DE2812078A1

DE2812078A1 - Massenuebertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2812078A1
Application number: DE19782812078
Authority: DE
Inventors: Alexander S Borsanyi
Original assignee: American Hospital Supply Corp
Current assignee: American Hospital Supply Corp
Priority date: 1977-03-21
Filing date: 1978-03-20
Publication date: 1978-10-05
Also published as: IT7821376A0; FR2384522A1; NL7802929A; IT1093247B; CA1118367A; BE865093A; FR2384522B1; JPS53127375A; ES468065A1; SE7802906L; CH623746A5; GB1602791A

Description

BJäSCH SEIBUW G:

Die Erfindung betrifft im allgemeinen eine hassenübertragungsvorrichtung mit einem halbdurchlässigen Membraneleraent, das mehrmals über sich selbst gefaltet ist. Zweckmässigerweise wird nachfolgend der besondere Fall beschrieben, bei dem eine derartige Vorrichtung zur Behandlung von Blut durch Hämodialyse und/oder durch Ultrafiltration verwendet wird, wobei die Erfindung insbesondere eine derartige Vorrichtung betrifft, die relativ kleine Dimensionen aufweist, wirtschaftlich ist, zweclcmässigerweise zu Hause verwendet und nach einem Betrieb weggelegt bzw. aufbewahrt werden Kann.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die im Inneren eines fluiddichten Gehäuses, welches die notwendigen öffnungen zum Einleiten und Evakuieren des Blutes, Dialysates und/oder Ultrafiltrates aufweist, eine halbdurchlässige Membran enthält, welche auf sich selbst gefaltet ist, um einen Stapel aus akkordeonartigen Falten zu bilden, so dass dadurch zwei Fluidkammern bestimmt werden, wobei Abstützungsglieder oder Abstandshalter in all diesen Falten angeordnet sind, die auf der einen Seite der Membran liegen.

Eine Vorrichtung dieser allgemeinen Gattung ist beispielsweise aus dem US-Patent Nr. 3 788 4-32 bekannt. Bei den üblichen Hämodialysegerät-Membranen, die die Eigenschaft einer relativ niedrigen mittleren Molekularreinigung aufweisen, können jedoch nur enge bzw. dichte Falten verwendet werden, da sonst Blut schwierig ein- und austritt und dieses nicht gleichmässig über den gesamten Oberflächen der Membranfalten verteilt wird. Bei Membranen, die einen besseren Betrieb ermöglichen, insbesondere in der Ultrafiltration, beispielsweise bei Polyacryl/nitril-Membranen gernäss dem britischen Patent Nr. 1 327 990, die dicker und steifer als

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die vorstehend erwähnten sein können, ist es noch schwier-ifrer, die Durchdringung des Blutes durch die Vorrichtung nit einer gleichmässigen Verteilung über die gesarate Menbran und mit einer Strömung sicherzustellen, die einen in akzeptabler Weise niedrigen Druckabfall besitzt.

Zur* Überwindung dieser Probleme sind bereits einige Lösungen vorgeschlagen worden. Gemäss US-Patent Wr. 3 7SO 370 sind zwei Abstützung glieder vorgesehen, die über sich selbst gefaltet sind, und dadurch werden vier übereinanderlieqende Schichten in den Abteilen ausgebildet, die mit einem Dialysat gefüllt sind, wobei sich nur das eine dieser Abstützungsf-rlieder z-u den Enden der Vorrichtung erstreckt. Weitere Abstützungen sind in der Blutkammer angeordnet. Diese Konzeption sieht einige Kanäle an jeden¹ Ende für die Blutströmung vor. Andererseits ist die Abmessung einer derartigen Vorrichtung bei einer gegebenen Membrangesamtoberfläche sehr erhöht, und es ist die Vorrichtung wenig wirtschaftlich. Weiter gelangt Blut, von dem ein grösseres Volumen notwendig ist, direkt in eine Berührung mit den Abstütsungsgliedern, die an den Enden der Vorrichtung angeordnet sind. Da diese Abstütsungsglieder im allgemeinen aus Zwischenwänden oder Gittern gebildet sind, die scharfe Kanten auf wenigstens swei entgegengesetzten Seiten aufweisen, ist es notwendig, Sorge dafür zu tragen (wie im US-Patent Wr. 3 565 258 beschrieben), keine Blutgerinnung zu riskieren. In diesem Zusammenhang sei auch auf die US-Patente Kr. 3 862 031 und 3 757 955 verwiesen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die die Probleme und Kachteile der bekannten Vorrichtungen eleminiert oder zumindest wesentlich minimiert.

Aufgabe ist es insbesondere, eine Vorrichtung zu schaffen, die einfach und wirtschaftlich im Aufbau ist, eine einfache

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Blutströmung bei geringem Druckabfall mit einer gleichmässigen Verteilung des Blutes über der gesamten Membran ermöglicht, nur ein bep;renztes Blutvolumen in der Vorrichtung erfordert und nirgends das Elut in eine Berührung mit den scharfen Rändern der Abstutzungsglieder gelangen lässt.

Erfindungsgemäss ist eine Fluidströmungsvorrichtung vorgesehen, die eine halbdurchlässige Membran aufweist, welche so gefaltet ist, dass ein Stapel aus akkordeonartigen Falten gebildet wird, welche zwei Reihen von Fluidkammern bestimmen, welche sich nach innen von entgegengesetzten Seiten des Stapels erstrecken, und ferner planare Abstutzungsglieder im Innern der Kammern von nur einer der Reihen angeordnet sind (auf der Dialysat-Seite, wenn die Übertragungsvorrichtung ein Dialyse-Gerät ist), wobei die planaren Abstutzungsglieder aus einer Vielzahl diskreter offenmaschiger Einsetzungen bestehen, die Schlitze angrenzend an entgegengesetzte Enden von diesen aufweisen, um die Fluidströmung in die Kammern, welche die Abstutzungsglieder nicht enthalten, und aus diesen Kammern heraus zu erleichtern. Bei einer modifizierten Ausführungsforra der Erfindung ist ein Paar übereinanderliegender Abstutzungsglieder oder Gittereinsetzungen in jeder der Kammern der einen Reihe angeordnet, und bei einer anderen Ausführungsform ist nur die eine der Einsetzungen eines jeden solchen Paares mit derartigen Schlitzen versehen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Hämodialyse-Gerätes, das erfindungsgemäss aufgebaut ist, wobei Teile aufgebrochen sind, um den Innenaufbau des Gerätes zu zeigen,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht des

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l:ämoaialyse-Gerätes der Fig. 1 , wobei die foembran seitlich we^eaoyen ist, um das eine Abstützungsglied :venii'ss der Erfindung freizulegen,

Fin;. 3 eine in etwa schematische vertikale Querschnittsansicht des Hänodialyse-Gerätes längs der Linie 3-3 der Fig. 2, in der eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, die zwei Abstützun^sglieder auf v/eist, welche zwischen jedem Haltenpaar angeordnet sind,

Fig. 4- eine in etwa schematische Querschnittsansicht längs der Linie 4-4- der Fig. 2, in der nur das eine der beiden Abstützungsglieder mit einem Schlitz versehen ist und die Membran im Bereich des Schlitzes nur durch das andere Abstützungsglied abgestützt ist,

Fig. 5 eine vergrösserte in etwa schematisehe Schnittansicht längs der Linie 5-5 <ler Fig. 2, in der das Strömungsmuster nur an dem einen Ende des Hämodialyse-Gerätes und insbesondere der vergrösserte Strömungsweg für das Blut veranschaulicht sind, der durch den Schlitz geschaffen wird,

Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform, die Schlitze in jedem der beiden Abstützungsglieder aufweist, die zwischen jedem Haltenpaar angeordnet sind,

Fig. 7 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht einer dritten erfindungsgemässen Ausführungsform, die nur ein geschlitztes Abstützungsglied aufweist, das zwischen jedem Haltenpaar angeordnet ist, und

Fig. d eine aufgebrochene Teildraufsicht des rechten Endes einer weiteren Ausführungsform des Hämodialyse-Gerätes

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nach den i<'ig. 1 und 2, wobei die I-ienbran seitlich weggezogen ist, um das eine Abstützung; ;lied ger.äss der Erfindung freizulegen.

In der .iig. 1 ist ein erfindungsgcr.iässer Aufbau 10 eines ^ämodialyse-Gerätes dargestellt. Dieses liämodialyse-Gerät weist ein vorzugsweise rechtwinkliges Gehäuse 11 und einen kern 12 auf. Das kämodialyse-Gerät ist: auf der einen Seite nit .einer Bluteinlassöffnung 13 und einer Bluüauslassüi'inung 14- und auf der anderen Seite ir.it einer Dialysat-Einlassöffnur.g 15 und einer Dialysat-Auslassöi'inung 16 versehen.

Der Kern ist aus einem einzigen Längens büc;. aus einer flocnen halbdurchlässigen Membran 17 ausgebildet, das in viele dicht beabstandete Falten gefaltet ist, die sich längs ac-r Länge des Gehäuses erstrecken und, wie dies air. besten aus den 'FIp:. 3 und 4- ersichtlich ist, quer über die Breite des Gehäuses 11 und zwischen dessen Wänden nach hinten und nach vorne wellenförmig ausgebildet sind. Die beiden Enden der gefalteten Membran sind in einer bekannten Abdichtungsweise an einer Kunststoff- oder Vergussmasse 26 befestigt oder verankert.

Die halbdurchlässige Membran kann beliebiger Bauart sein, welche eine Diffusion von Wasser und/oder von Substanzen mit kleinem oder mittlerem Molekulargewicht (beispielsweise Harnstoff und Vitamin B^p) aus Blut in ein anderes ^luid durch die Membran unter der Bedingung von relativ niedrigen Transmembran-Drücken ermöglicht. Als geeignete Ausführungsformen können Cuprophan- (eine im Handel erhältliche tform einer regenerierten Cellulose) oder Polyacrylnitril-Membranen genannt werden, wie sie im vorstehend genannten britischen Patent beschrieben sind, oder eine Polycarbonat-Membran, wobei die beiden letzteren eine Permeabilität von mindestens 0,05 cc HpO/Minute/qm/mm Hg aufweisen. Obgleich die Erfindung zweckmässigerweise bei der Hämodialyse in Verbindung mit Cuprophan-Membranen verwendet wird, ist diese

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insbesondere auch für einen Gebrauch mit Polyacrylnitril- oder Polycarbonat-nembranen geeignet, wo der optimale Transmenibran-Druckunterschied kleiner ist als der bei Cuprophan und insbesondere bei der Ultrafiltration.

Abstützungsglieder 18 und 19 sind in all dieser Falten angeordnet, die auf der einen Seite der l-ierr.bran 17 sind, während diejenigen falten auf der anderen Seite der Membran T/ .coine Abstützungsgliedex' enthalten. Die Abstütsungsglieder 18 und 19 sind in denjenigen !''alten auf der Seite der Membran 1^r/ angeordnet, die in einer Verbindung ΐπχυ der Dialyset-Einlassöffnung 15 und mit der Dialysat-Auslassöffnung 16 ist. Infolge dieser Anordnung gelangt lediglich das Dialysat (und niemals das Blut) in eine Berührung mit den Abstützungsgliedern.

Die zwei nerforiorben Abstützungsglioder, wie r-:.B. 13 und 19, sind vorteilhafterweise nicht gewebte Kunststoff-G-ittcr-Abstützungen mit einer an sich bekannten Konzeption und Gestalt. Als Beispiel eines geeigneten Materials für die Abstütcungsglieder kann Vexar Verwendung finden, das ein im Handel erhältliches Polyolefin-Gittermaterial ist. Sin solches thermoplastisches Gitter kann für die Abstützungsglieder leicht durch Kreuz- und Querbewegung eines Fasersatzes aus Polypropylen oder dergleichen mit einem anderen ähnlichen Fasersatz und einem Winkel von ca. 90° bezüglich zueinander hergestellt werden, wobei die nebeneinanderliegenden Fasern heiss-versiegelt bzw. heiss-verklebt werden, um die gewünschte offene Gitteranordnung zu erhalten, die eine Dicke aufweist, welche im wesentlichen gleich dem Durchmesser der Fasern ist mit Ausnahme der Überkreuzungsstellen, wo die Dicke (infolge der Heissversiegelung) etwas kleiner ist als zweimal die Faserstärke. Im allgemeinen sollte die Gesamtdicke eines solchen Gitters im Bereich zwischen 3S1 μ bis 1270 p. (15 bis 50 Mils) liegen. Der endgültige Aufbau gewährleistet eine gute Abstützung für die halbdurchlässige

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Membran an den vielen Überl:reuzun~sstellen, während dazwischenliegende Bereiche gebildet werden, in denen die Membran zusammenfallen bzw. durchgängen kann, um dadurch umfangreiche bzw. reichliche Wege zu schaffen, so dass die im wesentlichen gleichmässige Verteilung und Strömung von Blut auf der Blutseite der Membran erleichtert werden.

Die Ränder an beiden Enden der akkordeonartig gefalteten halbdurchlässigen Membran 17 sind in einem Kunststoffvergussmaterial (nicht dargestellt) abdichtend eingebettet. Ähnlich sind beide Längsseiten der Membran (d.h. die Ränder an entgegengesetzten Enden des Stapels) in einem Kunststoffvergussmaterial 26 abdichtend eingebettet, so dass die Membran im Gehäuse 2 separate Kammern bestimmt. Das Vergussmaterial kann ein bekanntes blutverträgliches Epoxy- oder Polyurethan-Material sein, das bei gewöhnlichen Temperaturen eine relativ kurze Aushärtzeit aufweist. JNach dem Aushärten ist die vergossene Anordnung im allgemeinen in einem separaten Gehäuse 11 angeordnet, das aus einem geeigneten Material gefertigt ist, wie z.B. aus Polycarbonat, Polystyrol, Polymethylmethacrylat oder dergleichen oder, wo die Hohlräume des Kopfstücks oder Sammlers Teil des Gehäuses 11 wie dargestellt sind, können das Vergiessen des Stapels und dessen abdichtendes Befestigen im Gehäuse gleichseitig durchgeführt werden.

Die inneren Wände der nicht-abgestützten Falten der halbdurchlässigen Membran sind im wesentlichen in einer Berührung mit jeder anderen über den grössten Teil ihrer Oberfläche bei Abwesenheit eines Fluids, und demzufolge sind diese Falten im wesentlichen geschlossen, wenn das Gerät nicht in Betrieb ist. Während in der Zeichnung (Fig. 1 und 3 bis 7) Zwischenräume zwischen den zwei inneren Wänden der nicht-abgestützten Falten zwecks einer besseren Veranschaulichung gezeigt sind, ist klar, dass tatsächlich die einander gegenüberliegenden Oberflächen im wesentlichen in

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β"'.ηeι* Berührung und die nicht-ab"estüt.^r:ten Falten normalerweise r:eschlonseri sind. Diese nicht-abgestützten Falten -."ünnen sich bei einem fluiddruck öffnen, so dass bei Einleiten von "Blut in das Hämodialyse-Gerät durch den Bluteinlassabschnitt 15 dieses in die nicht-abgestützten halten strömt und diese öffnet, um darin eine Blutströmung zu ermönlictien. Das strömende Blut im Hämodialyse-Gerät wird ständig bei einem Druck gehalten, der geringfügig grosser ist als der Druck des Dialysates (z.B. durch Anlegen eines Vakuums an die Dialysat-Seite), um Wasser vom Blut in das Dialysat quer über die Membran zu treiben, was eine normale Kierenfunktion ist, um überschüssiges Wasser aus dem Blut durch Ultrafiltration zu entfernen, und es bewirkt dieser grössere Druck des Blutes relativ au demjenigen des Dialysates die Trennung der normalerweise geschlossenen nichtabgestütsten Falten und dadurch werden die Durchgänge für die Blutströmung geöffnet. Wie vorstehend erwähnt, können einige andere Bestandteile ebenfalls durch die Membran strömen.

In ähnlicher Weise zeigen die Fig. 1 und 3 bis 7 die Membran 17 in einem -Abstand von den Abstützungsgliedern 18 und 19 und das Abstützungsgliederpaar in jeder Falte oder Kammer in einem Abstand voneinander; es sei jedoch erwähnt, dass dieser Abstand lediglich zwecks einer besseren Veranschaulichung dargestellt und bei einer vollständig zusammengebauten Vorrichtung nicht vorhanden ist.

Wird nach dem Stande der Technik das Blut in das Hämodialyse-Gerät bei einem positiven Druckunterschied zwischen Blut und Dialysat eingeleitet, dehnt sich, die Membran I7 in den Zwischenräumen in den Gitterabstützungen 18 und 19 aus und dadurch werden die geschlossenen nicht-abgestützten Falten geöffnet und es werden dadurch Durchgänge für die Blutströmung durch das Hämodialyse-Gerät geschaffen. Wie bereits gesagt, können jedoch mit der bekannten Hämodialyse-Membran

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nur enge Falten verwendet werden, da sonst die Blut verteilung nicht gleichmässig in den Falten ist, die auf der Seite des Dialyse-Gerätes in der Kähe der Blutöffmmgen grosser ist und in Richtung der Seite der Dialysat-üffnungen abnimmt. Bei Membranen, die einen besseren Bebrieb ermöglichen, insbesondere bei Ultrafiltration und mittlerer Molekülreinigung, d.h. bei Membranen, die im allgemeinen dicker und steifer als die früheren Membranen mit geringerer Wasserdurchlässigkeit und mittlerer Molekülreinigung sind, wird es noch schwieriger, die Durchdringung des Blutes in der und durch die Vorrichtung sicherzustellen sowie dessen gleichmässige Verteilung über die gesamte Oberfläche der Membran und dessen Strömung bei annehmbar niedrigem Druckabfall und annehmbarem Ultrafiltrationpegel. Diese steiferen und dickeren Membranen neigen dazu, Falten mit einen grösseren Radius an ihren vorderen Rändern zu bilden, wobei die sich berührenden vorderen Sander an benachbarten Falten ein Hindernis bilden, die Blutströmung selbst bei negativem Dialysat-Druck zu drosseln.

Es wurde nun gefunden, dass eine verbesserte Blutströmung erzielt v/erden kann, wenn wenigstens das eine der Abstützungs- <;:lieder in jeder Falte (auf der Dialysat-Seite) mit wenigstens einem Schlitz, wie bei 20 und 21 versehen ist, der sich auf der gleichen Seite des Abstützungsgliedes öffnet und zweckmässigerweise vor dem Einlass 13 und/oder der Auslassöffnung 14 für das Blut gelegen ist, wie dies der Fig. zu entnehmen ist. Auf diese V/eise schwillt die Membran auf bzw. beult sich aus, wo sie in jedem Schlitz wie bei 22 und 23 beispielsweise nach unten in diese Schlitze wie in Fig. 5 gezeigt, gelegen ist, um einen Blutströmungsweg mit einem vergrösserten Querschnitt auszubilden, aus dem Blut wie aus einem Kopf- oder Sammelstück oder einem Verteiler über die im wesentlichen gesamte Membranoberfläche im wesentlichen gleichmässig verteilt wird. Der Drosseleffeicb an den vorderen Rändern der Falten (auf der Blutseite), der im anderen

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Fall eintreten würde, insbesondere bei Verwendung relativ steifer Membranen mit hohen mittleren Molekülreinigungseigenschaften wird dadurch im wesentlichen eliminiert oder zumindest grossenteils herabgesetzt.

Das Dialysat tritt in das uämodialyse-Gerät durch die DiaIysat-JSinlassöffnunp; 15 ein und verteilt sich selbst quer über die Breite der abgestützten Falten. Das Dialysat strömt in den abgestützten !«'alten entsprechend der unterbrochenen Linie gernäss den Pfeilen f (siehe Fig. 2) längs der Länge dei' Anordnung in Richtung der· Dialysat—Auslassöffnung 16, aus-der es aus dem !lämodialyse-Gerät austritt.

Das r.lut tritt in das Dialyse-Gerät durch die Bluteinlassöffnung 13 ein und verteilt sich selbst parallel quer über die Breite der nicht-abgesutzten Falten und öffnet diese für eine Strömung in der Aussparung wie bei 22, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Das Blut strömt dann in den nicht-abgestützten Falten in Richtung im allgemeinen parallel zu den Falten bzw. Umbiegungen der Falten längs der Länge des Gehäuses gemäss der ausgezogenen Linie der Pfeile F (siehe Fig. 1 und 2). Das Blut strömt auf der anderen Seite der halbdurchlässigen Membran aus dem Dialysat und vorteilhafterweise in einer Gegenströmung bezüglich der Dialysatströmung zu der Aussparung 23 und zum anderen Ende, wo es aus dem liäraodialyse-Gerät durch den Blutauslassabschnitt 14 austritt.

Unter dem Transmembrandrucl: baucht sich der Abschnitt der Membran, der in einer Berührung mit dem geschlitzten Abstützungsglied 18 ist, in den Schlitz 22 (oder 23) und in eine Berührung mit dem nicht-geschlitzten Glied 19 aus, das an das Glied 1d angrenzt. Demzufolge steuert das Abstützungsgliederpaar 18, 19 in ,-jeder Falte oder Kammer auf der Dialysat-Seite des Dialyse-Gerätes genau die Grosse der vergrösserten querverlaufenden Blutströmung^wege, wie dies am

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deutlichsten in den i'ig. 2 und 5 gezeigt ist. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere bedeutungsvoll, dass die planaren Abstützungsglieder 18 und 19 getrennt oder diskrete Elemente ohne Falten oder andere Sandverbindungeri sind, die andernfalls geringfügige, aber nicht akzeptierbare Veränderungen in ihrer Gesamtdicke bewirken und verhindern könnten, dass die Abstützungsglieder des gesamten Stapels keine exakte parallele Anordnung bezüglich zueinander einnehmen. Diese Parallelität ist zur Erzielung einer Steuerung und Reproduzierbarkeit der Fluidströmung durch das Dialyse-Gerät und für einen genauen Aufbau eines mit dieser Strömung verbundenen Druckabfalls wesentlich.

Die Erfindung kann in anderen Ausführungsformen aufgebaut sein. So kann gemäss der Erfindung jedes der beiden Abstützungsglieder einen Schlitz, der sich auf der gleichen Seite öffnet, vor den entsprechenden Öffnungen aufweisen. Vorteilhafterweise sind diese Schlitze jeweils übereinander angeordnet (siehe Fig. 6). Gemäss dieser Ausführungsform kann das Dialysat nicht immer leicht in Längsrichtung zwischen den tieferen Aussparungen fliessen^ die durch die Membran ausgebildet werden, es ist jedoch der Durchgang für das Blut erhöht. Diese Ausführungsform ist demzufolge bei relativ dicken und/oder relativ steifen Membranen von besonderem Interesse.

Eine andere Ausführungsform ist in der Pig. 7 veranschaulicht, bei der lediglich das eine Abstützungsglied in jedem Ifaltenpaar der Membran eingeführt ist. Jedes Abstützungsglied ist mit einem Schlitz in der Nähe jedes seiner Enden versehen, der sich auf der gleichen Seite öffnet. Die Membran ist gegen jedes Abstützungsglied und gegen sich selbst vor dem Schlitz abgeflacht, und somit wird der gewünschte vergrösserte Durchgang für das Blut auf der Blutseite der Membran geschaffen.

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Die Schlitze erstrecken sich über wenigstens einen wesentlichen i'eil der Breite des Abstiitzungsglied.es. Somit beträgt die Lf'nne der Schlitze wenigstens ca. 0,10 cm (0,040 inch) und .sun 9/10 der "breite des Abstützun_t~S£;liedes gross sein, obrrleich diese exakten Begrenzungen nicht kritisch bzw. bedeutungsvoll sind. Vorteilhaiterweise erstrecken sich die Schlitze über einen grösseren Teil der Breite der Abstützuii~sflieder. Die Durchschnittsbreite der Schlitze liegt im Bereich von ca. 0,254 bis 2,54 era (1/10 bis 1 inch).

Die Abstützungsglieder wie bei 18 und 19 können ,"jede gewünschte Abmessung aufweisen, obgleich eine besonders nützliche Ausgestaltung eine Länge von ca. 31,5 era (12 3/8 inch), eine Breite von ca. 7 cm (2 3/4- inch) und eine iiombinierte Dicke für :'eoes Paar von ca. 0,119 era (3/64- inch) aufweist, wooei die Schlitze ca. 0,95 cm χ 5,5& cm sind (3/L· inch χ 2 3/16 inch), die ca. 2,22 cm (7/8 inch) von beiden Enden beabstandet sind.

im allgemeinen ist die Vorrichtung bezüglich der quer-verlaufenden Vertikalebene P (siehe I'ig. 2) symmetrisch, die durch die Mitte der Vorrichtung verläuft, und es sind die Schlitze in den Abstutzungsgliedern im allgemeinen symmetrisch bezüglich dieser Ebene.

Wie in i'ig. 2 dargestellt, sind die Öffnungen 13 und 14 für das Blut in Verbindung mit der Innenseite der Vorrichtung über vergrösserte Kanäle wie 24a und 25a, die durch die besondere Form der Wand des Gehäuses ausgebildet werden, über die gesamte Höhe des Kerns 12 und somit werden Leitungen für die Blutströmung zu und von der Blutseite der Membran gebildet. Wie dargestellt, sind die Schlitze 20, 21 an dem Hand des Abstützungsgliedes 18 bis etwa auf eine Breite wie die Kanäle 24a, 25a erweitert, und dadurch wird der Eintritt des Blutes und der Austritt des Blutes von der Blutseite über die relativ grossen Bereiche 22 und 23 als Folge eines Zusammenfaliens oder Einbrechens der Membran in die Schlitze,

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wie in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellt, ermögliche.

Die Kanäle 24b, 25b, die in einer Verbindung nit den Dialyse-Öffnungen 15 und 16 sind, gewährleisten eine noch bessere Verteilung des Dialysates über die gesamte Höhe der Vorrichtung .

Die Achsen der Dialyse-Einlass- und -Auslassöffnungen .'.--:önnen im wesentlichen in einer Übereinstimmung oder geringfügig ausserhalb einer Übereinstimmung mit den Enden der Schlitze in den Abstützungsgliedern sein. Fig. 8 zeigt eine derartige Ausführungsform (zwecks Vereinfachung nur das rechte Ende) wo die Achsen der öffnungen geringfügig nach aussen bezüglich der Enden der Schlitze versetzt sind. Die geringfügige Versetzung kann stattdessen geringfügig nach innen sein.

Die Abstützungsglieder oder Abstandshalter, die bei dieser Vorrichtung verwendet werden, können verschiedener Bauart sein, die an sich bekannt sind, um einen geeigneten Abstand zwischen benachbarten Palten aufrechtzuerhalten und zudem ein minimales Hindernis gegenüber der Dialysat-Strömung zu schaffen. Sie sind vorteilhafterweise aus einem nicht-gewebten Kunststoffgitter ausgebildet, das aus zwei Faseroder Drahtschichten gefertigt und hitzeversiegelt ist, wobei jede Schicht in einer anderen Ebene gelegen ist.

Die beiden separaten Abstützungsglieder oder nur das eine Abstützungsglied können bzw. kann in einer einzigen Falte mit der halbdurchlässigen Membran eingeführt sein. In jedem Falle sind diese diskreten Abstützungsglieder in den Falten auf nur einer Seite (der Dialysat-Seite) der Membran angeordnet, kommen in keine Berührung mit dem Blut und liefern ein Dialyse-Gerät, das bemerkenswert kompakt und leistungsfähig ist. Wie bereits beschrieben, entsteht diese Leistunp; in einem grossen Teil aus der Schlitzausbildung der Glieder, die eine beträchtliche Blutströmung mit einer gleichmässi-

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Seren Verteilung und bei einem relativ niedrigen Druckabfall ermöglichen, ohne dass Abstandshalter in den halten auf der Blutseite der henbran vorzusenen notwendig und unerwünschte l''ol~e sind.

Die Schliu.-e in den Abstützungsgliedern können durch verschiedene Einrichtungen oder Methoden gebildet werden, die an sich bekannt sind, beispielsweise durch Schneiden, Durchstossen oder Stanzen, Sägen, Schmelzen und/oder Auflösen in einem geeigneten Lösungsmittel.

Die Vorrichtung wurde im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben, die insbesondere als Hämodialyse-Gerät verwendbar ist, welches vier Öffnungen aufweist, zwei für das Blut und zwei für das Dialysat, und zwar zwecks Behandlung des Blutes. In alternativer Weise kann nur eine einzige öffnung nur für den Ausgang des Ultrafiltrates vorhanden sein. In jedem dieser PaIIe verbessern die vorstehend beschriebenen Merkmale die Zirkulation des Blutes oder eines anderen i'luids und verbessern demzufolge den Wirkungsgrad der Vorrichtung. Diese Vorrichtung kann auch für eine andere Blutbehandlung geeignet sein, beispielsweise als Blutsauerstoffgerät in einer künstlichen Lunge.

Darüber hinaus werden in der Beschreibung die Begriffe "Blut" und "Dialysat" in einer Weise verwendet, um im breitesten Sinne jedwede Fluidarten zu kennzeichnen, die durch Kanäle und öffnungen strömen, und werden lediglich zwecks geeigneter Erläuterung verwendet und sollen auch andere li'luidarten mit beinhalten. Auch können andere Arten von Membranen oder gefalteten Blättern Verwendung finden, wie es für besondere "u'luidarteri erforderlich ist und durch die gewünschte Übertragungseigenschaft zwischen den B'luidarten vorgegeben wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE :

1. Massenübertragungsvorrichtung mit einer halbdurchlässigen gefalteten Membran, um einen Stapel aus akkordeonartigen Falten zu bilden, die zwei Reihen von Fluidkamnern bestimmen, welche sich von entgegengesetzten Seiten des Stapels nach innen erstrecken, und mit einer Vielzahl von diskreten, offenmaschigen planaren Abstutzungsglxedern, die in den Kammern von nur einer der .Reihen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die planaren Abstiitzungsglieder (18) Schlitze (20, 21) angrenzend an entgegengesetzten Enden von diesen aufweisen, um die Strömung eines Fluids in die Kammern der anderen Reihe, welche nicht die Abstützungsglieder enthält, und aus diesen Kammern heraus zu erleichtern.

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INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (17) aus einem Kunststoffilm ausgebildet ist, der eine relativ grosse mittlere Molelcülreinigung aufweist und Ultrafiltrationseigenschaften sowie eine Permeabilität von zumindest 0,05 cc HoO pro Minute pro qm pro ram Hg besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der diskreten Abstützungsglieder (18, 19) in einer übereinanderliegenden Beziehung in Jeder Kammer der einen Reihe angeordnet sind, wobei die Schlitze (20, 21) in nur einem Glied (1S) eines jeden Paars angrenzend an jedes der entgegengesetzten Enden von diesem ausgebildet sind.

4-. Massenübertragungsvorrichtung zur Verwendung in der Hämodialyse und der Ultrafiltration, mit einem Gehäuse, einer halbdurchlässigen Membran, die im Gehäuse angeordnet ist, wobei die Membran gefaltet ist, um einen Stapel aus akkordeonartigen Falten zu bilden, einer Vielzahl von diskreten perforierten Abstützungsgliedern, die mit der Membran verbunden sind, wobei wenigstens ein Abstützungsglied (18) in jeder Falte nur auf der einen Seite der Membran angeordnet ist und die Membran so aufgebaut und angeordnet ist, dass dadurch zwei separate Fluidkammern für Blut und einem Dialysat ausgebildet werden, dass die Dialysat-Kammer auf der einen Seite der Membran und die Blut-Kammer auf der anderen angeordnet ist und dass Öffnungen (13, 14-, 15, 16) die Strömung des Blutes und Dialysats in die entsprechenden Fluidkammern hinein- und aus diesen herausleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützungsglieder (18) mit Schlitzöffnungen (20, 21) im wesentlichen in einer Ausrichtung mit wenigstens einer der Öffnungen (13, 14-) zum Leiten der Blutströmung ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet,

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äass die rswei Abstüt2un,"_;sr;lieder (1c, 1y) in ,jeder i'Oite nur auf der einen Seite der kenbran angeordnet sind, und cass nur das eine dieser beiden Absrützungsglieder ~i'j einer Schli υκϋίί'ηυη;, (20, 21) iir. wesentlichen in einer Ausiichuun.·; mit einer Öffnung (15, 14) su:r. Leiten der Llutstromun ·; ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch <-:c Gezeichnet, dass die Lr.n:~e des Schlitzes (20, 21) wenigst·ens Ü,1O1G CF. (0,040 Inch) und. nicht ~rösser als co. y/1O der breite des Abstützungsrvliedes ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ;e.-:enr^rjeic':.r d_u , dass die üurchschnittsbreite des öchlitses (2t, 21) zwischen 0,25^- und 2,yl· cn (1/10 Inch bis 1 Inch) lie:-t.

v^rorrichtunp.; nach einem der Ansprüche ^z!- bis 7, dadurch .gekennzeichnet, dass die Breite des Schlitzes (20, 21) von der Seite angrenzend an die öffnungen (1$, 14) abninrat, die in einer Verbindung mit Leitungen (24a, 25a) i'ür 31ut -.;ur anderen Seite sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche '\- bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche und der äussere Rand des Schlitzes (20, 21) parallel zur lateralen Seite der Vorrichtung verläuft.

1C. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der seitliche und innere Rand des Schlitzes (20, 21) parallel zur lateralen Seite der Vorrichtung verläuft.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Schlitze (20, 21) im Inneren der Achsen der Öffnungen (15, 16) zum Leiten der

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BAD ORIGINAL

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Dialysatströmung ausgerichtet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 1ü, dadurch "re'-'ennzei chnet, dass die Enden der Schlitze (20, 21) auaserhalb der Achsen der Öffnungen (1^₅ 16) zum Leiten der Dialysatströnunr.· ausgerichtet sind.

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