DE2632044C3 - Vorrichtung zur Diffusion von Substanzen zwischen zwei Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die I rfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diffusion von Substanzen /wischen zwei Flüssigkeiten durch semipermeable Membranen, 'ie als dünnwandige Röhren gebaut sind, die da/u dienen, von einer der erwähnten Flüssigkeiten uiircr 'reimt /u werden, wahrend sie an der Außenseite von der /weiten dieser llussijrkeiten umgeben sind, wobei /wei oder mehrere, voneinander getrennte Kammern von einem rohrförmi-'gen Aiißenmanie gebildet werden, der durch in seiner l.angsriihtung angeordnete Zwischenwände in diese Kammern aufgeteilt ist

Aus der IIS-Patentschrift 37 2« 25b ist eine ähnliche Vorrichtung wie oben erwähnt, beschrieben Bei J;r danach bekannten Infusionsvorrichtung strömt aber das eine } ließmitiel. die Reinigungsflüssigkeit, von einem I inlaßstut/en /u einem Quervcrteiler, dann in Qtierstiomung /u der /u reinigenden flüssigkeit durch die ein/einen Kammern und über einen Qucrsammler schließlich /um Auslaß. Dadurch ist die Stronuingsriehlung des einen lließmittcls nicht entgegengesetzt /uder des anderen I ließmittels. / H. des Blutes, sondern stronn quer /um Ulm, und die Reinigungsflüssigkeit kommt folglich mehl mit allen Kapillarröhrchen in Berührung, so daß die Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit mangelhaft ist.

Aus I illmanns f .ncyklopadie der technischen Chemie. 3 Auflage. Hand I, Seite bl2. ist ferner eine Diffusions Vorrichtung (t eniii Dinlysaior) bekannt, bei dem beide Flüssigkeiten, sowohl die Reinigungsflüssigkeit, z. H Wasser, als auch die zu reinigende Flüssigkeit, z. B. die Preßlauge, mehrere Male zick/ackförmig um 180" in iströiiHingsrichlung umgekehrt werden müssen, um so Vom Eingang bis '/um Ausgang zu gelangen. Es versieht sich, daß hierbei gewisse Drössclungseffckte auftreten lind überwunden werden müssen. Wollte man Blut mil dieser Vorrichtung dialysieren, so müßte das Blul mit recht hohem Drück durch das Rohrleitungssystem hindurehgcpumpt werden, Dieser Beanspruchung darf Blut aber nicht ausgesetzt werden. Aus der österreichischen Palentschrift 2 95 472 ist ferner ein Gegenstrom· dialysator bekannt, bei dem mehrere Kapillarröhrchen parallel und im Abstand zueinander und von den Stirnwänden des Außenmantels angeordnet sind, so daß ein erstes Medium, l, B. Blut, nach Verlassen eines Verteilerraumes in ein und derselben Richtung durch die Kapillarröhrchen strom■ in einem Sammelrohr gesammelt und nach Durchtieten des Absperrventils als gereinigtes Medium abgeführt wird. Währenddessen wird die Reinigungsflüssigkeit an den Seiten in Stutzen in einen gekrümmten Doppelbodenraum geführt und nach und nach in Kanäle geleitet, die jeweib um ein Kapillarröhrchen im Abstand zu diesem angeordnet

ti sind und somit ebenfalls parallel verlaufen. Die Reinigungsflüssigkeit kann dann die Kapillarröhrchen umströmen und verlaßt den Dialysator oben wieder durch seitliehe Stutzen als verbrauchte Flüssigkeit.

Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht in einer schlechten Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit, die nur ein einziges Mal die Gelegenheit hat. auf der kurzen Lange eines Kapiiiarröhrchens an dieser entlang vorhcizustreichen. um mit der semipermeablen Membran in Wirkeingriff zu gelangen. Reinigungsflüssigkeit ist aber relativ teuer und wird nach der Dialyse bekanntlich sofort in den Abfluß geleitet. Die Ausnutzung dieses bekannten Gegensirortuustauschers ist daher mangelhaft.

Noch schlechter ist die Ausnutzung der Reinigungs-

ω flüssigkeit nach der aus der deutschen Auslegeschrift 12 Jb 476 bekanrUMi Dialysevorrichtung, die nur eine einzige Kammer aufweist, in der ein Bündel von feinen Hohlfasern angeordnet ist. Zwar strömt das Blut in der einen und die Reinigungsflüssigkeit etwa in der

J5 entgegengesetzten Richtung, die Zeit des [jnsvirkens aber ist außerordentlich kurz. Damn laßt auch hier die Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit zu wünschen übrig, so daß auch dieser bekannte Dialysator mit dem einen großen Rohrbündel nur ein^n sehr aufwendigen

•to Betrieb unter schlechter Di«!ysierv*:rkung und mangel hafter Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit erlaubt. Bei der Blutdialyse hat man festgestellt, daß der Austausch /wisi.ht.-n den Flüssigkeiten durch die semipermeable Membran schon dann verbessert wird, wenn man die Reinigungsflüssigkeit intensiver mit den Membranen in Berührung bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs bezeichnete Vorrichtung so zu itnciern. daß unter besserer Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit

oo auf kleinem Räume gearbeitet werden kann. Die Aufgabi' wird erfmdungsgemaß dadurch mit den Merkmalen des Patentanspruchs Ί gelöst, daß jede Kammer von der in Siromungsriehtung nächstfolgenden durch einen Kanal getrennt ist, der keine dünnwandigen Röhren aufweist.

Fine Ausgestaltung der F.rfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

Im Gegensatz /u den bekannten Vorrichtungen wird erfindungsgemäß eine kompakte Bauweise und dennoch eine bessere Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit erreicht Unter Vermeidung eines Zickzackweges der zu reinigenden Flüssigkeit sowie untejr Vermeidung einer kurzen Kontaktwirkung zwischen #en beiden FließinittCln miteinander wird erfindurigsgemäß auf den

Gegcnstrom zwischen den beiden Fließmitteln in einer bestimmten Weise abgestellt« Die gesamte Dialysierflüssigkeit soll jede mit Röhrchen besetzte Kammer im Gegcnstrom zum Blut durchlaufen. Durch die AüfteN

lung der Gesamiv.orrichtung in mehreren Kammern wird die Bildung vpn toten Zonen vermieden, in denen z. B einige Hohlfa$ergruppen zusammengedrückt sein könnten. ,

ErfindungsgemäB wird das Blut nn dem einen Ende der Vorrichtung eingeführt und am anderen Ende ohne viel Umlenkungen^d. h. bei lanfter Behandlung, wieder herausgeführt. Diej zwischen zwei Kammern angeordneten Kan.iie ohne Röhrchen führen die Dialysierflüssigkoit von einem Ende des Außenmantels zum anderen > Dadurch wird die Reinigungsflüssigkeit so geführt, daß in den Kammern mit Röhrchen stets ein Gegensirom vorhanden ist. Der Kanal ohne Röhrchen verbindet dabei z. F3. das Auslaßende einer Kammer mit dem Einlaßende der nächstfolgenden Kammer.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann man die zu reinigend^ Flüssigkeit, z. ß. das Blul, sehr schonend behandeln, weil es praktisch keine großen Widerstände zu überwinden hat. Es reicht, wenn man eine sehr leistungsschwache Blutpumpe einsetzt, und man vermeidet dann mit Voneii ein Durchpressen oder Durchsaugen dieser sehr empfindlichen Flüssigkeit. Trotz der sehr guten Ausnutzung der Reinigungsflüssigkeit ist erfindungsgemäß also eine Vorrichtung mit kleinstmöglichem Widerstand für das Blut gesehaifen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient vor allem zur Reinigung von Blut. d. h. als sogenannte künstliche Niere. Hierbei strömt Blut durch die dünnwandigen Röhren, während eine Reinigungsflüssigkeit zum Durchfluß außerhalb der Röhren gebracht wird. Diese Reinigungsflüssigkeit besteht normalerweise aus reinem Wasser nut gewissen Sal/zusätzen.

Dem Fachmann ist jedoch klar, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für viele andere Zwecke brauchbar ist. Beispielsweise kann sie zum Sauerstoff/u· y, satz zum Blut benutzt werden, wobei die Reinigungsflüssigkeit gemäß vorstehendem Beispiel gegen Sauerstoff oder eine Gasmischung, die Sauerstoff enthält, ausgetauscht wird. In diesem (alle bestehen die erwähnten Fließmit.jl also aus einer Flüssigkeit bzw. einem Gas ,in Sie können jedoch auch aus zwei Gasen bestehen, beispielsweise bei Ausscheidung von Stoffen aus einem Gas zur Iüberführung derselhen in ein anderes Gas Da die Vorrichtung jedoch in erster Linie als sogenannte künstliche Niere gebraucht werden soll, wird sie nachsienend mit Hinweis auf eint derartige Benutzung beschrieben. Dies geschieht unter Hinweis auf die Zeichnungen, die als Beispiel eine bevorzugte Ausiiihrungsari der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstcl len. Es /eigt so

Fig I eine bevorzugte Ausführungsari der erfindungsgv-mäßen Vorrichtung im Längsschnitt.

Fig. 2 eine entsprechende Ansicht der gleichen Vorrichtung, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 eine relativ Fig. 2 winkelrechte Ansicht, y, ebenfalls teilweise im Schnitt, und

Γ i g. 4 einen Schnitt längs Linie IV-IV in F 1 g. 2.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1—4 beMehl aus einem Außenmantcl 1, der. wie aus F i g. 4 genauer ersichtlich, aus zwei Teilen la bzw. Xb zusammengesetzt ist. Die beiden Hälften werden in dem gezeigten Beispiel von ,hakenförmigen Verschlußorganen 2a lind 2b züsanv mengehallen, können aber praktisch in beliebiger Weise zusammengehalten werden, beispielsweise durch Verleimung. Verschweißung oder durch eine Art Schrauben oder Klemmorgane. Teil ib enthält Zwischenwände ib. die zwischen sich Kammern 4 bzw. Kanäle 5 bilden. Durch die Kammern 4 verlaufen dünnwandige Röhren f>. die von Endwand 7 nach Endwand (siehe Fig. I) laufen. Die Kanäle 5 haben keine solchen dünnwandigen Röhren. Die zur Hälfte ib des Außenmantels I gehörenden Zwischenwände 3b sind durch Dichtungen S.-; zur Hälfte la des Außcmniintcls abgedichtet. Die-jC Dichtungen 8,7 können in einem Stück mit Hälfte la hergestellt sein, oder aus separaten Dichtungen bestehen.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als sogenannte künstliche Niere benutzt werden soll, wird einer Einlaufkammer 10 via Einlauf 9 in Pfeilrichtung A Blut zugeführt. Diese Kammer wird auf einer Seite von Endwand 7 und auf der anderen Seile von einem deckelarnliehen Endteil 11 begrenzt. Die dünnwandige¹) Röhren 6 münden sämtlichsi in Kp <mer IC ein An ihren anderen Enden münden die Rühfcii ι*"' ciiisprechcnuer Weise in eine Auslaufkammer 12 für das Blut. Von dieser Auslaufkammer wird das Blut in Pfclriehtung B durch Auslauf 13 geleitet. Hierbei liegt Auslaufkammer 12 zwis' hen Endwand 7 und einem deckelahnlichen Endteil 14. Die erfindunpsgemäße Vorrichtung ist zur Anbringung in vertikaler Richtung vorgesehen, wobei das Blut also in ihrem unleren Teile einläuft und aus ihrem oberen Ende ausläuft. Die Salzlösung oder Reinigungsflüssigkeit wird dagegen an ihrem oberen Ende in Pfeilrichlung C durch den Einlauf 15 zugefühn. Sie strömt dann in Pfeilrichtung D im Gegensirom /um Blut, das in Pfeiirichiiing E fließt. Dies geschieht durch eine erste Kammer 4. Am unteren Ende der Niere wendel die Reinigungsflüssigkeit um und stromi durch einen Zwischenkanal °5 nach oben Dann s'romt sie wiederum in Pleilrichtung D im Gegenstrom zum Blut etc. Zum Schluß gelangt die Reinigungsflüssigkeit zum Auslauf 16 und stromi in Pfeilrichtung Fab.

Die Endwände 7 besichen aus einer mehr oder .enigcr elastischen Masse, die die jeweilige Rohrenoffnung dicht umschließ! und die beiden Fluida dadurch effektiv voneinander abdichtet. Zwischer den F.ndwänden 7 und Endteik-n It bzw. 14 sind außerdem Packungen 17 eingelegt. Hierbei koni.cn die r ndU'ilc 11 bzw 14 in beliebiger Weise an dem rohrförmigen Außenmantel 1 befestigt sein, beispielsweise durch Kleister. Verleimutu» oder durch eine Art Schrauben oder Klemmorganc In Fig. i sitzen sie jedoch durch hakenförmige Verschluliorgane 18 und 19 an Mantel 1 fest

Es kann aber auch der Fluß in der als Beispiel gezeigten Konstruktion umgckehri werden, so d.iß das BIiH der entsprechen.Ii f ließmittel von oben /ugefuhrl wird, während die Reinigungsflüssigkeit oder das entsprechende FlieHmitiel von unten zugeführt wird, d. h. in enigegcngesetzter Richtung zu den Pfeilen Λ — [■'. Ferner ist /11 beachten, daß die dünnwandigen Rohren 6 der Deutlichkit halber übertrieben dick dargestellt sind. In Wirklichkeit mißt der äußere Durchmesser zweckmäßigst 0,3—0,5 mm, wobei gleichzeitig die Wanddicke eictrem gering ist, Ab^r auch andere Dimensionen sind möglich,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung /ur Diffusion von Subsian/en /wischen /wei Flüssigkeiten durch semipermeable Membranen, die als dünnwandige Rohren gebaut sind, die dazu dienen, von einem der erwähnten Flüssigkeiten durchströmt zu werden, während sie an der Außenseite von der /weiten dieser Flüssigkeiten umgeben sind, wobei /wei oder mehrere, voneinander getrennte Kammern von einem rohrförmigen Außenmantel gebildet werden, der durch in seiner Längsrichtung angeordnete Zwischenwände in diese Kammern aufgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (4) von der in Strönuingsrichiung nächstfolgenden durch einen Kanal (5) getrennt ist, der keine dünnwandigen Rohren (6) aufweist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) von /wei nebeneinanderhegenden Zwischenwanden (3b) gebildet ist. von denen sich die eine von einem Ende des Außenmantel·, (1) /u dessen anderem hnde erstreckend, ohne an dieses heranreichend ist, wahrend die andere, in gleicher Weise von diesem anderen Hnde in Richtung /um erstgenannten F.nde verlaufend, ohne dieses jedoch erreichend ist.