DE2156706A1

DE2156706A1 - Dialysevorrichtung

Info

Publication number: DE2156706A1
Application number: DE19712156706
Authority: DE
Inventors: Gerhard Eslöv; Hagström Olov Lund; Riede (Schweden)
Original assignee: Gambro AG
Current assignee: Gambro AG
Priority date: 1970-11-17
Filing date: 1971-11-16
Publication date: 1972-05-31
Also published as: DE2156706C3; DE2156706B2; SE342143B; FR2114730A5

Description

Priorität vom 22i-52y®^m52£_i2Z2 ^auf~ grund der schwed.Pat.-Anmldg.155II/70

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dialysevorrichtung, die vorzugsweise zur Reinigung von Blut gedacht ist und aus einer Zahl von Distanzplatten sowie paarweise dazwischenliegenden Membranen besteht, wobei die Distanzplatten so geformt sind, daß zwischen ihnen und den Membranen Kanäle für die Reinigungs- oder Spülflüssigkeit gebildet werden, während zwischen den Membranen eines jeden Paares Kanäle für das Blut oder eine andere Flüssigkeit, die durch die Dialyse gereinigt werden sollen, gebildet werden.

Die näheren Kennzeichen für die Dialysevorrichtung gemäß der Erfindung gehen aus den nachstehenden Patentansprüchen hervor.

Wie vorstehend erwähnt, ist die Dialysevorrichtung gemäß der Erfindung-vor allen Dingen zur Reinigung von Blut gedacht.

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Postscheck: Frankfurt/Main 6763 Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276 807

Die Erfindung wird daher nachstehend mit Hinweis auf die Blutdialyse beschrieben. Ein Fachmann dürfte jedoch der nachstehenden Beschreibung entnehmen können, daß die Erfindung natürlich auch zur Dialyse von anderen Flüssigkeiten als Blut Verwendung finden kann.

Eine moderne Dialyeevorrichtung zur Reinigung von Blut, d.h. eine sogenannte künstliche Niere, muß mehrere Bedingungen erfüllen. Bei der Zustandebringung der Nisre gemäß der vorliegenden Erfindung ist angestrebt worden, so vielen dieser Bedingungen wie nur möglich *su entsprechen. Als Beispiel für die zu erfüllenden Bedingungen mag Folgendes erwähnt werden. Auch bei Benutzung einer sehr geringen Blutmenge muß die Dialysewirkung gut sein.

Der Strömungswiderstand in den Blutkanälen muß minimal sein, um möglichst die Benutzung einer Blutpumpe vermeiden zu können.

Die nach der Behandlung verbleibende Blutmenge soll so gering wie möglich sein, so daß dem Patienten kein Zusatz von Blut oder eine so geringe Menge davon, wie nur möglich, zugeführt zu werden braucht·. Jeder Zusatz von Blut bedeutet nämlich für den Patienten ein Hepatitis-Risiko.

Das Personal, das mit der künstlichen N ere arbeitet, soll nicht mit Blut oder Spülflüssigkeit in Eontakt zu kommen brauchen* Auch in diesem Falle besteht nämlich Hepatitis-

Gefahr. 209823/0695 .3.

Dae Gesamtgewicht der Niere muß so niedrig wie möglich sein.

Die zur Niere gehörenden Teile sollen sich mit Hilfe der Massenproduktion einfach herstellen lassen, so daß die Niere nach Gebrauch fortgeworfen werden kann.

Die Durchströmung sowohl von Blut als auch von Salzlösung muß gleichmäßig über dem Querschnitt der Niere verteilt erfolgen, so daß alles Blut effektiv gereinigt wird. %

Die Niere soll ein vollkommen geschlossenes System bilden, das sich direkt an geeignete Schläuche für Blut und Sptilflüssigkeit anschließen läßt. Es ist zweckmäßig, auch diese Schläuche als Einwegmaterial zu benutzen, so daß man also das ganze System nach Gebrauch fortwerfen kann.

Um eine effektive Reinigung des Blutes erzielen zu können, ohne daß ein allzu große Menge davon benötigt wird, muß die Niere aus mehreren Teilen bestehen. Die Zusammensetzung dieser Teile muß in einfacher Weise geschehen können, wobei gleichzeitig jedes Risiko einer Leckage zwischen den Kanälen für Blut und SpUIflüssigkeit eliminiert wird.

Die zur Niere gehörenden Membranen zur Trennung von Blut und Spülflüssigkeit müssen effektiv gestützt werden, so daß ihre Belastung nicht so groß wird, daß es zu Bruchgefahr kommt.

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Die nafostehend beschriebene, künstliche Niere entspricht den vorerwähnten sowie mehreren weiteren Bedingungen* Hierbei wird auf die beigefügten Zeichnungen hingewiesen, die als Beispiel eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutern.

Fig. 1 zeigt die Niere von der Seite gesehen. Fig. 2 stellt die Niere von oben gesehen dar.

m In Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 wiedergegeben, jedoch nur durch den oberen Teil der Niere hindurch.

Fig. k zeigt, von unten gesehen, eine zur Niere gehörige obere Spannplatte.

Fig. 5 stellt einen Längsschnitt durch diese Spannplatte dar, wobei der Schnitt entlang Linie V-V in Fig. h erfolgt ist. In Fig. 6 ist die Spannplatte, von ihrem einen Ende aus gesehen, wiedergegeben, d.h. in Richtung des Pfeiles B in Fig. 5.

Fig. 7 zeigt einen quergehenden Schnitt durch die Spannplatte, und zwar entlang Linie VII-VII in Fig. 5.

Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch eine zur Niere gehörende Spannschiene, wovon in Fig. 1 zwei Stück dargestellt sind. Hierbei ist der Schnitt entlang Linie VIII-VIII erfolgt. In Figo 9 wird ein Schnitt durch eine zur Niere gehörende, untere Spannplatte wiedergegeben. Der Schnitt entspricht Fig. 7· Jm übrigen stimmt die Form der unteren Spannplatte im wesentlichen mit der Form der oberen Spannplatte überein. Daher werden weitere Ansichten oder Schnitte von dieser nicht

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Pig. 10 zeigt eine Draufsicht eines Endes der zur Niere gehörenden Distanzplatte von oben.

Fig. 11 zeigt einen Schnitt durch diese Distanzplatte längs Linie XI-XI in Fig. 10.

Fig. 12 zeigt einen Schnitt längs Linie XII-XII in Fig. 10. Fig. 13 zeigt eine Draufsicht einer ganzen Distanzplatte von unten.

Schließlich stellen Fig. 14 und I5 zwei zueinander rechtwinklige Sichten eines brückenförmigen Teiles dar, wovon mehrere zur Niere gehören.

Wie am besten aus den Fig. 1-3 ersichtlich, besteht die als Beispiel gezeigte Niere aus einer Zahl von Distanzplatten 1 mit paarweise dazwischenliegenden Membranen 2. Die Spülflüssigkeit, die aus einer gewöhnlichen Kochsalzlösung mit gewissen medizinischen Zusätzen bestehen kann, wird durch ™ einen Nippel 3 eingeführt. Dieser Nippel 3 ist mit Hilfe eines Gewindes k in eine oberen Spannplatte 5 eingeschraubt. Der Nippel hat einen Flansch 6, der mit einer Packung 7 eine beutelähnliche Kunststoffhülle 8 festklemmt.

In gleicher Weise ist ein Nippel 9 zum Anschluß eines nicht gezeigten Blutschiauohes vorhanden· Wird die Niere zur Ruckstromdialyse angebracht, bildet dieser Nippel den Auslauf für das Blut. Nippel 9 ist mit Hilfe eines Gewindes

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10 in eine Spannplatte 5 eingesehraubt und preßt die Kunststoff hülle 8 mit Hilfe eines Flansches 11 und einer Packung 12 an Spannplatte 5 an..

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat die Niere auch an ihrem anderen Ende an dessen Unterseite einen Blutnippel 13 und Salzlösungsmittel 14, deren Konstruktion völlig mit der der Nippel 3 und 9 übereinstimmt. Die Nippel 13 und 14 sind in eine untere Spannplatte 15 eingeschraubt.

Die beiden Spannplatten 5 und 15 werden mit Hilfe von Spannschienen 16, 17, 18 und 19 an das dazwischenliegende Paket von Distanzplatten und Membranen angedrückt» Die Querschnittsform dieser Spannschienen geht aus Fig. 9 hervor.

Vom Nippel 3 strömt die Salzlösung durch ein Loch 21' in der oberen Spannplatte 5» Danach durchströmt die Flüssigkeit einen durchgehenden Kanal, der von Löchern 21 in den einzelnen Distanzplatten gebildet wird. Dieser durchgehende Kanal wird künftig Hauptkanal für die Spülflüssigkeit genannt und wie die einzelnen Löcher mit 21 bezeichnet. Der Weiteretrom der Salzlösung geht dann am besten aus den Fig. 11 und 12 hervor. Vom Haupt kanal 21 strömt die Salzlösung durch eine Zahl von konzentrisch angeordneten, kreisbogenförmigen Verteilungskanälen 22 nach einer quergehenden Vertiefung 23 hin. In dieser Vertiefung wird der in Fig. Ik und 15 gezeigte, brüdaenförmige Teil Zk angebracht. Dieser Teil besteht aus

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einer Abdichtung 25 mit einer darunter liegenden Stützleiste 26. Die Stutzleiste endet unten mit Zapfen 27 mit zwischenliegenden freien Passagen 28. Die Zapfen 2? liegen an dem Boden der Vertiefung 23 an« wobei die Salzlösung unter den brückenförmigen Teil 2k durch die freien Passagen 28 strömt. Der totale Querschnitt dieser freien Passagen

28 ist hierbei kleiner bemessen als die totale Durchströmungsflä-che der Salzlösung zu beiden Seiten des brückenförmigen Teiles. Hierdurch kommt an diesem Querschnitt I der Niere entlang eine Drosselung zustande, was eine gleichmäßige Verteilung des Stromes der Spülflüssigkeit quer über jeder Distanzplatte bewirkt _β

Von der Vertiefung 23 aus strömt die Salzlösung durch Kanäle

29 zwischen längsverlaufenden, nach oben schmaler werdenden Kämmen 3° hindurch. Zentral an diesem Teil mit den längs verlaufenden Kämmen 30 sind durchgehende Löcher 31 vorhanden, die einen zweiten Hauptkanal bilden, der also für das g Blut gedacht ist und mit dem Blutnippel 9 in. Verbindung steht.

Die Löcher 31 sind konzentrisch von schalenförmigen Versenkungen 32 umgeben. Diese Versenkungen 32 sind, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, zur Aufnahme der Blutverteilungsknöpfe 33 bestimmt. Diese Blutverteilungsknöpfe weisen ein zentral durchgehendes Loch und radial ausgerichtete Verteilungskanäle Jk auf. Die Knöpfe 33 werden zwischen Membranen 2 angebracht und zusammen mit den Membranen zwischen den Packungen 35 festgeklemmt. Hierdurch kann das Blut aus dem von den Löchern 3T

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(•bildeten Hauptkanal nach den Blutkanälen «wischen den Membranen in einem Paar ausströmen. Diese Membranen werden an ihren Enden von den Dichtungen 25 der brttckenförmigen Teile Zk und einer an der naheliegenden Dietanzplatte 1 angebrachten, quergehenden Erhöhung oder Kamm 36 abge dlentet.

Von den längsgehenden Kanälen 29 etrömt die Salzlösung duroh zwei quergehende Verbindungekanäle 37 und 38 sowie kürzere 1 längeverlaufende Kanäle 39 und IfO über die eigentliche Dlalyeefläche kl aus. Diese wird auf der einen Seite der Distanzplatte von zickzackförmigen Kämmen hZ und auf der ander«. Seite von längsverlaufenden Kämmen kj gebildet· Vo sich diese Kämme kreuzen, werden die Membranen 2 effektiv zusammengeklemmt. Hierdurch werden sehr kleine Stellen der Membranen 2 freitragend· Daher ist die Bruchgefahr an diesen Stellen gering. Damit die Salzlösung zu beiden Seiten der Distanzplatte zur gleichmäßigen Verteilung kommt, sind an dieser eine quergehende Reihe von durchgehenden Löchern kk angebracht.

Genau vor den einzelnen Kanälen in der Dietanzplatte, beispielsweise den Kanälen 29, 37, 38, 39, kO werden zwischen den Membranen dadurch Blutkanäle gebildet, daß die Membranen in diese Kanäle eingedrückt werden. XTm weiterhin Blutkanäle zustande zu bringen, weist die Distanzplatte, wie am besten aus Fig. 11 und 13 ersichtlich, schwache Versenkungen k5 auf,

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die zu einer quergehenden., ähnlichen Versenkung 46 hinführen. Eine weitere derartige schwache Versenkung 47 ist parallel zur Versenkung 46 angebracht. Diese Versenkungen sind an der Unterseite der Distanzplatten, genau gegenüber den quergehenden Kanälen 37 und 38 angeordnet. Durch die gezeigte Ausformung wird«- über dem Querschnitt der Niere gesehen - eine sehr gleichmäßige Verteilung von sowohl Blut als auch Salzlösung erzielt«

Die Fig. 4-7 geben verschiedene Sichten und Schnitte der oberen Spannplatte 5 wieder. An dieser Spannplatte sind durchgehende Löcher 21' und 31' angebracht, die den Löchern 21 und 3¹ in den Distanzplatten entsprechen. An ihrem anderen Ende hat die obere Spannplatte ein nicht durchgehendes Loch 48. Dieses Loch weist ein Gewinde auf. Dieses Gewindeloch 48 ist aus reixyherstellungstechn-isehen Gründen zustandegekommen. Die Spannplatte soll nämlich im Spritzgußverfahren hergestellt werden, wob·! Loch 48 erforderlich ist, damit sich die Platt· gleichmäßig aus dem Werkzeug ausschrauben läßt. Ein quergehender Kamm 50 entspricht den quergehenden Kämmen 36 der Distanzplatten und soll alsogenau vor den brüokenförmigen Teilen einen Druck bewirken (siehe Fig. 3)· Im übrigen sind an der Spannplatte aus produktionsteohnisohen Gründen diverse Auskehlungen und Versenkungen vorhanden, die daher keine nähere Erklärung erfordern dürften.

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Vie aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, sind an der oberen Spannplatte an deren Oberseite längegehende, schwach nach innen geneigte Flächen 51 vorhanden, die an längegehende, wesentlich vertikale Flächen 52 angrenzen. In die von diesen Flächen gebildeten Spuren 53 wird die in Fig. 8 gezeigte Spannschien eingespannt, die mit 16-19 bezeichnet worden ist. Tatsächlich werden nämlich vier solche Spann· schienen benutzt. Diese Spannsohienen laben hauptsächlich einen U-fSrmigen Querschnitt mit kurzen Schenkel und langem Abstand zwischen diesen. Der Zwischenraum zwischen den Schenkeln $k wird zum Boden 55 des U¹S herunter ausgeweitet. Den Flächen 51 und 52 entsprechen, an den Spannechienen 16-19 die Flächen 56 und 57·

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, weisen die Distanzplatten 1 entlang ihrer oberen Kante einen vorstehenden Flansch 5® auf. In entsprechender Veise haben sie an ihrer unteren Kante eine peripherisohe Auskehlung 59« Hierdurch nehmen die Distanzplatten eine schalenähnliohe Form an und lassen SbIi₈ wie in Fig. 3 gezeigt, ineinander setzen. Da auch die obere Spannplatte eine peripherisohe Auskehlung 60 aufweist, läßt sich diese in die oberste Distanzplatte versenken. Aus Fig. 9 ist ersiohtlich, daß die untere Spannplatte einen peripherisohen, den Flanschen 5& entsprechenden Flansch 61 hat. Hierdurch kann die unterste Distsnaplatte in die untere Spannplatte versenkt werden. Diese Formung erleiohtert die Abdichtung des gesasct^ic Nierenpaketes· Gleichzeitig wird auoh die Zusammensetzung

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ganx wesentlich erleichtert« Für «Sen PaIl₉ daß man trots allen keine cans dichte Konstruktion erhalten sollte, so wird das fansβ Paket außerdem von der beutelartigen Kunststoff hülle 8 umschlossen.

In dem geseiften Beispiel bestehen die paarweise angebrachten Membranen 2 aus plangepreßten Schläuchen. Ee ist Jedoch natürlich auch denkbar, daß paarweise getrennte Membranen eingelegt werden« Hierbei muß man aber dann Mittel A sur Diohtung der LMngskanten sugestandebringen.

Die Erfindung ist natürlich nicht nur auf das vorstehend beschriebene Aueführungsbeiepiel begrenzt, sondern im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche abwandelbar.

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Claims

A 2156708 Patentansprüche

1. Dialysevorrichtung, vorzugsweise zur Reinigung von Blut, mit einer Zahl von Distanzplatten sowie paarweise zwischenliegenden Membranen, wobei die Distanzplatten so geformt sind, daß zwischen ihnen und den Membranen Kanäle für eine Spülflüssigkeit gebildet werden, während zwischen den Membranen eines jeden Paares Kanäle für das Blut oder eine andere Flüssigkeit, die durch die Dialyse gereinigt werden sollen, gebildet werden, wobei zumindest am einen Ende eines Paketes von Distanzplatten und dazwischenliegenden Membranen ein durchgehender Hauptkanal für die Spülflüssigkeit und ein entsprechender Hauptkanal für das Blut oder die entsprechende Flüssigkeit angebracht ist und der erstgenannte Kanal relativ zur eigentlichen Dialysefläche vor der letzterwähnten liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzplatten (i) zwischen den beiden Hauptkanälen (21 und 31) eine quergehende Vertiefung (23) aufweisen, die durch Verteilungskanäle (22, 29) teils mit dem Hauptkanal (21) für die SpUIflüssigkeit, teils mit der eigentlichen Dialysefläche (4i) in Verbindung steht, wobei in jeder solchen quergehenden Vertiefung (23) ein brückenförmiger Teil (2k) angebracht ist, der mit Zapfen

(27) oder anderen Stützen an dem Boden der Vertiefung (23) anliegt, wobei er aber gleichzeitig die freie Passage

(28) der Spülflüssigkeit unter ihm zuläßt und der mit seiner Oberseite (25) abdichtend am nächsten Membranenpaar (2) anliegt.

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2. Dialysevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Di β tanzplatt en (i) genau -vox· der erwähnten Ve*· tiefung (23) an ihrer entgegengesetzten Seite eine Erhöhung in Form eines quergehenden Kammes (36) öder dergleichen aufweisen, der angebracht ist, um da» naheliegende Paar Membranen (2) abdichtend an den an der entgegengesetzten Seite dieses Paares liegenden, brückenförmigen Teil {2k) anzudrücken»

3. Dialysevorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeioh- f net, daß die erwähnte Erhöhung in Form eines quergehenden Kammes (36) oder dergleichen in einem Stück mit der Distanzplatte (i) geformt ist.

h. Dialysevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise angeordneten Membranen (2) aua plangepreßten Schläuchen bestehen, deren anfangs offene Enden zwischen den genannten Hauptkanälei(21 und 31) liegen und dort mit Hilfe von zweckmäßigen Mitteln g (2h, 36, 50) verschlossen worden sind.

5* Dialysevorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine langgestreckte Form hat, wobei ihre beiden Enden im wesentlichen Spiegelbildern gleichen, d.h. mit zwei Hauptkanälen (21, 31)» einer quergehenden Vertiefung (23), einem brüokenförmigen Teil (2h) usw. an Jedem Ende und mit einer dazwischen liegenden, langgestreckten Dialysefläohe (4i). .

6. Dialy·βvorrichtung gemäß einen der vorstehenden Ansprüche ^ dadurch gekennzeichnet, daß zwei naheliegende Di st anasplatten (i) au einem dazwischenliegenden Membranenpaar (2) in an ich bekannter Weise verschiedene Muster von KMiHiDeIi und dazwischenliegenden Kanälen aufweist, wobei die Membranen (2) an den Punkten festgeklemmt werden, wo sich die erwähnten Kämme kreuzen·

7. Dialysevorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn·* zeichnet, daß die freie Passage (28) unter dem brückenförmigen Teil eine kleinere totale Querschnittiflache aufweist, als die entsprechende Fläche der dahin leitenden Kanäle (22), wodurch hier tine Drosselung und damit eine ■ gleichmäßige _f quer über die Dietanzplatten (1) gehend· Verteilung der von der Droseeluhgsatelle strömenden SpÜlflüβ-sigkelt austandegebracht wird. ^-''^;'-^: "^j-iui^^^s ^imh v:.^j ύΙζΛ

8. Dialyaevorriohtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenriiWiohiie%i^eMa^AeV lE^^ für die SpülflÜeÄigkeit 'ie^traii'^ar^fiie'lf¹ Wa^PH&Mm JLMÄirie^ streckten Paketes von Di^talttZpia^rtÄtt" (Λ) 'änif *wiaclieh3iie^en den Paaren Membranen {z) ^ärigebreMit¹- A mi, und daß die ΛΓογ-teilungskanäle (22 ) Von ^;diLe%e^ Haiiip^ gehenden Vertiefünj fHJf in^^e^MÄahzpls^fciwtf^ (1) aus - ^a mehreren konzentrisch angebrachten, kreisbogenförmigen Kanälen (22) bestehen, von denen die Mehrzahl näher an den Enden der Vertiefung (23), als an ihrer Mitte ausmünden, was eine gleiohaäßlge Verteilung der Spülflüssigkeit

quer Über den Distanzplatten

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9. Dialyse vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daß die Hietanzplatten (1) über den Hauptteil der eigentlichen Dialysefläche {kl) hinaus, aus zu beiden Seiten eines membranfÖrmigen Hittelteiles angebrachten, verschiedenen Mustern von Kämmen und dazwischen liegenden Kanälen gebildet werden, wobei dieser Mittelteil längs einer quergehenden Linie einer Reihe von Löchern (kk) zur Verteilung der Spülflüssigkeit zu beiden Seiten dieses Mittelteils durchbrochen ist*

10. Dialysevorrichtung gemäß Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Kämme entlang einer oder mehreren quergehenden Linien unterbrochen sind, und zwar von quer verlaufenden Verteilungskanälen (37t 38) zwischen dem Hauptkanal (31) für das Blut oder eine entsprechende Flüssigkeit und dem erwähnten Loch (hk) zur Verteilung der Spülflüssigkeit zu beiden Seiten des Mittelteile.

11. Dialysevorrichtung gemäß einem der vorstehenden An- f Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blut oder die entsprechende Flüssigkeit durch vorhandene, schwache Versenkungen v*5, 46, k7) in den Flächen der Distanzplatten (1) verteilt wird, wobei zwischen den Membranen dadurch Blutkanäle gebildet werden, daß diese in die Versenkungen einsinken.

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