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Anordnung für Sorbensbehandlung einer Flüssigkeit
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bei der Sorbensbehandlung einer Flüssigkeit (mit Adsorbens oder >bsorDens)
wird diese in Kontakt mit einer Struktur von festen Substanzen gebracht, die durch
Sorption (hdsorption oder Absorption) zu entfernende Bestandteile der Flüssigkeit
aufnimmt und so aus der Flüssigkeit entfernt.
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Dieses Verfahren wird in der Medizintechnik u.a. zur Reinigung von
Blut von toxischen Substanzen verwendet, wobei das strömende Blut in Kontakt mit
Aktivkohle, Harze, Oxycellulose oder anderen festen Substanzen gebracht wird, die
ein brei tes Spektrum von im Blut gelösten Substanzen oder eine mehr spezifische
Auswahl von solchen Substanzen aufnehmen. Dabei kann der Kontakt direkt sein, aber
ist jedoch, zur Schonung des Blutes, meistens durch eine membranartige Beschichtung
vom Sorbens vermittelt.
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Eine an sich schon bekannte Art von Bereitstellung von Sorbentien
für diesen Zweck ist die Einarbeitung davon in Fasern.
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Dabei wird as Sorbens in der Form von einem feinen Pulver in eine
geeignete Masse eingearbeitet, die dann zu einer Faser gezogen oder versponnen wird,
oder sie wird bei der Herstellung einer Hohlfaser in deren Hohlraum gebracht, um
diesen auszufüllen. Es dürfte auch möglich sein, gewisse Sorbensmateriale, wie z.B.
Harze, direkt zu Faser zu bearbeiten.
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Solche Fasern wurden bis jetzt entweder parallel in einer Kammer eingespannt,
die dann vom Blut durchströmt wird, oder sie wurden als Kreuzwickel auf einem perforierten
Spulenträger aufgebracht und anschließend in ein Gehäuse gebracht, das eine radiale
Durchströmung des Wickels erlaubt. Hierbei tritt die Flüssigkeit durch die Löcher
des perforierten Trägers, von einer zentralen Strömung in dessen Innenraum, fließt
radial durch den Wickel und wird längs der Gehäusewand an der Außenfläche des Wickels
weggeleitet.
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Diese Konstruktion mit einem Kreuzwickel ist aus folgenden Gründen
unbefriedigend: - die Volumina der Anschlußräume für die Zu- und Abfuhr der Flüssigkeit
zu bzw. von dem Wickel sind verhältnismäßig groß, - es gibt Stauzonen in denen das
sich stauende Blut trotz Heparinisierung dazu neigt, dort zu gerinnen.
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Der erstgenannte Grund besteht, weil man in einem extrakorporalen
Kreislauf die Volumina minimal halten will, um das sonst oft nötige Abfüllen mit
Fremblut oder blutersatz zu vermeiden. Der zweitgenannte Grund bildet nicht nur
eine Ursache für Blutverluste, die wesentlich sein können ( das geronnene Blut ist
verloren), sondern birgt in sich auch eine Gefahr für Embolie oder auch für Verschlechterung
der Sorbenswirkung durch Abdeckung von Teilen des Faserwickels mit geronnenem Blut.
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Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen,
die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß Sorbentien
in einem Austauscher in Form eines Kernes so in einem zylindrischen Gehäuse angeordnet
sind, daß der Kern zwischen zwei Verteilungsräumen in der Form von ebenen Ringspalten
axial durchströmt wird.
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Der Kern kann aus einer an sich bekannten Wicklung oder auch in Form
einer körnigen Masse ausgebildet sein.
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Gemäß weiterer Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß in
der Strömung in den genannten Ringspalten durch einen tangentialen Anschluß eine
überlagerte Kreisströmung erzeugt
wird.
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Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß in den kingspalten rippen
angeordnet sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachstehenden beschreibung.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise
näher erläutert und zwar zeigt.: Abbild. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
Abbild. 2 eine Ansicht des Stirnendes eines Gehäuses nach Abbild. 1 von außen und
von innen gesehen, Abbild. 3 eine Innenansicht der Stirnseite eines Gehäuses nach
einem weiteren Ausführungsbeispiel, Abbild. 4 eine Schnittansicht eines Gehäuses
mit Rippen nach Abbild. 3, Abbild. 5 eine Schnittansicht entsprechend Abbild. 4
eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispieles, Abbild. 6 eine Schnittansicht
entsprechend Abbild. 4 oder 5 eines weiteren Ausführungsbeispieles,
Abbild.
7 eine Schnittansicht eines Teils des Gehäuses eines weiteren abgewandelten Ausführungsbeispieles
und Abbild. 8 eine weitere Abwandlung eines Ausführungsbeispieles nach Abbild. 1.
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Hierzu werden an den beiden axialen Stirnflächen des WickelS (1) ringförmige
Spalten (2) angeordnet, wie in Abb. 1 gezeigt, während dem der Wickel an dem Trägerzylinder
(3) und an die äußere zylindrische Gehäusewand (4) dicht anliegt.
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Es ist nun zu erstreben, daß in mindestens einem von diesen ringförmigen
Spalten (2) eine Strömung entsteht, die möglichst alle Flächen überströmt, statt
Flächen anzuströmen, um das Entstehen von Stauzonen zu vermeiden. Um dies zu erreichen,
ist die Erzeugungeiner überlagerten Kreisströmung in der Ringspalte (2) geeignet,
was durch eine tangentiale Zufuhr geschehen kann. Dazu wird die Spalte (2) durch
ein tangential gerichtetes Anschlußrohr (5) angestramt, z.B.
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wie in Abb. 2 gezeigt.
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Viele Materialien zur Einbettung oder Umhüllung der Sorbentien haben
die Eigenschaft, in wässrigen Lösungen etwas zu quellen. Hierbei besteht die Gefahr,
daß die ringförmigen Spalten (2) durch axiales Quellen des Wickels (1) verschlossen
werden können. Auch könnte die eine der Spalten (2) durch Verrutschen des Wickels
(1) auf dem Träger (3) verschlossen werden . Um dies zu verhindern ist es zweckmäßig,
eine
rippenartige Struktur in die Spalten (2) einzubauen, so daß der Wickel auf diese
Rippen abstützen kann ohne die äußere Wand (in axialer Richtung) der Spalte zu erreichen.
Diese Rippen (6) können spiralförmig angeordnet sein, um die zu überlagernde Kreisströmung
noch weiter zu fördern, z.B. wie in Abbild. 3 gezeigt. In diesem Fall ist es vorteilhaft,
die Spalte in radialer Richtung, wie in Abb.4 oder in axialer Richtung, wie in Abb.
5 und 6, zu erweitern, so daß die Rippen (6) sich praktisch über die ganze Stirnfläche
des Wickels erstrecken können und doch rundum freier Raum für die Ausbildung einer
primären Kreisströmung entsteht.
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Die Anordnung nach Abb.6 hat den Vorteil, ein kleineres Extravolumen
für den erweiterten Teil zu brauchen und, durch Mitwirkung der Fliehkraft auf die
überlagerte Kreisströmung, eine gleichmäßigere Verteilung der Anströmung der axialen
Strinfläche des Wickels (1) zu erlauben. Die Anordnungen nach Abb. 4 und 5 haben
gewisse andere strömungsmäßige Vorteile (u.a., daß eine nach Innen gerichtete Spiralströmung
mit und ohne Reibung das gleiche Strömungsbild aufweist und dass die Flächenströmung
in der Spalte (2) eine weniger veränderliche Geschwindigkeit hat).
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Die hier beschriebene Anordnung ist nicht nur für die Sorbensbehandlung
von Blut anwendbar, sondern auch von z.B.
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Dialysat, Diafiltrat, Hämofiltrat, Peritonealdialysat etc.
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sowie von Flüssigkeiten in anderen Anwendungen als medizintechnische.
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Auch sind die Vorteile der strömungsmäßigen Anordnung, die hier beschrieben
ist, auch dann von Interesse, wenn nicht ein Wickel von Faser, sondern eine Granulatmasse
von Sorbenskörnern den Zwischenraum zwischen den beiden Splaten (2) ausfüllt. In
diesem Fall ist es notwendig, den Körnern zurückhaltende Filterringe (7) (z.B. in
der Form von ringförmigen Netzen) über die nach innen weisende Öffnung der Spalte
(2) zu legen, so daß diese Filter (7) auf den Rippen abstützen, wie in Abb.7 gezeigt.
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Bei Gebrauch eines Kreuzwickels entsteht in der Anlage des iickels
(1) an die innere (3) oder äußere (4) zylindrische Wand eine Struktur von Hohlräumen
gerade an der Wand, die weniger gut durchströmt sind. Diese bilden einen vernachlässigbaren
Teil des Wickels, aber wirken jedenfalls "optisch" störend, weil dort Luftblasen
leicht sitzen bleiben. Durch Zwischenlage eines Netzzylinders (8) zwischen Wickel
und Wand an diesen Stellen wird eine Ableitung von Luft und Flüssigkeit an diesen
Stellen erreicht, die diesen, mindestens optisch, störenden Effekt beseitigt und
außerdem die Durchströmung auch hier verbessert. Eine solche Anordnung ist in Abb.8
angedeutet.
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Es ist klar, daß eine große Anzahl von Variationen der oben beschriebenen
Prinzipien möglich sind, ohne von dern Sinn der Erfindung abzuweichen. Auch bezieht
sich die rfindung nicht primär auf das Vorhandensein eines hreuzwickels als Sorbensstruktur,
sondern erwähnt diese Anordnung als geeignete Ausfürhung. Jede Art von Anbringung
eines Sorbensmittels in den liaum zwischen den beiden Spalten ist hiermit gleichwertig,
wie z.ß. in der Form von Körnern, von einer anders gewickelten Faser oder von einer
aufgerollten sorbenshaltigen Folie. Der primäre Gegenstand der Erfindung ist die
Strömungsanordnung mit ringförmigen Spalten, in welchen eine überlagerte Kreisströmung
erzeugt wird, so daß ein mehr oder weniger spiralförmiger Strömungsverlauf in der
Spalte erfolgt. Dieses Strömungsbild herrscht dann vor allem im Anströmungsraum,
aber die Tendenz zur b ng einer solchen Strömung ist auch in der Abfluß spalte erhalten,
teils durch daa tangential (d.h. unsymmetrisch) angeordnete Abflußrohr, aber auch
und besonders durch spiralförmige Rippen.
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L e e r s e i t e