DE3409000A1 - Dialyser with hollow fibres - Google Patents
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Abstract
Description
Dialysegerät mit HohlfasernDialysis machine with hollow fibers
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Dialysegerät mit einem Bündel von semipermeablen Hohlfasern, die für den Durchfluß von Blut geeignet sind, während an ihrer Außenfläche eine Dialyselösung geleitet wird, und mit einem zylindrischen, das Faserbündel aufnehmenden Gehäuse, das zwei Kopfenden hat, von denen jedes einen ersten und einen zweiten Verbindungsanschlufö für das Blut bzw. für die Dialyselösung hat, wobei an jedem Kopfende des Gehäuses die Enden der Fasern untereinander durch eine Füllmasse verbunden sind, welche das jeweilige Kopfende in eine Frontkammer, die mit dem ersten Anschluß und dem Inneren der Fasern in Verbindung steht, und in eine Ringkammer aufteilt, die die Enden der Fasern umgibt und mit dem zweiten Anschluß in Verbindung steht.The invention relates to a dialysis machine with a bundle of semipermeable hollow fibers for the Flow of blood are suitable while a dialysis solution is being passed on their outer surface, and with a cylindrical, the fiber bundle receiving housing which has two head ends, each of which has one first and second connection ports for the blood and for the dialysis solution, respectively, on each Head end of the housing the ends of the fibers to each other are connected by a filling compound, which the respective head end in a front chamber that is connected to the first Terminal and the interior of the fibers in communication, and divides into an annular chamber that divides the ends of the fibers surrounds and is in communication with the second port.
Derartige Dialysegeräte sind bekannt und werden üblicherweise in der klinischen.Praxis verwendet.Such dialysis machines are known and are commonly used in clinical practice.
Das Dialysegerät gemäß der Erfindung zeichnet sich durch rohrförmige Aufnahmeelemente aus für die Dialyselösung undurchlässigem Material aus, die die Endteile des Faserbündels einhüllen und von denen jedes die Innenwand der Ringkammer des zugehörigen Kopfendes des Gehäuses bildet und einen Lochkranz aufweist, dessen Löcher in der Nähe der Füllmasse in diese Ringkammer münden.The dialysis machine according to the invention is characterized by tubular receiving elements for the dialysis solution impermeable material that envelop the end portions of the fiber bundle and each of which forms the inner wall of the Forms annular chamber of the associated head end of the housing and has a ring of holes, the holes in the vicinity the filling compound open into this annular chamber.
Aufgrund dieser Maßnahme wird ein Dialysegerät zur Verfügung gestellt, das in seiner Anwendung äußerst wirkungsvoll ist. Insbesondere erlaubt die Anordnung der Lochkränze an den Enden des Faserbündels eine regelmäßige Zufuhr der Dialyselösung auf der gesamten Länge der Fasern. In dem Kopfende, in welchem die Dialyselösung in dasAs a result of this measure, a dialysis machine is made available which is extremely effective in its application is. In particular, the arrangement of the perforated rings at the ends of the fiber bundle allows a regular supply the dialysis solution along the entire length of the fibers. In the head end, in which the dialysis solution is poured into the
,2, 2
Dialysegerät eingespeist wird, wirken diese Löcher als Diffusionsdüsen, welche die Lösung zu dem Teil des Faserbündels leiten, der sich unmittelbar hinter der Füllmasse befindet. In analoger Weise sorgt am anderen Kopfende des Dialysegerätes die Anordnung der Löcher unmittelbar neben der Füllmasse dafür, daß die Dialyselösung in die Ringkammer und anschließend in den mit dieser verbundenen Ausgangsanschluß erst dann gelangt, wenn sie die Enden der Fasern benetzt hat. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Fasern über ihre gesamte Länge von der durchfließenden Dialyselösung beaufschlagt werden, welche normalerweise entgegengesetzt zu dem Blut strömt, wodurch die Bildung von Rückstauzonen verhindert wird, welche die Gesamtwirkung der Dialyse verschlechtern würden. Dialysis machine is fed, these holes act as diffusion nozzles, which the solution to the part of the fiber bundle guide, which is located immediately behind the filling compound. In an analogous way, takes care of the other head end of the dialysis machine the arrangement of the holes immediately next to the filling compound for the fact that the dialysis solution in the Annular chamber and then only reaches the output connection connected to this when it reaches the ends of the Has wetted fibers. In this way it is ensured that the fibers are separated from the flowing through over their entire length Dialysis solution are applied, which normally flows in the opposite direction to the blood, whereby the formation of backwater zones is prevented, which would worsen the overall effectiveness of the dialysis.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind.Further features and advantages of the invention emerge from the subclaims and from the following description of embodiments shown in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 eine teilweise geschnittene und teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Dialysegerätes gemäß der Erfindung,Figure 1 is a partially sectioned and partially broken open Side view of a dialysis machine according to the invention,
Figur 2 einen Querschnitt in der Ebene II-II der Figur 1
und
Figur 3 einen andere Ausführungform der Erfindung.Figure 2 shows a cross section in the plane II-II of Figure 1 and
Figure 3 shows another embodiment of the invention.
In den Figuren ist ein Dialysegerät 1 dargestellt, das dazu dient, Giftstoffe aus dem Blut eines Prtienten zuIn the figures, a dialysis machine 1 is shown that serves to remove toxins from a patient's blood
entfernen, dessen Nieren nicht funktionieren. 35remove whose kidneys are not working. 35
Das Dialysegerät 1 hat ein zylindrisches Gehäuse 2 aus durchsichtigem Kunststoff, das aus einem rohrförmigen Teil mit erweiterten Enden 3,4 besteht, welche zweiThe dialysis machine 1 has a cylindrical housing 2 made of transparent plastic, which consists of a tubular Part with widened ends 3.4 consists, which two
Kopfenden' bilden, die durch Deckel 5 und 6 abgeschlossen sind und mit dem übrigen Teil des Gehäuses normalerweise durch Kleben verbunden sind.Form head ends, which are completed by covers 5 and 6 and are usually bonded to the rest of the housing.
Zwei rohrförmige Anschlüsse 7 und 8 erstrecken sich in axialer Richtung von dem Gehäuse 2 und sind in der Mitte an dem jeweiligen Deckel 5 bzw. 6 ausgebildet.Two tubular connections 7 and 8 extend in axial direction of the housing 2 and are formed in the middle on the respective cover 5 and 6, respectively.
Zwei weitere, rohrförmige Anschlüsse 9 und 10 erstrecken sich radial von dem Gehäuse 2, und zwar ausgehend von dem jeweiligen, erweiterten Ende 3 bzw. 4.Two further, tubular connections 9 and 10 extend radially from the housing 2, starting from the respective, extended end 3 or 4.
Die Anschlüsse 7 und 8 dienen zum Einbau des Dialysegerätes 1 in einen Blutdialyse-Kreislauf in einer solchen Anordnung, in der der Blutstrom durch den Anschluß 7 in das Dialysegerät 1 gelangt und über den Anschluß 8 aus dem Dialysegerät 1 austritt.The connections 7 and 8 are used to install the dialysis machine 1 in a blood dialysis circuit in such a circuit Arrangement in which the blood flow passes through the connection 7 into the dialysis machine 1 and exits via the connection 8 the dialysis machine 1 exits.
Die Anschlüsse 9 und 10 dienen hingegen dazu, in dem Dialysegerät 1 den Strom einer Dialyselösung aufzubauen, der im Gegenstrom zu dem Blut gerichtet ist und über den Anschluß 10 in das Dialysegerät 1 gelangt und durch den Anschluß 9 aus diesem heraustritt.The connections 9 and 10, on the other hand, serve to build up the flow of a dialysis solution in the dialysis machine 1, which is directed in countercurrent to the blood and reaches the dialysis machine 1 via the connection 10 and through the Terminal 9 emerges from this.
Mit 11 ist ein Bündel aus Hohlfasern bezeichnet, die aus semipermeabler!] Material bestehen, beispielsweise Zellophan oder Cuprophan. Das Bündel 11 ist von einem rohrförmigen Mantel 12 aus einem Material umhüllt, das für die Dialyselösung und vorzugsweise auch für das Blut undurchlässig isfc·11 denotes a bundle of hollow fibers made of semi-permeable!] Material, such as cellophane or cuprophane. The bundle 11 is surrounded by a tubular shell 12 made of a material which is impermeable ISFC for the dialysis solution, and preferably also for the blood ·
Der Mantel 12 besteht aus einer Folie, die eng um das Faserbündel 11 gewickelt ist, bevor dieses in das Gehäuse 2 eingeschoben wird. Das Einführen des Bündels 11 in das gg rohrförmige Gehäuse 2 wird dadurch wesentlich erleichtert, daß der um das Bündel 11 gewickelte Mantel 12 dem Bündel eine gewisse axiale Steife verleiht.The jacket 12 consists of a film that is tightly wrapped around the fiber bundle 11 before it is in the housing 2 is inserted. The introduction of the bundle 11 into the tubular housing 2 is made much easier as a result, that the jacket 12 wrapped around the bundle 11 gives the bundle a certain axial stiffness.
An der Außenseite hat der Mantel 12 Ringrippen 13, die dazu dienen, eine Abdichtung zwischen der Innenwand des Gehäuses 2 und dem Mantel 12 herzustellen.On the outside of the jacket 12 has annular ribs 13 which serve to create a seal between the inner wall of the housing 2 and the jacket 12.
An jedem Kopfende des Gehäuses 2 sind die Faserenden des Bündels 11 untereinander durch eine Füllmasse 14 bzw. 15 verbunden, welche aus einem für das Blut und die Dialyselösung undurchlässigem Material besteht, beispielsweiseAt each head end of the housing 2, the fiber ends of the bundle 11 are surrounded by a filling compound 14 and 15, respectively connected, which consists of a for the blood and the dialysis solution impermeable material, for example
Polyurethan.
10Polyurethane.
10
Jede Füllmasse 14, 15 hat näherungsweise die Form einer Scheibe und wird von den Faserenden des Bündels 12 vollständig durchlaufen. Each filling compound 14, 15 has approximately the shape of a disk and is completely traversed by the fiber ends of the bundle 12.
Jedes Kopfende des Gehäuses 2 des Dialysegerätes 1 ist mithin durch die entsprechende Füllmasse 14 bzw. 15 in zwei Kammern aufgeteilt.Each head end of the housing 2 of the dialysis machine 1 is therefore in by the corresponding filling compound 14 or 15 divided into two chambers.
In dem Kopfende, durch das der Blutstrom in das Dialyse-In the head end through which the blood flow to the dialysis
gerät 1 gelangt, bildet die Füllmasse 14 eine Frontkammer 16, die mit den Hohlräumen in den Fasern und mit dem Anschluß 7 in Verbindung ist, und eine Ringkammer 17, die die Enden der Fasern umgibt und mit dem Anschluß 9 indevice 1 arrives, the filling compound 14 forms a front chamber 16, which with the cavities in the fibers and with the connector 7 is in communication, and an annular chamber 17 surrounding the ends of the fibers and connected to the connector 9 in
Verbindung steht.
25Connection.
25th
Aufgrund einer völlig analogen Geometrie bildet auch am entgegengesetzten Ende des Dialysegerätes 1 die Füllmasse 15 eine Frontkammer 18, die mit dem Anschluß 8 in Verbindung ist, und eine Ringkammer 19, in die der AnschlußDue to a completely analogous geometry, the filling compound is also formed at the opposite end of the dialysis machine 1 15, a front chamber 18, which is in communication with the connection 8, and an annular chamber 19 into which the connection
10 mündet.10 opens.
In ansich bekannter Weise sind die Füllmassen 14 und Ί5 durch Aushärten eines Polyurethanharzes gebildet, das um die Enden des Faserbündels 11 gegossen oder gespritzt ist, nachdem dieses in das Gehäuse 2 eingeführt worden ist. Die Harzmasse dringt dabei in die Zwischenräume zwischen den Fasern, die auf diese Weise miteinander ver-In a manner known per se, the filling compounds 14 and Ί5 formed by curing a polyurethane resin which is poured or injected around the ends of the fiber bundle 11 is after this has been inserted into the housing 2. The resin mass penetrates into the gaps between the fibers, which are connected to one another in this way
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bunden werden, und auch in die inneren Hohlräume der Fasernselbst .bound, and also into the internal voids of the fibers themselves.
Um zu vermeiden, daß die Harzmasse aus Gründen der KapLllarwirkung zu weit zwischen den Fasern eindringt und dadurch die wirksame Länge für die Dialyse verringert, wird das Gehäuse 2 um eine mittlere Achse gedreht, die orthogonal zur Hauptachse des Körpers des Dialysegerätes 1 verläuft.In order to avoid that the resin mass for reasons of KapLllarffekt penetrates too far between the fibers and thereby reduces the effective length for dialysis, this will Housing 2 rotated about a central axis which runs orthogonally to the main axis of the body of the dialysis machine 1.
Mach dem Aushärten der Harzmasse wird jedes Ende des Faserbündels 11 beschnitten, so daß die Enden der Fasern, die durch die Harzmasse verschlossen sind, entfernt werden; nach dem Anbringen der Deckel 5 und 6 haben dann die inneren Hohlräume der Fasern freie Verbindung mit den Frontkammern 16 und 18.After the resin composition has hardened, each end of the fiber bundle 11 is trimmed so that the ends of the fibers that are sealed by the resin composition, are removed; after attaching the cover 5 and 6 then have the inner cavities of the fibers free communication with the front chambers 16 and 18.
Aufgrund der Zentrifugalwirkung während des Aushärtens des Kunstharzes nehmen die in das Innere des Dialysegerätes 1 gerichteten Seiten der Füllmassen 14 und 15 ein zylindrisches Profil ein, dessen Achse mit der Achse zusammenfällt, um die das Dialysegerät in Rotation versetzt worden ist.Due to the centrifugal effect during the hardening of the synthetic resin, they enter the interior of the dialysis machine 1 directed sides of the filling compounds 14 and 15 a cylindrical Profile whose axis coincides with the axis around which the dialysis machine has been set in rotation.
Mit 20 und 21 sind zwei Lochkränze bezeichnet, die in den Mantel 12 auf der Schnittkurve zwischen der Hüllfläche des Faserbüadels 11 und der Innenseite des zylindrischen Profils der Füllmassen 14 und 15 liegen. Die Löcher der Lochkränze verbinden das Innere des Mantels 12, d.h. die Zwischenräume zwischen den Fasern, mit den Ringkammern 17 und 18.With 20 and 21 two perforated rings are referred to, which are in the jacket 12 on the intersection between the envelope surface of the Faserbüadels 11 and the inside of the cylindrical profile of the filling compounds 14 and 15 lie. The holes of the perforated rings connect the interior of the sheath 12, i.e. the spaces between the fibers, to the annular chambers 17 and 18.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Dialysegerät 1 umhüllt der Mantel 12 nur den Mittelteil des Faserbündels 11, während die Lochkränze 20 und 21 an den axial äußeren Enden von zwei Rohrkörpern 3a, 4a vorgesehen sind, von denen sich 3g jeder auf einer Verlängerung des den kleineren Durchmesser aufweisenden Mittelteils des Gehäuses 2 innerhalb des zugehörigen Kopfendes 3 bzw. 4 des Gehäuses 2 erstreckt.In the dialysis machine 1 shown in Figure 3, the jacket 12 envelops only the central part of the fiber bundle 11, while the perforated rings 20 and 21 are provided at the axially outer ends of two tubular bodies 3a, 4a, of which 3g each on an extension of the smaller diameter having central part of the housing 2 extends within the associated head end 3 or 4 of the housing 2.
Der axial äußere Rand jedes Rohrkörpers 3a, 4a, der einstückig mit dem übrigen Gehäuse 2 ausgebildet ist und aus einem für das Blut und die Dialyselösung undurchlässigem Material besteht, ist in der zugehörigen Füllmasse eingebettet, so daß das erweiterte Ende 3 die Innenwand der Ringkammer 17 und das erweiterte Ende 4 die Innenwand der Ringkammer 19 bilden.The axially outer edge of each tubular body 3a, 4a, which is formed in one piece with the rest of the housing 2, and from is made of a material that is impermeable to the blood and the dialysis solution, is embedded in the associated filling compound, so that the widened end 3 is the inner wall of the annular chamber 17 and the widened end 4 is the inner wall the annular chamber 19 form.
2Q Bei der Anwendung des Dialysegerätes gemäß der Erfindung wird der Blutstrom über den Anschluß 7 in die Fronkammer 16 geleitet. Von der Frontkammer 16 strömt das Blut in das Innere der Hohlfasern des Bündels 11 und sammelt sich anschließend in der Frontkammer 18, um anschließend das2Q When using the dialysis machine according to the invention the blood flow is passed through the connection 7 into the front chamber 16. From the front chamber 16, the blood flows into the interior of the hollow fibers of the bundle 11 and collects then in the front chamber 18 to then the
^c Dialysegerät über den Anschluß 8 zu verlassen.^ c Leave the dialysis machine via port 8.
Die Dialyselösung wird über den Anschluß 10 in die Ringkammer 19 geleitet. Über die Öffnungen des Lochkranzes 21, die als Diffusordüsen wirken, beaufschlagt die Dialyse-The dialysis solution is fed into the annular chamber 19 via the connection 10. Via the openings in the perforated ring 21, which act as diffuser nozzles, act on the dialysis
2Q lösung die Endbereiche der Fasern, die sich unmittelbar neben der Füllmasse 15 befinden. Dadurch, daß die Löcher des Lochkranzes 21 auf der Überschneidungskurve zwischen der Hüllfläche des Faserbündels 11 und der Zylinderfläche der Füllmasse 15 liegen, wird die Bildung von Stauzonen 2Q solution the end areas of the fibers that are located directly next to the filling compound 15. The fact that the holes of the perforated ring 21 lie on the intersection curve between the envelope surface of the fiber bundle 11 and the cylindrical surface of the filling compound 15 results in the formation of stagnation zones
2g der Dialyselösung verhindert und gewährleistet, daß die Enden aller Fasern des Bündels 11 für die Dialyse vollständig ausgenutzt werden. 2 g of the dialysis solution prevents and ensures that the ends of all fibers of the bundle 11 are completely used for the dialysis.
Die vollständig analoge Ausbildung des Lochkranzes 20 am _ gegenüberliegenden Ende des Dialysegerätes bewirkt, daß die Dialyselösung in die Ringkammer 17 und von dieser in den Ausgangsanschluß 9 erst dann gelangt, wenn sie auch iie Enden der Fasern des Bündels 11 benetzt hat, die sich unmittelbar neben der Zylinderseite der Füllmasse 14 be- _,._ finden.The completely analogous formation of the perforated ring 20 at the opposite end of the dialysis machine has the effect that the dialysis solution only reaches the annular chamber 17 and from this into the output connection 9 when it does i has wetted the ends of the fibers of the bundle 11, which are located directly next to the cylinder side of the filling compound 14 _,._ Find.
Claims (6)
10"lie on a cylinder surface", the axis of which is orthogonal to the axis of the housing (2), and that the perforated rings (20, 21) extend on the intersection curves between the receiving elements (12; 3a, 4a) and the cylinder surface.
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