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Bezeicunung: konstllche Nlere Die Erfindung bezeiht sich auf eine
sogenannte künstlicne Niere, bestehend aus einem Gehäuse, das durch Membranen, welcho
die Flussigkeits-Diffuslon gestatten, In Kammern zweierlei Art unterteilt Ist, nämlich
Dialysat-Kammern mit Anschlüssen zur Zuführung und Abführung von Dialysat-Lösung
und Blut-Kammern mit Anschlüssen zur Zuführung und Abführung von Blut aus dem Blutkrelslauf
des Patienten0 Dabei betrifft die Erfindung eine Verbesserung hinsichtlich der Reinigungswirkung,
der Kosten und der Abmessungen und eine Vereinfachung hinsichtlich der Bedienung,
Außerdem stelgert die Erfindung dle Sicherheit für den Patienten.
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Elns künstliche Nlere ist eln modlzlnischer Apparat, der bel nierenkranken
Patlenten dle Blutrelnlgungsrfunktion der erkransten Nieren
zeitweise
extrakorporal übernehmen kann. Bekannt sind sogenannte Spulen-Nieren und sogenannte
Platten-Nieren. In der Spulen-Niere ist die Membrane in Form einer Spule aufgewickelt
in einem Gehäuse.
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In der Platten-Niere liegen die Membranen flach zwlschen Gehäuseplatten.
In der Spulen-Nlere ist die Membrane schlauchförmlg ausgestaltet, wobei das Innere
des Schlauchs die Blutkammer bildet.
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In der Platten-Niere liegen Membran-Foiien zwischen den Platten.
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Die Spulen-Niere hat den Nachteil eines großen Strömungswiderstandes
im Blutsystem. Dadurch wird die Verwendung einer Blutpumpe notwendig, und dadurch
wiederum ergibt sich die Gefahr der Hämolyse.
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Außerdem sind die Kosten für die Spulen-Niere relativ hoch. Es kann
auch nicht das im Biutsystem befindliche Blut wleder dem Krelslauf zugeführt werden.
Schließlich ist das Waschen der Spulen-Niere nach Gebrauch sehr umständlich. Alle
diese Umstände sind nachteilig und stehen dem Gebrauch der Spulen-Niere außerhalb
des Krankenhauses erschwerend entgegen. Bei der Platten-Niere ergeben sich noch
grössere Schwierigkeiten, weil die Blutkammern Jewells durch In die Platten eingelegte
Membran-follen gebildet werden müssen, weswegen die Platten-Niere vor Gebrauch sterilisiert
werden muss. Das kann außerhalb des Krankenhauses kaum geschehen, sodaß bei Gebrauch
ausserhalb des Krankenhauses die Niere meIst zur Sterilisation in das Rerstellerwerk
geschickt werden muß. Der PatIent muß deshalb zwei Platten-Nleren haben. Außerdem
Ist die Platten-Nlere aus strömungstechnischen Gründen sehr groß und unhandlich.
Sle ist wegen ihrer Größe und wegen der alngelsgten Folien auch sehr schwierig abzudlchten.
Bel ungenügender Dlchtung besteht dle Gefahr, daß Diulyset-Lösung in den Blutkreislauf
eindringt. Es lehrt auch die Erfahrung,
daß die Platten-Niere leicht
zur Blutgerinnsel-Bildung führt, wahrscheinlich wegen ruhender Strömungszonen.
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Alle diese Nachteile der bekannten künstlichen Nieren werden zunehmend
schwerwiegend, weil immer mehr Patienten der Hilfe künstlocher Nieren bedürfen,
während gleichzeitig die Kapazitäten der Krankenhäuser für die Ubernahme der damit
verbundenen technischen Arbeiten nicht ausreichen. Es besteht ein wachsender Bedarf
an sogenannten Helm-Nieren, die der Patlent selbst handhaben kann.
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Gerade bei der Verwendung als Heim-Ntere failen aber die Nachteile
der bekannten kUnstllchen Nieren besonders ins Gewicht. Der Erfindung liegt die
Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu überwinden.
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Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einer
künstlichen Niere der eingangs genannten Art das Gehäuse in der bei Platten-Nieren
bekannten Art durch aneinander 1 legende Platten gebildet ist, zwischen denen Membran-Schläuche
von der bei Spulen-Nieren bekannten Art liegen, sodaß sich in den Membran-Schläuchen
die Blutkammern ergeben, während sich zwischen den [lembran-Schläuchen und den Platten
die Dlalysat-Kammern ergeben, und daß dabel die den Membran-Schläuchen zugewandten
Flächen der Platten ein aus vlelen Höckern mit dazwlschen liegenden Tälern bestehendes
Oberflächenprofil haben, während die dazischen liegenden Schläuche entsprechend
der durch die Höcker und Täler bedingten Verformung Blutkammern bilden, in denen
die möglichen Strömungswege um die Höcker-Strukturen herum vielfach umgelenkt sind.
Dadurch ergibt sich tn den Blutkammern Jeweils ein, dünner turbulenter Strömungsfllm,
der die Diffusion verbessert, sodaß die Abmessungen der erfindungsgemäßen Niere
klelner
genalten werden könne. Außerdem wird die Gefahr der Blutgerinnsel-Bildung
durch die Turbulenz vermindert. Die Nachteile der bekannten künstllchen Nieren sind
zudem vermieden, während sicn die Vorteile der Spulen-Niere einerseits und der Platten-Niere
andererseits Dlelcheltig orgeben.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
das Höcker und Talerblldende Oberflbchenprotil der Platten durch vlerseltige Pyramiden
gebildet ist, die ein Oberflächenprofil in der Form ei daffel-Musters ergeben. Dadurch
ergibt sich dle Möglichkeit einer preiswerten maschlheilen Fertigu die kanten der
Pyramiden die Turbulenz.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
die Pyramiden-Spltzen und dle Talsohlen zwischen den Pyramiden au-Serundet sind.
Dadurch wird die Gefahr der Verletzung der eingelogten Mempran-Schlsuche Vermieden.
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#### ilach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß Jeder Pyrarnidensp itze in einer Platte eine Telsonle der anliegenden Piatte
gegenüber liegt. sodab sich ein Naffelmusterartiger Honlraum zwischen den Platten
ergiut. dem sich der dazwischen liegende Memoran-bchlauch anpaßt.
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Nach einem weiteren Nerkmat der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
die Anschlüsse für die Blutkammern an den Stirnseiten der länglich ausgebildeten
künstllchen Niere llegen, wobei jeweils die beiden
einen Mempran-Schlauch
haltenden Platten an jeder Stirnseite durch inre Profilierung zwischen der Anschluß-Durchführung
und dem z.ß.
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waffelartigen Profil einen der seitlichen Verteilung des blutes dienenden
kreisbodenförmigen schmalen Spalt Dilden, der von seiner Mitte aus nac beiden Seiten
hin breiter wird und sicn im übrigen bis zum Anfang des z.d. waffelförmigen Profils
hin in vertikaler und horizontaler Richtung stetig vergrößert. Dadurch ergibt sich
ein besonders guter und gleichmäbiger Bluteiniauf in Form eines dünnen Films, der
von Anfang an das waffelförmige Profil auf seiner gesamten breite erreicht.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird vorgeschlage, da die
Platten an den Längsseit3n Versteifungsnuten halden. Dadurch wird ein Verziehen
der Platten vermieden, und es können relativ dünne Platten z.B. aus Kunststoff verwendet
werden, wodurcn sich wiederum eine billlge Ausführung von geringen Abmaben ergibt.
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Nach einem weiteren ,sierkmal der Erfindung wird vorgeschlagen, daß
jede Platte aus einzelnen Plattenstücken zusammen gesetzt ist, nämlich zwei Piattenendstücken
und dazwischen liegenden untereinander gleichen Plattenzwischenstücken. Dadurch
wird, Insbesondere bei der Fertigung aus Kunststoff, die Herstellung sehr langer
Platten möglich, die nicht onne Schwierigkeiten und sehr hohe Kosten aus einem Stück
verzugsfrei hergestellt werden könnten.
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Nach einem weiteren merkmal der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen,
daß die eine Platte bildenden Plattenstücke miteinander verkleut sind. Auf dlese
welse ergiut slch bei Verwendung
von Kunststoff eine sehr einfache
und Dillige Herstellung großer Platten.
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Da lange Platten hergestellt werden können und beliebig viele Platten
aufeinander gepackt werden können, lassen sich ohne weiteF res Nieren-Batterien
von verschieden grober Kapazität bauen, die wirkungsvoller, kleiner und Di lliger
als die bekannten Nieren sind und deshalb besonders für die Verwendung als Heim-Niere
geeignet sind.
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Ein Ausführungsbeisplel der Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben: Hig. 1 zeigt - zum besseren Verständnis
- eine schematische Darstellung eines arbeitenden Systems mit einer künstlichen
Niere, Fig. 2 zelgt - zum besseren Verständnis - eine schematische Darstellung des
mit Platten und Schläuchen arbeitenden Prinzips der Erfindung, im Längsschnitt,
Fig. 3 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung mit zwei Platten
und einem dazwischen liegenden Schlauch, In perspektivischer Darstellung, wobei
die Platten und der Scnlauch - zum besseren Verständnis - auseinander gezogen gezeichnet
sind, Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die - zusammen gebaute -künstliche Niere
gemäß Fig. 3,-
Fig. 5 zeigt - zur Veranschaulichung des Strömungseffektes
-die perspektiviscne Ansicht eines Teiles einer Platte, wobei die Blutströmung durcn
Pfeile angedeutet ist, Fig. 6 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Ende einer Platte,
bestehend aus einem Plattenandstück, einem damit verbundenen Plattenzwischenstück
und einem davon aobezogen gezeichneten weiteren P lattenzwischenstUck.
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In Fig. 1 ist die künstliche Niere 1, die auch Dialysator cenannt
wird, im Betrieb dargestellt . In einem Gehäuse 2 enthalt sie eine Cellophan-Membrane
3, die das Gehause in eine Blut-kammer z und eine Dialysat-Kammer 5 unterteilt.
Die Blut-kammer 4 ist über eine Zufünrung 6 und eine Ab-Uhrung 7 extrakorporal in
den rlutkreislauf des patienten 8 eingeschaltet. Die Dialysat-kammer ; ist üDer
eine Zuführung 9 und eine Abführung lo an die Versorgungseinheit 11 angeschlossen,
welche die Dialysat-Lösung entaält. Die Versorgengseinneit 11 wird in inrer Funktion
von der Überwachungseinheit 12 überwacnt. Die Pfeile neuen die Strömungsrichtungen
an.
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Im Betrieb erfolgt durch die Membrane 3 hindurch im Wege der Diffusion
die Reinigung des in der Blut-kammer 4 strömenden Blutes durch die Wirkung der Dlalyse
-Lösung, die in der Dialysat-kammer 5 strömt. Die Medizinische Funktion dieses Prozesses
ist dem Fachmann bekannt.
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Fig 2 zeigt im Prinzip wie die Erfindung mit Platten 13,13' arbeltet,
zwischen denen der Tembran-Schlauch 14 liegt, dessen Membranen 3,3' den Hohlraum
zwlschen den Platten 13,13' untertellt in eine Blut-kammer 4 und zwei Dlalysat-kammern
5,5', Die Zuführung Ü und die AbftShr 7 @ der Blut-kammer 4 sind aus dem durch die
Platten 13,13' gebildeten Gehause 1 heraus geführt. Die Zuführungen 9,9' und Auführungen
10 ,10' für Dialysat sind an den Platten bzw.
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an dem daraus geb il deten Gehuse 1 angebracht. Es ist oe weiteres
ersichtlich, daß dann, wenn ein sterillsiert verpackt angelidfrter Membran-Schlauch
14 benutzt wird, weder besondere Dichtungsprobleme nocn besondere Sterill lsatlonsprobleme
auftreten Die zusammen gebauten Platten 13,13' werden auf einer Grundplatte 15 durch
Spannvorricht ungen 16 zusammen gehalten, die vorteilhaft mittels einer Schraube
spannen (und von denen in Fig. 2 hur eine gezeichnet ist).
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Fig 3 zeigt ein reales Ausführungsbespiel für die Erfindung, lm einer
unteren Grundplatte 15 liegt die untere Dialysator Platte. 10 in einer oberen Platte
17, die der Grundplatte 15 ent spricht, llegt eine (in der Zeichnung unsichtbare)
Dlalysator-Platte (19). Zwischen den belden Dialysatorplatten 18 und (19) llegt
der Membran-Schlauch 20 mit der Zuführung 21 und der Abfünrung 22. Die Dialysatorplatten
18, (19) naben zwischen den Blut-Ein- und Auslaufbereichen 23,24 waffelartlge Oberflächenproflle,
die kreuz-schrafflert angedeutef sind.
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lm Querschnitt der zusammengebeuten Nlere gomäß Fig. 3 und 4 lst der
Membran-Schlauch 20 zur besseren trkennbarkelt schwerz
gezeichnet.
es ist in Fig. 4 deutlich zu sehen, wie die waffelformigen Oberflächenmuster der
Dlalysator-Platten 18,19 den Membran-Schlauch 20 gleichfalle in ein waffelförmiges
Muster drückep. Dadurch ergeben sich, wie Fig. 5 veranschaulicht, violfach umgelenkte
Stromungswege für das Blut, die durch schwarze Pfeile angedeutet sind. Die vielfachen
Strömungsumienkungen bewirken eine praktisch turbuiente Strömung des Blutes inberhalb
der künstlichen Niere, und zwar in einem dünnen und langen flüsslgkeitsfilm auf
der gesamten Breite der Dialysatten, Fig. 5 läßt auch erkennen, daß die Möcker und
Taler durch vierseitlge Pyramiden gebildet sind, deren Spitzen ab@erundet sind,
damit der Nembran-Schlauch nicht verletzt wird.
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Fig. 6 zeigt anschaulich ein Ende der Dialysatte 18 aus Fig. 3. Die
Platte 18 ist aus Plattenstücken zusammen gesetzt, z.B. dem Plattenendstückt 181
und den beiden Plattenzwischenstükken 182, 103. An den Längsseiten befinden sich
Versteifungsnuten 25,26. An den Stirnseiten, wo die Plattenstücke 181, 182, 183
aneinander stoben, befinden sich unten asymmetrische Leisten 27, 28,29, die mit
den Platten 181, 182, 183 in der Art von Nut und Feder zusammen werden und den richtigen
Zusammenbau garantieren.
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V£r Außerdem erleichtern die Leisten 27, 28,29 das
kleben der Platten 181, 182, 183 miteinander. Fig. 6 zeigt weiter die Ausbildung
des Einlaufs und des Auslaufs In den Plattenendstücken.
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Nis Fig. 3 erkennen läßt, werden dle Enden des Membran-Schlauchs 20
mit den Anschlässen 21, 22 aus dem Genäuse, das durch die lalysatorplatten gebildet
wird, heraus geführt. Der Einlauf und Auslauf In den Plat)en sind besonders ausgebildet,
damit sich
eine gute Blut-Verteilung auf die gesamte Brelte des
waffelartigen Profils, welches kreuzschraffiert angedeutet und gestrichelt umnanmt
ist, ergibt. Am äußersten Ende des Plattenendstücks 181 befindet sich eine kalotten-artige
Ausnehmung 30, die, zur Mitte des Dialysators hin. in einer etwa krelsbogenförmigen
Leiste 31 endet, von wo aus sich dann ein vertikal und horizontal brelter werdender
Sps in 32 bis zum Beginn des waffelförmlgen Profils streckt, Llegen lm Betriebszustand
zwei Platten aufeimander, so ergibt sich zwischen der @ Leiste 31 und der ihr gegenüber
liegen den Leiste der an deren Platte ein schmaler Spalt, der von seiner Mitte aus
nach beiden Seiten hin breiter wird (was in der Zeichnung kaum erkennbar 1 st) Auf
diese Weise wird Geschwindigkeit und - Druck Blutes, von der Auschehmung 30 ausgehend,
so eingestellt, daß der Beginn des waffelartigen Profils praktisch auf seiner gesamten
Bete gleichmößig mit Blut beschickt wird0