DE1792234A1 - Dialysator - Google Patents

Description

DR. ING. ERNST MAIER \ I Ό C £ ό Η

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 32

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A 29068 den 8. August 1968

EM/MU/Pf.

Herr Emile Henri Charles DETRIE, Jussey(Haute SaÖne) Prankreich

Dialysator

Die Erfindung betrifft einen Dialysator, der durch eine halbdurchlkssige Wand hindurch Austauschvorgänge zwischen einer zu reinigenden Flüssigkeit und einem Dialysierbad ermöglicht, dessen chemische Zusammensetzung davon abhängt, welche Elemente der zu reinigenden Flüssigkeit entzogen werden sollen.

Die zu reinigende Flüssigkeit kann beispielsweise Blut sein, in welchem Fall dann der Dialysator eine künstliche Niere darstellt. Die Flüssigkeit kann aber auch eine Lösung sein, welche einer Ultrafiltration unterworfen werden soll, beispielsweise zum Zweck der Abscheidung des im

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Blut enthaltenen Wassers.

Die Austauschvorgänge durch die halbdurchlässige Wand hindurch können aber auch dazu dienen, der zu behandelnden Flüssigkeit ein Gas zuzusetzen, beispielsweise dem Blut Sauerstoff hinzuzufügen.

Es sind bereits Dialysatoren bekannt, welche aus zwei halbdurchlässigen Wänden bestehen, die zwischen zwei gegossenen oder gestanzten Rahmen oder Platten gehaltert sind, wobei die Platten oder Rahmen durch Bolzen, Schrauben oder dergleichen zusammengehalten werden. Die halbdurchlässigen Wände können beispielsweise aus Zellstoff bestehen und eben ausgebildet sein. Sie können aber auch aus irgendeiner Membran gebildet sein, welche eine Dialyse erlaubt, oder auch aus einem Rohr, das üblicherweise gefaltet ist. Die halbdurchlässigen Wände oder Membranen sind an den Platten oder Rahmen derart gehaltert, dass sie zwischen sich einen Zwischenraum von etwa einigen Zentimetern Breite freilassen, mit Ausnahme am Umfang der Rahmen oder Platten, wo sie eine Abdichtung sichern müssen.

Bei den bekannten Dialysatoren weisen die die halbdurchlässigen Wände halternden Platten an ihren einander

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zugekehrten Innenflächen Rillen oder Kanäle auf, längs derer die Dialysierflüssigkeit oder das Gas, welches der zu behandelnden Flüssigkeit zugesetzt werden soll, bzw. beide Medien zugleich, eingeführt und hindurchgeleitet werden können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese bekannten Dialysatoren zu verbessern und damit den Dialysiervorgang zu beschleunigen sowie die Betriebssicherheit zu erhöhen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Dialysator mit zwei Platten, die zwischen ihren inneren, mit Kanälen oder Rillen versehenen Oberflächen einen Raum umschließen und begrenzen, durch welchen zueinander parallele halbdurchlässige Membranen geführt sind, wobei dieser Dialysator erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, dass zumindest vier zueinander parallele Membranen vorgesehen sind, wobei die beiden inneren Membranen einen inneren Zwischenraum begrenzen, in welchem die zu behandelnde Flüssigkeit strömt, die beiden äusseren Membranen zusammen mit den beiden inneren Membranen zwei mittlere Zwischenräume begrenzen, in welchen ein erstes Dialysierbad oder Dialysiergas strömt,

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und schliesslich die beiden äusseren Membranen zusammen mit den Innenflächen der Halterungsplatten zwei äussere Zwischenräume begrenzen, in denen ein zweites Dialysierbad strömt, und dass in den mittleren Zwischenräumen Gitterroste vorgesehen sind, welche die Schichtdicke der zu behandelnden Flüssigkeit konstant halten.

Die Konzentrationen der ersten und zweiten Dialysierbäder an demjenigen Stoff, welcher der im inneren Zwischenraum strömenden Behandlungsflüssigkeit entzogen werden soll, sind derart gewählt, dass der Betrag der Konzentration auf beiden Seiten jeder halbdurchlässigen Wand vermindert und damit die Betriebsgeschwindigkeit des Dialysators erhöht wird.

Es kann auch in jedem der beiden mittleren Zwischenräume ein Unterdruck aufrecht erhalten werden, um damit den Entzug von Wasser aus der zu reinigenden Flüssigkeit zu beschleunigen. Es kann auch durch jeden der beiden mittleren Zwischenräume ein Gas hindurchgeleitet werden.

Die Verwendung von zwei Paaren von Membranen, einem inneren Paar und einem äusseren Paar, welche zwischen sich drei Zwischenräume begrenzen, gibt die Gewähr, dass im Fall

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des Risses einer an die Behandlungsflüssigkeit angrenzenden inneren Membran eine Verschmutzung der Behandlungsflüssigkeit durch das in den äusseren Zwischenräumen strömende Dialysierbad vermieden wird, unter der Voraussetzung, dass das in den mittleren Zwischenräumen strömende erste Dialysierbad aseptisch ist. Dies ist insbesondere dann von äusserster Bedeutung, wenn es sich bei der Behandlungsflüssigkeit um Blut handelt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die aneinander liegenden Platten am Eintritt und am Ausgang der Behandlungsflüssigkeit derart gestaltet, dass an den Oberflächen des Dialysators eine vollständige Diffusion, Entgasung oder Entwässerung der Behandlungsflüssigkeit' möglich ist. Dies wird erreicht durch eine runde, rautenförmige oder ovale Gestaltung mit stumpfen, abgerundeten Öffnungswinkeln, wodurch vermieden wird, dass sich die Flüssigkeit staut und in den Winkeln gegenüber den Einlass- und Auslassrohren Ablagerungen auftreten.

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen:

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Pig. 1 in Draufsicht eine der beiden den Dialysator bildenden Platten,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Dialysator im vergrößerten Maßstab, und

Pig. 3 eine Draufsicht auf einen Zwischenrahmen.

Der in den Pig. I und 2 dargestellte Dialysator weist zwei aneinander liegende Platten 1 und 2 auf, die durch irgendein geeignetes Mittel, beispielsweise durch Bolzen, Schrauben oder dergleichen zusammengehalten sind. Diese Platten weisen an ihren inneren, gegeneinander gekrümmten Flächen Rillen 3 und 4 auf, welche entsprechende Kanäle 5 und 6 begrenzen. Die Rillen 3 und 4 und folglich die Kanäle 5 und 6 sind gegeneinander versetzt, wie aus Pig. 2 zu ersehen ist.

Die Platten 1 und 2 sind voneinander in einem gewissen Abstand gehalten, beispielsweise durch einen Zwischenrahmen 7, der längs des Randes der beiden Platten angeordnet ist.

Durch den durch die beiden Platten 1 und 2 begrenzten Raum verlaufen parallel zueinander vier Membranen, und zwar zwei innere Bembranen 8 und 9 und zwei äussere Membranen 10 und 11. Diese halbdurchlässigen Membranen, beispielsweise aus Zellstoff, sind längs ihrer Ränder auf geeignete Weise be-

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festigt. Insbesondere könen sie zwischen den Rändern der Platten 1 und 2 und der Zwischenrahmen J eingeklemmt sein, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Der Einlaß der Dialysierflüssigkeit erfolgt einerseits durch die Einlaßrohre 24 und 25 und der Auslaß durch die Auslaßrohre 26 und 27 des Dialysators (Fig. 1) sowie andererseits durch die Rohre 28 und 29* denen die Auslaßrohre 30 und 31 in dem oder in den Zwischenrahmen (Fig. 3) entsprechen.

Die inneren Membranen 8 und 9 begrenzen zwischen sich einen inneren Zwischenraum 12, in welchen die Behandlungsflüssigkeit 22 eingeführt wird.

Weiterhin begrenzen die Membranen 8 und 9 zusammen mit den äusseren Membranen 10 und 11 die mittleren Zwischenräume 13 und 14, in welche ein erstes Dialysierbad oder ein Gas eingeführt wird. Schließlich begrenzen die äusseren Membranen 10 und 11 zusammen mit den Innenflächen der Platten 1 und 2 äuseere Zwischenräume 15 und 16, in welche ein zweites Dialysierbad eingeführt wird.

Wenn es sich bei der in den inneren Zwischenraum 12 eingeführten Behandlungsflüssigkeit beispielsweise um Blut mit einem Harnstoffanteil von 4 gr/l handelt, so kann als

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mm*

erstes, in den mittleren Zwischenräumen !j* und 14 zirkulierendes Dialyslerbad eine aseptische Flüssigkeit, beispielsweise destilliertes Wasser, verwendet werden, B)It einem Harnstoffanteil von 2 gr/1, und ausserdeüa in den äusseren Zwischenräumen 15 und 16 ein zweites Dialysierbad aus Leitungswasser ohne Harns to ff anteil» Bei diesem Beispiel ist also die Differenz der Hamstoffgehalte beiderseits jeder Membran (2 gr/1 beiderseits der Merabranen 8 und 9 und 2 gr/l beiderseits der äusseren Membranen 10 und 11) um 50$ gegenüber den bekannten Dialysätoren vermindert, die nur zwei Membranen aufweisen {Harnstoffdifferenz dann 4 gr/l), womit die Dialysiergesdwindlg» keit beträchtlich erhöht wird. Da weiterhin das in den beiden mittleren Zwischenräumen 1J> und 14 zirkulierende erste DIalysierbad eine aseptische Flüssigkeit ist, besteht keine Gefahr einer Verunreinigung des im inneren Zwischenraum 12 strömenden Blutes, wenn eine der Membranen 8 oder beschädigt werden sollte»

In den mittleren Zwischenräumen 15 und 14 kann ein Unterdruck aufrecht erhalten werden, woiait das In der zur reinigenden Flüssigkeit enthaltene Wasser sehr sehneil ausgeschieden werden kann» Es ist aber auch siSglieh, durch die mittleren Zwischenräume ein Gas hindurchzuleiten»

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Zwischen den Membranen 8 und 10 einerseits und den Membranen 10 und 11 anderseits sind Gitterroste 17 und 18 vorgesehen, um die inneren Membranen 8 und 9 zu begrenzen und somit die Schichtdicke der Behandlungsflüssigkeit konstant zu halten. Diese Gitterroste können aus gelochten Elementen oder auch aus vollen Elementen bestehen, wobei letztere schraubenförmige Kanäle aufweisen um den Durchgang einer Flüssigkeit oder eines Gases zu gestatten.

Um am Einlaß und am Auslass der Behandlungsflüssigkeit eine trubulente Strömung zu erhalten kann jede der beiden aufeinander liegenden Platten 1 und 2 so gestaltet sein, wie in Pig. I dargestellt ist.

Die Platte 2 weist in ihrem oberen Bereich, und zwar oberhalb des mit Rillen versehenen Bereiches einen Hohlraum 19 auf, der mit den Rillen in Verbindung steht und sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Platte 2 erstreckt. Dieser Hohlraum 19 steht mit einer zentralen Einlaßöffnung in Verbindung, in welche ein Einlaßrohr oder -Schlauch 20 für die Behandlungsflüssigkeit starr eingesetzt ist. Vor der öffnung des Rohres 20, durch welches die Behandlungsflüssigkeit in den Hohlraum 19 eingeleitet wird, befinden sich mehrere Ablenkelemente 21 geeigneter Gestalt, die aus dem

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gleichen Material wie die übrige Platte 2 bestehen und zwischen sich und der Platte 2 divergierende Kanäle 22 begrenzen, durch welche die Behandlungsflüssigkeit hindurchströmt, wie in Fig. 1 durch die Pfeile angedeutet

Infolge der eben beschriebenen Anordnung verteilt sich der Strom der ankommenden Behandlungsflüssigkeit am Einlass über den gesamten Hohlraum 19, der bezüglich seiner Form derart gestaltet ist, dass eine turbulente Strömung auftritt. Wie aus Fig. 1 zu ersehen, kann der Hohlraum 19 durch gekrümmte Wände begrenzt sein und insbesondere durch abgerundete Endwände, um so die Turbulenz zu begünstigen.

Das Einlaßrohr 20 ist unbeweglich zwischen den beiden Platten 2 und 3 gehaltert, und zwar aufgrund von Bolzen 2^, die sich aussen am Rohr befinden und in entsprechende Bohrungen eingreifen, welche in die Platten 1 und 2 eingeformt sind.

Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Dialysator auch mehr als vier halbdurchlässige Membranen aufweisen, und zwar zwei η Membranen die dann zwei η minus zwei

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mittlere Zwischenräume begrenzen, die dazu dienen, DialysierfTüssigkeiten Jeweils abgestufter Konzentration hindur einzuleiten.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Dialysator aus zwei aneinander liegenden Platten, die zwischen ihren inneren, mit Rillen oder Kanälen versehenen Flächen einen Raum begrenzen, durch den hindurch sich zueinander parallele, halbdurchlässige Membranen erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vier zueinander parallele Membranen (8, 9, 10, 11) vorgesehen sind, wobei die beiden inneren Membranen (8, 9) zwischen sich einen inneren Zwischenraum (12) für die Behandlungsflüssigkeit, die beiden äusseren Membranen (10, 11) mit den inneren Membranen zwei mittlere Zwischenräume (13, 14) für ein erstes Dialysierbad oder ein Gas und die beiden äusseren Membranen (10, 11) mit den Innenflächen der Platten (1, 2) zwei äussere. Zwischenräume (15, 16) für ein zweites Dialysierbad begrenzen, und dass in den mittleren Zwischenräumen (13, 14) die Schichtdicke der Behandlungsflüssigkeit konstant haltende Gitterroste (18) untergebracht sind.

2. Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Einlaß und am Auslaß jeweils ein AnschlußstUck (20) mit die Befestigung an den Platten (1, 2) sichernden BoI-

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zen (23) starr angebracht ist.

3." Dialysator nach Anspruch 1 und 2, dadufch gekennzeichnet, dass die Anschlußstücke (20) in einen in die Platten (1, 2) eingelassenen Hohlraum (19) münden, dessen Gestaltung eine Verteilung und eine turbulente Strömung der Behandlungsflüssigkeit gewährleistet.

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L e e r s e i t e

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