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Patent Searching and Data


Title:
PUMP HAVING ELECTROACTIVE POLYMERS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/197994
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a pump (1) having a pump actuator (2) which comprises at least one electroactive polymer, wherein the at least one electroactive polymer is arranged in such a way that a deformation of the at least one electroactive polymer occurs along the direction of the pump stroke of the pump. The invention also relates to a blood treatment machine comprising such a pump. A further aspect of the invention relates to a method for measuring the maintenance of pressure using such a pump.

Inventors:
APPEL STEPHANIE (DE)
STÖCKERL TOBIAS (DE)
HANNES DAVID (DE)
FISCHER GEROME (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/057684
Publication Date:
October 07, 2021
Filing Date:
March 25, 2021
Export Citation:
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Assignee:
FRESENIUS MEDICAL CARE DEUTSCHLAND GMBH (DE)
International Classes:
H01L41/083; A61M1/16; F04B17/03; H01L41/193; H02N2/04
Domestic Patent References:
WO2003081762A12003-10-02
Foreign References:
DE102014218981A12015-05-21
EP3490017A12019-05-29
DE102016010222A12018-02-22
Attorney, Agent or Firm:
LORENZ SEIDLER GOSSEL RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE PARTNERSCHAFT MBB (DE)
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Claims:
Pumpe mit elektroaktiven Polymeren

Patentansprüche

1. Pumpe mit einem mindestens ein elektroaktives Polymer aufweisenden Pump-Aktor, wobei das mindestens eine elektroaktive Polymer derart ange- ordnet ist, dass eine Verformung des mindestens einen elektroaktiven Poly- mers entlang der Richtung des Pumpernhubs der Pumpe erfolgt.

2. Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektroaktive Polymer über Self-Sensing- Eigenschaften verfügt.

3. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine elektroaktive Polymer einen Pumpenaktor der Pumpe bildet.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schichten elektroaktiver Polymere vorgesehen sind, welche vorzugsweise als Stapel angeordnet sind. 5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit weiterhin einer Steuer einheit, welche das mindestens eine elektroaktive Polymer zu einer definierten Verformung ansteuert, um so die Pumpe zu betätigen.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit weiterhin einer Messein heit, welche die Verformung des mindestens einen elektroaktive Polymers und / oder den Abstand mindestens zweier Schichten eines Stapels elektroaktiver Polymere misst, um so die Amplitude eines Pumpenhubs der Pumpe zu be stimmen.

7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit weiterhin einer Kraftbün delungsstruktur, welche dazu ausgelegt ist, die durch die Verformung des mindestens einen elektroaktive Polymers entstehenden Kräfte zu bündeln und gezielt auf eine andere Struktur zu übertragen, wobei vorzugsweise die Flä che der Kraftbündelungsstruktur kleiner als die Fläche des mindestens einen elektroaktive Polymers ist.

8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine elektroaktive Polymer mit einem Druckwandler verbunden ist.

9. Pumpe nach Anspruch 8, wobei das mindestens eine elektroaktive Polymer über der Druckwandler mit der Kraftbündelungsstruktur verbunden ist.

10. Dosiereinheit, vorzugsweise einer Blutbehandlungsmaschine, mit mindestens einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

11. Blutbehandlungsmaschine, insbesondere Dialysemaschine, mit mindestens einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

12. Blutbehandlungsmaschine nach Anspruch 11, mit mindestens zwei Pumpen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine erste Pumpe flussabwärts ei ner Bilanzvorrichtung Fluid, vorzugsweise mindestens ein Konzentrat, ein- speist und eine zweite Pumpe flussaufwärts der Bilanzvorrichtung Fluid, vor zugsweise Flüssigkeit, entnimmt, sodass die in der Bilanzvorrichtung be stimmte Fluidbilanz unverändert bleibt.

13. Blutbehandlungsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Pumpe Ihre Funktionen zu vorbestimmten Zeitpunk ten tauschen.

14. Blutbehandlungsmaschine nach einem der Anspruüche 12 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die mindestens zwei Pumpen zusätzlich eine Ultrafiltration ausführen.

15. Verwendung einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Blutbe handlungsgerät.

16. Verfahren zum Messen einer Druckerhaltung in einem Filter, inbesondere in einem Filter zum Filtern von Dialysierflüssigkeit oder in einem Dialysator, daduch gekennzeichnet, dass eine Pumpe nach einem der Ansprüche 1-9 im Rahmen des Verfahrens zum Einsatz kommt.

Description:
Pumpe mit elektroaktiven Polymeren

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem mindestens ein elektroak tives Polymer aufweisenden Pumpen-Aktor, wobei das mindestens eine elektroak tive Polymer derart angeordnet ist, dass eine Verformung des mindestens einen elektroaktiven Polymers entlang der Richtung des Pumpenhubs der Pumpe erfolgt.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Blutbehandlungsmaschine mit ei ner derartigen Pumpe. Zudem kann unter Anderem im Kontext einer Blutbehand lungsmaschine eine erfindungsgemäße Pumpe im Rahmen eines Druckhaltetestes zum Einsatz kommen.

Insbesondere im Rahmen moderner extrakorporaler Blutbehandlungen werden bei laufender Behandlung die benötigten Lösungen aus Konzentraten hergestellt, wel che wie erforderlich verdünnt werden. Hierbei kommen Pumpen zum Einsatz, wel che die benötigten Konzentratmengen zu bereitgestelltem Dialysewasser zudosie ren.

Damit die erzeugten Lösungen möglichst genau den Zielvorgaben entsprechen, sind besonders genaue, fein steuerbare Pumpen erforderlich. Zudem ist es erfor- derlich, die von einer eingesetzten Pumpe ausgeführten Pumphübe nachzuvollzie hen und gegebenenfalls dokumentieren zu können, um so die von der Pumpe ge förderten Mengen und Volumina möglichst genau erfassen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme abzumildern oder gar ganz zu beseitigen. Insbeson dere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonders genaue Pumpe be reitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch eine Pumpe gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein weiterer As pekt der Erfindung betrifft eine Dosiereinheit und eine Blutbehandlungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Pumpe.

Eine erfindungsgemäße Pumpe ist mit einem mindestens ein elektroaktives Polymer aufweisenden Pumpen-Aktor ausgestattet, wobei das mindestens eine elektroaktive Polymer derart angeordnet ist, dass eine Verformung des mindestens einen elektro aktiven Polymers entlang der Richtung des Pumpenhubs der Pumpe erfolgt.

In anderen Worten erfolgt die Verformung / Längenausdehnung des elektroaktiven Polymers entlang der Richtung der Pumpbewegung / des Pumpenhubs der Pumpe. Dies bietet den Vorteil, dass die Größe des Pumpenhubs direkt zu der Größe der Verformung / Längenausdehnung des elektroaktiven Polymers proportional ist bzw. mit dieser korreliert.

Durch die Anordnung des elektroaktiven Polymers lässt sich somit besonders ein deutig und direkt die Größe eines ausgeführten Pumpenhubs aus der entsprechen den Verformung des elektroaktiven Polymers herleiten.

Elektroaktive Polymere verformen sich in Erwiderung auf ein Potential, welches an das elektroaktive Polymer angelegt wird und können durch diese Verformung bei spielsweise als Pumpen-Aktor dienen, da durch die Verformung ein zu förderndes Medium aus der Pump gepresst wird. Umgekehrt erzeugen elektroaktive Polymere, insbesondere Piezo-Kristalle, ein elektrisches Potential, wenn eine mechanische Kraft auf sie wirkt. Diese Eigenschaft wird auch als „Self-sensing“ bezeichnet und ermöglicht es, elektroaktive Polymere als Sensoren einzusetzen, um die wirkenden Kräfte und somit beispielsweise die Größe der Pumpenhübe anhand gemessener elektrischer Potentiale zu ermitteln.

Bei elektroaktiven Polymeren des dielektrischen Typs, wie beispielsweise mit Silikon, Polyurethan oder Akryl-Elastomer als elastischem Bestandteil, entsteht das Self- Sensing dieser dielektrischen elektroaktiven Polymere in Zusammenwirkung mit ei ner elektrischen Auswerteeinheit, welche elektrische Eigenschaften (Kapazität, Im pedanz ... ) des elektroaktiven Polymers bzw. eine Stapels aus elektroaktivem Poly mer ermittelt.

Aus diesen gemessenen elektrischen Eigenschaften (oder deren Änderungen) des elektroaktiven Polymers bzw. eine Stapels aus elektroaktivem Polymer kann dann widerum ein Rückschluss beispielsweise auf einen Abstand der verschiedenen leit fähigen Schichten des Stapels und somit eine Verformung, insbesondere eine Kon traktion oder Dilatation, des elektroaktiven Polymers gezogen werden.

Vorzugsweise kommen im Rahmen einer erfindungsgemäßen Pumpe elektroaktive Polymere des dielektrischen Typs zum Einsatz, welche vorzugsweise elastisch sind.

Vorzugsweise verfügt das mindestens eine elektroaktive Polymer einer erfindungs gemäßen Pumpe über Self-Sensing-Eigenschaften. Mittels der Self-Sensing-Eigen- schaften kann bei einer erfindungsgemäßen Pumpe somit direkt ermittelt werden, wie groß ein jeder ausgeführte Pumpenhub war und ob dieser stattgefunden hat und ggf. wie der zeitliche Verlauf / Ablauf (Hub über Zeit) war. Letzteres kann bei Verän derungen Rückschlüsse auf Alterung (predictive maintenance) geben. Insbesondere bei Dosierpumpen, welche im Rahmen einer Blutbehandlung zum Ein satz kommen, ist eine derartig genaue Überwachbarkeit der geförderten Volumina essentiell.

Es hat sich in der Praxis als vorteilhaft herausgestellt, wenn das mindestens eine elektroaktive Polymer einen Pumpenaktor der Pumpe bildet. Durch das Anlegen ei nes Potentials bzw. einer Spannung an das elektroaktive Polymer kann dieses ver formt werden, wodurch zu förderndes Medium aus der Pumpe bewegt wird, da die Verformung / Längenausdehnung des elektroaktiven Polymers entlang der Richtung der Pumpbewegung / des Pumpenhubs der Pumpe erfolgt.

Das elektroaktive Polymer kann vorzugsweise einen Kolben oder eine Pumpen membran antreiben oder auch direkt in Kontakt mit dem zu fördernden Medium ste hen.

Vorzugsweise sind bei einer erfindungsgemäßen Pumpe mehrere Schichten elektro aktiver Polymere vorgesehen, welche vorzugsweise als Stapel („stack“) angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere derartige Stapel mehrerer Schichten elektroaktiver Polymere nebeneinander und / oder übereinander angeord net sein.

Weiterhin umfasst eine erfindungsgemäße Pumpe vorzugsweise eine Steuereinheit, welche das mindestens eine elektroaktive Polymer zu einer definierten Verformung ansteuert, um so die Pumpe zu betätigen. Sind mehrere Stapel vorgesehen, so kann jeder Stapel mit einer eigenen Steuereinheit ausgestattet sein, es kann aber auch nur eine gemeinsame Steuereinheit vorgesehen sein.

Weiterhin umfasst eine erfindungsgemäße Pumpe vorzugsweise eine Messeinheit, welche die Verformung des mindestens einen elektroaktive Polymers und / oder den Abstand mindestens zweier Schichten eines Stapels elektroaktiver Polymere misst, um so den Grad der Verformung bzw. die Amplitude eines Pumpenhubs der Pumpe zu bestimmen. Die Messeinheit kann teil der Steuerungseinheit sein und / oder mit dieser Daten austauschen. Alternativ oder zusätzlich kann die Messeinrichtung dazu ausgelegt sein, die Messdaten an einen externen Empfänger zu übertragen, sodass die Funk tion der Pumpe von fern überwacht und / oder dokumentiert werden kann.

Zudem kann die Pumpe mit einer Kraftbündelungsstruktur ausgestattet sein, welche dazu ausgelegt ist, die durch die Verformung des mindestens einen elektroaktive Polymers entstehenden Kräfte zu bündeln und gezielt auf eine andere Struktur zu übertragen, wobei vorzugsweise die Fläche der Kraftbündelungsstruktur kleiner als die Fläche des mindestens einen elektroaktive Polymers ist.

Durch die Verringerung der Fläche werden die Kräfte / der Druck des elektroaktiven Polymers bzw. der Stapel elektroaktiver Polymere fokussiert, sodass ein höherer Druck erreicht werden kann. Drückt die Kraftbündelungsstruktur beispielsweise auf einen Ventilsitz, so kann hierdurch beispielsweise ein besonders sicheres Schließen der Pumpe erreicht werden.

Beispielsweise können zwei nebeneinander oder übereinander angeordnete Stapel elektroaktiver Polymere auf eine gemeinsame Kraftbündelungsstruktur wirken.

Weiterhin kann bei einer erfindungsgemäßen Pumpe das mindestens eine elektroa ktive Polymer mit einem Druckwandler verbunden sein. Der Druckwandler kann hier bei ebenfalls ein Stapel elektroaktiver Polymere sein, wodurch die Self-Sensing-Ei- genschaften verstärkt werden und die Betätigung der Pumpe (Pumpenhub, Frequenz etc.) besonders präzise überwacht werden kann.

Das mindestens eine elektroaktive Polymer kann über den Druckwandler mit der Kraftbündelungsstruktur verbunden sein und / oder der Druckwandler kann als Kraft bündelungsstruktur wirken. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Dosiereinheit, vorzugsweise eine Do siereinheit einer Blutbehandlungsmaschine, mit mindestens einer erfindungsgemä ßen Pumpe. Weiterhin weist die Dosiereinheit Ventile zum Steuern des Flusses von Fluiden wie z.B. von Konzentraten oder Dialysewasser, auf. Zudem umfasst die Do siereinheit eine Steuerungseinheit, mittels welcher die Ventile ansteuerbar sind.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Blutbehandlungsmaschine, insbeson dere eine Dialysemaschine, mit mindestens einer erfindungsgemäßen Pumpe und / oder einer erfindungsgemäßen Dosiereinheit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Blutbehandlungsmaschine mindestens zwei erfindungsgemäße Pumpen auf, wobei eine erste Pumpe flussab wärts einer Bilanzvorrichtung Fluid, vorzugsweise Konzentrate, dosiert bzw. ein speist und eine zweite Pumpe flussaufwärts der Bilanzvorrichtung Fluid, vorzugs weise Flüssigkeit, entnimmt, sodass die in der Bilanzvorrichtung bestimmte Fluidbi lanz unverändert bleibt.

Alternativ oder zusätzlich können die zwei erfindungsgemäßen Pumpen flussauf wärts und / oder flussabwärts eines Dialysators und / oder eines Dialysierflüssig keitsfilters angeordnet sein.

Um fertigungsbedingte Unterschiede der verwendeten Pumpen auszugleichen, kann es vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Pumpe Ihre Funktionen zu vorbestimmten Zeitpunkten / Intervallen tauschen. Die Pumpen und / oder Steuereinheit sind somit vorzugsweise dazu ausgelegt, die Funktion der Pum pen zu tauschen. Beispielsweise können die Pumpen jede Minute, alle zwei Minuten oder vorzungsweise alle 10 , 100 oder 1000 Pumphübe Ihre Funktion tauschen. Die Frequenz bzw. der Zeitpunkt des Tauschens sind willkürlich festlegbar.

Weiterhin sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die mindestens zwei Pumpen dazu ausgelegt, zusätzlich eine Ultrafiltration auszuführen. Bei dieser Aus- führungsform müssen zusätzliche Ventile vorgesehen sein, die die Pumpen befähi gen eine Ultrafiltration auszuführen. Allerdings kann bei dieser Ausführungsform eine Ultrafiltrationspumpe weggelassen werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung, beispielsweise einen Verbau, einer erfindungsgemäßen Pumpe in einem Blutbehandlungsgerät, beispiels weise einer Dialysemaschine.

Beispielsweise kann vorzugsweise im Rahmen einer Dosierung von Konzentraten durch ein Blutbehandlungsgerät, eine (einzige) erfindungsgemäße Pumpe dazu ver wendet werden, mehrere verschiedene Konzentrate bzw. Lösungen, wie z.B. Säure konzentrat und Natriumbikarbonat, zu dosieren. Dies ist aufgrund der erreichbaren hohen Pumpfrequenz einer erfindungsgemäßen Pumpe möglich. Somit könnte eine einzige erfindungsgemäße Pumpe zwei herkömmliche Membranpumpen ersetzen.

In diesem Anwendungsfall ist die erfindungsgemäße Pumpe vorzugsweise mit zwei Leitungen (erste Leitung, z.B. Säurekonzentrat, und zweite Leitung, Natriumbikarbo nat) oder drei Leitungen (erste Leitung, z.B. Säurekonzentrat, zweite Leitung, Natri umbikarbonat, dritte Leitung, Spüllösung( Permeat, d.h. Reinwasser)) ausgestattet. Vorzugsweise werden abwechselnd die erste Lösung und die zweite Lösung ge pumpt, dazwischen kann gespült werden.

Der Betrieb einer erfindungsgemäßen Pumpe zum abwechselnden Fördern ver schiedener Lösungen ist ein weiterer Aspekt der Erfindung. Ein derartiges Betriebs verfahren kann beispielsweise in einer entsprechenden Steuereinheit hinterlegt sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform verfügt eine erfindungsgemäße Blutbe handlungsmaschine über eine erste erfindungsgemäße Pumpe, welche mindestens zwei verschiedenen Lösungen zudosiert und vorzugsweise flussabwärts einer Bi lanzvorrichtung angeordnet ist, und über eine erste erfindungsgemäße Pumpe, wel che in gleichem Maße Flüssigkeit entnimmt und vorzugsweise flussaufwärts der Bil- nazvorrichtung angeordnet ist. Hierbei umfasst die Bilanzeinrichtung vorzugsweise zwei Bilanzkammern, welche über jeweils einen Einlass und einen Auslass für Dialysierflüssigkeit, insbesondere frische Dialysierflüssigkeit auf dem Weg zum Dialysator, und einen Einlass und einen Auslass für verbrauchte Dialysierflüssigket, insbesondere verbrauchtes Dialysat auf dem Weg vom Dialysator, verfügen. Somit weist eine erfindungsgemäße Blutbe handlungsmaschine vorzugsweise ein Leitungssystem zur Leitung von frischer Dia lysierflüssigkeit und ein Leitungssystem zum Leiten von verbrauchter Dialysierflüs sigkeit auf.

Vorzugsweise wird / werden mittels einer erfindungsgemäßen Pumpe eine oder meh rere Lösungen dem Leitungssystem zur Leitung von frischer Dialysierflüssigkeit an einem Punkt zugeführt / zudosiert, an welchem die Dialysierflüssigkeit die Bilanzvor richtung verlassen hat.

Zudem wird vorzugsweise mittels einer erfindungsgemäßen Pumpe der Leitung von frischer Dialysierflüssigkeit an einem Punkt Flüssigkeit entnommen, an welchem die Dialysierflüssigkeit die Bilanzvorrichtung noch nicht erreicht hat.

Weiterhin ist anzumerken, dass eine erfindungsgemäße Blutbehandlungsmaschine einen maschinenseitigen Fluidkreislauf aufweist und mit einem patientenseitigen Flu idkreislauf verbunden ist. In Fig. 3a ist beispielsweise der maschinenseitige Fluid kreislauf links gezeigt und der patientenseitige Fluidkreislauf rechts gezeigt. Erfin dungsgemäß sind die beiden (oder auch mehreren) erfindungsgemäßen Pumpen entweder im / maschinenseitigen Fluidkreislauf und / oder im patientenseitigen Flu idkreislauf angeordnet.

Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Drucker haltung in einem Filter, insbesondere in einem Filter zum Filtern von Dialysierflüssig keit oder in einem Dialysator, wobei eine erfindungsgemäße Pumpe im Rahmen des Verfahrens zum Einsatz kommt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Messen einer Druckerhaltung in einem Filter wird die Self-Sensing-Eigenschaft des elektroaktiven Polymers ausgenutzt.

Beispielsweise wird ein definiertes Fluidvolumen in den zu testenden Filter einge führt. Das definierte Fluidvolumen in dem Filter erzeugt einen bestimmten Innendruck in dem Filter, welcher auf das elektroaktive Polymer in der Pumpe wirkt.

In Erwiderung auf den Druck verändert das elastische Polymer seine Ausdehnung, welches mittels einer Messeinheit erfasst werden kann (Kapazität, Impedanz). Ein etwaiger Druckverlust im Filter, beispielsweise aufgrund einer Leckage, spiegelt sich somit in dem gemessen Impedanz-Profil des elektroaktiven Polymers wider und kann somit erfasst werden. Bleibt die Impedanz und somit der Druck in dem Filter konstant, so kann auf die Unversehrtheit des Filters geschlossen werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnah men auf die zugehörigen Figuren, in welchen ähnliche oder gleiche Bauteile durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung einer erfindungsgemäßen Pumpe.

Fig. 2 einen Flussplan, welcher den Einsatz erfindungsgemäßer Pumpen im Rahmen einer Ausführungsform einer Blutbehandlungsmaschine verdeutlicht.

Fig. 3 die Ausführungsform aus Fig. 2 mit Mehrwegeventilen anstatt Standardventi len.

Fig. 3a eine Ausführungsform mit einer zusätzlichen Bilanzkammer.

Fig. 4 einen Flussplan, welcher den Einsatz erfindungsgemäßer Pumpen im Rah men einer anderen Ausführungsform einer Blutbehandlungsmaschine verdeutlicht. Fig. 5 zeigt die Ausführungsform aus Fig. 4 mit Mehrwegeventilen anstatt Standard ventilen. Fig. 6 einen Flussplan, welcher den Einsatz erfindungsgemäßer Pumpen im Rah men einer wieder anderen Ausführungsform einer Blutbehandlungsmaschine ver deutlicht.

Fig. 7 zeigt die Ausführungsform aus Fig. 6 mit Mehrwegeventilen anstatt Standard ventilen.

Die in Fig. 1 gezeigte Pumpe 1 weist drei nebeneinander angeordnete Stapel 2 elekt roaktiver Polymere auf. Der von den Stapeln 2 elektroaktiver Polymere erzeugte Druck wird über eine gemeinsame Verbindungsplatte 3 auf eine Kraftbündelungs struktur 4 übertragen, deren Fläche kleiner als die Fläche der Verbindungsplatte 3 ist.

Die Kraftbündelungsstruktur 4 ist mit einer Pumpenmembran 5 verbunden, welche entsprechend der Verformung der Stapel 2 elektroaktiver Polymere auf- und abwärts bewegt wird. Die Längsrichtung der Stapel 2 elektroaktiver Polymere und die Rich tung der Verformung der Stapel 2 sind somit parallel zur Richtung der Pumpenhübe der Pumpe 1 ausgerichtet.

In Fig. 2 ist ein Flussplan wiedergegeben, welcher den Einsatz erfindungsgemäßer Pumpen im Rahmen einer Blutbehandlungsmaschine verdeutlicht.

Dialyse ist ein Verfahren zur Blutreinigung, welches bei Patienten eingesetzt wird, welche von Nierenversagen betroffen sind. Deren Nieren sind nicht mehr in der Lage, die vom Körper produzierten Giftstoffe aus dem Blut zu filtern. Des Weiteren sind weitere wichtige Verfahren in der Regelung von Wasser- und Elektrolythaushalt der Patienten beeinträchtigt.

Zur Entfernung der Giftstoffe wird das Patientenblut in einem Dialysator über semi permeable Hohlfasermembranen mit Dialyseflüssigkeit in Kontakt gebracht. Durch diese Membran können Stoffe, speziell Giftstoffe, Elektrolyte und Proteine, zwischen den Flüssigkeiten hin und her diffundieren. Da Diffusion ein konzentrationsgetriebe ner Prozess ist, und verhindert werden soll, dass Fremdstoffe in das Patientenblut diffundieren, besteht die Dialyseflüssigkeit, das sog. Dialysat, aus hochreinem Was ser.

Um den Elektrolythaushalt der Patienten ins Gleichgewicht zu bringen, werden dem Dialysat zusätzlich Konzentrate, z.B. Elektrolytkonzentrate und Bikarbonat zu do siert. Dies geschieht herkömmlicherweise über die Pumpen P05, bzw. P06, welche durch die vorliegende Erfindung ersetzt werden, weswegen die Pumpen P05 und P06 in den Figuren durchgestrichen dargestellt sind.

In einer herkömmlichen Blutbehandlungsmaschine wird das Dialysewasser von einer Pumpe über eine Heizkammer und einen Luftabscheider in Richtung der Bilanzkam mer H14 gefördert. Zusätzlich zum Dialysewasser werden über die Pumpen P05 (Konzentratpumpe) und P06 (Bikarbonatpumpe) Säuren (Elektrolyte) und Basen zum Wasser gegeben, die zusammen eine physiologische Lösung ergeben.

In der Bilanzkammer wird technisch sichergestellt, dass die gleiche Menge an physi ologischer Lösung zum Patienten befördert wird wie Flüssigkeit vom Patienten kommt. Zwischen der Bilanzkammer und dem Dialysator ist ein zusätzlicher Dialy sierflüssigkeitsfilter F04 mit einem Totvolumen von Z.B. ca. 300 ml angeordnet. Die ses Totvolumen wird für die Betrachtung von Flussspitzen und deren Glättung rele vant, des Weiteren funktioniert dieses Totvolumen wie eine Art Fluidspeicher.

Vom Dialysierflüssigkeitsfilter F04 gelangt die physiologische Lösung zum Dialysa tor, wo sie zur Reinigung des Blutes genutzt wird. Nach der Reinigung des Blutes wird die Dialysierflüssigkeit über eine Pumpe wieder in die Bilanzkammer H14 ein geleitet und gelangt schlussendlich in den Abfluss.

Zusätzlich ist in den meisten Blutbehandlungsmaschinen eine Ultrafiltrationspumpe P04 (UF Pumpe) verbaut. Diese soll dem Patienten zusätzliches Wasser entziehen. Die Ultrafiltrationspumpe ist von der Bilanzierung mittels der Bilanzkammer H14 ent koppelt, da sie gezielt einen Wasserentzug vornimmt, der nicht korrigiert werden soll. Herkömmlicherweise wird das Konzentrat bzw. das Bikarbonat direkt vor der Bilanz kammer in die Leitung eingespritzt bzw. zudosiert. An dieser Stelle herrscht aufgrund von technischen Gegebenheiten ein recht hoher Wasserdruck von ca. 1 ,8 bar. Das heißt, dass die Pumpen gegen diesen Druck fördern müssen, was eine technische Herausforderung darstellt.

Ein Ansatzpunkt einer technischen Lösung kann somit darin bestehen, flussabwärts der Bilanzkammer zuzudosieren. Hinter der Bilanzkammer herrscht ein deutlich ge ringerer Druck.

In den Figuren 2 und 3 ist ein Flussplan einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei welcher sowohl Konzentrat als auch Bikarbonat mittels erfin dungsgemäßer Pumpen (Pumpen mit elektroaktiven Polymeren, EAP-Pumpen) hin ter der Bilanzkammer H14 und direkt vor dem Dialysierflüssigkeitsfilter F04, welcher als Reservoir / Mischkammer dient, eingespeist werden.

In diesen Bereich herrscht ein deutlich niedriger Wasserdruck als unmittelbar fluss aufwärts der Bilanzkammer H14. Das Volumen wird hinter bzw. flussabwärts der Bi lanzkammer eingespritzt (EAP Pumpe 6 im hinterlegten Verlauf vor / flussaufwärts dem / des Patienten „Vor Pat“) und wird somit nicht in der Bilanzierung berücksichtigt. Der Patient würde somit ohne weitere Maßnahmen kontinuierlich mit dem einge spritzten Volumen überwässert werden. Entsprechend besteht die Notwendigkeit, dieses Volumen wieder zu entfernen.

Dies kann entweder über die bestehende UF Pumpe (P04) oder eine weitere EAP Pumpe (EAP Pumpe 7 im hinterlegten Verlauf nach / flussabwärts dem / des Pati enten „Nach Pat“) erfolgen. Da das mittels der EAP Pumpe 6 zudosierte Volumen bekannt ist, kann auf einfache Weise das gleiche Volumen wieder entfernt werden. Die hier genannten EAP Pumpen können als volumetrische Dosiersysteme angese hen werden. Das bedeutet, dass eine Dosierung erfolgt, indem ein bekannter Pump raum, also ein Volumen, entleert wird. Da die dosierten Medien vorzugsweise Flüs- sigkeiten sind, also praktisch inkompressibel sind, ist die geförderte Menge - die Do sis - eindeutig mit dem Volumen festgelegt bzw. entspricht dem durch einen Pum penhub oder eine bestimmte Anzahl an Pumpenhüben geförderten Volumen Im Ver gleich mit anderen Methoden der Dosierung bringen die EAP Pumpen daher als intrinsische Eigenschaft eine höhere Wiederholgenauigkeit mit, also eine höhere Ge nauigkeit bei wiederholten Vorgängen. Um dies für die hier genannte Anwendung von EAP Pumpen als Dosier- und UF Pumpen weiter zu verbessern, kann zwischen die beiden Pumpen 5 und 6 und die Leitung 8, in die dosiert wird, eine weitere Bilan zierungsvorrichtung 9 mit einer ggf. kleineren -Bilanzierungskammer 9a geschaltet werden, wie dies in Fig. 3a schematisch gezeigt ist. In dieser Ausführunfform ist der Dialysator mit D gekennzeichnet, der Patient mit P und die Bilanzierungsvorrichtung H 14 umfasst zwei Bilanzkammern 14 a und 14 b. In dieser Weiterbildung kann mittels der Bilanzierungsvorrichtung 9 bzw. der Bilanzierungskammer 9a redundant über prüft werden, dass die Dosierung durch die EAP Pumpen exakt war und dadurch eine erhöhte Sicherheit erreicht werden: Es wird auch damit sichergestellt, dass exakt das Dosier-Volumen wieder entzogen wird, welches vorher bei der Dosierung in den Dialysatkreislauf hinzugeführt wurde.

In Ausführungsformen, in denen zusätzlich eine volumetrische Bilanzkammer zur Bi lanzierung der Dosierung zwischen Dosierpumpen und der Leitung, in die die Dosie rung erfolgt, angeordnet ist, können anstelle von EAP-Pumpen auch beliebige an dere Pumpen zur Dosierung eingesetzt werden wie beispielsweise peristaltische Pumpen, Membranpumpen, Zahnradpumpen, Zentrifugalpumpen - beispielsweise Impellerpumpen.

Weiterhin ermöglichen es die Eigenschaften (kleine Hübe, hohe Frequenzen) der er findungsgemäßen Pumpen verschiedene Pumpenfunktionen (z.B. das Pumpen ver schiedener Lösungen) zu kombinieren.

Grundsätzlich ist somit eine Blutbehandlungsmaschine denkbar, bei welcher eine Bi karbonat-, eine Konzentrat- und eine Ultrafiltrationspumpe (UF Pumpe) als erfin dungsgemäße Pumpen ausgestaltet sind. Hierbei muss die UF Pumpe in der Lage sein, sowohl das pro Behandlung übliche zu entziehende Volumen als auch das zu dosierte Elektrolyt- und Bikarbonatvolumen entziehen zu können.

Alternativ kann auch eine einzige erfindungsgemäße Pumpe Bikarbonat und Kon zentrat pumpen und zudem kann eine UF Pumpe vorgesehen sein, welche entweder eine erfindungsgemäße Pumpe mit elektroaktiven Polymeren oder eine herkömmli che Serienpumpe ist.

Es können auch die Funktionen des Pumpens von Bikarbonat und Konzentrat in ei ner erfindungsgemäßen Pumpe kombiniert werden, zusätzlich können eine UF Pumpe und eine Bilanzpumpe vorgesehen sein, welche jeweils entweder eine erfin dungsgemäße Pumpe mit elektroaktiven Polymeren oder eine herkömmliche Serien pumpe sind. Die Aufgabe der Bilanzpumpe besteht hierbei im Entfernen des über die Bikarbonat/Konzentrat Pumpe zugeführten Volumens. Die UF Pumpe muss daher nur das übliche UF-Volumen fördern.

Alternativ könnten auch die Funktionen der Bikarbonat-, Konzentrat- und UF- Pumpen in einer einzigen erfindungsgemäßen Pumpe vereint werden, welche vor zugsweise mindestens zweifach in dem Blutbehandlungsgerät vorhanden ist.

Im Folgenden wird beispielhaft eine Ausführungsform mit Bezug auf die Figuren 4 und 5 genauer erläutert.

Die EAP Pumpen 6 und 7 dosieren flussabwärts / nach der Bilanzkammer Fl 14 Kon zentrat und Bikarbonat zu, was ein Einspritzen gegen einen niedrigeren Druck er möglicht und entziehen Flüssigkeit zur Bilanzierung.

Die erste EAP Pumpe 6 übernimmt dabei die Dosierung / Einspeisung von Bikarbo nat und Konzentrat; wobei, wie in Fig. 5 gezeigt, durch ein Mehrwegeventil zwischen den beiden Fluiden gewechselt werden kann. Das Umschalten der Fluide kann auch durch reguläre Ventile erfolgen (siehe Fig. 4). Da die Dosierung / Einspeisung flussabwärts der Bilanzkammer aber flussaufwärts des Patienten (siehe Flusspfad „Vor Pat“) stattfindet, muss die eingespeiste Fluid menge wieder entfernt werden, um eine Überwässerung der Patienten zu verhindern. Deshalb wird nach dem Patienten (siehe Flusspfad „Nach Pat“) Flüssigkeit aus dem System entzogen, was von der zweiten EAP Pumpe 7 übernommen wird. Die ur sprüngliche UF Pumpe P04 verbleibt dabei im System.

Grundsätzlich können auch beide Pumpen 6 und 7 sowohl die Einspeisung als auch die Entnahme von Flüssigkeit übernehmen.

Eine Pumpe weist aus fertigungstechnischen Gründen immer gewisse Toleranzen und damit gewisse Ungenauigkeit beim Pumpen eines definierten Volumens auf. Dies führt dazu, dass zum einen beim Zudosieren (Dosierfehler) als auch beim Ent ziehen von Flüssigkeit Fehler entstehen. Im Gesamten betrachtet, kommt es dadurch zu Bilanzfehlern.

Um diese Volumenfehler (Dosier- und Bilanzfehler) der einzelnen Pumpen auszu gleichen, ist es weiterhin möglich, die Pumpen über eine Ventilschaltung so zu ver schalten, dass durch Umschalten die Funktionen der Pumpen getauscht werden. Dies ermöglicht einen Ausgleich des Fehlers. Flierzu muss eine Steuereinheit vorge sehen sein, welche dazu ausgelegt ist, die Pumpen entsprechend anzusteuern.

Grundsätzlich können die verwendete EAP Pumpe bzw. mehrere verwendete EAP Pumpen mit den zugehörigen Ventilen in einer Pumpeneinheit verbaut werden. Da bei sind vorzugsweise die Dosierpumpe(n) und die Ventile auf einer Einheit verbaut und können durch eine zentrale Ansteuerung betrieben werden. Dies kann auch Ven tile umfassen, welche zur Einspeisung von Fluiden flussabwärts der Bilanzkammer erforderlich sind.

Durch die Verwendung einer eigenen zentralen Steuereinheit für die Ventile und die Pumpe ist es möglich, die Schaltung der Pumpeneinheit komplett losgelöst von der Steuerung einer Blutbehandlungsmaschine zu betreiben. Diese eigene Steuereinheit verfügt beispielsweise über eine eigene CPU, was deut lich geringere Verarbeitungszeiten im Vergleich zur Verwendung der Maschinensoft ware ermöglicht. Durch diese verringerte Verarbeitungszeit ist es möglich, höhere Pumpfrequenzen zu erreichen.

Dadurch ist es möglich, die spezielle Charakteristik der EAPs (vergleichsweise klei ner Hub, aber hohe Frequenz) auszunutzen. Maschinensoftwareseitig ist dabei als einziger Inputparameter die gewünschte Förderrate nötig, die nötige Frequenz und das nötige Pumpvolumen wird dann vorzugsweise von der separaten Steuereinheit berechnet.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform einer Blutbehandlungsmaschine gezeigt, welche eine erfindungsgemäße Pumpe 6 und eine Ultrafiltrationspumpe P04 auf weist. Die erfindungsgemäße Pumpe 6 pumpt sowohl Konzentrat als auch Bikarbo nat und die Ultrafiltrationspumpe P04 ist vorzugsweise ebenfalls als erfindungsge mäße EAP Pumpe ausgestaltet, kann aber auch einen andere Art Pumpe sein.