DE2054144A1 - Hamodialyseeinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf therapeutische Vorrichtung, insbesondere auf Hämodialyseeiiteiten, die geeignet für die Verwendung in künstlichen Nieren sind, d.h. Einheiten, in welchen die Dialyse zwischen Blut und einer Dialyseflüssigkeit quer durch eine semipermeable Membran auftritt; ferner auf künstliche Nieren mit solcheHäraodialyseeinheiten und auf Kunststoffmaterialbänder, die in solchen Einheiten verwendet werden können.

In bisher verwendeten künstlichen Nieren war es üblich, daß das Blut des Patienten durch ein aus einem semipermeablen Material gebildet^ Rohr läuft und zur selben Zeit über die äußere Fläche des Rohres für eine Dialyseflüssigkeit läuft. Durch diese Einrichtung konnten Verunreinigungen

A Ή.

109820/U89

2054H4

durch den Dialyseprozeß vom Blut in die Dialyseflüssigkeit laufen, wobei das Blut in reinem Zustand für die Rückkehr in den Patienten gelassen wurde. In einer Hämodialyse einheit wurde gewebtes Glasfibergewebe für die Verpackung oder Einhüllung des Raumes im Kessel rund um das Rohr verwendet, wobei die Diälyseflüssigkeit durch das Glasfibergewebe gefiltert wurde.

Nachteile der bekannten Anordnungen bestanden darin, daß ein voller Gebrauch der Dialyseflüssigkeit dadurch, daß man sie in Kontakt mit der Wand des Rohres brachte, nicht gemacht wurde und die das Rohr umgebenden Halterungsmaterialien eine Zerstörung des semipermeablen Materials des Rohres bewirkten .

Bs ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hämodialyseeinrichtung vorzusehen, die für die Verwendung in einer künstlichen Niere geeignet ist, mit einer Blutleitung, die auf jeder der eng beabstandeten, gegenüberliegenden Seiten einer Wand aus semipermeablem Material und außerhalb und auf jeder Seite der Leitung/Kunststoff materialband aufweist, mit der Wand des ssmipermiablen Materials auf jener Seite, mit Durchgangswänden für die Dialyseflüssigkeit, wobei das Kunststoffmaterialband im wesentlichen zur Flüssigkeitsflußrichtung parallel ausgerichtete Rippen gegen und in Kontakt mit der Wand des eemipermeablen Materials aufweist und wobei die Rippen auf einer Seite der Leitung untr einem Winkel asu den Rippen auf der gegenüberliegenden Seite der Leitung liegen.

t09820/U89

" ³ " 20541U

Die Blutleitung kann in der Form eines oder mehrerer Rohre aus semipermeablem Material sein, die mit einer Länge des Kunststoffmaterialbandes gewickelt sind, wobei jede Wicklung der Spirale jedes Rohres von der benachbarten Wicklung oder den Wicklungen des Rohres durch eine Spiralwicklung des Kunststoffmaterialbandes getrennt ist und das Kunststoffmaterialband auf beiden Seiten Rippen parallel zur Flußrichtung der Flüssigkeit"aufweisen, wobei die Rippen auf der einen Seite des Bandes unter einem Winkel zu den Rippen auf der anderen Seite stehen. Die Hämodialyseeinheit kann mit einem aufblasbaren Kragen versehen sein, um dm Umfang der Spule zu umgeben und den Raum zwisdBn der Spule und den Wänden des Behälters abzudichten, in welchen die Dialyseflüssigkeit geführt werden kann.

Verwendung einer

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der/künstlichen Niere mit einer Hämodialyseeinheit, wie oben beschrieben.

Günstig ist ferner das Vorsehen eines Kunststoffmaterialbandes, das auf jeder Oberfläche eine Mehrzahl von im wesentlichen parallelen Rippen aufweist, wobei die Rippen auf der einen Seite unter einem Winkel zu den Rippen auf der anderen Seite liegen. Das Band kann durch Extrudieren oder Kalandern von Kunststoffmaterial gebildet sein, wobei dann die Rippen vermittels Profilwalzen geformt sind.

10382Q/U89

2054U4

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungemöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben eich aus der vorliegenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die perspektivisch und teilweise abgebrochen und im Schnitt eine Hämedialyseelnheit (im folgenden "die Spulanordnung" genannt) einer künstlichen Niere zeigt.

Die Spiralanordnung weist ein Paar Rohre kO auf, die Leitungen für das Blut bilden und zusammen mit einer Länge gerippten Kunststoffmaterialbandes 42 um einen zentralen zylindrischen Formkörper kk gewickelt sind. Die Rohre kO sind jeweils aus regenerierten flach gelegten Zelluloserohren hergestellt und gewähren einen großen Bereich für die Dialyse zwischen dem Blut und einer Dialyseflüssigkeit. Flache Zellophan- oder Cuprophanrohre können für die Rohre kO verwendet werden. Die Seitenwände 43 der Rohre sind eng beabstandet oder an einigen Stellen im Kontakt. Einlaßrohre führen zu den inneren Enden der Rohrspirale, wie bei 46 gezeigt ist. Sie gehen durch die Wand des zylindrischen Formkörperβ 44 und sind innerhalb der Rohre 4θ vermittels Abstandsbänder 48 gehaltert. Auslaßrohre, die nicht dargestellt sind, sind an den äußeren Enden der Rohrspirale angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Blut durch die Rohre vermittele einer Pumpe gepumpt, aber duroh eine unterschiedliche Auswahl, d.h. der Rippenmaße und des Raumes bsw. der Beabstandung, wobei der

Arteriendruok ausreichend sein kann.

109820/U89

~⁵~ 2054H4

Bei der Verwendung wird die Spiralanordnung in einem äußeren, nicht dargestellten Kessel angeordnet, der z.B. ein aus transparentem Kunst stoff material, z.B. Polyvinylchlorid, hergestellter Behälter sein kann. In einer Ausführungsform iet der Raum zwischen dem Umfang der Spiralanordnung und dem äußeren Kessel mit einem aufblasbaren Kragen oder einer Muffe von ringförmigem Querschnitt gefüllt, der um den Umfang der Spiralanordnung angeordnet ist, wenn eAufgeblasen ist. Auf das Aufblasen dehnt sich der Kragen, Bund oder Hing aus, um gegen die innere Vand des äußeren Kessele und gegen die äußere Schult des gewickelten Kunststoffbandes zu drücken, wobei ein ebener und leicht zu steuernder Druck auf die Spiralanordnung ausgeübt wird, der ein Ausdehnen oder Aufwickeln der Anordnung verhindert oder dieses beschränkt, wenn das Blut oder die Dialyseflüssigkeit auf die Anordnung angewendet wird.

Dialyseflüssigkeit wird unter geeignetem Druck dem Kessel entweder vermittels einer Zuleitung von einem Lagertank zugeführt, der einen Druckkopf bildet, oder vermittels einer Pumpe. Die Zuführeinrichtung für die Dialyseflüssigkeit ist nicht dargestellt. Die DMyseflüssigkeit fließt nach oben durch die Räume k7 zwischen aufeinanderfolgende Wicklungen der Spirale des Bandes k2 und wird nach Erreichen der unteren Kanten jedes der aufgewickelten Rohre kO durch zwischen dem Band k2 und den nach außen liegenden Flächen der Wände der Rohre kO gebildete Durchgänge ver-

109820/U89

mittels Rippen 50, 52 des Bandes, wie im folgenden beschrieben, geführt. Der zylindrische Formkörper kh ist am Boden geschlossen, so daß die Dialyseflüssigkeit nur nadi oben duroh die zwischen dem Formkörper kk und dem Kragen oder Ring freigelassene^Räume läuft. Für die verbrauchte Ui.-ilyseflüssigkeit gibt es einen Ausfluß zum Abwasser oder zur Rezirkulation. Wenn die Dialyselösung zurückgeführt oder rezirkuliert wird, gibt es gewöhnlich einen kontinuierlichen teilweisen Ersatz sowie einen Fluß zum Abwasser.

Der Formkörper kh 1st oben offen, wie gezeigt, um den Einlaß der Rohre k6 zu ermöglichen.

Das eine Ausführungsform der Erfindung bildende Kunststoffband k2 1st durch Kalandern und darauffolgende Profilgebung oder duroh Extrudieren und darauffolgende Profilgebung von Polyäthylen hergestellt, wobei daa Band auf jeder Fläohe einen Satz parallel beabstandeteat Rippen hat, die durdi Walzen während de· Profilgeben· des Bandes gebildet sind. Die Rippen haben den gleichen Abstand und das gleiche Quersohnittsmajl auf jeder Fläche · Die Rippen 50 auf einer Fläohe sind unter einem Winkel zu den Rippen 52 auf der anderen Fläohe gesetzt. Die Rippen sind auf beiden Seiten gerade auf dem flachen Zustand des Bandes. Vorzugsweise sind die Rippen hier in Jedem Sate unter glelohen Winkeln zur Querachse A des Bande·, wobei die Rippen auf der einen Fläche β·|·η die Achse ven4iner Seite und die Rippen auf dtr anderen Fläohe von dm- anderen

109820/U89

20541U

Seite abgebogen sind. Die Rippen sind deshalb an jeder SUIe in der Spiralanordnung unter einem gleichen Winkel zur Achse der Blutleitung an jener Stelle (d.h. die Leitungemittel zwischen den Kanten des flachliegenden Rohres).

In der gezeigten Spiralanordnung sind die Rippen 50 und bei einem Winkel von etwa 30 zur Achse der Blutleitung angeordnet, uid ein Winkel von weniger als 45° ist im allgemeinen vorteilhaft. Infolgedessen sind die quer über die Fläche der Blutleitungen kO, die zu den Rippen parallel liegen, von der Dialyseflüssigkeit genommenen Wege länger als sie sein würden, wenn die Rippen quer zu den Blutleitungen angelegt wären.

Die Blutleitungen sind somit in einem Durchgang für die Dialyseflüssigkeit angeordnet, deren gegenüberliegende Wände parallel oder im wesentlichen parallel sind, wobei die Rippen auf einer Wand unter einem Winkel zu den Rippen auf der gegenüberliegenden Wand angeordnet sind, Während des Betriebes berühren die Rippen die Wände der Blutleitung, und der äußere Druck in Abhängkeit vom Blut wird durch den Druck des aufgeblasenen Ringes in Balance ghalten. Das unter schwachem Druck in der Leitung stehende Blut bewirkt, daß die Membranwände der Leitung auf beiden Seiten gegen die Rigpen des Bandes drücken. Die gegenüberliegenden Wände ά·8 Kunststoffbandes, welche den die Blutleitung enthaltenden Durchgang bilden, befinden sich unftr

109820/U89

~⁸~ 205AUA

einem solchen Abstand, daß an Stellen, wo eine Rippe auf einer Wand eine Rippe auf der anderen Wand kreuzt, die inneren Wände der Blutleitung in Kontakt gehalten sind. Das Innere dec Blutleitung ist daher in der. Form eines Labyrinths, wobei regulär beabstandete Stellen -vorgesehen sind, wo die Wände im Kontakt sind und unter VexbLndung dieser Punkte Kämme oder Kanten in der Leitungswand den gegen das Xußere der Leitung drückenden Rippen entsprechen.

Das entlang der Leitung laufende Blut hat einen sehr komplizierten Zickzackweg zu durchlaufen, wobei keine direkten axialen Wege vorgesehen sind. Es ist deshalb ein gutes und dauerndes Vermischen des Blutes sichergestellt und dadurch ein ebener und durchgreifender Kontakt allen Blutes, daflt durch die Einheit mit den semipermeablen Wänden der Leitung geht. Dies unterstützt einen guten Wechsel bzw. Austausch der gelüsten Substanzen zwischen dem Blut und der Dialyseflüssigkeit. Wie oben bemerkt, bild« die Flußrichtungsrippen 50 und 52 für die Flüssigkeit auch sich erstreckende Wege für die Dialyseflüssigkeit in Kontakt mit den Wänden der Rohre 40, was zur Effizienz der verwendeten Flüssigkeit beiträgt.

um

Der auf die SpiralanOrdnung vermittele des/gebenden aufgeblasenen Ringes aufgebrachte Druilvk sollte in Abhängigkeit vom Blutdruck in der Blutleitung gesteuert werden, um der Neigung des Blutdruckes, die Leitung auszudehnen, entgegenzuwirken und somit die Komplexität der inneren Form

109820/U89

2Q541U

zu reduzieren. Es ist manchmal vorteilhaft, einen relativ hohen Druck für das Blut in der leitung zu verwenden, da dieses die Geschwindigkeit und die Wirksamkeit der Spulenfilterung des Wassers über die Membran vom Blut in die Dialyseflüssigkeit steigert. Die beschriebene Anordnung gestattet dies.

Es ist jedoch bei alternativen Anordnungen möglich, eine ausreichende Turbulenz im Blut dadurch zu erhalten, daß man einen kleinen Raum zwischen den Membranwänden und ihren nahesten Näherungsstellen beläßt.

Die dargestellte Spiralanordnung kann für die Anpassung an Standardanlagen von geeignetem Maß sein. Die zwei Spiralen kO können in einer alternativen Form durch ein einziges Rohr für das Blut ersetzt werden, wobei das Rohr

haben
eine äquivalente Weite -oder erwünschtenfalls größer als diese sein kann, was eine Reduktion in der Höh· der Spirale gestattet und eine Verkleinerung des Dialyseoberflächenbereiches geben würde, wodurch eine Reduktion der Länge der Blutleitung und des Kunststoffbandes gestattet würde. Nur ein einziges Einlaß- und Auslaßrohr würde benötigt. Ein Vorteil der gezeigten Spiralanordnung besteht darin. daß er leicht vom äußeren die Spirale aufweisenden Kessel abgehoben und durch eine frische Anordnung ersetzt werden kann. Sie ist aus leicht anzuordnendem Material hergestellt.

- Io -

109820/U89

20541U

Ein Vorteil der Verwendung dee Polyäthylenbandes in der obigen Ausführung«form besteht darin, daß das Band aus preiswerten Rohstoffen hergestellt und duech relativ preiswerte Kalander- und Profilierungs- oder Extrusions- und Profilierungeverfahren hergestellt werden kann. Das Polyäthylenband ist relativ geschmeidig und kann ohne scharfe Kanten hergestellt werden, was bei der Verwendung im Kontakt mit semipermeablen Membranen aus Zellophan o.dergl. vorteilhaft ist. Es ist auch hinsichtlich der Maße stabil in dem Sinne, daß es gegen Zug in beliebige Richtung widerstandsfähig ist. Dies bedeutet, daß die Ri?ame für den Fluß des Blutes und der Dialyseflüssigkeit nach der Anordnung gehalten werden und daß der Blutdruck in der Leitung eine geringe Möglichkeit hat, das Band zu beschädigen. Die Tatsache, daß eine kontinuierliche Bahn mit Rippen auf beiden Seiten vorgesehen ist, bedeutet, daß die zwischen dem Band und der Membran eintretende Flüssigkeit in Kontakt mit der Membran gehalten wird und entlang den gewünschten Wegen gerichtet wird und in wirksamer Weis· zur Verwendung kommt.

109820/U89

Claims (4)

1. - "■ " 205AU4

   Patentansprüche

   ^fl J) Hämodialyseeinheit zur Verwendung in einer als künstliche Niere dienenden Haschine mit einer Blutleitung, die auf jeder der nächst beabstandeten gegenüberliegenden Seiten eine Wand aus semipermeablem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Leitung (ko) und auf jeder Seite derselben ein Kunststoffmaterialband (42) vorgesehen ist, das bei der Wand (43) des semipermeablen Materials auf jener Seite Wände eines Durchganges für Dialyseflüssigkeit vorsdb ht, daß das Kunststoffmaterialband im wesentlichen zur Flußrichtung zur Flüssigkeit parallele Rippen (50, 52) hat, die gegen die Wand des semipermeablen Materials gerichtet und in Kontakt mit dieser sind und daß die Rippen auf einer Seite der Leitung unter einem Winkel zu den Rippen auf der gegenüberliegenden Seite der Leitung liegen.
2. 2.) Hämodialyseeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen auf beiden Seiten der Leitungen unter einem spitzen Winkel zur Achse der ^xLeltung angeordnet sind.
3. 3.) Hämodialyseeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen auf den zwei Seiten der Leitung bei einem glei chen Winkel zur Leitungsachse angeordnet sind und zueinander gekreuzt liegen.
4. 4.) Hämodialyseeinheit nach einem oder mehreren der vorhergehen-

   - 12 -

   109820/U89

   den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blutleitung die Form eines oder mehrerer Rohre aus semipermeablem Material hat, das zusammen mit einer Länge des Kunststoffmaterialbandes aufgewickelt ist, daß jede Windung der Spirale jedes Rohres von der benachbarten Windung oder den Windungen des Rohres vermittels einer Windung dar Spirale des Kunststoffmaterislbandes getrennt sind, daß das Kunststoffmaterialband auf teiden Seiten parallele, den Fluß der Flüssigkeit richtende Rippen aufweist und daß die Rippen auf einer Seite des Bandes unter einem Winkel zu den Rippen auf der ancbrn Seite liegen.

   5·) Hämodialyseeinheit nach Anspruch k_t dadurch gekennzeichnet, daß das Runstatoffmaterialband und das Rohr oder die Rohre um einen zylindrischen Formkörper (kk) gewickelt sind und die Rippen des Bandes Winkel von wmiger als k5° mit der Achse oder den Achsen des Rohres oder den Rohren ausmachen und daß die Rippen auf einer Seite jedes Rohre eich bezüglich der Rippen auf der gegenüber« liegenden Seite des Rohres kreuzen.

   6*) Hämodialyeeeinhelt nah Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein aufblasbarer Kragen oder Ring zur Umfassung des Umfangββ der Spirale vorgesehen ist und ei» Dichtung für den Raum zwischen der Spirale und den Wänden ein·· Behälters, durch welchen die DialyseflUsiigkeit hindurchgeleitet werden kann.

   109820/U89

   P 20 }k

   (Neu·) Patentansprüche 7-12

   7· HJüaedialyseeinheit nach eine« der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Band (42) auf beiden Selten parallele FlüssigkeitsflieBriohtungsrlppen (5O₉ 52) hat, wobei die Rippen (50) auf der einen Seite des Bandes (42) unter einea Winkel su den Rippen (52) auf der anderen Seite des Bandes (42) sind.

   8· Mlaodialyeeeinheit nach einem der Ansprüohe 4 bis T₉ dadurch gekennzeichnet, da* die Rippen (50, 52) auf Jeder Seite des Bandes (42) ähnliohe QuerscHnitteMafie aufweisen und äquidistant beabstandet sind·

   9· M&üodialyseeinheit nach einest der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennselohnet, dafl da· Band (42) durch Extrudieren des Kunststeffaateriales und darauffolgendes Ausbilden der Rippen (5O₉ 52) mittels prefil-gebender Waisen gebildet ist.

   10· Haaedialyseeinheit nach eine« der Ansprüche 1 bis S₉ dadurch gekennselohnet, da* das Band (42) duroh Kalandern des

   109820/U89

   20541U

   Kmmatataffmatariala· mad daramffalffaadae Faraan dar Sippen (3Ö» 5«) Mittel· prafilfafeamdar ¥«1«·η gebildet 1st.

   11« HmMediaX;jrstt«iak«it «aeh ·1α·μ der Am*pr&eli· 1 bis 10, dadureh f«kaamB«ieka*t, daJ da· Baad (*2) «in F*lyEthyl*e-•amd i«t.

   12· Hta*dial7*««lah«lt na«k «la·· dar WTiimTgmh.mmimn Am-■prttok«₉ cakamasaiekait durak dl· Tarwandimc Im «Imar kfinatliakan Klar··

   109820/1489