DE2559154A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETOXIFYING BLOOD, DIALYSATE LIQUID, AND THE LIKE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR DETOXIFYING BLOOD, DIALYSATE LIQUID, AND THE LIKEInfo
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Description
Dro-Ing0 Ho öhmielDr o -Ing 0 Ho öhmiel
51 Aachen
Laurensberg, Brunnenstrasse51 Aachen
Laurensberg, Brunnenstrasse
Verfahren und Vorrichtung zur Entgiftung von Blut, Dialysatflüssigkeit und dergleichenMethod and device for detoxifying blood, dialysate fluid and the like
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entgiftung von Blut, Dialysatflüssigkeit und dergleichen, wobei die zu entgiftende Flüssigkeit eine Schicht aus präparierten Aktivkohleteilchen durchströmt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die aus einem mit Aktivkohleteilchen gefüllten geschlossenen Behälter besteht, der von Blut, Dialysatflüssigkeit oder dergleichen besteht, der von Blut, Dialysatflüssigkeit oder dergleichen durchströmt wird und am Boden und Deckel einen Einlaß bzw» Auslaß aufweist«The invention relates to a method for detoxifying Blood, dialysate fluid and the like, the fluid to be detoxified being a layer of prepared activated carbon particles flows through. The invention also relates to an apparatus for performing this method, which consists of a closed container filled with activated carbon particles, that consists of blood, dialysate fluid or the like, that of blood, dialysate fluid or the like is flowed through and has an inlet or "outlet" at the bottom and cover
In letzter Zeit hat die Hämoperfusion eine außerordentliche Bedeutung erlangt« Man versteht darunter das Entgiften von Blut mittels oberflächenaktiver Substanzen, insbesondereRecently, hemoperfusion has had an extraordinary one Gaining importance «This means the detoxification of blood by means of surface-active substances, in particular
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präparierten Aktivkohleteilchen« Infolge ihrer großen Oberfläche und der geringen Dicke der die Kohleteilchen umhüllenden Membran werden die Schadstoffe aus dem die Teilchen durchströmenden Blut außerordentlich schnell adsorbierte Die Hämoperfusion würde sich daher im Prinzip auch als echte Alternative zur Hämodialyse und somit als künstliche Mere eignen» Die Hämoperfusion hätte sogar ganz erhebliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen künstlichen Nieren, da die Hämoperfusionszeit ganz wesentlich herabgesetzt werden kann und wegen der großen Oberfläche eines Bettes aus präparierten Aktivkohle teilchen ein Gerät gleicher oder sogar größerer Membranoberfläche wesentlich kleiner und kompakter konstruiert werden kann, so daß durchaus die Möglichkeit besteht, eine solche künstliche Niere transportabel zu machen«prepared activated carbon particles «As a result of their large Surface and the small thickness of the coal particles enveloping membrane, the pollutants from the blood flowing through the particles are adsorbed extremely quickly The hemoperfusion would therefore in principle also be a real alternative to hemodialysis and thus as a artificial mers are suitable »Hemoperfusion would even have considerable advantages over conventional artificial kidneys, since the hemoperfusion time is very significant can be reduced and because of the large surface area of a bed of prepared activated carbon particles a device the same or even larger membrane surface can be constructed much smaller and more compact, so that there is quite the possibility of such an artificial one To make the kidney transportable "
Yor einem Einsatz der Hämoperfusion als Nierenersatz in größerem Maßstab müssen Jedoch noch einige Probleme gelöst werden« Bekannte Geräte bestehen aus zylindrischen Patronen, die mit einem ffestbett aus Aktivkohleteilchen gefüllt sind» Die Patronen sind beidseitig verschlossen, und werden durch einen Boden und Deckel vorgesehenen Einlaß bzw* Auslaß in Längsrichtung durchströmt. Bei der Umströmung der Aktivkohleteilchen werden zwar die Giftstoffe, mit Ausnahme der Harnstoffe, aus dem Blut entfernt, es besteht jedoch keine Möglichkeitt das überschüssige Wasser aus dem Blut abzutrennen. Zu diesem Zweck müssen bekannten Hämoperfusionsgeräten noch gesonderte Torrichtungen zur Ultrafiltration nachgeschaltet werden. Infolge des dadurch vergrößerten Totvolumens ist auch der Blutverlust größer* Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß das Blut mit einer größeren körperfremden Oberfläche in Eontakt kommt und damit die Gefahr einer Denaturierung der Blutproteine und korpuskularen Blutbestandteile wächst.Before using hemoperfusion as a kidney replacement on a larger scale, some problems still have to be solved * Flow through the outlet in the longitudinal direction. In the flow around the activated carbon particles while the toxins, with the exception of urea are removed from the blood, but there is no possibility of the excess water from the blood t separate. For this purpose, known hemoperfusion devices must be followed by separate gate directions for ultrafiltration. As a result of the enlarged To characterized tvolumens is also the blood loss greater * A further disadvantage is the fact that the blood comes with a larger external body surface in Eontakt and thus increases the risk of denaturation of blood proteins and corpuscular blood components.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw* eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die genannten. Schwierigkeiten vermieden werden, d»hB mit dem sowohl eine Entgiftung des Blutes als auch eine Entwässerung einem Schritt stattfinden kann»The invention is based on the object of creating a method or a device with which the said. Difficulties can be avoided, ie B with which both a detoxification of the blood and a drainage can take place in one step »
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schicht aus präparierten Aktivkohleteilchen wenigstens teilweise von einer für Wasser durchlässigen semi— permeablen Membran umgeben ist und quer zur- Membran ein Druckgefälle herrschto Die Größe des Druckgradienten kann dabei vorzugsweise durch Anlegung von Unterdrück an die von der Schicht abgewandten Seite der Membran oder von Überdruck, beispielsweise durch eine vorgeschaltete Blutpumpe, an die der Schicht zugewandten Seite der Membran oder einer Kombination beider Maßnahmen erreicht werden» Ba der Bruckgradient die treibende Kraft für den Durchtritt der Wassermoleküle durch die Membran darstellt, kann dieser theoretisch beliebig beschleunigt werden»According to the invention this object is achieved in that the layer of prepared activated carbon particles is at least partially covered by a semi-permeable to water permeable membrane is surrounded and transverse to the membrane Pressure gradient prevails to The size of the pressure gradient can preferably by applying negative pressure to the from the side of the membrane facing away from the layer or from excess pressure, for example from an upstream blood pump, on the side of the membrane facing the layer or a combination of both measures » Ba the bridge gradient is the driving force for the passage which represents water molecules through the membrane, can this can theoretically be accelerated at will »
BIe Aktivkohleteilchen für die Hämoperfusion werden durch ein mehr schrittige s Yerfahren präpariert „ Sie werden gewaschen, getrocknet, in eine Kunststoff membran eingekapselt und mit Humanalbumin beschichtet» Diese Maßnahmen werden durchgeführt, um einen Ihrombozyten- bzwo Blutplättchenverlust zu vermeiden, der dadurch hervorgerufen wird, daß die Blutplättchen direkt mit der aktivierten Kohle oberfläche in Berührung kommen» Irotz dieser Maßnahmen tritt bei denThe activated charcoal particles for hemoperfusion are made by a more step-by-step process has been prepared "You will be washed, dried, encapsulated in a plastic membrane and coated with human albumin »These measures are carried out to prevent loss of your platelets or platelets to avoid, which is caused by the fact that the Platelets come into direct contact with the activated carbon surface »Despite these measures, the
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so präparierten Aktivkohleteilchen "bei einer einatündigen Perfusion noch ein Thrombozytenverlust von etwa 30% ein« Erfindungsgemäß wird dieser Thrombozytenverlust dadurch weiter gesenkt und in vertretbare Grenzen gebracht, daß die Aktivkohleteilchen vor dem Einkapseln in eine Kunststoffmembran mit einem niedermolekularen Aggregationshemmer, insbesondere Acetylsalicylsäure oder Xanthinol-Nicotinat beschichtet werden«. Man nimmt an, daß die Aggregationshemmer durch den Kunststoffmantel hindurchdiffundieren und durch ihre Anwesenheit an der Kontaktfläche Blut/Kunststoff die irreversible Thrombozytenaggregatxon verhindern«activated carbon particles prepared in this way "at a one hour Perfusion still results in a platelet loss of about 30% « According to the invention, this platelet loss is further reduced and brought within reasonable limits that the activated carbon particles before being encapsulated in a plastic membrane with a low molecular weight aggregation inhibitor, especially acetylsalicylic acid or xanthinol nicotinate be coated «. It is believed that the aggregation inhibitors diffuse through the plastic jacket and through their presence on the contact surface blood / plastic the prevent irreversible platelet aggregates "
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Hämoperfusionsverfahrens ist wenigstens ein Teil der Innenwandung des Behälters mit der Membran bedeckt und ist zwischen Membran und Wandung ein poröses Stützgewebe angeordnet und der Raum zwischen Membran und Behälterwandung von dem Behälterinnenraum abgeschlossen und mit einem Wasserauslaß versehen« Das unter bestimmtem Druck, der gegebenenfalls durch eine vorgeschaltete Blutpumpe erhöht werden kann, den Behälter durchströmende Blut wird einerseits beim Umströmen der Aktivkohleteilchen entgiftet und beim Entlangströmen an den mit der Membran versehenen Innenwänden des Behälters entwässert· Das Wasser wird aus dem Raum zwischen Membran und Behälterwandung durch einen separaten Auslaß abgezogen«For carrying out the hemoperfusion method according to the invention at least part of the inner wall of the container is covered with the membrane and is between the membrane and wall a porous support fabric arranged and the space between the membrane and the container wall from the container interior closed and provided with a water outlet. "That under certain pressure, possibly through a upstream blood pump can be increased, the blood flowing through the container is on the one hand when flowing around the Activated carbon particles are detoxified and when flowing along the inner walls of the container, which are provided with the membrane dehydrated · The water is drawn off from the space between the membrane and the container wall through a separate outlet «
Um den Wasserdurchtritt noch zu erhöhen, kann vorzugsweise der Raum zwischen Membran und Behälterwandung evakuiert werden» Die Höhe des Druckgefälles quer zur Membran bestimmtIn order to further increase the passage of water, the space between the membrane and the container wall can preferably be evacuated »The height of the pressure drop across the membrane is determined
Durch die Geschwindigkeit des Wasserdurchtritts «,/eine entsprechende Abstimmung von Blutdruck im Innenraum des Behälters und Vakuum im Zwischenraum zwischen Membran und Behälterwandung kann die Entwässerungsgeschwindigkeit in gewissen Grenzen beliebig eingestellt und geregelt werden.By the speed of the water passage «, / a corresponding Coordination of blood pressure in the interior of the container and vacuum in the space between the membrane and the container wall the dewatering speed can be set and regulated as required within certain limits.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Behälter ein Zylinder aus Kunststoff und die Membran und das Stützgewebe Schlauchstücke entsprechenden Durchmessers, Das Stützgewebe liegt dabei an der Innenwandung des Zylinders an und trägt die schlauchförmige MembraneIn a further embodiment of the invention, the container is a Cylinders made of plastic and the membrane and the supporting fabric tube pieces of appropriate diameter, the supporting fabric rests against the inner wall of the cylinder and carries the tubular membrane
Um ein Austragen der Aktivkohleteilohen aus der Vorrichtung zu vermeiden, ist 'vorzugsweise am Boden und Deckel des Behälters vor dem Auslaß bzw«, Einlaß ein feines Sieb angeordnet, dessen lichte Maschenweite kleiner als der Partikeldurchmesser ist.In order to prevent the activated carbon parts from being discharged from the device to avoid, a fine sieve is preferably placed on the bottom and lid of the container in front of the outlet or inlet, whose clear mesh size is smaller than the particle diameter is.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können mehrere Behälter in einem größeren Gehäuse patronenartig »usammengefaßt sein, und einen gemeinsamen Einlaß bzw. Auslaß aufweisen. Durch die Anwendung eines solchen Steoksystems kann die Austauschoberfläohe beliebig erweitert und unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden«, Eine besonders günstige Konfiguration ergibt sich, wenn sechs Behälter um einen siebten Behälter gleichen Durohmessers angeordnet sind und die Anordnung von einem zylindrischen Gehäuse eng umgeben ist«In a further development of the invention, several containers can be combined in a larger housing like cartridges, and have a common inlet and outlet, respectively. By using such a steering system, the exchange surface can be expanded at will and adapted to different requirements «, a particularly favorable configuration results when six containers are arranged around a seventh container of the same Durohmessers and the arrangement of is tightly surrounded by a cylindrical housing "
Zur Vereinfachung der Sterilisierung kann die Membran in den einzelnen Behältern auswechselbar sein. Da nach Gebrauch die gesamte Innenauskleidung entfernt wird, besteht keine Gefahr einer Störung durch Restproteinanhaftungen an den Wänden der Vorrichtung«.To simplify sterilization, the membrane in the individual containers can be exchangeable. Because after use the entire inner lining is removed, there is no risk of interference from residual protein build-up on the Walls of the device «.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Aufbereitung von Dialysatflüssigkeit eingesetzt werden, vorausgeaetzt, daß die Aktivkohleteilchen mit einem entsprechenden Enzym beladen werden» Es wurde bereits vorgeschlagen, im Inneren der Aktivkohleteilchen ein Enzym, beispielsweise Urease,The device according to the invention can also be used for the preparation of dialysate fluid, provided that that the activated carbon particles are loaded with a corresponding enzyme »It has already been suggested inside the activated carbon particles contain an enzyme, for example urease,
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einzukapseln, welches den durch die Membran gelangten Harnstoff in Ammoniak und Kohlendioxid zersetzte Da Ammoniak jedoch außerordentlich giftig ist, ist es vorteilhaft, die Zersetzung bis zu Stickstoff und Wasser fortzuführene Bei einem solchen Einsatz der Vorrichtung ist am oberen Austritt des Geräts eine Gasblasenfalle angeordnet, in welcher der Stickstoff aufgefangen und entfernt wird οencapsulate, which decomposed the urea that had passed through the membrane into ammonia and carbon dioxide Da However, ammonia is extremely toxic, it is beneficial to decompose it down to nitrogen and water to be continued in such a use of the device a gas bubble trap is arranged at the upper outlet of the device, in which the nitrogen is captured and removed will ο
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschriebene Darin zeigen:An embodiment of the invention is described, for example, with reference to the accompanying drawings Show in it:
Figo 1 einen schematischen Querschnitt durch die Vorrichtung, undFigure 1 o a schematic cross-section through the device, and
Figo 2 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch ein Gerät, in dem mehrere Behälter zusammengefaßt sind βFig. 2 is a plan view of a section through a device in which several containers are combined are β
Die im Schnitt in Figo 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Kunststoffzylinder 10, in dessen beide öffnungen ein Boden 12 und ein Deckel 14 eingepaßt sind} Deckel bzw« Boden sind mit O-Ringen gegen die Zylinderwand abgedichtete Im Boden 12 ist ein Einlaß 16 für die Blutzufuhr und im Deckel 14 ein Auslaß 18 für die Blutabfuhr angeordneteThe device shown in section in FIG. 1 consists of a plastic cylinder 10, both of which have openings a base 12 and a cover 14 are fitted. The cover and base are sealed against the cylinder wall with O-rings An inlet 16 for the blood supply is arranged in the base 12 and an outlet 18 for the blood discharge is arranged in the cover 14
An der Innenwandung des Zylinders liegt ein schlauchförmiges Stützgewebe 20 an, das vorzugsweise in einer Ausnehmung in der Innenwandung des Zylinders 10 liegt, so daß sein Innendurchmesser gleich dem Innendurchmesser der Dichtungen ist· Am inneren Umfang des Stützgewebes 20 ist eine schlauchform!ge Membran 22 angeordnet, welche beispielsweise mit den O-RingenOn the inside wall of the cylinder there is a hose-shaped Support fabric 20, which is preferably located in a recess in the inner wall of the cylinder 10, so that its inner diameter is equal to the inner diameter of the seals. On the inner circumference of the support fabric 20 there is a tubular shape Diaphragm 22 arranged, which for example with the O-rings
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in Boden und Deckel gegenüber der Innenwand dea Behälters 10 abgedichtet ist. Der zwischen Membran 22 und Innenwand des Behälters 10 gebildete Ringraum 24 ist über einen Auslaß 26 mit einer nicht gezeigten Wasserabfuhrleitung verbunden. Über den Auslaß 26 kann der Hingraum 24 auch evakuiert werden.in the bottom and lid opposite the inner wall of the container 10 is sealed. The annular space 24 formed between the membrane 22 and the inner wall of the container 10 is via an outlet 26 connected to a water drainage line, not shown. The access space 24 can also be evacuated via the outlet 26 will.
Das Innere des Behälters 10 1st mit entsprechend präparierten Aktivkohleteilchen 28 dicht gefüllt» Die Korngröße der Teilchen wird dabei so bemessen, daß der Druokverlust beim Durchströmen des Behälters in vertretbaren Grenzen bleibt.The inside of the container 10 is tightly filled with appropriately prepared activated carbon particles 28 Particle is dimensioned in such a way that the loss of pressure at Flow through the container remains within reasonable limits.
Über dem Einlaß 16 bzw, vor dem Auslaß 18 ist jeweils ein feinmaschiges Sieb 30 angeordnet, das ein Ausschwemmen der Aktivkohleteilchen verhindern soll.Above the inlet 16 or in front of the outlet 18 is in each case a fine-meshed sieve 30 arranged, the flushing out of the Is to prevent activated carbon particles.
Der in Fig. 1 gezeigte Behälter stellt eine Art Patrone dar, die vorzugsweise in ein modulares Steoksystem eingesetzt wird, wie es beispielsweise im Querschnitt in Fig. 2 gezeigt iat* In diesem Beispiel sind sieben Patronen in einer engen Packung angeordnet und von einem Gehäuse 32 umgaben« Das Gehäuse weist dabei am Boden nicht gezeigte Steckverbindungen auf, über welche die Einlasse 16 der einzelnen Patronen zu einem gemeinsamen Bluteinfuhrstutzen zusammengeführt werden. Gleiches gilt für die Auslässe 18. Die einzelnen Verbindungen sind dabei so ausgebildet, daß wahlweise auch weniger Patronen in das Gehäuse eingesetzt werden können.The container shown in Fig. 1 represents a type of cartridge, which are preferably used in a modular Steok system is shown, for example, in cross section in FIG iat * In this example, seven cartridges are arranged in a tight package and surrounded by a housing 32 «The housing has plug connections, not shown, on the bottom, via which the inlets 16 of the individual cartridges be brought together a common blood inlet nozzle. The same applies to the outlets 18. The individual connections are designed so that fewer cartridges can optionally be used in the housing.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:The device works as follows:
Das Blut tritt in den Zylinder 10 über Einlaß 16 ein, nachdem es gegebenenfalls vorher noch eine Blutpumpe zur Drucker- · höhung durchströmt hat. Der Zylinder 10 ist mit entsprechendThe blood enters the cylinder 10 via the inlet 16, after a blood pump for printer elevation has flowed through. The cylinder 10 is with accordingly
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präparierten Aktivkohleteilchen dicht gefüllte Über Auslaß 26 ist der Ringraum 24 entsprechend evakuiert. Das Blut strömt durch das Aktivkohlebett nach oben, wobei die in ihm enthaltenen Giftstoffe durch die Ummantelung der Aktivkohle hindurchgelangen und an der Oberfläche der (Teilchen adsorbiert werden«, Infolge des Druckgefälles zwischen dem Innenraum des Zylinders 10 und dem Ringraum 24 tritt eine bestimmte 'Wassermenge durch die Membran 22 in den Ringraum 24 über. Das poröse Stützgewebe 20 ermöglicht ein Abfließen der Wassermenge über Auslaß 26« Durch die Einstellung des Druckgradienten kann die während der Verweilzeit des Blutes im Zylinder abgetrennte wassermenge leicht geregelt werden«prepared activated carbon particles densely filled via outlet 26, the annular space 24 is evacuated accordingly. The blood flows up through the charcoal bed, with the in Toxins contained in it get through the coating of the activated carbon and on the surface of the (particles are adsorbed «, As a result of the pressure gradient between the interior of the cylinder 10 and the annular space 24 occurs certain 'amount of water through the membrane 22 in the annular space 24 over. The porous support fabric 20 allows drainage the amount of water via outlet 26 «By setting the Pressure gradient, the amount of water separated during the retention time of the blood in the cylinder can be easily regulated «
Die gesamte Entgiftungskapazität hängt natürlich von der Anzahl der in einem Gehäuse parallel geschalteten Patronen abο Die Hembranoberflache einer einzigen Patrone beträgtThe total detoxification capacity naturally depends on the number of cartridges connected in parallel in a housing abο The membrane surface of a single cartridge is
ρ
ca. 167 cm ο Bei einer Höhe von 18 cm und einem Durchmesser
von 5 cm können 7 Patronen zu einer kompakten Einheit vereinigt werden, die ohne weiteres transportabel ist«ρ
approx. 167 cm ο With a height of 18 cm and a diameter of 5 cm, 7 cartridges can be combined into a compact unit that is easily transportable «
Nach Beendigung der Hämoperfusion wird der gesamte Einsatz jeder Patrone herausgenommen und weggeworfen, so daß die Reinigung von an den Wänden anhaftenden Blutresten und die Sterilisation der Patrone wesentlich erleichtert und vereinfacht wird.Upon completion of the hemoperfusion, the entire insert of each cartridge is removed and discarded so that the cleaning of blood residues adhering to the walls and the sterilization of the cartridge are made much easier and is simplified.
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Claims (1)
werden, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilchen (28) vor dem Einkapseln in die Kunststoffmembran mit einem niedermolekularen Aggregationshemmer, insbesondere Acetylsalicylsäure oder Xanthinol-Nicotinat beschichtet werden.hemoperfusion, in particular for use in a method according to claim 1, wherein the activated carbon particles for preparation are washed, dried, encapsulated in a plastic membrane and coated with human albumin
characterized in that the particles (28) are coated with a low molecular weight aggregation inhibitor, in particular acetylsalicylic acid or xanthinol nicotinate, before being encapsulated in the plastic membrane.
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