DE2514365A1

DE2514365A1 - Diffusionsgeraet, insbesondere fuer medizinische zwecke

Info

Publication number: DE2514365A1
Application number: DE19752514365
Authority: DE
Inventors: Felix Jesus Martinez; William John Schnell
Original assignee: Baxter Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1974-04-22
Filing date: 1975-04-02
Publication date: 1975-11-06
Also published as: AU7714275A; NO772699L; IL46329A; CA1064830A; SE7501999L; BE824320A; LU71666A1; IL46329A0; NO751427L; IL52050A; NL7501562A; GB1493324A; DK169175A; FR2267815A1; IL52050A0; US4016081A; ZA748267B; JPS50143784A; GB1493325A

Description

PATSNTAivlWÄi-TE

DIpL-lng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK DJpl.-Ing. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL

281134 β FRANKFURT AM MAIN

TELEFON (0611)

287014 GR. ESCHENHEIMER STBASSE 38

29. März 1975

Da/-mr- Ao~437

Baxter Laboratories,Inc. MORTON GROVE,111.
60053, USA

Diffusionsgerät, insbesondere für medizinische Zwecke

Die Erfindung betrifft ein Diffusionsgerät, das für eine Anzahl verschiedener Verwendungszwecke geeignet ist, insbesondere, für die Dialyse und Oxygenation von Blut, in erster Linie zur Beseitigungtoxischer Abfallprodukte aus dem Blut, nach Art einer künstlichen Niere und in zweiter Linie um die Funktion einer künstlichen Lunge zu übernehmen.

Es gibt zwei Hauptklassen von Membranen verwendeten Diffusionsgeräten. Bei der ersten Klasse handelt es sich um den Wicklungstyp, bei dem eine lange schlauchförmige Diffusionsmembran zusammen mit Stützmaterial aufgewickelt ist, um eine lange Strömungsbahn für das Blut durch die schlauch-

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förmige Membran zu ergeben. Ein Beispiel hierfür ist das bekannte Dialysegerät in Wickelform,das von der Firma Travenol Laboratories,Inc. in Deerfield, 111./USA hergestellt wird.

Bei der zweiten Hauptklasse von Diffusionsgeräten handelt es sich um die Plattenbauart, bei der blattförmige Membranen in einem Stapel abwechselnd mit flachen Stützgliedern für die Membranen angeordnet sind. Bei dieser zweiten Bauart ist die Strömungsbahn für das Blut relativ kurz aber es wird eine grosse Anzahl von Strömungsbahnen parallel zueinander angeordnet, wenn eine grosse Kapazität des Diffusionsgerätes gewünscht ist. Ein Beispiel hierfür ist das Dialysegerät nach Kiil. Jede dieser beiden Hauptklassen hat ihre speziellen Vorteile und Nachteile. Ein Hauptvorteil des gewickelten Gerätes ist die lange Strömungsbahn , die eine vollständige Diffusion für das Blut oder das sonstige Material ergibt, für das das Diffusionsgerät zum Einsatz kommt. Der gewickelte Typ bringt daher ausgezeichnete Ergebnisse hinsichtlich der Beseitigung von Harnstoff, Kreatinin und anderen Abfallprodukten aus Blut.

Demgegenüber kann der Plattentyp kompakt und mit hoher Strömungskapazität ausgeführt werden. Weiter eignen sich Dialysegeräte dieses Typs insbesondere für die Einweg-Technik, indem Dialyselösung durch das Gerät hindurchgeführt und dieses dann beseitigt wird, anstatt einen Teil der verwendeten Dialyselösung zu rezirkulieren, wie es für den Wickeltyp charakteristisch ist. Wegen der relativ kurzen Blutbahn durch den Plattentyp ist dessen Fähigkeit, unerwünschte Bestandteile aus dem Blut oder sonstigen Material zu entfernen, begrenzt, wegen der zu kurzen Durchlaufzeit und des normalen Diffuäonswiderstandes der Membran.

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Gemäss der Erfindung wird ein Diffusionsgerät geschaffen, welches die Vorteile des gewickelten und des plattenförmigen Typs vereinigt, indem bei einem Diffusionsgerät des Plattentyps eine lange Strömungsbahn für Blut oder dgl. geschaffen wird, und zwar auf eine Weise, die für die Verwendung in kommerziellem Maßstab durchaus geeignet ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass im wesentlichen die gleiche Ausführung eines plattenförmigen Diffusionsgerätes leicht abgeändert werden kann, um eine Strömungsbahn für Blut ebenso wie für Dialyselösung oder eine Sauerstoffströmung zu ergeben, die eine beliebige Länge und Strömungskapazität haben kann, wenn nur einfache Änderungen beim Zusammenbau des Diffusionsgeräts nach der Erfindung vorgenommen werden.

Weiter betrifft die Erfindung eine neue, insbes. für ein Diffusionsgerät nach der Erfindung geeignete Stützplatte, die eine verbesserte Abdichtung und Verzweigung bzw. Zusammenführung der Strömung in das Diffusionsgerät und aus diesem heraus ermöglicht.

Ein Diffusionsgerät nach der Erfindung, wie beispielsweise eine künstliche Niere, weist einen Stapel auf, der aus Paaren semi-permeabler Membranwände die eine

erste Serie von Strömungswegen längs deren Innenwänden begrenzen, und aus plattenförmigen Stützgliedern (die auch gitterartig, durchbrochen oder dgl. sein können) zwischen jeweils benachbarten Paaren von Membranwänden zu deren Stützung zusammengesetzt ist, wobei eine zweite Serie von Strömungswegen längs der äusseren Oberflächen der Paare von Membranwänden gebildet wird. Einrichtungen zum Herstellen einer Verbindung zwischen den Strömungswegen und der Umgebung des Geräts sind vorgesehen, darunter auch sich quer

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zu dem Stapel erstreckende Strömungsleitungen in Verbindung mit einer der Serie von Strömungs wegen. . Gemäss der Erfindung sind Gruppierungsmittel vorgehen, um Strömung in der einen Serie von Strömungswegen unmittelbar nacheinander längs zweier oder mehrerer Paare von Membranwänden zu leiten, um durch solche Verlängerung der Strömungsbahn durch diese Serie von Strömungswegen eine verbesserte Diffusion zu erhalten. Die Gruppierungsmittel umfassen Sperrmittel, die in den sich quer erstreckenden Strömungsleitungen vorgesehen sind und die längs eines Paares von Meinbranwänden ankommende Strömung umlenken in Richtung längs eines anderen Paares von Membranwänden.

Zweckmässig sind die sich qer erstreckenden Strömungsleitungen durch eine erste Serie von Eohrungen in den Plattengliedern und Membranwänden gebildet, und so angeordnet, dass sie aufeinander ausgerichtet sind. Die Sperrmittel werden vorzugsweise einfach dadurch vorgesehen, dass ein durchlassfreier Bereich der Oberfläche einer Membranwand in Ausrichtung auf die sich quer erstreckende Strömungsleitung angeordnet wird. Dies wird zweckmässig in der V/eise durchgeführt, dass beim Aufbau eines Stapels in bestimmten Abständen eine Membranwand in den Stapel eingesetzt wird, die an derjenigen Stelle, wo die übrigen Membranwände eine Bohrung besitzen, keine Bohrung aufweist. Funktion und Ergebnis dieses durchlassfreien Oberflächenbereichs ist weiter unten näher beschrieben, aber sein Hauptzweck ist die Umleitung einer, längs eines Membranpaares ankommenden, Strömung zurück längs eines anderen Membranpaares um die Strömungsbahn zu verlängern und damit den Diffusionsvorgang des Mediums in der Strömungsbahn wirksamer zu gestalten.

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Zweckmässig werden einige Membranen mit solchen durchlassfreien Oberflächenbereichen, die auf die sich quer erstreckenden Strömungsleitungen ausgerichtet sind, innerhalb des Diffusionsgerätes in vorbestimmten Abständen angeordnet, um eine Strömungsbahn durch das Diffusionsgerät zu schaffen, die eine längere zick-zack-förmige Gestalt aufweist, um innerhalb des Diffusionsgeräts vom Plattentyp Diffusion eines maximalen gewünschten Wirkungsgrades zu ergeben.

Die Plattenglieder eines Diffusionsgeräts nach der Erfindung haben vorzugsweise eine profilierte Oberfläche auf beiden Seiten,die Strömungkanäle für ein Medium längs der Plattenglieder bildet. Weiter sind vorzugsweise neuartige kanalisierte Dichtungen an jedem Ende eines Plattenglieds vorgesehen, wie sie weiter unten auch in ihrer Funktion näher beschrieben sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Diffusionsgerätes nach der Erfindung, das für die Dialyse von Blut bestimmt ist;

Fig. 2 schematisch einen Vertikalschnitt durch das Gerät der Fig. 1, wobei die Strömungsbahnen für

Blut und für Dialyselösung gezeigt, aber die Anzahl der Plattenglieder.und Membranpaare vermindert

und dafür diese Elemente vertikal auseinandergezogen sind, um die Darstellung zu verdeutlichen;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Plattenglied des Geräts der Fig. 1;

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Fig. 4a abgebrochen eine Draufsicht auf das eine Ende des Plattenglieds der Fig. 3;

Fig. 4b abgebrochen eine Draufsicht auf das gMche Ende aber auf seine andere Seite umgewendet;

Fig. 5 abgebrochen eine Draufsicht auf zwei Plattenglieder der in Fig. 3 gezeigten Art, in Gebrauchsstellung übereinandergestapelt, um die Anordnung der Strömungskanäle für das Dialysat im Stapel zu zeigen;

Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 1; Fig. 7 einen Teilschnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 3;

Fig. 8 abgebrochen eine Draufsicht auf einen Stapel aus Plattengliedern und zugeordneten Membranen sowie Dichtungsmitteln für die Strömung, die zwischen den Membranpaaren hindurchgeht;

Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8, wobei jedoch einige Teile in Ansicht gezeigt sind;

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine als Gruppierungsmittel dienende Membran;

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine andere Membran; und Fig. 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 der Fig. 3»

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Fig. 1 zeigt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetesDLffusionsgerät zur Verwendung für die Dialyse von Blut oder als künstliche Niere, obwohl unter einfacher Abwandlung des verwendeten Membranentyps ein Oxygenator für Blut auf gleiche oder ähnliche Weise aufgebaut werden könnte. Auch können ausser Blut auch andere Substanzen in einem erfindungsgemässen Gerät der Dialyse unterzogen werden.

Das der Dialyse dienende Diffusionsgerät 10 hat eine obere und eine untere Verstärkungsplatte 12 bzw. 14, die beide durch einstückige Verstärkungsglieder 16 zusätzliche Steifheit erlangen. Die Platten 12 und 14 sind durch Bolzen 18 zusammengehalten, um erheblichen abdichtenden Druck auf den Stapel 20 aus Plattengliedern und Membranpaaren auszuüben, der zwischen den Verstärkungsplatten 12 und 14 fest eingespannt ist. Die zur Verwendung kommende Anzahl von Plattengliedern und Membranpaaren ändert sich je nach der gewünschten Membranoberfläche. Eine typische Anzahl könnte etwa die von 34 Plattengliedern und 33 Membranpaaren sein.

Der Lage eines in Fig. 1 an der Verstärkungsplatte 12 gezeigten Bluteinlasses 22 entspricht ein in Fig. 2 gezeigter Blutauslass 24 an der Verstärkungsplatte 14. Entsprechend ist ein Einlass 26 für die Dialyselösung in Fig. 1 und ein entsprechender Auslass 28 in Fig. 2 an der Platte 14 gezeigt. Demnach arbeitet das Gerät nach dem Ausführungsbeispiel im Gegenstrom, obwohl auch Geräte mit gleichgerichteten Strömungen nach der Erfindung herstellbar sind.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das Gerät einen Stapel von Plattengliedern 30 aufweist, die jeweils durch ein Paar von Membranwänden 32 getrennt sind. Dabei ist normalerweise die Mehrzahl der Membranelemente 32 so gestaltet, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, und nur eine Minderzahl gemäss der

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Darstellung der Fig. 10.

Für Dialysatoren werden die Membranwände 32 gewöhnlich aus Cellulosefilm hergestellt, wie er im Kupfer-Ammoniak-Verfahren hergestellt wird. Die Plattenglieder 30 können aus Polyaethylen hoher Dichte oder dgl. hergestellt sein, wobei die derzeit bevorzugte Ausführung in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Membranwände 32 bilden an^en gegenüberliegenden Enden der Membranen eine Serie innerer Durchlässe 34, die auf innere Durchlässe 36 der Plattenglieder 30 ausgerichtet sind, wenn die Plattenglieder und Membranwände in einem Stapel gemäss Fig. 2 angeordnet sind. Die inneren Durchlässe 34, 36 bilden eine erste Serie von Strömungsleitungen 38, die sich quer zum Stapel erstrecken und unmittelbar mit dem Einlass 24 und dem Auslass 22 für Blut in Verbindung stehen. Die Blutbahn erstreckt sich daher vom Einlass 24 über den zugeordneten Abschnitt 38a der Querleitung und von dort in einem verzweigten parallelen Strömungsweg abwechselnd zwischen Membranpaaren 32 und weiteren Abschnitten 38 der Querleitung in einer Strömungsbahn 40, die nachstehend näher beschrieben ist, bis schliesslich der sich quer erstreckende Leitungsabschnitt 38f erreicht wird, der zum Auslass 22 führt. In Fig. 2 ist der mittlere Teil der Plattenglieder 30 und der Membranwände 32 nicht gezeigt, so dass die in Berührung mit den Membranen verlaufenden Teile des Strömungsweges 40 länger sind als in der Figur angedeutet.

Entsprechend tritt die Dialyselösung am Einlass 26 ein und geht durch äussere Durchlässe 44 der Membranwände und äussere Durchlässe 46 der Plattenglieder, die im Stapel gleichfalls aufeinander ausgerichtet sind und eine zweite Serie von sich quer erstreckenden Leitungsabschnitten 50

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ergeben. Die Dialyselösung wird bei 26 zugeführt und tritt über die sich quer erstrekenden Leitungsabschnitte

ten
die weiterjun-Zbeschriebene Verteiler enthalten, in eine zweite Serie vonStrömungswegen zwischen jeweils einer Membran 32 und dem benachbarten Plattenglied 30in eine mit 52 bezeichnete Strömungsbahn ein, die abwechselnd über quer verlaufende Leitungsabschnitte 50 und Strömungswege der zweiten Serie führt. Die Dialyselösung wird schliesslich in einem letzten Abschnitt 5Of der Querleitung zur Abgabe an den Auslass 28 gesammelt. Die Strömung von Blut über die Strömungsbahn 40 zwischen den Membranen 32 trifft auf eine entgegengesetzt gerichtete Strömung von Dialyselösung zwischen Membranen und Platten für einen wirksamen Diffusionsaustausch durch die Membranen hindurch.

Fig. 3 zeigt ein Plattenglied 30, das auf beiden Seiten eine profilierte Oberfläche 56 aufweist, um die Strömung von DMyselösung längs der Strömungsbahn 52 zwischen der Plattenoberfläche und der benachbarten Membran 32 zu erleichtern. Die Profilierung 56 kann aus einer Anzahl schmaler Rillen vorzugsweise von etwa 0,04 Zoll (1,03 mm) Breite und 0,03 Zoll (0,75 mm) Tiefe gebildet sein, die sich von einem zum anderen Ende der Platte erstrecken. Die Rillen können wie gezeigt parallel verlaufen, aber sie können auch in sich kreuzender Anordnung vorgesehen sein, um Gruppen einzelner Auflager und sich kreuzender Strömungswege für optimale Vermischung der Dialyselösung zu schaffen. Die inneren Oberflächen der Verstärkungsplatten 12 und 14 können auch in ähnlicher Weise profiliert sein, wenn sie gegen eine Membran und nicht gegen ein Plattenglied anliegen.

Gemäss der Erfindung sind Gruppierungsmittel vorgesehen, um die Strömung in beiden oder einer der Strömungsbahnen 40 und 52 hintereinander längs verschiedener Merabranpaare zu

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richten und damit durch Verlängerung der Strömungswege für eine verbesserte Diffusion zu sorgen. Gemäss dem Ausführungsbeispiel werden alsGruppierungsmittel Sperrmittel verwendet, in Gestalt von durchlassfreien Obeflächenbereichen 58, 60, einiger Membranwände an Stellen, wo andere Membranwände innere Durchlässe 34 und äussere Durchlässe 44 aufweisen. Diese cLurchlassfreien oder Gruppierungsmembranen 62 haben die in Fig. 10 gezeigte Form. Gruppierungsmembranen 62 haben nur eine einzige Gruppe von Durchlässen 34, 44, und sind vorzugsweise duidi eine oder mehrere normale Membranwände 32 gemäss Fig. 11 voneinander getrennt, um eine Strömungsbahn durch das Diffusionsgerät zu schaffen, die mehrere einzelne Strömungswege innerhalb verschiedener Membranpaare in paralleler Stroinanordnung enthält. So ist in Fig. 2 jede vierte Membranwand im Stapel als Gruppierungsmembran 62 ausgebildet. Dies ergibt zwei parallele, in Membranberührung stehende,Strömungskanäle für Blut. Falls eine grössere Anzahl paralleler Strömungswege gewünscht ist, können die Gruppierungsmembranen 62 durch eine grössere Anzahl normaler Membranen 32 gemäss Fig. 11 getrennt sein, während im Falle ein einziger langer Strömungskanal gewünscht ist, Gruppierungsmembranen jeweils als eine Membranwand jedes Membranpaares verwendet v/erden können.

Die Gruppierungsmembranen 62 sind im Stapel so angeordnet, dass ihre durchlassfreien Oberflächenbereiche 58, 60 abwechselnd an gegenüberliegenden Enden des Geräts liegen. Dadurch ergeben sich Strömungsbahnen 40 und 52, von Zickzack-Form, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist.

Es ist jedoch auch möglich, nur der Blutbahn 40 durch Gruppierungen eine verlängerte Zick-zack-Gestalt zu veäeihen, während die Gruppierungsmembranen 62 stets an ihren beiden Enden einen äusseren Durchlass 44 aufweisen, so dass jede

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der sich quer erstreckenden Strömungsleitungen 50 ohne Behinderung durch das gesamte Diffusionsgerät hindurch verläuft. Die Dialyselösung macht dann nur einen einzigen Durchgang über den Strömungsweg aus Membranen und Plattengliedern, um zum Auslass 28 zu gelangen. Unter diesen Umständen ist es natürlxh erforderlich, den Auslass 28 an das andere Ende der Verstärkungsplatte 14 zu verlegen. Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 zeigt sowohl für Blut als auch die Dialyselösung vier getrennte und aufeinander folgende Durchgänge für die betreffenden Medien längs der Plattenglieder bzw. Membranwände, gesteuert durch drei Gruppierungsmembranen 62. Falls eine ungerade Anzahl aufeinander folgender Durchgänge gewünscht wird, ist es erforderlich, den Einlass 24 für Blut und den Auslass 28 für Dialyselösung an entgegengesetzten Enden der unteren Verstärkungsplatte 14 anzuordnen. Der Einlass 24 und der Auslass 28 können jedoch in der in Fig. 2 gezeigten Pos. verbleiben, wenn eine gerade Anzahl aufeinanderfolgender Durchgänge längs der Membranen gewünscht wird.

Die inneren Durchlässe 34 und 36 der Platten und Membranen sind für eine leckfreie, sich quer erstreckende Strömungsleitung 38 für Blut durch elastomere Dichtungselemente 64 (die gestrichelt in Fig. 3 und 5 und voll ausgezogen in Fig. 2, 8 und 9 gezeigt sind) abdichtend miteinander verbunden. Jedes Dichtungselement 64 hat eine Öffnung 66, welche die sich quer erstreckende Strömungsleitung begrenzt. Von der Öffnung 66 auf einer Seite des Dichtungselements 64 ausgehend, erstreckt sich eine Anzahl von Nuten 68 für eine auswärts gerichtete Blutströmung. Ein Auslass 70 befindet sich am Ende jeder Nut 68 und steht in Verbindung mit einer zweiten Nut 72 auf der anderen Seite des Dichtungselements 64. Dadurch wird auf beiden Seiten des

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Dichtungselements 64 eine abdichtende Oberfläche gebildet, während gleichzeitig Blut von der Öffnung 66, die ein Teil der Strömungsleitung 38 ist,, radial einwärts und auswärts in die Strömungsbahn 40 zwischen Membranwänden 32 eines Paares leckdicht hindurchtreten kann. Die Dichtungselemerite 64 können aus Silikon-Kautschuk oder ähnlichem Material hergestellt werden und werden zwischen dünnen Stegteilen 73 der Plattenglieder 30 (Fig. 9) angeordnet.

Es sei bemerkt, dass in Fig. 9ein Stapel von Plattengliedern und Membranwänden einschliesslich der Dichtungselemente 64 gezeigt ist. Das mittlere Dichtungselement ist dabei gegenüber dem oberen und unteren durch Drehung in eine andere Lage gebracht, um eine Ansicht der Anordnung der Strömungskanäle von verschiedenen Blickrichtungen zu zeigen.

Aus Fig. 1, 3 und 6 sind Ösen 74 ersichtlich, durch welche die Bolzen 18 zum ausgerichteten Zusammenhalten des Stapels 20 aus Platten und Membranen hindurchgeführt sind. Auch dienen Zapfen 76 und 78 an den Platten als Distanzstücke zwischen benachbarten Platten. Die Zapfen 78 können zusätzlich die Lage der Giesslöcher für die Form sein, in der die Platte hergestellt wird, und sie können schüsselartige Gestalt haben, um zu vermeiden, dass etwa scharfe Angusskanten die Membran durchstechen. Bohrungen 79 an jeder Ecke der Platte 30 dienen gleichfalls der Aufnahme eines Bolzens 18 zum Verklammern des Stapels 20.

Die Platte 30 gemäss Fig. 3 zeigt auch einige quer verlaufende Ausgleichsnuten 80, die zum Ausgleich von Druckdifferenzen in einem über die Platte strömenden

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Medium dienen.

Weiter wird gemäss der Erfindung ehe kanalisierte Dichtung geschaffen, um die Strömung in der Querleitung 50, die aus den äusseren Durchlässen 44 und 46 gebildet ist, der Strömungsbahn 52 für Dialyselösung zwischen jeweils einer Membran und der benachbarten Platte zuzuführen. Wie in Fig. 3 bis 5 sowie 7 gezeigt ist, weist die Dichtung zum Verbinden der Strömungsbahn 52 und der Querleitung 50 abdichtende Schultern 82 und 82a zu beiden Seiten des Plattengliedes 30 an dessen gegenüberliegenden Enden auf. Innerhalb dieser Schultern sind Strömungsnuten 84 und 86 ausgebildet, von denen jeweils ein Ende mit dem Durchlass 46 der Platte 30 in Verbindung steht.

Die Nuten 84, 86 stehen über ihre anderen Enden mit Strömungsöffnungen 88, 90 in Verbindung, die vollständig durch die Platte 30 hindurchgehen und solchermassen eine Verbindung zu der profilierten Oberfläche 56 auf beiden Seiten der Platte 30 herstellen. Ein Dichtelement 92 bzw. 94 überbrückt jede der Öffnungen 88 bzw. 90. Jedes Dichtelement 92, 94 stellt eine Dichtungsoberfläche dar, die vorzugsweise in der gleichen Ebene auf derjenigen Seite der Platte 30 liegt, zu der hin die der überbrückten Öffnung zugehörige Nut geöffnet ist. Mit anderen Worten, ist die äussere Oberfläche des Dichtelements 92 koplanar mit der äusseren Oberfläche der Schulter 82 auf derjenigen Seite der Platte 30, die in Fig. 3 gezeigt ist. ^Die äussere Oberfläche des Dichtelements 94 dagegen liegt in der gleichen Ebene mit der äusseren Oberfläche der Schulter 82a auf der anderen Seite der Platte 30. Daher kann die Dialyselösung von der Querleitung 50 (entsprechend Öffnung 46

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in Fig. 3) über die Nuten 84, 86 in die Öffnungen 88, 90 unter den Dichtelementen 92, 94 hindurch zu den profilierten Oberflächen 56 gelangen, um zwischen den Membranen und den ihnen benachbarten Platten die Strömungsbahn 52 zu verfolgen.

Auch ist zu beachten, dass die Nuten 84, 86 sowie die ihnen zugeordneten Öffnungen und Dichtungselemente asymmetrisch relativ zueinander angeordnet sind, so dass beim Stapeln der Platten 30 .die Kanäle und zugehörigen Teil so zusammengebaut werden können, dass sie nicht gegeneinander anliegen* Demgemäss drückt jedes Dichtelement 92, 94 das zugeordnete Membranpaar gegen eine flache Oberfläche der Schulter 82 oder 82a an der benachbarten Platte. Daher können zwei vollständig übereinstimmende Platten wie in Fig. 5 gezeigt in einem Stapel so gegeneinanderliegend angeordnet werden, dass die Nuten 84, 86 der oberen Platte nicht gegen die entsprechenden Nuten 84a, 86a der nächsten Platte darunter anliegen, die im Stapel relativ zur ersten Platte umgekehrt angeordnet wurde. Durch Anbringung benachbarter Platten im Stapel abwechselnd in umgekehrter Lage kann ein Stapel mit dazwischen eingeklemmten Membranen gebildet werden, in welchem die überbrückenden Dichtelemente 92,94 einer Platte nicht die entsprechenden Elemente der nächst benachbarten Platte 92a, 94a berühren, so dass eine zuverlässige Abdichtung dadurch erreicht wird, dass jedes Dichtelement gegen die Oberfläche einer Schulter gepresst wird. Auf keinen Fall kann Blut zwischen den Membranen und Dialyselösung zwischen einerMembran und einer Platte zwischen den Enden der Platte austreten, infolge der Druckwirkung der überbrückenden Dichtelemente gegen die Schultern, welche die Membranenden abdichten.

Die Seiten des Stapels 20 sind in ähnlicher Weise durch Dichtungsrippen 96 zu beiden Seiten und längs beider Kanten der Platten 30 abgedichtet, wobei die Höhe der Rippen die gleiche

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ist wie die der Schultern 82, 82a. Die Rippen 96 werden abdichtend gegeneinander gepresst, mit den dazwischen befindlichen Kanten der Membranen 32,und zwar durch die Klemmwirkung der Bolzen 18. Vorsprünge 98 und Aussparungen 100 (Fig. 5) sind zum Erleichtern der Ausrichtung beim Zusammenbau eines Stapels 20 auf beiden Seiten der Platten 30 vorgesehen. Bei korrekter Ausrichtung der Platten in aufeinander folgend umgekehrter relativer Lage passen die Vorsprünge 98 in die Aussparungen 100. Auf andere Weise lässt sich der Stapel 20 nicht zusammensetzen, weil die aufeinanderstossenden Vorsprünge 98 die Platten auseinanderhalten und damit die falsche Anordnung kennzeichnen wurden.

Zungen 102 und 102a (Fig. 5) sind als weitere visuelle Orientierungshilfe an den Platten 30 vorgesehen, um festzustellen, dass alle Platen eines Stapels 20 korrekt in abwechselnd umgekehrter Lage zu benachbarten Platten ausgerichtet sind, um die Konfiguration der Fig. 5 zu gewährleisten. Dabei ist gemäss Fig. 5 die Zunge 102a an der unteren Platte 30 angebracht.

Dünnere Bereiche 104 sind an den vier Ecken der Platte vorgesehen, um örtlich erhöhten Druck auf die. Schultern 82, 82a und die Dichtungsrippen 96 auszuüben und die Abdichtung dadurch weiter zu verbessern.

Abstützungen 106, 108 (Fig. 5) sind beiderseits an den Platten 30 zum Distanzieren der zugeordneten Membran 32 vorgesehen sowie zum Distanzieren zentraler Bereiche benachbarter Platten infolge des Auftreffens der Abstützungen 106, 108 auf entsprechende Teile benachbarter Platten.

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Die Erfindung schafft also ein Diffusionsgerät aus einem Stapel benachbarter Paare von semi-permeablen Membranen mit zwischen benachbarten Paaren angeordneten plattenartigen Stützgliedern. Strömungsleitungen erstrecken sich quer zum Stapel in Verbindung mit Strömungswegen zwischen den Membranen bzw. jeder Membran und der benachbarten Stützplatte. Gemass der Erfindung sind Gruppierungsmittel vorgesehen, welche ein Medium in den Strömungsvregen nacheinander längs mehrerer 'Membranpaare leiten, um so die Strömungsbahn für erhöhte Diffusion zu verlängern. Die Gruppierungsmittel enthalten Sperr— elemente, in den sich quer erstreckenden Strömungsieitungen, durch welche die längs eines Membranpaares ankommende Strömung in Richtung längs eines weiteren Membranpaares umgeleitet wird. Durch wahlweise Anordnung der Gruppierungsmittel innerhalb eines Stapels/iässt sich die für den Diffusionsgrad massgebliche Länge einer Strömungsbahn nach Bedarf einstellen.

/ Ansprüche 509845/0710

Claims

29.März 1975 Baxter Laboratories,Inc. Da/-mr- V> AO-437 Ansprüche

1. Diffusionsgerät mit einem Stapel von Paaren semipermeabler Membranwände , dessen Paare eine erste Serie von Strömungswegen längs der inneren Oberflächen der Membranwände eines Paares begrenzen, und mit zwischen diesen Paaren angeordneten Plattengliedern zum Stützen der Membranwände und zum Begrenzen einer zweiten Serie von Strömungswegen längs der äusseren Oberflächen der Membranwände, sowie mit Einrichtungen, über welche die Strömungswege mit dem Äusseren des Gerätes verbindbar sind, darunter quer zu dem Stapel sich erstreckende Strömungsleitungen in Verbindung mit einer der Serien von Strömungswegen, dadurch gekennzeichn et, dass Gruppierungsmittel (62) vorgesehen sind, mitteles derer die Strömung in der einen der Serien von Strömungswegen hintereinander längs mehrerer der Paare von Membranwänden (32)zum Verbessern der Diffusion durch Verlängerung der Strömungsbahn (40, 52) über diese Strömungswege leitbar ist, wobei die Gruppierungsmittel Sperrmittel (58, 60) in den quer sich erstreckenden Strömungsleitungen (38, 50) enthalten, welche die längs eines Paares von Membranwänden ankommende Strömung längs eines weiteren Paares von Membranwänden zurückleiten.

2. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass,als Sperrmittel ein durchlassfreier Oberflächenbereich (58,60) einer Membranwand (62) im Bereich einer sich quer erstreckenden Strömungsleitung (38,50) verwendet ist.

3. Gerät nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Serie von Strömungswegen in der Nähe der

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entgegengesetzten Enden der Membranwände (32) und der Plattenglieder (30) mit zwei sich quer erstreckenden Strömungsleitungen (38), je eine an einem der Enden, in Verbindung steht,und dass eine Anzahl von Sperrmitteln durch eine entsprechende Anzahl von Membranwänden (62) mit durchlassfreien Bereichen gebildet,£st, die ,abwechselnd an gegenüberliegenden Enden mit Abstand voneinander vorgesehener Membranwände angeordnet,sine zick-zack-förmige Strömungsbahn (40) durch das Diffusionsgerät bilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch ge kennzeichnet, dass die sich quer erstreckende Strömungsleitung (38) von einer ersten Serie von Durchlässen (34, 36) in den Platten™ gliedern (30) und den Membranwänden (32) gebildet ist.

5. Gerät nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet dass die Membranwände (62) mit durchlassfreien Bereichen durch mehrere, Durchlässe aufweisende, Membranwände (32) voneinander getrennt sind, um eine Strömungsbahn (40) durch das Gerät zu bilden, die eine Mehrzahl einzelner Strömungswege der ersten Serie innerhalb verschiedener Membranpaare parallel zueinander umfasste

6. Gerät nach Anspruch 5,

dadurch ge kennzeichnet, dass die zweite Serie vnn Strömungswegen in der Nähe der Enden der Membranwände und Plattenglieder mit zwei weiteren sich quer erstreckenden/Leitungen (50) in Verbindung steht und dass "eine zweite Anzahl von Sperrmitteln in diesen Strömungsleitungen durch weitere, durch-

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lassfreie Bereiche (60) von Membranwänden (62) gebildet ist, die abwechselnd an gegenüberliegenden Endendieser Membranwände vorgesehen sind und eine zweite, zick-zackförmige Strömungsbahn (52) durch das Gerät bilden.

7. Gerät nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anzahl von Membranwänden (62) mit strömungsfreien Bereichen (60) voneinander durch mehrere Meinbranwände (32) mit Durchlässen gebildet ist un.d eine zweite Strömungsbahn (52) durch das Gerät ergibt, die eine Mehrzahl getrennter Strömungswege der zweiten Serie in paralleler Anordnung längstinzeiner Paare von Membranwänden bildet.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenglieder (30) auf beiden Seiten zur Bildung im wesentlichen in Längsrichtung^ der Plattenglieder sich erstreckender Strömungskanäle/ profiliert und im Stapel abwechselnd als einzelne Plattenglieder (30) zwischen Paaren von Membranwänden (32) angeordnet sind.

9. Gerät nach Anspruch 8,

dadurch geke η η. zeichnet, dass die Strömungskanäle/durch quer sich erstreckende Ausgleichsnuten (80) in den Plattengliedern (30) unterbrochen sind.

10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Plattenglieder (30) einheitliche, nicht poröse, Gebilde sind.

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11. Gerät nach einemder vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Strömungsweg der zweiten Serie am Ende jedes Plattenglieds (30) mit der zweiten Serie von sich quer erstreckenden Strömungsleitungen (50) über kanalisierte Dichtungen in Verbindung steht, die gebildet sind von: Schultern (82, 82a) zu beiden Seiten der Plattenglieder (30); innerhalb der Schultern zu beiden Seiten der Plattenglieder gebildete Nuten (84, 86),deren eines Ende mit einer zweiten, sich quer erstreckenden Strömungsleitung (46) in Verbindung steht; durch eine am anderen Ende jeder der Nuten durch das Plattenglied (30) hindurch sich erstreckende Bohrung (88, 90) als Verbindung zu den Strömungskanälen zu beiden Seiten des Plattengliedes sowie ein jeder Bohrung zugeordnetes überbrückungselement (92, 94), das als Dichtungsfläche im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Schulter auf der betreffenden Seite des Plattengliedes liegt, zu der hin die zu der Bohrung führende Nut offen ist, wobei die Nuten (84, 86) und die Überbrückungselemente (92,94) am gleichen Ende des betreffenden Plattengliedes (30) auf dessen gegenüberliegenden Seiten relativ zueinander asymmetrisch angeordnet·sind, um ein Aufeinandertreffen mit entsprechenden Teilen benachbarter Platten im Stapel zu vermeiden.

12. Insbesondere für ein Diffusionsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignetes Plattenglied mit beidseitig derart profilierten Oberflächen, dass sich Strömungskanäle für ein Medium längs des Plattengliedes ergeben, wobei kanalisierte Dichtungen an den.gegenüberliegenden

tenden Enden des Plattengliedes zur dich-/%rbindung zwischen

den profilierten Oberflächen und Auslässen, die mit der

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Umgebung in Verbindung stehen, wenn das Plattenglied in einem Stapel mit weiteren Plattengliedern und semi-permeablen Membranwänden vereinigt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die kanalisierten Dichtungen Schultern (82,82a) an den Enden des Plattengliedes (30) zu dessen beiden Seiten aufweisen sowie innerhalb dieser Schultern vorgesehene Nuten (84, 86), deren eines Ende mit den Auslässen (46) in Verbindung steht, während das andere Ende jeder Nut über eine durch das Plattenglied (30)hindurch sich erstreckende Bohrung (88, 90) mit den Strömungskanä^an/in der profilierten Oberfläche zu beiden Seiten des Plattengliedes in Verbindung steht sowie ein jeder Bohrung zugeordnetes Überbrückungselement (92, 94), das als Dichtungsfläche im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Schulter auf der betreffenden Seite des Plattengliedes liegt, zu d&r hin die zu der Bohrung führende Nut offen ist, wobei die Nut (84, 86) und die Überbrückungselemente (92, 94) am gleichen Ende des betreffenden Plattengliedes (30) auf dessen gegenüberliegenden Seiten relativ zueinander asymmetrisch angeordnet sind, um ein Aufeinandertreffen mit entsprechenden Teilen benachbarter Platten im Stapel zu vermeiden.

13»Plattenglied nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass es als einheitliches, nicht poröses Gebilde ausgeführt ist.

14. Plattenglied nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslässe von durchgehenden Bohrungen (46) im Plattenglied (30) gebildet sind, die mit entsprechenden Bohrungen (46, 44) in anderen Plattengliederh und in Membranwänden (32) des Stapels einen von aussen zugänglichen Kanal/bilden.

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15. Plattenglied nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch geken. nzeichn et, dass die Strömungskanäle/ der profilierten Oberfläche • durch quer verlaufende Ausgleichsnuten (18) auf dem Plattenglied (30) unterbrochen sind.

16. Plattenglied nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es mit Vor Sprüngen (98) und entsprechenden Aussparungen (100) ausgebildet ist, durch die ein Stapeln von Plattengliedern (30) in anderer als wechselweise umgekehrter Lage verhindert wird.

Patentanwalt;

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