DD207607A3

DD207607A3 - Hohlfaserdialysator

Info

Publication number: DD207607A3
Application number: DD82240258A
Authority: DD
Inventors: Jens Finke; Volker Ludwig; Siegfried Garbe; Juergen Lehmann; Rainer Tietze; Kurt Brethauer; Manfred Schubert; Peter Loetzsch
Original assignee: Jens Finke; Volker Ludwig; Siegfried Garbe; Juergen Lehmann; Rainer Tietze; Kurt Brethauer; Manfred Schubert; Peter Loetzsch
Priority date: 1982-05-28
Filing date: 1982-05-28
Publication date: 1984-03-07
Also published as: DE3304353A1; FI831923L; FI831923A0; CS246683A1; CS245495B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hohlfaserdialysator zur Stofftrennung in Fluiden. Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der technischen und qualitativen Parameter derartiger Dialysatoren und die Senkung des technischen und kostenmaessigen Aufwandes. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass die Enden von Hohlfasern auf jede Seite mit je einem Rand einer fluiddichten Einlage in ein jeweils gemeinsames Vergussstueck eingebettet sind und mindestens eine von der Einlage gebildete, sich zwischen Gehaeusemantel und ideeller Gehaeuselaengsachse erstreckte spiralfoermige, mit den Hohlfasern ausgelegte Kammer vorhanden ist. Die Einlage kann so gewickelt sein, dass sie am Gehaeusemantel, an der ideellen Gehaeuselaengsachse oder an beiden Stellen Umkehrenden aufweist, so dass durch Perforierungen an den Umkehrenden untereinander verbunden sind.

Description

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Hohl'faserdialysator ·> Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft einen Hohlfaserdialysator zur Stofftrennung (Dialyse, Ultrafiltration, Osmose j Umkehrosmose.) in Fluiden, meer insbesondere in künstlichen !Tieren verwendet wird und der im wesentlichen aus einem Gehäuse, semipermeabler in einer fluiddichten Einlage gelagerten und· mit dieser ein Bündel bildenden, zwi-&chen den Stirnseiten des Gehäuses verlaufenden Hohlfasern, je einem Zu- und Ablauf für ein erstes und ein zweites Fluid und einer zwischen den Strömungswegen beider Fluide angeordneten Dichtung besteht. .

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist ein Hohlfaserdialysator zur Stofftrennung in Fluiden , bekannt, in der ein in d=r BRD-Auslegeschrift 2 2o8 587 abgebildetes und beschriebenes Hohlfaserbündel verwendet wird.

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Die Kohlfaserh sind hierbei, nahezu parallel zueinander ί verlaufend, um einen Hohlkern zu einem Bündel zusammengerollt und -an den Stirnseiten mit jeweils einem Faserbündelkopf versehen. Die Faserbündelköpfe sind radial durchschnitten und bilden somit ebene Flächen, in denen die offenen Enden der Hohlfasern münden und aus denen die .Enden des Hohlkerns herausragen. Diese Faserbündel werden dann in ein Gehäuse mit jeweils zwei Zu- und zwei Abflüssen eingesetzt« * -Das erste Fluid, z.B. einer Dialysierung zu unterziehendes; Blut, strömt durch die Hohlfasern, das zweite Fluid, eine Waschflüssigkeit, tritt aus dem Hohlkern und.strömt, dann zwischen den Fasern des Bündels hindurch zu einem Auslaßstutzen des Gehäuses·

nachteilig an diesem Dialysator ist, daß die Waschflüssigkeit einen relativ unkontrollierten Verlauf zwischen den Kohlfasern nimmt. Hierdurch können im Faserbündel Toträume und sogenannte Vorzugswege der Strömung entstehen, was eine;, nicht,volle Ausnutzung der effektiven Fäseroberflache und einen nicht optimalen Dialyseeffekt zur Folge hat.

In der BRD-Offenlegungsschrift 2 839 937' ist ein Hohlfaserdialysator beschrieben, in dem die Hohlfasern einzeln in Rillen einer längsstrukturierten Kunststoffolie eingelegt sind, die dann, zu einem Bündel aufgerollt, in ein Gehäuse geschoben wird. Durch die von den Rillen gebildeten Kanäle wird dann die'.Waschflüssigkeit geleitet, welche die einzelnen Hohlfasern umspült. Blut und Waschflüssigkeit fließen hier parallel in einander entgegengesetzten Richtungen. Zweifellos wird mit dieser Lösung eine einwandfreie Umspülung der einzelnen Hohlfasern mit Waschflüssigkeit erreicht. Der technologische Aufwand und hieraus resultierend die Kosten, sind jedoch sehr hoch. Die Oberfläche der Fasern steht in einem ungünstigen Verhältnis zum Volumen des Gehäuses, welches, bedingt durch die. Vereinzelung der Fasern und die Struktur der Kunststoffolie, relativ groß ausgeführt werden muß. Die durch

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Rillen gebildeten Kanäle müssen ebenfalls einen großen Querschnitt aufweisen, um ein Haften der Pasern an der Polie zu vermeiden. "Sin Haften der Fasern könnte zur Verstopfung des jeweiligen Kanals führen. Die vorgestellte Lösung kann auch, konstruktiv bedingt, eine Strömungsgeschwindigkeit der Waschflüssigkeit mit sich bringen, welche einen optimalen Effekt des Dialysevorganges ausschließt, weil bei konstantem VoIumenstrom und relativ großen Strömungsquerschnitt die Dialysatgeschwindigkeit gering ist. Die niedrige Strömungsgeschwindigkeit führt zu einem hohen Konzentrationsgefälle der Waschflüssigkeit bzw. zu deren schnellen Sättigung mit Schadstoffen. Die Waschflüssigkeit ist demzufolge über eine Reststrecke der Hohlfasern hinweg nicht oder nicht mehr voll aufnahmefähig, was zur Folge hat, daß die Dialysezeit heraufgesetzt werden muß, um eine ausreichende Reinigung des zu behandelnden Pluids zu erreichen.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist, die technischen und qualitativen Parameter von'Hohlfaserdialysatoren zur Stofftrennung in Fluiden weiter zu verbessern, und den technischen Aufwand und die damit verbundenen Kosten zu reduzieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Hohlfaserdialysator zur Stofftrennung in Pluiden zu schaffen, der einen kontrollierten und ungehinderten Verlauf der Waschflüssigkeit gewährleistet, ohne daß die Gefahr zur Totraumbildung auftritt und bei dem das Verhältnis Hohlfaserobe.rflache zum Volumen des Gehäuses optimal gestaltet ist. Erfindungsgemäß wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, daßdie Enden der Hohlfasern auf jeder Seite mit je einem Rand der fluiddichten Einlage' in ein jeweils gemeinsames Vergußstück' eingebettet sind und mindestens eine von der Einlage gebildete, sich·zwischen

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Gehäusemantel und zentraler Gehäuselängsachse erstreckende, spiralförmige, mit den Hohlfasern ausgelegte Kammer vorhanden ist und die Einlage am, Gehäusemantel oder an der ideellen Gehäuselängsachse mit einem Umkehrende versehen ist/ das an seinem Scheitel bzw. in Scheitelnähe eine Perforation "besitzt. In einer anderen Ausführung ist die Einlage an-einem entlang der ideellen Längsachse des Gehäuses verlaufenden Rohr angelegt oder zur Umkehrung durch einen im Rohr befindlichen Schlitz" geführt* Das Rohr ist mit mehreren Durchbrüchen versehen.

Die Wirkungsweise des Hohlfaserdialysators, besteht darin, daß das der spiralförmig ausgebildeten flachen Kammer in der gesamten Kammerbreite zugeführte Fluid die in den einzelnen Windungender Kammer eingelegten Hohlfasern quer zur Strö-f mungsrichtung des durch die Hohlfasern fließenden ersten, zu dialysierenden Fluids umströmte Dabei spielt es keine_; Rolle, ob das zweite Fluid vom, Gehäusemantel entlang der Windungen zur zentralen Längsachse der Kammer oder umgekehrt geführt . wird*. « - .- ..

Auf jeden Fall wird das zweite Fluid einem kontrollierten Strömungsweg bei Vermeidung von Toträumen, Vorzugswegen und Reduzierung der Austauschfläche bei voller Ausnutzung seines Dialyseeffektes unterzogen»'Durch den relativ geringen Strömung squerschnitt und die damit verbundene Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Dialysats tritt ein erhöhter Dialyse— effekt auf. Der technologische Aufwand und die Kosten werden geringer als bei den bekannten Hohlfaserdialysatoren sein.

Anhand ,einer ,Zeichnung wird mit drei Ausführungsbeispielen die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: Den Hohlfaserdialysator ohne'Hohlkern

Fig. 2: den Hohlfaserdialysator mit Hohlkern .

Fig..3: das Faserbündel mit geschlitztem Hohlkern. '

1. Ausführungsbeispiel: , . ·

In dem von den Kappen Ij 2 verschlossenen Gehäusemantel 3 des Dialysators 4 ist in bekannter Weise.das aus Hohl- \ fasern 5_} der Einlage 6 und den Vergußstücken 7; 8 bestehende Faserbündel 9 eingelegt.

Die einschichtig auf die Einlage δ aufgelegten Hohlfasern sind mit dieser gemeinsam spiralförmig aufgewickelt und zwar derart, daß im Inneren des Faserbündels 9 ein Umkehrende Io gebildet wird und zv/ei Kammern 11; 12 entstehen. Die Endstücken 15;l6 der Einlage 6.liegen, 18o° gegeneinander versetzt, flüssigkeitsdicht am Gehäusemantel 3 an, und zwar jeweils an der Stelle, an der sich der Eintrittsschlitz 17 bzw. der Austrittsschlitz 18 für die Waschflüssigkeit befinden. Beide Schlitze 17; 18 weisen die Breite der Einlage 6 auf.

An den Stirnseiten 13; 14 sind die Kammern 11; 12 durch die Vergußstücke 7; 8 flüssigkeitsdicht verschlossen. Die Vergußstücke 7; 8 bilden die Trennelemente zwischen den beiden Fluidströmen, d.h. zwischen dem Blutstrom und der Waschflüssigkeit·

Der Eintrittsstutzen 19 und der Austrittsstutzen 2o für das zu dialysierende Blut sind an den>Stirnseiten der Kappen 1; 2 angeordnet, die gleichzeitig die Sammelräume 21; 22 für das Blut b'ilden.

Das zu dialysierende Blut wird in bekannter Weise in den Eintrittsstutzen 19 geleitet, strömt durch den Sammelraum 21 und gelangt in die Hohlfasern 5. Hier kommt es zur Dialyse durch die an der Außenwand der Hohlfasern 5 quer zur Strömungsrichtung des Blutes geleiteten Waschflüssigkeit. Nach dem Austritt aus den Hohlfasern 5 gelangt das Blut über den Sammelraum 22 in den Austrittsstutzen 2o und von dort in ein bekanntes·, nicht dargestelltes Leitungssystem. Die Waschflüssigkeit gelangt über den Eintrittssehlitz 17 in den Dialysator 4, d.h. zunächst in die Kammer 11 und nach

passieren des perforierten Umkehrendes Io in die Kammer 12~ Nachdem die Waschflüssigkeit'auch die Kammer 12 durchströmt hat, verläßt sie über den Austrittsschlitz -18 den Dialysator 4.

Während des Durchströmens der Kammern 11; 12 umspült die-Waschflüssigkeit die Oberfläche .der Hohlfasern 5 in der gesamten' Breite der Kammern 11; 12* Yorzugswege der Waschflüssigkeit und' Toträume sind ausgeschlossen, so daß die Austauschfläche im JDialysator voll wirksam wird.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Hohlfasern 5 . mehrschichtig auf- der Einlage 6 anzuordnen.

,2. Ausführungsbeispiel:

Bei dieser Ausführung des Hohlfaserdialysators sind die Einlage 6 und die daraufgelegten Hohlfasern 5 spiralförmig um den die zentrale Längsachse des Dialysators 4 bildenden Hohlkern 23 gewickelt und ebenso wie im 1. Ausführungsbeispiel gemeinsam aber unter Einbeziehung des Hohlkerns 23 ; flüssigkeitsdicht vergossen, wobei die Yergußstücke 7; 8 Trennwände zwischen dem Blutstrom und dem Waschflüssigkeits- strom bilden.

Der Hohlkern 23 ist einseitig geöffnet,, durch den Mittelpunkt der Kappe 1 geführt und an seinem Umfang in der Breite der Einlage 6 mit Durchbrüchen 24 versehen. Ebenfalls in der Breite der Einlage 6 ist am Gehäusemantel 3 ein Austrittsschlitz 18 für die Waschflüssigkeit vorgesehen. Der. Eintritts-,stutzen 1'9 und der Austrittsstutzen 2o für d,en Blutstrom sind am Umfang der'Kappen 1 und 2 angeordnet» Das zu dialysierende Blut gelangt,auch hier in bekannter Weise über den Eintrittsstutzen 19 und den Sammelraum 21 in die Hohlfasern 5» wo es zur Dialyse durch die an der· Außenwand der Hohlfasern 5 quer zur Strömungsrichtung des Blutes geleiteten Waschflüssigkeit kommt. 'Nach dem Austritt des Blutes aus den Hohlfasern 5 flieI3t das gereinigte Blut'über den Sammelraum 22 und den Austrittsstutzen 2o in ein bekanntes, nicht dargestelltes, Leitungssystem.

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Die Waschflüssigkeit tritt durch den Hohlkern 23 und die Durchbrüche 24 in die Kammer 11 ein und umströmt während ihres Durchlaufs die Oberfläche der Hohlfasern 5 in der gesamten Breite der Einlage β bzw. der Kammer 11. Nachdem die Waschflüssigkeit die Kammer 11 durchlaufen hat, erfolgt der Austritt aus dem Austrittsschlitz 18.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel ist der Hohlkern 23 mit zwei Führungsschlitzen 26 in Breite der Kammer 11 zur Hindurchführung der Einlage 6 versehen. Damit ist die Möglichkeit gegeben, auch hier eine zweite Kammer 12 zu bilden. Im Unterschied zum im 1. Ausführungsbeispiel vorgestellten Zweikammersystem verlaufen hier beide Waschflüssigkeitsströme in eine Richtung. (Figur 3)

Claims

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Erfindung sanspruch:

!♦ Hohlfaserdialysator, "bestehend aus einem Gehäuse,. semipermeabler^ in eine fluiddichte Einlage eingelegte . und mit dieser ein Bündel bildende, zwischen den Stirnseiten des Gehäuses verlaufende Hohlfasern, je einem Zu- und Ablauf für ein erstes Fluid, ausgehend, von den beiden offenen Stirnseiten der Hohlfasern, 'je einem Zu- und Ablauf für ein zweites Pluid und einer zwischen den Strömungswegen beider !Fluide angeordneten Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Hohlfasern (5) auf jeder Seite mit je einem Rand der fluiddichten Einlage (6) in ein jeweils gemeinsames Yergußstück (7;8) eingebettet sind und mindestens eine von der Einlage (6) gebildete sich zwischen Gehäusemantel (3) und ideeller Gehäuselängsachse (25) erstreckende, spiralförmige, mit den Hohlfasern (5) ausgelegte Kammer (11;12) vorhanden ist,
2* HohlfaseJidialysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (6) am Gehäusemantel (3) mit einem Umkehrende (lo) versehen ist*
3. Hohlfaserdialysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlage (6) in der ideellÄn. Gehäuselängsachse (25) mit einem Umkehrende (lo) versehen ist.
4*- Hohlfaserdialysator nach den Punkten 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehrenden (lo) an ihrem Scheitel bzw, in Scheitelnähe perforiert sind·
5· Hohlfaserdialysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse des Dialysators (4)ein in dessen Längsrichtung verlaufender Hohlkern (23) angeordnet ist.
6. Hohlfaserdialj/sator nach Punkt 1 und 5> dadurch gekennzeichnet^ daß die Einlage (6) am Hohlkern (23) anliegt.

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7. Hohlfaserdialysator nach Punkt 1 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkern (23) auf einem Teil seiner Länge mit zwei, die Einlage (6) zur umkehrung aufnehmenden Führungsschlitzen (26) sowie Durchbrüchen (24) versehen, ist. '...'.
8. Hohlfaserdialysator nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Hohlfasern (5) und die Längsachse der Einlage (6) im gestreckten Zustand quer zueinander angeordnet sind. .
9. Hohlfaserdialysator nach Punkt 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der Hohlfasern (5) und die Längsachse der Einlage (6) im gestreckten Zustand in einem Winkel zwischen 3oi° und 9o' zueinander stehen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen