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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dialysebehandlung, insbesondere eine Vorrichtung zur Peritonealdialyse, welche dazu eingerichtet ist, mittels zwei diskontinuierlich arbeitender Pumpen einen kontinuierlichen Volumenstrom an Dialysat bereitzustellen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Verfahren.
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Bei der kontinuierlichen Förderung von Dialysat mittels einer Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung, insbesondere einer Vorrichtung zur Peritonealdialyse, mittels welcher Dialysat direkt in und aus der Bauchhöhle eines Patienten gefördert wird, ist es essentiell, dass die für die Förderung vorgegebenen Unter- oder Überducke stets korrekt eingehalten werden, da Abweichungen hiervon häufig mit einem Unwohlsein seitens des Patienten einhergehen und sogar Verletzungen des Peritoneums bewirken können. Insbesondere bei Behandlungen in der Pädiatrie soll die Förderung von Dialysat in und aus einem Patienten möglichst schonend und daher beispielsweise mit einem geringeren Unterdruck erfolgen, als in der adulten Therapie.
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Weiterhin sollen die Transferzeiten des zu fördernden Dialysats möglichst kurz sein, sodass die verschriebenen Zeiten für die Einlaufphase, die Verweilzeit sowie die Ablaufphase möglichst genau eingehalten werden. Hierbei ist es förderlich, wenn eine aktive Pumpe stets mit der höchstmöglichen Flussrate betrieben wird.
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Weiterhin sollen grundsätzlich Störungen des Pumpvorgangs von Dialysat in und aus dem Patienten vermieden werden.
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In der Praxis hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei der Auslaufphase von Peritonealdialysebehandlung, eine stete Bereitstellung eines kontinuierlichen, der Verschreibung entsprechenden Volumenstroms an Dialysat problembehaftet ist.
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Insbesondere in der Auslaufphase einer Peritonealdialysebehandlung stellen sich hohe Anforderungen, da die geforderten Unterdrücke beispielsweise bei einem Niveau von -100 mbar liegen und diese - sowie etwaige unerwünschte Abweichungen davon- vom Patienten deutlich wahrgenommen werden können. Bei pädiatrischen Peritonealdialysebehandlungen sind die vorgegebenen Drücke zudem weiter reduziert auf minimal -80 mbar, was die Anforderungen weiter erhöht.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme abzumildern oder gar ganz zu beseitigen. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem auch bei den genannten hohen Anforderungen zuverlässig ein kontinuierlicher Volumenstrom an Dialysat erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Demnach ist eine Vorrichtung zur extrakorporalen Blutbehandlung, insbesondere Vorrichtung zur Peritonealdialyse, vorgesehen, mit einer ersten und einer zweiten diskontinuierlichen Pumpe, welche mittels mindestens zwei Ventilen schaltbar sind, und einer Steuerung zur Erzeugung eines kontinuierlichen Volumenstroms an Dialysat.
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Die Steuerung ist erfindungsgemäß dazu ausgelegt, mindestens einen der folgenden Schritte auszuführen: a) Aussetzen mindestens einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile; b) rechnerische Kompensation eines auf Geräteigenschaften beruhenden Anteils eines Ergebnisses einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile; c) Verschieben eines Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe, sodass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt; und d) adaptives Verschieben eines Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe, sodass dieser Ventilschaltzeitpunkt nicht mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt, wobei seitens der Steuerung vorzugsweise auf einen Optimierungsalgorithmus zur Bestimmung eines Zeitpunkts zurückgegriffen wird, auf welchen der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe verschoben wird.
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In der Praxis kommen häufig Pumpkassetten zum Einsatz mit zwei Pumpenkammer, welche jeweils einer ersten und einer zweiten Pumpe zugeordnet sind und über mindestens ein Ventil fluidisch miteinander verbunden sind.
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Ist beispielsweise die erste Pumpe aktiv und fördert Dialysat, so wird herkömmlicherweise die zweite Pumpe während die erste Pumpe noch aktiv ist, zugeschaltet. Hierzu wird ein die erste Pumpe mit der zweiten Pumpe fluidisch verbindendes Ventil geöffnet. Sobald das Ventil geöffnet wird, findet jedoch ein Druckausgleich zwischen der ersten und zweiten Pumpe bzw. deren Pumpenkammern statt. Dies führt dazu, dass ein in gemessener Förderdruck der ersten Pumpe verfälscht wird, woraufhin die aktive erste Pumpe gestoppt wird.
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Aufgrund der Verfälschung des Förderdrucks der ersten Pumpe durch die Zuschaltung der zweiten Pumpe wird der durch die konzertierte Aktion der ersten und zweiten Pumpe zu erreichende kontinuierliche Volumenstrom an Dialysat unerwünschter Weise unterbrochen.
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Mit der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten einer derartigen Verfälschung des Förderdrucks vorzugsweise unterbunden werden und / oder eine gemessene Veränderung des Förderdrucks kann als Verfälschung des Förderdrucks durch eine Zuschaltung der zweiten Pumpe erkannt werden und / oder daraufhin kompensiert oder außer Acht gelassen werden.
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Vorzugsweise wird mit der vorliegenden Erfindung der Einfluss einer Verfälschung des Förderdrucks der ersten Pumpe durch die Zuschaltung der zweiten Pumpe auf eine Messung eines Förderdrucks (beispielsweise durch eine Aussetzung der Druckmessung während der Zuschaltung oder eine rechnerische Kompensation einer aufgrund der Zuschaltung erfolgenden Druckänderung) und / oder auf einen Betrieb der ersten und / oder zweiten Pumpe (beispielsweise ein unerwünschtes Abschalten der ersten Pumpe aufgrund der Verfälschung eines gemessenen Förderdrucks der ersten Pumpe) möglichst vermieden.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht somit vorzugsweise eine Vermeidung von störenden Druckimpulsen aufgrund des Schaltens von mindestens einem Ventil, welches der ersten oder zweiten Pumpe zugeordnet ist.
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Die vorliegende Erfindung ist hierbei nicht auf ein spezielles Fördersystem oder Pumpensystem beschränkt, sondern kann bei jeglicher Ausgestaltung mit zwei diskontinuierlichen Pumpen zum Einsatz kommen, bei welcher ein kontinuierlicher Volumenstrom an Dialysat erreicht werden soll.
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Beispielsweise kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine aktive Druckmessung in einer Messstrecke erfolgen, welche durch Ventil- bzw. Patientenklemmen- Schaltungen gestört werden könnte. Von der Erfindung ist somit ein Fall umfasst, bei welchem der Förderdruck der ersten Pumpe und / oder der zweiten Pumpe in einer Messtrecke erfolgt.
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In anderen Worten kann die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit zur Vermeidung und / oder Kompensation von Druckschwankungen (z.B. Druckimpulsen) in einer Vorrichtung zur Dialysebehandlung dar, wobei ein Fokus der Erfindung vorzugsweise auf der Einbeziehung der auf Fluid einwirkenden Komponenten (Ventile) und deren Schaltung liegt. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß somit auf Aktoren der Flusswege eingewirkt, wie beispielsweise Ventile, Klemmen oder beliebige andere zur Regulierung des Fluidflusses geeignete Elemente, und nicht auf das Fördersystem (z.B. Pumpe) selbst.
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Nachstehend werden die Verfahrensschritte, welche eine Steuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausführen kann, näher beschrieben.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgelegt, mindestens den folgenden Schritt auszuführen: a) Aussetzen mindestens einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile.
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In anderen Worten wird vorzugsweise eine Messung des Förderdrucks der ersten Pumpe während einer Ventilschaltperiode der ersten und / oder zweiten Pumpe unterbrochen. Auf diese Weise gehen aufgrund der Ventilschaltung entstehende Verfälschungen oder Artefakte eines gemessenen Förderdrucks nicht in die Messung des Förderdrucks ein.
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Die Messung des Förderdrucks wird vorzugsweise bis zu einer erfassten Systemberuhigung ausgesetzt.
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Ein Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass dieser Verfahrensschritt einfach zu realisieren ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgelegt, mindestens den folgenden Schritt auszuführen: b) rechnerische Kompensation eines auf Geräteigenschaften beruhenden Anteils eines Ergebnisses einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile.
Bei dieser Ausgestaltung erfasst die Steuerung vorzugsweise, dass eine Schaltung mindestens eines die ersten und zweiten Pumpen fluidisch verbindenden Ventils, beispielsweise zur Ankopplung oder Zuschaltung der zweiten Pumpe ansteht, und kompensiert den Effekt der Schaltung auf eine Messung eines Förderdrucks der ersten Pumpe, vorzugsweise unter Rückgriff auf eine abgelegte oder eingelernte Charakteristik bzw. ein abgelegtes oder eingelerntes Druckprofil.
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Für den Einlernprozess kann beispielsweise am Ende eines Rüstvorganges beim Füllen der Kassette die erste oder zweite Pumpe mit verschiedenen Geschwindigkeiten beaufschlagt werden. Während dieser Bewegung werden die relevanten Ventilwege hergestellt und die dabei entstehenden Druckschwankungen aufgezeichnet. Aus dieser Aufzeichnung kann die Zeit, die Schaltgeschwindigkeit und der Druckimpuls ermittelt werden. Diese Parameter können im weiteren Verlauf der Behandlung genutzt werden.
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Ein Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die Druckmessung nicht unterbrochen werden muss, sondern der Förderdruck der Pumpe(n) kontinuierlich gemessen werden kann.
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Dieser Vorteil kann auch erreicht werden, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Steuerung dazu ausgelegt ist, mindestens den folgenden Schritt auszuführen: c) Verschieben eines Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe, sodass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt. In anderen Worten soll der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe vorzugsweise mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zeitlich auseinanderfallen.
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Vorzugsweise erfolgt eine Steuerung derart, dass die erste Pumpe ihren Pumpenhub beendet und die zweite Pumpe verzögert nach dem Pumpenhub zugeschaltet wird.
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Die Zuschaltung der zweiten Periode kann beispielsweise nach Ablauf einer festen Verzögerungsperiode, beispielsweise von einigen Millisekunden, erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgelegt, mindestens den folgenden Schritt auszuführen: d) adaptives Verschieben eines Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe, sodass dieser Ventilschaltzeitpunkt nicht mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt, wobei seitens der Steuerung vorzugsweise auf einen Optimierungsalgorithmus zur Bestimmung eines Zeitpunkts zurückgegriffen wird, auf welchen der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe verschoben wird.
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Unter dem Begriff „adaptives“ Verschieben ist hierbei vorzugsweise zu verstehen, dass eine Zeitperiode, um welche ein Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe relativ zu einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe und / oder einem Beenden eines Pumpenhubs der ersten Pumpe verzögert oder verschoben wird, nicht fest oder konstant ist, sondern jeweils individuell für die in einem aktuellen Zeitpunkt herrschenden Gegebenheiten festgelegt wird. Die Dauer der Festlegung der Zeitperiode wird somit vorzugsweise an die zu einem aktuellen Zeitpunkt herrschenden Gegebenheiten individuell angepasst oder adaptiert.
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Vorzugsweise wird bei der Festlegung der Dauer der Zeitperiode mindestens einer der folgenden Parameter vorzugsweise von dem Optimierungsalgorithmus berücksichtigt:
- • Flussrate (Pumpengeschwindigkeit) der vorzugsweise aktiven Pumpe
- • Patientenfüllgrad (Volumen an Dialysat im Patienten)
- • ein zuletzt von vorzugsweise der aktiven Pumpe gefördertes Pumpkammervolumen
- • Behandlungstyp (Therapie von Erwachsenen bzw. Pädiatrie)
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Mittels dieser Ausführungsform kann ebenfalls ein Aussetzen der Druckmessung vermieden werden und es können kontinuierlich Messwerte des Förderdrucks der ersten und / oder zweiten Pumpe aufgezeichnet werden.
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Zudem kann vorzugsweise eine maximale Flussrate (Pumpengeschwindigkeit) der ersten und / oder zweiten Pumpe erreicht werden.
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Auch bei relativ kleinen Flussraten (Pumpengeschwindigkeit) werden die messbaren Flüssigkeitsverschiebungen und Druckimpulse, in anderen Worten die unerwünschten Verfälschungen des gemessenen Förderdrucks, zuverlässig eliminiert.
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Insgesamt können mittels der vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile erreicht werden: Verbesserte Bereitstellung eines kontinuierlichen Volumenstroms an Dialysat, insbesondere in der Auslaufphase einer Peritonealdialysebehandlung, reduzierte Fehlermeldungen aufgrund verfälschter Druckmessungen; Verbesserte Adaption der Pumpensteuerung an das patientenindividuelle Auslaufverhalten, und Höhere Leistungsfähigkeit von Dialysegeräten bei der pädiatrischen Therapie.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Steuerung dazu ausgelegt, mindestens eine der Schritte in einer Einlaufphase einer Peritonealdialysebehandlung und / oder einer Auslaufphase einer Peritonealdialysebehandlung auszuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung dazu ausgelegt, ein die erste Pumpe mit der zweiten Pumpe fluidisch verbindendes Ventil erst dann zu öffnen, wenn die zweite Pumpe einen letzten Pumpenhub vollständig beendet hat und / oder inaktiv ist. So wird verhindert, dass ein durch die Ventilöffnung erzeugter Druckausgleich Messungen des Förderdrucks der ersten Pumpe verfälscht. Beispiele eines derartigen die erste Pumpe mit der zweiten Pumpe fluidisch verbindenden Ventils sind beispielsweise die Ventile V1 und V3 in den 1 und 2.
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Gemäß einer Ausführungsform wirken die erste und die zweite Pumpe jeweils mit einer in einem Einmalartikel (auch Wegwerfartikel oder „Disposable“) ausgebildeten Pumpenkammer zusammen, um Fluid zu fördern, und die mindestens zwei Ventile sind vorzugsweise jeweils Bestandteil des Einmalartikels.
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Gemäß einer Ausführungsform wird im Rahmen der rechnerischen Kompensation auf ein mit den Geräteeigenschaften, insbesondere mit einer Ventilschaltung einhergehendes Druckprofil aus einer Datenbank zurückgegriffen wird, um so den auf Geräteigenschaften beruhenden Anteil des Ergebnisses einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile zu identifizieren und zu kompensieren.
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Das Druckprofil kann mittels eines vorstehend beschriebenen Einlernprozesses erstellt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung dazu ausgelegt, auf den Optimierungsalgorithmus zur Bestimmung oder Vorberechnung eines Zeitpunkts zurückzugreifen, auf welchen der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe verschoben werden soll oder verschoben wird, wobei der Optimierungsalgorithmus zu einem gegebenen Zeitpunkt mindestens einen der folgenden Parameter berücksichtigt: Flussrate der ersten und / oder der zweiten Pumpe, vorzugsweise Flussrate der zu dem Zeitpunkt aktiven Pumpe von den ersten und zweiten Pumpen; zuletzt gefördertes Pumpenkammervolumen der ersten und / oder der zweiten Pumpe, vorzugsweise Flussrate der zu dem Zeitpunkt aktiven Pumpe von den ersten und zweiten Pumpen; im Patienten befindliches Volumen und Type einer ausgeführten Behandlung.
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Nach der Vorberechnung des gewünschten Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe mittels der Steuerung bzw. des Optimierungsalgorithmus steuert die Steuerung die zweite Pumpe vorzugsweis derart an, dass deren Ventilschaltzeitpunkt auf den vorberechneten Zeitpunkt fällt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Optimierungsalgorithmus dazu ausgelegt, eine Zeitverzögerung zwischen einem Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe zum Starten eines Pumpenhubs der zweiten Pumpe und einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe beim Beenden eines Pumpenhubs der ersten Pumpe zu minimieren.
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Der Schritt c) kann ein Verschieben des Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe um eine feste Verzögerungsperiode ausgehend von einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe derart beinhalten, dass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit dem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt, sondern zeitlich mit diesem auseinanderfällt. Die feste Vezögerungsperiode kann beispielsweise in einer Datenbank abgelegt sein.
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Weiterhin kann der Schritt d) ein Verschieben des Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe um eine variable, vorzugsweise von dem Optimierungsalgorithmus für einen bestimmten oder jeden Ventilschaltvorgang individuell bestimmte, Verzögerungsperiode ausgehend von einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe derart beinhalten, dass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit dem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines kontinuierlichen Volumenstroms an Dialysat mittels einer Vorrichtung zur Dialysebehandlung, vorzugsweise einer Vorrichtung zur Dialysebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung, mit einer ersten und einer zweiten diskontinuierlichen Pumpe, welche mittels mindestens zwei Ventilen schaltbar sind, wobei das Verfahren mindestens einen der folgenden Schritte umfasst: a) Aussetzen mindestens einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile; b) rechnerische Kompensation eines auf Geräteigenschaften beruhenden Anteils eines Ergebnisses einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile; c) Verschieben eines Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe, sodass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt; und d) adaptives Verschieben eines Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe, sodass dieser Ventilschaltzeitpunkt nicht mit einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt, wobei vorzugsweise auf einen Optimierungsalgorithmus zur Bestimmung eines Zeitpunkts zurückgegriffen wird, auf welchen der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe verschoben wird.
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Sämtliche vorstehend im Kontext einer erfindungsgemäßen Vorrichtung offenbarte Merkmale sind ebenso auf ein erfindungsgemäßes Verfahren anwendbar, selbst wenn diese, um Redundanzen zu vermeiden, nicht erneut explizit dargelegt sind, und umgekehrt.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann mindestens einer der Schritte in einer Einlaufphase einer Peritonealdialysebehandlung und / oder einer Auslaufphase einer Peritonealdialysebehandlung ausgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sieht ein erfindungsgemäßes Verfahren vor, dass ein die erste Pumpe mit der zweiten Pumpe fluidisch verbindendes Ventil erst dann geöffnet wird, wenn die zweite Pumpe einen letzten Pumpenhub vollständig beendet hat und / oder inaktiv ist und / oder eine Messung des Förderdrucks der ersten Pumpe beendet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform sieht ein erfindungsgemäßes Verfahren vor, dass im Rahmen der rechnerischen Kompensation auf ein mit den Geräteeigenschaften, insbesondere mit einer Ventilschaltung, einhergehendes Druckprofil aus einer Datenbank zurückgegriffen wird, um so den auf Geräteigenschaften beruhenden Anteil des Ergebnisses einer Druckmessung während einer Schaltzeit mindestens eines der Ventile zu identifizieren und zu kompensieren. Beispielsweise kann die rechnerische Kompensation eine Subtraktion des mit einer Ventilschaltung einhergehenden Druckprofils von einem gemessenen Druckprofil umfassen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren auf den Optimierungsalgorithmus zur Bestimmung oder Vorberechnung eines Zeitpunkts zurückgegriffen, auf welchen der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe verschoben wird, wobei der Optimierungsalgorithmus zu einem gegebenen Zeitpunkt mindestens einen der folgenden Parameter berücksichtigt: Flussrate der ersten und / oder der zweiten Pumpe, vorzugsweise Flussrate der zu dem Zeitpunkt aktiven Pumpe von den ersten und zweiten Pumpen; zuletzt gefördertes Pumpenkammervolumen der ersten und / oder der zweiten Pumpe, vorzugsweise Flussrate der zu dem Zeitpunkt aktiven Pumpe von den ersten und zweiten Pumpen; im Patienten befindliches Volumen und Type einer ausgeführten Behandlung.
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Der Optimierungsalgorithmus kann dazu ausgelegt sein, eine Zeitverzögerung zwischen einem Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe zum Starten eines Pumpenhubs der zweiten Pumpe und einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe beim Beenden eines Pumpenhubs der ersten Pumpe zu minimieren.
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Gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet der Schritt c) ein Verschieben des Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe um eine feste Verzögerungsperiode ausgehend von einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe derart, dass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit dem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt bzw. mit dieser zeitlich auseinanderfällt.
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Gemäß einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet der Schritt d) ein Verschieben des Ventilschaltzeitpunkts der zweiten Pumpe um eine variable, vorzugsweise von dem Optimierungsalgorithmus für jeden Ventilschaltvorgang individuell bestimmte, Verzögerungsperiode ausgehend von einem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe derart, dass der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe nicht mit dem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe zusammenfällt.
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An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Offenbarung dahingehend zu verstehen ist, dass Merkmale, welche im Rahmen einer bestimmten Merkmalskombination oder Ausführungsform offenbart sind, auch isoliert oder in anderen Merkmalskombinationen beanspruchbar sind und die Offenbarung in keinem Fall auf die explizit genannten Merkmalskombinationen beschränkt ist. Lediglich aus Gründen der kurzen und knappen Formulierung werden nicht sämtliche von der vorliegenden Offenbarung umfassten Merkmalskombinationen explizit offenbart.
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Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass, wenn ein Element im Singular mit dem Artikel „ein“ oder „eine“ genannt ist, dies nicht als „genau ein(e)“ auszulegen ist, sondern vielmehr auch eine Ausgestaltung mit dem betreffenden Element im Plural von der Offenbarung mitumfasst ist, und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Effekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile bezeichnen. Hierbei zeigt:
- 1 eine als Wegwerfbauteil ausgebildete Pumpenkassette gemäß einer ersten Ausführungsform, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann;
- 2 eine als Wegwerfbauteil ausgebildete Pumpenkassette gemäß einer zweiten Ausführungsform, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen kann;
- 3 ein Flussdiagramm, welche die von einer ersten Pumpe und einer zweiten Pumpe jeweils ausgeführten Verfahrensschritte im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
- 4 ein Beispiel eines Optimierungsalgorithmus, welcher im m Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kassette dargestellt. Diese weist ein Hartteil 1 aus Kunststoff auf, in welchem die Fluidwege und Ankopplungsbereiche als entsprechende Aussparungen, Kammern und Kanäle eingebracht sind. Das Hartteil kann dabei z. B. als Spritzgussteil oder als Tiefziehteil gefertigt werden. Die Ankoppelebene des Hartteils 1 wird von einer flexiblen Folie 2 bedeckt, welche in einem Randbereich mit dem Hartteil verschweißt ist. Durch das Verpressen der Kassette mit einer Ankoppelfläche der Dialysemaschine wird die flexible Folie 2 mit dem Hartteil verpreßt. Durch das Verpressen der flexiblen Folie mit den Stegbereichen des Hartteils werden die Fluidwege innerhalb der Kassette fluiddicht voneinander getrennt.
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Die Kassette weist Anschlüsse zum Anschluss der Kassette an die übrigen Fluidwege auf. Zum einen ist ein Anschluss 3 zum Anschluss an einen Abfluss sowie ein Anschluss 4 zum Anschluss an den Konnektor vorgesehen. An diesen Anschlüssen können entsprechende Schlauchelemente vorgesehen sein, welche in 1 nicht dargestellt sind. Weiterhin weist die Kassette eine Mehrzahl von Anschlüssen 5 zum Anschluss von Dialysatbehältern auf. Die Anschlüsse 5 sind dabei beispielsweise als Konnektoren ausgeführt, an welche entsprechende Konnektorelemente angeschlossen werden können.
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Die Anschlüsse stehen jeweils mit Fluidwegen innerhalb der Kassette in Verbindung. In diesen Fluidwegen sind Ventilbereiche vorgesehen. In diesen Ventilbereichen kann die flexible Folie 2 über maschinenseitige Ventilaktoren so in das Hartteil 1 gedrückt werden, dass der entsprechende Fluidweg versperrt ist. Die Kassette weist dabei zunächst einmal für jeden Anschluss ein entsprechendes Ventil auf, über welches dieser Anschluss geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Dem Anschluss 3 für den Abfluss ist dabei das Ventil V10 zugeordnet, dem Anschluss 4 für den Patientenkonnektor das Ventil V6. Den Anschlüssen 5 für die Dialysatbehälter 10 sind die Ventile V11 bis V16 zugeordnet.
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Weiterhin sind in der Kassette Pumpenkammern 6 und 6' vorgesehen, welche durch entsprechende Pumpaktoren der Dialysemaschine betätigt werden können. Bei den Pumpenkammern 6 und 6' handelt es sich dabei um konkave Aussparungen in dem Hartteil 1, welche von der flexiblen Folie 2 bedeckt werden. Durch Pumpaktoren der Dialysemaschine kann die Folie nun in die Pumpenkammern 6 und 6' hineingedrückt bzw. wieder aus diesen Pumpenkammern herausgezogen werden. Hierdurch kann, im Zusammenspiel mit den Ventilen V1 bis V4, welche die Zugänge und Abläufe der Pumpenkammern 6 und 6' schalten, ein Pumpstrom durch die Kassette erzeugt werden. Die Pumpkammern sind dabei über entsprechende Ventilschaltungen mit allen Anschlüssen der Kassette verbindbar.
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Über die Ventile V1 bis V4 können die Pumpenkammern 6 und 6' fluidisch miteinander gekoppelt werden, was zu einem Druckausgleich in einer aktiven Pumpenkammer und somit der eingangs geschilderten Problematik der Verfälschung eines Messwerts des Förderdrucks führen kann.
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Weiterhin ist in diesem Beispiel ein Heizbereich 7 in die Kassette integriert. In diesem Bereich wird die Kassette mit Heizelementen der Dialysemaschine in Kontakt gebracht, welche das durch diesen Bereich der Kassette fließende Dialysat erwärmen. Der Heizbereich 7 weist dabei einen Kanal für das Dialysat auf, welcher sich spiralförmig über den Heizbereich 7 erstreckt. Der Kanal wird dabei durch Stege des Hartteils gebildet, welche von der flexiblen Folie 2 abgedeckt sind. Der Heizbereich kann auf beiden Seiten der Kassette vorgesehen sein oder auch nur auf einer Seite der Kassette vorgesehen sein.
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Weiterhin sind Ausführungsformen der Kassette möglich, bei welcher ein Heizelement in die Kassette integriert ist. Insbesondere kann dabei ein elektrisches Heizelement wie z.B. Heizwendel in das Hartteil der Kassette eingegossen sein. Hierdurch kann auf ein maschinenseitiges Heizelement verzichtet werden und die Durchflussheizung in die Kassette integriert werden. Dabei sind an der Kassette elektrische Kontakte zur Konnektierung des elektrischen Heizelements angeordnet. Die Kassette weist weiterhin Sensorbereiche 8 und 9 auf, durch welche z.B. Temperatursensoren der Dialysemaschine an die Kassette gekoppelt werden können.
Das in 2 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel einer Kassette weist wiederum Fluidwege auf, welche über Ventilbereiche, die hier ebenfalls von V1 bis V16 durchnummeriert sind, geöffnet und geschlossen werden können. Weiterhin weist die Kassette Anschlüsse zum Anschluss an weitere Komponenten des Fluidsystems auf. Dabei ist wiederum der Anschluss 3 zum Anschluss an den Abfluss, sowie der Anschluss 4 zum Anschluss an den Konnektor zum Patienten vorgesehen. Weiterhin sind Anschlüsse 5 zum Anschluss von Dialysatbehältern vorgesehen. Jeder der Pumpenkammern 6 und 6' ist bei dieser Ausgestaltung ein Drucksensor 10 zugeordnet, mittels welchem ein Förderdruck der zugehörigen Pumpenkammer messbar ist.
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Im Unterschied zum der Kassette aus 1 weist die in 2 gezeigte Kassette einen weiteren Anschluss 11 zum Anschluss eines Heizbeutels auf. Zum Erwärmen der Flüssigkeit aus den Dialysatbehältern kann die Flüssigkeit dabei über den Anschluss 11 in einen Heizbeutel gepumpt werden. Dieser Heizbeutel liegt auf einem Heizelement auf, so dass die im Heizbeutel befindliche Flüssigkeit erwärmt werden kann. Daraufhin wird die Flüssigkeit aus dem Heizbeutel zum Patienten gepumpt.
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Um einen kontinuierlichen Volumenstrom an Dialysat zu erreichen, wird Dialysat abwechselnd mittels der Pumpenkammern 6 und 6' gefördert. Während beispielsweise die Pumpenkammer 6 Fluid aus dem Patienten entnimmt (ansaugt), fördert die Pumpenkammer 6' Pumpe das bilanzierte Volumen in die Drainage und koppelt sich dann herkömmlicherweise wieder an die Verbindungsleitung zu einem Patienten an, damit die zweite Pumpe ohne Zeitverzug den nächsten Ansaughub fortführen kann. Dieser Prozess wiederholt sich, bis das verschriebene Behandlungsvolumen dem Patienten entnommen wurde.
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Wie vorstehend beschrieben führt dieses unmittelbare erneute Ankoppeln der entleerten Pumpenkammer 6' zu messbaren Flüssigkeitsverschiebungen und Druckimpulse, welche Messergebnisse der Drucksensoren 10 verfälschen können. Durch die Bewegungen der Pumpaktoren der Dialysemaschine, welche die Folie 2 in die Pumpenkammern 6 und 6' hineindrücken bzw. wieder aus diesen Pumpenkammern herausziehen kommt es zu Volumenverschiebungen im Inneren der Kassette, die über die Drucksensoren 10 jeweils erfassbar sind. Diese Bewegungen der Pumpaktoren der Dialysemaschine können somit störende Pumpeneffekte mit sich bringen, die neben physikalischen Effekten eine Druckmessung mittels der Drucksensoren 10 verfälschen können.
Als Beispiele für Pumpeneffekte können Reibung, Pumpenspiel und Losbrechmomente angesehen werden. Als Beispiele für physikalische Effekte kann die Massenträgheit der Dialyselösung, der Flusswiderstand des Schlauches bzw. eine potentielle Patientenleitungsverjüngung angesehen werden. Sämtliche oder zumindest eine Anzahl dieser störenden Effekte können mittels der vorliegenden Erfindung umgangen oder reduziert werden.
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3 illustriert die von einer ersten Pumpe (linke Seite) und einer zweiten Pumpe rechte Seite) jeweils ausgeführten Verfahrensschritte im Rahmen einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 3 verläuft eine Zeitachse von oben nach unten. Die Verzögerungsperioden zwischen den Ventilschaltzeitpunkten der ersten Pumpe und den Ventilschaltzeitpunkten der zweiten Pumpe sind in 3 als Δt eingezeichnet. Bereits auf den ersten Blick wird somit deutlich, dass die Ventilschaltzeitpunkte der ersten und zweiten Pumpe zeitlich auseinanderfallen.
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In einem ersten Schritt S1 erfolgt eine Ventilschaltung bei der ersten Pumpe, um die Pumpe mit einem Patientenzugang zu verbinden. Daraufhin fördert die erste Pumpe in Schritt S2 Lösung aus dem Patienten. Nach der Förderung von Lösung aus dem Patienten in Schritt S2 durch die erste Pumpe wird in Schritt S3 die Lösung auf Luftfreiheit geprüft. Daraufhin werden in Schritt S4 die Ventile der ersten Pumpe derart umgeschaltet, dass die erste Pumpe mit einer Drainage oder einem Abfluss verbunden ist und in einem darauffolgenden Schritt Lösung in den Abfluss fördert.
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Die zweite Pumpe fördert zunächst in Schritt S5 Lösung aus dem Patienten. Daraufhin wird in Schritt S6 überprüft, ob die Lösung luftfrei ist. In Schritt S7 werden die Ventile der zweiten Pumpe derart umgeschaltet, dass die zweite Pumpe mit der Drainage oder dem Abfluss verbunden ist und in dem darauffolgenden Schritt S8 Lösung in den Abfluss fördert.
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Wie in 3 erkennbar sind die Ventilschaltzeitpunkte der ersten Pumpe in Schritt S1 und der zweiten Pumpe in Schritt S7 zeitlich versetzt und fallen daher auseinander. Der Ventilschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe in Schritt S7 ist somit relativ zu dem Ventilschaltzeitpunkt der ersten Pumpe in Schritt S1 um eine Verzögerungsperiode Δt verschoben.
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In Schritt S9 erfolgt eine Ventilschaltung bei der zweiten Pumpe, um die Pumpe mit einem Patientenzugang zu verbinden. Daraufhin fördert die zweite Pumpe in Schritt S10 Lösung aus dem Patienten. Auch die Ventilschaltzeitpunkte der ersten Pumpe in Schritt S4 und der zweiten Pumpe in Schritt S9 sind wie in 3 gezeigt zeitlich versetzt und fallen daher zeitlich auseinander.
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4 illustriert ein Beispiel eines Optimierungsalgorithmus anhand eines Entscheidungsbaums. Ein derartiger Optimierungsalgorithmus kann beispielsweise von einer Steuerung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt werden. Anhand des gezeigten Entscheidungsalgorithmus lässt sich für einen bestimmten Zeitpunkt logisch bestimmen, ob die zweite Pumpe zu diesem Zeitpunkt angekoppelt werden sollte. Zunächst startet der Algorithmus bei Start.
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Daraufhin wird bei der Raute #1 geprüft, ob ein letzter Pumpenhub vorliegt. Ein derartiger letzter Pumpenhub kann beispielsweise am Ende einer Phase, beispielsweise einer Auslaufphase vorliegen, wenn kein Dialysatvolumen mehr im Patienten enthalten ist. Liegt ein letzter Pumpenhub vor, wird die zweite Pumpe nicht angekoppelt (beispielsweise, weil kein weiteres Dialysat in der Ablaufphase gefördert werden soll) und der Algorithmus beendet. Liegt kein letzter Pumpenhub vor, so rückt der Optimierungsalgorithmus zu Raute #2 vor.
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Bei Raute #2 wird geprüft, ob eine Behandlung eines bestimmten Typs, beispielsweise eine pädiatrische Behandlung vorliegt. Liegt beispielsweise eine pädiatrische Behandlung vor, wird die zweite Pumpe nicht angekoppelt und der Algorithmus beendet. Liegt keine pädiatrische Behandlung vor, so rückt der Optimierungsalgorithmus zu Raute #3 vor.
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Bei Raute #3 wird geprüft, ob eine fördernde Pumpe, beispielsweise die erste Pumpe, ihre Bewegung beendet hat. Ergibt die Prüfung, dass die Pumpe ihre Bewegung beendet hat, kann die zweite Pumpe angekoppelt werden. Die Überprüfung gemäß Raute #3 hat den Vorteil, dass, wenn ein Hub der fördernden ersten Pumpe schneller beendet wurde als erwartet, die zweite Pumpe direkt angekoppelt werden kann, sobald die Bewegung der ersten Pumpe beendet ist. Somit wird eine unnötige Zeitverzögerung vermieden und der Zuschaltzeitpunkt der zweiten Pumpe individuell an die Gegebenheiten angepasst. Ergibt die Prüfung bei Raute #3, dass die fördernde Pumpe ihre Bewegung noch nicht beendet hat, rückt der Optimierungsalgorithmus zu Raute #4 vor.
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Bei Raute #4 wird geprüft, ob die Pumpengeschwindigkeit der fördernden Pumpe hoch ist bzw. über einem bestimmten Grenzwert liegt, ab welchem eine Ventilschaltung die Druckmessung nur noch zu einem vernachlässigenden Anteil beeinflusst. Ein derartiger Grenzwert kann beispielsweise bei 100ml/min liegen. Liegt die Pumpengeschwindigkeit der fördernden Pumpe über dem bestimmten Grenzwert, so wird die zweite Pumpe ankoppelt. Liegt die Pumpengeschwindigkeit der fördernden Pumpe unter dem bestimmten Grenzwert, so rückt der Optimierungsalgorithmus zu Raute #5 vor.
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Bei Raute #5 wird geprüft, ob die fördernde Pumpe, beispielsweise die erste Pumpe, ihre Bewegung beendet hat. Ergibt die Prüfung, dass die Pumpe ihre Bewegung beendet hat, kann die zweite Pumpe angekoppelt werden. Bei diesem Schritt wird somit mit der Zuschaltung der zweiten Pumpe gewartet, bis zu erwarten ist, dass die Zuschaltung der zweiten Pumpe keinen störenden Einfluss mehr auf den Betrieb der ersten Pumpe hat.
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Ergibt die Prüfung bei Raute #5, dass die Pumpe ihre Bewegung noch nicht beendet hat, so wird die Prüfung bei Raute #5 wiederholt, bis die Pumpe ihre Bewegung beendet hat.