WO2021170561A1 - Medizinische membranpumpe und membranpumpensystem - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a diaphragm pump according to claim 1, a diaphragm pump system according to claim 6; it also relates to a method for conveying fluid according to claims 11 and 12 and a delivery system according to claim 14; besides, it concerns you
- Extracorporeal blood treatment is known from practice.
- blood is taken from the patient, which is transported extracorporeally along a blood circuit and z. B. is passed through a blood filter.
- the blood filter has a blood chamber through which blood is passed and a dialysis fluid chamber through which
- Dialysis fluid is performed on. Both chambers are separated from each other by a semi-permeable membrane. Blood and dialysis fluid are mostly passed through the blood filter using the counterflow principle. The blood is cleaned in the blood filter, the dialysis fluid can be discarded as used after it exits the blood filter or returned to the blood filter in processed form and is referred to herein as dialysate. In addition to the dialysate, the fluid to be discarded also includes filtrate, which includes water that has been withdrawn from the blood in the blood filter. In the following, the filtrate and dialysate are referred to individually or collectively as the effluent. Blood, filtrate, effluent and other fluids are included in the blood treatment support financially. But fluids other than those mentioned above are also to be promoted in medicine or medical technology.
- An object of the present invention can be seen in providing a, preferably flexible and safe,
- the object of the invention can by a diaphragm pump with the features of claim 1, and by a
- Diaphragm pump system can be achieved with the features of claim 6.
- it can be achieved by a method with the features of claims 11 and 12, a conveying system with the features of claim 14, a pump tubing section with the features of claim 15 and a blood tubing set as disclosed herein.
- the present invention relates to a diaphragm pump for conveying fluid, which has a pump housing with an interior for receiving a pump diaphragm (or diaphragm body) of a pump hose section.
- the pump membrane is preferably made of a flexible and / or elastic material or has such a material.
- the material of the pump housing is opposed to the application of a negative pressure or positive pressure by the working fluid preferably rigid, that is to say non-deformable, and / or less flexible or less elastic than the pump diaphragm or has such a material.
- such a pump hose section has an inlet line for admitting fluid to be pumped into a space (alternative term: volume) enclosed at least in sections by means of the pump membrane, as well as an outlet line for discharging fluids pumped by the pump membrane from the Pump membrane out at least partially enclosed space.
- the diaphragm pump also has a feed opening.
- the supply opening is used to supply working fluid into the interior of the pump housing.
- the diaphragm pump system according to the invention has a plurality of diaphragm pumps, in particular diaphragm pumps according to the invention, preferably (e.g. exactly or at least in each case) three, four or more diaphragm pumps, particularly preferably a first diaphragm pump, which has a first pump housing, a second diaphragm pump with a second pump housing, a third diaphragm pump with a third pump housing and a fourth diaphragm pump with a fourth pump housing.
- a first diaphragm pump which has a first pump housing, a second diaphragm pump with a second pump housing, a third diaphragm pump with a third pump housing and a fourth diaphragm pump with a fourth pump housing.
- a first diaphragm pump which has a first pump housing, a second diaphragm pump with a second pump housing, a third diaphragm pump with a third pump housing and a
- the present invention also relates to a first method for conveying fluid.
- the method comprises providing a diaphragm pump according to the invention and that Providing a source with a working fluid which is connected to the supply line or the supply opening and / or the discharge line or the discharge opening of the diaphragm pump.
- This method comprises, purely optionally, an initial filling of the interior of the pump housing of the first diaphragm pump with working fluid from the source through the supply opening by opening the valve in the supply line. It further comprises the following steps: a) closing the valve in the supply line; b) opening the valve in the discharge line to lower the pressure or to generate negative pressure inside the pump housing of the diaphragm pump with or by means of the discharge of working fluid from the interior through the discharge opening; this increases the volume enclosed by the pump diaphragm, which serves to indirectly convey a fluid to be conveyed into the pump diaphragm; c) closing the valve in the discharge line; d) opening the valve in the supply line to increase the pressure or to generate overpressure inside the pump housing of the diaphragm pump with or by supplying working fluid through the supply opening after fluid to be pumped has flown into the pump diaphragm.
- the present invention relates to a further, second method for conveying fluid. It comprises the provision of a diaphragm pump system according to the invention and the provision of a source with a working fluid.
- the source is or will be connected to the supply opening or the supply line of the diaphragm pumps. It can optionally also be connected to its respective discharge opening or discharge line, if provided.
- This method comprises, purely optionally, an initial filling of the interior of the pump housing of the one or all diaphragm pumps of the diaphragm pump system with working fluid from the source through its supply opening by opening the valve in the supply line.
- the method further comprises the following steps, which are part of a first pump mode: a) filling the pump membrane of the first membrane pump with fluid to be pumped, in particular from the inlet line; b) filling the pump diaphragm of the second diaphragm pump arranged parallel to the first diaphragm pump with fluid to be conveyed, in particular from the inlet line; c) Conveying fluids taken up in the pump diaphragm of the first diaphragm pump into the pump diaphragm of the third diaphragm pump arranged downstream of the first diaphragm pump; d) Conveying fluids taken up in the pump diaphragm of the second diaphragm pump into the pump diaphragm of the fourth diaphragm pump arranged downstream of the second diaphragm pump; e) emptying of fluids taken up in the pump membrane of the third membrane pump, in particular into the outlet line; and f) emptying of fluids taken up in the pump membrane of the fourth
- Steps of the method in particular the steps of the first pump mode, or partial steps thereof, can each be carried out sequentially, in parallel and / or with a temporal overlap.
- provision can be made for the above steps a) and b) to be carried out or to have carried out offset in time to one another, but overlapping one another.
- the delivery system according to the invention comprises at least one membrane pump system according to the invention.
- the delivery system comprises at least one source with a working fluid, connected to the respective supply opening and, if provided, optionally also with the discharge opening of the respective diaphragm pump.
- the conveyor system according to the invention also includes actuators which are arranged to operate the valves of the diaphragm pump system.
- the actuators can be operated mechanically, magnetically, electrically, pneumatically and / or hydraulically.
- various types and any combinations of actuators can be provided within the conveyor system, for example electrical as well as pneumatic.
- the conveyor system further comprises a control device or is connected to it.
- the control device is programmed and / or configured, all automatic steps or steps a) to f) of the further, second method according to the invention or of the sequence referred to herein as the first pump mode and - additionally or alternatively - the second pump mode and / or third explained below
- All of the steps described above can be automatic steps.
- the automatic steps include those that usually take place without human intervention.
- the control device can initiate, monitor and control the pumping activity of the diaphragm pump system without the intervention of a user of the delivery system, for example clinical staff, and thus, in cooperation with the necessary devices such as pumps, valves, etc., for. B. cause or effect a desired flow, such as a continuous flow of the fluid to be conveyed.
- the pump hose section according to the invention is used together with a membrane pump according to the invention or with a membrane pump system according to the invention.
- the pump hose section has at least one pump membrane, which at least in sections encloses a space and which is suitable and intended for insertion or arrangement in a pump housing of a membrane pump according to the invention.
- the pump hose section furthermore comprises at least or precisely one inlet line and at least or precisely one outlet line.
- the inlet line serves to let the fluid to be conveyed into the space enclosed at least in sections by the pump membrane.
- the outlet line serves to let the pumped fluid out of the space enclosed at least in sections by the pump membrane.
- the inlet line and outlet line can optionally be implemented by means of only one common line, this one line then branching out.
- the pump hose section is used to convey a medical fluid, e.g. B. of blood, dialysis fluid, dialysate, substituate, etc. It can accordingly be a blood pump tube section, a dialysis fluid pump tube section, dialysate pump tube section or substituate pump tube section.
- a medical fluid e.g. B. of blood, dialysis fluid, dialysate, substituate, etc. It can accordingly be a blood pump tube section, a dialysis fluid pump tube section, dialysate pump tube section or substituate pump tube section.
- the present invention further relates to a blood tubing set.
- the blood tubing set comprises at least one pump tubing section according to the invention.
- the blood tubing set according to the invention can be used as intended for extracorporeal blood treatment, for example by means of oxygenation, dialysis or the like, and in particular for its use in one of the blood treatment methods mentioned herein.
- Embodiments according to the invention can have some, some or all of the following features in any combination, unless this is technically impossible for a person skilled in the art to recognize.
- Advantageous further developments of the present invention are each also the subject matter of the subclaims.
- upstream or “downstream” is used herein, in case of doubt this preferably refers to the representation in the figures, the conveying direction in normal use or to a conveying mode.
- the pump housing is in several parts. It can e.g. B. be in two parts, it can be two halves, e.g. B. have symmetrical and / or identically formed halves.
- the pump housing is designed to be fluid-tight for the working fluid to be introduced into its interior. This can be achieved by choosing fluid-tight materials, suitable joining processes and / or seals.
- the fluid-tight space in which the working fluid can move inside the pump housing can be defined (and optionally only by means of this) or limited or formed by sections of the pump housing and the elastic membrane, optionally only by the walls of the pump housing and the outside of the pump membrane .
- the diaphragm pump also has a diaphragm cage. It is used to hold the pump membrane, in whole or in part, in its interior.
- the membrane cage is rigid, that is, it is made of a material that does not deform when an overpressure or underpressure is applied.
- the diaphragm cage is arranged inside the pump housing. It is preferably spherical (spherical) or designed as an ovoid, e.g. B. completely or at least in sections. Other forms are also encompassed by the present invention.
- the membrane cage is in several parts, e.g. B. in two parts, e.g. B. with two halves, e.g. B. with symmetrically or identically designed halves executed.
- the membrane cage has a wall or consists of such a wall.
- the wall preferably has a multiplicity, preferably at least three, of passage openings for the passage of working fluid.
- the wall can be perforated or have through openings in the form of holes or slots.
- the perforation and / or the passage openings serve to ensure that pressure that is built up on the outside of the membrane cage is distributed as evenly as possible into the interior of the membrane cage in which the pump membrane is present during use. Thus, the pump membrane is also exposed to a pressure that is as uniform as possible.
- a wall that is permeable to the working fluid can also ensure that the pump membrane is completely filled. If the expansion of the pump diaphragm reaches the wall of the diaphragm cage, the pump diaphragm cannot expand any further and thus cannot absorb more fluid. Reaching the full fill level can thus be possible by monitoring the pressure of the working fluid and / or the pumped fluid. If, for example, the pump membrane reaches the wall, in particular over a large area, fluid flow into the pump membrane is no longer possible, as a result of which the static pressure increases suddenly.
- the diaphragm cage can be a protective grille that can protect the pump diaphragm from excessive expansion and thus from damage.
- it can be made of non-elastic material or material which has a higher modulus of elasticity (E-module, Young's modulus) than the material of the pump diaphragm, or have such a material.
- E-module modulus of elasticity
- the membrane cage advantageously has no pointed or sharp-edged transitions, in particular in the vicinity of the first and second openings, in order to prevent damage to the pump membrane.
- the diaphragm cage is preferably shaped in such a way that the pump diaphragm, when it expands, approaches the inside of the diaphragm cage uniformly, that is to say approximately at the same time, over its outer surface. This means that shear forces in the pump diaphragm and, in particular, the stress on the material on the pump diaphragm are evenly distributed, so that cracks can be avoided.
- the membrane cage can have or consist of a wire mesh or a pattern made of hard plastic.
- the diaphragm pump also has a discharge opening.
- the discharge opening is used to discharge working fluid from the interior of the pump housing.
- Feed and discharge openings can be provided as two separate openings that are separate from one another. In certain embodiments, they can alternatively be implemented as a single opening through which the working fluid both enters and exits when used as intended or - in the absence of an alternative - must both enter and exit.
- the pump housing further has a first opening for receiving a cross section of the inlet line of the pump hose section and a second opening for receiving a cross section of the outlet line of the pump hose section.
- the first and the second opening are preferably arranged between the interior of the pump housing and its exterior, preferably on opposite sides of the pump housing.
- the diaphragm pump according to the invention in particular its first opening and its second opening, is designed in such a way that the inlet line or outlet line received in it, specifically its outer wall, are guided into and out of the interior of the pump housing in a fluid-tight manner.
- the supply opening is connected to a supply line and / or, if provided, the discharge opening is connected to a discharge line, with which they are each in fluid connection.
- the supply line and / or the discharge line each have a valve for controlling or regulating a flow through them and / or each have a filter, in particular a hydrophobic filter.
- the pump diaphragm of a pump hose section is introduced or inserted into the interior of the pump housing of the diaphragm pump according to the invention.
- the inlet line is preferably passed through the first opening of the pump housing and the outlet line is passed through the second opening of the pump housing.
- the pump hose section has a multiplicity of pump membranes, one pump membrane being arranged in each case in the interior of a pump housing of the multiplicity of membrane pumps which are part of the membrane pump system. Furthermore, in these embodiments, some or all of the pump diaphragms are by means of a common inlet line of the
- Pump hose section for admitting fluid to be pumped into the spaces enclosed at least in sections by means of the pump membrane. They are also fluidically connected to one another by means of a common outlet line of the pump hose section for discharging the fluid conveyed by means of the pump membrane from these spaces.
- one or precisely one valve is arranged upstream and / or downstream of at least one or each of the membrane pumps and / or each of the pump membranes and / or between membrane pumps and / or pump membranes arranged fluidically in series.
- the valves are each provided for controlling or regulating the flow of fluid into or out of the pump membrane.
- one or precisely one valve is arranged in or on the common inlet line and / or in or on the common outlet line of the pump hose section.
- valves in the common lines can serve to fluidically separate the entire diaphragm pump system from further components of the conveyor system according to the invention, which has the diaphragm pump system.
- valves are in or on the lines of the diaphragm pump system.
- Pump hose section arranged in such a way that some or all of them can be actuated independently of one another. This can enable individual delivery by means of individual pump diaphragms, and also preferably influence the direction in which the pump membrane delivers.
- valves in the supply lines and / or the valves in the discharge lines of the diaphragm pumps are arranged in such a way that some or all of them can be actuated independently of one another. The advantages mentioned above can also be achieved in this way.
- At least one of the diaphragm pumps or parts thereof is in or on a disposable article, e.g. B. made of plastic, arranged.
- the disposable article can alternatively be referred to as a disposable or disposable article.
- the diaphragm pumps are or Parts thereof arranged on a cassette or blood cassette.
- valves in or on the lines of the pump hose section or parts of these valves are in or on a disposable article, e.g. B. made of plastic, arranged.
- the following steps are carried out: a) closing the valves of the supply lines of the first diaphragm pump and the second diaphragm pump, in particular independently of one another; b) opening the valves arranged upstream of the first and second diaphragm pumps, in particular independently of one another; c) opening the valves of the discharge lines of the first diaphragm pump and the second diaphragm pump, in particular independently of one another, to lower the pressure or to generate negative pressure inside the respective pump housing of the corresponding diaphragm pump with or by means of the discharge of working fluid through the respective discharge opening; in this case, the valve in the common inlet line is open and the valves in the corresponding line located downstream of the first and second diaphragm pumps are closed; d) closing the valves of the supply lines of the first diaphragm pump and the second diaphragm pump, in particular independently of one another; b) opening the valves arranged upstream of the first and second diaphragm pumps, in particular independently of
- the following steps are carried out: a) opening the valves arranged upstream of the third diaphragm pump and the fourth diaphragm pump in the line branches of the inlet line, in particular independently of one another; b) opening the valves of the supply line of the first diaphragm pump and the second diaphragm pump, in particular independently of one another, to increase the pressure or to generate overpressure inside the pump housing of the first diaphragm pump and in the pump housing of the second diaphragm pump with or by means of the supply of working fluid through the respective Feed openings, in particular independently of one another, and opening the valves of the discharge line of the third and fourth diaphragm pumps to lower the pressure or to generate negative pressure inside the respective pump housing of the third diaphragm pump and the fourth diaphragm pump under or by means of exporting working fluid through the respective export opening, also in particular independently; c) closing the valves of the discharge lines of the third diaphragm pump or the fourth
- Membrane pump e.g. B. according to the first pumping mode, the following
- the same or continuous flow of the fluid to be conveyed is generated in the inlet line.
- the same or continuous flow of the fluid to be conveyed is generated in the outlet line.
- a pulsed flow of the fluid to be conveyed is generated in total or together in the outlet line by means of the third and fourth diaphragm pumps.
- this comprises the following steps of a second pump mode, either:
- This second pump mode into which the method according to the first pump mode can pass if necessary, can advantageously ensure the delivery of the fluid to be delivered, even if one of the diaphragm pumps of the diaphragm pump system should fail, for example due to maintenance or a malfunction.
- the delivery of the fluid to be delivered is only continued via the line branch with the functioning diaphragm pumps during the malfunction.
- the promotion or a blood treatment session does not have to be terminated because of such a disorder or not for e.g. B. a dismantling and a renewed upgrade are interrupted.
- the method further comprises the following steps of a third pump mode:
- Diaphragm pump system with the following steps: a) Conveying fluid taken up in the pump diaphragm of the first diaphragm pump into the pump diaphragm of the third diaphragm pump; b) conveying fluid taken up in the pump diaphragm of the third diaphragm pump into the pump diaphragm of the fourth diaphragm pump; c) conveying fluid taken up in the pump diaphragm of the fourth diaphragm pump into the pump diaphragm of the second diaphragm pump; d) conveying fluid taken up in the pump diaphragm of the second diaphragm pump into the pump diaphragm of the first diaphragm pump; and e) multiple execution of steps a) to d) in the specified order.
- the steps can be run through as shown here, i.e. with funding from the first to the third, to the fourth, to the second and again to the first diaphragm pump, or against this conveying direction, that is from the first to the second, to the fourth, to the third and from there again to the first diaphragm pump; and
- the third pump mode enables the fluid to be pumped to be circulated within the diaphragm pump system.
- This pumping mode can be used, for example, if there should be malfunctions within the delivery system according to the invention which momentarily prevent the diaphragm pump system from being emptied.
- a method according to the invention can comprise a plurality of pump modes and in particular the first, second and / or third pump modes mentioned herein.
- the pumping modes can be carried out sequentially, that is to say one after the other, preferably not at the same time.
- the delivery system according to the invention is designed as a blood treatment device or has one.
- the pump hose section according to the invention has a total of at least four pump membranes.
- the pump diaphragms each enclose a space at least in sections and are each designed and / or provided for insertion or arrangement in a pump housing of a diaphragm pump.
- the inlet line is a common inlet line for admitting the fluid to be conveyed into the pump membrane.
- the outlet line is a common outlet line for discharging the pumped fluid out of the pump diaphragms.
- the pump diaphragm is made of an elastomer such as rubber, PU (polyurethane), PVC (polyvinyl chloride), Biofine®, a PVC-free material developed by Fresenius Medical Care, Germany, sold under this brand name by Fresenius SE & Co. KGaA , or other elastic materials, or comprises one or more of these materials.
- PU polyurethane
- PVC polyvinyl chloride
- Biofine® a PVC-free material developed by Fresenius Medical Care, Germany, sold under this brand name by Fresenius SE & Co. KGaA
- other elastic materials or comprises one or more of these materials.
- the pump tubing section and / or the blood tubing set are passive elements, i. H. they do not have their own actuators such as mechanical elements.
- the blood tubing set can thus be stored in a space-saving manner and without paying particular attention to possibly sensitive mechanical elements, which can bring advantages in terms of procurement and storage.
- a symmetrical design of the pump hose section can allow simplified handling, and it cannot be inserted into a system the wrong way round.
- the pump tube section can be integrated into existing disposable products, for example into a blood cassette.
- a complete filling can be the filling of only a part of the available space of the pump membrane.
- a complete emptying can be the emptying of only a part of the available space of the pump membrane.
- Valves as mentioned herein, can be or have throttling or blocking elements. They can be clamping devices for locking a fluid line.
- the diaphragm pump system and / or the pump tubing set do not have a discharge line for the fluid to be delivered between two adjacent diaphragm pumps or pump diaphragms or upstream or downstream of the valve located closest to one of the diaphragm pumps or pump diaphragms.
- a discharge which is not provided in these embodiments, could lead as a connection to an outlet of the blood filter or dialyzer or be connected to it.
- the diaphragm pump system is integral with the pump tubing set. In some embodiments, the diaphragm pump system is integral with the pump tubing set.
- Embodiments is the pump tubing set from Removable membrane pump system inserted into this.
- the pump tubing set is an integral part of the blood tubing set, in others it is not.
- the method is pressure-controlled, and the control device is programmed accordingly.
- the diaphragm pump does not have a sealing ring, in particular none that would have an O-ring.
- the diaphragm pump does not have an inlet valve and / or an outlet valve, which would be provided in the pump housing or in its interior.
- the diaphragm pump does not have an inlet and / or outlet valve which cannot be assigned to the pump hose section.
- the diaphragm pump does not have a double diaphragm or a two-layer or multi-layer wall structure.
- the diaphragm pump does not have an interchangeable diaphragm that would rest against a permanent diaphragm in an air-free manner.
- the pump hose section and the pump membrane are in one piece.
- the advantage of a continuous fluid flow can be achieved.
- the fluid can flow into the first membrane pump, and before this first membrane pump is filled and the fluid flow into the first membrane pump is ended, the fluid can additionally flow into the second, fluidically parallel membrane pump.
- the total fluid flow can be controlled in such a way that it runs continuously over time.
- the fluid flow into the first diaphragm pump can be reduced at the point in time at which the fluid flow into the second diaphragm pump begins, so that the sum of the fluid flow remains the same.
- a continuous backflow of the fluid can also be achieved by appropriately targeted control of the filling or emptying of the third or fourth membrane pump.
- the inflow of the fluid flow to the diaphragm pump system can be continuous, while the outflow from the diaphragm pump system can be pulsed.
- a continuous blood flow can be generated in the blood treatment.
- a patient whose blood is withdrawn by means of the membrane pump system according to the invention for its extracorporeal treatment thus advantageously experiences little or no flow fluctuations during the withdrawal of his blood, which he can initially perceive subjectively to be more pleasant.
- the load on the fistula or another vascular access can be kept low by means of a uniform or uniform removal, which can not only lead to an increase in the patient's well-being, but also the fistula (shunt) or the punctured vessel and its " Lifetime "can benefit.
- blood can also be returned to the patient in a pulsed manner, e.g. B. following the recording with an EKG machine (electrocardiography), which is also provided by the present invention as part of one of the methods or one of the apparatus.
- EKG machine electrocardiography
- the patient tolerance of the blood treatment can be increased by imitating the human heart action or by adapting the blood delivery via the outlet line by means of the present invention.
- Another advantage of the present invention can be that when using the diaphragm pump system according to the invention for pumping blood compared to a conventional, occluding blood pump, such as a roller pump, the damage (keyword: hemolysis) of erythrocytes (red blood cells) is reduced. Since z. B. in chronic dialysis patients due to their renal insufficiency, the formation of erythrocytes mostly is impaired, it is urgently advisable not to damage the existing erythrocytes as far as possible. The present invention can advantageously contribute to this.
- FIG. 1 shows a diaphragm pump according to the invention in an exemplary embodiment
- FIG. 2 shows the diaphragm pump according to the invention in a further embodiment in a two-part illustration with a pump hose section with a pump diaphragm, likewise in an exemplary embodiment;
- FIG. 3 shows a schematic structure of a diaphragm pump system according to the invention in an exemplary embodiment
- FIG. 5 shows a process flow diagram of a blood treatment device as an example of a conveyor system according to the invention with a diaphragm pump system according to the invention;
- Fig. 6 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention in the first pump mode
- Fig. 7 shows an embodiment of the pump hose section according to the invention.
- Fig. 8 shows a further embodiment of the diaphragm pump system according to the invention with devices for controlling the flow of working fluid.
- Fig. 1 shows a diaphragm pump 10 according to the invention in an exemplary embodiment for receiving a section of a pump hose section 301 according to the invention, but this is only shown in FIG. 2.
- the diaphragm pump 10 has a pump housing 15 with an interior.
- the membrane cage 13 which is only present as an example, is preferably configured spherically (spherical) here.
- the membrane cage 13 can be designed as an ovoid (egg-shaped). It is provided to surround a section of a pump hose section 301 (see FIG. 2), specifically a pump membrane 311 - completely or in sections.
- the pump hose section 301 and the pump membrane 311 encompassed by it are described in more detail in relation to the following figures.
- the membrane cage 13 has passage openings on its outer surface. In use, the passage openings serve to allow a working fluid to pass through the outer surface of the membrane cage 13.
- the membrane cage 13 is permeable to air and z. B. perforated.
- Passage openings can extend over the circumference, for example as slots, round holes or the like.
- the membrane cage 13 is thus designed to allow a working fluid introduced from the outside into the interior of the pump housing 15 to pass evenly through the through openings, which can ensure a uniform pressure distribution over an interior of the membrane cage 13, in particular a uniform increase or decrease in the pressure inside of the pump housing 15 and thus a uniform pressure distribution on the pump diaphragm 311.
- Both gaseous (“pneumatic”) and liquid (“hydraulic”) working fluids can be used according to the invention for operating the diaphragm pump 10. In the embodiment shown here, air is used as the working fluid as an example.
- the illustrated spherical configuration of the membrane cage 13 is purely exemplary and does not limit the invention to this form of the membrane cage 13.
- the membrane cage 13 can - as optionally also the pump housing 15 - be formed in one piece or from several parts, as can also be seen in FIG. 2 and is described in more detail below with regard to FIG. 2.
- a first opening 15in and a second opening 15out are provided in the wall of the pump housing 15 or an extension thereof.
- the pump housing 15 also serves to hold the above-mentioned working fluid in a fluid-tight manner, which is intended to act on the outer wall of the pump membrane 311 when the membrane pump 10 is in use inside the pump housing 15 (see description of FIG. 3).
- the latter For introducing the working fluid from a source Q into the interior of the pump housing 15, the latter has a supply opening 17, suitable for its connection to a supply line 17a.
- a discharge opening 19 is additionally provided, suitable for its connection with a discharge line 19a for discharging the working fluid from the interior of the pump housing 15.
- valve 17b in the supply line 17a and a valve 19b in the discharge line 19a By means of a valve 17b in the supply line 17a and a valve 19b in the discharge line 19a, if present, the supply and discharge of the working fluid can be controlled. At least one of these valves 17b, 19b can be designed as a solenoid valve, for example. Through targeted control of the valve or the valves, pulse-width modulation and / or pulse-frequency modulation can influence the pressure curve of the working fluid in such a way that both continuous delivery and pulsed delivery of the fluid are possible.
- valve 17b in the supply line 17a can be used to increase the pressure inside (or to generate an overpressure therein), the valve 19b in the discharge line 19a can passively discharge the working fluid and consequently lower it serve the pressure inside.
- a pressure drop in the interior can be actively generated or negative pressure can be applied by means of the valve 19b via the discharge opening 19.
- a supply opening and a discharge opening instead of a supply opening and a discharge opening, only a single opening can be provided for supplying and removing the working fluid.
- this opening can be used both for lowering the pressure and for increasing the pressure, e.g. B. as described above, be formed or used.
- valves 17b and / or 19b can have hydrophobic filters 17c or 19c in front of or in the direction of flow be downstream.
- these hydrophobic filters 17c, 19c can lie between the supply or discharge opening 17, 19 and the respective valve 17b or 19b in the supply line 17a and / or the discharge line 19a.
- Hydrophobic filters such as the hydrophobic filters 17c, 19c protect the blood treatment device 100 or the delivery system from its / its contamination in the event of a leak in the membrane pump 10, 20, 30, 40 in the membrane cage 13, 23, 33, 43.
- hydrophobic filters also protect the pneumatic system, as they can be used e.g. B. can be integrated into pneumatic circuit boards and is therefore particularly prone to contamination.
- Fig. 2 shows the membrane pump 10 according to the invention in a further, optionally two-part embodiment, together with a pump hose section 301 according to the invention with a pump membrane 311, likewise in an exemplary embodiment.
- the pump housing 15 can be formed from two or more parts or, as here, from two halves 15a, 15b or can have such. If two halves 15a, 15b are provided, they can optionally be designed to be identical or symmetrical to one another.
- the two-part design can, for. B allow the diaphragm pump 10 to be provided partly as part of a delivery device, for example the blood treatment device 100 of FIG. 5 and in particular on its actuator-sensor plate, and partly in or on a door of the same.
- the pump membrane 311 of the pump hose section 301 can be inserted between the parts or halves.
- the pump membrane 311 is formed from a preferably elastic material or has such a material and can have the shape of a balloon. Alternatively or in addition, the pump membrane 311 is designed with a material reserve similar to a bellows. A space surrounded by the pump membrane 311 can thus be changed in volume.
- the pump membrane 311 can, as in the example of FIG. 1, as a spherical or elongated, z. B. be shaped at least partially cylindrical balloon or as an ovoid and preferably adapt to the shape of the membrane cage 13 during its expansion. It has an inlet line 301in and an outlet line 301out. A possible flow direction of the fluid to be conveyed is indicated in FIG. 2 by a thin arrow.
- the elastic material of the pump membrane 311 is or comprises rubber, Biofine® or another, preferably elastic, material.
- the diaphragm cage 13 can be formed integrally and only the pump housing 15 can consist of several parts.
- the supply and discharge openings 17 and 19 for the working fluid can, as in the embodiment of FIG opposite sides of the housing 15 may be provided.
- the supply and discharge openings 17 and 19 can be present next to one another on the same side of the pump housing 15, as is shown in FIG. 1.
- Fig. 3 shows a schematic structure of an exemplary first embodiment of a diaphragm pump system 50 according to the invention.
- Embodiment is used in use, for example, to his
- Blood treatment device 100 The latter is in turn to be understood as an example of a conveyor system according to the invention.
- Fig. 3 also shows one according to the invention
- Pump hose section 301 in a further, exemplary embodiment with, for example, four pump membranes 311, 321, 331, 341 inserted.
- the diaphragm pump system 50 of FIG. 3 has - like the diaphragm pump 10 of FIG. 2 - an inlet line 301in for the fluid to be conveyed and an outlet line 301out for this fluid.
- the diaphragm pump system 50 thus has four diaphragm pumps 10, 20, 30 and 40 by way of example. They can be part of a cassette or another component, preferably made of plastic and preferably designed as a disposable item.
- Each Diaphragm pump 10 can be identical in structure and function to diaphragm pump 10 according to the invention, as exemplified by z. B. in Figs. 1 and 2 is shown.
- the diaphragm pumps 10, 20, 30 and 40 are supplied with the fluid to be conveyed by means of the common inlet line 301in, which they convey together in the direction of the common outlet line 301out.
- the direction of flow of the fluid to be conveyed is indicated in each case by an arrow on the inlet line 301in and the outlet line 301out.
- the inlet line 301in branches into two parallel line branches 301a and 301b, which merge again further downstream to form the common outlet line 301out.
- Fluid to be conveyed which is conveyed by the first of these diaphragm pumps in the flow direction shown, i.e. the diaphragm pumps 10 or 20, then flows through the second of these diaphragm pumps, i.e. the diaphragm pumps 30 or 40, as the diaphragm pump 30 to the diaphragm pump 10 and the diaphragm pump 40 to the diaphragm pump 20 are each connected in series (series connection).
- diaphragm pumps 10 and 30 or 20 and 40 can be provided along each line branch 301a, 301b.
- more or fewer diaphragm pumps can be provided in each line branch 301a, 301b.
- the number of diaphragm pumps that is provided in the line branch 301a can, as in FIG. 3, optionally correspond to the number of diaphragm pumps in the line branch 301b.
- each of the diaphragm pumps 10, 20, 30 and 40 has its own supply line 17a, 27a, 37a, 47a and further optionally its own discharge line 19a, 29a, 39a, 49a, if provided, whereby the diaphragm pumps 10, 20, 30 and 40 can each be controlled separately from one another by means of working fluids.
- the valves mentioned are optionally independent of one another by means of a control device 150 configured and / or programmed for this purpose (see FIG. 5).
- controllable, ie a flow of working fluid through them can be opened or closed by means of the control device 150.
- the flow rate of the valve can be controlled or regulated in terms of its strength.
- Valves can also be arranged in the line branches 301a and 301b between the diaphragm pumps 10 and 30 or 20 and 40 arranged in series, in front of the diaphragm pumps 10 and 20, which are relatively upstream, and / or after the diaphragm pumps 20 and 40, respectively, which are relatively downstream as shown by way of example in FIG. 3.
- These valves are designated here with VI (for the valve upstream of the diaphragm pump 10), V2 (for the valve upstream of the diaphragm pump 20), V3 (for the valve downstream of the diaphragm pump 10 but upstream of the diaphragm pump 30) and V4 (for the valve downstream of the Diaphragm pump 20 but upstream of the diaphragm pump 40).
- the valve downstream of the diaphragm pump 30 is denoted by V5 and the valve downstream of the diaphragm pump 40 is denoted by V6.
- VI and V2 can be open at the same time, that is, the first line branch 301a and the second line branch 301b can be filled in parallel.
- V2 can be opened shortly before the first line branch 301a is completely filled and VI is closed.
- the valves 17b, 19b or 27b, 29b Through targeted control of the valves 17b, 19b or 27b, 29b, a continuous flow can be achieved.
- the flow flow in the first branch 301a and in the second branch 301b is regulated in such a way that the sum or rate of the pumped fluid corresponds to the sum or rate of the pumped fluid at the point in time at which only one valve , about VI, was open.
- a further valve V7 can be provided before the inlet line 301in branches off into the two parallel line branches 301a and 301b; further valve V8 may be provided.
- valves VI to V8 can optionally be controlled independently of one another by means of the control device 150 configured and / or programmed for this purpose (see FIG. 5), i. H. a flow through them can e.g. B. allowed or prevented by means of the control device 150.
- statements made in relation to the diaphragm pump 10 of FIGS. 1 and 2 also apply in full to the diaphragm pumps 10, 20, 30 and / or 40 of the diaphragm pump system 50.
- FIGS. 4a to 4d show, in a greatly simplified representation, a flow diagram of a diaphragm pump system 50 according to the invention in a first pumping mode which provides a continuous flow, e.g. B. blood flow.
- the reference symbols relate, inter alia, to the illustration in FIG. 3. For the sake of clarity, they are only provided in FIG. 4a.
- the diaphragm pumps 10, 20, 30, 40 with the pump diaphragms arranged therein (311, 321, 331, 341, not shown in FIGS. 4a to 4d, please see FIG. 3) are represented by squares. Hatched squares represent diaphragm pumps that are either currently being filled or are already being filled. The dotted squares represent diaphragm pumps that are either currently being emptied or have already been emptied.
- the fluid paths for the fluid to be conveyed (which can be configured, for example, as lines in the hard body of a fluid cassette, hoses, etc.) of a pump hose section 301 according to the invention are shown by connecting lines.
- valves VI to V8 shown as circles, are located on these connecting lines.
- the open state of the valves VI to V8 along the fluid paths is shown as a white circle with a black border. The open state allows flow across or through the valve. If the circle is filled with black, a flow through the corresponding valve is prevented.
- Fig. 4a shows an initial filling of the pump membrane 311 of the membrane pump 10.
- the valves V7 and VI are open, all other valves, but at least V2 and V3, are closed.
- the fluid to be conveyed can be conveyed into the diaphragm pump 10 along the first branch line 301a, which z. B. by applying a negative pressure inside the housing 15 of the diaphragm pump 10 by means of the lines 17a and 17b, see FIG. 1, can be done.
- FIG. 4b shows the initial filling of the pump membrane 321 of the membrane pump 20 along the second line branch 301b analogously to the filling of the pump membrane 311 in FIG. 4a.
- valves V7 and V2 are open, but VI and V4 are closed.
- the fluid to be conveyed is conveyed out of - and via - the pump diaphragm 311 into the interior of the pump diaphragm 331 by opening the valve V3 in the first line branch 301a.
- the pump membranes 321 and 331 are filled and are therefore hatched in FIG. 4b.
- Fig. 4c shows a pumping of the fluid following the step in FIG. 4b directly or after intermediate steps along the second line branch 301b from the inside of the pump membrane 321 of the membrane pump 20 into the inside of the pump membrane 341 of the membrane pump 30, analogous to that shown in FIG. 4b Pumping action in the first branch 301a.
- the valve V4 is closed when the valve V6 opened and promoted the fluid to be pumped in the direction of the arrow.
- the fluid to be pumped is pumped out of the interior of the pump diaphragm 331 of the diaphragm pump 30 when the valve V3 is closed and out of the diaphragm pump system 50 along the outlet line 301out when the valves V5 and V8 are open.
- Fig. 4d shows the steps that have already been carried out for FIG. 4c, mirror-inverted.
- Line branch 301b alternately filled and emptied. Since either the pump diaphragm 331 of the diaphragm pump 30 of the first line branch 301a or the pump diaphragm 341 of the diaphragm pump 40 of the second line branch 301b is emptied in the direction of the (common) outlet line 301out per pump stroke, a continuous flow can result that can allow high delivery rates.
- This type of pump activity can also be used to adapt the delivery rate advantageously and / or as required using Pulse Width Modulation (PWM) and / or Pulse Frequency Modulation (PFM).
- PWM Pulse Width Modulation
- PFM Pulse Frequency Modulation
- the flow of a delivery volume is adjusted while the frequency remains the same. For example, the pressure in outlet line 301out rises accordingly and flattens out again towards the end so that the pressure differences do not negatively affect the line, the disposable or the patient (see resonance curve for a logarithmic plot of the amplitude over the excitation frequency, see Q- Factor).
- the frequency is varied for an intended pulse width.
- the constant delivery volume can be delivered at a variable frequency.
- the PFM enables a heartbeat to be simulated by changing the frequency in the process (systole, diastole, and pauses in the transition between these two phases). This can also have a positive effect on the patient's circulation.
- the course of the pumping process at the exit can be dynamically adapted to the treatment using PFM and PWM.
- Fig. 5 shows, in a greatly simplified representation, the process flow diagram of a blood treatment device 100, optionally connected to an extracorporeal blood tubing set 300 according to the invention, hereinafter also referred to as blood circuit 300, and a drain tubing system 102 which leads to an optional effluent bag or drain 400.
- the optional extracorporeal blood circuit 300 has a first line 301, here in the form of an arterial line section, which corresponds to or has the pump tube section 301 according to the invention.
- the first line 301 is in fluid connection with a blood treatment device, here by way of example a blood filter or dialyzer 303.
- the blood filter 303 has a dialysis fluid chamber 303a and a blood chamber 303b, which are separated from one another by a mostly semi-permeable membrane 303c.
- the extracorporeal blood circuit 300 also has at least one second line 305, here in the form of a venous line section. Both the first line 301 and the second line 305 can serve to connect them to the vascular system of the patient (not shown).
- the first line 301 is optionally connected to a (first) hose clamp 302 for blocking or closing the line 301.
- the second line 305 is optionally connected to a (second) hose clamp 306 for blocking or closing the line 305.
- the blood treatment device 100 which is represented schematically only by a few of its devices and in FIG. 4, has the membrane pump system 50 according to the invention as a blood pump instead of a conventional pump, mostly configured as a roller pump, for conveying blood.
- the diaphragm pump system 50 conveys blood through sections of the extracorporeal blood circuit 300 and in the direction of the blood filter or dialyzer 303, as the small arrowheads show.
- a pump for dialysis fluid 121 which can be designed as a roller pump or as another occluding pump, fresh dialysis fluid is drawn from a source 200 along the Dialysis fluid supply line 104 is pumped into the dialysis fluid chamber 303a. The dialysis fluid leaves the
- Dialysis fluid chamber 303a as dialysate, optionally enriched with filtrate, in the direction of the
- Effluent bag 400 or a drain is also referred to herein as an effluent.
- the source 200 can be, for example, a bag or a container.
- the source 200 may also be a fluid line from which on-line and / or continuously generated or mixed liquid is provided, e.g. B. a hydraulic outlet or connection of the blood treatment device 100.
- a further source 201 with a substituate can optionally be provided. It can correspond to the source 200 or be a separate source.
- a control or regulating device 150 which is only indicated, can be configured to regulate or control the blood treatment device 100.
- each optional pumps namely the pump 111 for substituate and the pump 121 for
- Dialysis fluid and the pump 131 for the effluent could also be replaced by a diaphragm pump system 50 according to the invention.
- the pump 121 is provided to deliver dialysis fluid from a source 200, for example a bag, and out via an optionally available bag heater H2 with a heating bag to the blood filter 303 by means of the dialysis fluid supply line 104.
- the dialysis fluid supplied in this way emerges from the blood filter 303 again via a dialysate drain line 102, supported by the optional pump 131, and can be discarded.
- An optional arterial sensor PSI is provided upstream of the diaphragm pump system 50 as a blood pump. During treatment of the patient, it measures the pressure in the arterial line.
- a further, optional pressure sensor PS2 is provided downstream of the membrane pump system 50, but upstream of the blood filter 303 and, if provided, upstream of an addition point 70 for heparin. It measures the pressure upstream of the blood filter 303 (“pre-hemofilter”).
- Yet another pressure sensor can be provided as PS4 downstream of the blood filter 303, but preferably upstream of the pump 131, in the dialysate drain line 102 for measuring the filtrate pressure of the blood filter 303.
- Blood leaving the blood filter 303 flows through an optional venous blood chamber 71, which can have a venting device 73 and / or a further pressure sensor PS3.
- the control or regulating device 150 shown in FIG. 4 can be used with any of the components mentioned herein - at least or in particular with the diaphragm pump system 50 - in wired or wireless signal connection for controlling or regulating the blood treatment device 100 are.
- the optional pump 111 is provided in order to supply substituate from the optional source 201, for example a bag, and via an optionally present bag heater H1 with a heating bag to the second line 305.
- Fig. 6 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention in the first pump mode, the reference symbols of the diaphragm pump system 50 used in FIG. 3 being used below.
- the method comprises, with step S1, the provision of a diaphragm pump system 50 according to the invention, which is optionally part of a conveyor system according to the invention, e.g. B. a blood treatment device 100 can be.
- the membrane pump system 50 is already connected to a source Q for a working fluid, e.g. B. compressed air connected.
- Actuators are also available to operate the existing blocking elements such as valves or the like, if necessary.
- a control device for regulating or controlling the valves is also provided and programmed accordingly.
- the control device which is programmed to control or regulate the diaphragm pump system 50 according to the invention, can here, as in any other embodiment according to the invention, part z. B. the control device 150, which the conveyor system or the Blood treatment device 100, controls or regulates, or a unit independent therefrom.
- Step S2 represents the opening of the valve 19b and thus the opening of the discharge line 19a.
- a working fluid present in the interior of the pump housing 15 is discharged via the discharge opening 19, if present, along the discharge line 19a and / or, optionally, a negative pressure is generated. Due to the negative pressure caused by this or the drop in pressure inside the pump housing 15, the volume enclosed by the pump membrane 311 increases, which in turn generates a pressure drop or negative pressure inside the membrane pump 10, especially when the valve 17b is closed, which in turn generates the fluid to be pumped, here Blood, draws along the line section 301a into the volume enclosed by the pump membrane 311.
- Step S3 takes place when the volume within the pump diaphragm 311 is filled, i. i.e. when its filling process has been completed or is deemed to have ended.
- S3 represents the closing of the valves VI and 19b and the opening of the valves V3 and 17b. This causes the supply of working fluid along the supply line 17a into the interior of the pump housing 15 and thus an increase in the pressure on the pump diaphragm 311, especially when the valve is closed 19b.
- the fluid to be conveyed is conveyed in the direction of the diaphragm pump 30 as a result.
- a lowering of the pressure or application of a negative pressure in the diaphragm pump 30 can be initiated in method step S3 by closing the valves V5 and possibly 37b and opening the valve 39b will.
- working fluid can escape from the interior of the pump housing 35 of the diaphragm pump 30, and a negative pressure can be generated inside (analogously to step S2).
- Due to the negative pressure in the pump housing 35 the volume within the pump diaphragm 31 is increased and thus a pressure drop or a negative pressure is again generated within the diaphragm pump 30. This supports the delivery of the fluid to be delivered from the volume within the pump membrane 311 of the membrane pump 10 into the volume within the pump membrane 331 in the interior of the membrane pump 30.
- Step S4 takes place when the enclosed volume of the pump diaphragm 331 is filled, i. i.e. when their filling process has been completed or is deemed to have ended.
- S4 represents the closing of the valves V3 and 39b and the opening of the valves V5, 37a and possibly V8. This causes the supply of working fluid into the interior of the pump housing 35 and thus an increase in the pressure on the pump diaphragm 331. This increases the volume within the pump membrane 331. The fluid to be conveyed is thus conveyed out of the interior of the diaphragm pump 30 and further along the line 301a.
- Method step S5 thus represents the multiple repetition of method step S4 alternately in both line sections 301a and 301b.
- Fig. 7 shows, in a simplified representation, an exemplary embodiment of the pump hose section 301 according to the invention.
- the pump hose section 301 can be provided as a disposable item.
- the pump hose section 301 serves to receive and dispense a fluid to be conveyed, preferably within a conveying system according to the invention, for example in the blood treatment device 100.
- the pump hose section 301 has an inlet line 301in and an outlet line 301out. In between, the fluid path is divided into two parallel line branches 301a and 302b. These two line branches each have two sections with pump diaphragms 311 and 331 or 321 and 341.
- the pump diaphragms 311, 321, 331 and 341 are each configured here by way of example in the form of an elongated or oval balloon in section. This refinement is in no way to be understood as restrictive.
- the pump membranes 311, 321, 331 and 341 can have a different, preferably lower, modulus of elasticity than the line sections connecting them.
- the pump diaphragms 311, 321, 331 and 341 are designed and / or provided so that they are each inserted into a diaphragm pump 10, 20, 30, 40 of the diaphragm pump system 50. They can be extrudable.
- the starting points for valves VI to V8 are identified on the pump hose section 301 by dashed lines; in some embodiments, these can also be valve welds.
- the pump tube section 301 can have at least one coupling point A, with which it can be fastened or coupled, preferably detachably, to a conveyor system according to the invention, for example to a blood treatment device 100.
- the pump hose section 301 is a passive element without its own mechanism.
- the pump hose section 301 has an axially symmetrical design. It is symmetrical about both its longitudinal and its transverse axis. It is thus not possible to incorrectly insert the tube into a conveying system (for example the blood treatment device 100).
- the blood tubing set 300 according to the invention can have a blood treatment device, here by way of example a blood filter or dialyzer 303, or can be prepared for connection to it by means of a corresponding connection.
- the blood tubing set 300 according to the invention can furthermore have at least one second line 305, here in the form of a venous line section.
- Fig. 8 shows an illustration of a further embodiment of the diaphragm pump system 50 according to the invention with devices for controlling the flow of working fluid by means of a control device 150 of a delivery system according to the invention, for example the blood treatment device 100.
- an additional valve Vin can be seen, by means of which working fluid can be supplied to the "supply side” from a source Q.
- an additional valve Vout can be seen, by means of which working fluid is discharged from the "discharge side” and optionally can be discarded or supplied to the source Q again.
- a pressure gauge P_Diff by means of which the pressure difference between “feed side” and “discharge side” can be determined.
- a valve V B is arranged there as a pressure compensation valve. This serves to equalize the pressure between the "supply side” and the "discharge side”.
- control device 150 can advantageously automatically supply and discharge working fluid in the diaphragm pumps control and / or regulate according to the steps of the method according to the invention.
- a continuous flow of the fluid to be conveyed can be achieved by suitable coordination of the alternating supply and discharge of the working fluids in the corresponding diaphragm pumps, which can also mean interlocking, for example, temporal interlocking of the corresponding steps.
- This repeatedly repeated supply and discharge of working fluid can advantageously take place in an automated and controlled manner with the arrangement of FIG. 8.
- PSI PSI, PS2 arterial pressure sensor (optional)
- PS4 pressure sensor for measuring the filtrate pressure Q source with working fluid
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Abstract
Membranpumpe (10) zum Fördern von Fluid, mit einem Pumpengehäuse (15) mit einem Inneren zum Aufnehmen einer Pumpenmembran (311) eines Pumpschlauchabschnitts (301), welcher eine Einlassleitung (301in) zum Einlassen von zu förderndem Fluid in einen mittels der Pumpenmembran (311) zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum hinein, und eine Auslassleitung (301out) zum Auslassen von gefördertem Fluid aus dem von der Pumpenmembran (311) zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum heraus, aufweist. Außerdem weist die Membranpumpe (10) eine Zufuhröffnung (17) zum Zuführen von Arbeitsfluid in das Innere des Pumpengehäuses (15) hinein auf. Ein Verfahren zum Fördern von Fluid mit der Membranpumpe (10) und ein Membranpumpensystem (50), das eine Vielzahl solcher Membranpumpen (10) umfasst, werden ebenfalls offenbart.
Description
Beschreibung
Medizinische Membranpumpe und Membr anpumpen System
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe gemäß Anspruch 1, ein Membranpumpensystem gemäß Anspruch 6; ferner betrifft sie Verfahren zum Fördern von Fluid gemäß den Ansprüchen 11 und 12 sowie ein Fördersystem gemäß Anspruch 14; außerdem betrifft sie einen
Pumpschlauchabschnitt gemäß Anspruch 15 gemäß jeweils der Oberbegriffe oder Gattungsbegriffe dieser Ansprüche sowie einen Blutschlauchsatz wie hierin offenbart.
Aus der Praxis ist die extrakorporale Blutbehandlung bekannt. Dabei wird dem Patienten Blut entnommen, das entlang eines Blutkreislaufs extrakorporal und z. B. durch einen Blutfilter geführt wird. Der Blutfilter weist eine Blutkammer, durch welche Blut geführt wird, und eine Dialysierflüssigkeitskammer, durch welche
Dialysierflüssigkeit geführt wird, auf. Beide Kammern sind durch eine semi-permeable Membran voneinander getrennt. Blut und Dialysierflüssigkeit werden zumeist im Gegenstromprinzip durch den Blutfilter geleitet. Das Blut wird im Blutfilter gereinigt, die Dialysierflüssigkeit kann nach ihrem Austritt aus dem Blutfilter als verbraucht verworfen werden oder aufbereitet dem Blutfilter wieder zugeführt werden und wird hierin als Dialysat bezeichnet. Neben dem Dialysat umfasst das zu verwerfende Fluid auch Filtrat, welches Wasser, das dem Blut im Blutfilter entzogen wurde, umfasst. Filtrat und Dialysat werden im Folgenden einzeln oder gemeinsam vereinfacht als Effluent bezeichnet. Blut, Filtrat, Effluent und weitere Flüssigkeiten sind bei der Blutbehandlung zu
fördern. Aber auch andere Fluide als die vorgenannten sind in der Medizin oder Medizintechnik zu fördern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, eine zum, vorzugsweise flexiblen und sicheren,
Fördern medizinischer Fluide geeignete Membranpumpe und ein Membranpumpensystem mit mehreren solcher erfindungsgemäßen Membranpumpen anzugeben.
Ferner sollen Verfahren zum Fördern eines medizinischen Fluids, ein Fördersystem, ein Pumpschlauchabschnitt und ein Blutschlauchsatz angegeben werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe kann durch eine Membranpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und durch ein
Membranpumpensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst werden. Zudem kann sie durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 11 und 12, ein Fördersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 14, einen Pumpschlauchabschnitt mit den Merkmalen des Anspruchs 15 sowie durch einen Blutschlauchsatz wie hierin offenbart gelöst werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membranpumpe zum Fördern von Fluid, die ein Pumpengehäuse mit einem Inneren zum Aufnehmen einer Pumpenmembran (oder Membrankörper) eines Pumpschlauchabschnitts aufweist. Die Pumpenmembran ist dabei vorzugsweise aus einem flexiblen und/oder elastischen Material ausgestaltet oder weist ein solches Material auf. Insbesondere dehnt sich das Material bei Anlegen eines, durch ein Arbeitsfluid bestimmungsgemäß aufgebrachten Unterdrucks vorzugsweise aus, insbesondere reversibel. Das Material des Pumpengehäuses dagegen ist gegenüber einem Anlegen eines Unterdrucks, bzw. Überdrucks durch das Arbeitsfluid
vorzugsweise starr, das heißt nicht verformbar, und/oder weniger flexibel oder weniger elastisch als die Pumpenmembran ausgebildet oder weist ein solchen Material auf.
Ein solcher Pumpschlauchabschnitt weist zusätzlich zur vorstehend genannten Pumpenmembran eine Einlassleitung zum Einlassen von zu förderndem Fluid in einen mittels der Pumpenmembran zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum (alternativer Begriff: Volumen) hinein auf, sowie eine Auslassleitung zum Auslassen von mittels der Pumpenmembran geförderten Fluids aus dem von der Pumpenmembran zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum heraus.
Ferner weist die Membranpumpe eine Zufuhröffnung auf. Die Zufuhröffnung dient zum Zuführen von Arbeitsfluid in das Innere des Pumpengehäuses hinein.
Das erfindungsgemäße Membranpumpensystem weist eine Vielzahl von Membranpumpen, insbesondere erfindungsgemäßen Membranpumpen, auf, vorzugsweise (z. B. jeweils genau oder mindestens) drei, vier oder mehr Membranpumpen, besonders bevorzugt eine erste Membranpumpe, welche ein erstes Pumpengehäuse aufweist, eine zweite Membranpumpe mit einem zweiten Pumpengehäuse, eine dritte Membranpumpe mit einem dritten Pumpengehäuse und eine vierte Membranpumpe mit einem vierten Pumpengehäuse. Von diesen Membranpumpen sind vorzugsweise mindestens zwei Membranpumpen parallel zueinander fluidisch, und/oder mindestens zwei Membranpumpen in Reihe miteinander angeordnet.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein erstes Verfahren zum Fördern von Fluid. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Membranpumpe und das
Bereitstellen einer Quelle mit einem Arbeitsfluid, welche mit der Zufuhrleitung oder der Zufuhröffnung und/oder der Abfuhrleitung oder der Abfuhröffnung der Membranpumpe verbunden ist.
Dieses Verfahren umfasst rein optional ein initiales Befüllen des Inneren des Pumpengehäuses der ersten Membranpumpe mit Arbeitsfluid aus der Quelle durch die Zufuhröffnung mittels Öffnens des Ventils in der Zufuhrleitung. Es umfasst weiter folgende Schritte: a) Schließen des Ventils in der Zufuhrleitung; b) Öffnen des Ventils in der Abfuhrleitung zum Senken des Drucks oder zum Erzeugen von Unterdrück im Inneren des Pumpengehäuses der Membranpumpe unter oder mittels Ausfuhr von Arbeitsfluid aus dem Inneren durch die Ausfuhröffnung; hierdurch vergrößert sich das von der Pumpenmembran umschlossene Volumen, was dem mittelbaren Fördern eines zu fördernden Fluids in die Pumpenmembran hinein dient; c) Schließen des Ventils in der Abfuhrleitung; d) Öffnen des Ventils in der Zufuhrleitung zum Erhöhen des Drucks oder zum Erzeugen von Überdruck im Inneren des Pumpengehäuses der Membranpumpe unter oder mittels Zufuhr von Arbeitsfluid durch die Zufuhröffnung nachdem zu förderndes Fluid in die Pumpenmembran eingeströmt ist. Durch das Öffnen des Ventils strömt Arbeitsfluid in das Innere des Pumpengehäuses ein, wodurch sich das umschlossene Volumen der Pumpenmembran unter Fördern von zu
förderndem Fluid aus der Pumpenmembran heraus verkleinert; und e) mehrfaches Ausführen der Schritte a) bis d) in der vorstehend angegebenen Reihenfolge a), b), c) und schließlich d).
Die vorliegende Erfindung betrifft ein weiteres, zweites Verfahren zum Fördern von Fluid. Es umfasst das Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Membranpumpensystems und das Bereitstellen einer Quelle mit einem Arbeitsfluid. Die Quelle ist oder wird verbunden mit jeweils der Zufuhröffnung oder der Zufuhrleitung der Membranpumpen. Es kann optional auch mit jeweils ihrer Abfuhröffnung oder Abfuhrleitung verbunden sein oder werden, falls vorgesehen.
Dieses Verfahren umfasst rein optional ein initiales Füllen des Inneren der Pumpengehäuse der einen oder aller Membranpumpen des Membranpumpensystems mit Arbeitsfluid aus der Quelle durch deren Zufuhröffnung mittels Öffnens jeweils des Ventils in der Zufuhrleitung.
Das Verfahren umfasst weiter folgende Schritte, welche zu einem ersten Pumpmodus zählen: a) Befüllen der Pumpenmembran der ersten Membranpumpe mit zu förderndem Fluid, insbesondere aus der Einlassleitung; b) Befüllen der Pumpenmembran der parallel zur ersten Membranpumpe angeordneten zweiten Membranpumpe mit zu förderndem Fluid, insbesondere aus der Einlassleitung;
c) Fördern von in die Pumpenmembran der ersten Membranpumpe aufgenommenen Fluids in die Pumpenmembran der, stromab der ersten Membranpumpe angeordneten, dritten Membranpumpe; d) Fördern von in die Pumpenmembran der zweiten Membranpumpe aufgenommenen Fluids in die Pumpenmembran der, stromab der zweiten Membranpumpe angeordneten, vierten Membranpumpe; e) Entleeren von in die Pumpenmembran der dritten Membranpumpe aufgenommenen Fluids, insbesondere in die Auslassleitung; und f) Entleeren von in die Pumpenmembran der vierten Membranpumpe aufgenommenen Fluids, insbesondere in die Auslassleitung.
Schritte des Verfahrens, insbesondere die Schritte des ersten Pumpmodus, oder Teilschritte hiervon, können jeweils sequentiell, parallel und/oder zeitlich überlappend ausgeführt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, die vorstehenden Schritte a) und b) zeitlich versetzt zueinander, aber einander überlappend auszuführen oder ausführen zu lassen.
Das erfindungsgemäße Fördersystem umfasst wenigstens ein erfindungsgemäßes Membranpumpensystem.
Ferner umfasst das Fördersystem wenigstens eine Quelle mit einem Arbeitsfluid, verbunden mit jeweils der Zufuhröffnung
und, sofern vorgesehen, optional auch mit der Abfuhröffnung der jeweiligen Membranpumpe.
Das erfindungsgemäße Fördersystem umfasst außerdem Aktoren, die zum Betätigen der Ventile des Membranpumpensystems angeordnet sind. Die Aktoren können rein exemplarisch mechanisch, magnetisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch betrieben werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass innerhalb des Fördersystems verschiedene Arten und beliebige Kombinationen von Aktoren vorgesehen sein können, beispielsweise elektrische neben pneumatischen.
Das Fördersystem umfasst ferner eine Steuervorrichtung oder ist hiermit verbunden. Die Steuervorrichtung ist programmiert und/oder konfiguriert, alle automatischen Schritte oder die Schritte a) bis f) des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens oder des hierin als ersten Pumpmodus bezeichneten Ablaufs sowie - ergänzend oder alternativ - des nachfolgend erläuterten, zweiten Pumpmodus und/oder dritten Pumpmodus mittels des Membranpumpensystems zu veranlassen, zu überwachen und/oder zu steuern. Dabei können alle der oben beschriebenen Schritte automatische Schritte sein.
Zu den automatischen Schritten zählen jene, welche in der Regel ohne menschliches Zutun erfolgen. Damit kann die Steuervorrichtung ohne Eingreifen eines Benutzers des Fördersystems, beispielsweise klinischem Personal, die Pumpaktivität des Membranpumpensystems veranlassen, überwachen und steuern und somit im Zusammenwirken mit den erforderlichen Vorrichtungen wie Pumpen, Ventilen usw. z. B. einen gewünschten Fluss, etwa einen kontinuierlichen Fluss des zu fördernden Fluids veranlassen oder bewirken.
Der erfindungsgemäße Pumpschlauchabschnitt dient seiner Verwendung zusammen mit einer erfindungsgemäßen Membranpumpe oder mit einem erfindungsgemäßen Membranpumpensystem. Der Pumpschlauchabschnitt weist hierzu wenigstens eine Pumpenmembran auf, welche zumindest abschnittsweise einen Raum umschließt und welche zum Einlegen oder Anordnen in ein Pumpengehäuse einer erfindungsgemäßen Membranpumpe geeignet und vorgesehen ist.
Der Pumpenschlauchabschnitt umfasst ferner wenigstens oder genau eine Einlassleitung und wenigstens oder genau eine Auslassleitung. Dabei dient die Einlassleitung zum Einlassen von zu förderndem Fluid in den von der Pumpenmembran zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum hinein. Die Auslassleitung dient zum Auslassen von gefördertem Fluid aus dem von der Pumpenmembran zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum heraus. Dabei können die Einlassleitung und Auslassleitung optional mittels nur einer, gemeinsamen Leitung verwirklicht werden, wobei diese eine Leitung sich anschließend verzweigt.
Der Pumpschlauchabschnitt dient im bestimmungsgemäßen Gebrauch dem Fördern eines medizinischen Fluids, z. B. von Blut, Dialysierflüssigkeit, Dialysat, Substituat, usw. Er kann entsprechend ein Blutpumpschlauchabschnitt, ein Dialysierflüssigkeitspumpschlauchabschnitt, Dialysatpumpschlauchabschnitt oder Substituatpumpschlauchabschnitt sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiter einen Blutschlauchsatz . Der Blutschlauchsatz umfasst wenigstens einen erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitt.
Der erfindungsgemäße Blutschlauchsatz kann bestimmungsgemäß der extrakorporalen Blutbehandlung, etwa mittels Oxygenierung, Dialyse oder dergleichen, und insbesondere zu seiner Verwendung in einem der hierin genannten Blutbehandlungsverfahren dienen.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen können manche, einige oder alle der folgenden Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, soweit dies für den Fachmann nicht erkennbar technisch unmöglich ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils auch Gegenstand der Unteransprüche .
Bei allen vorstehenden oder folgenden Ausführungen ist der Gebrauch des Ausdrucks „kann sein" bzw. „kann haben" usw. synonym zu „ist vorzugsweise" bzw. „hat vorzugsweise" usw. zu verstehen und soll erfindungsgemäße Ausführungsformen erläutern.
Wann immer hierin Zahlenworte genannt werden, so versteht der Fachmann diese als Angabe einer zahlenmäßig unteren Grenze. Sofern dies zu keinem für den Fachmann erkennbaren Widerspruch führt, liest der Fachmann daher beispielsweise bei der Angabe „ein" oder „einem" stets „wenigstens ein" oder „wenigstens einem" mit. Dieses Verständnis ist ebenso von der vorliegenden Erfindung mit umfasst wie die Auslegung, dass ein Zahlenwort wie beispielsweise „ein" alternativ als „genau ein" gemeint sein kann, wo immer dies für den Fachmann erkennbar technisch möglich ist. Beides ist von der vorliegenden Erfindung umfasst und gilt für alle hierin verwendeten Zahlenworte.
Wenn hierin von einer Ausführungsform die Rede ist, so stellt dies eine erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsform dar.
Wenn hierin von „stromauf" oder „stromab" die Rede ist, so bezieht sich dies im Zweifel vorzugsweise auf die Darstellung in den Figuren, die Förderrichtung im üblichen Gebrauch oder auf einen Fördermodus.
In manchen Ausführungsformen ist das Pumpengehäuse mehrteilig. Es kann z. B. zweiteilig sein, es kann zwei Hälften, z. B. symmetrische und/oder identisch ausgebildete Hälften aufweisen.
In einigen Ausführungsformen ist das Pumpengehäuse bis auf die Zufuhröffnung und die Abfuhröffnung fluiddicht für das in sein Inneres einzubringende Arbeitsfluid ausgestaltet. Dies kann durch Wahl fluiddichter Materialien, geeigneter Fügeverfahren und/oder Dichtungen erzielt werden. Der fluiddichte Raum, in dem sich das Arbeitsfluid im Inneren des Pumpengehäuses bewegen kann, kann durch Abschnitte des Pumpengehäuses sowie die elastische Membran definiert (und optional nur mittels dieser) oder begrenzt oder ausgebildet sein, optional nur durch Wandungen des Pumpengehäuses und die Außenseite der Pumpenmembran.
In manchen Ausführungsformen weist die Membranpumpe zusätzlich einen Membrankäfig auf. Er dient dazu, die Pumpenmembran, ganz oder teilweise, in seinem Inneren aufzunehmen. Der Membrankäfig ist starr, das heißt, er ist aus einem Material ausgebildet, das sich bei Anlegen eines Überdrucks oder Unterdrucks nicht verformt.
Der Membrankäfig ist im Inneren des Pumpengehäuses angeordnet. Vorzugsweise ist er sphärisch (kugelförmig) oder als Ovoid ausgestaltet, z. B. vollständig oder zumindest abschnittsweise. Andere Formen sind ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst.
In einigen Ausführungsformen ist der Membrankäfig mehrteilig, z. B. zweiteilig, z. B. mit zwei Hälften, z. B. mit symmetrisch oder identisch ausgebildeten Hälften, ausgeführt.
In manchen Ausführungsformen weist der Membrankäfig eine Wandung auf oder besteht aus so einer Wandung.
Die Wandung weist vorzugsweise eine Vielzahl, vorzugsweise mindestens drei, von Durchgangsöffnungen zum Durchlässen von Arbeitsfluid auf.
Die Wandung kann perforiert sein oder Durchgangsöffnungen in Form von Löchern oder Schlitzen aufweisen.
Die Perforation und/oder die Durchgangsöffnungen dienen dazu, dass Druck, der an die Außenseite des Membrankäfigs aufgebaut wird, sich möglichst gleichmäßig in das Innere des Membrankäfigs, in welchem im Gebrauch die Pumpenmembran vorliegt, verteilt. Somit ist die Pumpenmembran ebenfalls einem möglichst gleichmäßigen Druck ausgesetzt.
Durch eine für das Arbeitsfluid durchlässige Wandung kann zudem erreicht werden, dass eine vollständige Füllung der Pumpenmembran vorliegt. Erreicht die Pumpenmembran in ihrer Ausdehnung die Wandung des Membrankäfigs, so kann sich die Pumpenmembran nicht weiter ausdehnen und somit nicht mehr Fluid aufnehmen. Das Erreichen des vollständigen Füllzustands
kann somit durch eine Drucküberwachung des Arbeitsfluids und/oder des geförderten Fluids möglich sein. Erreicht die Pumpenmembran beispielsweise die Wandung, insbesondere großflächig, so ist kein Fluidfluss in die Pumpenmembran mehr möglich, wodurch der statische Druck sprunghaft ansteigt.
In manchen Ausführungsformen kann der Membrankäfig ein Schutzgitter sein, das die Pumpenmembran vor zu großer Ausdehnung und damit vor Beschädigung schützen kann. Er kann hierzu aus nicht-elastischem Material oder Material, welches einen höheren Elastizitätsmodul (E-Modul, Youngscher Modul) als das Material der Pumpenmembran aufweist, gefertigt sein oder ein solches aufweisen. Vorteilhaft weist der Membrankäfig, insbesondere in der Nähe der ersten und zweiten Öffnung, keine spitzen oder scharfkantigen Übergänge auf, um einer Beschädigung der Pumpenmembran vorzubeugen.
Insbesondere ist der Membrankäfig vorzugsweise derart geformt, dass sich die Pumpenmembran bei Ausdehnung gleichmäßig, das heißt etwa zeitgleich, über ihre Mantelfläche an die Innenseite des Membrankäfigs annähert. Damit werden Scherkräfte in der Pumpenmembran und insbesondere die Materialbeanspruchung der Pumpenmembran gleichmäßig verteilt, wodurch Risse vermieden werden können.
Der Membrankäfig kann ein Drahtgeflecht oder ein Muster aus Hartkunststoff aufweisen oder hieraus bestehen.
In einigen Ausführungsformen weist die Membranpumpe zusätzlich eine Abfuhröffnung auf. Die Abfuhröffnung dient zum Abführen von Arbeitsfluid aus dem Inneren des Pumpengehäuses heraus.
Zufuhr- und Abfuhröffnung können als zwei separate, voneinander getrennte Öffnungen vorgesehen sein. Sie können in bestimmten Ausführungsformen alternativ als eine einzige Öffnung verwirklicht sein, durch welche das Arbeitsfluid im bestimmungsgemäßen Gebrauch sowohl ein- als auch austritt oder - mangels Alternative - sowohl ein- als auch austreten muss.
In manchen Ausführungsformen weist das Pumpengehäuse weiter eine erste Öffnung zum Aufnehmen eines Querschnitts der Einlassleitung des Pumpschlauchabschnitts und eine zweite Öffnung zum Aufnehmen eines Querschnitts der Auslassleitung des Pumpschlauchabschnitts auf.
Die erste und die zweite Öffnung sind vorzugsweise zwischen dem Inneren des Pumpengehäuses und dessen Äußeren angeordnet, vorzugsweise an sich gegenüberliegenden Seiten des Pumpengehäuses .
In einigen Ausführungsformen ist die erfindungsgemäße Membranpumpe, insbesondere ihre erste Öffnung und ihre zweite Öffnung, derart ausgestaltet, dass die in sie aufgenommene Einlassleitung bzw. Auslassleitung, konkret deren Außenwandung, fluiddicht in das Innere des Pumpengehäuses hinein bzw. aus dessen Innerem heraus geführt werden.
In manchen Ausführungsformen sind die Zufuhröffnung mit einer Zufuhrleitung und/oder, sofern vorgesehen, die Abfuhröffnung mit einer Abfuhrleitung verbunden, mit welcher sie jeweils in Fluidverbindung stehen. Dabei weisen die Zufuhrleitung und/oder die Abfuhrleitung jeweils ein Ventil zum Steuern oder Regeln eines Flusses durch sie und/oder jeweils einen Filter, insbesondere einen Hydrophobfilter, auf.
In einigen Ausführungsformen ist in das Innere des Pumpengehäuses der erfindungsgemäßen Membranpumpe die Pumpenmembran eines Pumpschlauchabschnitts eingebracht oder eingelegt. Hierbei sind vorzugsweise die Einlassleitung durch die erste Öffnung des Pumpengehäuses und die Auslassleitung durch die zweite Öffnung des Pumpengehäuses hindurchgeführt.
In manchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems ist dieses mit einem
Pumpschlauchabschnitt verbunden. Der Pumpschlauchabschnitt weist eine Vielzahl von Pumpenmembranen auf, wobei jeweils eine Pumpenmembran im Inneren jeweils eines Pumpengehäuses der Vielzahl von Membranpumpen, die Teil des Membranpumpensystems sind, angeordnet ist. Ferner sind in diesen Ausführungsformen einige oder alle der Pumpenmembranen mittels einer gemeinsamen Einlassleitung des
Pumpschlauchabschnitts zum Einlassen von zu förderndem Fluid in die mittels der Pumpenmembranen zumindest abschnittsweise umschlossenen Räume verbunden. Sie sind ebenfalls mittels einer gemeinsamen Auslassleitung des Pumpschlauchabschnitts zum Auslassen des mittels der Pumpenmembranen geförderten Fluids aus diesen Räumen fluidisch miteinander verbunden.
In einigen Ausführungsformen des Membranpumpensystems sind stromauf und/oder stromab wenigstens zu einer oder jeder der Membranpumpen und/oder zu jeder der Pumpenmembranen und/oder zwischen fluidisch in Reihe zueinander angeordneten Membranpumpen und/oder Pumpenmembranen je ein oder genau ein Ventil angeordnet. Die Ventile sind jeweils zum Steuern oder Regeln des Fluidstroms in die oder aus der Pumpenmembran vorgesehen .
In manchen Ausführungsformen ist in oder an der gemeinsamen Einlassleitung und/oder in oder an der gemeinsamen Auslassleitung des Pumpschlauchabschnitts jeweils ein oder genau ein Ventil angeordnet.
Die Ventile in den gemeinsamen Leitungen können dazu dienen, das gesamte Membranpumpensystem fluidisch von weiteren Komponenten des erfindungsgemäßen Fördersystems, welches das Membranpumpensystem aufweist, zu trennen.
In einigen Ausführungsformen des Membranpumpensystems sind die Ventile in oder an den Leitungen des
Pumpschlauchabschnitts derart angeordnet, dass einige oder alle von ihnen unabhängig voneinander betätigbar sind. Dies kann eine individuelle Förderung mittels einzelner Pumpenmembranen ermöglichen, ferner vorzugsweise auch Einfluss auf die Richtung, in welcher die Pumpenmembran fördert, nehmen.
In manchen Ausführungsformen des Membranpumpensystems sind die Ventile in den Zufuhrleitungen und/oder die Ventile in den Abfuhrleitungen der Membranpumpen derart angeordnet, dass einige oder alle von ihnen unabhängig voneinander betätigbar sind. Die vorstehend genannten Vorteile können auch hiermit erzielbar sein.
In einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems ist wenigstens eine der Membranpumpen oder Teile hiervon in oder auf einem Einwegartikel, z. B. aus Kunststoff, angeordnet. Der Einwegartikel kann alternativ als ein Disposable oder Wegwerfartikel bezeichnet werden. In bestimmten Ausführungsformen sind die Membranpumpen oder
Teile hiervon auf einer Kassette oder Blutkassette angeordnet .
In manchen Ausführungsformen sind Ventile in oder an den Leitungen des Pumpschlauchabschnitts oder Teile dieser Ventile in oder auf einem Einwegartikel, z. B. aus Kunststoff, angeordnet.
In manchen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Befüllen der Pumpenmembranen der ersten Membranpumpe bzw. der zweiten Membranpumpe, z. B. gemäß dem ersten Pumpmodus, folgende Schritte ausgeführt: a) Schließen der Ventile der Zufuhrleitungen der ersten Membranpumpe und der zweiten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander; b) Öffnen der stromauf der ersten und zweiten Membranpumpen angeordneten Ventile, insbesondere unabhängig voneinander; c) Öffnen der Ventile der Abfuhrleitungen der ersten Membranpumpe und der zweiten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander, zum Senken des Drucks oder zum Erzeugen von Unterdrück im Inneren des jeweiligen Pumpengehäuses der entsprechenden Membranpumpe unter oder mittels Ausfuhr von Arbeitsfluid durch die jeweilige Ausfuhröffnung; hierbei ist das Ventil in der gemeinsamen Einlassleitung geöffnet, und die jeweils stromabwärts der ersten und der zweiten Membranpumpe gelegenen Ventile in der entsprechenden Leitung sind geschlossen;
d) Schließen der Ventile der Abfuhrleitung der ersten Membranpumpe und der zweiten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander; und e) Schließen der Ventile in den Leitungszweigen der Einlassleitung stromauf der ersten und der zweiten Membranpumpe .
In einigen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Fördern des zu fördernden Fluids von den Pumpenmembranen der ersten Membranpumpe bzw. der zweiten Membranpumpe in die Pumpenmembranen der dritten Membranpumpe bzw. vierten Membranpumpe, z. B. gemäß dem ersten Pumpmodus, folgende Schritte ausgeführt: a) Öffnen der stromauf der dritten Membranpumpe und der vierten Membranpumpe angeordneten Ventile in den Leitungszweigen der Einlassleitung, insbesondere unabhängig voneinander; b) Öffnen der Ventile der Zufuhrleitung der ersten Membranpumpe und der zweiten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander, zum Erhöhen des Drucks oder zum Erzeugen von Überdruck im Inneren des Pumpengehäuses der ersten Membranpumpe und im Pumpengehäuse der zweiten Membranpumpe unter oder mittels Zufuhr von Arbeitsfluid durch die jeweiligen Zufuhröffnungen, insbesondere unabhängig voneinander, und Öffnen der Ventile der Abfuhrleitung der dritten und vierten Membranpumpe zum Senken des Drucks oder zum Erzeugen von Unterdrück im Inneren des jeweiligen Pumpengehäuses der dritten Membranpumpe und der vierten Membranpumpe unter oder
mittels Ausfuhr von Arbeitsfluid durch die jeweilige Ausfuhröffnung, ebenfalls insbesondere unabhängig; c) Schließen der Ventile der Abfuhrleitungen der dritten Membranpumpe bzw. der vierten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander; und d) Schließen der jeweils stromauf der dritten Membranpumpe bzw. stromauf der vierten Membranpumpe angeordneten Ventile in den jeweiligen Leitungszweigen der Einlassleitung, wiederum insbesondere unabhängig.
In manchen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Entleeren der
Pumpenmembranen der dritten Membranpumpe bzw. der vierten
Membranpumpe, z. B. gemäß dem ersten Pumpmodus, folgende
Schritte ausgeführt: a) Öffnen des Ventils in der gemeinsamen Auslassöffnung; b) Öffnen der jeweils stromab der dritten Membranpumpe bzw. stromab der vierten Membranpumpe angeordneten Ventile in den entsprechenden Leitungszweigen, insbesondere unabhängig voneinander; c) Öffnen der Ventile der Zufuhrleitungen der dritten Membranpumpe bzw. der vierten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander, zum Erhöhen des Drucks oder zum Erzeugen von Überdruck im Inneren des jeweiligen Pumpengehäuses der dritten Membranpumpe bzw. der vierten Membranpumpe unter oder mittels Zufuhr von Arbeitsfluid durch die jeweilige Zufuhröffnung;
d) Schließen der Ventile der Zufuhrleitungen der dritten Membranpumpe bzw. der vierten Membranpumpe, insbesondere unabhängig voneinander; und e) Schließen der jeweils stromab der dritten Membranpumpe bzw. stromab der vierten Membranpumpe angeordneten Ventile in den entsprechenden Leitungszweigen, wiederum insbesondere unabhängig voneinander.
In einigen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der ersten und der zweiten Membranpumpe in der Summe oder zusammen ein stets, oder zumindest über wenigstens 50% der Förderdauer, bevorzugt über 80% und besonders bevorzugt über 90% der Befüllungsdauer der ersten und/oder der zweiten Membranpumpe, gleicher oder kontinuierlicher Fluss des zu fördernden Fluids in der Einlassleitung erzeugt.
In manchen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der dritten und der vierten Membranpumpe in der Summe oder miteinander ein stets, oder zumindest über wenigstens 50% der Förderdauer, bevorzugt über 80% und besonders bevorzugt über 90% der Entleerungsdauer der dritten und/oder der vierten Membranpumpe, gleicher oder kontinuierlicher Fluss des zu fördernden Fluids in der Auslassleitung erzeugt.
In einigen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels der dritten und der vierten Membranpumpe in der Summe oder gemeinsam in der Auslassleitung ein gepulster Fluss des zu fördernden Fluids erzeugt .
Hieraus ergibt sich der Vorteil, die Flusssteuerung des Fluids beim Zuführen des Fluids zu dem Pumpsystem kontinuierlich und das Ableiten des Fluids aus dem Pumpsystem gepulst ausgestalten zu können. Mit anderen Worten kann der Verlauf des Fluidflusses beim Zuführen und Ableiten unabhängig voneinander ausgestaltet sein. Damit ist es beispielsweise möglich, dem Patienten bei kontinuierlichem Fluss Blut zu entnehmen und ihm Blut in gepulster Form zurückzuführen .
Insbesondere kann sich hierbei die Möglichkeit als Vorteil ergeben, eine Puls-Weiten-Modulation und/oder Puls-Frequenz- Modulation gezielt einzusetzen und somit positiv auf die Patientenrezeption einwirken zu können.
In manchen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses die folgenden Schritte eines zweiten Pumpmodus, entweder:
Befüllen der Pumpenmembran der ersten Membranpumpe mit zu förderndem Fluid, insbesondere aus der Einlassleitung;
Fördern von in die Pumpenmembran der ersten Membranpumpe aufgenommenem Fluid in die Pumpenmembran der, stromab der ersten Membranpumpe angeordneten, dritten Membranpumpe; und
Entleeren von in die Pumpenmembran der dritten Membranpumpe aufgenommenem Fluid, insbesondere in die Auslassleitung; oder alternativ die Schritte:
Befüllen der Pumpenmembran der zweiten Membranpumpe mit zu förderndem Fluid, insbesondere aus der Einlassleitung;
Fördern von in die Pumpenmembran der zweiten Membranpumpe aufgenommenem Fluid in die Pumpenmembran der, stromab der zweiten Membranpumpe angeordneten, vierten Membranpumpe; und
Entleeren von in die Pumpenmembran der vierten Membranpumpe aufgenommenem Fluid, insbesondere in die Auslassleitung.
Es ist in diesen Ausführungsformen vorgesehen, ein zu förderndes Fluid entweder über einen ersten Leitungszweig oder über einen zweiten Leitungszweig zweier Leitungen, welche die gemeinsame Einlassleitung mit der gemeinsamen Auslassleitung fluidisch verbinden, zu fördern, nicht aber über beide dieser parallelen Leitungszweige.
Dieser zweite Pumpmodus, in welchen das Verfahren gemäß dem ersten Pumpmodus bei Bedarf übergehen kann, kann vorteilhafterweise die Förderung des zu fördernden Fluids sicherstellen, auch wenn eine der Membranpumpen des Membranpumpensystems ausfallen sollte, beispielsweise wegen Wartung oder wegen einer Störung. Die Förderung des zu fördernden Fluids wird in diesem Fall während der Störung nur über den Leitungszweig mit den funktionstüchtigen Membranpumpen fortgesetzt. Die Förderung oder eine Blutbehandlungssitzung muss vorteilhafterweise nicht wegen einer solchen Störung beendet oder nicht für z. B. ein Ab- und ein erneutes Aufrüsten unterbrochen werden.
In einigen Ausführungsformen des weiteren, zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren weiter folgende Schritte eines dritten Pumpmodus:
Schließen des Ventils in der gemeinsamen
Auslassleitung sowie des Ventils in der gemeinsamen
Einlassleitung;
Fördern von Fluid innerhalb des
Membranpumpensystems mit den folgenden Schritten: a) Fördern von in die Pumpenmembran der ersten Membranpumpe aufgenommenem Fluid in die Pumpenmembran der dritten Membranpumpe; b) Fördern von in die Pumpenmembran der dritten Membranpumpe aufgenommenem Fluid in die Pumpenmembran der vierten Membranpumpe; c) Fördern von in die Pumpenmembran der vierten Membranpumpe aufgenommenem Fluid in die Pumpenmembran der zweiten Membranpumpe; d) Fördern von in die Pumpenmembran der zweiten Membranpumpe aufgenommenem Fluid in die Pumpenmembran der ersten Membranpumpe; und e) mehrfaches Ausführen der Schritte a) bis d) in der vorgegebenen Reihenfolge. Dabei können die Schritte wie hier wiedergegeben durchlaufen werden, also mit Förderungen von der ersten zur dritten, zur vierten, zur zweiten und wieder
zur ersten Membranpumpe, oder entgegen dieser Förderrichtung, also von der ersten zur zweiten, zur vierten, zur dritten und von dort wieder zur ersten Membranpumpe; und
Öffnen des Ventils in der gemeinsamen Auslassleitung sowie des Ventils in der gemeinsamen Einlassleitung .
Der dritte Pumpmodus ermöglicht das Zirkulieren des zu fördernden Fluids innerhalb des Membranpumpensystems. Dieser Pumpmodus kann beispielsweise Anwendung finden, wenn innerhalb des erfindungsgemäßen Fördersystems Störungen vorliegen sollten, die ein Entleeren des Membranpumpensystems momentan verhindern.
In manchen Ausführungsformen kann ein erfindungsgemäßes Verfahren mehrere Pumpmodi und insbesondere die hierin genannten ersten, zweiten und/oder dritten Pumpmodi umfassen. Die Pumpmodi können innerhalb eines erfindungsgemäßen Verfahrens sequentiell, also zeitlich hintereinander ausgeführt werden, vorzugsweise nicht zeitgleich.
In manchen Ausführungsformen ist das erfindungsgemäße Fördersystem als Blutbehandlungsvorrichtung ausgestaltet oder weist eine solche auf.
In einigen Ausführungsformen ist das Fördersystem als Hämodialysevorrichtung, Hämofiltrationsvorrichtung oder Hämodiafiltrationsvorrichtung, insbesondere als eine Vorrichtung für die akute, die chronische Nierenersatztherapie oder für die kontinuierliche
Nierenersatztherapie (CRRT = continuous renal replacement therapy) ausgestaltet.
In manchen Ausführungsformen weist der erfindungsgemäße Pumpschlauchabschnitt insgesamt wenigstens vier Pumpenmembranen auf. Die Pumpenmembranen umschließen zumindest abschnittsweise je einen Raum und sind jeweils zum Einlegen oder Anordnen in einem Pumpengehäuse einer Membranpumpe ausgestaltet und/oder vorgesehen.
Hierbei ist die Einlassleitung eine gemeinsame Einlassleitung zum Einlassen des zu fördernden Fluids in die Pumpenmembranen hinein. Die Auslassleitung ist eine gemeinsame Auslassleitung zum Auslassen von gefördertem Fluid aus den Pumpenmembranen heraus.
In manchen Ausführungsformen ist die Pumpenmembran aus einem Elastomer wie Gummi, PU (Polyurethan), PVC (Polyvinylchlorid), Biofine®, ein PVC-freies Material, entwickelt von Fresenius Medical Care, Deutschland, vertrieben unter diesem Markennamen der Fresenius SE & Co. KGaA, oder anderen elastischen Materialien, oder weist eines oder mehrere dieser Materialien auf.
In manchen Ausführungsformen sind der Pumpschlauchabschnitt und/oder der Blutschlauchsatz passive Elemente, d. h. sie weisen keine eigenen Aktoren wie mechanische Elemente auf.
Der Blutschlauchsatz kann somit platzsparend und ohne besonderes Augenmerk auf möglicherweise empfindliche, mechanische Elemente gelagert werden, was Vorteile bei der Beschaffung und Lagerung mit sich bringen kann.
Eine symmetrische Bauweise des Pumpschlauchabschnitts kann eine vereinfachte Handhabung erlauben, und er kann auch nicht seitenverkehrt in ein System eingelegt werden.
In manchen Ausführungsformen ist der Pumpschlauchabschnitt in bestehende Einwegprodukte integrierbar, beispielsweise in eine Blutkassette.
In manchen Ausführungsformen kann ein vollständiges Befüllen das Befüllen nur eines Teils des zur Verfügung stehenden Raums der Pumpenmembran sein.
In manchen Ausführungsformen kann ein vollständiges Entleeren das Entleeren nur eines Teils des zur Verfügung stehenden Raums der Pumpenmembran sein.
Ventile, wie hierin genannt, können Drossel- oder Sperrelemente sein oder aufweisen. Sie können Klemmvorrichtungen zum Sperren einer Fluidleitung sein.
In einigen Ausführungsformen weisen das Membranpumpensystem und/oder der Pumpschlauchsatz keine Ableitung für das zu fördernde Fluid zwischen zwei benachbarten Membranpumpen oder Pumpenmembranen oder stromauf oder stromab des am nächsten zu einer der Membranpumpen oder Pumpenmembranen gelegenen Ventils auf. Eine solche Ableitung, die in diesen Ausführungsformen allerdings nicht vorgesehen ist, könnte als Verbindung zu einem Auslass des Blutfilters oder Dialysators führen oder mit diesem verbunden sein.
In manchen Ausführungsformen ist das Membranpumpensystem integral mit dem Pumpschlauchsatz. In einigen
Ausführungsformen ist der Pumpschlauchsatz aus dem
Membranpumpensystem entnehmbar in dieses eingelegt. In manchen Ausführungsformen ist der Pumpschlauchsatz integraler Bestandteil des Blutschlauchsatzes, in anderen nicht.
In einigen Ausführungsformen ist das Verfahren druckgesteuert, die Steuervorrichtung entsprechend programmiert .
In manchen Ausführungsformen weist die Membranpumpe keinen Dichtungsring auf, insbesondere keinen, der einen O-Ring aufweisen würde.
In einigen Ausführungsformen weist die Membranpumpe kein Einlassventil und/oder kein Auslassventil auf, welches im Pumpengehäuse oder in dessen Inneren vorgesehen wäre.
In manchen Ausführungsformen weist die Membranpumpe kein Einlass- und/oder Auslassventil auf, welches nicht dem Pumpschlauchabschnitt zuzuordnen wäre.
In einigen Ausführungsformen weist die Membranpumpe keine Doppelmembran oder keinen zwei- oder mehrschichtigen Wandaufbau auf.
In manchen Ausführungsformen weist die Membranpumpe keine Wechselmembran auf, die luftfrei an einer Dauermembran anliegen würde.
In einigen Ausführungsformen sind der Pumpschlauchabschnitt und die Pumpenmembran einstückig.
Manche oder alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen können einen, mehrere oder alle der oben und/oder im Folgenden genannten Vorteile aufweisen.
Mit dem erfindungsgemäßen Membranpumpensystem kann der Vorteil eines kontinuierlichen Fluidflusses erreicht werden. Dabei kann das Fluid in die erste Membranpumpe strömen, und bevor diese erste Membranpumpe gefüllt ist und der Fluidstrom in die erste Membranpumpe beendet wird, kann zusätzlich das Fluid in die zweite, fluidisch parallele Membranpumpe strömen. Dabei kann der Gesamt-Fluidstrom derart gesteuert werden, dass dieser über die Zeit kontinuierlich abläuft. Zum Beispiel kann beispielsweise der Fluidstrom in die erste Membranpumpe zu dem Zeitpunkt reduziert werden, zu dem der Fluidstrom in die zweite Membranpumpe beginnt, so dass die Summe des Fluidstroms gleich bleibt. Ebenso kann ein kontinuierlicher Rückfluss des Fluids durch entsprechend gezieltes Steuern des Befüllens beziehungsweise Leerens der dritten bzw. vierten Membranpumpe erreicht werden. Alternativ kann der Zustrom des Fluidflusses zu dem Membranpumpensystem kontinuierlich, der Abfluss aus dem Membranpumpensystem dagegen gepulst erfolgen.
Mittels der vorliegenden Erfindung kann z. B. bei der Blutbehandlung ein kontinuierlicher Blutfluss erzeugt werden. Ein Patient, dessen Blut mittels des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems zu dessen extrakorporalen Behandlung entnommen wird, erfährt damit vorteilhafterweise keine oder geringere Flussschwankungen bei der Entnahme seines Bluts, was von ihm zunächst einmal subjektiv als angenehmer empfunden werden kann.
Zudem kann mittels einer gleichmäßigen oder -förmigen Entnahme die Belastung auf die Fistel bzw. einen anderen Gefäßzugang gering gehalten werden, was nicht nur zu einer Steigerung des Wohlbefindens des Patienten führen kann, sondern auch der Fistel (Shunt) oder dem punktierten Gefäß und dessen „Lebensdauer" zugutekommen kann.
Da erfindungsgemäß ein kontinuierlicher Fluss sichergestellt werden kann, welcher keine nennenswerte Abweichung von einem Mittelwert des Flusses aufzeigt, können erfindungsgemäß vergleichsweise hohe Förderraten eingestellt werden. Sie können deshalb eingestellt werden, da zum Erzielen eines vergleichsweise hohen Mittelwerts keine deutlich über diesem liegende Flussspitzen in Kauf genommen werden müssen.
Erfindungsgemäß kann eine Blutrückgabe an den Patienten auch gepulst, z. B. der Aufzeichnung mit einem EKG-Geräts (Elektrokardiografie) folgend, erfolgen, was ebenfalls von der vorliegenden Erfindung als Teil eines der Verfahren oder einer der Vorrichtung vorgesehen ist. Durch das Imitieren der menschlichen Herzaktion oder das Anpassen der Blutabgabe über die Auslassleitung mittels der vorliegenden Erfindung kann die Patientenverträglichkeit der Blutbehandlung gesteigert werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann darin bestehen, dass bei Verwendung des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems zum Fördern von Blut im Vergleich zu einer herkömmlichen, okkludierenden Blutpumpe, etwa einer Rollenpumpe, die Schädigung (Stichwort: Hämolyse) von Erythrozyten (roten Blutkörperchen) reduziert wird. Da z. B. bei chronischen Dialysepatienten aufgrund ihrer Niereninsuffizienz die Bildung von Erythrozyten zumeist
beeinträchtigt ist, ist es dringend angezeigt, die vorhandenen Erythrozyten möglichst nicht zu schädigen. Die vorliegende Erfindung kann hierzu vorteilhaft beitragen.
Alle mit den erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile lassen sich in bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ungeschmälert auch mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen erzielen, und umgekehrt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnung rein exemplarisch beschrieben. In ihr bezeichnen selbe Bezugszeichen gleiche oder selbe Komponenten. Für die Figuren gilt:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Membranpumpe in einer exemplarischen Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Membranpumpe in einer weiteren Ausführungsform in einer zweiteiligen Darstellung mit einem Pumpschlauchabschnitt mit einer Pumpenmembran, ebenfalls in einer exemplarischen Ausführungsform;
Fig. 3 zeigt einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Membranpumpensystems in einer exemplarischen Ausführungsform;
Fig. 4a bis 4d zeigen in vereinfachter Darstellung ein
Fließbild eines erfindungsgemäßen Membranpumpensystems in einem ersten Pumpmodus, der einen kontinuierlichen Fluss zur Folge hat;
Fig . 5 zeigt ein Verfahrensfließbild einer Blutbehandlungsvorrichtung als Beispiel eines erfindungsgemäßen Fördersystems mit einem erfindungsgemäßen Membranpumpensystem;
Fig . 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im ersten Pumpmodus;
Fig . 7 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitts; und
Fig . 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems mit Vorrichtungen zum Steuern des Flusses von Arbeitsfluid.
Fig . 1 zeigt eine erfindungsgemäße Membranpumpe 10 in einer exemplarischen Ausführungsform zum Aufnehmen eines Abschnitts eines erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitts 301, was jedoch erst in Fig. 2 gezeigt ist.
Die Membranpumpe 10 weist ein Pumpengehäuse 15 mit einem Inneren auf.
In Fig. 1 sowie in den nachfolgenden Figuren ist aus Gründen der Darstellung ein dem Betrachter zugewandter Teil des Pumpengehäuses 15 nicht dargestellt. Auf diese Weise ist der Blick frei auf ein im Gebrauch der Membranpumpe 10 durch das Pumpengehäuse 15 verdecktes Inneres, in welchem hier ein
optionaler Membrankäfig 13 eingefügt ist. Dieser ist, sofern vorhanden, zumindest teilweise vom Pumpengehäuse 15 umgeben.
Der nur exemplarisch vorhandene Membrankäfig 13 ist hier vorzugsweise sphärisch (kugelförmig) ausgestaltet. Alternativ kann der Membrankäfig 13 als Ovoid (eiförmig) ausgestaltet sein. Er ist vorgesehen, einen Abschnitt eines Pumpschlauchabschnitts 301 (siehe Fig. 2), konkret eine Pumpenmembran 311 - ganz oder abschnittsweise - zu umgeben. Der Pumpschlauchabschnitts 301 und die von diesem umfasste Pumpenmembran 311 sind zu den folgenden Figuren näher beschrieben .
Der Membrankäfig 13 weist in dieser konkreten Ausführungsform auf seiner Mantelfläche Durchlassöffnungen auf. Die Durchlassöffnungen dienen in Gebrauch zum Durchlässen eines Arbeitsfluids durch die Mantelfläche des Membrankäfigs 13 hindurch .
Alternativ oder ergänzend ist der Membrankäfig 13 luftdurchlässig und z. B. perforiert ausgebildet.
Durchlassöffnungen können sich über den Umfang erstrecken, beispielsweise als Schlitze, runde Löcher oder Ähnliches.
Der Membrankäfig 13 ist somit ausgestaltet, ein von außen in das Innere des Pumpengehäuses 15 eingebrachtes Arbeitsfluid gleichmäßig durch die Durchgangsöffnungen hindurchtreten zu lassen, was eine gleichmäßige Druckverteilung auf einen Innenraum des Membrankäfigs 13 gewährleisten kann, insbesondere ein gleichmäßiges Erhöhen bzw. Verringern des Drucks im Inneren des Pumpengehäuses 15 und damit eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Pumpenmembran 311.
Sowohl gasförmige („pneumatisch") als auch flüssige („hydraulisch") Arbeitsfluide können erfindungsgemäß zum Betreiben der Membranpumpe 10 verwendet werden. In der hier gezeigten Ausführungsform wird exemplarisch Luft als Arbeitsfluid verwendet.
Die dargestellte sphärische Ausgestaltung des Membrankäfigs 13 ist rein exemplarisch und beschränkt die Erfindung nicht auf diese Form des Membrankäfigs 13.
Der Membrankäfig 13 kann - wie optional auch das Pumpengehäuse 15 - einteilig oder aus mehreren Teilen ausgebildet sein, wie auch in Fig. 2 zu erkennen und nachstehend zu Fig. 2 genauer beschrieben ist.
Zur fluiddichten Aufnahme eines Abschnitts eines Pumpenschlauchabschnitts 301 (siehe Fig. 2), vorzugsweise seiner Pumpenmembran 311, sind in der Wandung des Pumpengehäuses 15 oder einer Verlängerung hiervon eine erste Öffnung 15in und eine zweite Öffnung 15out vorgesehen.
Das Pumpengehäuse 15 dient ferner der fluiddichten Aufnahme des bereits oben erwähnten Arbeitsfluids, welches im Gebrauch der Membranpumpe 10 im Inneren des Pumpengehäuses 15 auf die Außenwandung der Pumpenmembran 311 einwirken soll (siehe Beschreibung zu Fig. 3).
Zum Einbringen des Arbeitsfluids aus einer Quelle Q in das Innere des Pumpengehäuses 15 hinein weist Letzteres eine Zufuhröffnung 17, geeignet zu ihrer Verbindung mit einer Zufuhrleitung 17a, auf. Rein optional ist ergänzend eine Abfuhröffnung 19 vorgesehen, geeignet zu ihrer Verbindung mit
einer Abfuhrleitung 19a, zum Abführen des Arbeitsfluids aus dem Inneren des Pumpengehäuses 15.
Mittels eines Ventils 17b in der Zufuhrleitung 17a und eines Ventils 19b in der Abfuhrleitung 19a, sofern vorhanden, kann die Zufuhr und die Abfuhr des Arbeitsfluids gesteuert werden. Wenigstens eines dieser Ventile 17b, 19b kann beispielweise als Magnetventil ausgebildet sein. Dabei kann durch gezielte Steuerung des Ventils, beziehungsweise der Ventile, eine Puls-Weiten-Modulation und/oder Puls-Frequenz-Modulation den Druckverlauf des Arbeitsfluids derart beeinflussen, so dass sowohl eine kontinuierliche Förderung als auch eine gepulste Förderung des Fluids möglich ist.
Bei einer, z. B. hydraulischen oder pneumatischen, Steuerung kann dabei beispielsweise das Ventil 17b in der Zufuhrleitung 17a zum Erhöhen des Drucks im Inneren (oder zum Erzeugen eines Überdruck darin) dienen, das Ventil 19b in der Abfuhrleitung 19a kann zum passiven Auslassen des Arbeitsfluids und folglich zum Senken des Drucks im Inneren dienen. Alternativ oder ergänzend kann mittels des Ventils 19b über die Abfuhröffnung 19 aktiv ein Druckabfall im Inneren erzeugt oder Unterdrück angelegt werden.
Alternativ kann anstelle einer Zufuhröffnung und einer Abfuhröffnung nur eine einzige Öffnung zum Zu- und Abführen des Arbeitsfluids vorgesehen sein. In diesen Ausführungsformen kann diese Öffnung sowohl zum Senken des Drucks als auch zum Erhöhen des Drucks, z. B. wie vorstehend beschrieben, ausgebildet sein oder verwendet werden.
Optional können den Ventilen 17b und/oder 19b Hydrophobfilter 17c bzw. 19c in Strömungsrichtung vor- oder
nachgeschaltet sein. Beispielsweise können diese Hydrophobfilter 17c, 19c zwischen der Zufuhr- bzw. Abfuhröffnung 17, 19 und dem jeweiligen Ventil 17b bzw. 19b in der Zufuhrleitung 17a und oder der Abfuhrleitung 19a liegen. Hydrophobfilter wie die Hydrophobfilter 17c, 19c schützen die Blutbehandlungsvorrichtung 100 oder das Fördersystem vor deren/dessen Kontamination bei einer Leckage der Membranpumpe 10, 20, 30, 40 im Membrankäfig 13, 23, 33, 43.
Darüber hinaus schützen Hydrophobfilter auch die pneumatische Anlage, da sie z. B. in Pneumatikleiterplatten integriert sein kann und daher besonders anfällig für Verunreinigungen ist.
Fig . 2 zeigt die erfindungsgemäße Membranpumpe 10 in einer weiteren, optional zweiteiligen Ausführungsform, gemeinsam mit einem erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitt 301 mit einer Pumpenmembran 311, in ebenfalls einer exemplarischen Ausführungsform.
Fig. 2 ist zu entnehmen, dass, wie vorstehend bereits erwähnt, das Pumpengehäuse 15 aus zwei oder mehr Teilen oder, wie hier, aus zwei Hälften 15a, 15b gebildet sein kann oder solche aufweisen kann. Sind zwei Hälften 15a, 15b vorgesehen, so können diese optional identisch oder symmetrisch zueinander ausgebildet sein.
Die zweiteilige Ausgestaltung kann z. B erlauben, die Membranpumpe 10 teils als Teil einer Fördervorrichtung, beispielsweise der Blutbehandlungsvorrichtung 100 der Fig. 5 und insbesondere auf ihrer Aktor-Sensor-Platte, und teils in oder auf einer Tür derselben vorzusehen.
Zwischen die Teile oder Hälften kann die Pumpenmembran 311 des Pumpschlauchabschnitts 301 eingelegt werden.
Liegen zwei Hälften vor, so ist vorzugsweise sichergestellt, dass die beiden Hälften des Pumpengehäuses 15a und 15b miteinander dicht verschlossen werden können.
Die Pumpenmembran 311 ist aus einem vorzugsweise elastischen Material ausgebildet oder weist ein solches auf, und kann die Form eines Ballons haben. Alternativ oder ergänzend ist die Pumpenmembran 311 mit einer Materialreserve ähnlich einem Faltenbalg ausgestaltet. Ein von der Pumpenmembran 311 umgebener Raum ist damit volumenveränderbar.
Die Pumpenmembran 311 kann, wie im Beispiel der Fig. 1, als kugelförmiger oder länglicher, z. B. zumindest abschnittsweise zylindrischer Ballon oder als Ovoid ausgeformt sein und sich vorzugsweise an die Form des Membrankäfigs 13 bei ihrer Ausdehnung anpassen. Sie weist eine Einlassleitung 301in und eine Auslassleitung 301out auf. Eine mögliche Strömungsrichtung des zu fördernden Fluids ist in Fig. 2 durch einen dünnen Pfeil angedeutet.
Das elastische Material der Pumpenmembran 311 ist oder umfasst Gummi, Biofine® oder ein anderes, vorzugsweise elastisches, Material.
Alternativ kann der Membrankäfig 13 integral ausgebildet sein und nur das Pumpengehäuse 15 aus mehreren Teilen bestehen.
Die Zufuhr- und Abfuhröffnungen 17 bzw. 19 für das Arbeitsfluid können, wie in der Ausgestaltung der Fig. 2, an
gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 15 vorgesehen sein. Alternativ können die Zufuhr- und Abfuhröffnungen 17 bzw. 19 nebeneinander auf derselben Seite des Pumpengehäuses 15 vorliegen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig . 3 zeigt einen schematischen Aufbau einer exemplarischen ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Membranpumpensystems 50.
Das Membranpumpensystem 50 dieser oder jeder anderen
Ausführungsform dient im Gebrauch beispielsweise zu seiner
Verwendung mit einer in Fig. 5 gezeigten
Blutbehandlungsvorrichtung 100. Letztere ist wiederum als Beispiel eines erfindungsgemäßen Fördersystems zu verstehen.
Fig. 3 zeigt ferner einen erfindungsgemäßen
Pumpenschlauchabschnitt 301 in einer weiteren, exemplarischen Ausführungsform mit exemplarisch vier Pumpenmembranen 311, 321, 331, 341. Jede von ihnen ist bestimmungsgemäß in das Innere jeweils eines Pumpengehäuses 15, 25, 35, 45 der Membranpumpen 10, 20, 30 und 40 des Membranpumpensystem 50 eingelegt .
Das Membranpumpensystem 50 der Fig. 3 weist - wie bereits die Membranpumpe 10 der Fig. 2 - eine Einlassleitung 301in für das zu förderndes Fluid und eine Auslassleitung 301out für dieses Fluid auf.
Im Beispiel der Fig. 3 weist das Membranpumpensystem 50 somit exemplarisch vier Membranpumpen 10, 20, 30 und 40 auf. Sie können Teil einer Kassette oder eines anderen Bauteils, vorzugweise aus Kunststoff und vorzugsweise als Wegwerfartikel konzipiert, sein. Jede einzelne
Membranpumpe 10 kann in Aufbau und Funktion identisch zur erfindungsgemäßen Membranpumpe 10 sein, wie sie exemplarisch z. B. in Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Die Membranpumpen 10, 20, 30 und 40 werden mittels der gemeinsamen Einlassleitung 301in mit dem zu fördernden Fluid versorgt, welches sie gemeinsam in Richtung der gemeinsamen Auslassleitung 301out fördern. Die Strömungsrichtung des zu fördernden Fluids ist jeweils mit einem Pfeil an der Einlassleitung 301in bzw. der Auslassleitung 301out angegeben .
Wie in Fig. 3 weiter gezeigt ist, verzweigt sich die Einlassleitung 301in in zwei parallele Leitungszweige 301a und 301b, die sich weiter stromab wieder zur gemeinsamen Auslassleitung 301out vereinen.
In jedem dieser Leitungszweige 301a und 301b sind jeweils zwei der zuvor beschriebenen Membranpumpen 10 und 30 bzw. 20 und 40 jeweils in Reihe geschaltet angeordnet und somit fluidisch verbunden.
Zu förderndes Fluid, das durch jeweils die - in der gezeigten Strömungsrichtung - erste dieser Membranpumpen, also die Membranpumpen 10 bzw. 20, gefördert wird, strömt somit anschließend durch die jeweils zweite dieser Membranpumpen, also die Membranpumpen 30 bzw. 40, da die Membranpumpe 30 zu der Membranpumpe 10 und die Membranpumpe 40 zu der Membranpumpe 20 jeweils in Reihe geschaltet sind (Reihenschaltung).
Fluid, das durch den Leitungszweig 301a mit den Membranpumpen 10 und 30 strömt, strömt, bevor es das
Membranpumpensystem 50 verlässt, in dem ersten hierin beschriebenen Pumpenmodus, also nicht auch durch die auf oder in dem anderen Leitungszweig 301b angeordneten Membranpumpen, also die Membranpumpen 20 und 40 (und umgekehrt), da diese zu den Membranpumpen 10 und 30 parallel, nicht aber in Reihe, geschaltet sind (Parallelschaltung).
Anstelle von zwei entlang eines jeden Leitungszweigs 301a, 301b vorgesehenen Membranpumpen 10 und 30 bzw. 20 und 40 können jeweils mehr oder weniger Membranpumpen in jedem Leitungszweig 301a, 301b vorgesehen sein. Die Anzahl der Membranpumpen, die im Leitungszweig 301a vorgesehen ist, kann wie in Fig. 3 optional der Anzahl an Membranpumpen im Leitungszweig 301b entsprechen.
Optional weist jede der Membranpumpen 10, 20, 30 und 40 eine eigene Zufuhrleitung 17a, 27a, 37a, 47a und weiter optional eine eigene Abfuhrleitung 19a, 29a, 39a, 49a, sofern vorgesehen, auf, wodurch die Membranpumpen 10, 20, 30 und 40 jeweils getrennt voneinander mittels Arbeitsfluids ansteuerbar sind.
Aufgrund ihrer teils parallelen Anordnung, teils Reihenanordnung zueinander, kann ein kontinuierlicher Fluss des zu fördernden Fluids, also z. B. ein kontinuierlicher Blutfluss, erreicht werden. Unterstützt werden kann dies durch geeignetes Betätigen der Ventile 17b, 27b, 37b und/oder 47b in den Zufuhrleitungen 17a, 27a, 37a bzw. 47a und der Ventile 19b, 29b, 39b und/oder 49b in den Abfuhrleitungen 19a, 29a, 39a bzw. 49a, analog der Darstellung in Fig. 1. Die genannten Ventile sind optional unabhängig voneinander mittels einer hierzu konfigurierten und/oder programmierten Steuervorrichtung 150 (siehe Fig. 5)
ansteuerbar, d. h. ein Fluss von Arbeitsfluid durch sie kann mittels der Steuervorrichtung 150 geöffnet bzw. geschlossen werden. Optional kann der Durchfluss des Ventils in seiner Stärke gesteuert oder geregelt werden.
Zwischen den in Reihe angeordneten Membranpumpen 10 und 30 bzw. 20 und 40, vor den jeweils relativ gesehen stromauf liegenden Membranpumpen 10 und 20 und/oder nach den jeweils relativ gesehen stromab liegenden Membranpumpen 20 und 40 können ebenfalls Ventile in den Leitungszweigen 301a und 301b angeordnet sein, wie dies in Fig. 3 exemplarisch gezeigt ist. Diese Ventile werden hierin mit VI (für das Ventil stromauf der Membranpumpe 10), V2 (für das Ventil stromauf der Membranpumpe 20), V3 (für das Ventil stromab der Membranpumpe 10 aber stromauf der Membranpumpe 30) und V4 (für das Ventil stromab der Membranpumpe 20 aber stromauf der Membranpumpe 40) bezeichnet. Das Ventil stromab der Membranpumpe 30 ist mit V5 und das Ventil stromab der Membranpumpe 40 mit V6 bezeichnet.
Hierbei können VI sowie V2 gleichzeitig geöffnet sein, das heißt der erste Leitungszweig 301a sowie der zweite Leitungszweig 301b können parallel gefüllt werden. Dabei kann insbesondere V2 geöffnet werden kurz bevor der erste Leitungszweig 301a vollständig gefüllt ist und VI geschlossen wird. Durch gezielte Steuerung der Ventile 17b, 19b beziehungsweise 27b, 29b kann damit ein kontinuierlicher Flussstrom erreicht werden. Hierzu wird bei einer gleichzeitigen Öffnung von VI und V2 der Flussstrom im ersten Leitungszweig 301a und im zweiten Leitungszweig 301b jeweils derart geregelt, dass die Summe oder Rate des geförderten Fluids der Summe oder Rate des geförderten Fluids zu dem Zeitpunkt entspricht, zu welchem nur ein Ventil, etwa VI,
geöffnet war. Diese Flussratensteuerung ist möglich, da trotz gleichzeitiger Öffnung von VI und V2 die Ventile V3 und V4 geschlossen sind, aber gleichzeitig durch das Öffnen der Ventile V5 und/oder V6 ein Rückfluss des Fluids möglich ist. Mit anderen Worten kann ein Zufluss zeitlich mit einem Abfluss des geförderten Fluids stattfinden, da die Ventile V3 und V4 die Zuflussseite von der Abflussseite trennen.
Vor einer Verzweigung der Einlassleitung 301in in die zwei parallelen Leitungszweige 301a und 301b kann ein weiteres Ventil V7 vorgesehen sein, nach einer erneuten Zusammenführung der zwei parallelen Leitungszweige 301a und 301b stromab der Membranpumpen 10 und 30 bzw. 20 und 40 zur gemeinsamen Auslassleitung 301out kann ein weiteres Ventil V8 vorgesehen sein.
Die Ventile VI bis V8 sind optional unabhängig voneinander mittels der hierzu konfigurierten und/oder programmierten Steuervorrichtung 150 (siehe Fig. 5) ansteuerbar, d. h. ein Fluss durch sie kann z. B. mittels der Steuervorrichtung 150 zugelassen oder verhindert werden.
Ausführungen, die zur Membranpumpe 10 der Fig. 1 und 2 gemacht sind, treffen in einigen Ausführungsformen ungeschmälert auch auf die Membranpumpen 10, 20, 30 und/oder 40 des Membranpumpensystems 50 zu.
Die Fig. 4a bis 4d zeigen in stark vereinfachter Darstellung ein Fließbild eines erfindungsgemäßen Membranpumpensystems 50 in einem ersten Pumpmodus, der einen kontinuierlichen Fluss, z. B. Blutfluss, zur Folge hat. Die Bezugszeichen beziehen sich dabei u. a. auf die Darstellung der Fig. 3. Sie sind der Übersichtlichkeit halber nur in Fig. 4a vorgesehen.
Die Membranpumpen 10, 20, 30, 40 mit den darin angeordneten Pumpenmembranen (311, 321, 331, 341, in Fig. 4a bis Fig. 4d nicht gezeigt, siehe bitte Fig. 3) sind durch Vierecke repräsentiert. Dabei stellen schraffierte Vierecke, Membranpumpen dar, die augenblicklich entweder befüllt werden oder bereits befüllt sind. Die gepunkteten Vierecke stellen Membranpumpen dar, die augenblicklich entweder entleert werden oder bereits entleert sind.
Die Fluidwege für das zu fördernde Fluid (welche z. B. als Leitungen im Hartkörper einer Fluidkassette, Schläuche, usw. ausgestaltet sein können) eines erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitts 301 sind durch Verbindungslinien dargestellt .
Auf diesen Verbindungslinien befinden sich die Ventile VI bis V8, dargestellt als Kreise. Der geöffnete Zustand der Ventile VI bis V8 entlang der Fluidwege ist jeweils als weißer Kreis mit schwarzem Rand dargestellt. Der geöffnete Zustand erlaubt einen Fluss über das Ventil hinweg oder hindurch. Ist der Kreis schwarz gefüllt, so ist ein Fluss über das entsprechende Ventil unterbunden.
Fig . 4a zeigt ein initiales Befüllen der Pumpenmembran 311 der Membranpumpe 10. Hierfür sind die Ventile V7 und VI geöffnet, alle weiteren Ventile, zumindest aber V2 und V3, sind geschlossen. Das zu fördernde Fluid kann entlang des ersten Leitungszweigs 301a in die Membranpumpe 10 gefördert werden, was z. B. durch Anlegen eines Unterdrucks im Inneren des Gehäuses 15 der Membranpumpe 10 mittels der Leitungen 17a und 17b, siehe Fig. 1, erfolgen kann. Da der zweite Leitungszweig 301b mittels des Ventils V2 verschlossen ist und der im Inneren des Pumpengehäuses 15 in der
Membranpumpe 10 erzeugte Druckabfall das umschlossene Volumen der Pumpenmembran 311 vergrößert, was wiederum innerhalb der Pumpenmembran 311 einen Saugeffekt auslöst, wird das zu fördernde Fluid aus der Einlassleitung 301in kommend entlang des ersten Leitungszweig 301a in die Membranpumpe 10 hineingefördert. Die Pumpenmembran 311 wird somit, ganz oder teilweise, mit zu förderndem Fluid befüllt. Dieser Zustand ist in Fig. 4a wie auch im Folgenden mittels Schraffur dargestellt .
Der in Fig . 4b gezeigte Schritt schließt sich an den in Fig. 4a gezeigten Schritt direkt oder nach nicht dargestellten Zwischenschritten an. Fig. 4b zeigt das initiale Befüllen der Pumpenmembran 321 der Membranpumpe 20 entlang des zweiten Leitungszweigs 301b analog zum Befüllen der Pumpenmembran 311 in Fig. 4a. Hierzu sind die Ventile V7 und V2 geöffnet, VI und V4 jedoch geschlossen.
Vorzugsweise gleichzeitig (oder nacheinander oder zeitlich überlappend) hierzu wird mittels Öffnens des Ventils V3 im ersten Leitungszweig 301a das zu fördernde Fluid aus - und mittels - der Pumpenmembran 311 in das Innere der Pumpenmembran 331 gefördert. Gegen Ende der in Fig. 4b betrachteten Pumpaktivität sind die Pumpenmembranen 321 und 331 gefüllt und daher in Fig. 4b schraffiert.
Fig . 4c zeigt ein sich an den Schritt der Fig. 4b direkt oder nach Zwischenschritten anschließendes Fördern des Fluids entlang des zweiten Leitungszweigs 301b vom Inneren der Pumpenmembran 321 der Membranpumpe 20 in das Innere der Pumpenmembran 341 der Membranpumpe 30, analog zu der in Fig. 4b gezeigten Pumpaktion im ersten Leitungszweig 301a. Hierzu wird das Ventil V4 bei geschlossenem Ventil V6
geöffnet und das zu fördernde Fluid in Pfeilrichtung gefördert .
Vorzugsweise gleichzeitig (oder nacheinander oder zeitlich überlappend) hierzu wird im ersten Leitungszweig 301a das zu fördernde Fluid aus dem Innern der Pumpenmembran 331 der Membranpumpe 30 bei geschlossenem Ventil V3 heraus und bei geöffneten Ventilen V5 und V8 entlang der Auslassleitung 301out aus dem Membranpumpensystem 50 herausgefördert .
Fig . 4d zeigt die Schritte, die bereits zu Fig . 4c beschrieben wurden, spiegelverkehrt.
Die Pumpenaktivitäten, wie sie in Fig. 4c und 4d gezeigt sind, wechseln sich in der Folge alternierend ab. Auf diese Weise werden die Pumpenmembranen 311, 321, 331, 341 des ersten Leitungszweigs 301a und des zweiten
Leitungszweigs 301b jeweils abwechselnd gefüllt und geleert. Da so pro Pumpenhub stets entweder die Pumpenmembran 331 der Membranpumpe 30 des ersten Leitungszweigs 301a oder die Pumpenmembran 341 der Membranpumpe 40 des zweiten Leitungszweigs 301b in Richtung der (gemeinsamen) Auslassleitung 301out entleert wird, kann ein kontinuierlicher Fluss resultieren, der hohe Förderraten erlauben kann.
Über diese Art der Pumpenaktivitäten kann auch mittels Pulse Width Modulation (PWM) und/oder Pulse Frequency Modulation (PFM) die Förderrate vorteilhaft und/oder bedarfsgerecht angepasst werden.
Bei der PWM wird der Fluss eines Fördervolumens bei gleichbleibender Frequenz angepasst. Beispielsweise steigt in der Auslassleitung 301out der Druck entsprechend an und flacht gegen Ende wieder ab, um weder die Leitung, das Disposable noch den Patienten durch die Druckunterschiede negativ zu beeinflussen (vgl. Resonanzkurve bei einer logarithmischen Auftragung der Amplitude über der Erregerfrequenz, siehe Q-Faktor).
Im Gegensatz zur PWM, bei welcher die Pulsbreite bei konstanter Erregerfrequenz variiert, wird bei PFM für eine vorgesehene Pulsbreite die Frequenz variiert. D. h., das konstante Fördervolumen kann in variabler Frequenz gefördert werden. So erlaubt es das PFM, einen Herzschlag durch Frequenzänderung im Ablauf zu simulieren (Systole, Diastole, und Pausen im Übergang dieser beiden Phasen). So kann auch auf den Kreislauf des Patienten positiv eingewirkt werden.
Für den größtmöglichen Benefit für den Patienten kann der Verlauf des Pumpvorgangs am Ausgang mittels PFM und PWM entsprechend der Behandlung dynamisch angepasst werden.
Fig . 5 zeigt in stark vereinfachter Darstellung das Verfahrensfließbild einer Blutbehandlungsvorrichtung 100, optional verbunden mit einem erfindungsgemäßen extrakorporalen Blutschlauchsatz 300, im Folgenden auch als Blutkreislauf 300 bezeichnet, und einem Abflussschlauchsystem 102, das zu einem optionalen Effluentbeutel oder -abfluss 400 führt. Der optionale extrakorporale Blutkreislauf 300 weist eine erste Leitung 301, hier in Form eines arteriellen Leitungsabschnitts, auf, die dem erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitt 301 entspricht oder diesen aufweist.
Die erste Leitung 301 steht in Fluidverbindung mit einer Blutbehandlungseinrichtung, hier exemplarisch einem Blutfilter oder Dialysator 303. Der Blutfilter 303 weist eine Dialysierflüssigkeitskammer 303a und eine Blutkammer 303b auf, welche durch eine zumeist semi-permeable Membran 303c voneinander getrennt sind.
Der extrakorporale Blutkreislauf 300 weist ferner wenigstens eine zweite Leitung 305, hier in Form eines venösen Leitungsabschnitts, auf. Sowohl die erste Leitung 301 als auch die zweite Leitung 305 können zu ihrer Verbindung mit dem Gefäßsystem des nicht dargestellten Patienten dienen.
Die erste Leitung 301 ist optional mit einer (ersten) Schlauchklemme 302 zum Sperren oder Schließen der Leitung 301 verbunden. Die zweite Leitung 305 ist optional mit einer (zweiten) Schlauchklemme 306 zum Sperren oder Schließen der Leitung 305 verbunden.
Die in Fig. 4 nur durch einige ihrer Vorrichtungen und schematisch repräsentierte Blutbehandlungsvorrichtung 100 weist statt einer herkömmlichen, zumeist als Rollenpumpe ausgestalteten Pumpe zum Fördern von Blut das erfindungsgemäße Membranpumpensystem 50 als Blutpumpe auf.
Das Membranpumpensystem 50 fördert während der Behandlung des Patienten Blut durch Abschnitte des extrakorporalen Blutkreislaufs 300 und in Richtung zum Blutfilter oder Dialysator 303, wie die kleinen Pfeilspitzen zeigen.
Mittels einer Pumpe für Dialysierflüssigkeit 121, die als Rollenpumpe oder als anderweitig okkludierende Pumpe ausgestaltet sein kann, wird frische Dialysierflüssigkeit aus einer Quelle 200 entlang der
Dialysierflüssigkeitszulauf leitung 104 in die Dialysierflüssigkeitskammer 303a gepumpt. Die Dialysierflüssigkeit verlässt die
Dialysierflüssigkeitskammer 303a als Dialysat, ggf. angereichert durch Filtrat, in Richtung des
Effluentbeutels 400 oder eines Abflusses und wird hierin auch als Effluent bezeichnet.
Die Quelle 200 kann beispielsweise ein Beutel oder ein Container sein. Die Quelle 200 kann ferner eine Fluidleitung sein, aus der online und/oder kontinuierlich erzeugte oder gemischte Flüssigkeit bereitgestellt wird, z. B. ein Hydraulikausgang oder -anschluss der Blutbehandlungsvorrichtung 100.
Eine weitere Quelle 201 mit Substituat kann optional vorgesehen sein. Sie kann der Quelle 200 entsprechen oder eine eigene Quelle sein.
Eine nur angedeutete Steuer- oder Regelvorrichtung 150 kann dazu konfiguriert sein, die Blutbehandlungsvorrichtung 100 zu regeln oder zu steuern.
Zusätzlich zum erfindungsgemäßen Membranpumpensystem 50 weist die in Fig. 4 gezeigte Anordnung ferner rein optional eine Reihe weiterer, jeweils optionaler Pumpen, nämlich die Pumpe 111 für Substituat, die Pumpe 121 für
Dialysierflüssigkeit und die Pumpe 131 für das Effluent auf. Auch diese Pumpen könnten durch ein erfindungsgemäßes Membranpumpensystem 50 ersetzt werden.
Die Pumpe 121 ist vorgesehen, um Dialysierflüssigkeit aus einer Quelle 200, beispielsweise einem Beutel, heraus und
über eine optional vorhandene Beutelheizung H2 mit einem Heizbeutel dem Blutfilter 303 mittels der Dialysierflüssigkeitszulaufleitung 104 zuzuführen.
Die auf diese Weise zugeführte Dialysierflüssigkeit tritt über eine Dialysatablaufleitung 102, unterstützt durch die optionale Pumpe 131, wieder aus dem Blutfilter 303 aus und kann verworfen werden.
Stromauf des Membranpumpensystems 50 als Blutpumpe ist ein optionaler arterieller Sensor PSI vorgesehen. Während einer Behandlung des Patienten misst er den Druck in der arteriellen Leitung.
Stromab des Membranpumpensystems 50, jedoch stromauf des Blutfilters 303 und, falls vorgesehen, stromaufwärts einer Zugabestelle 70 für Heparin, ist ein weiterer, optionaler Drucksensor PS2 vorgesehen. Er misst den Druck stromauf des Blutfilters 303 („prä-Hämofilter").
Ein wiederum weiterer Drucksensor kann als PS4 stromab des Blutfilters 303, jedoch vorzugsweise stromauf der Pumpe 131, in der Dialysatablaufleitung 102 zum Messen des Filtratdrucks des Blutfilters 303 vorgesehen sein.
Blut, das den Blutfilter 303 verlässt, durchströmt eine optionale venöse Blutkammer 71, welche eine Entlüftungseinrichtung 73 und/oder einen weiteren Drucksensor PS3 aufweisen kann.
Die in Fig. 4 gezeigte Steuer- oder Regelvorrichtung 150 kann mit jeder der hierin genannten Komponenten - jedenfalls oder insbesondere mit dem Membranpumpensystem 50 - in
kabelgebundener oder kabelloser Signalverbindung zur Steuerung oder Regelung der Blutbehandlungsvorrichtung 100 stehen.
Die optionale Pumpe 111 ist vorgesehen, um Substituat aus der optionalen Quelle 201, beispielsweise einem Beutel, heraus und über eine optional vorhandene Beutelheizung Hl mit einem Heizbeutel der zweiten Leitung 305 zuzuführen.
Fig . 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens im ersten Pumpmodus, wobei im Folgenden auf die in Fig. 3 verwendeten Bezugszeichen des Membranpumpensystems 50 zurückgegriffen wird.
Das Verfahren umfasst in dieser Ausführungsform mit dem Schritt S1 das Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Membranpumpensystems 50, welches optional Teil eines erfindungsgemäßen Fördersystems, z. B. einer Blutbehandlungsvorrichtung 100 sein kann. Das Membranpumpensystem 50 ist bereits mittels seiner Zufuhrleitungen 17a, 27a, 37a, 47a und, falls vorhanden, seiner Abfuhrleitungen 19a, 29a, 39a, 49a mit einer Quelle Q für ein Arbeitsfluid, z. B. Druckluft, verbunden. Ebenso stehen Aktoren bereit, um die vorhandenen Sperrelemente wie Ventile oder dergleichen zu betätigen, soweit nötig. Eine Steuervorrichtung zum Regeln oder Steuern der Ventile ist ebenfalls vorgesehen und entsprechend programmiert. Die Steuervorrichtung, welche zum Steuern oder Regeln des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems 50 programmiert ist, kann hier wie in jeder anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform Teil z. B. der Steuervorrichtung 150 sein, welche das Fördersystems oder die
Blutbehandlungsvorrichtung 100, steuert oder regelt, oder eine hiervon unabhängige Einheit.
Schritt S2 repräsentiert das Öffnen des Ventils 19b und damit das Öffnen der Abfuhrleitung 19a. Über die Abfuhröffnung 19 wird, soweit vorhanden, entlang der Abfuhrleitung 19a ein im Inneren des Pumpengehäuses 15 vorhandenes Arbeitsfluid abgeführt und/oder optional ein Unterdrück erzeugt. Durch den hierdurch bewirkten Unterdrück oder den Abfall des Drucks im Inneren des Pumpengehäuses 15 nimmt das von der Pumpenmembran 311 umschlossene Volumen zu, was insbesondere bei geschlossenem Ventil 17b innerhalb der Membranpumpe 10 wiederum einen Druckabfall oder Unterdrück erzeugt, der seinerseits das zu fördernde Fluid, hier Blut, entlang des Leitungsabschnitts 301a in das von der Pumpenmembran 311 umschlossene Volumen zieht.
Schritt S3 erfolgt, wenn das Volumen innerhalb der Pumpenmembran 311 gefüllt ist, d. h., wenn dessen Füllvorgang abgeschlossen ist oder als beendet gilt. S3 stellt das Schließen der Ventile VI und 19b sowie das Öffnen der Ventile V3 und 17b dar. Dies bewirkt die Zufuhr von Arbeitsfluid entlang der Zufuhrleitung 17a in das Innere des Pumpengehäuses 15 und damit eine Erhöhung des Drucks auf die Pumpenmembran 311, insbesondere bei geschlossenem Ventil 19b. Das zu fördernde Fluid wird hierdurch in Richtung der Membranpumpe 30 gefördert.
Vorzugsweise gleichzeitig (oder nacheinander oder zeitlich überlappend) zum Füllen des Pumpengehäuses 15 kann in Verfahrensschritt S3 ein Senken des Drucks oder Anlegen eines Unterdrucks in der Membranpumpe 30 mittels Schließens der Ventile V5 und ggf. 37b und Öffnen des Ventils 39b veranlasst
werden. Hierdurch kann Arbeitsfluid aus dem Inneren des Pumpengehäuses 35 der Membranpumpe 30 entweichen, und im Inneren kann (analog zu Schritt S2) ein Unterdrück erzeugt werden. Aufgrund des Unterdrucks im Pumpengehäuse 35 wird das Volumen innerhalb der Pumpenmembran 31 erhöht und damit innerhalb der Membranpumpe 30 wiederum ein Druckabfall oder ein Unterdrück erzeugt. Dieser unterstützt die Förderung des zu fördernden Fluids vom Volumen innerhalb der Pumpenmembran 311 der Membranpumpe 10 in das Volumen innerhalb der Pumpenmembran 331 im Inneren der Membranpumpe 30.
Schritt S4 erfolgt, wenn das umschlossene Volumen der Pumpenmembran 331 gefüllt ist, d. h., wenn deren Füllvorgang abgeschlossen ist oder als beendet gilt. S4 stellt das Schließen der Ventile V3 und 39b sowie das Öffnen der Ventile V5, 37a und ggf. V8 dar. Dies bewirkt die Zufuhr von Arbeitsfluid in das Innere des Pumpengehäuses 35 und damit eine Erhöhung des Drucks auf die Pumpenmembran 331. Hierdurch nimmt das Volumen innerhalb der Pumpenmembran 331 ab. Das zu fördernde Fluid wird damit aus dem Inneren der Membranpumpe 30 heraus und weiter entlang der Leitung 301a gefördert .
Analog zu dem Verfahren im Inneren der Membranpumpen 10 und 30 kann parallel, insbesondere zeitgleich oder zeitlich überlappend der analoge Verfahrensschritt S4 in weiteren Membranpumpen erfolgen, hier in den beiden Membranpumpen 20 und 40 aus Fig. 3, die nicht in Reihe zu den Membranpumpen 20 und 40, sondern parallel zu diesen vorliegen.
Verfahrensschritt S5 repräsentiert damit das mehrfache Wiederholen des Verfahrensschritts S4 alternierend in beiden Leitungsabschnitten 301a und 301b.
Fig . 7 zeigt in vereinfachter Darstellung eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpschlauchabschnitts 301.
Der Pumpschlauchabschnitt 301 kann als Wegwerfartikel (Disposable) vorgesehen sein.
Der Pumpschlauchabschnitt 301 dient zum Aufnehmen und Abgeben eines zu fördernden Fluids, vorzugsweise innerhalb eines erfindungsgemäßen Fördersystems, beispielsweise in der Blutbehandlungsvorrichtung 100.
Der Pumpschlauchabschnitt 301 weist eine Einlassleitung 301in und eine Auslassleitung 301out auf. Dazwischen ist der Fluidweg in zwei parallele Leitungszweige 301a und 302b geteilt. Diese beiden Leitungszweige weisen jeweils zwei Abschnitte mit Pumpenmembranen 311 und 331 bzw. 321 und 341 auf. Die Pumpenmembranen 311, 321, 331 und 341 sind hier jeweils exemplarisch in Form eines im Schnitt längsgestreckten oder ovalen Ballons ausgestaltet. Diese Ausgestaltung ist in keinem Fall beschränkend zu verstehen.
Die Pumpenmembranen 311, 321, 331 und 341 können einen anderen, vorzugsweise niedrigeren, E-Modul aufweisen als die sie verbindenden Leitungsabschnitte. Die Pumpenmembranen 311, 321, 331 und 341 sind ausgestaltet und/oder vorgesehen, sie jeweils in eine Membranpumpe 10, 20, 30, 40 des Membranpumpensystems 50 einzulegen. Sie können extrudiertähig sein.
Die Ansatzpunkte für Ventile VI bis V8 sind am Pumpschlauchabschnitt 301 durch gestrichelte Linien gekennzeichnet, diese können in manchen Ausführungsformen auch Ventilverschweißungen sein.
Der Pumpschlauchabschnitt 301 kann wenigstens einen Ankoppelpunkt A aufweisen, mit welchem er an einem erfindungsgemäßen Fördersystem, beispielsweise an einer Blutbehandlungsvorrichtung 100, vorzugsweise lösbar, befestigt bzw. angekoppelt werden kann.
Im Beispiel der Fig. 7 ist der Pumpschlauchabschnitt 301 ein passives Element ohne eigene Mechanik.
Der Pumpschlauchabschnitt 301 weist in der vorliegenden Ausführungsform eine achsensymmetrische Bauweise auf. Er ist sowohl zu seiner Längs- als auch zu seiner Querachse symmetrisch. So ist es nicht möglich, den Schlauch falsch in ein Fördersystem (z. B. die Blutbehandlungsvorrichtung 100) einzulegen .
Der erfindungsgemäße Pumpschlauchabschnitt 301 der Fig. 7 kann, wie in jeder anderen Ausführungsform hiervon auch, Teil eines erfindungsgemäßen Blutschlauchsatzes 300 sein, wie er z. B. in Fig. 5 gezeigt ist.
Der erfindungsgemäße Blutschlauchsatz 300 kann eine Blutbehandlungseinrichtung, hier exemplarisch einen Blutfilter oder Dialysator 303 aufweisen oder mittels entsprechender Verbindung zur Verbindung mit diesem vorbereitet sein.
Der erfindungsgemäße Blutschlauchsatz 300 kann ferner wenigstens eine zweite Leitung 305, hier in Form eines venösen Leitungsabschnitts, aufweisen.
Fig . 8 zeigt eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Membranpumpensystems 50 mit Vorrichtungen zum Steuern des Flusses von Arbeitsfluid mittels einer Steuervorrichtung 150 eines erfindungsgemäßen Fördersystems, beispielsweise der Blutbehandlungsvorrichtung 100.
Auf der linken Seite ist ein zusätzliches Ventil Vin zu sehen, mittels welchem der „Zufuhrseite" Arbeitsfluid aus einer Quelle Q zugeführt werden kann. Auf der rechten Seite ist ein zusätzliches Ventil Vout zu sehen, mittels welchem von der „Abfuhrseite" Arbeitsfluid abgeführt und optional verworfen oder der Quelle Q wieder zugeführt werden kann.
Zwischen der linken „Zufuhrseite" und der rechten „Abfuhrseite" befindet sich einerseits ein Druckmesser P_Diff, mittels welchem die Druckdifferenz zwischen „Zufuhrseite" und „Abfuhrseite" ermittelt werden kann. Ferner ist dort ein Ventil VB als Druckausgleichsventil angeordnet. Dieses dient dem Druckausgleich zwischen „Zufuhrseite" und „Abfuhrseite".
Durch die Anordnung von zusätzlichen Vorrichtungen, in dieser Ausführungsform vier Druckmessern P und vier zusätzliche Ventile VA, die der Überwachung und Kontrolle der Druckverhältnisse auf „Zufuhrseite" und „Abfuhrseite" dienen, kann die Steuervorrichtung 150 vorteilhafterweise automatisch die Zu- und Abfuhr von Arbeitsfluid in die Membranpumpen
gemäß den Schritten der erfindungsgemäßen Verfahren steuern und/oder regeln.
Durch geeignete Abstimmung der alternierenden Zu- und Abfuhr der Arbeitsfluide in den entsprechenden Membranpumpen, was auch eine, beispielsweise zeitliche, Verzahnung der entsprechenden Schritte bedeuten kann, kann ein kontinuierlicher Fluss des zu fördernden Fluids erreicht werden. Diese immer wieder wiederholte Zu- und Abfuhr von Arbeitsfluid kann mit der Anordnung der Fig. 8 vorteilhafterweise automatisiert und kontrolliert erfolgen.
Bezugszeichenliste
10 Membranpumpe
10a, 10b Hälften der Membranpumpe 13 Membrankäfig
13a, 13b Hälften des Membrankäfigs 15 Pumpengehäuse
15a, 15b Hälften des Pumpengehäuses
15in erste Öffnung
15out zweite Öffnung
15a erste Hälfte des Pumpengehäuses
15b zweite Hälfte des Pumpengehäuses
17 Zufuhröffnung
17a Zufuhrleitung
17b Ventil
17c Hydrophobfilter
19 Abfuhröffnung
19a Abfuhrleitung
19b Ventil
19c Hydrophobfilter
20 Membranpumpe
23 Membrankäfig
25 Pumpengehäuse
27 Zufuhröffnung
27a Zufuhrleitung
27b Ventil
27c Hydrophobfilter
29 Abfuhröffnung
29a Abfuhrleitung
29b Ventil
29c Hydrophobfilter
30 Membranpumpe
33 Membrankäfig
35 Pumpengehäuse
37 Zufuhröffnung
37a Zufuhrleitung
37b Ventil
37c Hydrophobfilter
39 Abfuhröffnung
39a Abfuhrleitung
39b Ventil
39c Hydrophobfilter
40 Membranpumpe
43 Membrankäfig
45 Pumpengehäuse
47 Zufuhröffnung
47a Zufuhrleitung
47b Ventil
47c Hydrophobfilter
49 Abfuhröffnung
49a Abfuhrleitung
49b Ventil
49c Hydrophobfilter
50 Membranpumpensystem
70 Zugabestelle für Heparin (optional)
71 venöse Blutkammer (optional)
73 Entlüftungseinrichtung
100 Blutbehandlungs orrichtung 101 Blutpumpe
102 Dialysatablaufleitung, Effluentzulaufleitung
104 Dialysierflüssigkeitszulaufleitung
111 Pumpe für Substituat
121 Pumpe für Dialysierflüssigkeit
131 Pumpe für Dialysat oder Effluent in Effluentzulaufleitung
150 Steuer- oder Regelvorrichtung
200 Quelle mit Dialysierflüssigkeit
201 Quelle mit Substituat, optional
300 extrakorporaler Blutkreislauf
301 erste Leitung (arterieller Leitungsabschnitt), Pumpschlauchabschnitt
301in Einlassleitung
301a erster Leitungszweig der Einlassleitung
301b zweiter Leitungszweig der Einlassleitung
301out Auslassleitung
302 (erste) Schlauchklemme
303 Blutfilter oder Dialysator 303a Dialysierflüssigkeitskämmer 303b Blutkammer 303c semi-permeable Membran
305 zweite Leitung (venöser Leitungsabschnitt)
306 (zweite) Schlauchklemme
311 Pumpenmembran
321 Pumpenmembran
331 Pumpenmembran
341 Pumpenmembran
400 Effluentbeutel
A Ankoppelpunkt
H2 Beutelheizung mit Heizbeutel (Dialysierflüssigkeit) Hl Beutelheizung mit Heizbeutel (Substituat)
PSI, PS2 arterieller Drucksensor (optional)
PS3 Drucksensor (optional)
PS4 Drucksensor zum Messen des Filtratdrucks Q Quelle mit Arbeitsfluid
S1 bis S5 Verfahrensschritte VI bis V8 Ventile VA Ventil VB Ventil; Druckausgleichsventil Vin Einlassventil der „Zufuhrseite"
Vout Auslassventil der „Abfuhrseite"
Claims
1. Membranpumpe (10) zum Fördern von Fluid, mit einem Pumpengehäuse (15) mit einem Inneren zum Aufnehmen einer Pumpenmembran (311) eines Pumpschlauchabschnitts (301), welcher eine Einlassleitung (301in) zum Einlassen von zu förderndem Fluid in einen mittels der Pumpenmembran (311) zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum hinein, und eine Auslassleitung (301out) zum Auslassen von gefördertem Fluid aus dem von der Pumpenmembran (311) zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum heraus, aufweist; einer Zufuhröffnung (17) zum Zuführen von Arbeitsfluid in das Innere des Pumpengehäuses (15) hinein .
2. Membranpumpe (10) nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend einen im Inneren des Pumpengehäuses (15) angeordneten, insbesondere sphärisch ausgestalteten, Membrankäfig (13) zum Aufnehmen der Pumpenmembran (311) in dessen Inneren.
3. Membranpumpe (10) nach Anspruch 2, wobei der Membrankäfig (13) eine Wandung aufweist oder aus dieser besteht, wobei die Wandung eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen zum Durchlässen von Arbeitsfluid aufweist .
4. Membranpumpe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, zusätzlich aufweisend eine Abfuhröffnung (19) zum Abführen von Arbeitsfluid aus dem Inneren des Pumpengehäuses (15) heraus, wobei die Zufuhröffnung (17) mit einer
Zufuhrleitung (17a) und/oder die Abfuhröffnung (19) mit einer Abfuhrleitung (19a) in Fluidkommunikation verbunden sind, und wobei die Zufuhrleitung (17a) und/oder die Abfuhrleitung (19a) jeweils ein Ventil (17b, 19b), und/oder jeweils einen Hydrophobfilter (17c, 19c) aufweisen, und wobei die Zufuhröffnung (17) und die Abfuhröffnung (19) als separate Öffnungen oder als eine Öffnung ausgebildet sein können und/oder die Zufuhrleitung (17a) und die Abfuhrleitung (19a) als separate Leitungen oder als eine Leitung ausgebildet sein können.
5. Membranpumpe (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Pumpengehäuse (15) weiter aufweist: eine erste Öffnung (15in) zum Aufnehmen eines Querschnitts der Einlassleitung (301in) des Pumpschlauchabschnitts (301); und eine zweite Öffnung (15out) zum Aufnehmen eines Querschnitts der Auslassleitung (301out) des Pumpschlauchabschnitts (301); wobei die erste Öffnung (15in) und die zweite Öffnung (15out) ausgestaltet sind, um die in sie aufgenommene Einlassleitung (301in) bzw.
Auslassleitung (301out) fluiddicht in das Innere des Pumpengehäuses (15) hinein bzw. aus dessen Innerem heraus zu führen.
6. Membranpumpensystem (50), welches eine Vielzahl von Membranpumpen (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, wenigstens aber eine erste Membranpumpe (10) mit einem ersten Pumpengehäuse (15), eine zweite Membranpumpe (20) mit einem zweiten Pumpengehäuse (25), eine dritte Membranpumpe (30) mit einem dritten Pumpengehäuse (35) und eine vierte Membranpumpe (40) mit einem vierten Pumpengehäuse (45), von welchen mindestens zwei Membranpumpen (10, 20) fluidisch parallel zueinander, und/oder mindestens zwei Membranpumpen (10, 30) fluidisch in Reihe miteinander angeordnet sind, wobei die erste Membranpumpe (10) bis vierte Membranpumpe (40) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgestaltet sind.
7. Membranpumpensystem (50) nach Anspruch 6, verbunden mit einem Pumpschlauchabschnitt (301), welcher eine Vielzahl von Pumpenmembranen (311, 321, 331, 341) aufweist, wobei jeweils eine Pumpenmembran (311, 321, 331, 341) im Inneren jeweils eines Pumpengehäuses (15, 25, 35, 45) der Vielzahl von Membranpumpen (10, 20, 3040) angeordnet ist, wobei die Pumpenmembranen (311, 321,
331, 341) mittels einer gemeinsamen
Einlassleitung (301in) des Pumpschlauchabschnitts (301) zum Einlassen von zu förderndem Fluid in die mittels der Pumpenmembranen (311, 321, 331, 341) zumindest abschnittsweise umschlossenen Räume und mittels einer gemeinsamen Auslassleitung (301out) des Pumpschlauchabschnitts (301) zum Auslassen des mittels
der Pumpenmembranen (311, 321, 331, 341) geförderten Fluids aus diesen Räumen fluidisch miteinander verbunden sind.
8. Membranpumpensystem (50) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei stromauf und/oder stromab wenigstens zu einer oder jeder der Membranpumpen (10, 20, 30, 40) und/oder zu jeder der Pumpenmembranen (311, 321, 331, 341), und/oder zwischen fluidisch in Reihe zueinander angeordneten Membranpumpen (10, 20, 30, 40) und/oder Pumpenmembranen (311, 321, 331, 341) je ein oder genau ein Ventil (VI, V2, V3, V4, V5, V6) angeordnet ist, wobei in oder an der gemeinsamen Einlassleitung (301in) und/oder in oder an der gemeinsamen Auslassleitung (301out) jeweils ein oder genau ein Ventil (V7, V8) angeordnet ist, und wobei die Ventile (VI, ..., V8) unabhängig voneinander betätigbar sind.
9. Membranpumpensystem (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Ventile (17b, 27b, 37b, 47b) in den Zulaufleitungen (17a, 27a, 37a, 47a) und/oder die Ventile (19b, 29b, 39b, 49b) in den Abfuhrleitungen (19a, 29a, 39a, 49a) der Membranpumpen (10, 20, 30, 40) derart angeordnet sind, dass einige oder alle von ihnen unabhängig voneinander betätigbar sind.
10. Membranpumpensystem (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei wenigstens eine der Membranpumpen (10, 20, 30 40), oder Teile hiervon, in oder auf einem Einwegartikel angeordnet ist, insbesondere auf einer Kassette oder Blutkassette.
11. Verfahren zum Fördern von Fluid, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Membranpumpe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5;
Bereitstellen einer Quelle (Q) mit einem Arbeitsfluid, verbunden mit der Zufuhrleitung (17a) und/oder der Abfuhrleitung (19a) der Membranpumpe (10); wobei das Verfahren weiter folgende Schritte umfasst: a) Schließen des Ventils (17b) der Zufuhrleitung (17a); b) Öffnen des Ventils (19b) der Abfuhrleitung (19a) zum Senken des Drucks oder zum Erzeugen von Unterdrück im Inneren des Pumpengehäuses (15) der Membranpumpe (10) unter oder mittels Ausfuhr von Arbeitsfluid aus dem Inneren durch die Ausfuhröffnung (19); c) Schließen des Ventils (19b); d) Öffnen des Ventils (17b) zum Erhöhen des Drucks oder zum Erzeugen von Überdruck im Inneren des
Pumpengehäuses (15) der Membranpumpe (10) unter oder mittels Zufuhr von Arbeitsfluid durch die Zufuhröffnung (17); und e) mehrfaches Ausführen der Schritte a) bis d) in vorstehend angegebener Reihenfolge.
12. Verfahren zum Fördern von Fluid, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Membranpumpensystems (50) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10;
Bereitstellen einer Quelle (Q) mit einem Arbeitsfluid, verbunden mit jeweils der Zufuhrleitung (17a, 27a, 37a, 47a) der Membranpumpen (10, 20, 30, 40) und optional auch mit jeweils ihrer Abfuhrleitung (19a, 29a, 39a,
49a);
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei mittels der ersten und der zweiten Membranpumpe (10) bzw. (20) in der Summe ein stets gleicher oder kontinuierlicher Fluss des zu fördernden Fluids in der Einlassleitung (301in) erzeugt wird, und/oder wobei mittels der dritten und der vierten Membranpumpe (30) bzw. (40) in der Summe in der Auslassleitung (301out) ein gepulster Fluss des zu fördernden Fluids erzeugt wird.
14. Fördersystem zum Fördern von Fluid, bevorzugt ausgestaltet als Blutbehandlungsvorrichtung, besonders bevorzugt als Vorrichtung zur Nierenersatztherapie, mit wenigstens einem Membranpumpensystem (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 10; wenigstens einer Quelle (Q) mit einem Arbeitsfluid, verbunden mit jeweils der Zufuhröffnung (17, 27,
37, 47) und optional auch mit der Abfuhröffnung (19, 29, 39, 49) der Membranpumpen (10, 20, 30, 40);
Aktoren, angeordnet zum Betätigen der Ventile (VI,
...V8); und einer Steuervorrichtung (150), oder hiermit verbunden, wobei die Steuervorrichtung (150) programmiert ist, alle automatischen Schritte zu veranlassen, zu überwachen und/oder zu steuern.
15. Pumpschlauchabschnitt (301) zur Verwendung mit einer Membranpumpe (10), welcher aufweist: wenigstens eine, bevorzugt vier,
Pumpenmembran (en) (311), welche zumindest abschnittsweise einen Raum umschließt, zum Einlegen oder Anordnen in ein Pumpengehäuse (15) einer Membranpumpe (10); wenigstens oder genau eine Einlassleitung (301in) zum Einlassen von zu förderndem Fluid in den von der Pumpenmembran (311) zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum hinein; und
wenigstens oder genau eine Auslassleitung (301out) zum Auslassen von gefördertem Fluid aus dem von der Pumpenmembran (311) zumindest abschnittsweise umschlossenen Raum heraus.
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