DE2622684B2

DE2622684B2 - Membranaustauscher

Info

Publication number: DE2622684B2
Application number: DE2622684A
Authority: DE
Inventors: Henning Kage; Hellmut Metz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-05-21
Filing date: 1976-05-21
Publication date: 1979-03-15
Also published as: FR2351682B3; FR2351682A1; US4176069A; GB1571427A; DE2622684A1

Description

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werden muß Iii der'Prwis'tiereitetdie Entfernung des Salzes grpüei; Schwierigkeiten -Auch werden die angestrebten Kapillarquerschnitte nurselten erreicht,

Ip einer dritten Gruppe von Mernbrarioxigenaioren sind >;die -Abstandshalter direkt -in die'"Membran integriert· Dieses kann durch einseitig ^aufgetragene kleine Erhöhungen, z. B. Kugelnoppen erfolgen. Auch ein solches System muß von außen abgestützt werden.

Eine vierte Gruppe bilden die sogenannten Schlauchoxigenatoren. Hier werden Abstandshalter bzw. Salzpuderung durch schlauchförmige Gestaltung des Blutraumes vermieden. Die einfachste Art ist die von B ο d e 11, der einen dünnen langen Schlauch in eine Wanne legte, diese mit Sauerstoff durchströmte μηά das venöse Blut durch den Schlauch leitete. Es stellte sich jedoch heraus, daß auch bei Erzielung von Sekundärströmungen im Schlauch, durch periodische Änderung des Durchmessers oder spiralförmige Aufwicklung erreicht, die Oxigenalionsleistung nicht ausreichend war.

Zu dieser Gruppe ist auch der aus der DE-PS 12 85 984 bekannte Membranauslauscher zu nennen. In ihm werden lange rohrförmige Membranen in Abschlußstücken gehaltert, die zugleich den Zu- und Abfluß des zu regenerierenden Blutes bilden. Die rohrförmigen Membranen sind über den Umfang eines zylindrischen Kernes aus porösem Material verteilt, wobei die Anschlußstücke lek'it gegeneinander verdreht sind. Membranen und Kern sind in einem zylindrischen Gehäuse enthalten, das Stutzen für den Zu- und Abfluß einer zweiten Flüssigkeit trägt

Der Nachteil eines solchen Austauschers besteht darin, daß für ihn ein großes Blutvolumen und bei Hintereinanderschaltung mehrerer Austauscher große Drücke erforderlich sind, die dem Blut nicht zuträglich sind. Auch ist die Verweildauer des Blutes im Austauscher recht groß.

Schließlich ist aus DE-GM 69 02 959 ein Dialysator bekannt bei dem poröse Platten, die an drei aneinander grenzenden Flächen mit einer halbdurchlässigen Membranfolie bedeckt sind, aufeinander gestapelt sind. Je zwei Platten liegen mit ihren unbedeckten Flächen unmittelbar aufeinander, während die gegenüberliegenden, mit der Folie bedeckten Flächen durch Abstandsstücke voneinander getrennt sind. Die Dialyseflüssigkeit durchströmt die Platten senkrecht zu den Abstandsstükken. Die zu dialysierende Flüssigkeit wird in Längsrichtung der Abstandsstücke durch die von diesen bewirkten und begrenzten Räumen geleitet

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Mängel der bekannten Oxigenatoren vermieden werden und der Gasaustausch den Vorgängen in der natürlichen Lunge weiter angenähert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß bei einem Membranaustauscher der eingangs genann-

Die Erfindung betrifft einen Membranaus tauscher mit den im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Merkmalen.

Ähnliche Vorrichtungen sind bekannt und dienen zur Nachbildung des Funktionsprinzips der Lunge oder der Niere. In ihnen werden die beiden Phasen durch eine Membran getrennt, die in ihrer Permselektivität den zu transportierenden Stoffen weitgehend gerecht wird. Weitere Voraussetzungen sind hinreichende mechanische Stabilität und physiologische Verträglichkeit Als Membranwerkstoffe kommen vorzugsweise Silikone, einige Silikon-Copolymerisate oder expandiertes PTFE in Betracht

Membrän-Oxigenatoren können anhand ihrer Konstruktionsmerkmale in vier Gruppen eingeteilt werden. Ein Beispiel aus der ersten Gruppe ist die Diffusionszelle nach der DE-PS 22 38 708. Als Abstandshalter für die Membranen dienen hier einfache Geflechte, und die sehr lange Folienbahn wird ziehharmonikaartig zusammengefaltet Die Oasräume werden in diesem PaIIe ebenfalls durch Geflechte erzeugt, die jeweils von unten in die sich bildenden Palten eingebracht werden. Die Blutfilmdkke sowie die Umwälzung bzw. Durchmischung hängt stark von der Art des verwandten Geflechtes ab. Aus Stabilitätsgründen wird das ganze System im Betrieb gegen den Blutdruck von außen 35

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so

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ten Art die im Kennzeichen des Hauptanspmehes angegebenen Merkmale angewandt.

Dabei bilden diemHdem-pQrPuPn Gewebe ausgeföll: ten R^unie zwischen den Membranen die GaSRume, Die Verbindungsnaht an den Kapillarcnden schließt den 5' durch das Gewebe gebildeten Gasraum gegen den Blutraum ab,

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Membranen, entsprechend dem Anspruch 1, können bei einem Verfahren nach Anspruch 4 aus einem Kunststoff auf der Basis von Silikonkautschuk hergestellt werden. Es ist auch möglich, ein Abformverfahren zur Herstellung der Kapillarmembranen so auszubilden, daß dünne ebene Folien miteinander verklebt werden, is wobei eine Vielzahl parallel gespannter dünner Drähte in die Klebemasse eingelagert werden. Nach dem Aushärten des Klebers werden die Drähte entfernt, wodurch die Kapillaren entstehen. Weiterhin kann mit einem entsprechenden Werkzeug eine Kapillarmembran durch Tauchen in eine Kunststofflösung gewonnen werden.

Der wesentliche Vorteil der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß die Blutströme arteriolähnliche Form aufweisen, die aufgrund des Kapillarfolienquerschnittes auch bei pulsaüler Strömung keine scharfen Kanten oder Totwassergebiete bilden. Die Pulsation kann durch pulsierenden Druck in den Gasräumen erzeugt werden. Weiterhin ist es möglich, die Baugröße so zu reduzieren, daß eine Implantation möglich wird.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels werden weitere Erläuterungen gegeben. Es zeigt

F i g. I einen Querschnitt durch eine Kapillarmembran,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Ecke der zu einem Block zusammengefügten Einzelmembranen und

F i g. 3 eine Gesamtansicht des kompletten Blocks mit den zugehörigen Anschlußstücken.

Die KLpillarmembran nach Fig. I reduziert zwar im Vergleich zu einzelnen Schläuchen die dem Gas zugewandte Membranfläche, bietet dafür aber erhöhte mechanische Stabilität und die Möglichkeit, die Anschlußtechnik elegant und wirtschaftlich zu verwirkliehen. Die Dicke der Folie beträgt etwa 03 mm, der apiHarhmwriiPf; ,

Durch Aufeinenderschjfhten einzelnen Folien 1 mit jeweils einem dazwischenliegenden gftsdurchJBÄfigen Gewebe 3 kann ein Folienpafcet entsprechend Fig.2 aufgebaut werden. Durch Verbinden der beiden Austrittsenden der Kapillaren miteinander durch Vulkanisation oder Klebung werden Abstandshalter 4 gebildet, die zugleich die Bluträume (Kapillaren 2) von den Gasräumen (Gewebe 3) trennen. Das Abschneiden der überhängenden Teile der zusammenvulkanisierten Enden der Membranen erzeugt eine ebene Eintrittsbzw. Austrittsfläche 5 der Kapillaren.

In F ig. 3 ist gezeigt, wie auf das fertige Membranpakcl die Anschlußstücke 6 und 7 aufgebracht werden. In den so hergestellten Kapillaroxigenator tritt beispielsweise in das in der Figur vom liegende Anschlußstück 6 Sauerstoff ein, durchströmt das gasdurchlässige Gewebe 3 und verläßt den Oxigenator durch das im Hintergrund angeordnete Anschlußstück 6. Das zu oxigenlerende Blut wird von links über das AnschluR-stück 7 durch die Kapillaren J d 1, Oxigenators geführt und das oxigenierie Blut dem rechts liegendem Anschlußstück 7 wieder entnommen. An die Schlauchstutzen 8 bzw. 9 der Anschlußstücke werden weiterführende Leitungen angeschlossen.

Das Material der Folien weist eine hohe Durchlässigkeit für die Atemgase sowie ein hohes Permeationsverhältnis CO2 zu O2 auf. Weiterhin ist eine gute physiologische Verträglichkeil sowie Resistenz gegenüber Körpergeweben und -flüssigkeiten gegeben.

Während die Kapillaren 2 vom Blut durchströmt werden, diffundiert Sauerstoff aus den mit dem porösen Gewebe 3 ausgefüllten Zwischenräumen, die den Gasraum darstellen, in die Kapillaren und ins Blut, während umgekehrt aufgrund der Partialdruckdifferenz CO2 aus dem Blutraum in den Gasraum diffundiert.

Es ist natürlich auch möglich, mit dem Oxigenator nach der Erfindung einen anderen Stoff transport in das oder aus dem Blut vorzunehmen: So wiixl für die Hämodialyse beispielsweise ein Material für die Folien verwendet, das in seiner selektiven Durchlässigkeit den -u transportierenden Stoffen, beispielsweise haftpflichtige Substanzen, gerecht wird. Der Gasraum des oben beschriebenen Oxigenators wird dann
Dialysat durchströmt

von einem

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

yycm:^en,C«^imtie!n;iind

-der^Membranen, öderen

Verbindungsstellen(4)dienend
2.yorrichtuhgnach Anspruch l.dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem porösen Gewebe (3) ausgefüllten[Räume zwischen den Membranen (1) die Gasräume bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die^ Verbindangssteüen (4) durch Vulkanisation oder Verkleben entstehen.
4. Verfahren zur Herstellung der Kapillarmembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Membran (1) aus einem Kunststoff extrudiert wird. , :
5. Verfahren zur Herstellung der Kapillarmembran nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet daß die Membran (1) durch ein Abformverfahren hergestellt wird, bei dem ein Formteil derart zwischen xwei ebenen Folien eingebettet wird, daß nach Entfernung des Formteils die Kapillaren (2) als Hohlräume zurückbleiben.
6. Verfahren zur Herstellung der Kapillarmembran nach Anspruch I, dadut^-h gekennzeichnet daß die Membran (1) durch Tauchen eines Formteifes in eine Kunststofflösung gewonnen wird.

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