DE2844941A1 - Vorrichtung zur diffusion und/oder filtration von stoffen zwischen zwei fliessmitteln durch semipermeable membranen - Google Patents

Vorrichtung zur diffusion und/oder filtration von stoffen zwischen zwei fliessmitteln durch semipermeable membranen

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DE2844941A1 DE19782844941 DE2844941A DE2844941A1 DE 2844941 A1 DE2844941 A1 DE 2844941A1 DE 19782844941 DE19782844941 DE 19782844941 DE 2844941 A DE2844941 A DE 2844941A DE 2844941 A1 DE2844941 A1 DE 2844941A1
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diffusion und/oder Filtration von Stoffen zwischen zwei Fliessmitteln durch semipermeable Membranen in Form von dünnwandigen Röhrchen oder Fasern, die dazu dienen, vom einen der erwähnten Fliessmittel durchströmt zu werden, während es an der Aussenseite vom zwei ten dieser Fliessmittel umgeben ist, wobei Sammelelnläufe bzw. Sammelaus laufe für das jeweilige Fliessmittel angeordnet sind und wobei das erwähnte zweite Fliessmittel dazu dient, durch zwei oder mehrere miteinander verbundene Kammern geleitet zu werden, wobei durch jede eine oder mehr Röhren hindurchführen.
Eine Vorrichtung der vorerklärten Art ist beispielsweise durch die deutsche Patentanmeldung P 26 32 044.5 bekannt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Verbesserung der bekannten Vorrichtung.- Sie soll speziell für die Massenproduktion passend gemacht werden, und zwar unter Beibehaltung oder Verbesserung der guten Strömungsverhältnisse der jeweiligen Flüssigkeiten, die für die bekannte Vorrichtung kennzeichnend sind. Gleichzeitig wird eine grosse Dichtheit zwischen den Strömungsbahnen für die jeweiligen Flüssigkeiten und damit eine grosse Sicherheit, kombiniert mit guter Funktion, angestrebt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Stapel der die erwähnten Kammern bildenden, länglichen Rahmen zusammengehalten zwischen einer Bodenplatte und einer Kopfplatte, mit Hilfe von mindestens einem und vorzugsweise zwei U-förmigen Endstücken, die mit ihren Schenkeln den grösseren Teil der Langseiten des Stapels zwischen den erwähnten Kopf- und Bodenplatten decken, angeordnet ist.
Durch diese Konstruktion werden die vorerwähnten Bedingungen erfüllt, wobei sich die fertige Konstruktion gleichzeitig aus einer nicht allzu grossen Zahl produktxonsmässig leicht herstellbarer Teile zusammensetzen lässt.
Die erwähnten Sammeleinläufe bzw. Sammelauslaufe für die beiden Fliessmittel werden vorzugsweise in den U-förmigen Endstücken angebracht. Eine einfache Konstruktion der Letzterwähnten kommt zustande, wenn sie mit Einsatzstücken versehen werden, die angeordnet sind, um die jeweiligen Sammeleinläufe und Sammelausläui
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zustandezubringen und die dichtend an die Enden des Stapels von Rahmen und darin angeordneten Faserbündeln angedrückt werden.
Um die durch die Vorrichtung strömenden Flüssigkeiten besichtigen zu können, kann man die erwähnten Kopf- und Bodenplatten aus durchsichtigem Material herstellen. Hierdurch können beispielsweise eventuelle Leckagen leicht entdeckt werden.
Kopf- und Bodenplatten können so angeordnet sein, dass sie einen Kanal zur Durchströmung des erwähnten zweiten Fliessmittels von einem Einlauf für dieses in einem der Endstücke zu einer ersten der erwähnten Kammern bzw. zur Durchströmung dieses zweiten Fliessmittels von einer letzten, in Serie mit dieser Kammer gekoppelten Kammer nach einem Auslauf im entgegengesetzten Endstück enthalten.. Hierdurch können ohne wesentliche Verdickung der Konstruktion einfache StrömungsVerhältnisse zustandegebracht werden.
Der Stapel ist vorzugsweise aus einer Zahl von im Querschnitt U-förmigen Rahmen zusammengesetzt, in denen Faserbündel und dazw:. sehen angebrachte, deckelartige Zwischenwände angeordnet sind, die zwischen sich und den Stegen.der U-förmigen Rahmen Zwischenkammern zustandebringen, die in Serie mit und wechselweise mit den die Faserbündel enthaltenden Kammern eingeschaltet sind. Hierdurch wird es möglich, einen reinen Gegenstrom zwischen den beiden strömenden Fliessmitteln zu bewirken.
Der Sammeleinlauf für das erwähnte erste Fliessmittel kann aus einem zentralen Kanal bestehen, der vorzugsweise wesentlich winkelrecht zur Längsrichtung des Stapels angeordnet ist und mit mehreren Verteilerkanälen in Verbindung steht, von denen ein jeder dieses erste Fliessmittel in die offenen Enden der Fasern in einem separaten Bündel solcher Fasern hineinleitet. Hierdurch kann man in den jeweiligen Faserbündeln sehr gleichartige Strömungsverhältnisse erzielen.
Eine einfache Konstruktion erhält man, wenn dem Sammelauslauf für das erwähnte erste Fliessmittel die gleiche Konstruktion gegeben wird, wie dem Sammeleinlauf desselben. Der Auslauf wird hierbei zweckmässigst in dem entgegengesetzten Endstück angeordnet.
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Zur weiteren Verbesserung der Strömungsverhältnisse für das erwähnte zweite Fliessmittel können eine oder mehrere Wände der Kammern zur Zustandebringung von Turbulenz oder anderer Wirbelbildung im ausserhalb der Fasern strömenden Fliessmittel profiliert sein.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist vor allen Dingen zur Benutzung als sogenannte künstliche Niere vorgesehen. Sie wird dal nachstehend unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die ein Beispiel derselben zeigen. Den Fachmann ist jedoch klar, dass die Konstruktion auch für andere Verfahren, als zur Dialyse von nierenkranken Patienten, benutzt werden kam Sie ist beispielsweise für gleichartige Verfahren, wie Diafiltration bzw. Ultrafiltration brauchbar, wobei einer der Einlaufe, falls erwünscht, fortgelassen werden kann. Der Erfindung kann ferner im Zusammenhang mit Störungen in z.B. der Leber, der Pankreas oder anderen Organen verwendet werden.
Alternativ ist die erfindungsgemässe Vorrichtung als sogenannter Oxygenator brauchbar, wobei eines der erwähnten Fliessmittel aus Blut und das andere aus Sauerstoff oder einer Sauerstoffmischung besteht. Mit Fliessmittel sind hier also sowohl Gase als auch Flüssigkeiten gemeint.
Die erwähnten, vorzugsweise dünnwandigen Röhren bestehen zweckmässigst aus Fasern mit kapillaren Durchströmungskanälen. Auch gröbere Dimensionen sind jedoch denkbar.
Die Erfindung wird also nachstehend unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die eine vorgezogene Ausführung des Erfindungsgegenstandes darstellen. Es zeigen:
Fig. 1 einen längsgehenden Schnitt durch die als Beispiel gezeigte Vorrichtung.
Fig. 2 einen Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1.
Fig. 3 eine Endsicht der gleichen Vorrichtung. Fig. 4 eine Draufsicht der gleichen Vorrichtung. Fig. 5 eine Seitensicht der gleichen Vorrichtung.
Die als Beispiel dargestellte Konstruktion ist, wie am-besten am Fig. 1 und 2 ersichtlich, aus einer Zahl von Rahmen 1 mit darin angebrachten Faserbündeln 2 zusammengesetzt. Die Rahmen sind hiei bei zwischen einer Bodenplatte 3 und einer Kopfplatte 1^
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angeordnet. Die Bezeichnungen Bodenplatte bzw. Kopfplatte sind hierbei im Hinblick auf die in Pig. 1 und 2 gezeigte Lage gewählt worden. Dem Fachmann ist aber klar, dass die gezeigte Konstruktion unabhängig von der Lage fungiert. Im übrigen wird sie vorzugsweise in vertikaler Lage benutzt.
Die Fasern in den Faserbündeln 2 sind mit ihren offenen Enden in Block 5 aus einer Dichtungsmasse, beispielsweise Polyuretan, eingegossen.
Der Stapel von Rahmen 1 mit anderen angeordneten Faserbündeln 2 wird, wie am besten aus einem Vergleich zwischen Fig. 2 und 4 hervorgeht, von U-förmigen Endstücken 6 und 7 zusammengehalten. Diese Endstücke weisen Schenkel 6a und 6b bzw. 7a und 7b auf. Ferner sind die Endstücke 6 und 7 mit Einsätzen 6c und 7c ausgerüstet.
Falls man die gezeigte Konstruktion als sogenannte künstliche Niere benutzt, wird durch Einlauf 8 in Endstück 7 Blut zugeführt und durch Auslauf 9 in Endstück 6 abgeleitet. In gleicher Weise wird durch Einlauf 10 in Anschlusstutzen 10a, der an Endstück 6 angebracht ist, Dialyseflüssigkeit zugeführt. Die Dialyseflüssigkeit wird dann durch einen Auslauf 11 in Auslaufstutzen lla, der an Endstück 7 angebracht ist, abgeleitet.
Das Blut wird von Einlauf 8 aus durch parallel geschaltete Kanäle 12 nach Verteilerkanälen 13 hingeleitet. Ein solcher Verteilerkanal 13 ist genau vor jedem Block 5 aus Dichtungsmasse angeordnet, d.h. genau vor den offenen Enden der in die Dichtungsmasse eingegossenen Fasern. Endstück 6 ist in Fig. 4- nicht im Durchschnitt dargestellt, trotzdem ist jedoch leicht einzusehen, dass auch dieses Endstück mit Kanälen entsprechend den Kanälen 12 und 13 zur Ansammlung des Blutes und dessen Leitung nach Auslauf 9 ausgerüstet ist.
Wie erwähnt wird die Dialyseflüssigkeit statt dessen durch Einlauf 10, einen Kanal IH- in Einsatz 6c sowie einen Kanal 15 in Bodenplatte 3 zugeleitet. Von Kanal 15 wird die Dialyseflüssigkeit durch einen Einlauf 16 in eine erste Kammer 17, die mit Fasern 2 gefüllt ist, eingeleitet. Durch eine Öffnung 18 wird die Dialyseflüssigkeit dann in eine Zwischenkammer 19 eingeführt
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und im Zickzack weiter durch die Kammern 17', 17", 17'" bzw. die Zwischenkammern 19f und 19" und bis nach einem Auslauf 20 hingeleitet, der in einen Auslaufkanal 21 einmündet. Äuslaufkanal 21 steht wiederum mit einem Kanal 21a in Verbindung, der in Auslauf 11 von Einsatz 7c mündet.
Die Rahmen 1 sind also U-förmig wie Bodenplatte 3 und Kopfplatte 4. Ferner sind sie zur Bildung der Zwischenkammern 19, 19' bzw. 19" mit deckelartigen Zwischenwänden 22 kombiniert. Diese Zwischenkammern werden also zwischen den deckelartigen Zwischenwänden 2 2 und den Stegen 2 2a der Rahmen 1 gebildet.
Die Einsätze 6c und 7c der Endstücke sind zum dichtenden Andruck der Packungen 23 an die Blöcke 5 aus Dichtungsmasse angeordnet. Hierdurch werden die jeweiligen Blöcke zueinander abgedichtet, so dass die in die Blecke mündenden Fasern nur mit einer der Verteilerkammern 13 oder entsprechenden Sammelkammer in Endstück 6 in Verbindung stehen.
Kopf- und Bodenplatten 4 bzw. 3 sind vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material gefertigt. Hierdurch lassen sich die Far sern 2 zwecks Entdeckung eventueller Leckagen leichter inspizieren. Wenn hierbei genau vor den Kanälen 15 und 21 Blindkanäle 24 und 25 angeordnet v/erden, erhält man teils einen herstellungstechnisch zweckmässigen, symmetrischen Bau und teils eine gewisse Vergrösserung, die die Inspektion der Fasern 2 erleichtert.
Die Bezeichnung 2 6 bezeichnet schliesslich die zwischen den Rahmen 1 bzw. zwischen diesen Rahmen 1 sowie Bodenplatte 3 und Kopfplatte 4 angeordneten Dichtungen. Zu beachten ist hierbei, dass dem obersten, am nächsten zur Kopfplatte 4 befindlichen Rahmen eine etwas andere Form gegeben worden ist, so dass er dahe mit la bezeichnet worden ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht.
Die Erfindung ist natürlich nicht nur auf das vorstehend beschrie bene Ausführungsbeispiel begrenzt, sondern im Rahmen der vorstehenden Patentansprüche veränderlich. Beispielsweise kann die einzelne Form der gezeigten Details in weiten Grenzen variieren, ohne dass hierdurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird. Vergleiche im übrigen die gleichzeitig eingereichtenschwedischen
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Patentanmeldungen 77.11631-7 und 77.11632-5 , in denen gleichartige Konstruktionen beschrieben sind, die Details enthalten, die auch zur Konstruktion gemäss vorliegender Erfindung benutzt werden könnten.
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Claims (9)

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1. Vorrichtung zur Diffusion und/oder Filtration von Stoffen zwischen zwei Fliessmitteln durch semipermeable Membranen in Form von dünnwandigen Röhrchen oder Fasern (2), die dazu dienen, vom einen der erwähnten Fliessmittel durchströmt zu werden, während es an der Aussenseite vom zweiten dieser Fliessmittel umgeben ist, wobei Sammeleinläufe (8, 10) bzw. Sammelauslaufe (9, 11) für das jeweilige Fliessmittel angeordnet sind und wobei das erwähnte zweite Fliessmittel dazu dient, durch zwei oder mehrere miteinander verbundene Kammern (17, 17', 17", 17'" ) geleitet zu werden, wobei durch eine jede eine oder mehr Röhren (2) hindurchführen , dadurch gekennzeichnet, das ein Stapel der die erwähnten Kammern bildenden, länglichen Rahmen (1, la), zusammengehalten zwischen einer Bodenplatte (3) und einer Kopfplatte (4) durch mindestens ein und vorzugsweise zwei U-förmige Endstücke (6, 7), die mit ihren Schenkeln den grösserer.
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Teil der Langseiten des Stapels zwischen den erwähnten Kopf- und Bodenplatten decken, angeordnet ist.
2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die U-förmigen Endstücke (6,7) die erwähnter. S amine !einlaufe (8, 10) bzw. Sammelausläufe (3, 11) für die beiden Fliessmittel enthalten.
3. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die erwähnten "Kopf- und Bodenplatten (·+, 3) aus durchsichtigem Material gefertigt sind.
1. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die erwähnten Kopf- und Bodenplatten (4, 3) so angeordnet sind, dass sie einen Kanal (21, 15) zur Durchströmung des erwähnten zweiten Fliessmittels von einem Einlauf (10) für dieses in einem (6) der Endstücke (6, 7) zur erster (17) der erwähnten Kammern (17, 17', 17", 17m ) bzw. zur Durchströmung dieses zweiten Fliessmittels von einer letzten (17"') in Serie mit dieser Kammer (17) geschalteten Kammer (17'" ) nach einem Auslauf (11) im entgegengesetzten Endstück (7) enthalten.
5. Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel aus' einer Zahl von im Querschnitt U-förmigen Rahmen (1, la) zusammengesetzt ist, in denen Faserbündel (2) und dazwischen angebrachte, deckelartige Zwischenwände (22) angeordnet sind, die zwischen sich und den Stegen (22a) der U-förmigen Rahmen Zwischenkarmern (19, 19', 19") zustandebringen, die in Serie mit und wechselweise mit den Faserbündel enthaltenen Kammern (17, 17', 17", 17"') eingeschaltet sind.
6. Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche 3 dadurch ,gekennzeichnet, dass die Endstücke (6, 7) mit Einsatzstücken <6c, 7c) versehen sind, die zur Zustandebringung der jeweiligen Sammeleinläufe (8, 10) und Sammelausläufe (9, 11) angeordnet und dichtend an die Enden der Stapel von Rahmen (1, la) und darin angebrachten Faserbündel (2) angedrückt sind.
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7. Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammeleinlauf (8) für das erwähnte erste Fliessmittel aus einem zentralen Kanal (8) besteht, der vorzugsweise im wesentlichen rechtwinklig"zur Längsrichtung des Stapels angeordnet ist und mit mehreren Verteilerkanälen (12, 13) in Verbindung steht, von denen ein jeder dieses erste Fliessmittel in die offenen Enden der Fasern (2) in einem separaten Bündel solcher Fasern hineinleitet.
8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass der Sammelauslauf (10) für das erwähnte erste Fliessmittel die gleiche Konstruktion hat wie der Sammeleinlauf (8) desselben und am entgegengesetzten Endstück (6) liegt.
9. Vorrichtung gemäss einem der vorstehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Wände in den erwähnten Kammern (17, 17', 17", 17'") zur Schaffung von Turbulenz oder anderer Wirbelbildung im ausserhalb der Fasern (2) strömenden Fliessmittel profiliert sind, wobei die Strömung längs der Aussenseite der Fasern in deren Längsrichtung mit einer Querströmung kombiniert sind.
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DE19782844941 1977-10-17 1978-10-16 Vorrichtung zur diffusion und/oder filtration von stoffen zwischen zwei fliessmitteln durch semipermeable membranen Withdrawn DE2844941A1 (de)

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8139 Disposal/non-payment of the annual fee