DE2720362A1

DE2720362A1 - Vorrichtung zur diffusion von stoffen zwischen zwei fliessmitteln durch semipermeable membranen

Info

Publication number: DE2720362A1
Application number: DE19772720362
Authority: DE
Inventors: Gerhard Riede
Original assignee: Gambro AG
Current assignee: Gambro AG
Priority date: 1976-06-11
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1977-12-15
Also published as: SE407900B; GR74334B; NO772015L; MX143635A; BE853963A; PT66438B; NL7704512A; FI771612A; SU893122A3; CS210614B2; DE2720362C3; YU121577A; IE44804B1; SE7606623L; PL198724A1; ES459411A1; JPS6236722B2; DD130445A5; IT1107727B; IE44804L

Description

u>R.WlLLRATH

DR. WEBER Dipl.-PHYS. SEIFFERT ρ 10 869-125

Patentanwälte 3 , „ . _Λαηη

62 WIESBADEN ^ 4. rial 1977

Gustav- Freytag -Straße 25 Portfach 6145 Tel. 37 27 20

Gambro AG

c/o Herrn Camillo Andina Hirranelrich 11, Baar, Zug

(Schweiz)

Priorität: 11. Juni 1976 in Schweden, Anmelde-Nr. 76.06623-2

Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen, die in einem Stapel, von Stützplatten getrennt, angeordnet sind, die an Ein- bzw. Ausläufe angeschlossene Durchflußkanäle für das jeweilige Fließmittel einschließen, von denen ein erstes Fließmittel angeordnet ist, um auf einer Seite der jeweiligen Membrane geleitet zu werden, und ein zweites Fließmittel auf der entgegengesetzten Seite der gleichen Membrane, wobei auf einer Seite der Membrane Kanäle für das erwähnte erste Fließmittel gebildet werden, indem die Membrane in Auskehlungen einsinkt, die in einer auf der entgegengesetzten Seite der Membrane befindlichen Stützplatte angebracht sind.

Konstruktionen der vorerwähnten Art sind an und für sich bekannt und beispielsweise in den schwedischen Patenten 218 441, 301 029, 325 370 und 314 167 beschrieben. Bei diesen älteren

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Konstruktionen bestand das Problem der· Zustandebringung einer befriedigenden Entleerung derselben nach ihrer Benutzung. Dies ist ganz besonders wichtig, wenn die Konstruktion zur Reinigung von Blut benutzt wird, wobei das Blut so weitgehend wie nur möglich zum Patienten zurückgeführt werden muss.

Bei den Konstruktionen gemäss den vorstehenden Patenten sind die Membranen paarweise zwischen jedem Paar nebeneinander liegenden Stützplatten angeordnet, wobei das erwähnte erste Fließmittel z. B. Blut, angeordnet ist, um zwischen den Membranen in einem solchen Paar geleitet zu werden, während das erwähnte zweite Fließmittel beispielsweise die Reinigungsflüssigkeit oder der Sauerstoff, angeordnet sind, um ausserhalb der Membranen zwischen diesen und naheliegenden Stützplatten geleitet zu werden. Auch die vorliegende Erfindung ist vor allen Dingen zur Anwehdung an einer solchen Konstruktion vorgesehen und wird daher nachstehend vor allem in Zusammenhang mit einer derartigen Anwendung beschrieben. Fachleuten ist jedoch klar, dass die Konstruktion auch an solchen Dialysevorrichtungen benutzt werden kann, die aus wechselweise angeordneten, einfachen Membranen und einfachen Stützplatten bestehen.

Das obige Problem der Zustandebringung eines vollständigeren Abrinnens wird durch die vorliegende Erfindung mit Hilfe einer Vorrichtung der vorerwähnten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erwähnten Auskehlungen zumindest innerhalb eines wesentlich V-förmigen Bereiches angebracht sind, der in sich zumindest einen Durchflusskanal einschliesst, der vorzugsweise so nahe wie möglich an der Spitze des V .· liegt.

Bei einer länglichen Form der Vorrichtung ist vorzugsweise ein solcher V-förmiger Bereich an jedem Ende derselben, mit der Spitze zu diesem Ende hinweisend, angeordnet. Ein jedei? der erwähnten V-förmigen Bereiche kann hierbei einen Durchflußkanal für das erwähnte erste Fließmittel und einen Durchflußkanal für das erwähnte zweite Fließmittel einschließen, wobei diese Kanäle zweckmäßigst längs der Bisektrix des V, mit dem ersterwähnten Durchflußkanal am nächsten zur Spitze, angeordnet sind.

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An den Enden einer jeden Stützplatte sind zweckmässigst Auskehlungen in der Fläche derselben zwischen den jeweiligen Durchflusskanälen längs der erwähnten Bisektrix angebracht

zum besseren Abrinnen des erwähnten ersten Fließmittels_/wenn die Vorrichtung bei Entleerung hochkantgewendet wird.

Bei einer vorgezogenen Ausführungsart der erfindungsgemässen Vorrichtung weisen die Stützplatten wenigstens auf ihrer einen Seite einen längs der Peripherie verlaufenden, ungebrochenen Dichtungsflansch auf, der zum dichten Anschluss an zumindest einen Teil des erwähnten V-förmigen Bereiches gebracht worden ist. Dieser Dichtungsflansch ist zweckrnässigst in einer Vertiefung angeordnet, die flacher ist, als die Höhe des Flansches.. Hierdurch kann er nämlich leichter dazu gebracht werden, ganz zusammengedrückt zu werden, und bewirkt somit eine bessere Dichtung, ohne extra Raum im Stapel der Stützplatten mit zwischenliegenden Membranen zu beanspruchen.

An den Enden jeder Stützplatte können ferner zwei Systeme V-förmig angeordnete Auskehlungen und davon gebildete Kanäle mit verschiedenen Winkeln für die Spitze des V und mit einem Durchflusskanal zustandegebracht sein, der am nächsten zur jeweiligen Spitze eingeschlossen angeordnet ist.

Um das Abrinnen weiterhin zu erleichtern, kann eine bcgen- oder winkelförmige Auskehlung vor dem Durchflusskanal für das erwähnte zweite Fließmittel angeordnet sein. Dieser Kanal erleichtert dann das Vorbeiströmen des erwähnten ersten Fließmittels bei Entleerung der Vorrichtung, indem diese hochkant gewendet wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in erster Linie zur Reinigung von Blut vorgesehen, d.h. als eine sogenannte künstliche Niere. Fachleuten ist jedoch klär, dass die erfindungsgemässe Konstruktion auch für viele andere Zwecke zu gebrauchen ist. Beispielsweise kann sie zur Sauerstoffanreicherung von Blut benutzt werden. Hierbei besteht das eine der vorgenannten Fließmittel aus Blut, während das andere aus Sauerstoff oder einer Sauerstoffmischung besteht. Alternativ kann

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die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überführung von Stoffen von einem Gas zu einem anderen benutzt werden. Mit Fließmittel sind also in der vorliegenden Patentanmeldung sowohl Gas, als auch Flüssigkeic gemeint. Da die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch vor allen Dingen zur Reinigung von Blut bestimmt ist, wird sie nachstehend in Zusammenhang mit einer derartigen Benutzung beschrieben. Hierbei wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die als Beispiel eine zur erfindungsgemässen Vorrichtung gehörende Stützplatte zeigen und erklären, wie man mit Hilfe derselben Kanäle für das jeweilige Fließmittel zustandebringen kann. Ferner ist eine komplette erfindungsgemäße Vorrichtung schenatisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Stützplatte von oben, bzw. unten gesehen.

Fig. 3 einen Schnitt längs Linie A-A in Fig. 2.

Fig. 4 einen Schnitt längs Linie B-B in Fig. 2.

Fig. 5 einen Schnitt längs Linie C-C in Fig. 2.

Fig. 6 einen Schnitt längs Linie F-F in Fig. 1.

Fig. 7 einen Schnitt längs Linie D-D in Fig. 1.

Fig. 8 einen Schnitt längs Linie E-E in Fig. 1.

Fig. 9 in vergrössertem Masstabe den mit einem Kreis und I gekennzeichneten Bereich der Fläche der Stützplatte laut Fig. 1.

Fig. 10 einen Schnitt längs Linie K-K in Fig. 2 und wie drei Stützplatten paarweise dazwischen angeordnete Membranen zusammenklemmen .

Fig. 11 in gleicher Weise einen Schnitc längs Linie L-L in Fig. 2 und wie zwei Stützplatten zwei dazwischen angeordnete Membranen unter Bildung von Kanälen für das jeweilige Fließmittel zusammenklemmen.

Fig. 12 und 13 eine komplette erfindungsgemässe Vorrichtung, von oben bzw. von der Seite gesehen, wobei Fig. 13 teilweise im Schnitt dargestellt ist.

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Fig. IU einen Schnitt längs Linie MM in Fig. 13.

Wie am besten aus einem Vergleich zwischen einerseits Fig.1-9 und andererseits Fig. 10-14 hervorgeht, ist die als ein Beispiel gezeigte, erfindungsgemässe Vorrichtung aus einem Kopfteil 1 und einem Bodenteil 2 mit dazwischen angeordneten Stützplatten 3 und zwischen den Stützplatten paarweise angeordneten Membranen 4.4 zusammengesetzt. In den Stützplatten sind eine Menge Auskehlungen angebracht. Wie am besten aus Fig. 10 und 11 ersichtlich, werden dank dieser Auskehlungen teils Kanäle 5 für ein erstes Fließmittel zwischen den Membranen 4,4, teils Kanäle 6 für ein zweites Fließmittel zwischen den Membranen und naheliegenden Stützplatten gebildet. Wenn die Konstruktion als eine künstliche Niere benutzt wird, bilden die Kanäle 5 Blutkanäle, und die Kanäle 6 sind für die Reinigungsflüssigkeit vorgesehen. Der Einfachheit halber werden sie daher nachstehend "Blutkanäle" bzw. "Kanäle für die Reinigungsflüssigkeit" genannt. Der gezeigten Vorrichtung wird über einem Einlauf 8a und einem Durchflußkanal 8, der quer durch das Nierenpaket hindurchgeht, Blut zugeführt. Von diesem Durchflußkanal 8 aus wird das Blut mit Hilfe von Blutverteilern,die beispielsweise so konstruiert sind, wie es das schwedische Patent 355 293 besagt, zwischen die Membranen geleitet.

Die gezeigten Stützplatten 3 sind, wie in der schwedischen Auslegeschrift 365 119 genauer beschrieben, abwechselnd 180 in eigener Ebene gewendet. Die in Fig. 1 links dargestellte Fläche liegt hierbei stets an einer wesentlich gleichen Fläche an, zum Beispiel der in Fig. 2 rechts gezeigten. In gleicher Weise liegen stets Flächen gemäss dem linken Teil von Fig. 2 bzw. dem rechten Teil von Fig. 1 aneinander an. Hierbei werden, wie aus Fig. 10 hervorgeht, zwischen den Auskehlungen 6 in den Platten Blutkanäle 5 gebildet. In gleicher Weise werden zwischen den Membranen 4 genau^vor den Auskehlungen 7 Blutkanäle 5a gebildet, wie in Figur-11 genauer dargestellt ist. Genauso ist es über der ganzen Fläche der Stützplatte.- d.h. Blutkanäle werden genau vor jedem versenkten Teil dieser Fläche gebildet. Hierbei ist es für die Er-

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findung kennzeichnend, dass die Blutkanäle 5 zumindest innerhalb einer V-förmigen Zone gebildet sind, die in sich Durchflusskanal 8 einschliesst, der sich, wie ersichtlich, so nahe an der Spitze des V wie möglich befindet.

Auskehlungen 7 sind angeordnet, um weitere V-förmige Auskehlungen 9 zu verbinden, wobei dieses zweite System von V-förmigen Auskehlungen einen zweiten Durchflusskanal 10 aufweist, der so nahe wie möglich an der Spitze liegt. Dieser Durchflusskanal 10 ist zur Zuleitung bzw. Ableitung der Reinigungsflüssigkeit vorgesehen. Diese Reinigungsflüssigkeit wird mit Hilfe von Kanälen und Öffnungen 11, 12, 13 und 14 nach dem Bereich zwischen den paarweise angeordneten Membranen und nebenliegenden Stützplatten abgeleitet, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Ein gleichartiges Distributionssystem wird in der schwedischen Auslegeschrift 365 119 genauer beschrieben.

Die Durchflusskanäle 8 und 10 sind an der Bisektrix des von den Auskehlungen 6 gebildeten V angeordnet. Längs der gleichen Bisektrix sind weitere Auskehlungen 15 angebracht. Diese Auskehlungen 15 dienen dazu, das Abrinnen des Blutes zu erleichtern, wenn die Vorrichtung zwecks Entleerung hochkant gestellt wird. Zum gleichen Zwecke ist vor Durchflusskanal eine Auskehlung 16 angeordnet. Diese Auskehlung ist in der dargestellten Ausführung kreisbogenförmig. Alternativ kann sie gewinkelt sein. Dadurch, dass Auskehlung 16 ausserdem ganz durchgehend ist, erleichtert sie auch die Verteilung der Reinigungsflüssigkeit.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist längs der Peripherie der Stützplatte eine Dichtung 17 angeordnet. Die Konstruktion dieser Dichtung geht auch aus Fig. 3 hervor. Hier liegt der eigentliche Dichtungswulst in einer Vertiefung 18, die etwas flacher ist, als der Wulst hoch ist. Hierdurch kann Wulst 17 dicht zusammengeklemmt werden, wenn die Stützplatten und Membranen in Form eines Paketes so angeordnet sind, wie in Fig. 12-14 gezeigt. Am nächsten zum V-förmigen Bereich der Auskehlungen 6 und 15 bzw. 6 und 19 (auf der entgegengesetzten Seite der Stützplatte) ist Dichtungswulst 17 im Verhältnis

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zur Peripherie eingezogen, um sich dicht an diesen V-förmiger Bereich anzuschliessen. Auch dies ist so, um die Blutrestmenge beim Entleeren der Konstruktion soweit wie möglich zu vermindern.

Das Durchflusskanal 8 bildende Loch in den Stützplatten (siehe Fig. 3) ist von ringförmigen Dichtungswulsten 20 und 21 umgeben, die dazu dienen, die anliegende Membrane dichtend an den zwischen den Membranen liegenden Blutverteiler anzudrücken. Diese Konstruktion wird im schwedischen Patent 355.293 genauer beschrieben.

Von der Arbeitsfläche der Stützplatte ist ein kreisförmiger Teil mit 22 bezeichnet worden. Dieser Teil wird in Fig. 9 in vergrössertem Masstabe gezeigt. Vergleicht man Fig. 9 mit Fig. 7, die einen Schnitt längs Linie D-D in Fig. 1 darstellt so geht hervor, dass die Arbeitsfläche aus zickzackförmigen Erhöhungen 23 mit dazwischen angeordneten Kanälen 24 besteht. Aus Fig. 7 geht ferner hervor, dass die Enden der Stützplatte im grossen und ganzen nur längs der Peripherie und mit Hilfe von Rippe 2 5 mit der Arbeitsfläche selbst zusammenhängen. Fig. 7 zeigt ausserdem, dass die Kante 26 der Platte erhöht ist, wodurch eine Schalenform entsteht, die das Aufeinanderstapeln von Platten und Membranen erleichtert.

Aus Fig. 5, die einen Schnitt längs Linie. C-C in Fig. 2 wiedergibt, geht hervor, dass auch das Durchflusskanal 10 bildende Loch von einem ringförmigen Dichtungswulst 27 umgeben ist. Dieser Wulst dient dazu, die zwei nebenliegenden Membranen an die in Fig. 3 gezeigte, ringförmige Fläche 28 anzudrücken. In gleicher Weise ist in Fig. 3 ein ringförmiger Dichtungswulst 29 dargestellt, der dazu dient, die zwei naheliegenden Membranen an eine entsprechende ringförmige Dichtungsfläche 30 anzudrücken, 9ie in Fig. 5 genauer gezeigt wird.

Längs der Peripherie der Stützplatte sind unsymmetrisch liegende Auskehlungen 31 gezeigt, die dazu dienen, das maschinelle Stapeln der Platten, die in ihrer eigenen Ebene wechselweise 180° zueinander gedreht sind, zu erleichtern.

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Die Erfindung ist natürlich nicht nur auf das vorstehend beschriebene Beispiel begrenzt, sondern im Rahmen der nach stehenden Patentansprüche veränderlich. Zum Beispiel kann das Aussehen der Arbeitsfläche variieren. Ein anderes Bei spiel einer möglichen Arbeitsfläche wird in dem vorerwähnten, schwedischen Patent 218.441 beschrieben. Auch weitere Modifi kationen können natürlich vorgenommen werden, ohne dass der Rahmen der Erfindung hierdurch überschritten wird.

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Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

( 1 j Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen (4,4), die in einem Stapel, von Stützplatten (3) getrennt, angeordnet sind, die an Ein- bzw. Ausläufe angeschlossene Durchflußkanäle (8,10)für das jeweilige Fließmittel einschließen,von denen ein erstes Fließmittel angeordnet ist, um auf einer Seite der jeweiligen Membrane (4) geleitet zu werden, und ein zv/eites Fließmittel auf der entgegengesetzten Seite der gleichen Membrane (4), wobei auf einer Seite der Membranen für das erwähnte erste Fließmittel Kanäle (5, 5a) gebildet werden,indem die Membranen in Auskehlungen (6,7, 15,19) einsinken, die in einer auf der entgegengesetzten Seite der Membrane (4) befindlichen Stützplatte (3) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Auskehlungen (6,7,15,19) innerhalb zumindest eines wesentlich V-förmigen Bereiches geformt sind, der in sich wenigstens einen Durchflußkanal (8) einschließt,der der Spitze des V vorzugsweise so nahe wie möglich liegt.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer länglichen Form der Vorrichtung ein solcher V-förmiger Bereich an jedem Ende derselben, mit der Spitze zu diesem Ende hinweisend, angeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder V-förmige Bereich einen Durchflußkanal (8) für das erwähnte erste Fließmittel und einen Durchflußkanal (10) für das erwähnte zweite Fließmittel einschließt, wobei diese Durchflußkanäle (8, ΙΟ) längs der Bisektrix des V, mit dem ersterwähnten Durchflußkanal (8) am nächsten zur Spitze, angeordnet sind.

U. Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass an den Enden einer jeden Stützplatte (3) Auskehlungen (15, 19) in der Fläche derselben zwischen den jeweiligen Durchflusskanälen (8, 10) längs

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ORIGINAL INSPECTEO

der erwähnten Bisektrix angeordnet sind, zum besseren Abrin nen bei Entleerung der Vorrichtung, wenn diese hochkant gewendet wird.

5. Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch geken n- ^eichnet , dass die Stützplatten (3) wenigstens auf ihrer einen Seite einen längs der Peripherie verlaufenden, ungebrochenen Dichtungsflansch (17) aufweisen, der zum dichten Anschluss an zumindest einen Teil des erwähnten V-förmigen Bereiches gebracht worden ist.

6. Vorrichtung gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass an den Enden jeder Stützplatte zwei Systeme von V-förmig angeordneten Auskehlungen (6, 15, 19 bzw. 7, 9) und davon gebildeten Kanälen mit verschiedenen Winkeln für die Spitze des V:s und mit einem Durchflusskanal (8 bzw. 10) zustandegebracht sind, der am nächsten zur jeweiligen Spitze eingeschlossen angeordnet ist.

7. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet , dass Dichtungsflansch (17) in einer Vertiefung (18) angeordnet ist, die flacher ist, als die Höhe von Flansch (17).

8. Vorrichtung gemäss Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet , dass eine bogen- oder winkelförmi ge Auskehlung (16) vor Durchflusskanal (10) für das erwähnte zweite Fließmittel angeordnet ist, um das Vorbeiströmen des erwähnten ersten Fließmittels zu erleichtern, wenn die Vorrichtung zur Entleerung hochkant gewendet wird.

9. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (4,4) paarweise zwischen jedem Paar von nebenliegenden Stützplatten (3) angeordnet sind, wobei das erwähnte erste Fließmittel, zum Beispiel Blut, angeordnet ist, um zwischen den Membranen eines solchen Paares durchgeleitet zu werden, während das erwähnte zweite Fließmittel, zum Beispiel Reinigungsflüssigkeit oder Sauerstoff, angeordnet ist, um außerhalb der Membranen zwischen diesen und den naheliegenden Stützplatten durchgeleitet zu werden.

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