CS203920B2

CS203920B2 - Dialysis membrane for the homodialysis

Info

Publication number: CS203920B2
Application number: CS774060A
Authority: CS
Inventors: Werner Henne; Gustav Duenweg; Werner Schmitz; Raimund Pohle; Friedrich Lawitzki
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1976-06-22
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1981-03-31
Also published as: JPS566788B2; AT356795B; SE435680B; NL7706609A; IT1078944B; IL52259A; NO142736B; FR2355540A1; NO142736C; IL52259A0; AU2610577A; US4164437A; ES459746A1; FR2355540B1; GB1525448A; CA1107656A; NO772074L; SE7707151L; AU503682B2; JPS5313595A

Description

Vynález se týká dialyzační membrány pro hemodialýzu ve formě dutého vlákna, fólie ve tvaru trubice nebo ploché fólie z celulózy, regenerované z roztoku Schweizerova činidla, jakož i způsob výroby této membrányV umělých ledvinách se užívají zejména membrány z regenerované celulózy, které byly získány zvlákňováním z roztoku Schweizerova činidla, protože při použití těchto membrán je možno dosáhnout správného poměru hydrodynamiky a difúzní permeability pro metabolity lidského organismu. Proti přirozeným orgánům však má umělý orgán přece řadu nevýhod a je proto zapotřebí nalézt nové membrány a nové dialyzační techniky. Výhodný směr těchto výzkumů ukazují zejména práce Schribnerovy školy, které se týkají významu střední molekulové váhy 500 až 3000, kterou má tak zvaná „střední molekula.”

Pokusy s novými membránami vedly z části k vyšší permeabilitě pro molekuly se střední molekulovou hmotností, přičemž se však současně zvýšila hydrodynamická permeabilita (ultrafiltrace), zčásti do té míry, že bylo nutno vyvinout nové dialyzační techniky, aby bylo vůbec možno uvedené membrány užít bez podstatných nevýhod.

Bylo by tedy účelné vyřešit uvedený prob2 lém tak, že by v díalyzačním přístroji dialyzát proudil adsorpčním prostředkem. Takové zařízení je popsáno například v DT-OS 2 444 540. Dialyzační komora, oddělená semipermeabllní membránou od prostoru, jímž protéká krev, je vyplněna adsorpčním materiálem, s výhodou aktivním uhlím. V tomto případě je nutno pečlivě volit typ a formu částic aktivního uhlí, aby nedošlo v průběhu provozu k jejich rozrušení a tím i k poškození jemné membrány, současně je nutno dosáhnout dostatečné bezpečnosti provozu, aby nebylo využití těchto zařízení spojeno s rizikem pro nemocného. Dosud známými způsoby není možno dostatečnou bezpečnost provozu zajistit.

Vynález si klade za úkol navrhnout dialyzační membránu ve formě dutého vlákna, fólie ve formě trubice nebo ploché fólie z celulózy, regenerované z roztoku Schweizerova činidla tak, aby byla vhodná k hemodialýze při použití adsorpčního činidla při současné bezpečnosti celého provozu.

Předmětem vynálezu je tedy dialyzační membrána pro hemodialýzu, ve tvaru dutého vlákna, fólie ve tvaru trubice nebo ploché fólie z celulózy, regenerované z roztoku

Schweizerova činidla, složená alespoň ze dvou pevně k sobě lnoucích vrstev, vyznačující se tím, že jedna vnitřní vrstva (1) je vytvořena z regenerované celulózy a alespoň jedna druhá vrstva (2) je z regenerované celulózy obsahující až 95 % hmot, částic adsorpčního - činidla, například aktivního uhlí, kysličníku hlinitého, kysličníku zirkoničitého, fosforečnanu zirkoničitého, kysličníku křemíku a/nebo křemičitanu, S výhodou tvoří adsorpční materiál 1 až 95 % hmot, díalyzační membrány ve tvaru dutého vlákna nebo 0,1 až 95 . % hmot, v případě, že dialyzační membrána je fólie ve tvaru trubice nebo plochá fólie,

Obvykle není zapotřebí přidat více než 75 ' % hmot, adsorpčního činidla, běžně se přidává 20 až 70 % hmot, tohoto činidla,

Vrstva obsahující adsorpční činidlo má s výhodou tloušťku 10 až, 100 ,um, Regenerovanou celulózou je s výhodou čistá celulóza, je však také možno . užít přídavku modifikované celulózy, například karboxymethylcelulózy,

Membrána ve tvaru dutého vlákna podle vynálezu má při průměru 50 až 1000 μΐη s výhodou 100 až 300 celkovou tloušťku stěny 20 až 100, s výhodou 30 až 50 μΐη, Vrstva z čisté regenerované celulózy, popřípadě z derivátu celulózy, je obvykle o něco tenčí než vrstva s obsahem adsorpčního činidla a má tloušťku 1 až 10, s výhodou 5 až 15 μΐη,

V případě fólie ve tvaru trubice nebo ploché fólie je tloušťka vrstvy s obsahem adsorpčního činidla 10 až 100, s výhodou 20 až 50 μνη, vrstva z regenerované celulózy má tloušťku 1 až 10, s výhodou 4 až 6 μΐη, Je výhodné, aby v případech, kdy vnitřní vrstva má tloušťku 5 («m nebo menší, byla této vrstvě přiřazena další vrstva z regenerované celulózy, o tloušťce 1 až 5, s výhodou 2 až 3 μΐη, a tato vrstva ' s výhodou pevně lne na zevní vrstvu celulózy, v níž je uzavřeno adsorpční činidlo.

Dialyzační membrána podle vynálezu ve formě dutého vlákna může obsahovat částice se střední velikostí až 40 μπι, Znamená to, že alespoň 80 % těchto částic má průměr 40 ^m nebo menší, Přítomnost jednotlivých částic s velkým průměrem není škodlivá, . Při použití dialyzační membrány podle vynálezu jako fólie ve formě trubice nebo ploché fólie mají mít největší ' částice adsorpčního činidla průměr, který je menší než 75 % tloušťky uvedené vrstvy, do níž jsou částice -zapracovány, Při větším průměru částic může dojít k tomu, že se dialyzační membrána protrhne na straně odvrácené od krevního proudu působením částic adsorpčního činidla, což může vést k jejímu poškození a netěsnosti, Je tedy vhodné použít částice adsorpčního činidla se střední velikostí částic . 20 až 40 μΐη.

Adsorpční činidla použitelná v membránách podle vynálezu jsou aktivní uhlí, kysličník hlinitý, kysličník ' nebo fosforečnan zirkoničitý, kysličníky křemíku a/nebo křemičitanu, Tato adsorpční činidla se užívají ve velmi jemně rozptýlené formě, Vhodné adsorpční činidlo se volí podle látky, kterou mají vázat, například je možno pomocí aktivního uhlí ' s velkými póry adsorbovat molekuly se střední molekulovou hmotností, kdežto aktivní uhlí s menšími póry lépe adsorbuje látky s nižší molekulovou hmotností, K adsorpcí fosforečnanů jsou vhodné zejména kysličníky hliníku, kdežto jemně rozptýlené kysličníky křemíku je možno užít pro poměrně různé účely, Velmi vhodnými adsorpčními činidly jsou zejména kysličník a fosforečnan zirkoničitý a křemičitany, Uvedená adsorpční činidla mohou být užita jednotlivě nebo ve směsi, S výhodou se však vytváří pro každé adsorpční činidlo oddělená vrstva, popřípadě při různém množství jednotlivých adsorpčních . činidel,

Vrstva, která je ' ve styku s krví, je obvykle z regenerované celulózy, Může však obsahovat až 70 % derivátu celulózy, ' zvláště takového, který zvyšuje propustnost pro rozpuštěné látky, Vhodnými deriváty jsou karboxymethylcelulóza, alkylcelulóza nebo aminocelulóza,

Podle jednoho provedení je dutý prostor dutého vlákna vyplněn isopropylmyristátem, Tento prostředek, který se vede při výrobě vlákna středním prostorem jako kapalina vytvářející dutý prostor, zůstává s výhodou ve vláknu až do jeho použití, Má oproti jiným kapalinám, jako halogenovaným uhlovodíkům, toluolu, fenolům apod,, jichž je také možno použít, tu výhodu, že je úplně nerozpustný ve vodě a má viskozitu vyšší než voda (3 až 4 cPJ, Mimoto lze tuto látku snadno odstranit ethanolem, je dobře rozpustná a netoxická a nepůsobí nepříznivě na krev,

Dialyzační membrána podle vynálezu - ve formě dutého vlákna se vyrábí zvlákňováním z roztoku Schweizerova činidla známou tryskou pro vytlačování dvousložkových materiálů, a to tak, že jeden z' roztoků obsahuje 0,1 až 90 hmot, % jemně rozptýleného adsorpčního činidla se střední velikostí částic až 40 μΐη, vztaženo na podíl celulózy ve zvlákňovaném roztoku, kdežto druhý roztok se skládá z roztoku Schweizerova 'činidla a čisté celulózy nebo derivátu celulózy, přičemž se současně do dutého prostoru vznikajícího vlákna vede isopropylmyristát,

Při výrobě dialyzační membrány podle vynálezu ve formě fólie ve formě trubice nebo ploché fólie se postupuje tak, že se užije trysky alespoň s dvěma od sebe oddělenými štěrbinami těmito štěrbinami procházejí roztoky Schweizerova činidla, z nichž alespoň jeden obsahuje částice' adsorpčního činidla, a proudy vycházející z různých štěrbin trysky se bezprostředně po výstupu z trysky kladou nad sebe a pak se vedou vzduchem na vzdálenost nejvýš 15 až 50násobku štěrbiny do srážecí lázně,

Srážecí lázně mohou být známého kupramoniového typu, užívá se i známých pracích lázní, Srážením, které vzniká ze srážecí lázS ně, jsou jednotlivé proudy spolu pevné spojeny.

V následujících příkladech bude popsán způsob výroby membrány podle vynálezu.

Příklad 1

Způsob výroby roztoku adsorbčního činidla

Roztok Schweizerova činidla se mísí s adsorpčním činidlem, například s aktivním uhlím, tak aby vzniklá disperze byla kontinuálně odčerpávána a přicházela před mísícím šnekem do styku s proudem roztoku celulózy v poměru 5,5 hmot, dílů aktivního uhlí na 4,5 hmot, dílů celulózy. Disperze se získá tak, že se aktivní uhlí disperguje ve vodě s přísadou amoniaku a tylózy a suspenze se mele dva dny v kuličkovém mlýně. Pak se suspenze vede do zásobníku, v němž se neustále míchá přečerpáváním. 100 g této disperze má následující složení:

aktivní uhlí 24,0g

NH3 0,5g tylóza 0,4g voda 75,1g

Příklad 2

Způsob výroby dialyzační membrány

a) Membrána ve tvaru dutého vlákna

Výroba dialyzační membrány podle vynálezu ve formě dutého vlákna, skládajícího se ze dvou vrstev o tloušťce 300 μτη. při Houšce vnitřní membrány 10 μΐη a tloušťce desky s obsahem adsorpčního činidla 50 μΐη se provádí následujícím způsobem:

Adsorpční vrstva z příkladu 1 se přivádí čerpadlem do zevního prstence trysky s dvěma prstencovými štěrbinami. Do vnitřní prstencové štěrbiny téže vrstvy se současně vede 9% roztok Schweizerova činidla, který obsahuje celulózu, kdežto centrálním otvorem trysky se přivádí isopropymyristát.

Množství uvedených tří kapalin se řídí tak, aby po průchodu lázní s obsahem zásady, lázní s obsahem kyseliny sírové a vodnou lázní s následným usušením vlákna odpoví ným rozměrům výsledného vlákna. Průměrem se rozumí vnitrní průměr dutého vlákna. Provádí-li se postup tak, že se odebírá 20 m vlákna za minutu, je nutno přivádět následující množství roztoku:

Složka ml/min plnicí kapalina1,42 roztok Schweizerova činidla s roztokem celulózy1,98 roztok s obsahem adsorpčního činidla10,8 bj Fólie ve tvaru trubice

Tryskou, která obsahuje dva nebo více prstencovitých otvorů, tak jak je znázorněno na obr. 2, se vytlačují roztoky v Schweizerově činidle a koagulují ve srážecí lázni. Vnitřní prostor se plní plynem nebo kapalinou, například vodou, čímž se vnitřní vrstva pevně spojí se zevní vrstvou. Fólie se zploští tak, že se vede ve srážecí lázni přes válec a pak se zpracovává známým způsobem. Vnitřní prstencovitou štěrbinou se obvykle vede roztok celulózy, další prstencovitou štěrbinou týž roztok s obsahem adsorpčního činidla. Popřípadě je možno dalšími štěrbinami, tak jak je znázorněno na obr. 4, vytlačovat ještě další roztok Schweizerova činidla v tenčí vrstvě.

Příklad 3

Použití membrány podle vynálezu

Membrána z příkladu 2 byla uložena do zkušebního dialyzátoru a byla zkoušena na ultrafiltraci i na hodnoty Clearenc in vitro. Hodnoty ultrafiltrace a propustnosti pro vodu jsou přes velmi tenkou stěnu membrány poměrně nízké, a to 3 až 4 ml/h . m² . mm Hg při 37 °C.

Clearenc pro kreatinin a vitamín B12 byl stanoven při účinné povrchové ploše 1 m²při standardním průtoku QB = 200 ml/min a QD = 500 ml/min. Typické hodnoty získané při použití membrány podle vynálezu jsou uvedeny v následující tabulce.

7	8
Clearenc	Tabulka močovina ml/min.m²
kreatinin ml/min.m²	vitamín Bi2 ml/min.m²
fólie ve tvaru trubice	125	114	21
známého typu fólie podle vynálezu ve tvaru trubice s aktivním	121	95	60
uhlím M-typ fólie podle vynálezu ve tvaru trubice s aktivním	125	130	50
uhlím L-typ fólie podle vynálezu ve	_	137	65

formě dutého vlákna s aktivním uhlím

Velmi vysoký Clearenc pro vitamín při střední hodnotě ultrafiltrace lze připsat adsorpci, která podporuje dialýzu.

Vynález bude dále osvětlen v souvislosti s vyobrazeními 1 až 6.

Na obr. 1 je znázorněn příčný rez dialyzační membránou podle vynálezu ve tvaru trubicové fólie. Na výkrese je znázorněna vnitřní vrstva 1 z celulózy regenerované z roztoku Schweizerova Činidla a druhá vrstva 2, ze směsi celulózy a adsorpčního činidla.

Na obr. 2 je znázorněn řez tryskou pro výrobu trubicové fólie, která se užívá к získání dialyzační membrány podle vynálezu. Kapilárou se přivádí plyn nebo kapaliny. Prstencovitou štěrbinou 5 se přivádí roztok celulózy ve Schweizerově činidle, kdežto prstencovitou štěrbinou 6 roztok celulózy ve Schweizerově činidle s příměsí adsorpčního činidla.

Na obr. 3 je znázorěn příčný řez dialyzační membránou podle vynálezu ve tvaru trubicové fólie, přičemž se membrána skládá z vnitřní vrstvy 1 a zevní vrstvy 3 z celulózy, regenerované z roztoku Schweizerova činidla. Mezi oběma těmito vrstvami je uložena druhá vrstva 2 ze směsi celulózy a adsorpčního činidla.

Na obr. 4 je znázorněn řez tryskou pro výrobu trubicovité fólie z obr. 3. Tryska obsahuje vstup 4 pro plyn nebo kapalinu a prstencovité štěrbiny 5 a 6 pro přívod roztoku celulózy ve Schweizerově činidle a pro roztok s obsahem adsorpčního činidla, stejně jako na obr. 2, a mimoto třetí prstencovitou štěrbinu 7, která je užita pro vytlačování zevní vrstvy 3 z čisté celulózy.

Na obr. 5 je znázorněn příčný řez dialyzační membránou podle vynálezu ve tvaru ploché fólie. Tato fólie má vnitřní vrstvu 1, která je ve styku s krví a je z celulózy regenerované z roztoku Schweizerova činidla. Druhá vrstva 2 je z celulózy a adsorpčního činidla.

Na obr. 6 je znázorněn příčný řez dialyzační membránou ve tvaru dutého vlákna Toto vlákno má vnitřní vrstvu 1 z celulózy regenerované z roztoku Schweizerova činidla. Tato vrstva je ve styku s krví. Druhá vrstva 2 je z celulózy a adsorpčního činidla. Střední prostor 8 je vyplněn kapalinou, například isopropylmyristátem.

Claims

PŘEDMĚT

1. Dialyzační membrána pro hemodialýzu, ve tvaru dutého vlákna, fólie ve tvaru trubice nebo ploché fólie z celulózy regenerované z roztoku Schweizerova činidla, skládající se alespoň ze dvou pevně к sobě lnoucích vrstev, vyznačující se tím, že jedna, vnitřní vrstva (1) je vytvořena z regenerované celulózy a alespoň jedna druhá vrstva (2) je z regenerované celulózy obsahující až 95% hmotnostních částic adsorpčního činidla, například aktivního uhlí, kysličníku hlinitého, kysličníku zirkoničitého, fosforečnanu zirkoničitého, kysličníku křemíku a/nebo křemičitanu.

2, vyznačující se tím, že na straně dialyzátu má uspořádánu další vrstvu (3), prostou adsorpčního činidla.

2. Dialyzační membrána podle bodu 1, vyznačující se tím, že druhá vrstva (2), obsahující adsorpční činidlo, má tloušťku 10 až 100 (um.

3, vyznačující se tím, že duté vlákno je tvořeno dvěma pevně к sobě lnoucími vrstvami, z nichž první vnitřní vrstva (1) je z regenerované celulózy, popřípadě z derivátu celulózy, druhá vrstva (2) je z regenerované celulózy obsahující 1 až 95 % hmot, stejnoměrně rozptýlených částic adsorpčního činidla s průměrem velikosti částic do 40 μΐη.

3. Dialyzační membrána podle bodů 1 a

VYNALEZU

4. Dialyzační membrána podle bodů 1 až

5. Dialyzační membrána podle bodu 4, vyznačující se tím, že vnitřní vrstva (1), vytvořená z čisté regenerované celulózy, popřípadě z derivátu celulózy, je uložena na straně dutého vlákna, která je ve styku s krví.

s

β.

Dialyzační membrána podle bodů 4 a 5, vyznačující se tím, že vnitřní prostor (8) dutého vlákna je vyplněn isorpopylmyristátem.

7. Dialyzační membrána podle bodů 1 až 3, vyznačující se tím, že se fólie ve formě trubice nebo plochá fólie skládá alespoň z dvou pevně к sobě lnoucích vrstev, z nichž první vnitřní vrstva (lj, prostá adsorpčního činidla, je z regenerované celulózy a je ve styku s krví a alespoň jedna druhá vrstva (2) z regenerované celulózy obsahuje 0,1 až 95 % hmot, částic adsorpčního činidla o průměru částic rovném 0,1 až 75 % tloušťky druhé vrstvy (2).

8. Dialyzační membrána podle bodu 7, vyznačující se tíím, že druhá vrstva (2) obsahuje 20 až 70 °/o hmot, adsorpčního činidla.

9. Způsob výroby dialyzační membrány pro hemodialýzu podle bodu 1, ve formě dutého vlákna z regenerované celulózy zvlákňováním roztoku celulózy ve Schweizerově činidle pomocí trysky, opatřené dvěma prstencovitými štěrbinami, vyznačující se tím, že se jednou štěrbinou trysky vytlačuje je den z obou zvlákňovacích roztoků, který obsahuje 0,1 až 90 % hmot, jemně rozptýleného adsorpčního činidla o průměru částic až 40 μτη, vztaženo na. podíl celulózy ve zvlákňovaném roztoku, zatímco druhou štěrbinou trysky se vytlačuje druhý z těchto roztoků, který sestává z čisté celulózy ve Schweizerově činidle, popřípadě z derivátu celulózy v uvedeném činidle, centrálním otvorem trysky se vede kapalina, vytvářející dutý prostor vlákna, a všechny tyto složky se vedou do srážecí lázně.

10. Způsob výroby dialyzační membrány pro hemodialýzu podle bodů 7 a 8 ve tvaru fólie ve formě trubice nebo ve tvaru ploché fólie, vyznačující se tím, že se zvlákftovací tryskou, opatřenou alespoň dvěma od sebe oddělenými štěrbinami, vytlačuje alespoň jeden roztok celulózy ve Schweizerově činidle, přičemž alespoň jeden z těchto roztoků obsahuje adsorpční činidlo, a proudy z různých štěrbin zvlákňovací trysky se bezprostředně po výstupu z trysky kladou na sebe a po průchodu vzduchem v délce nejvýš 50násobku štěrbiny se společně vedou do srážecí lázně.