DE2851776A1

DE2851776A1 - Membrane system for ultrafiltration etc. - formed from two flat membrane sheets with support between sealed at each side to create three separate flow passages

Info

Publication number: DE2851776A1
Application number: DE19782851776
Authority: DE
Inventors: Erich Knothe; Gerhard Lorenz
Original assignee: Sartorius AG
Current assignee: Sartorius AG
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1980-06-12

Abstract

Mass transfer between two fluids is carried out across a pair of membranes held apart by a woven or non-woven web of plastic fibres. The membranes are folded over on each other to create a series of folds. Each end and side is sealed. Sealing arrangement creates two separate flow passages on either side of the membranes element each with their own inlet and outlet branches. A further fluid stream is passed between the membranes, depending on the type of process involved. Used in various blood treatment processes such as dialysis in artificial kidney machine or oxygenation in artificial lung. Arrangement allows several operations, such as dialysis or ultrafiltration to be carried out on one machine. Also allows the capacity of the machine to be adjusted for patients of different body weight.

Description

Vorrichtung zur Massenübertragung zwischen FluidenDevice for mass transfer between fluids

unter Zwischenschaltung einer selektiv permeablen Membraneinheit.with the interposition of a selectively permeable membrane unit.

Abstrakt der Erfindung Vorrichtung zur Massenübertragung zwischen Fluiden unter Zwischenschaltung einer selektiv permeablen Membraneinheit, insbesondere zum Einsatz als Filter in einer künstlichen Niere als Dialysator, Ultrafilter oder auch zur Übertragung von Sauerstoff bei der Behandlung von Blut. Zwei Membranfolien (5,7) sind unter EinschluB einer porösen Membranstütze (6) aus Netzwerk flächig aufeinanderliegend zu einem Faltenpaket plissiert und in einem kdstenförmigen Gehäuse (4) mit mindestens fünf Anschlüssen (1a,1b,2a,2b,3a, 3b) für die Fluidströme eingeschlossen. Die Faltenrinnen der beiden parallel verlaufenden Faltenseiten bilden dabei in Verbindung mit den umschließenden Gehäusewänden eine erste und eine zweite, gegeneinander abgedichtete Strömungskammer (1.11.) mit je zwei Fluidanschlüssen (1a, 1b, 2a, 2b), während die zwischen den beiden Membranen (5,7) eingeschlossene Membranstütze (6) eine schlauchartige dritte Strömungskammer (III) mit mindestens einem FluidanschluB (3a,3b) bildet, welche gegenüber der ersten und zweiten Strömungskammer (1,11) abgedichtet ist. Damit lassen sich sowohl zwei Membranen gleichen Typs als auch zwei Membranen ungleichen Typs in ein und demselben Filtergehäuse (4) verwenden, um Massenübertragungen aufgrund unterschiedlicher Transportmechanismen gleichzeitig durchzuführen zum Beispiel Dialysieren und Ultrafiltrieren. Die Fluidströme in der ersten und zweiten Strömungskammer (I,II) können separat, parallel oder in Reihe geschaltet werden.Abstract of the invention device for mass transfer between Fluids with the interposition of a selectively permeable membrane unit, in particular for use as a filter in an artificial kidney as a dialyzer, ultrafilter or also used to transfer oxygen when treating blood. Two membrane foils (5,7) are flat including a porous membrane support (6) made of a network one on top of the other, pleated to form a package of folds and in a box-shaped housing (4) with at least five connections (1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b) for the fluid flows included. The fold channels on the two parallel fold sides form a connection with the enclosing housing walls a first and a second, sealed against each other Flow chamber (1.11.) Each with two fluid connections (1a, 1b, 2a, 2b), while the between the two membranes (5,7) enclosed membrane support (6) a hose-like third flow chamber (III) with at least one fluid connection (3a, 3b) which are sealed off from the first and second flow chambers (1,11) is. This allows two membranes of the same type as well as two membranes of different types in one and the same filter housing (4) for mass transfers to be carried out at the same time due to different transport mechanisms, for example Dialysis and ultrafiltration. The fluid flows in the first and second flow chambers (I, II) can be connected separately, in parallel or in series.

Hintergrund der Erfindung mit Angaben zum Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Massenübertragung zwischen Fluiden unter Zwischenschaltung selektiv einer permeablen Membraneinheit und einer die Membraneinheit tragenden, Strömungskanäle aufweisenden porösen Membranstütze, welche zu einem Faltenpaket mit parallel verlaufenden FAlten plissiert sind, die in Verbindung mit einem kastenförmigen Gehäuse mit Ein- und Auslässen Strömungskammern für die Fluide bilden.Background of the Invention with Information on the Prior Art The invention relates to a device for mass transfer between fluids with interposition selectively one permeable membrane unit and one carrying the membrane unit, Porous membrane support having flow channels, which form a package of folds are pleated with parallel folds, which in connection with a box-shaped Housing with inlets and outlets form flow chambers for the fluids.

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 fliffusionszellen bei der "Künstlichen Niere" Anwendung. Es haben sich dabei dieverschiedensten Typen von Diffusionszellen herausgebildet, z.B. in Form von Plattendialysatoren, Schlauchdialysatoren und sog. Faltdialysatoren Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet beispielsweise ein Faltdialysator, wie er in der DE-OS 2252341 - US-PS 3788482 und DE-OS 2608758 IC US -Ser.Nr. 583648, Morris) 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 eingelegt werden und im zweiten Fall ist ein ebenfalls plissiertes Netzwerk in die eine Seite der Faltenöffnungen bzw. Faltenrinnen eingelegt. Das zusammengedrückte Faltenpaket bildet in Verbindung mit einem kastenförmigen Gehäuse zwei Strömungskammern, durch welche die Flüssigkeit, im vorliegenden Fall Blut und Dialysat, durch zwei getrennte Kammern hindurchströmen kann, sO daß aufgrund von Konzentrationsgradienten oder Druckgradienten ein Massenaustausch zwischen Blut und Dialysat erfolgen kann.For carrying out dialysis, liquid or ultrafiltration gaseous media are already a large number of filtration and diffusion cells of the most diverse types known. In particular, find such filtration and diffusion cells in the "artificial kidney" application. Have it with you the most diverse Types of diffusion cells developed, e.g. in the form of plate dialyzers, Hose dialyzers and so-called. Folded dialyzers The starting point of the present invention forms, for example, a folded dialyzer as described in DE-OS 2252341 - US-PS 3788482 and DE-OS 2608758 IC US Ser.No. 583648, Morris). In the first Embodiment a membrane is pleated, so that open pockets on each side arise in which sections of a plastic network on one side to support the membrane are inserted and in the second case there is also a pleated network in the one side of the fold openings or fold grooves inserted. The squeezed The package of folds in connection with a box-shaped housing forms two flow chambers, through which the fluid, in the present case blood and dialysate, through two separate chambers can flow through, so that due to concentration gradients or pressure gradients, a mass exchange between blood and dialysate can take place.

Die vorgeschriebenen Faltdialysatoren eignen sich gut zur industriellen Fertigung, da sie aus Endlosmaterial, nämlich der Membran und dem Netzwerk durch Parallelfaltung entstehen und auf diese Weise sich relativ kleine Vorrichtungen, d.h. Filter- zellen, herstellen -lassen.The prescribed folding dialyzers are well suited for industrial use Manufactured because they are made of continuous material, namely the membrane and the network Parallel folds arise and in this way relatively small devices, i.e. filter cells, made-let.

Derartige Filterzellen, auch Module genannt, sollen im Idealfall ein möglichst geringes Blutvolumen aufweisen, eine gleichmäßige Verteilung des Blutflusses über die Membrane ermöglichen, einen geringen Durchströmungswiderstand auf der Blutseite aufweisen, große Dialysierleistung, eine gute Ultrafiltrationsrate, eine kompakte Bauweise und geringe Herstellkosten besitzen. Letzteres ist besonders wichtig, da diese Module nach der Einmalverwendung aus Sicherheitsgründen weggeworfen werden.Such filter cells, also called modules, should ideally be a have the lowest possible blood volume, an even distribution of blood flow allow a low flow resistance on the blood side via the membrane have, high dialysis performance, a good ultrafiltration rate, a compact Have construction and low manufacturing costs. The latter is especially important there these modules are thrown away after single use for safety reasons.

Die eingangs geschilderten bekannten Bauformen sind insofern verbesserungswürdig, als die Blutverteilung in die Faltentiefe hinein noch zu ungleichmäßig ist, die Herstellkosten noch zu hoch und die.Membrananordnung und Gehäuseausbildung noch zu sehr auf spezifische Verwendungszwecke abgestellt sind.The known designs described at the beginning are in need of improvement, when the blood distribution into the depth of the wrinkles is still too uneven, the Manufacturing costs are still too high and the membrane arrangement and housing design are still too high are too focused on specific uses.

Zusammenfassung der Erfindung 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 besser wechselnden Bedürfnissen angepaßt werden kann.Summary of the Invention The object of the invention is therefore to to further develop a device of the type mentioned above with simple means, that in addition to simplified production, a larger membrane area for the fluids is available and the management of the fluids better adapted to changing needs can be.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Membranen unter Einschluß der Membranstütze gemeinsam zu einem Faltenpaket derart plissiert sind, daß die Falten drei parallel und getrennt voneinander verlaufende Strömungskammer bilden, wobei zwei Kammern durch die zur zugeordneten Gehäusewand hin offenen Faltenrinnen und die dritte Kammer durch die von den Membranen eingeschlossene Membranstütze gebildet sind.This object is achieved according to the invention in that two membranes including the membrane support pleated together to form a package of folds in this way are that the folds are three parallel and separate flow chambers form, two chambers through the fold channels open towards the associated housing wall and the third chamber by the membrane support enclosed by the membranes are formed.

Mit dieser Ausbildung ist es möglich, drei verschiedene Fluide, und zwar Gase oder Flüssigkeiten oder in Kombination mit ein und derselben Vorrichtung zu behandeln, wobei die Variationsmöglichkeiten durch die Verwendung verschiedener Membranen noch vergrößert werden können. Auf diese Weise ist es möglich, mit ein und demselben Gehäuse entsprechend den Bedürfnissen diesen Modul als Dialysator und/oder Ultrafiltrationseinrichtung oder auch als Oxygenator zu verwenden.With this training it is possible to use three different fluids, and namely gases or liquids or in combination with one and the same device to deal with, the possible variations by using different Membranes can still be enlarged. In this way it is possible to have a and the same housing according to the needs of this module as a dialyzer and / or ultrafiltration device or as an oxygenator.

Die durch Faltenrinnen der parallel verlaufenden Falten zweier gegenüberliegender Seiten gebildete erste und zweite Strömungskammer dient beim Einsatz des Moduls zur Behandlung von Blut zur Blutführung, während die durch die beiden Membranen eingeschlossenen Membranstütze als dritte Strömungskammer zur Führung des Dialysats und/oder des Filtrats dient. Die beiden Blut führenden Strömungskammern können separat geschaltet sein, so daß zwei Blutkompartements vorhanden sind. Für Patienten mit geringem Körpergewicht, zum Beispiel bei Kindern, kann zunächst mit geringem Füllvolumen die eine Hälfte des Moduls mit Blut beschickt werden und später die andere Hälfte. Durch Verteilerbrücken lassen sich die Blut führenden Strömungskammern, d.h. die den Faltenrinnen zugeordneten Strömungswege auch parallel oder in Reihe schalten.The folds of the parallel folds of two opposing folds The first and second flow chambers formed on the sides are used when the module is used to treat blood to carry blood while passing through the two membranes enclosed membrane support as a third flow chamber for guiding the dialysate and / or the filtrate. The two blood flow chambers can be separated be switched so that two blood compartments are available. For patients with low body weight, for example at Children, first of all one half of the module can be filled with blood with a low filling volume and later the other half. The blood can be conveyed through distributor bridges Flow chambers, i.e. the flow paths assigned to the fold channels also parallel or connect in series.

Neben den preislichen und technischen Vorteilen eines universell verwendbaren Gehäuses für die verschiedensten Filtrationseinsätze hat auch der behandelnde Arzt bei der Blutbehandlung alle Möglichkeiten mit dem Modul die Behandlung am Patienten individuell und optimal zu steuern.In addition to the price and technical advantages of a universally usable The attending physician also has housings for a wide variety of filtration inserts in blood treatment all possibilities with the module treatment on the patient to be controlled individually and optimally.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird stellvertretend für die vielen Verwendungs- und Einsatzmöglichkeiten anhand der beiliegenden Zeichnungen an einem Filter zur Behandlung von Blut in einer "Künstlichen Niere" beschrieben.Brief Description of the Drawings The invention will be representative for the many possible uses and applications based on the accompanying drawings on a filter for treating blood in an "artificial kidney".

Dabei zeigt: Figur 1 in perspektivischer Ansicht mit herausgebrochener Gehäusestirnseite den Filter nach der Schnittlinie 1-1 in Fig. 2, Figur 2 einen Horizontalschnitt durch den Filter nach der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1, Figur 3 eine perspektivische Schnittdarstellung durch das Gehäuse und das Faltenpaket hinter der stirnseitigen Verklebung gemäß der Schnittlinie 3-3 in Fig. 2, Figur 4 in Perspektivansicht die Faltung und Strömungsführung auf den Membranen und der Membranstütze.It shows: FIG. 1 in a perspective view with broken away Housing face the filter according to the section line 1-1 in Fig. 2, Figure 2 a Horizontal section through the filter along section line 2-2 in FIG. 1, FIG. 3 a perspective sectional view through the housing and the fold package behind the gluing at the end according to the section line 3-3 in FIG. 2, FIG. 4 in perspective view the folding and flow guidance on the membranes and the membrane support.

Figur 5 eine Draufsicht auf die Membranen und das eingeschlossene Netzwerk, Figur 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch mehrere Schichten des Faltenpaketes und Darstellung der Verformung der Membran unter Einfluß der geförderten Fluide, gemäß Schnittlinie 6-6 in Fig. 8 Figur 7 eine entsprechende Darstellung im Bereich der Einlaßkanäle nach der Schnittlinie 7-7 in Fig. 2, Figur 8 in perspektivischer Ansicht mit herausgebrochener Gehäuse- und Filterstirnseite eine praktische Ausführung des Filters, Figur 9 in schematischer Ansicht die Parallelschaltung der Blutströme, Figur 10 die Schaltung der Blutströme in Reihe, Figur 11 die Schaltung der Blutströme separat und Figur 12 einen Schnitt nach der Linie 12-12 in Fig. 2 für eine Variante. Figure 5 is a plan view of the membranes and the enclosed Network, Figure 6 is an enlarged sectional view through several layers of the Package of folds and representation of the deformation of the membrane under the influence of the promoted Fluids, according to section line 6-6 in FIG. 8, FIG. 7 a corresponding representation in the area of the inlet channels according to the section line 7-7 in FIG. 2, FIG. 8 in perspective View with the housing and filter front side broken off a practical design of the filter, FIG. 9 a schematic view of the parallel connection of the blood streams, FIG. 10 the connection of the blood streams in series, FIG. 11 the connection of the blood streams separately and FIG. 12 shows a section along the line 12-12 in FIG. 2 for a variant.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Gemäß Figur 1 besteht der Filter aus einem kastenförmigen Gehäuse 4, das auf seiner Oberseite einen ersten Einlaß 1a und einen ersten Auslaß 1b für das Blut B und auf der gegenüberliegenden Seite einen zweiten Einlaß 2a und einen zweiten Auslaß 2b für das Blut B sowie stirnseitig einen Einlaß 3a für Dialysat D und einen Auslaß 3b für das Dialysat und/oder Filtrat D/F aufweist. Wie aus Figur 1,2 und 3 ersichtlich ist, bilden die Ein- und Auslasse la, 2a, Ib, 2b für das Blut im Gehäuse 4 nach unten gerichtete Verteilerkanäle 11. Im kastenförmigen Gehäuse 4 ist die eigentliche Trennvorrichtung in Form eines Faltenpaketes, bestehend aus den beiden Membranen 5 und 7 und die davon eingeschlossene Membranstütze 6 aus Netzwerk angeordnet. Diese drei aufeinanderliegenden Lagen, nämlich Membran 5, Membranstütze 6 und Membran 7, werden nach Fixierung der Endlosbahnen an den Rändern, gemäß Fig. 4, gemeinsam plissiert und zu einem der Gehäusehöhe angepaßten Faltenpaket zusammengepreßt. Bei der Faltung werden die Endbereiche an den Stirnseiten der FAltenrinnen mit einem Kunstharz verklebt, so daß lediglich stirnseitig der schlauchartige Strömungsweg der Membranstütze 6 offen bleibt.Description of the Preferred Embodiments According to Figure 1, there is the filter from a box-shaped housing 4, which on its top a first Inlet 1a and a first outlet 1b for the blood B and on the opposite one Side a second inlet 2a and a second outlet 2b for the blood B and on the front side an inlet 3a for dialysate D and an outlet 3b for the dialysate and / or filtrate D / F. As can be seen from Figures 1, 2 and 3, form the inlets and outlets la, 2a, Ib, 2b for the blood in the housing 4 downward facing Distribution channels 11. The actual separating device is located in the box-shaped housing 4 in the form of a package of folds, consisting of the two membranes 5 and 7 and the thereof included membrane support 6 arranged from network. These three superimposed Layers, namely membrane 5, membrane support 6 and membrane 7, are after fixing the Endless webs at the edges, as shown in FIG. 4, pleated together and to one of the Housing height adjusted fold package compressed. When folding, the end areas glued to the front sides of the Fltenrinnen with a synthetic resin, so that only the hose-like flow path of the membrane support 6 remains open at the front.

Zur Bildung der drei Strömungskammern I,II,III wird nicht nur der Endbereich des Faltenpaketes mit einer Verklebung 8 oder Versiegelung versehen, die sich gemäß Figur 2 dichtend allseitig an das Gehäuse 4 anlegt und damit den Verteilerraum 9 und 10 für das Dialysat gegenüber dem übigen Gehäuse 4 abdichtet, sondern die beiden Längskanten der Endfalten 12 sind auf der ganzen Länge ebenfalls mit einer dichtenden Verklebung 8 oder Versiegelung versehen, siehe auch Fig. 6,8, so daß das Faltenpaket an beiden Stirnseiten lediglich im Bereich der Mittellage, also der porösen Membranstütze 6, offen ist.To form the three flow chambers I, II, III, not only is the Provide the end area of the fold package with a glue 8 or seal, which, according to FIG. 2, is sealingly applied to the housing 4 on all sides and thus the Seals the distribution space 9 and 10 for the dialysate from the usual housing 4, but the two longitudinal edges of the end folds 12 are also over the entire length provided with a sealing bond 8 or seal, see also Fig. 6,8, so that the package of folds on both front sides only in the area of the central position, so the porous membrane support 6 is open.

Als Membranstütze 6 gelangt ein unverwobenes oder verwobenes Netzwerk aus monofilen Kunststoffäden zur Anwendung, welches sich für diesen Zweck bereits bewährt hat. Die-beiden Membranen 5 und 7 bilden somit in Verbindung mit der Membranstütze 6 einen in Gehäuselängsrichtung verlaufenden und im Bereich der Verteilerkammern 9 und 10 offenen Schlauch und damit die Strömungskammer III.An unwoven or interwoven network is used as the membrane support 6 made of monofilament plastic threads to the application, which is for this Purpose has already proven itself. The two membranes 5 and 7 thus form a connection with the membrane support 6 extending in the longitudinal direction of the housing and in the area the distribution chambers 9 and 10 open hose and thus the flow chamber III.

die anderen beiden Strömungskammern I und II werden dadurch gebildet, daß sich die Längskanten des Faltenpaketes im Bereich zwischen den Ein-und Auslässen la, 2a, 1b, 2b dichtend an die Gehäuselängswände des Gehäuses 4 und die Ober- und Unterseite des Faltenpaketes dichtend an den Gehäuseboden und Gehäusedecke anlegen. Das in die Einlässe 1a und 2a eingegebene Blut gelangt über die Verteilerkanäle 11 in den Bereich der einzelnen, nach der jeweiligen zugeordneten Gehäuselängswand hin offenen Faltenrinnen und wird gemäß Figur 2 und Figur 7,6 gezwungen, bis in die Faltentiefe einzudringen und in Richtung des jeweiligen Ausganges 1b, 2b zu fließen.the other two flow chambers I and II are formed by that the longitudinal edges of the package of folds are in the area between the inlets and outlets la, 2a, 1b, 2b sealingly on the housing longitudinal walls of the housing 4 and the upper and Place the underside of the package of folds against the housing base and housing cover in a sealing manner. The blood entered into the inlets 1a and 2a passes through the distribution channels 11 in the area of the individual, after the respective associated housing longitudinal wall open fold channels and is forced according to Figure 2 and Figure 7,6 to in penetrate the depth of the folds and towards the respective exit 1b, 2b flow.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel durchfließt also das in den Einlaß la eingeführte Blut die StrömungskammEr I urd verläßt diese durch den Auslaß 1b, während in gleicher Weise das in den zweitel inleß 2a eingeführte Blut durch den Auslaß 2b die Strömungskammer II verläßt. Vorzugsweise im Gegenstromverfahren durchfließt das Dialysat die Strömungskammer III durch den Einlaß 3a und durch die Verteilerkammer 10 das Gehäuse 4 in Richtung der Verteilerkammer 9 und verläßt diese durch den Auslaß 3b.In the present exemplary embodiment, this flows through into the inlet la introduced blood enters the flow chamber and leaves it through outlet 1b, while in the same way the blood introduced into the second inlet 2a by the Outlet 2b leaves the flow chamber II. Flows through preferably in a countercurrent process the dialysate enters the flow chamber III through the inlet 3a and through the distribution chamber 10 the housing 4 in the direction of the distribution chamber 9 and leaves it through the outlet 3b.

Aufgrund des Konzentrationsgefälles zwischen Blut und Dialysat diffundieren die dem Blut zu entziehenden harnpflichtigen Stoffe durch die Membran 5 und 7 hindurch in den vom Netzwerk 6 abgestützten Hohlraum und werden aus diesem abgeführt. Wird an den AuslaB 3b für das Dialysat eine Unterdruckpumpe angeschlossen und der Fluß durch den Einlaß 3a für das Dialysat mit einer Schlauchklemme gedrosselt oder ganz gesperrt, so erfolgt aufgrund des Druckgefälles eine Ultrafiltration von der Blutseite zur Dialysatseite. Auf diese Weise lassen sich größere Mengen Blutwasser kurzzeitig dem Blut entziehen.Diffuse due to the concentration difference between blood and dialysate the urinary substances to be withdrawn from the blood through the membrane 5 and 7 into the cavity supported by the network 6 and are discharged from it. Will a vacuum pump connected to the outlet 3b for the dialysate and the flow throttled or completely through the inlet 3a for the dialysate with a hose clamp blocked, ultrafiltration takes place from the blood side due to the pressure drop to the dialysate side. In this way, larger amounts of blood water can be removed for a short time withdraw from the blood.

In Figur 6,7 sind in einer größeren Darstellung ausschnittweise die drei Strömungskammern I, II und III dargestellt. Dabei ist gleichzeitig die Wirkungsweise erkennbar, die von dem Netzwerk 6 auf die beiden Membranen 5 und 7 ausgeübt wird. Unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in den beiden Kammern I und II werden die beiden Membranen 5 und 7 in die Vielzahl der Freiräume des Netzwerkes 6 gedrückt, so daß das Blut in einer Vielzahl von kleinen engen Spalten und Kanälen den Filter durchfließen kann und dabei ein Austausch der harnpflichtigen Stoffe von den Strömungskammern I und II in die Strömungskammer III erfolgen kann.In Figure 6.7, in a larger representation, excerpts three flow chambers I, II and III shown. This is also the mode of action can be seen that is exerted by the network 6 on the two membranes 5 and 7. Under the fluid pressure of the blood in the two chambers I and II, the two membranes 5 and 7 pressed into the multitude of free spaces in the network 6, so that the blood passes through the filter in a multitude of small narrow crevices and channels can flow through and thereby an exchange of the urinary substances from the flow chambers I and II can take place in the flow chamber III.

Wie aus Figur 2 erkennbar ist, ist es zweckmäßig, das Blut der Strömungskammer I im Gleichstrom zum Blut in der Strömungskammer II durch den Filter zu führen.As can be seen from Figure 2, it is appropriate to the blood of the flow chamber I in direct current to the blood in the flow chamber II through the filter.

Es ist aber auch möglich, das Blut der Strömungs- kammer I im Gegenstrom zum Blut der Strömungskammer II zu führen. Aufgrund der drei getrennten Strömungskammern ist es grundsätzlich möglich, je nach Bedarf, die Flüssigkeiten oder Gase im Gleichstrom und/oder Gegenstrom durch das Gehäuse 4 strömen zu lassen. Auf diese Weise können drei verschiedene Flüssigkeiten und/oder Gase durch die Strömungskammern I, II und III geführt werden, um durch die Membranen 5 und 7 hindurch die gewünschte Massenübertragung durchzuführen.But it is also possible to use the blood of the flow chamber I to lead in countercurrent to the blood of the flow chamber II. Because of the three separate In principle, it is possible to flow chambers, depending on requirements, for the liquids or to allow gases to flow through the housing 4 in cocurrent and / or countercurrent. In this way, three different liquids and / or gases can flow through the flow chambers I, II and III are passed through the membranes 5 and 7 through the desired Perform mass transfer.

Es ist also auch beispielsweise möglich, anstelle des Dialysats durch die Strömungskammer III Sauerstoff hindurchzuführen, so daß das Blut in den trömun£skammern I und II mit Sauerstoff angel reichert wird und Hie Vorrichtung somit als Oxygenator arbeitet. In gleicher Weise ist es auch mo;l::h, anstelle der BlutfLhrung in der einen Kammer eine Salzlösung, Medikamentenlösung, oder dergleichen zu führen, um ganz bestimmte Massenübertragungen zu erreichen.It is therefore also possible, for example, instead of the dialysate the flow chamber III to pass oxygen through, so that the blood in the trömun £ skammern I and II is enriched with oxygen and Hie device thus acts as an oxygenator is working. In the same way it is also mo; l :: h, instead of the blood flow in the a chamber to conduct a saline solution, drug solution, or the like to achieve very specific mass transfers.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, gemäß Fig.In the embodiment shown, according to FIG.

1 bis 5, sind die beiden Membranen 5 und 7 zum Zweck der Dialyse von gleicher Art, z.B. aus regeneriertem ZellulosEhydrat, bekannt unter der Bezeichnung Cuprophan oder aus Polyacrylnitrit. Je nach Art der Flüssigkeit und je nach Verwendungszweck und je nach Art der durchzuführenden Massenübertragung können auch andere handelsübliche Membranen gleicher Art oder in Kombination mit Membranen anderer Eigenschaften, z.B. Membranen auf der Basis von Zellulosetriacetat und auf der Basis von Zellulosehydrat Verwendung finden. Diese sind zumeist im Querschnitt asymmetrisch aufgebaut, von hoher Permeabilität und eignen sich besonders gut für die Ultrafiltration. Eine Kombination von zwei verschiedenen Membranen ist in Fig.1 to 5, the two membranes 5 and 7 are for the purpose of dialysis of of the same kind, e.g. from regenerated cellulose ehydrate, known as Cuprophan or made of polyacrylnitrite. Depending on the type of liquid and the intended use and depending on the type of mass transfer to be carried out, other commercially available Membranes of the same type or in combination with Membranes of others Properties, e.g. membranes based on cellulose triacetate and on the basis of cellulose hydrate find use. These are mostly asymmetrical in cross-section built up, of high permeability and are particularly suitable for ultrafiltration. A combination of two different membranes is shown in Fig.

6,7 angedeutet. Die sich daraus ergebenden Filtrationswirkungen ergeben sich aus den vorstehenden Erläuterungen. Der in Figur 8 dargestellt Filter betrifft eine praktische und bereits erprobte Ausführungsform, entspricht aber im prinzipiellen Aufbau der bereits beschriebenen Ausführungsform gemäß Figur 1 bis 5. Gleiche Bauteile führen die selben Bezeichnungen.6.7 indicated. The resulting filtration effects arise from the explanations above. The filter shown in Figure 8 relates to a practical and already tested embodiment, but corresponds in principle Structure of the embodiment already described according to FIGS. 1 to 5. Identical components have the same names.

Das Gehäuse 4 besteht aus zwei identischen Halbschalen 4a, 4b. Jede Halbschale 4a, 4b hat die beiden Verteilerkanäle 11 und einen Fluidanschluß 3a bzw 3b im Bereich der Gehäusestirnseite, so daß nur eine Herstellform notwendig ist.The housing 4 consists of two identical half-shells 4a, 4b. Every Half-shell 4a, 4b has the two distribution channels 11 and a fluid connection 3a, respectively 3b in the area of the housing face, so that only one production form is necessary.

Die Verteilerkanäle 11 können, wie in Figur 8 und 9 dargestellt, durch zwei auf das Gehäuse 4 aufgesetzte Verteilerbrücken 13 verbunden und die Strömungskammern I und II für das Blut parallel geschaltet werden. Hierbei sind auf jede Verteilerbrücke 13 ein Schlauchanschlußnippel aufgesetzt, die den Einlaß la und den Auslaß 2b bilden.The distribution channels 11 can, as shown in Figures 8 and 9, through two distributor bridges 13 placed on the housing 4 and the flow chambers I and II are connected in parallel for the blood. Here are on each distributor bridge 13 placed a hose connection nipple, which form the inlet la and the outlet 2b.

Gemäß Figur 10 können mit Hilfe einer Verteilerbrücke 13 die beiden Blut führenden Strömungs- kammern I und II in Reihe geschaltet werden.According to Figure 10, with the help of a distributor bridge 13, the two Blood carrying flow chambers I and II connected in series will.

Figur 11 zeigt noch einmal in entsprechender Darstellung die separate Führung des Blutes in den beiden Strömungskammern I und II, die eine Benutzung derselben getrennt und in zeitlichem Ab-Stand mit geringem Blutfüllvolumen zulassen, z.B. beim Dialysieren des Blutes von nierenerkrankten Kindern.FIG. 11 shows the separate one again in a corresponding representation Guiding the blood in the two flow chambers I and II, which use the same allow separately and at a time interval with low blood filling volume, e.g. when dialyzing the blood of children with kidney disease.

Wie aus Figur 8 hervorgeht, läßt sich der Fluidanschluß 3a oder 3b mit einem Stopfen wahlweise und bei Bedarf verschließen um beispielsweise eine getrennte Ultrafiltration des Blutes zum Entzug von Blutwasser durchzuführen.As can be seen from Figure 8, the fluid connection 3a or 3b with a stopper, optionally and if necessary, to close a separate one, for example Perform ultrafiltration of the blood to withdraw blood water.

Das Faltenpaket ist im Gehäuse 4 zur Bildung der drei Strömungskammern in einem handelsüblichen toxikologisch unbedenklichen Gießharz oder Kleber 8 eingebettet, wie dies auch aus Figur 6 und 7 deutlicher hervorgeht.The package of folds is in the housing 4 to form the three flow chambers embedded in a commercially available, toxicologically harmless casting resin or adhesive 8, as can also be seen more clearly from FIGS. 6 and 7.

Die Kanalhöhe in einer Faltenrinne hängt von der Zusammenpressung des Faltenpaketes und von der Struktur und den öffnungsweiten des Netzwerkes 6 ab, ebenso die mögliche Faltenanzahl im Gehäuse 4.The duct height in a fold groove depends on the compression the package of folds and the structure and the opening widths of the network 6, also the possible number of folds in the housing 4.

Der Filter gemäß Figur 8 hat eine Gehäuseabmessung ohne Anschlüsse von 225x54x60 mm, eine Faltenzahl von 45, effektive Membranfläche von 1,3 m2, Blutkanalhöhe von etwa 40 yim, Füllvolumen (Blut) 60 ml, Restblutvolumen 4 1 ml, eine Membran Cuprophan R PM 230 und eine Ultrafiltrationsrate von 4 ml/h. mm Hg.The filter according to FIG. 8 has a housing dimension without connections of 225x54x60 mm, a number of folds of 45, effective membrane area of 1.3 m2, blood channel height of about 40 yim, filling volume (blood) 60 ml, residual blood volume 4 1 ml, a Cuprophan R PM 230 membrane and an ultrafiltration rate of 4 ml / h. mm Ed.

In dem schematisch vereinfachten Teillängsschnitt nach Fig. 12 ist zwischen der oberen Membranfläche und dem Gehäuse 4 einerseits und zweckmäßigerweise auch zwischen der unteren Membranfläche und dem Gehäuse 4 andererseits eine Andruckplatte 15 eingeschaltet. Diese drückt das Faltenpaket im Bereich zwischen den Verteilerkanälen 11 auf ein Scllmaß zusammen, damit die Flächen der Membranen 5,7 erstens parallel verlaufen und zweitens eine definierte Kanalhöhe in den Faltenrinnen erreicht wird. Wird die Stärke des Klebers B an den Stirnseiten zur Abdichtung der Faltenrinnen gegenüber den Verteilerkammern 9 und 10 etwas stärker gewählt als die erwünschte Kanalhöhe in den Faltenrinnen, so ergeben sich etwas größere KanalfSa¢hen im Bereich der Verteilerkanäle 11. Das hat zur Folge, daß das darin geführte Fluid z.B. Blut besser in die Faltentiefe dringen kann.In the schematically simplified partial longitudinal section according to FIG between the upper membrane surface and the housing 4 on the one hand and expediently also between the lower membrane surface and the housing 4, on the other hand, a pressure plate 15 switched on. This presses the package of folds in the area between the distribution channels 11 together to a size so that the surfaces of the membranes 5, 7 are firstly parallel run and secondly, a defined channel height is achieved in the fold channels. Is the strength of the adhesive B on the front sides for sealing the fold channels compared to the distribution chambers 9 and 10 selected somewhat stronger than the desired The duct height in the fold channels results in somewhat larger duct seams in the area the distribution channels 11. This has the consequence that the fluid carried therein, e.g. blood can penetrate deeper into the wrinkles.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführungen ist darin- zu sehen, daß mit Hilfe eines Standardgehäuses eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Massenübertragung zwischen Fluiden unter Zwischenschaltung einer Membraneinheit möglich geworden sind, wobei aufgrund des dreilagigen Faltmaterial bei kleinen Gehäuseabmessungen relativ große Austauschflächen für die hindurchgeförderten Fluide vorhanden sind.The advantage of the designs according to the invention is to be seen in that with the help of a standard housing a multitude of possible variations the field of mass transfer between fluids with the interposition of a Membrane unit have become possible, due to the three-layer folding material with small housing dimensions, relatively large exchange surfaces for the conveyed through Fluids are present.

Zeichnungen Figur 1 bis 12, vier BlattDrawings Figures 1 to 12, four sheets

Claims

Device for mass transfer between fluids with interposition a film-shaped, selectively permeable membrane unit. Claims 1. - Device for mass transfer between fluids with the interposition of a foil-shaped, selectively permeable membrane unit, - the membrane unit is from a porous membrane support worn, which has flow channels for the masses to be transferred, -die The membrane unit and the membrane support lie on top of one another and form a package of folds pleated with parallel folds, -the fold package is in a box-shaped Housing included - the fold channels on one side are opposite the fold channels the other side and sealed against the surrounding housing walls, the fold channels are at the inlets and outlets of the housing for receiving and dispensing connected to the fluids, characterized by the following feature - two membranes (5, 7) are to be united together with the inclusion of the membrane support (6) Pleated package pleated in such a way that - the folds three parallel and separate ver running Form flow paths for fluids, the multitude of two parallel elite sew walls a first and a second flow chamber (I and II) form and - the membrane support enclosed between the two membranes (5, 7) (6) a third, hose-like flow chamber (III) forms which at least has a fluid connection on a head side of the fold package and that - the membrane surfaces of the two membranes (5, 7) lying one on top of the other in narrow gaps on the end faces of the fold package opposite the third flow chamber (III) are sealed and - in the area of the end faces of the fold package with associated Fluid connections are in communication.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that between the uppermost and / or the lowermost membrane surface and the housing (4) in the area between the distribution channels (11) the pleat spacing of the pleat package or the fluid flow thickness turned on in the area between the distribution channels (11) determining pressure plate (15) is

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that that the housing (4) consists of two identical, symmetrically arranged and with each other connected half-shells (4a, 4b) is formed.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that each half-shell (4a, 4b) has two distribution channels (11) which are at right angles to the fold edges are arranged and a fluid connection (3a, 3b) in the region of a Has the end face of the half-shell a, 4b).

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the distribution channels (11) opposite one another across the longitudinal edges of the folds Connected to one another by a distributor bridge (13) and short-circuited in terms of flow control are.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the distributor bridge (13) is arranged as an attached component on the outside of the housing.

7. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the first (I) and second (II) flow chamber through two distributor bridges (13) are connected in parallel (Fig. 8, 9).

8. Apparatus according to claim 5 and 6, characterized in that the first (I) and the second (II) flow chamber through a dwelling bridge (13) are connected in series in @ a @ ke (Fig. 10).

3. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that a fluid connection (3a or 3b) for the third flow cone (III) a closure (14) or blind connection.

10. The device according to claim 1, characterized in that the two Diaphragms (3, 7) are of the same type.

11. The device according to claim 1, characterized in that the one Membrane as a dialysis membrane and the other membrane as an ultrafiltration membrane is trained.

12. Apparatus according to claim 1 to 11, characterized in that when using the membranes (3, 7) for the treatment of blood the two through the Folded grooves formed chamber (I, II) for blood flow and the enclosed by the Membrane support (6) formed third chamber (III) for guiding dialysate and / or Filtrate or oxygen is used.

13. Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that two or three different fluids can be guided in the three flow chambers (I, II, III) are.

14. Apparatus according to claim 1 to 13, characterized in that the fluids are guided in cocurrent and / or countercurrent flow into the housing (4).

15. Apparatus according to claim 1 to 14, characterized in that the membrane support (6. as a woven or non-woven purpose made of monofilament threads is formed.