CN108339167A - 包括改进的内部过滤的透析器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及透析器及其制造方法，其中透析器包括管状透析器壳体，在其内部布置多个毛细管(10)，每个都沿着透析器壳体(30)的纵向方向延伸，并且横向于纵向方向并置，使得具有体积增加特性的填充物(20)布置在透析器壳体(30)的内壁与毛细管(10)之间。

Description

包括改进的内部过滤的透析器及其制造方法

技术领域

本发明涉及用于扩散与对流物质输送的透析器以用于移除大分子颗粒。

背景技术

除了使血液解毒以外，透析治疗的目标是从血液中去除由于透析的潜在肾功能不全积累在身体中的过多的水。这通过所谓的超过滤执行，在超过滤期间液体经由透析器从血液移除。

传统的透析器通常地包括具有纵向延伸部的管状透析器壳体，使得透析器的内部具有通常地在全部纵向延伸部上不改变或仅不显著地改变的横截面。在内部中，毛细管隔膜(中空纤维隔膜)设置为平行布置。毛细管隔膜共同形成体外血液循环的一部分，同时毛细管的外部与透析器壳体的内部形成透析溶液(透析液)的循环的一部分。两个循环沿着相反方向循环并且通过毛细管的半透膜彼此分离。通过所述半透膜，发生水与物质的交换。特别地，水和杂质被从患者的血液移除。增加直径或分子重量的反应产物以比较小杂质更差的方式在透析器中通过隔膜由扩散处理移除。

使用的不同的透析技术尤其是血液透析、血液透析滤过、高通量透析。

根据平衡通过半透膜(渗透作用)分离的两种流体的小分子物质的浓度的原理实施血液透析。与过滤隔膜分离，在一个侧面上提供了包括诸如钾和磷酸盐的电解质以及通常地通过尿液(例如，尿素、尿酸)去除的物质的血液。在隔膜的另一侧面上，提供低菌液(透析液)，低菌液的水通过反向渗透在线上准备中被调节，并且低菌液不含有废物并且包括以患者的相应需要定向的电解液的一部分。血液与透析液之间的半透过滤隔膜(透析隔膜)具有孔，其允许诸如水的小分子，通常地通过尿液去除的电解液与物质经过但是保留诸如蛋白质与血细胞的大分子。

为了血液透析滤过，结合使用血液透析和血液过滤。该方法特别地适用于慢性肾功能不全的情形中并且允许通过生理电解质溶液(稀释液)以受控的超滤替换移除低分子以及中分子物质。替换溶液在透析器以前或以后增加到血液并且再次在透析器中移除(超滤)。通过这种方式，可能产生致使更加有效地移除有毒物质的较高的跨膜流量。

最后，高通量透析理解为是具有高超滤系数(KUF>10)的血液透析，这以毫升指示每mmHg跨膜压力(TMP)实现的每小时超滤(Uf)。

图1示出了通过扩散方向与由箭头指示的强度的三个上述透析技术的功能的示意性描述，并且其尺寸(左手图)以及沿着管状透析器壳体的相应压力剖面(右手图)，即(a)用于血液透析,(b)用于血液透析滤过并且(c)用于高通量透析。

如通过图1(a)中的图明显的是，在由于隔膜的低可渗透性的正常血液透析中，即使是正TMP梯度(低超滤系数)，在血液(B)与透析液(D)之间也发生低的超滤。图1(b)中示出的图表示，在血液透析滤过期间，由于使用包括具有相似TMP梯度的高可渗透性的隔膜，因此实现了明显更高的超滤速率(高超滤系数)。最后，在图1(c)中的图描述了通过高通量透析，由于通过透析装置的高超滤率的体积控制，形成了沿着透析器的反向压力梯度并且在透析器过滤器中获得过滤/返回-过滤的通常剖面。基于该压力剖面，在透析器的近端区域中(图表的左侧)保持对流(对流物质传送)，同时在远端区域(图的右侧)中通过改变与压力梯度的反向相关的扩散方向发生返回-过滤，其中超滤能够通过所述返回-过滤显著地增加。由此，通过高通量透析能够实现对流部分，使得在不重新灌注替换溶液的情况下能够进行用于移除中分子的内部过滤。

移除所谓的中分子(蛋白质/蛋白质片段)被视为用于患者生还率差别的确定因素，患者通过所谓的低通量透析器(KUF<10)治疗几乎没有蛋白质的任何对流物质传送以用于小分子颗粒(分子)的大部分扩散移除，或者通过所谓的高通量透析器(KUF>10)治疗扩散与对流物质传送用于移除大分子颗粒(高达70kDA的蛋白质)。通过选择高超滤率的事实在透析处理期间获得几升的高对流传送，并且再次通过替换液体来更换移除的血液的液体质量。替换液体从灌注溶液或者直接地从透析液获得。两种选择都与在装置方面的增加的成本与努力相关联。

通过DE102015100070A1已知在透析液室中的内侧处具有环形收缩部的透析器壳体。所述收缩引起透析液的增加的压降以及由此增加的返回-过滤。

此外，在1998年9月的第3版、第54卷的Kidney International中，第979-985页示出了通过将O形环插入到隔膜束周围具有改进的对流性能的透析器。

用于增加透析器内部的对流传送的两种上述解决方案显示需要在制造方面作出大的努力并且由此制造成本显著地增加的缺点。例如，通过注塑成型制造壳体的不那么昂贵的模式不允许内部中的底切，并且薄的壁厚不允许通过来自外部的热和力使壳体收缩。壁厚的增加可能引起增加的材料需要以及较长的周期时间。

此外，由于可获得的空间将O形环引入到透析器的内部是非常困难的。纤维束(毛细管)被薄膜紧固地包围并且被推入或拉入到透析器中。然后移除薄膜。为了获得透析器的高清除(即，适当的净化效果)争取在透析器中的尽可能高的填充密度(也就是说，在透析器的横截面中最大数量的纤维)。通过这种方式，未保留用于可能被插入的其它环的空间，尤其是因为在传统透析器中以非破坏性方式插入束已经非常严格。

发明内容

本发明的潜在目的尤其是以小的附加制造努力来影响透析器的压力梯度，以使内部过滤通过再灌注达到血液透析过滤等级。

通过根据权利要求1的透析器以及根据权利要求13和15的制造方法实现了该目的。

相应地，填充物施加到包覆薄膜的一部分或者纤维束(毛细管束)自身，该填充物具有体积增加特性并且在其被引入到壳体以前不膨胀。这促进纤维束插入到纤维束与透析器壳体之间的狭窄区域中。然后可以根据填充物通过不同的机构触发体积的扩展(体积溶胀的激活)。膨胀的填充物起到流动阻力的作用并且增加了透析液与血液之间的压力差。

由此，根据本发明，通过相对于传统透析器明显改进的内部过滤实现了用于血液净化的透析器的简单制造。这造成中分子更好的清除以及由此改进的透析动作。

提出的解决方案还可以用于在当插入纤维时在无需扩大束的直径的情况下，在透析器的全部长度上增加纤维的填充密度。这里几乎全部薄膜以及相应地束被涂覆以聚合物。

在从属权利要求中描述了本发明的特别有利的实施方式。

附图说明

在下文中，将参照所附的附图详细地描述本发明的优选实施方式，在附图中：

图1示出了关于已知透析技术的基本信息；

图2示出了根据本发明的第一优选实施方式的纤维束；

图3示出了根据本发明的第一优选实施方式处于装配位置中的根据本发明的透析器的示意性纵向剖面；

图4示出了根据本发明的第一优选实施方式处于完全装配位置中的根据本发明的透析器的示意性纵向剖面；

图5示出了根据本发明的第二优选实施方式处于完全装配位置中的根据本发明的透析器的示意性纵向剖面；

图6示出了根据本发明的在装配期间的透析器的示意性纵向剖面；以及

图7示出了根据本发明的第三优选实施方式处于完全装配位置中的根据本发明的透析器的示意性纵向剖面。

具体实施方式

在下文中，将通过包括体积扩大的填充物的高通量透析器的示例描述本发明的优选实施方式。

在第一实施方式中，使用在有水存在时能够溶胀的填充物，优选能够由水溶胀的聚合物。例如，通过DE-A-19748631已知水溶胀聚合物。特别优选地是以(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酰胺和/或(甲基)丙烯酸为基础的均聚物或共聚物形式的水溶胀聚合物，其中在共聚物中能够使用适于与上述单体共聚的任意单体，上述单体不损坏共聚物的溶胀能力。优选地，共聚单体是丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、烯丙基化合物、醋酸乙烯酯、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羧丙基纤维素及其相应的盐盐(例如，钠盐)以及瓜尔半乳甘露聚糖衍生物等。在干的状态中，束的直径由此仅增加几毫米，由此允许该束容易地插入到透析器中。根据施加聚合物的地方，薄膜可以保持在透析器中或者可以被再次移除。聚合物环或条可以保持在透析器中。当在处理以前冲洗透析器时，例如，聚合物浸泡冲洗液的水并且其体积增加。交联聚丙烯酸吸收其固有水重量的500倍到1000倍。填充环的增加的体积阻碍透析液流动，并且在上游侧上致使压力增加以及在下游侧上致使压力减小。优选地，该体积增加设置为使得在毛细血管中的血液流动不受影响。通过这种方式，与传统透析器中相比，在下游侧上远远更多的水被通过由血液形成的真空按压通过毛细管壁到透析液侧。所述缺少的水可以通过在透析器的上游侧上的透析装置的体积控制从透析液取回并且能够被血液吸收。通过这种方式，在不必须添加例如用于从外部控制和/或调节再灌注的任何附加装置的情况下，在透析器内部发生高的内部过滤。

在下文中，将通过图2至图4详细地说明根据第一实施方式的透析器的结构和制造。

图2示出了根据第一实施方式的包括填充条的纤维束的示意性描述。由上述类型的干聚合物制造的条状填充物20被直接地应用于成束的多个毛细管10(纤维束)或者应用于包围纤维束的包覆薄膜，所述干聚合物具有超吸附特性并且由此在激活以后采用明显呈增加的体积。

图3示出了根据第一实施方式的透析器的示意性描述，透析器包括透析器壳体30和插入的毛细管10的纤维束以及条状填充物20。纤维束被引入(例如，拉)到透析器壳体30中。干聚合物的微小膨胀促进插入。

图4示出了透析器的示意性描述，透析器包括透析器壳体30和插入的毛细管10的纤维束和在例如通过将条状填充物20暴露到水促使体积增加以后的条状填充物20。当纤维束暴露到水时，填充物20的聚合物吸收水并且溶胀。由此，形成了透析液的流动收缩，这然后形成具有反向压力梯度与改进的返回过滤的图1(c)中示出的压力分布。

图5示出了根据第二实施方式透析器的示意性描述，透析器包括透析器壳体30与具有在其体积增加以后沿着透析器壳体30的纵向方向扩大的条状填充物20的插入的毛细管10的纤维束。条状填充物(聚合物条)20的宽度通过这种方式还可以几乎在透析器壳体30的总长度上延伸。该措施致使透析器的填充密度增加，这允许透析器的性能数据的改进总体上增加。

在上述实施方式中，填充物20的聚合物可以用于以可透水薄膜堆叠或用作凝胶式糊状物。WO2003020824A1，例如公开了以含有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的聚丙烯酸为基础的适当的自粘附凝胶基质作为交联剂。

此外，例如可以通过聚合物内容物和/或颗粒尺寸来调节溶胀的动力。

在下文中，参照图6和图7描述了具有作为聚合物泡沫的填充物的不同构造的另选第三实施方式。

图6示出了根据第三实施方式的具有在没有任何端盖的情况下敞开的透析器壳体30的透析器的示意性描述，透析器包括用于引入泡沫式填充物22的插入喷嘴40。

泡沫式填充物22的聚合物被经由长的喷嘴40引入或注入透析器壳体30的期望区域中。通过在硬化期间的化学反应，形成气体，这致使聚合物采取泡沫形状并且由此实现了体积的增加。塑料泡沫系统例如可以是在医学工程中使用的普通泡沫系统的任一个，包括例如双组份聚氨酯泡沫、双组分聚氨酯气雾剂定量泡沫和/或双组分环氧树脂泡沫。另选地，还可以使用硅树脂泡沫系统，或者能够将根据前两个实施方式的能够溶胀的聚合物引入到泡沫。

图7示出了根据第三实施方式的透析器壳体30的示意性描述，透析器壳体包括在体积增加以后的引入的泡沫式填充物22。

总之，已经描述了透析器及其制造方法，其中透析器包括管状透析器壳体，在管状透析器壳体内部布置多个毛细管10，每个毛细管都沿着透析器壳体30的纵向方向延伸，并且横切于纵向方向并置，使得具有体积增加特性的填充物22布置在透析器壳体30的内壁与毛细管10之间。

Claims (12)

1.一种透析器，包括管状透析器壳体(30)，所述管状透析器壳体内部布置有多个毛细管(10)，所述多个毛细管中的每个都沿着所述透析器壳体(30)的纵向方向延伸并且横向于所述纵向方向并置，并且具有体积增加特性的填充物(20,22)布置在所述透析器壳体(30)的内壁与所述毛细管(10)之间，其特征在于，所述填充物(20)被可透水薄膜包围或者所述填充物(20)是适于注入到所述透析器壳体(30)中的凝胶式糊状物或聚合物泡沫。

2.根据权利要求1所述的透析器，其中，所述毛细管(10)被薄膜包围并且所述填充物(20,22)布置在所述薄膜与所述透析器壳体(30)的内壁之间。

3.根据权利要求1所述的透析器，其中，所述填充物(20,22)构造为使得当操作所述透析器时，所述填充物的体积的增加不影响所述毛细管(10)的流速。

4.根据权利要求1所述的透析器，其中，所述填充物(20)是能够通过水溶胀的填充物。

5.根据权利要求4所述的透析器，其中，所述填充物(20)是能够通过水溶胀的聚合物。

6.根据权利要求5所述的透析器，其中，所述填充物(20)是以丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的至少一个为基础的均聚物或共聚物。

7.根据权利要求1所述的透析器，其中，所述填充物(20)是条状并且缠绕在横向于所述纵向方向的多个毛细管(10)周围。

8.根据权利要求7所述的透析器，其中，所述条状填充物(20)在所述透析器壳体(30)的总长度上沿着纵向长度延伸。

9.根据权利要求8所述的透析器，其中，所述聚合物泡沫是双组分聚合物泡沫。

10.一种制造透析器的方法，包括步骤：

将被可透水薄膜围绕或作为凝胶式糊状物的具有体积增加特性的填充物(20)施加到毛细管束(10)；

将包括施加的填充物(20)的所述束引入到透析器壳体(30)；以及

激活所述填充物的体积增加机能。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过供给液体激活所述体积增加机能。

12.一种制造透析器的方法，包括步骤：

将毛细管束(10)引入到透析器壳体(30)中；以及

通过将泡沫式填充物(22)注入到所述透析器壳体(30)中激活具有体积增加特性的泡沫式填充物(22)的体积增加机能。