere Alternativen sind einem Fachmann ersichtlich.
Es wird auch die Abhängigkeit des Fließmittelflusses von der Zeit in Betracht gezogen. Ein solches Einstellen ist weniger von den verschiedenen Eigenschaften des tatsächlichen verwendeten Pumpensegmentes abhängig, ist aber konstanter für die tatsächliche Sorte von Pumpensegment, und ist überdies ziemlich klein, wie zum Beispiel weniger als ungefähr 5%. Somit können die von einem Datenblatt erhaltenen Werte für eine solche Kompensation verwendet werden.
Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Abnahme in dem Fließmittelfluß nach ungefähr 60 Minuten und für einige Typen sogar früher erhalten wird, wie zum Beispiel nach 30 Minuten. Durch Durchführung der Kalibrierung, nach welcher sich die Abnahme im wesentlichen vollzogen hat, wie zum Beispiel nach 15, 30 oder 60 Minuten, kann die Zeitabhängigkeit vernachlässigt werden.
Der tatsächliche Fließmittelfluß durch die peristaltische Pumpe während des Betriebes der medizinischen Maschine kann durch Messen des Ansaugdruckes und der Drehzahl der peristaltischen Pumpe erhalten werden. Aus den Kalibrierkurven kann ein tatsächlicher Fließmittelfluß bestimmt werden. Ein solcher tatsächlicher Fluß kann auf der medizinischen Maschine auf deren Display gezeigt werden. Alternativ kann der tatsächliche Fluß einer Steuervorrichtung zugeführt werden, die geeignet ist, die peristaltische Pumpe einzustellen, um einen gewünschten Fließmittelfluß zu erhalten. Weitere Möglichkeiten sind einem Fachmann ersichtlich.
Wie oben erwähnt, ist die Erfindung insbesondere dazu bestimmt, bei der Dialyse verwendet zu werden. Einige Dialysemaschinen, wie zum Beispiel GAMBRO AK100, haben einen inneren Fließmittel-Durchflußmesser, der direkt den Fließmittelfluß dadurch mißt, da er ein magnetisches Feld verwendet und die elektrischen Eigenschaften des Fließmittelflusses unter Einfluß dieses magnetischen Feldes mißt. Andere Dialysemaschinen haben andere Typen von Fließmittel- Durchflußmessern unter Verwendung anderer physikalischer Eigenschaften zum Messen des Fließmittelflusses. Weitere Dialysemaschinen haben konstante Verdrängungspumpen zum Messen des Fließmittelflusses und zum gleichzeitigen Pumpen des Fließmittels, d. h. zum Erzeugen eines Druckes. Alle solche Typen von "Durchflußmessern" sollen innerhalb der Definition der Ansprüche liegen.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche variiert werden. Es können verschiedene Kombinationen der Merkmale und Eigenschaften der beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden. Hiermit sei bemerkt, daß eine Dialysemaschine gewöhnlich eine große Anzahl von Komponenten abgesehen von jenen enthält, die schematisch in den Figuren gezeigt sind. Zusätzlich können auch weitere Betriebsfaktoren, abgesehen von jenen oben erwähnten, in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel kann auch die Höhendifferenz zwischen dem Druckmesser 16 und der Sicherheitskupplung 9 in Betracht gezogen werden.

Claims

1. Verfahren zum Kalibrieren einer peristaltischen Pumpe (13), die dazu bestimmt ist, in Verbindung mit einer medizinischen Maschine verwendet zu werden, welche einen inneren Fließmittel-Durchflußmesser aufweist, wobei die peristaltische Pumpe ein auswechselbares Pumpsegment (36) und Antriebsmittel (39) zum Vorwärtsbewegen eines Fließmittels innerhalb des Pumpsegmentes (36) beinhaltet, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Einführen des Fließmittels in das Pumpsegment (36), wenn es in dem Antriebsmittel (39) in Position gebracht ist;

Pumpen des Fließmittels durch die peristaltische Pumpe (13) bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit des Antriebsmittels (39);

Erhalten und Messen mindestens eines eingestellten Ansaugdruckes zu dem Pumpsegment (36);

Messen der Fließmittel-Fließgeschwindigkeit durch das Pumpsegment (39) bei mindestens dem einen eingestellten Ansaugdruck durch den inneren Fließmittel-Durchflußmesser (18, 19) der medizinischen Maschine, um mindestens ein Kalibrierwertepaar zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Kalibrierwertepaare erhalten werden, von denen eines von einem Hersteller-Datenblatt erhalten werden kann;

Berechnen einer Kalibrierkurve aus den Kalibrierwertepaaren für das Verhältnis zwischen der Fließmittel-Durchflußgeschwindigkeit und dem Ansaugdruck bei konstanter Drehzahl; Bestimmen der tatsächlichen Fließmittel-Fließgeschwindigkeit aus der Kalibrierkurve, welche auf dem tatsächlichen Ansaugdruck und der tatsächlichen Drehzahl der Antriebsmittel (39) basiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Kompensieren der Kalibrierkurven bezüglich ihrer Zeitabhängigkeit durch eine Standardwertkompensation, welche von Datenblättern erhalten wird, oder durch Durchführung des Kalibrierens nach dem Ablauf eines bestimmten Zeitraums von mindestens 15 Minuten, vorzugsweise mindestens 30 Minuten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Einführen des Fließmittelflusses bei dem eingestellten Ansaugdruck von dem Auslaß der peristaltischen Pumpe in die medizinische Maschine, um die Fließmittel-Fließgeschwindigkeit von dem inneren Fließmittel-Durchflußmesser (18, 19) der medizinischen Maschine zu erhalten.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Erhalten des Einlaßflusses zu dem Pumpsegment (36) von einem Auslaß der medizinischen Maschine bei dem eingestellten Ansaugdruck, wobei die Einlaßflußgeschwindigkeit durch den inneren Durchflußmesser der medizinischen Maschine gemessen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch das Erhalten des eingestellten Ansaugdruckes von einer inneren Pumpe (20, 21) der medizinischen Maschine, wobei die innere Pumpe so betrieben wird, daß sie die Ansaugdrücke liefert.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, gekennzeichnet durch das Erhalten des eingestellten Ansaugdruckes mittels eines einstellbaren Drosselventils (23).

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Maschine eine Dialysemaschine ist.

9. Medizinische Maschine zur Durchführung des Verfahrens eines der Ansprüche 1 bis 8, mit einem inneren Fließmittel-Durchflußmesser und einer peristaltischen Pumpe, welche ein peristaltisches Antriebsmittel für die Zusammenarbeit mit einem peristaltischen Pumpsegment aufweist, welches in das Antriebsmittel eingeführt werden soll,

einem ersten Schlauch (42) zur Verbindung des Einlasses des Pumpsegmentes mit einer Lösungsquelle,

einem zweiten Schlauch (43) für die Verbindung des Auslasses des Pumpsegmentes mit einem Abfall,

Mitteln (20, 23, 16) zum Erhalten und Messen mindestens eines eingestellten Ansaugdruckes zu dem Pumpsegment (36), während durch die peristaltische Pumpe bei einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit der Antriebsmittel (39) gepumpt wird;

Mitteln (18, 19) zum Messen der Fließmittel-Fließgeschwindigkeit durch das Pumpsegment bei dem eingestellten Ansaugdruck durch den inneren Fließmittel-Durchflußmesser.

10. Medizinische Maschine nach Anspruch 9 gekennzeichnet durch

Berechnungsmittel (25) zum Berechnen einer Kalibrierkurve aus dem gemessenen Wertepaar oder den gemessenen Wertepaaren des Ansaugdruckes und der Fließmittel- Fließgeschwindigkeit;

Bestimmungsmittel (25) zum Bestimmen der tatsächlichen Fließmittel-Fließgeschwindigkeit aus der Kalibrierkurve, welche auf dem tatsächlichen Ansaugdruck und der tatsächlichen Drehzahl des Antriebesmittels basiert.

11. Medizinische Maschine nach den Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlauch (43) mit einem Einlaß (15) der medizinischen Maschine verbunden ist, welcher zu dem Fließmittel-Durchflußmesser (18, 19) und weiter zu einem Abfall führt.

12. Medizinische Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlauch (42) mit einem Auslaß (15) der medizinischen Maschine verbunden ist und der Auslaßfluß durch den inneren Fließmittel-Durchflußmesser (18, 19) gemessen wird.

13. Medizinische Maschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des Pumpsegmentes oder der erste Schlauch ein einstellbares Drosselventil (23) zum Einstellen des Ansaugdruckes zu dem Pumpsegment auf den eingestellten Ansaugdruck aufweist.

14. Medizinische Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Maschine Mittel (20, 21) zum Einstellen des Druckes an dem Auslaß (15) aufweist, wodurch der Druck zu dem Einlaß des Pumpsegmentes eingestellt wird.

15. Medizinische Maschine nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die medizinische Maschine eine Dialysemaschine ist.