DE2806237A1

DE2806237A1 - Vorrichtung zum entfernen der harnpflichtigen stoffe aus dem menschlichen blut

Info

Publication number: DE2806237A1
Application number: DE19782806237
Authority: DE
Inventors: Christoph Dr Med Fuchs; Erich Knothe
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1978-02-14
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1979-08-16
Also published as: GB2014060B; DE2806237C2; JPS5753105B2; GB2014060A; FR2416692A1; JPS54115599A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen der harnpflichtigen Stoffe aus dem menschlichen Blut, welches in einem dünnen Blutfilm über eine Membranoberfläche leitbar ist, während die harnpflichtigen Stoffe durch Strömungskanäle aufweisende Membranstützen abführbar und die Membrane und die Membranstütze in einem mit Ein- und Auslässen versehenen Gehäuse eingeschlossen sind, wobei die das Blut führende Membranoberfläche mit dem Gehäuse eine Strömungskammer und die andere mit den Strömungskanälen der Membranstütze in Berührung tretende Membranoberfläche mit dem Gehäuse eine Kammer zum Abführen der

15 harnpflichtigen Stoffe bildet.

Für die Durchführung von Dialysen, Ultrafiltrationen flüssiger oder gasförmiger Medien sind bereits eine Vielzahl von Filtrations- und Diffusionszellen der verschiedensten Bauarten bekannt. Insbesondere finden solche Filtrations- und Diffusionszellen bei der "Künstlichen Niere" Anwendung. Es haben sich dabei die verschiedensten Typen herausgebildet, z.B. in Form von Plattendialysatoren, Schlauchdialysatoren, Kapilardialysatoren und sog. Faltdialysatoren.

Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet beispielsweise ein Faltdialysator, wie er in der DE-DS 2252341 und DE-DS 2608758 beschrieben ist. Bei der ersten Ausführungsform wird eine Membran plissiert, so daß auf jeder Seite offene Taschen entstehen, in die einseitig zur Membranunterstützung Abschnitte eines Kunststoffnetzwerkes ein-

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gelegt sind und im zweiten Fall ist ein ebenfalls plissiertes Netzwerk in die eine Seite der Faltenöffnungen eingelegt. Das zusammengedrückte Faltenpaket bildet in Verbindung mit einem kastenförmigen Gehäuse zwei Strömungskammern, durch welche die Flüssigkeit, im vorliegenden Fall Blut und Dialysat, durch die zwei getrennten Kammern hindurchströmen kann, so daß aufgrund von Konzentrationsgradienten oder Druckgradienten ein Massenaustausch zwischen Blut und Dialysat erfolgen kann.

Die vorgeschriebenen Faltdialysatoren eignen sich gut zur industriellen Fertigung, da sie aus Endlosmaterial, nämlich der Membran und dem Netzwerk durch Parallelfaltung entstehen und sich auf diese Weise relativ kleine Vorrichtungen, d.h. Diffusionszellen, herstellen lassen.

In gleicher Weise eignen sich für die industrielle Fertigung sogenannte Schlauchdialysatoren CDE-PS 2024635), bei denen die Membranstützen in Membranschläuche eingezogen sind, wobei die Schläuche an den Stirnseiten offen sind und zur Führung des Dialysats dienen, während das Blut im Querstrom die Mem-· branoberflachen zwischen zwei Schläuchen überströmt.

Es sind auch sogenannte KapiHardialysatoren bekannt, bei denen röhrenförmige Membranen im Innern das Blut transportieren und auf der Außenseite von dem Dialysat umströmt werden.

Derartige Module sollen im Idealfall ein möglichst geringes Blutvolumen mit geringem Blutfilm in den Strömungskanälen aufweisen, eine gleichmäßige Ver-

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teilung des Blutflusses über die Dialysemembran ermöglichen, einen geringen Durchströmungswiderstand
auf der Blutseite aufweisen, große Dialysierleistung, eine kompakte Bauweise und geringe Herstellkosten
besitzen.

Die eingangs geschilderten bekannten Bauformen sind insofern verbesserungswürdig, als die Blutverteilung in die Gehäusetiefe hinein zu ungleichmäßig ist und die Herstellkosten zu hoch sind.

Im übrigen ist die Membrananordnung und Gehäuseausbildung noch zu sehr auf spezifische Verwendungszwecke, nämlich als Dialysator oder Haemofilter oder Dxigenator, abgestellt. Da ein Teil der Patienten nur die Haemodialyse, ein anderer Teil nur die Haemofiltration und ein weiterer Teil beide Behandlungsarten (zumindest über einen gewissen Zeitraum) verträgt, muß der behandelnde Arzt also im voraus entscheiden, ob ein spezieller Patient an eine "Künstliche Niere" mit Haemofilter oder mit Dialysator
angeschlossen werden soll, und ob der Patient nach
einiger Zeit von dem Haemodialysegerät zum Haemofiltrationsgerät überwechseln soll, um eine optimale

Behandlung, die auch der Patient verträgt, zu erreichen .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit einfachen
Mitteln eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß neben einer vereinfachten

Fertigung eine größere Membranfläche für die Fluide zur Verfügung steht und die Führung der Fluide eine bessere Anpassung an die wechselnden Bedürfnisse
für eine optimale Behandlung zuläßt.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur gleichzeitigen Haemofiltration und Haemodialyse des Blutes, dieses über eine Haemofiltrations-, membrane und über eine Haemodialysemembrane leitbar ist.
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Es ist aber möglich, das durch die Filtrationsmembrane gewonnene Filtrat und das durch die Dialysemembrane angereicherte Dialysat in gemeinsamen Strömungskanälen zu führen oder in getrennten Strömungskanälen zu führen. Die Strömungskanäle für das Filtrat und Dialysat können in einer gemeinsamen Sammelleitung enden, sie können aber auch in getrennt voneinander gehaltenen Sammelleitungen zur Fraktionierung von Filtrat und Dialysat enden.

Insbesondere ist es möglich, mit dem Modul gleichzeitig eine Haemofiltration und eine Haemodialyse durchzuführen, wobei das Filtrat separat aufgefangen und damit mengenmäßig bestimmbar, in seiner Zusammensetzung analysierbar und damit auch der Filtrationsablauf durch Überwachungssensoren programmgemäß steuerbar ist. In gleicher Weise sind durch die separate Führung des Dialysats die davon aufgenommenen Stoffe bestimmbar.

Dem behandelnden Arzt sind damit in idealer Weise alle Variatiansmöglichkeiten für eine optimale Behandlung gegeben.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sin in den

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Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Der Erfindungsgedanke, der.die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zuläßt, ist in der beiliegenden Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen in Form eines kombinierten Haemofiltrations-Dialyse-Moduls für eine "Künstliche Niere" näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 in perspektivischer Ansicht mit heraus-1G gebrochener Gehäusestirnseite einen Faltmodul, nach der Schnittlinie 1-1 in Figur 2,

Figur 2 einen Horizontalschnitt durch den Modul gemäß Figur 1 nach der Schnittlinie 2-2, Figur 3 eine perspektivische Schnittdarstellung durch das Gehäuse und das Faltenpaket hinter der stirnseitigen Abdichtung nach der Schnittlinie 3-3 in Figur 2,

Figur 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch mehrere Schichten des Faltenpaketes und Darstellung der Verformung der Membranen unter Einfluß der geförderten Fluide,

Figur 5 einen Horizontalschnitt nach der Linie 5-5 in Figur 6 einer anderen Ausführungsform eines Faltenmoduls,

Figur B einen Querschnitt durch den Faltenmodul nach der Linie 6-6 in Figur 5,

Figur 7 einen Vertikalschnitt nach der Linie 7-7 in Figur 5,

Figur 8 einen Horizontalschnitt nach der Linie 8-B,

Figur 9, ein weiterer Horizontalschnitt nach der Linie 9-9 in Figur 6,

Figur 10, eine größere Schnittdarstellung durch den Faltungspunkt der beiden Membranen mit Membranstütze,

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Figur 11 eine Draufsicht auf den Ausschnitt einer Membranstütze,

Figur 12 einen Querschnitt durch einen Schlauchmodul nach der Linie 12-12 in Figur 14, Figur 13 einen Längsschnitt durch den Schlauchmodul nach der Linie 13-13 in Figur 14,

Figur 14 einen Horizontalschnitt nach der Linie 14-14 in Figur 13,

Figur 15 eine Variante zu Figur 13, Figur 16 einen Axialschnitt durch einen Kapilarmodul nach der Linie 16-16 in Figur 17, und

Figur 17 den Kapillarmodul in Draufsicht und Teilquerschnitt .

Gemäß Figur 1 und 2 besteht der Modul aus einem kastenförmigen Gehäuse 4, das auf seiner Oberseite einen Auslaß 1 für das Filtrat und auf der gegenüberliegenden Seite einen Einlaß 2a und einen Auslaß 2b für das Dialysat sowie stirnseitig einen Einlaß 3a und einen Auslaß 3b für das Blut aufweist. Wie aus Figur 1, 2 und 3 ersichtlich ist, bilden die Ein- und Auslässe 2a, 1, 2b für das Dialysat und Filtrat im Gehäuse 4 nach unten gerichtete Verteilerkanäle 11. Im kastenförmigen Gehäuse 4 ist die eigentliche Trennvorrichtung, besteherriaus der Dialysemembrane 5 und der Filtrationsmembrane 7 und den davon in den Falten eingeschlosf* senen Membranstützen 6a und 6b in Form eines Faltenpaketes, angeordnet . Diese zwei aufeinanderliegenden Lagen, nämlich die Membrane 5, die Membrane 7, werden nach Fixierung der Endlosbahnen an den Rändern gemeinsam plissiert und nach Einschieben der Membranstützabschnitte 6a und 6b in die einzelnen Falten zu einem der Gehäusehöhe angepaßten FaI-

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tenpaket zusammengepreßt.

Zur Bildung der drei Strömungskanäle I, II, III werden die Endbereiche des Faltenpaketes, d.h. jaweils die einander zugewandten Seiten der Faltenöffnungen einschließlih dsr Membranstützen 6a, 6 b mit einer Verklebung 8 oder Versiegelung versehen, die sich gemäß Figur 2 dichtend allseitig an das Innere des Gehäuses 4 anlegt und damit den Verteilerraujn 9 und 10 für das Blut gegenüber dem übrigen Gehäuse 4 abdichtet. Die beiden Längskanten der Endfalten 12 beider Membranen 5, 7 sind auf der ganzen Länge ebenfalls mit einer dichtenden Verklebung oder Versiegelung versehen und mit der Gehäusedecke und dem Boden dicht verbunden. Das Faltenpaket ist an beiden Stirnseiten lediglich im Bereich der unmittelbar aufeinanderliegenden Membrane 5, 7 offen. Als Membranstütze 6a, 6b gelangt ein unverwobenes Netzwerk oder Gewebe aus Kunststoff zur Anwendung, welches sich für diesen Zweck bereits bewährt hat. Die beiden Membranen 5 und 7 bilden somit einen in Gehäuselängsrichtung verlaufenden und im Bereich der Verteilerkammern 9 und 10 offenen Schlauch und damit die Strömungskammer III.

In der Schnittdarstellung gemäß Figur 1 sind die beiden Endfalten auf derselben Gehäuseseite und in der Schnittdarstellung gemäß Figur 3 auf beiden Gehäuselängsseiten angeordnet, was nur eine Frage der unterzubringenden Faltenanzahl im Gehäuse 4 ist.

Die anderen beiden Strömungskammern I und II werden dadurch gebildet, daß sich die Längskanten des Faltenpaketes im Bereich zwischen dem Einlaß 2a,

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den Auslässen 2a, 1 dichtend an die Gehäuselängswände des Gehäuses 4 und die Ober- und Unterseite des Faltenpaketes dichtend an den Gehäuseboden und Gehäusedeckel anlegen. Das in den Einlaß 2a eingegebene Dialysat gelangt über den Verteilerkanal 11 in den Bereich der einzelnen, nach der jeweiligen zugeordneten Gehäuselängswand hin offenen Falten und wird gemäß Figur 2 gezwungen, bis in die Faltentiefe einzudringen und in Richtung des Auslasses 2b zu fließen.

Der Auslaß 1 dient dazu, um ein Fluid als Filtrat aus der Kammer I abzuführen oder dazu, ein Fluid durch die Membrane 7 in die Kammer III einzuführen.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel nimmt also das in den Einlaß 3a eingeführte Blut den Strömungsweg 3 gemäß Pfeil und verläßt die Strömungskammer III durch den Auslaß 3b, während in gleicher Weise das in den zweiten Einlaß 2a eingeführte Dialysat den Strömungsweg 2 nimmt und durch den Auslaß 2b die Strömungskammer II im Gegenstromverfahren verläßt. Das dem Blut durch die Membrane 7 entzogene Filtrat wird aus der Strömungskammer I durch den Auslaß 1 abgesaugt.

Aufgrund des Konzentrationsgefälles zwischen Blut und Dialysat diffundieren die dem Blut zu entziehenden harnpflichtigen Stoffe durch die Dialysemembran 5 hindurch in die vom Netzwerk 6b abgestützte Kammer II und werden aus dieser abgeführt. An den Auslaß 1 für das Filtrat ist eine Unterdruckpumpe angeschlossen, so daß aufgrund des Druckgefälles eine Ultrafiltration von der Blutseite durch die Ultrafiltrationsmembrane 7 hindurch in die Kammer I

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erfolgt, die ebenfalls mit einem Netzwerk 6a oder einem Gewebe abgestützt ist.

In Figur 4 sind in einer größeren Darstellung ausschnittweise die drei Strömungskammern I, II und III dargestellt. Dabei ist gleichzeitig die Wirkungsweise erkennbar, die von der Membranstütze Ba, 6b auf die beiden Membranen 5 und 7 ausgeübt wird. Unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in der Kammer III werden die beiden Membranen 5 und 7 in die Vielzahl der Freiräume der Membranstützen 6a, 6 b gedruckt, so daß das Blut in einer Vielzahl von kleinen engen Spalten den Modul durchfließen kann und dabei ein Austausch der harnpflichtigen Stoffe von der Kammer III in die Kammern I und II erfolgen kann. Die Spalthöhe der Kammer III hängt davon ab, wie stark das Faltenpaket im Gehäuse 4 zusammengepreßt ist und wie weit sich die Membranen 5 und 7 unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in der Kammer III in die Freiräume der Membranstützen 6a, 6b zwischen den einzelnen Kreuzungspunkten des Netzwerkes oder Gewebes einbuchten lassen.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Membrape 5 zum Zweck der Dialyse z.B. aus regeneriertem

Zellulose-Dialyse Material hergestellt, während als Ultrafiltrationsmembrane 7 z.B. eine Membrane auf der Basis von Zellulosetriacetat und auf der Basis von Zellulosehydrat Verwendung findet. 30

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung gemäß Figur 1 bis 4 ist darin zu sehen, daß mit Hilfe eines Standardgehäuses eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Massenübertragung

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zwischen Fluiden unter Zwischenschaltung einer Membrane möglich geworden sind.

Auf dem speziellen Anwendungsgebiet der "Künstlichen Niere" hat der behandelnde Arzt die Möglichkeit, den üblicherweise über 8 Stunden dauernden Behandlungszeitraum aufzuteilen, z.B. in 2 Stunden gleichzeitiger Hämofiltration und Hämodialyse und 6 Stunden nur Hämodialyse. Das Filtrat wird fraktioniert und kann somit einwandfrei durch Sensoren fortlaufend analysiert werden. Danach kann das Substantiat nach Menge und zusammen abgestimmt und dem Patienten zugeführt werden. Da das Dialysat und die davon aufgenommenen Stoffe ebenfalls fraktioniert sind, ist ebenfalls eine programmgemäße Steuerung des Dialysiervorganges über das Steuergerät der "Künstlichen Niere" möglich.

Das Filtrieren und Dialysieren ist sowohl gleichzeitig als auch nacheinander möglich.

Mit dem Faltmodul nach Figur 5 bis 9 läßt sich in gleicher Weise gleichzeitig eine Hämofiltration und eine Hämodialyse durchführen. Auch hier besteht der Modul aus einem kastenförmigen Gehäuse 4, das auf seiner Oberseite einen ersten Einlaß 3a und einen ersten Auslaß 3b für das Blut und auf der gegenüberliegenden Seite einen zweiten Einlaß 3a und einen zweiten Auslaß 3b für das Blut sowie stirnseitig einen Einlaß 2a und einen Auslaß 2b für das Dialysat aufweist. Wie aus Figur 5 und 6 ersichtlich ist, bilden die Ein- und Auslässe 3a, 3b für das Blut im Gehäuse 4 nach unten gerichtete Verteilerkanäle 11. Im kastenförmigen Gehäuse 4 ist die eigentliche Trenn-

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vorrichtung, bestehend aus den beiden Membranen 5 bzw. 7 und der davon eingeschlossenen Membranstütze 6a bzw. 6b in Form zweier Faltenpakete angeordnet.

-5 Im unteren Gehäusebereich ist die Faltensektion der Dialysemembran 5 angeordnet und besteht aus drei aufeinanderliegenden Lagen, nämlich aus der Membrane 5, der Membranstütze 6b und einer weiteren Membrane 5. Diese drei aufeinanderliegenden Lagen werden nach Fixierung der Endlosbahnen an den Rändern gemeinsam plissiert und zu einem Faltenpaket zusammengepreßt. Die Höhe des Faltenpaketes ist abhängig von der gewünschten Pakethöhe für die Filtrationsmembrane 7, die im oberen Bereich des Gehäuses 4 angeordnet ist. Die Endfalten 12 der beiden Faltenpakete sind dichtend verschlossen, so daß zwei in Längsrichtung des Gehäuses 4 verlaufende Schläuche gebildet sind.

Zur Bildung der drei Strömungskanäle I, II, III werden die Endbereiche des gesamten Faltenpaketes mit einer Verklebung B oder Versiegelung versehen, die sich gemäß Figur 5 dichtend allseitig an das Innere des Gehäuses 4 anlegt und damit den Verteilerraum 9 und 10 für das Dialysat gegenüber dem übrigen Gehäuse 4 abdichtet. Die Längskanten der Endfalten 12 beider Membranpakete 5, 7 sind auf der ganzen Länge ebenfalls mit einer dichtenden Verklebung oder Versiegelung versehen. Das durch die Membrane 5 gebildete Faltenpaket ist an beiden Stirnseiten lediglich im Bereich der Mittellage, also der porösen Membranstütze 6b, offen. Als Membranstütze 6a, 6b gelangt ein unverwobenes Netzwerk oder Gewebe aus Kunststoff zur Anwendung .

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Das durch die Filtrationsmembrane 7 gebildete Faltenpaket ist lediglich an der zur Sammelkammer 13 weisenden Seite hin stirnseitig offen, so daß über den Auslaß 1 das Filtrat gemäß Figur 7 und 9 abgesaugt werden kann.

Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, durchströmt das Dialysat den Modul durch die Verteilerkammer 10 in Richtung der Verteilerkammer 9 und den Auslaß 2 b.

Die Strömungskammer III für das Blut wird dadurch gebildet, daB die Längskanten des gesamten Faltenpaketes im Bereich zwischen den Einlassen 3a und den Auslässen 3b dichtend an die Gehäusewände des Gehäuses 4 und die Ober- und Unterseite des Faltenpaketes dichtend an den Gehäuseboden und Gehäusedeckel anliegen. Das in die Einlasse 3a eingegebene Blut gelangt über die Verteilerkanäle 11 in den Bereich der einzelnen, nach der jeweiligen zugeordneten Gehäusewand hin, offenen Falten und wird gemäß Figur B und 5 gezwungen, bis in die Faltentiefe einzudringen und in Richtung des jeweiligen Auslasses 3b zu fließen.

Wie aus Figur 6 erkennbar ist, kommunizieren in diesem dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Blutkammern infolge der beiden nicht miteinander verbundenen Endfalten 12 der beiden gestapelten Faltenpakete aus den Membranen 5 und 7. Diese beiden Endfalten 12 können selbstverständlich miteinander fest verbunden werden, so daß keine Verbindung zwischen den beiden Faltenseiten besteht. Die Darstellungen sind ohnehin schematisch und nicht maßstäblich, zur Erzeugung eines dünnen Blutfilmes lie-

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gen die Falten wesentlich dichter aufeinander, als sich dies darstellen läßt.

Aufgrund des Konzentrationsgefälles zwischen Blut und Dialysat diffundieren die dem Blut zu entziehenden harnpflichtigen Stoffe durch die Dialysemembrane 5 hindurch in die von der Membranstütze 6b abgestützte Kammer II.

Durch eine an den Auslaß 1 angeschlossene Unterdruckpumpe wird bei der Filtrationsmembrane 7 ein Unterdruck erzeugt, so daß aufgrund des Druckgefälles eine Ultrafiltration von der Blutseite durch die Filtrationsmembrane 7 hindurch in die von der Membranstütze Ba abgestützte Kammer I erfolgt.

Wie aus Figur 7 erkennbar ist, sorgt eine stirnseitig angeordnete Trennwand 14 dafür, daß das Filtrat vom Dialysat getrennt abgeführt wird, wenn dies zur getrennten Erfassung erwünscht ist. Die Trennwand läßt sich variabel in der Gehäusehöhe anbringen, wenn, entsprechend den Bedürfnissen, unterschiedliche Stapelhöhen für die Dialyse und für die Filtration Verwendung finden sollen, um sich möglichst genau der Funktion der natürlichen Niere anpassen zu können.

Aus Figur 10 ist aufgrund der größeren Darstellung die Wirkungsweise erkennbar, die von dem unverwobenen Netzwerk Ba bzw. 6b gemäß Figur 11 auf die beiden Membranen 5 und 7 ausgeübt wird. Unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in der Kammer III werden die beiden Membranen 7 in die Vielzahl der Freiräume der Membranstütze 6a gedrückt, so daß das Blut

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in einer Vielzahl von kleinen engen Spalten den Modul durchfließen kann und dabei ein Austausch der harnpflichtigen Stoffe von der Kammer III in die Kammer Il erfolgen kann. Auch hier hängt die Spalthöhe der Kammer III davon ab, wie stark das Faltenpaket im Gehäuse 4 zusammengepreßt ist und wie weit sich die Membranen 5 und 7 unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in der Kammer III in die Freiräume der Membranstützen Ba bzw. Bb zwischen den einzelnen Kreuzungspunkten des Netzwerkes oder des Gewebes einbuchten lassen.

Auch mit diesem Faltenmodul ist die eingangs geschilderte Behandlungsweise mit den sich daraus ergebenden Vorteilen möglich.

Die Ausführungsform gemäß Figur 12 bis 15 zeigt einen Schlauchmodul, bei dem in einem kastenförmigen Gehäuse 4 zwei Schlauchstapel, bestehend aus einer Dialyseeinheit 5 und einer Filtrationseinheit 7 übereinander liegen. In den Dialyseschläuchen 5 sind Membranstützen Bb und in den Filtrationsschläuchen 7 Membranstützen 6a vorgesehen. Wie aus Figur 13 erkennbar ist, sind die Dialyseschläuche 5 an beiden Stirnseiten offen und in den Endbereichen untereinander durch die Verklebung 8 abgedichtet. Die Filtrationsmembrane 7 bildet sackförmige Schläuche und sind demgemäß nur an der zur FiItratkammer 13 hin offen. Eine Trennwand 14 sorgt dafür, daß das Filtrat in der Kammer 13 von dem Dialysat in der Kammer 7 getrennt ist.

Wie aus Figur 12 und 14 erkennbar ist, gelangt das Blut über den Einlaß 3a in die Verteilerkammer 11 und verläßt im Querstram über die gegenüberliegende

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Verteilerkammer 11 den Auslaß 3b.

Auch hier durchströmt das Dialysat den Einlaß 2a, die Verteilerkammer 10 und verläßt das Gehäuse durch die Kammer 9 und den Auslaß 2b.

Die Membranstützen 6a, 6b sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise angedeutet. Figur 15 zeigt eine Variante für die Führung des Filtrats zum Auslaß 1. Bei dieser Ausführungsform sind poröse Abstandshülsen 15 zwischen den einzelnen Schläuchen vorgesehen, so daß das Filtrat durch die porösen Abstandshülsen 15 in das Sammelrohr 1 strömen kann.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis der Oberflächen von der Dialysemembran 5 und der Filtrationsmembran 7 variabel, so daß sich bereits mit diesem Mittel eine Anpassung an die natürliche Funktion der Niere erreichen läßt. Durch die separate Abführung des Filtrates läßt sich ebenfalls Menge und Dauer des Entzugs der harnpflichtigen Stoffe steuern.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Faltenpaket mit einer Dialysemembran 5 gemäß Figur 6 mit einer Filtrationseinheit gemäß Figur 12 kombiniert. Dies kann sich dann als zweckmäßig erweisen, wenn sich die etwas spröderen Filtrationsmembranen nicht ohne weiteres plissieren lassen.

Wie aus allen Darstellungen hervorgeht, kann die Membranstütze 6a gegenüber der Membranstütze 6b in Struktur und Aufbau abweichen=

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Bei der Ausführungsform gemäß Figur 16 und 17 gelangen anstelle von bahnsnförmigen Membranen Kapilarmembranen 5 und 7 für die Dialyse und die Filtration zur Anwendung. Die Dialysemembranen 5 sind in dem größeren Ring des kreisrunden Gehäuses 4 axial angeordnet, während die Filtrationsmembranen 7 in dem zentrisch angeordneten inneren Gehäuse 14 angeordnet sind, welches die Funktion einer Trennwand übernimmt. Das Gehäuse 4 weist einen oberen Einlaß 3a und einen unteren Auslaß 3b für das Blut auf. Das Blut durchströmt die Verteilerkammer 11 und dringt in die Kapillare der Filtrationsmembrane 7 und in die Kapillare der Dialysemembrane 5 ein und tritt in der gegenüberliegenden Verteilerkammer 11 aus und verläßt das Gehäuse durch den Auslaß 3b. Der Endbereich der Kapillare ist wieder durch eine Klebung abgedichtet, so daß die Kammer II für das Dialysat bzw. die Kammer I für das Filtrat durch die zwischen den einzelnen Kapillarmembranen bestehenden Freiräume gebildet sind. Das Dialysat tritt durch den Einlaß 2a in die als Ringkanal ausgebildete Verteilerkammer 9, umspült die Kapilarmembranen 5 in axialer Richtung und verläßt das Gehäuse durch die Verteilerkammer 10 und den Auslaß 2b. Um Kurzschlußströme des Dialysats zu vermeiden, sind die äußeren Kapillarmembranen 5 ebenfalls mit einer Verklebung B am Gehäuse 4 befestigt.

Entsprechend sind die KapJHarmembranen 7 für das Filtrat im Zentrum angeordnet. Das sich in den Freiräumen zwischen den Kapülamnembranen 7 sammelnde Filtrat wird aus dem Ringkanal 13 durch den Auslaß 1 abgeführt. Durch Abstandshalter 16 ist die rohrförmige Trennwand 14 gegenüber dem Gehäuseboden und

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Gehäusedeckel fixiert.

Die Filtrationsmembranen7 können auch in einem Sektor des Gehäuses 4 oder einen anders geformten Abschnitt untergebracht sein.

Wird auf die getrennte Erfassung des Filtrats keinen Wert gelegt, können die Dialysemembrane 5 und die Filtrationsmembrane 7 innerhalb eines Gesamtgehäuses in bestimmter Proportionalität verteilt angeordnet sein, wobei Filtrat und Dialysat gemeinsam abgeführt werden. In beiden Ausführungsformen läßt sich die "Künstliche Niere" sehr genau den Gegebenheiten der natürlichen Niere anpassen.

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Claims

SARTORIUS-FEMBRANFILTER GFlBH 3400 Göttingen, den 13.02.1978

Weender Landstr. 94-108

Sn 7804 2806237

Kö/fro

Vorrichtung zum Entfernen der harnpflichtigsn Stoffs aus dem menschlichen Blut

Patentansprüche

Vorrichtung zum Entfernen der harnpflichtigen Stoffe aus dem menschlichen Blut, welches in einem dünnen Blutfilm über sine Flembranoberflache leitbar ist, während die harnpflichtigen Stoffe durch Strömungskanäle aufweisende Flembranstützen abführbar und die Flembrane und die Flembranstütze in einem mit Ein- und Auslassen versehenden Gehäuse eingeschlossen sind, wobei die das Blut führende Flembranoberf lache mit dem Gehäuse eine Strömungskammer und die andere mit den Strömungskanälen der Flembranstütze in Berührung tretenden Flembranoberf lache mit dem Gehäuse eine Kammer zum Abführen der harnpflichtigen Stoffe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeifgen Hämofiltration und Hämodialyse des Blutes, dieses über eine Hämofiltrationsmembrane (7) und über eine Hämodialysemembrane [5] leitbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Filtrationsmembrane (7] gewonnene Filtrat und das durch die Dialysemembrane

(5) angereicherte Dialysat in gemeinsamen Strömungskanälen geführt sind.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gewonnene Filtrat und das Dialysat in voneinander getrennten Strömungskanälen Cl und II) geführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (I und II) für das Filtrat und Dialysdt in einer gemeinsamen Sammelleitung enden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle CI) für das Filtrat und die Strömungskanäle ClI) für das Dialysat in getrennt voneinander gehaltenen Sammelleitungen (13 und 19) enden und Filtrat und Dialysat fraktioniert sind.

Ausführung Figur 1 bis 4 (Faltenmodul)

B. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtrationsmembrane C7) und eine Dialysemembrane C5) deckend übereinanderliegen und gemeinsam in einem kastenförmigen Gehäuse (4) zu einem Faltenpaket derart plissiert sind, daß die Falten drei parallel und getrennt voneinander verlaufende Strömungskammern Cl, II, III) bilden, wobei zwei Kammern CI, II) durch die zur zugeordneten Gehäusewand hin offenen und von der Membranstütze CBa, 6b) getragenen Falten zur Führung von Filtrat und Dialysat und die dritte Kammer (III) durch den von den Membranen (5, 7) geformten, an den Enden offenen Faltenschlauch zur Führung des Blutes gebildet sind.

Ausführung Figur 5 bis 11 CFaltenmodul)

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7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtrationsmembrane C7) unter Einschluß einer Membranstütze (6a) mit einer weiteren Filtrationsmembrane (7) und eine Dialysemembrane (5) ebenfalls unter Einschluß einer Membranstütze (6b) mit einer weiteren Dialysemembrane (5) in einem kastenförmigen Gehäuse (4) derart plissiert sind, daß die Endfalten (12) in Längsrichtung verschlossen sind und die zur zugeordneten Gehäusewand hin offenen FaI-ten zur Führung des Blutes und die von den beiden Lagen der Membranen (7 und 5) eingeschlossene Membranstütze (6a und 6b) zur Führung des Filtrats und Dialysats dient.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtrationsmembrane (7) unter Einschluß einer Membranstütze (6a) mit einer Dialysemembrane (5) gemeinsam plissiert sind und das Filtrat und das Dialysat gemeinsam in dem von der Membranstütze (6a) getragenen Faltenschlauch beider Membranen (7 und 5) geführt ist.

Ausführung Figur 11 bis 15 (Schlauchmodul)

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsmembrane (7) und Dialysemembrane (5) zu Schläuchen mit eingeschlossenen Membranstützen (6a und 6b) ausgebildet und in einem kastenförmigen Gehäuse (4) zu einem Schlauchstapel geschichtet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schläuche gleicher Art eine Sektion innerhalb des Gehäuses (4) bilden. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 4 und 9, dadurch

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gekennzeichnet, daß Schläuche [7] zur Filtration abwechselnd mit ein oder mehreren Schläuchen (5) zur Dialyse im Gehäuse (4) geschichtet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3, 9 und IG, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schlauchsektionen eine in Schlauchebenen verlaufende Trennwand (14) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3, 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (7, 5) an den Gehäusestirnseiten Verteilerkammern [9, 10, 13) zur Verteilung des Dialysats und zur Abführung des Filtrats und längsseitige Verteilerkammern (11) für das zwischen den Schläuchen (7, 5) hindurchzuführende Blut aufweisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche (7) für die Filtration allseitig geschlossen sind und zur Abführung des Filtrats durch ein zum Schlauchinneren hin offenen Saugrohr (15) durchsetzt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlauch (7) als einseitig offener Sackschlauch ausgebildet ist, dessen Öffnung in den Sammelraum (13) für das Filtrat reicht,

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 7, 9, 14, 15, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kastenförmigen Gehäuse (4) ein mit einer Dialysemembran (5) ausgestattetes Faltenpaket mit einer aus mehreren Schläuchen (7) gebildeten Hämofiltrationseinheit kombiniert ist.

Figur 16 und 17 (Kapillarmodul).

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (4) Kapillar-

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membranen [7) für die Filtration mit Kapillarmembranen (5) für die Dialyse kombiniert sind, und die Kapillaröffnungen an eine gemeinsame Bluteinlaß- und Blutauslaßkammer (11) angeschlossen sind, und die Kapillaraußenseiten an die Dialysat führenden und Filtrat abführenden Strömungskanäle (II und I) angeschlossen sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4, 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationskapillarmembranen

(7) und die Dialysekapillarmembranen (5) in bezug auf den Gehäusequerschnitt verteilt angeordnet, und die Strömungskanäle (I und II) zwischen den einzelnen Kapillarmembranen (7, 5) in einer gemeinsamen Sammelleitung für das Filtrat und Dialysat enden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 3, 5, 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationskapillarmembrane (7) in einem von den Dialysatkapillarmembranen (5) abgeteilten Gehäuseabschnitt (14) angeordnet, und die Strömungskanäle (I) in einer separaten Sammelleitung

²⁰ (1) für das Filtrat enden.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (14) durch ein zentrisch im Gehäuse (4) angeordnetes Rohr, durch einen Sektor oder dgl. gebildet ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 1B, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstütze (6a, Bb) als unverwobenes Netzwerk ausgebildet ist (Figur 11).

22. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstütze (6a, 6b) als

3D Gewebe ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die der Filtrationsmembrane (7) zugeordnete Membranstütze (6a) in Struktur und/oder Fadenstärke und/oder Fadenabstand von der Membran-

stütze (Bb] für die Dialysemembran C5] abweicht.

24. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis IB, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstütze C6a, Bb] aus Kunststoff gebildet ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der einzelnen Strömungskammern Cl, II, III) für das Blut, Filtrat und Dialysat die Membranstützen (6a, Bb], die Membranen (7, 5] und das Gehäuse (4] abschnittweise dichtend miteinander durch Verklebung (8], Verschweissung oder adhäsive und aushärtbare Kunststoffe in Verbindung stehen.

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