DE2138615A1

DE2138615A1 - Dialysiergerat, insbesondere kunst liehe Niere und Verfahren zum Durchfuhren einer Dialyse mit einem solchen Gerat

Info

Publication number: DE2138615A1
Application number: DE19712138615
Authority: DE
Inventors: Gunter H Dr 8000 München Marx
Original assignee: Bio CaI Instrument GmbH, 8032 Gra feifing
Priority date: 1970-08-02
Filing date: 1971-08-02
Publication date: 1972-02-10
Also published as: US3682817A; DE7129627U

Description

Bio-Cal Instrument GmbH, München-Gräfelfing

■ "Dialysiergerät 3 insbesondere künstliche Niere und Verfahren, zum Durchführen einer Dialyse mit einem solchen Gerat"

Priorität: 1. August 197o; V.St.A.; Nr. 6I.96I

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dialysiergerät, insbesondere eine künstliche Niere, also ein extrakorporal an den Blutkreislauf angeschlossenes Gerät, in welchem das Blut einer solchen Blutwäsche unterzogen wird, wie es im Körper selbst Aufgabe der Niere ist. Aufgabenstellung, Funktionsweise und verschiedene Bauarten künstlicher Nieren sind z.B. in dem Buch E. Wetzeis, Hämodialyse und Peritonealdialyse, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg-Neiv-York 1969> beschrieben. Die Erfindung befaßt sich ferner mit einem Verfahren zum Durchführen einer Dialyse mit einem solchen Dialysiergerät.

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Dialysiergeräte werden zur Zeit in großem Umfang benutzt. Ihre vielleicht gebräuchlichste Anwendungsmöglichkeit ist die Anwendung als künstliche Niere. Diese Dialysiergeräte müssen für einen v/irksamen Ionenaustausch zwischen dem Retentat (hier dem Blut des Patienten) und einem Dialysat sorgen. Hierzu sind relativ große Dimensionen von osmotischen Membranen erforderlich, an denen die beiden Fluide entlangströmen. Außerdem muß das ρ Dialysiergerät so gebaut sein, daß der durchfließende Blutstrom einen minimalen Druckabfall erfährt und/oder es muß eine Pumpe vorhanden sein, um den Druckabfall in dem durch das Dialysiergerät strömenden Blutfluß wieder ausgleichen zu können. Es ist wohlbekannt, daß: das Blutpumpen ziemlich kritisch ist wegen der Gefahr von Schädigungen der Blutzeilen beim Durchgang durch die Pumpe. Schließlich sind verfügbare Blutpumpen sehr kostspielig, obwohl sogar ihre Betriebseigenschaften nicht immer voll zufriedenstellend sind.

Es wurden, deshalb zahlreiche Anstrengungen unternommen, um leistungsfähige und brauchbare Dialysiergeräte zu entwickeln. Fast ausschließlich führte dies zu dem Aufbau eines inneren zentralen Rohrteils, durch das ein erstes Fluid strömt, sowie eines äußeren Rohrteils, durch das ein zweites Fluid strömt, welches konzentrisch das innere Rohrteil umgibt. Das innere Rohr ist aus einem osmotischen Material hergestellt, um einen Ionenaustausch zwischen den beiden Pluideri ku ermöglichen. Um den für den Ιοηεη-

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austausch erforderlichen Oberflächenbereich zu erhalten, mußte die Gesamtlänge der Rohre groß sein. Es gab viele Anregungen zur Anordnung von konzentrischen Rohren, um eine 'Apparatur mit noch vertretbaren Gesamtdimensionen unter Berücksichtigung der gewünschten Rohrlänge zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine künstliche Miere mit einem zum Führen des Blutes dienenden. Ringkanal, dessen eine Viand semipermeable ist und an ein Dialysat angrenzt. Bei einer bekannten derartigen künstlichen Miere (J.R. Guarino und L.J. Guarino, Artificial Kidney: Simplified Apparatus, Science 115, Seite 285, 1952,) ist die eine Wand des Ringkanals von einem Zellglasschlauch gebildet, während die andere Wand von einem starren Zylinder gebildet ist, der gleichzeitig als Halterung des

Zellglasschlauches dient. Das Aggregat aus Zylinder und Zeilglasschlauch wird im-wesentlichen vertikal in ein Bad des-Dia-Iysates eingetaucht. Die Dicke des Ringkanals wird sehr schmal bemessen, damit auch das an dem starren Zylinder entlangfließende Blut noch durch den semipermeablen Schlauch in Austausch mit dem Dialysat treten kann. ' ,

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine maximale Nutzung der vom Blut benetzten körperfremden Oberfläche als aktive Stoff-Austauschfläche bzw. Dialysierflache zu erreichen. .*"-"■

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Zur Lösung, dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, -daß auch die andere Wand des Ringkanals semipermeabel ist und an das Dialysat angrenzt. Nach der Erfindung werden also sowohl die radial innere als auch die radial äußere Wand des Ringkanals als Dialysierflachen genutzt, und das hat zur Folge, daß der benötigte Ringkanal nur noch etwa halb so lang im Vergleich mit der bekannten künstlichen Niere zu sein braucht. Außerdem kann auch der Ringkanal etwas weiter gewählt werden, da nunmehr ja das Blut in beiden Radialrichtungen zum Dialysat diffundieren kann. Gewonnen werden nicht nur geringerer baulicher Aufwand und geringere Kosten der künstlichen Niere, sondern auch eine größere Verträglichkeit, da die körperfremde Oberfläche, mit der das Blut in Berührung kommt und die stets etwas schädigend auf das Blut einwirkt, minimal groß gehalten werden kann.

Es ist nicht hotwendig, daß die beiden Dialysierflachen von starren Wänden gebildet werden; vielmehr sind vorzugsweise zwei semipermeable, also als Austauschwände geeignete Schläuche annähernd gleichen Durchmessers ineinandergesteckt und bilden· zwischen sich den Ringkanal. Der bauliche Aufwand ist hierbei sehr gering Und dadurch wird auch der Kostenaufwand der künstlichen Niere weiter herabgesetzt.

Wie bereits weiter oben erwähnt wurde, verwendet man üblicherweise als semipermeable Wand einer künstlichen Niere einen Schlauch

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■ aus Zellglas, das allgemein unter dem eingetragenen Warenzeichen Zellophan bekannt ist. Nun ist ein Schlauch aus Zellglas in radialer Richtung nachgiebig, und in Weiterbildung der Erfindung werden daher zwei von demselben Schlauchstrang abgeschnittene Schlauchstücke aus einem in radialer Richtung verformbaren Material wie Zellglas, die radial ungedehnt aufgrund ihrer Herkunft von dem gleichen Schlauchstrang denselben Durchmesser besitzen, zur Bildung des Ringkanals unterschiedlich radial gedehnt,

Wenn die radiale Verformung irreversibel ist, erhält man auf diese Weise zwei Sch'lauchstücke etwas verschiedenen Durchmessers. Man könnte auch daran denken, zwischen den beiden Schläuchen eine Abstandhaltereinlage einzubringen; diese würde jedoch wiederum die vom Blut benetzte körperfremde Oberfläche in unerwünschter Weise verändern. Vorzugsweise ist daher nach der Erfindung vorgesehen, daß die einander zugewandten beiden Innenwände der Schläuche zur Bildung des Ringkanals allein durch in Anpassung an den Blutdruck gewählte Druckabstufung des am inneren und am äußeren Schlauch angrenzenden Dialysats in Abstand gehalten sind, Dies ermöglicht nicht nur die Einstellung einesgewünschten Ringkanals auch bei Elastizität des Schlauchmaterials, sondern auch eine Steuerung der Dicke des Ringkanals.

Wie bei der bekannten künstlichen Miere kann man den Ringkanal

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vertikal oder annähernd vertikal in einem Bad des Dialysabs eintauchen, welches zweckmäßigerweise in einem Kreislauf umgepumpb wird. Die Drucksteuerung und damit die Einstellung der Weite des Ringkanals läßt sich dann in einfacher Weise dadurch ausführen, daß man die Standhöhe des'am inneren Schlauch anstehenden Dialysats höher wählt als die Standhöhe des am äußeren Schlauch anstehenden Dialysats. Um sicherzustellen, daß dabei der äußere Schlauch nicht zu stark in Richtung nach radial au.ßen beansprucht wird, ka.^n nan zusätzlich vorsehen, daß an dem äußeren Schlauch ein für das Dialysat durchlässiges Stützgewebe anliegt, das sozusagen als "Stützsbrumpf" dient.

Die gewünschten Fließ- und Füllungseigenschaften erhält man, wenn man das Blut von unten nach oben fließen läßt. Hierzu ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Einlaß für das Blut unten und der Auslaß oben am Ringkanal angeordnet sind. Wegen der durch die beträchtlichen Durckabfalle aufgetretenen Schwierigkeiten in den Rohrenj die oft Längen von einigen.Metern aufwiesen, wurden für den Bluttransport bei den herkömmlichen . Dialysiergeräten gewöhnlich Pumpen benutzt. Diese Pumpen haben zwar die weiter oben beschriebenen wirtschaftlichen und betrieblichen Nachteile, jedoch werden sie allgemein für betriebsfähige Dialysiergeräte eingesetzt, wie sie als künstliche Mieren verwendet werden konnten. So sind konventionelle Dialysiergeräte,

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insbesondere herkömmliche künstliche Nieren, räumlich sehr aufwendig, kostspielig und in ihren Betriebseigenschaften alles andere als voll zufriedenstellend.

Die Erfindung stellt nun außerdem ein Dialysiergerät zur Verfügung, welches aufgrund seines speziellen Aufbaus eine Pumpeinrichtung für ein Retentat zu schaffen ermöglicht, die leicht handhabbar und außerdem sehr gut für das Pumpen von Blut ohne Gefahr einer Blutzellenschädigung geeignet ist. Entsprechend der Erfindung befindet sich das erste Fluid in dem Zwischenraum gegenüberliegender ionendurchlässiger Membranteile, während sich ein Flüssigkeitskörper eines zweiten Fluids an dem einen Membranteil und ein' zweiter Körper an dem anderen Membranteil befindet, so daß die Membrane den ersten und zweiten Flüssigkeit skörper voneinander abtrennen. Hierbei werden die relativen Drücke zwischen den Fluidkörpern intermittierend \^rariiert, so daß eine Strömung und ein kontinuierliches Auffüllen des ersten Fluids zv/ischen den Membranen bewirkt wird.

Das erfindungsgemäße Dialysiergerät besteht,wie oben im einzelnen ausgeführt, aus gegenüberliegenden Membranen, die einen abgedichteten Zwischenraum bilden, ein Einlaß- und ein Auslaßsystem anr Zwischenraum aufweisen, durch den das erste Fluid strömt^ sowie einen Hauptbehälter für den ersten und zweiten Flüssigkeitskörper des zweiten Fluids besitzen. Für die Pumpwirkung ist dabei

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die konzentrische Anordnung der Membranteile zweckmäßig, jedoch nicht unbedingt erforderlich; man könnte auch z.B. zwei parallele Flachmembrane vorsehen. Der Hauptbehälter ist so angeordnet, daß sich jeweils ein Fluidkörper auf der Außenseite jeder Membran befindet, so daß sich der Zwischenraum und die Membrane zwischen zwei Körpern befinden. Es ist vorgesehen, daß der durch die Körper gegen die Membrane ausgeübte Flüssigkeitsdruck variiert werden kann, um einen ersten Fluidstrom vom Zwischenraum zum Ausgang zu leiten. Dabei wird mittels eines Ventils der Rückfluß des ersten Fluids' verhindert.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Membrane durch innere und äußere semipermeable Rohrteile gebildet, die aufrecht im Innern eines Behälters angeordnet sind und deren untere Enden am Boden des Behälters abgedichtet angeordnet sind, und unabhängige innere und äußere Behälterteile für zwei voneinander getrennte Dialysatkörper bilden. Bei Fallen und Steigen des Flüssigkeitsniveaus des Dialysats in einem der unabhängigen Körper fällt der Druck in einem der Membranteile; dies bewirkt, daß die Membran sich nach außen bauscht und das Volumen in dem Zwischenraum zwischen den Membranen ansteigt. Danach erhöht sich der Druck in dieser Membran, die Membranteile werden aneinandergepreßt und auf diese Weise wird der Zwischenraum verkleinert. Mit einer geeigneten Ventilvorrichtung, vorzugsweise einem Einwegventil an der Einlaßleitung zur Zwischenkammer, wird insbesondere eine leichte Fluidströmung

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von der Zwischenkammer zum Ausgang- bewirkt.

Pur die bei einer künstlichen Niere erforderliche Kapazität werden gemäß der Erfindung ein oder mehrere Dialysiergeräte anoinandergekoppelt. Die Einlaß- und Auslaßleitungen am Zwischenraum zwischen den Membranen werden an die Arterie bzw. an die Vene eines Patienten angeschlossen; so -fließt Blut durch das Dialysiergerät. Das Dialysat wird von seinem ersten zu seinem zweiten Flüssigkeitskörper in Umlauf gebracht, und dabei wird der Dialysatspiegel im zweiten Körper zyklisch erhöht und pjesenkt, um das Blut in den Zwischenraum zwischen den Membranen durch die Auslaföleitung in die Vene des Patienten zu pumpen. Das Dialysat selbst, kann nach geeigneter Regenerierung) um die in dem Dialysat enthaltenen toxischen Stoffe auf dem erforderlichen niedrigen Hievau zu halten, wieder,in Umlauf gebracnt werden. ■

Das Dialysiergerät der vorliegenden Erfindung ist leicht aufzubauen, da wegen des relativ großen Querschnitts der inneren und äußeren rohrförmigen Membranteile große Rohrlängen, die kunstgerecht gewunden und auf einem begrenzten Raum aufgebaut v/erden müssen₃ vermieden v/erden. Außerdem sorgt der durch Änderungen des Flüssigkeitsspiegels in einem der Dialysatteile bewirkte Pumpvorgang für einen leichten und stufenweisen Druckwechsel im Zwischenraum zwischen den Membranteilen, der leicht einen Blutstrom zur Vene hin., an die das Gerät angeschlossen ist,

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bewirken kann. Blutzellenschädigungen großer Ausmaße, wie sie-bei konventionellen Pumpen vorkommen, sind bei diesem Dialysiergerät ausgeschlossen, das billig in der Herstellung, stabil und gut in seiner Funktionsweise ist, dessen Betriebseigenschaften denen herkömmlicher Vorrichtungen weit überlegen -sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch ein Dialysiergerät gemäß der Erfindung, und

Fig. '2 eine Ansicht- einer Kombinationsmöglichkeit mehrerer Dialysiergeräte zu einer künstlichen Mierenmaschine.

Das Dialysiergerät k gemäß der Erfindung besitzt einen äußeren kesselartigen Hauptbehälter 6 mit offenem oberem Ende 8 und einem flachen, im wesentlichen horizontalen Boden lo. An letzterem ist ein zylindrisches Flanschteil 12 an seinem aufliegenden Flansch konzentrisch befestigt, wobei die Flächen zwischen Flansch

gegeneinander
und Boden/durch nicht besonders dargestellte Dichtungsringe oder dgl. abgedichtet sind. Am Flanschteil 12 ist ein sich nach oben erstreckendes durchbrochenes Zylinderrohr 1*1 mit einer Vielzahl von Öffnungen 16 befestigt, welche.3 zur Anbringung eines Paares konzentrischer rohrförmiger Meinbranteile 18 und 2o dient, die

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aus einem folienstarken semipernieablen Material wie Celluloseacetat bzw. Zellglas hergestellt sind. Die von zwei ineinand'er gesteckten Schläuchen gebildeten Membranteile bilden dabei einen ringkammerartigen Zwischenraum 3¹I > durch den ein erstes Fluid durch ein Einlaßleitungssystem 22 und ein Auslaßleitungssystem 2h strömen kann. Zur radialen Abstützung des äußeren Membranteils 2o kann ein nicht dargestelltes durchlässiges Stützgewebe vorgesehen sein; der Zylinder 1H bildet eine im Notfall wirksame Abstützung radial nach innen,vor allom iber eine fluiddurchlässige Haltesäule des Dialysiergeräts. "Ein zweites Fluid wird im Umlauf durch-'-eine eine Zirkulation bewirkende Einrichtung, wie eine Pumpeinrichtung 26, aus dem Bereich der Oberseite des Hauptbehälters 6 zu dem Boden einer Zentralkammer 28 geleitet, die von dem Flansch 12, einem Teilbereich des Bodens Io und dem sich nach oben erstreckenden inneren rohrförmigen Membranteil 18 abgeteilt ist.· Wenn das Flüssigkeitsniveau des sich in der Zentralkammer befindlichen Fluids bis zum oberen Ende der Membranteile ansteigt, läuft der in der Zentralkammer

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befindliche Fluid/radial nach außen in den radial außerhalb der der Membranteile befindlichen Bereich des Hauptbehälters 6 über und bildet dort einen ringförmigen äußeren Flüssigkeitskörper 3o, der von den aufrechten äußeren Wänden 32 des Hauptbehälters, dem Außenbereich des Bodens Io des Hauptbehälters und dem sich nach oben erstreckenden äußeren Membranteil 2o abgeteilt ist.

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Radial außerhalb des äußeren Membranteils 2o strömt dabei das zweite Fluid des ringförmigen äußeren Flüssigkeitskörpers 3o mit abwärts gerichteter Strömung unter Speisung durch den überlauf von dem zentralen Fluidkörper in der" Zentralkammer 28, in der das Fluid aufwärtssteigt.

Es sei bemerkt,-daß in ähnlicher Weise, wie in der Zeichnung dargestellt, mehrere von Zylindern lH getragene Membranschläuche 18 und 2o mit den zugehörigen Aufspannmitteln und Leitungen innerhalb des Hauptbehälters 6 in der Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene angeordnet sein können«

Wenn man nun als erstes Fluid ein Retentat durch den Z\*isehenraum 3^ zwischen den beiden Membranteilen 18 und 2o fließen und als zweites Fluid ein Diffusat in der oben beschriebenen V/eise durch den .Hauptbehälter zirkulieren läßt, findet Dialyse zwischen den beiden Fluiden statt. Unter Dialyse versteht man den . Durchgang diffusionsfähiger Ionen oder Moleküle durch eine zwischengeschaltete, selektiv permeable Scheidewand aus einer, gasförmigen oder flüssigen Lösung oder Mischung in eine andere. Derartige Vorgänge werden in der Industrie und in Laboratorien vielfach verwandt, z.B. für verschiedene Trennungs- und Reinigungsvorgänge , und sie erfolgen in Abhängigkeit von der jeweiligen Differenz der Diffusionskoeffizienten der einzelnen Substanzkomponenten. Eine bevorzugte Anwendungsmöglichkeit des vorliegenden Dialysegerätes ist die Anwendung als künstliche Niere

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zur Reinigung und Dialyse von Blut, indem aus dem Blut toxische Komponenten entfernt und diese Komponenten durch die Membran auf das Dialysat übertragen werden. Gleichermaßen kann das Dialysiergerät jedoch auch vorteilhaft zur Konzentration einer Lösung oder Suspension bei der Vorbereitung von Impfstoff oder auch bei sonstigen Anwendungsfällen angewandt werden, bei denen ein gelöster Bestandteil einer Lösung auf eine andere Lösung übertragen werden soll.

Die nachfolgende Beschreibung des Dialysiergerates und des damit zusammenhängenden neuen Verfahrens ist speziell in Anwendung für den Betrieb als künstliche Niere spezifiziert. Es ergibt sich jedoch, daß das Gerät in ähnlicher Weise auch, zur Dialyse anderer Substanzen Verwendung finden kann.

Die inneren und äußeren zylindrischen Mernbranteile 22 und 2*1 sind im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet, so daß der Zwischenraum 34 zwischen ihnen einen kreisringförmigen Querschnitt hat. Die oberen und unteren Enden der Membranteile sind voneinander durch Ringscheiben 36 mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt getrennt, die so um das Zylinderrohr I¹I herum angeordnet sind, daß das innere Membranteil 18 das Zylinderrohr von den Ringscheiben trennt. Die Membranteile bestehen aus dünnem Celluloseacetat oder einem vergleichbaren semipermeablen Material und sind an den Innen- und Außenflächen der Ringscheiben

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sowie der von dem inneren Membranteil berührten Außenfläche des Zylinderrohrs l't mit einem Lack eines Silikonharzes oder dgl, angeklebt; eine Schicht aus .Silikongummi dient zur Abdichtung und mechanischen Verriegelung, Ein vorzugsweise als Spaltring ausgebildeter Außenring 38 ist um die Ringscheiben J>6 herumgespannt und hält das äußere Membranteil 2o an der jeweiligen Ringscheibe und spannt ferner die jeweilige Ringscheibe gegen das Zylinderrohr 1'} vor. Auf diese Weise wird eine stabile aufrechte Bauweise erhalten.

Das Einlaßsystem 22 weist ein sich verzweigendes Einlaßrohr Ho auf, in das ein Einwegeventil h2 eingeschaltet ist, welches Blut in den Zwischenraum: 3*1 einströmen läßt, jedoch Rückfluß des Blutes von dort verhindert. Das Auslaßsystem 2¹J weist ebenfalls ein verzweigtes Einlaßrohr Vl auf, in dem ein anderes Einwegeventil *I2 so eingeschaltet ist, daß es zwar Blut aus dem Zwischenraum 3*t abströmen läßt, jedoch verhindert, daß dieses Blut durch das Ausläßsystem wieder in den Zwischenraum zurückfließen kann. Die Verzweigung der Rohre *lo bzw. Vl sind in Bohrungen in der jeweiligen Ringscheibe J>6 eingesteckt und in konventioneller V/eise an den Ringscheiben befestigt, beispielsweise durch Ankleben. Wenn man nun das Einlaßrohr ho an die Arterie eines Patienten anschließt, was durch, nicht gezeigte Verbindungsschläuche, Verbindungsstücke und dgl. erfolgen kann, und ferner das Auslaßrohr Vl in entsprechender Weise an die Vene eines

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Patienten anschließt, erzeugt man einen Blutfluß von dem Einlaßsystem durch den Zwischenraum 3^ und durch das Auslaßsystem außerhalb des Körpers des Patienten.

Dieser Blutfluß erleidet einen Druckabfall durch Reibung des Blutstroms an den Wänden der Leitungen und Membranteile, so daß die Gefahr befürchtet werden könnte, daß die Strömungsgeschwindigkeit durch das Dialysiergerät ernsthaft beeinträchtigt wird. Um dieser Schwierigkeit abzuhelfen, wird außerhalb des Dialysiergerätes der Blutstrom künstlich aufrechterhalten; dieses erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden noch mehr im einzelnen erläutert.

Die Zirkulationseinrichtung 26 weist eine Leitung 48 auf, welehe den Druckausgang einer Pumpe 46 mit dem Bereich des Bodens des Hauptbehälters 6 verbindet, der durch den Flansch 12 umgeben ist. Leitungen 5o verbinden ihrerseits die Saugseite der Pumpe mit einem Ausgang 52 am Hauptbehälter, der sich an dessen oberem Ende befindet. Zu diesem Ausgang gehört ein Paar mit vertiakalem gegenseitigen Abstand angeordneter Öffnungen 5*J und 56, an denen eine mit einer Durchgangsöffnung 6o versehene Scheibe 58 dreh- bar und abgedichtet fest angebracht ist. Zur Drehung der Scheibe 58 dient ein Antrieb 62, mit dem die Durchgangsöffnung 60 alternativ mit der oberen Öffnung 5^ oder der unteren Öffnung 56 im Ifeuptbehälter 6 ausgerichtet werden kann. Ein Verbindungsflansch 6'J dient zur Sammlung des Fluids, das durch .die Durchgangsöffnung 60 abgegeben wird., wenn diese mit der oberen oder

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unteren Öffnung im Hauptbehälter ausgerichtet ist, und überträgt dabei die abgegebene Flüssigkeit in die Leitung 5o. Ferner \feist die Zirkulationseinrichtung einen Regenerator 66 üblicher Bauart auf, der zur Entfernung toxischer Bestandteile des Dialysats dient, so daß das Dialysat wieder in den Umlauf ohne allmähliches Anwachsen seiner Toxizität eintreten kann.

Bei der Anwendung dieses Dialysiergeräts als künstliche Niere strömt also in der oben beschriebenen Ifeise Blut durch den Zwischenraum 3^. Das Dialysat wird in Umlauf gebracht, indem man es zunächst in die Zentralkammer 28 einläßt, bis der Flüssigkeitsspiegel zu dem Niveau der oberen Fläche der rohrförmigen Membranteile 18 und 2o. und/oder der Ringscheibe 36 ansteigt. Danach läuft das Dialysat in den ringförmigen Außenraum 3o über, bis darin der Flüssigkeitsspiegel bis zur Höhe der oberen Öffnung 5^;1 im Hauptbehälter 6 ansteigt, Von dort aus wird das Fluid durch die "obere Öffnung und durch die Durchlaßöffnung 6o der Scheibe zurück zur Pumpe k6 abgegeben. Die obere Öffnung 5^l\ ist so angeordnet, daß an deren Stelle der Flüssigkeitsspiegel 68 im Außenraum 3o ungefähr ausgeglichen mit dem Flüssigkeitsspiegel in der Zentralkammer 48 ist. Anschließend wird der Antrieb 62 betätigt, um die Scheibe 58 mit etwa Io bis 2o UpM in Umdrehung zu versetzen. Sobald die Durchgangsöffnung 6o der Scheibe außer Fluehtung mit der oberen Öffnung 5^ des Hauptbehälters kommt, steigt der Flüssigkeitsspiegel leicht an, bis die Öffnung in der Scheibe mit der unteren Öffnung 56 im Flüssigkeitsbehältrr aus-

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gerichtet ist] danach fällt der Flüssigkeitsspiegel im Außenraum 30 ab bis zum Niveau der unteren öffnung 56, wie es in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien angedeutet ist. Durch die Fortsetzung der Drehung der Scheibe wird danach wieder die untere öffnung 56 des Hauptbehälters verschlossen, woraufhin der Flüssigkeitsspiegel im Außenraum 3o wieder ansteigen kann, bis er das untere Ende der oberen öffnung 5'I erreicht oder bis die Durchlaßöffnung der Scheibe wieder mit der unteren Öffnung 56 im Hauptbehälter ausgerichtet ist.

Obwohl der B'lüssigkeitsspiegel 68 des ringförmigen äußeren Fluidkörpers ~$o zyklisch ansteigt und wieder fällt, bleibt der Flüssigkeitsspiegel.70 in der Zentralkammer 28 konstant. Eine Folge davon ist, daß das rohrförmige innere Membranteil l8 einein konstanten hydraulischen Druck ausgesetzt ist, während der hydraulische Druck, der auf das ringförmige äußere Membranteil 2o ausgeübt wird, zyklisch ansteigt und wieder fällt. Dieser Druckwechsel auf das äußere Membranteil seinerseits komprimiert und expandiert die Membran und erhöht bzw. erniedrigt das Vor lumen des Zwischenraumes 3'I entsprechend. Jede beim Ansteigen des Flüssigkeitsniveaus 68 erfolgende Volumenabnahme im Zwischenräum 3^ erzeugt eine Blutströmung durch die Auslaßrohre hH, Eine entsprechende Blutströmung, durch· die Einlaßrohre ^o ist dabei durch das Einwegeventil k2 verhindert, welches in die Einlaßrohre eingeschaltet ist. Wenn wiederum das Volumen des Zwi-

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schenraumes 34 bei Abfall des Flüssigkeitsniveaus 68 ansteigt, kann das Blut wiederum in den Zwischenraum durch das verzweigte Einlaßrohr 4o und das darin eingeschaltete Einwegeventil 42 hineingelangen. Zugleich verhindert jedoch das in dem verzweigten Auslaßrohr 44 angeordnete,als Rückschlagventil ausgebildete Einwegeventil 42 einen Rückfluß von Blut durch das Auslaßleitungssystem zum Zwischenraum zwischen den Membranen. Auf diese Weise wird jedes Mal, wenn der Fluidspiegel 68 von seinem Ursprungsniveau aus abfällt und sich zum Ursprungsniveau wieder, erhebt, ein vollständiger Pumpzyklus ausgeführt, der einen Einlaßhub und einen Auslaßhub zeigt. Die Pumpwirkung wird dabei von einer mäßigen Kompression des äußeren rohrförmigen Mem- ■ branteils in Bezug auf das innere rohrförmige Membranteil 18 erhalten, wodurch hohe Beachleunigungs- und/oder Verzögerungskräfte vermieden werden, wie sie bei bekannten Pumpen vorkommen. Auch kann man mechanische Stöße vermeiden, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung der Blutzellen führen könnten. Indem man also in kostensparender V/eise lediglich mit vertikalem gegenseitigem Abstand vorgesehene Löcher im Hauptbehälter 6 sowie-die drehbare Scheibe 58 (als Drehventil), oder aber eine andere zweckmäßige Einrichtung zur zyklischen Anhebung und Absenkung des Flüssigkeitsspiegels vorsieht, kann man eine Pumpwirkung hoher Qualität ohne Gefahr der BlutZellenzerstörung erhalten, die bei dem Dialysiergerät dazu dient, unerwünschten Druckabfall bei der Fluidströmung durch das Dialysiergerät hindurch zu vermeiden.

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Eine Stauwand 72 stellt sicher, daß das in die äußere Ringkaminer 3o überlaufende Dialysat längs des äußeren Membranteils 2o entlanglauft, und verhindert, daß Teilbereiche des in dem äußeren Ringraum befindlichen Dialysats stationär zurückbleiben und sich mit toxischen Substanzen sättigen; die Stauwand 72 erstreckt sich längs der öffnungen !5^ und 56 im Ilauptbehälter 6 und abwärts davon bis zum Boden Io des Hauptbehälters. Dabei ermöglicht eine öffnung.7^ in der Stauwand, daß das Dialysat wieder ( zwischen der Stauwand und dem benachbarten Abschnitt der aufrechten Wand 32 des Hauptbehälters bis zu den Öffnungen 5^ und des Hauptbehälters gelangen kann, um von dort in die Leitung 5o und den zurücklaufenden Teil des Umlaufes abgegeben zu werden.

Vorzugsweise werden neun gesonderte, jedoch untereinander verbundene Dialysiergeräte ^ der beschriebenen Art zum Aufbau einer künstlichen Niere verwendet. Die Zahl dieser Dialysiergeräte entspricht jedoch lediglich der gegenwärtigen Auffassung und kann a selbstverständlich entsprechend den Anforderungen variiert werden. Dabei hat jedes Dialysiergerät einen Durehmesser des inneren rohrförmigen Membranteils zwischen etwa 3o bis 35 mm und eine effektive Membranhöhe von etwa ^5 mm, so daß man eine totale

2 Ionenaustauschflache von annähernd 1 m erhält. Dies erlaubt es, bei einer Ringspaltweite zwischen den Meinbranteilen zwischen vorzugsweise etwa o,5 - 1,5 mm einen Blutstrom von etwa 2oo bis 25o ml pro Minute durch die künstliche Niere und somit eine befriedigende Reinigung des Blutes zu erhalten. Die Pumpe 46 ist

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so dimensioniert, daß sie etwa 3oo-Liter des Dialysats alle 8 Stunden durch die inneren und äußeren Räume 28 und J>o des Hauptbehälters 6 pumpt. Das vom Hauptbehälter abgezogene Dialysat wird dabei wenigstens in einem solchen Ausmaß wieder regeneriert, daß wenigstens ein größerer Anteil des Dialysats wieder rezirkuliert werden kann und so die Gesamtkosten klein ge- " halten werden. Die oberen und unteren Öffnungen 5^ und 56 -im ^ Hauptbehälter 6 sind weiterhin so angeordnet, daß das Flüssigkeitsniveau 68 im Außenraum 3o etwa um 2 bis 5 cm während Jedes Zyklus steigt und fällt, so daß auf diese Weise der erwünschte Pumpdruck im Zwischenraum 3*J zwischen den inneren und äußeren Membranteilen erhalten wird.

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Claims

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Patentansprüche

Iy Dialysiergerät, insbesondere künstliche Niere, mit einem zum Führen des Blutes dienenden Kanal, insbesondere Ringkanal, dessen eine Wand zur Schaffung einer Dialysierfläche semiperme- · abel ist und an ein Dialysat angrenzt,.dadurch gekennzeichnet , daß beide Wände (l8,2o) des Kanals (3¹O zur Schaffung einer Dialysierfläche semipermeabel s'ii und an das Dialysat (28, J5o) angrenzen.

2. Dialysiergerät mit einem Schlauch als semipermeable Wand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei semipermeable Schläuche (l8,2o) annähernd gleichen ursprünglichen Durchmessers ineinandergesteckt sind und zwischen sich den Ringkanal C3²O bilden.

3. Dialysiergerät,bei der der Schlauch radial verformbar ist, insbesondere mit Schlauch aus Zellglas, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schläuche (l8,2o) radial ungedehnt denselben Durchmesser besitzen und zur Bildung des Ringkanals (3'0 unterschiedlich radial gedehnt sind,

^l\. Dialysiergerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten beiden Innenwände der Schläuche

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(18,2o) zur Bildung des Ringkanals (3*0 allein durch in Anpassung an den Blutdruck gewählte Druckabstufung des am inneren (18) und am äußeren (2o) Schlauch angrenzenden Dialysats (28, j5o) in Abstand gehalten sind.

5. Dialysiergerät, bei der der Ringkanal in ein Bad des Dialysates. eintaucht, nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zeitweise die Standhöhe (7o) des am inneren Schlauch (18) anstehenden Dialysates höher ist als die Standhöhe (.68) des am äußeren Schlauch (2o) anstehenden Dialysates.

6. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß. an dem äußeren Schlauch (2o) ein durchlässiges Stützgewebe anliegt.

7. Dialysiergerät, bei der sich der Ringkanal vertikal erstreckt, nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (¹Jo) für das Blut unten und der Auslaß (¹I¹I) oben am Ringkanal (3¹J) angeordnet sind.

8. Dialysiergerät nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Einlaß (²Io) als auch der Auslaß (4¹I) für das Blut durch mindestens zwei über den Umfang des Ringkanals verteilte Zuleit- bzw. Ableitrohre (22, 2¹I) gebildet sind.

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9. . Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine den Flüssigkeitsspiegel (38) des an dem einen Membranteil (2o) angrenzenden Fluidkörpers (3°) periodisch gegenüber dein Flüssigkeitsspiegel (70) des an dem anderen Membranteil (18) angrenzenden Fluidkörpers (28) verändernde, vorzugsweise senkende Einrichtung (52).

10. Dialysiergerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, i daß der eine Fluidkörper (28) durch einen überlauf (36) mit dem anderen Fluidkörper (3o) in Verbindung steht und dieser mit der Einrichtung J52) in Verbindung steht.

11. Dialysiergerät nach Anspruch Io mit konzentrisch rohrförmigen Membranteilen (18,20), dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige äußere Fluidkörper (3o) mit der Einrichtung (52) in Verbindung steht.

12. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (52) von zwei höhenversetzten, abwechselnd öffnenden und schließenden Auslaßöffnungen , 56) gebildet ist.

13. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12_s da durch gekennzeichnet, daß die beiden Fluide im Parallelstrom geführt sind. -

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I^. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fluide längs des einen Membranteils (Iff) im Parallelstrom und längs des anderen Membranteils (2o) im Gegenstrom geführt sind.

15. Dialysiergerät nach Anspruch l^Ji, gekennzeichnet durch eine im Hauptbehälter (6) angeordnete Umlenkwand (72) der Gegenströmung längs des einen Membranteils (2o).

16. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13.» gekennzeichnet durch eine Zuleitung (¹Io) zum Zwischenraum (34) zwischen den beiden ,Membranteilen (l8,2o) mit nur in Richtung zum Zwischenraum' öffnenden Rückschlagventil (42) sowie einen Auslaß (44) aus dem. Zwischenraum (34) mit einem nur in Richtung vom Zwischenraum (3*0 her offenen Rückschlagventil (42) bzw. äquivalenten· Einwegeventilen.

17. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine im Umlauf des zweiten Fluids angeordnete Regenerierungseinrichtung (66) sowie eine mit dieser in Reihe geschaltete Pumpe (46).

l8c Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Einlaß und dem Auslaß des Zwischenraumes (3*1) benachbarten Enden der beiden Membranteile (lS,

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2ο) jeweils durch ein Distanzstück' (36) in Abstand gehaltensind.

19. Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet ₃ daß die beiden rohrförmigen Membränteile (18,2o) von einem durchbrochenen aufrechtstehenden Rohrteil, vorzugsweise Zylinder (1*1), getragen sind, das radial innerhalb des inneren Mernbranteils (l8) angeordnet ist.

20. Verfahren zum Durchführen einer Dialyse mit einem Dialysiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zwischenraum zwischen den Membranteilen ständig einseitig durchströmen läßt und die Membranteile als Fumpenmembrane verwendet, die durch periodisch durchgeführte relative. Druckschwankungen der beiden Fluidsäulen an den . beiden Außenseiten der Membranteile betätigt werden.

21. .Verfahren nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß s man den Spiegel der einen Fluidsäule zeitlieh konstant hält und den Spiegel der anderen Fluidsäule periodisch senkt (oder "erhöht).

22. Verfahren nach Anspruch 2o oder 21,..dadurch gekennzeichnet, daß man einen zeitlich konstanten Zufluß der miteinander

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strömungsmäßig verbundenen beiden Fluidsäulen und einen perio-disch zeitlich erhöhten Abfluß der einen Fluidsäule ströinungsmäßig nachgeschalteten anderen Pluidsäule vorsieht.

2J. Verfahren nach einem der Ansprüche 2o bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiden Pluidsäulen in einem offenen Kreislauf zirkulieren läßt, von dem jeweils ein Anteil erneuert und ein anderer Anteil regeneriert wird.

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