DE2842118A1

DE2842118A1 - Verfahren und vorrichtung zur blutdialyse in einer kuenstlichen niere

Info

Publication number: DE2842118A1
Application number: DE19782842118
Authority: DE
Inventors: Isamu Kato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1979-04-05
Also published as: JPS5450196A; FR2404439B1; FR2404439A1; JPS5632942B2; DE2842118C2; US4222869A

Description

Verfahren und Torrichtung zur Blutdialyse in einer kunstlichen Niere

Sie Erfindung bezieht eich auf ein Verfahren zur Blutdialyse in tiner künstlichen Niere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1· Sie betrifft fexner eine Vorrichtung zur Blutdialyse in einer künstlichen Niere gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Eine derartige künstliche Niere umfaßt eine flache Membrananordnung, ia welcher das Blut zwischen semipermeablen Membranen von Vielplattenfora strömt und die Dialyseflüssigkeit mit dem Blut durch die Dialyeeaeebran in Eontakt kommt zum Seinigen des Bluts, oder •sie umfaßt ein Hohlrohreyetea, in welchem das Blut während der Zirkulation in einer Anzahl von Hohlrohren gereinigt wird. Ins-

-2-

9098U/1005

besondere ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Blutdialyse gerichtet, welches es ermöglicht, auch Giftstoffe als schädliche Substanzen für die Niere, wie beispielsweise im Blut enthaltenes Methylguanidin und Guanidinsueeinsäure, zu entfernen, welche durch eine herkömmliche Dialysemembran nicht leicht entfernt werden können.

Allgemein haben künstliche Nieren die Punktion, das Blut mit der Dialyseflüssigkeit durch die Dialysemembran in Kontakt zu bringen, wobei schädliche Substanzen für die Niere, wie beispielsweise Wasser, Harnstoff, Harnsäure, Kreatinin, elektrolytische Substanzen wie Natriumionen und Magnesiumionen, Sulfatradikale und Phosphatradikale, aus dem Blut entfernt werden, und Auffüllsubstanzen aus der Dialyseflüssigkeit, wie beispielsweise Kalziumionen, Traubenzucker und Wasser, zum Blut hinzugefügt werden.

Im vorliegenden Zusammenhang, bei der Funktion der künstlichen Niere zum Entfernen von Abfallprodukten derartiger schädlicher Substanzen für die Niere, bedeuten Giftstoffe allgemein derartige schädliche Substanzen für die Niere, welche nicht leicht durch die Dialysemembran entfernt werden können.

Giftstoffe sind organische Substanzen mit höherem oder mittlerem Molekulargewicht (das mittlere Molekulargewicht reicht von 3oo bis 3ooo). Giftstoffe haben derartige Abmessungen, daß sie nicht durch die kleinen öffnungen mit einem Durchmesser von 2o bis 3o S in der Dialysemembran hindurchtreten können, welche gegenwärtig als für ihre Funktion optimal angesehen werden. Wenn der Durchmesser der kleinen öffnungen an der Dialysemembran vergrößert wird, werden andere nützliche Substanzen ebenfalls entfernt, was eine schlechte Wirkung auf das Blut hat. Giftstoffe umfassen beispielsweise Methylguanidin oder Guanidinsuccinsäure mit großer Viskosität. Blut enthält auch nützliche Substanzen, wie beispielsweise verschiedene Aminosäuren, Vitamine und Hormone. Diese Substanzen sind genauso groß, jedoch nicht

-3-909814/1005

so viskos wie Toxine.

In herkömmlichen künstlichen Nieren, welche eine Dialyseflüssigkeit verwenden, sind ein flaches Membransystem, in welchem das Blut während des Strömens zwischen semipermeablen Membranen von Vielplattenform gereinigt wird, oder ein Hohlrohrsystem, in welchem das Blut während der Zirkulation in einer Anzahl von Hohlrohren gereinigt wird, vorgesehen,Derartige Systeme können Substanzen, wie beispielsweise Wasser,Kreatinin, NatriumionBB, Kaliumionen, Sulfatradikale und Phosphatradikale, dialysieren, welche kleiner sind als der Innendurchmesser der Austrittsöffnungen an der Dialysemembran. Jedoch können diese Systeme nicht die Giftstoffe entfernen, welche größer sind als der Durchmesser der Austrittsöffnungen.

Seit einiger Zeit werden Verfahren zum Entfernen dieser Giftstoffe untersucht. Bei einem Verfahren wird beispielsweise Blutplasma, welches Giftstoffe als schädliche Substanzen für de Niere und auch nützliche Substanzen wie Hormone enthält, getrennt, wobei diese im Blutplasma enthaltenen Substanzen ihrerseits in Aktivkohle adsorbiert werden. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß nützliche Substanzen für den menschlichen Körper, wie beispielsweise Hormone, auch entfernt werden können.

Bei einem anderen Verfahren wird Blutplasma, welches Giftstoffe zusammen mit nützlichen Substanzen wie Hormonen und Vitaminen enthält, in einer Dialyseflüssigkeit mittels eines I¹Ut erverfahr ens getrennt, wobei seinerseits Ersatzplasma zugeführt wird. Derartiges Ersatzplasma ist nicht dasselbe wie das gewöhnliche Blutplasma hinsichtlich dessen sämtlicher Eigenschaften und somit nicht mehr als ein Ersatzstoff. Daher ist dieses Verfahren nicht ausreichend zur Verbesserung des Zustandes eines Patienten und es muß in jeder Hinsicht weiter verbessert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches

9098U/1005

und wirksames Dialyseverfahren sowie eine Dialysevorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen beseitigen und bei welchen insbesondere Giftstoffe als schädliche Substanzen für die Niere selektiv aus dem Blut herausdialysiert werden. Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dialysieren von Blut zu schaffen, bei welchem für die Niere schädliche Substanzen, welche Giftstoffe enthalten, wirksam aus dem Blut herausdialysiert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch die Kennzeichenmerkmale der Ansprüche 1 und 4- gelöst. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt also das Aufbringen einer pulsierenden Druckänderung auf die Dialyseflüssigkeit eine wiederholte Expansion und Kontraktion von unzähligen öffnungen an der Dialysemembran, wodurch Giftstoffe mit großer Viskosität und Elastizität und mit größerem Durchmesser als dem der kleinen öffnungen an der Dialysemembran aus diesen kleinen öffnungen herausgedrückt und dialysiert werden, während nützliche Substanzen, wie beispielsweise Vitamine, Hormone und dergleichen, welche genauso groß, (jedoch weniger zäh wie die Giftstoffe sind, im Blutplasma schweben und nicht aus den kleinen öffnungen herausgedrückt werden können.

Eine Anzahl von sogenannten Dialyseelementen von Kapselform, welche am Blutzirkulationspfad im Dialysegefäß angeordnet sind, verhindern, daß die Druckänderungen der Dialyseflüssigkeit eine Änderung der Blutdurchflußmenge herbeiführt. Wenn der Volumenanteil, welcher vom Blutplasma in der Kapsel eingenommen wird, vergrößert wird, und darüber hinaus die Kapsel klein gemacht wird, wird der Anteil des Blutplasmas im Verhältnis zum Blut innerhalb der Kapsel vergrößert, wodurch die Dialyse der für die Niere schädlichen Substanzen, welche Giftstoffe enthalten, wirksamer durchgeführt werden kann.

9098U/1005 ~⁵~

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines sogenannten Dialyseelementes, das heißt eines BlutStrömungspfades von Kapselform, welches durch eine die vorliegende Erfindung enthaltende Dialysemembran gebildet wird,

Figur 2 eine stark schematisierte Ansicht von verschiedenen Kapselformen' ,

Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer oberen Halteplatte,

Figur 4· eine perspektivische Darstellung eines Teils einer unteren Halteplatte,

Figur 5 eine Draufsicht der Blutoberfläche der unteren Halteplatte, Figur 6 eine Draufsicht der Dialyseoberfläche der unteren Halteplatte, Figur 7 eine perspektivische Darstellung einer Dialysemembran,

Figur 8 eine Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenbauzustandes der Dialysemembran mit der oberen sowie der unteren Halteplatte,

Figur 9 eine perspektivische Darstellung der Blutseite eines Dialysegefäßes mit einem Negativdruckteil und einem Positivdruckteil ,

Figur io eine perspektivische Darstellung der Dialyseflüssigkeitsseite des DialysegefSßes,

9098U/100B

Figur 11 eine perspektivische Darstellung eines Gehäuses des Dialysegefäßes,

Figur 12A ein Fließdiagramm,welches zeigt, daß ein pulsierender Druck auf die Dialyseflüssigkeit aufgebracht wird und schädliche Substanzen für die Niere im Negativdruckteil des Dialysegefäßes entfernt werden und Auffüllsubstanzen zum Blut aus der Dialyseflüssigkeit im Positivdruckteil zugefügt werden,

Figur 12B ein Diagramm zur Veranschaulichung des Druckzustandes in verschiedenen Teilen der Figur 12 A,

Figur 13 eine schematische Darstellung, welche veranschaulicht., wie Giftstoffe aus den Austrittsöffnungen an der Dialysemembran herausgedrückt werden,

Figur 14- eine perspektivische Darstellung eines Dialysegefäßes vom Hohlrohrtyp, welches mit Dialyseelementen versehen ist,

Figur 15A eine schematische Ansicht des Blutstromungspfades vom Hohlfasertyp, bei welchem teilweise Abschnitte mit kleinem Durchmesser ausgebildet sind,

Figur 15B eine schematisierte Darstellung eines Blutstromungspfades vom Hohlfasertyp, wobei das Rohr teilweise gedrückt ist,

Figuren 150 und 15D perspektivische Ansichten der Figur 15B,

Figuren 15E und 15F schematisierte Schnittansichten des Blutstromungspfades ,

Figur 16A einen schematisierten Schnitt durch eine Anzahl von Dialyseelementen, welche innerhalb des Dialysegefäßes angeordnet

9098U/1005

sind,

Figur 16B eine Darstellung zur Veranschaulichung der Blut- und der Plasmaschicht innerhalb des Dialyseelements, und

Figur 160 einen Längsschnitt von Figur 16B.

Zunächst sei angenommen, daß ein Giftstoff ein elastischer Körper mit großer Viskosität ist, wie oben beschrieben. Somit hat eine Dialysemembran mit guter Dialysewirkung vorzugsweise eine geringe Gleitreibung und eine geringe Dicke, und ferner sind die unzähligen öffnungen an der Membran von gleichem Durchmesser. Gegenwärtig werden Membranen aus Zellulose oder Akrylnitril verwendet. Eine Membran aus Teflon ist besser als eine Membran aus Zellulose oder Poly-Akrylnitril hinsichtlich der Gleitreibung, sie ist jedoch schlechter hinsichtlich der Formbeständigkeit. Sie muß daher mittels einer Halteplatte in Form gehalten werden. Wenn semipermeable Membranen mit geringen Formeigenschaften und besserer Dialysewirkung zukünftig entwickelt werden, können Dialyseelemente auch in diesem Fall mit Hilfe einer Halteplatte ausgebildet werden.

Der Zustand des Bluts, welches durch das Blutgefäß fließt, wird in Betracht gezogen. Wenn der Durchmesser des Blutgefäßes klein ist, sammeln sich rote Blutkörperchen im Bereich der Mittelachse weg von der Gefäßwand, was aufgrund eines sogenannten Mittenkonzentrationseffekts erfolgt. Daher bildet sich eine Plasmaschicht nahe der Gefäßwand. Die Dicke der Plasmaschicht beträgt wenige Mikron und ist unabhängig vom Durchmesser des Blutgefäßes. Je kleiner der Radius der Blutkapillare wird, umso größer wird der Anteil der Plasmaschicht von niedrigerer Viskosität in Relation zu der Schicht, welche Blutkörperchen von höherer Viskosität enthält.

Blut zeigt eine nicht dem Newton'sehen Gesetz entsprechende Viskosität, welche bei kleiner werdendem Durchmesser des Blutgefäßes absinkt. Daher fließen in der Blutkapillare die Blutkörperchen

9098U/1005 ~⁸~

schneller als das Blutplasma. Wenn das durch die Blutkapillare fließende Blut plötzlich in das Blutgefäß größeren Durchmessers eingeführt wird, neigen die Blutkörperchen von größerer Masse und größerer Durchflußmenge dazu, weiterzuströmen und diffundieren nicht plötzlich. Ein auf diese Weise erzeugter Luftspalt ist natürlich dazu geeignet, mit der Plasmaschicht nahe der Wand gefüllt zu werden. Wenn die Plasmaschicht von.wenigen Mikron Dicke plötzlich vergrößert wird, wird der Umfang der Molekularbewegung der in der Plasmaschicht enthaltenen Substanzen vergrößert. Unter Ausnutzung dieses Effekts werden Kapselformen von Dialysemembranen mit semipermeablen Eigenschaften ausgebildet.

Ein Blutströmungspfad von Kapselform, welcher durch eine Dialysemembran gebildet ist, wird hier Dialyselement S genannt.

Gemäß Figur 1 ist ein Blutzirkulatxonspfad aus einer Dialysemembran 1 mit semipermeablen Eigenschaften gebildet. Wenn das Blut plötzlich von einem Strömungspfad m kleineren Durchmessers in einen kapseiförmigen Strömungspfad η größeren Durchmessers eingeführt wird, bildet die Blutströmung im Strömungspfad m kleineren Durchmessers einen Kern 2 (rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen, Blutplättehen und Blutplasma) sowie eine Plasmaschicht 3 von wenigen Mikron Dicke an der Wand, während im kapseiförmigen Strömungspfad η größeren Durchmessers der Kern 2 vergrößert wird und eine dicke Plasmaschicht 3 dort an der Wand gebildet wird.

Da die Dicke der Blutplasmaschicht 3 im kapseiförmigen Zirkulationspfad η des Dialyseelements S größer ist als in dem Zirkulationspfad η geringeren Durchmessers im Normalzustand kann eine molekulare Bewegung der verschiedenen in der Blutplasmaschicht 3 im kapseiförmigen Zirkulationspfad η enthaltenen Substanzen aufgrund der wenigeren Kollisionen mit dem Kern 2 frei erfolgen. Dies ergibt eine merklich verbesserte Dialysewirkung als bei einem herkömmlichen Blutzirkulationspfad. Ferner ist der äußere Umfang des kapseiförmigen

-9-9098U/1005

Zirkulationspfades η mit einer Dialyseflüssigkeit 4 gefüllt.

Als Dialysegefäß kann für die vorliegende Erfindung ein bekanntes Gefäß verwendet werden, jedoch hat das Dialysegefäß T mit einem sogenannten Dialyseelement S, welches den Blutzirkulationspfad η von Kapselform mit der Dialysemembran 1 bildet, eine besonders gute Dialyseleistung, wie oben beschrieben. Nachfolgend wird das Dialysegefäß T mit dem Dialyseelement S näher erläutert. Gemäß Figur 1 umfaßt das Dialysegefäß T eine Anzahl von Dialyseelementen S, von denen je.des einen kapseiförmigen Zirkulationspfad η bildet. Gemäß den Figuren 3 bis 6 sind eine obere Halteplatte 5 und eine untere Halteplatte 6 aus Metall, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, oder Kunststoff, wie beispielsweise hochdruck-beständigem Polyäthylen von geringer Dichte, mit einer Anzahl von Langlöchern h versehen, welche an entsprechenden Oberflächen angeordnet sind. Die Blut-Oberfläche ist symmetrisch an der oberen Oberfläche der unteren Halteplatte 6 und der unteren Oberfläche der oberen Halteplatte 5 gebildet, während die Dialyseflüssigkeit-Oberfläche symmetrisch an der oberen Oberfläche der oberen Halteplatte 5 und der unteren Oberfläche der unteren Halteplatte 6 gebildet ist. Ferner können verschiedene Arten von Kapselformen der Dialyselemente S verwendet werden, von welchen Beispiele in Figur 2 gezeigt sind.

Gemäß den Figuren 7 und 8 ist jede der Dialysemembranen 1 zwischen der oberen Halteplatte 5 und der unteren Halteplatte 6 angeordnet.

Wie aus den Figuren 9 und 1o ersichtlich, ist das Dialysegefäß T in einen Negativ- oder Unterdruckteil A und einen Positiv- oder Überdruckteil B aufgeteilt. Die obere Oberfläche der unteren Halteplatte 6 und die untere Oberfläche der oberen Halteplatte 5 bilden zusammen ein Schichtkonstruktions-Set, wobei die Dialysemembran 1 mit semipermeablen Eigenschaften zwischen diesen beiden Oberflächen derart angeordnet ist, daß das Dialyseelment S gebildet/.Mehrere Schichtkonstruktions-Sets sind im Unterdruckteil A und im Überdruckteil B zusammengeschichtet« Das Blut strömt durch einen Einlaß 7

9098H/1005

hinein und aus einem Auslaß 8 heraus. Die Dialyseflüssigkeit 4- tritt durch einen Einlaß 9 in den Unterdruckteil A ein und strömt aus diesem durch einen Auslaß 1o wieder heraus. Die Dialysgflüssigkeit 4· tritt durch einen Einlaß 11 in den Überdruckteil B/und strömt durch einen Auslaß 12 aus diesem wieder heraus. Die Bezugsziffer 13 kennzeichnet eine Trennplatte zwischen dem Unterdruckteil A und dem tiberdruckteil B. Mit 14· ist eine Bodenplatte und mit 15 eine Kopfplatte bezeichnet. Das Dialysegefäß T ist in einem Gehäuse 16 eingeschlossen, wie in Figur 11 gezeigt. Das Gehäuse 16 umfaßt einen Körper 17, eine Seitenplatte 18 für Blut, eine andere Seitenplatte 19 für Dialyseflüssigkeit und einen Deckel 2o.

Ein Verfahren zum Entfernen von Giftstoffen mittels des Dialysegefässes T wird nachstehend beschrieben. Gemäß den Figuren 12, 9 und 1o tritt Arterienblut vom menschlichen Körper in den Unterdruckteil A des Dialysegefäßes T durch den Einlaß 7 ein. Im Unterdruckteil A werden für die Niere schädliche Substanzen, wie beispielsweise Gifte, während des Hindurchtretens durch das Dialyseelement S entfernt. Ferner zirkuliert das Blut im Uberdruckteil B, wo Auffüllsubstanzen aus der Dialyseflüssigkeit ^ zum Blut hinzugefügt werden, wonach das aufbereitete Blut durch den Auslaß hinaus zum menschlichen Körper strömt·

Andererseits fließt die Dialyseflüssigkeit 4 aus einem Vorratsbehälter 21 durch ein Druckregelventil 22 und tritt in den Überdruckteil B des Dialysegefäßes T durch dessen Einlaß 11 ein. Der Überdruckteil B, welcher mit positiven/eingestellt ist, führt die oben erwähnten Auffüllsubstanzen von der Dialyseflüssigkeit 4· zum Blut mittels Osmose zu, wodurch das Blut aufbereitet wird. Danach fließt die Dialyseflüssigkeit 4- durch den Auslaß 12 in ein Einstellventil 23 für pulsierenden Druck.

Das Druckeinstellventil 23 wird periodisch betätigt mittels eines Nockens, welcher durch einen Motor M eines Impulsgenerators 24· ge-

9099U/1006

dreht wird, wodurch sich eine pulsierende Änderung des Drucks in der Dialyseflüssigkeit 4- ergibt. Der pulsierende Druck wird auf den Unterdruckteil A im Dialysegefäß T durch den Einlaß 9 übertragen und wirkt auf das Dialyseelement S. Ferner kann die pulsierende Änderung des Drucks auch durch Betätigung des Einstellventils 27> für pulsierenden Druck anstatt mit dem Impulsgenerator erzeugt werden, indem man die Bewegung des Bauchmuskels ausnützt, welche durch das Atmen des Menschen herbeigeführt wird.

Gemäß Figur 13 gibt es unzählige Austrittsöffmangen 25, welche auf der Dialysemembran 1 von Kapselform verstreut sind. Jede der Ausstritts öffnungen 25 führt abwechselnd eine plötzliche Verringerung oder Vergrößerung ihres Durchmessers aus entsprechend der Zugspannungsänderung der Membranoberfläche. Dieser Expansions- und Kontraktionsvorgang wird kontinuierlich wiederholt. Natürlich können für die Niere schädliche Substanzen, welche im Blut enthalten sind und einen geringeren Durchmesser als den der Austrittsöffnungen 25 aufweisen, leicht entfernt werden. Sogar im Falle von schädlichen Substanzen mit einem Durchmesser, der größer als der der

/ können.
Austrittsoffnungen 25 ist/organxsche Giftstoffpartikel M von höherem oder mittlerem Molekulargewicht, welche viskos sind und einen elastischen Körper haben, auf eine Weise entfernt werden, daß dank dem Expansions- und Kontraktionsvorgang der Austrittsoffnungen 25 die Giftstoffpartikel durch die Druckdifferenz zwischen dem Blut und der Dialyseflüssigkeit und durch den osmotischen Druck gedruckt werden und danach aus den Austrittsoffnungen 25 herausgequetsoht werden. Dies erfolgt deshalb, weil die Verringerung des Durchmessers eine Spannung innerhalb des Giftstoffpartikels M erzeugt, und im Anhäufungszustand der Spannungskraft expandieren die Partikel durch Expansion der Austrittsoffnungen 25 und werden in diese mittels der Druckdifferenz und des osmotischen Drucks hineingedrückt· Eine Wiederholung dieses Vorgangs bewirkt, daß der Giftstoffpartikel M hindurchgequetscht und schließlich in die umgebende Dialyseflüssigkeit ausgeleert wird. Hierbei werden nützliche Substanzen, wie beispielsweise Aminosäuren, Vitamine und Hormone, nicht

-12-9098U/1005

durch, die Austrittsöffnungen 25 während des Expansions- und Kontraktionsvorgangs herausgelassen, da diese Substanzen genauso groß wie die Giftstoffpartikel M sind und aufgrund ihrer geringen Viskosität im Blutplasma strömen.

Die Dialyseflüssigkeit 4, welche den Unterdruckteil A verläßt, tritt durch den Auslaß· 1o, einen Gasentfernungsbehälter 26, eine volumetrische Pumpe 27 und ein Filtergefäß 28 hindurch und wird zum Speicherbehälter 21 zurückgeführt. In der Dialyseflüssigkeit 4- enthalte ne Gase werden nach außen über eine Abführpumpe 29 abgeführt.

Figur 12B veranschaulicht die Relation der Drücke der Dialyseflüssigkeit innerhalb des Dialysegefäßes T und den Pumpen, wie in Figur 12 A gezeigt, mit Bezug auf den Atmosphärendruck, wobei der Überdruckteil B im positiven Druck mit Bezug auf den Atmosphärendruck liegt, während der Unterdruckteil A im negativen Druck liegt.

Der Blutzirkulationspfad in dem Dialyseelement S kann in einem Dialysegefäß vom Hohlrohrtyp (auch Hohlfasertyp genannt) angeordnet sein. Dies in Figur 14 gezeigt.

In Figur 15 ist eine Ausführungsform des BlutZirkulationspfades vom sogenannten Hohlfasertyp gezeigt, wobei der Blutzirkulationspfad im Dialyseelement S durch eine Hohlfaser gebildet ist. Gewöhnlich beträgt der Innendurchmesser eines hierzu verwendeten Rohrs etwa 0,4 bis 0,1 mm. Der Zirkulationspfad m geringeren Durchmessers ist als Rohr mit kleinem Durchmesser gemäß Figur 15A ausgebildet oder als zusammengedrücktes Rohr ma gemäß Figur 15B (wozu perspektivische Darstellungen in den Figuren 150 und 15D enthalten sind).

Gemäß den Figuren 15E und 15F fließt das Blut längs einer Strömungslinie 15A im Dialyseelement. In einem mit "x" gekennzeichneten Bereich 15B bildet das Blutplasma eine isolierte Plasmaschicht. Wenn eine Druckänderung auf die Dialyseflüssigkeit aufgebracht wird, indem das Innenvolumen plötzlich vom Strömungspfad η großen Durchmessers

-13-9098U/1005

1(

der Kapselform zum Strömungspfad m kleinen Durehmessas verringert wird, ist der Einfluß der Änderung der Strömungsmenge des Bluts herbeigeführt durch die Druckänderung klein und die Wirkung der Zugspannungsänderung erscheint an der Oberfläche der Dialysemembran entsprechend der Druckänderung.

Die Dialysemembran ausgebildet in Schi an gen f cam durch eine Flachmembran oder vom zusammengeschichteten Typ ist bekannt» Die Ausführungsformen gemäß den Figuren 3 und 4- zeigen viele parallel angeordnete Diälyseelemente S. Es ist leicht denkbar, daß viele Dialyseelemente eng beieinander parallel angeordnet sind und ferner, daß die Randmembranen zwischen benachbarten Elementen entfernt werden derart, daß eine Dialyselementengruppe gebildet wird. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 16 gezeigt.

In Figur 16A ist die Dialysemembran 1 längs einer flachen Halteplatte 16A angeordnet, die Blutströmung eC tritt durch den Blutzirkulationspfad β hindurch, und eine Anzahl von Dialyseelementen 16B sind in Parallelschaltung angeordnet. In Figur 16B sind die Strömungslinien 160 des Bluts und der Plasmaschicht 16D in den Dialyseelementen 16B dargestellt. Figur 160 zeigt eine geschnittene Seitenansicht der Dialyseelemente 16B.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform strömt das Blut von 4· Blutzirkulationspfaden ^₁, ^₂, β , und β^ in eine Dialyseelementengruppen 16B hinein oder in umgekehrter Richtung.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Blutdialyse durch Aufbringen einer Zugspannungsänderung auf die Dialyse-membranoberfläche und wiederholtes Expandieren und Kontrahieren der Durchtrittsöffnungen in dieser, wobei Giftstoffe wie für die Niere schädliche Substanzen unter Ausnutzung ihrer Viskosität selektiv entfernt werden können. Die Dialyseleistung wird merklich verbessert in der Hinsicht, daß daß Dialysegefäß in DxalysesLementkonstruktion

9098U/1005

ausgebildet ist und ein Blutzirkulationspfad von Kapselform aus der Dialysemembran gemacht ist. Somit ergibt sich, daß das Dialysegefäß in sehr geringer Größe ausgeführt werden kann. Zahlenmäßig kann es bis zu Abmessungen von i/2o im Vergleich zum herkömmlichen Typ gemacht werden. Ferner können die pulsierenden Druckänderungen erzeugt werden durch Betätigung eines Einstellventils für pulsierenden Druck, wobei man die Wirkung des Bauchmuskels, welche durch die Atmung des Menschen herbeigeführt wird, anstelle des Impulsgenerators .ausnutzt, sodaß die Vorrichtung leicht in kleinerer Gr-öße ausgeführt werden kann. Somit kann eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem menschlichen Körper angefügt werden, was eine überragende Wirkung hat.

-.15-Ö098U/1005

Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE

ΊVerfahren zur Blutdialyse in einer künstlichen Niere, wobei eine Dialyseflüssigkeit in einem Dialysegefäß zirkuliert und zu dialysierendes Blut durch einen Blutzirkulationspfad strömt, welcher durch eine Dialysemembran gebildet ist, die in Kontakt mit der Dialyseflüssigkeit steht, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: Aufbringen einer pulsierenden Druckänderung auf die Dialyseflüssigkeit innerhalb eines Unterdruckteils des Dialysegefässes, Einleiten einer Zugspannungsänderung in die Dialysemembranoberfläche, wiederholtes Expandieren und Kontrahieren des Durchmessers von unzähligen Austrittsöffnungen an der Dialysemembran, selektives Entfernen von Substanzen mit größerem Durchmesser als dem der Austrittsöffnungen und von im Blut enthaltenen Giftstoffen durch die Austrittsöffnungen hindurch sowie Hinzufügen von Auffüllsubstanzen aus der Dialyseflüssigkeit in einem Überdruckteil des Dialysegefässes zum Blut mittels osmotischen Drucks.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blut in einem Blutzirkulationspfad strömt, welcher einen Strömungskanal aufweist, der durch eine Anzahl von aufeinanderfolgend verbundenen Dialyseelementen gebildet ist, wobei die Dialyseelemente aus einer in eine Kapselform erweiterten Dialysemembran bestehen, das im Blut enthaltene Blutplasma in den Dialyseelementen abgetrennt wird, wobei die Dicke der Plasmaschicht an beiden Enden des Dialyseelements vergrößert wird, die Dialyseflüssigkeit mit der expandierten Oberfläche von Kapselform in Kontakt gebracht wird und für die Niere schädliche im Blut enthaltene Substanzen herausdialysiert werden.

3.Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Blut enthaltenen für die Niere schädlichen Substanzen

9098U/1005

A/

durch Betätigung eines Einstellventils für pulsierenden Druck entsprechend der Bewegung des Bauchmuskels eines Menschen herausdialyisert werden, wobei eine pulsierende Druckänderung auf die Dialyseflüssigkeit im Unterdruckteil aufgebracht wird.

^Vorrichtung zur Blutdialyse in einer künstlichen Niere, mit einem Dialysegefäß zur Zirkulation einer Dialyseflüssigkeit und einem Blutzirkulationspfad zur Zirkulation des zu dialysierenden Bluts, welcher durch eine Dialysemembran gebildet ist, die in Kontakt mit der Dialyseflüssigkeit steht, gekennzeichnet durch einen im Dialysegefäß (T) ausgebildeten Unterdruckteil (A), innerhalb welches eine pulsierende Druckänderung auf die Dialyseflüssigkeit aufbringbar ist, wobei eine Zugspannungsänderung in die Dialysemembranoberfläche einleitbar ist derart, daß der Durchmesser von unzähligen Austrittsöffnungen (25) an der Dialysemembran (1) wiederholt expandiert und kontrahiert wird und Substanzen mit größerem Durchmesser als dem der Austrittsöffnungen (25) und im Blut enthaltenen Giftstoffe (M) durch die Austrittsöffnungen (25) hindurch selektiv entfernt werden, sowie gekennzeichnet durch einen im Dialysegefäß (T) ausgebildeten Überdruckteil (B), innerhalb welches Auffüllsubstanzen aus der Dialyseflüssigkeit mittels osmotischen Drucks zum Blut hinzufügbar sind.

5«Vorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß der Blutzirkulationspfad (m, n; ma, η) einen Strömungskanal aufweist, der durch eine Anzahl von aufeinanderfolgend verbundenen Dialyseelementen (S, 16B) gebildet ist, wobei die Dialyseelemente (S, 16B) aus einer in eine Kapselform erweiterten Dialysemembran (1) bestehen, in ihnen das im Blut enthaltene Blutplasma (3, 15B, 16D) mit an den Enden des Dialyseelements (S, 16B) vergrößerter Dicke der Plasmaschicht abtrennbar ist und die Dialyseflüssigkeit mit der erweiterten Oberfläche von Kapselform in Kontakt bringbar ist zum Herausdialysieren von für die Niere schädlichen Substanzen aus dem Blut.

-17-9099U/100B

284244*

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein Einstellventil (23) für pulsierenden Druck, welches entsprechend der Bewegung des Bauchmuskels eines Menschen betätigbar ist derart, daß eine pulsierende Druckänderung auf die Dialyseflüssigkeit im Unterdruckteil (A) aufbringbar ist zum Herausdialysieren der im Blut enthaltenen für die Niere schädlichen Substanzen.

9098U/1005