DE2911508A1

DE2911508A1 - Fluidbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2911508A1
Application number: DE19792911508
Authority: DE
Inventors: Minoru Hioka; Koichi Ogawa; Yoshinobu Tanaka
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1978-03-28
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1979-10-04
Also published as: GB2017531B; FR2420987A1; US4323455A; GB2017531A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Fluidbehandlungsvorrichtung und insbesondere eine Vorrichtung zum Trennen von Substanzen aus einem Gemisch dieser Substanzen mit anderen Gemischen durch eine Membran. Der Ausdruck "Trennung" bedeutet hier einen Dialyseprozeß, durch welchen die in einem ersten Fluid enthaltenen Substanzen durch die Membran in ein zweites Fluid überführt werden^ einen Durchdringungsprozeß des ersten Fluids in dem zweiten Fluid, in welchem die überführung der Substanzen im ersten Fluid durch die Membranen unterdrückt wird, oder ein Filtrationsverfahren der in dem ersten Fluid vorhandenen Substanzen durch die Membran.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für eine breite Vielfalt von Verfahren anwendbar, die ein hohes Verhältnis einer wirksamen Arbeitsfläche der Membran bezogen auf das Volumen der Vorrichtung haben, beispielsweise eine künstliche Lunge zum Austausch von gasförmigem Kohlenoxyd durch Sauerstoff durch die Membran, eine Vorrichtung mit inverser Durchdringung zum Reinigen und Entsalzen von Wasser, eine künstliche. Niere für die Blutreinigung oder eine Aszitesbehandlungsvorrichtung zum Niederschlagen von Aszites, das sich im Bauchhohlraum ansammelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient auch zum Entfernen von Verunreinigungen und einem überschüssigen Wassergehalt aus dem Blut durch eine außerhalb des Körpers stattfindende Hämodialyse oder Hämofiltration, wobei in einer kleinen Einheit eine sehr große wirksame Mebranfläche vorgesehen ist und nur eine geringe Blutmenge für das Ansaugen erforderlich ist. Die Einheit ist außerdem während ihres Einsatzes tragbar.

SOS8/4O/O7SO

Auf dem Gebiet der künstlichen Niere läuft eine Versuchsanwendung nach dem Prinzip der Dialyse oder Ultrafiltration zum Reinigen von Blut durch Hämodialyse oder Hämofiltration. In der Praxis wird bereits eine künstliche Niere verwendet _s die nach dem Prinzip der Dialyse arbeitet. Die Blutreinigung durch Dialyse ergibt sich aus dem Konzentrationsgradienten, der über einer semipermeablen Membran entsteht. Das heißt, daß die in dem Blut vorhandenen Verunreinigungen aus dem Blut in das Dialysat durch die Membran mit einer Geschwindigkeit dringen, die größer ist als die Durchdringung in entgegengesetzter Richtung. Dies hat eine wirksame überführung von Verunreinigung zur Folge.

Die mikroskopischen Löcher der semipermeablen Membran, wie sie für die Hämodialyse verwendet wird, sind so groß, daß sie es relativ kleinen Molekülen der Verunreinigungen gestatten, hindurchzugehen, daß jedoch der Blutzellenstrom und das Protein nicht hindurch können, die eine große molekulare Abmessung haben. Blut und verschiedene Arten von Salz als für das Blut unbedingt erforderliche Bestandteile haben eine so geringe Größe, daß sie durch die Löcher hindurchgehen können. Es wird jedoch verhindert, daß sie aus dem Blut entfernt werden, wenn sie in der Dialyse in einem Konzentrationsgrad enthalten sind, der dem des Blutes gleich ist. Aus dem Blut wird durch Ultrafiltration ein überschüssiger Wassergehalt ebenfalls entfernt. In diesem Fall wird das Wasser aus dem Blut durch die Löcher der semipermeablen Membran dadurch ausgetrieben, daß ein Druckgradient über der Membran erzeugt wird, der den Druck auf der Seite des Blutes etwas höher als den nach der Seite des Dialysates macht.

Eine künstliche Niere, bei welcher das Prinzip der Ultrafiltration verwendet wird, ist zur Zeit in Prüfung. Die Reinigung des Blutes mittels der Filtration wird in Verbindung mit vier Hauptverfahren diskutiert.

909840/0730

DEA-586? - 9 -

1) Das erste Verfahren ist ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen im Blut und dein gefilterten Blutplasma mit Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht durch die Membran und die Rückführung der Blutkörperchenbestandteile und des kondensierten Blutes mit den Substanzen hohen Molekulargewichtes zum menschlichen Kröper.

2) Das zweite Verfahren dient zum Trennen von Blut in eine Gruppe von Blutkörperchenbestandteilen „und kondensiertem Blut mit Substanzen von hohem Molekulargewicht und in eine weitere Gruppe von Verunreinigungen und gefiltertem Blutplasma mit Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht sowie zur Rückführung des gefilterten Blutplasmas in Form eines Gemisches mit kondensiertem Blut zum menschlichen Körper nach dem Aufheben der Toxizität_} zum Einstellen des Elektrolyten und zum Entfernen des überschüssigen Wassers.

3) Das dritte Verfahren dient zum Verdünnen von Blut mit einem Substitutionsfluid, zum Filtrieren des verdünnten Blutes in einer Menge, die dem Betrag infolge der Verdünnung entspricht, durch die Membran, zum Entfernen des gefilterten Blutplasmas mit Verunreinigungen und Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht und zum Zurückführen des verbleibenden Blutes zum menschlichen Körper.

Jj) Beim vierten Verfahren wird das Blut in zwei Stufen gefiltert, wobei zwei Arten von Membranen verwendet werden, die sich voneinander im Lochdurchmesser unterscheiden. Dabei gehen die Körperchen, die durch die Membran in der ersten Stufe gefiltert wurden, durch ein Adsorbens in Form von Aktivkohle hindurch. Die Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht, das in der Größenordnung von einigen Hundert liegt, werden durch die Membran bei der zweiten Stufe hindurchgefiltert. Nach dem Aufheben der Toxizität, dem Einstellen des Elektrolyten und dem Ent-

909840/0730

DEA-5867 -lr-

fernen des überschüssigen Wassers werden die gefilterten Körperchen in Form einer Mischung mit kondensiertem Substitutionsfluid zum menschlichen Körper zurückgeführt«

Die mit Dialyse oder Filtration arbeitende künstliche Niere> wie sie bisher verwendet-wird, hat den Nachteil, daß sie die Zuführung einer großen Blutmenge erfordert* die infolge des Anlaufvolumens noch sehr groß sein muß, daß eine bestimmte Menge des Blutes aus dem genannten Grund verlorengeht , daß eine externe Blutpumpe erforderlich ist,.um den Widerstand im Fluidstrom zu überwinden, und daß für die Bedienungssteuerung der künstlichen Niere ein geschultes Personal und die Anwesenheit eines Arztes erforderlich sind.

Die Anstrengungen gehen deshalb in Richtung einer Entwicklung einer künstlichen Niere, die miniaturisiert ist, ohne daß die Funktion beeinträchtigt wird, um das Ansaugvolumen auf ein Minimum zu reduzieren und um die Notwendigkeit einer externen Blutpumpe zu beseitigen.

So ist bereits ein Hämodialysator mit geringer Größe bekannt (US-PSn 3 522 885, 3 565 258), bei welchem eine große Anzahl von parallel angeordneten Membranröhren aus regenerierter Zellulose, wobei die beiden Enden aller Rohre miteinander durch Epoxyharz verbunden sind, um eine gemeinsame öffnung zu erzeugen, die mit jedem Rohr in Verbindung steht, in einem Kunststoffgehäuse angeordnet ist. Zwischen oder in den parallel angeordneten Rohren sind in großer Anzahl Membranhalteelemente angeordnet. Bekannt ist weiterhin ein kleiner Hämodialysator (US-PS 3 788 482), bei dem die Membranhalteteile in Falten nur auf einer Seite einer blattförmigen Membran aus Regeneratzellulose eingesetzt sind, die in,nahe beieinanderliegende . Falten gelegt ist. Jedes Ende der Membran ist dabei abdichtend in ein Kunststoffmaterial eingebettet, das einen Teil des Gehäuses bildet.

Diese Hämodialysatoren haben eine sehr geringe Größe durch die Verwendung dünner, nicht gewebter Netze als Membran-

9098 4 0/0730

BAD OR!GIN^AL

DEA-5867 - 11 -

trägerelemente. Eine externe Blutpumpe ist nicht erforderlich. Die Anordnung wird nach Gebrauch weggeworfen«

Ein Hämodialysator mit Netzvliesen als Membranhälfceelemente hat jedoch verschiedene funktionelle Nachteile. So besteht die Neigung, daß Blasen in den Netzen bzw. Maschen der Membranhalteteile bleiben. Das Zurückbleiben von Blasen ist einwesentlicher Paktor für eine funktionelle Verschlechterung der Dialyse. Wenn das Membranhalteelement zur Miniaturisierung der Vorrichtung dünner gemacht wird, müssen die Fäden, aus denen sich das Vliesnetz zusammensetzt, sehr fein sein, und sie verformen sich in Richtung der Blutseite zum Dialysat durch den Druck des Blutes. Dies hat eine Abweichung der Strömung des Blutes und des Dialysats, eine Steigerung des Widerstandes des Fluidweges und zusätzlich eine Abweichung der Zufuhrmenge des Blutes zur Folge«

Der Hämodialysator, bei welchem Netzvliese als Membranstützelemente verwendet werden, kann klein gebaut werden, außerdem verringern sie das Anlauf- bzw. Ansaugvolumen, was jedoch auf Kosten der Dialysefunktion geht« Bevorzugt wird deshalb, den Einsatz von Netzvliesen als Membranhalteelement bei der Schaffung eines Hämodialysators geringer Größe mit hoher Leistung zu vermeiden.

Zum Stand der Technik gehört ein Hämodialysator (US-PSn 3 841 491, 3 837 496), der als Membranstützelement eine ganz genau geformte Membranstützplatte verwendet. Der Aufbau dieser Vorrichtung umfaßt eine große Anzahl von Stützplatten, die sorgfältig konstruiert, wechselseitig verbunden und so angeordnet sind, daß die ebenen Flächen in Kontakt miteinander über ein Paar von dazwischengesetzten Membranen stehen, die einen Fluidweg dazwischen bilden. Die aus den Stützplatten und den Membranen zusammengesetzte Anordnung ist mit einer Dialysatverteileröffnung versehen, die sich durch die Anordnung erstreckt und mit Dialysat-

9D9S40/0730

2911608

DEA-5867 - 12 -

Verteilscheiben versehen ist, um die Stützplatte an die angrenzende Membran zu drücken. Außerdem ist eine sich durch die Anordnung erstreckende Blutverteilungsöffnung vorgesehen, die mit Blutverteilscheiben versehen ist₅ um die Halteplatte an die angrenzende Membran zu drücken.

Bei einem solchen Hämodialysator werden ganz genau geformte Membranstützplatten aus Kunststoff verwendet. Da die hochentwickelten Pluidbahnen für das Dialysat und das Blut auf jeder Seite der Stützplatte vorgesehen sind, können die Fluide glatt durch die jeweiligen Bahnen hindurchströmen. Verglichen mit dem Hämodialysator mit Netzvliesen, arbeitet diese Vorrichtung ausgezeichnet. Deshalb wird zur Verbesserung der Dialysefunktion die Verwendung einer geformten Stützplatte empfohlen. Zum Formen einer solchen genau ausgelegten Stützplatte in Serienfertigung wird das Injektionmoiding-Verfahren verwendet. Es ist jedoch technisch schwierig, eine solche ganz genau ausgelegte Stützplatte zu formen, die eine Stärke von 1,2 mm oder weniger hat, soweit dies von dem Spritzgießen abhängt. Besonders schwierig wird es, wenn die Stärke o,5 mm oder weniger beträgt. Aufgrund dieser Umstände sind die durch Spritzgießen hergestellten Stützplatten, wie sie bei Hämodialysatoren verwendet und marktüblich sind, 2 bis 5 mm stark, so daß derartige Hämodialysatoren, die viele Paare von Membranen im Stapel enthalten, sehr viel Platz brauchen und den Nachteil haben, daß sie ein großes Ansaugvolumen erfordern und im Krankenhaus schwierig zu handhaben sind.

Es liegt nahe, daß man die Größe des Hämodialysators dadurch auf ein Minimum reduzieren möchte, daß man eine sorgfältig konstruierte dünne Halteplatte durch Verwendung eines anderen Verfahrens anstelle des Spritzgießverfahrens ausformt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich dabei sehr viele Probleme ergeben, die für die Hämodialysatoren mit

Θ09840/0730

DEA-5867 - 13 -

herkömmlichen Halteplatten nicht vorhersehbar waren. Man erhält eine Funktionsverschlechterung_s wenn nur die Stärke der Stützplatte dem herkömmlichen Aufbau ohne andere Modifizierungen verringert wird. Besonders von Bedeutung ist abei unter anderem, daß umso mehr Blasen in der D.ialysatbahn bleiben, je dünner die Hälteplatte ausgeführt ist*

Der Grund dafür, daß die Anzahl der verbleibenden Blasen mit der Stärkenrduzierung der Membranstützplatte steigt, ergibt sich aus folgendem:

Eine Blase ist der Oberflächenspannung des Umgebungsfluids unterworfen, die so wirkt, daß sie die Kugelform der Blasen erhalten möchte und einer Verformung Widerstand entgegensetzt. Dieser Widerstand wird proportional zur Steigerung der Blasengröße und zur Verringerung des Verformungsgrades größer. Wenn die Membranstützplatte dünner ausgeführt wird, d. h. wenn die Querschnittsfläche der Pluidbahn kleiner wird, entstehen kleinere Blasen, die einer Verformung größeren Widerstand entgegensetzen. Bei einer herkömmlichen Membranstützplatte ist beispielsweise die Abschnittsfläche des Fluidwegs an der Verbindungsstelle klein, an der die schlitzartige Öffnung für den Dialysatvertexlungskopf nit der Fluidbahn des Dialysates verbunden ist, welche zwischen der Stützplatte und der angrenzenden Membran ausgebildet ist. Eine in dem Dialysat enthaltene Blase kann nicht einfach aus der schlitzartigen Öffnung in den Fluidweg des Dialysates zusammen mit dem Fluidstrom abgegeben werden, wenn sie nicht in zwei Teile in Richtung der Stärke aufgeteilt oder derart stark verformt wird, daß sie halbiert oder noch kleiner wird. Bei der vergleichsweise starken herkömmlichen Stützplatte ist die Anzahl der zurückbleibenden Blasen klein, da kleine Blasen durch die Verbindung hindurchgehen und große Blasen nicht hindurchgehen können; soweit sie in ihrer Größe unverändert bleiben, werden sie von dem Fluidstrom aufgrund des geringeren Verformungswiderstandes

909840/0730

DEA-5867 -Ik-

verforirit und können deshalb hindurchgehen. Wenn die Stützplatte dünner gemacht wird, werden im Gegensatz dazu kleine, nicht verformbare Blasen erzeugt, die dem Verbindungsabschnitt einen hochgradigen Widerstand entgegensetzen, dessen Gestalt sich abrupt ändert. Die Blasen können nicht durch diesen Abschnitt hindurchgehen und bleiben in der schlitzartigen öffnung. Die Netzvliesbahn hat eine abrupte Querschnittsänderung an dem Verbindungsabschnitt der einzelnen Maschen, an denen das Verhältnis der Flächenänderung von dem Verbindungsabschnitt zu dem Maschenabschnitt bzw. Netzabschnitt 1 : 2 oder weniger beträgt. Deshalb ist das Verbleiben von Blasen unvermeidlich. Bei den geformten Stützteilen besteht ebenfalls die Gefahr_} daß die Blasen nicht nur in der schlitzartigen Öffnung sondern auch im .Membranstützabschnitt in der Mittelzone der Stützplatte aufgrund des Anschwellens der Membran in Gebrauch verbleiben. Das Anschwellen der Membran muß bezüglich der Projektionen und der Anordnung zur Bildung der Membranstützzone berücksichtigt werden.

Der Grund, warum man verhindern möchte, daß Blasen in der künstlichen Niere zurückbleiben, ist folgender:

1) Es strömt kein Fluid mehr, wenn Blasen in der Fluidbahn vorhanden sind, wenn der Kontakt des Fluids mit der Membran unterbrochen wird. Als Ergebnis wird die wirksame Membranfläche reduziert.

2) Ein Ansammeln von Blasen in dem Fluidweg erhöht den Widerstand des Fluidweges.

3) Der Fluidstroitt weicht ab, da das Fluid dort nicht strömt, wo Blasen vorhanden sind.

90984Ö/073Ö

DEA-5867 - 15 -

4) Es besteht die Gefahr, daß das die Blasen bildende Fluid in das Blut durch die Membran diffundiert, was zur Blutgerinnung aufgrund des Kontaktes des Blutes mit der Luft führen kann.

Es ist deshalb wesentlich, einen Aufbau der Membranstützplatte zu entwickeln, bei welchem keine Blasen zurückbleiben, d« h. bei welchem keine plötzliche Änderung der Querschnittsfläche im P.'uidweg erzeugt wird₃ um einen Hämodialysator mit geringer Größe und hoher Dialyseleistung zu erhalten, bei welchem dünne Platten als Membranstützflächen verwendet werden können. Weiterhin ist wesentlich, das Blutansaugvolumen durch Miniaturisieren des Hämodialysators zu verringern. Aueredem soll der Wirkungsgrad durch Vergrößern der Zwischenfläche der Membran zwischen dem Blut und dem Dialysator erhöht werden.

Ein weiteres Ziel bei der Entwicklung künstlicher Nieren besteht darin, daß die Vorrichtung bei der Benutzung tragbar und fortlaufend benutzbar ist, so daß nur ein periodischer Austausch erforderlich wird. Der Patient soll dabei nur einmal pro Woche oder pro Monat die künstliche Niere austauschen müssen, die in Betrieb ist, während sie an dem Körper des Patienten befestigt ist, der sein normales tägliches Leben führt. Dadurch soll die Notwendigkeit entfallen, daß sich der Patient in festgelegten Intervallen einer Blutreinigungsbehandlung zu unterziehen hat. Außerdem trägt eine derartige kontinuierlich arbeitende künstliche Niere dazu bei, die Ansammlung von Giftstoffen im Blut zu verhindern, so daß der Patient allmählich wieder gesundet.

Eine solche künstliche Niere, die tragfähig ist und dauernd arbeitet, kann auf der Basis der Untersuchung folgender drei Punkte entwickelt werden:

909840/07SO

BAD ORIGINAL

DEA-5867 - 16 -

1) Es ist ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine Blutgerinnung in der ..Vorrichtung vollständig verhindert wird.

2) Es ist ein Verfahren zum Reinigen von Dialysat derart, daß eine für den Betrieb erforderliche Dialysatmenge auf ein Minimum reduziert wird, oder ein Verfahren zum Behandeln der abgegebenen Filtrationsflüssigkeit aufzufinden, wenn künstliche Nieren der Filtrationsbauweise verwendet werden.

5) Es muß.eine Vorrichtung entwickelt werden, die eine größtmögliche Arbeitsfläche bei kleinstmöglicheni Volumen aufweist, um eine wirksame Dialyse sowie den Vorteil zu erreichen, daß der Patient die Vorrichtung während seiner täglichen Tätigkeit mit sich führen kann.

Für die ersten beiden Probleme werden zur Zeit Lösungen gefunden. Das letzte Problem, eine Ausreichende Fläche bei kleinstem Volumen zu erzielen, soll durch Einsatz der Erfindung gelöst werden. Somit soll die Erfindung für eine künstliche Niere einsetzbar sein, die tragbar ist und dauernd arbeitet.

Erfindungsgemäß wird somit eine Fluidbehandlungsvorrichtung geschaffen, welche Membranen abstützende dünne Elemente benutzt, bei denen die Querschnittsflächenänderung des Fluidweges nicht abrupt ist. Die verwendeten Membranen besitzen eine sehr große Oberfläche in einer Einheit, deren Innenvolumen vergleichsweise klein ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere als künstliche Niere für die Blutreinigung von Personen verwendbar sein, die eine chronische Nierenerkrankung oder Nephrose haben. Außerdem soll die für die Ansaugung erforderliche Blutmenge sehr klein sein und die Vorrichtung eine Leistungsfähigkeit verglichen mit der geringen Größe der Einheit aufweisen. Die erfindungsgemäße

909840/0730

DEA-5867 - 17 -

künstliche Niere hat Membranen, die eine große Oberfläche bei kleinstmöglichem Volumen haben, so daß die Vorrichtung als tragbare künstliche Niere einsetzbar istj die kontinuierlich arbeitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form einerkünstlichen Niere soll vom Patienten zuhause betätigbar seih, ohne daß geschultes technisches Personal oder ein Arzt erforderlich ist . Zusätzlich soll die künstliche Niere einfach im Aufbau und nach dem Gebrauch wegwerfbar sein.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zum Separieren von Substanzen aus einer Mischung dieser Substanzen mit anderen Substanzen mit Hilfe einer Membran und insbesondere eine Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen und überschüssigem Wasser aus dem Blut durch die Hämodialyse oder Hämofiltration. Die Vorrichtung hat eine sehr große wirksame Membranoberfläche innerhalb einer Einheit mit geringer Größe, erfordert nur eine geringe BIutansaugmenge und ist bei der Benutzung tragbar.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einer Stapelanordnung versehen, die aus zwei Arten von Zellen zusammengesetzt ist, die so angeordnet sind, daß die benachbarten Zellen in ihrer Art voneinander verschieden sind. Die erste Zelle hat eine erste Fluidverteilungseinrichtung. Die Membran liegt auf jeder Seite der Einrichtung. Die zweite Zelle hat ein zweites Fluidvertexlungselement, welches unabhängige tunnelartige Fluidwege zwischen der Membranstützbahn und dem entsprechenden Element der paarweisen Elemente bildet, die eine Vielzahl von Nuten auf jeder Oberfläche aufweisen. Die Membranstützbahn bzw. -folie ist mit einer großen Anzahl von Vorsprüngen auf dem Mittelabschnitt versehen. Das Paar von mit Nuten versehenen Elementen ist so angeordnet, daß die Oberflächenmit den Nuten einander gegenüberliegen, wobei die Membranstützbahn dazwischenliegt.

909840/0730

DEA-5867 -= 18 -

Damit jedes der Ver-teilungs element eine entsprechendes Fluid getrennt durch die Stapelanordnung einführen und das erste Fluid zwischen einem Paar von Membranen, die die erste Zelle bilden, sowie das zweite Fluid zwischen der zweiten Zelle und der benachbarten Membran verteilt werden kann, stehen die Fluidsammelleitungen aller- Zellen mit dem Einlaß- und Auslaßöffnungen für das erste und zweite Fluid in Verbindung und sind so angeordnet, daß sie einen im wesentlichen gleichförmigen Diffusionsaustausch der Substanzen zwischen dem ersten und zweiten Fluid ausführen.

Die erfihdungsgemäße künstliche Niere-ist so gebaut, daß sie eine Membran mit einer sehr großen aktiven Oberfläche hat. Die Membran erfordert nur eine geringe Ansaugblutmenge und verursacht kein Zurückbleiben von Basen in der Fluidbahn. Die große aktive Oberfläche der Membran ist in der Lage₅ durch den Einsatz einer dünnen Membranstützbahn eine Membranstützzone zu bilden. Bei der verwendeten Vorrichtung sind die zweiten Fluidzellen aus einem Paar von Elementen zusammengesetzt, die mit Nuten zur Bildung der zweiten Fluidbahn versehen sind. Die Nuten sind auf jeder Seite der Membranstützbahn angeordnet. Die Elemente werden fest gegeneinandergepreßt, so daß die mit Nuten versehenen Oberflächen einander gegenüberliegen. Die erste Fluidzelle setzt sich aus einem Paar von Membranen und den ersten Fluidverteilungselementen zum Einführen des ersten Fluids in den Raum zwischen dem Paar von Membranen zusammen. Dieses Paar von Membranen bildet eine Kammer für das erste Fluid zwischen sich und eine weitere Kammer für das zweite Fluid zwischen jeder der Membranen und der benachbarten Membranstützbahn.

Wenn eine thermoplastische Folie als Material verwendet wird, kann eine dünne Membranstützbah.n dadurch hergestellt werden, daß eine Prägeformung oder Preßformung verwendet wird, so daß VorSprünge ausgebildet werden, welche die Membranstützzone bilden. Bei Verwendung einer Metallfolie kann dies durch Ätzen erreicht werden.

009840/0730

DEA-5867 - 19 -

Obwohl im folgenden die Erfindung anhand eines Hämodialysetors als bevorzugte Ausführungsform näher erläutert wird, ist sie auf diese Ausführungsform nicht beschränkt, sondern auf alle Modifizierungen und analoge Ausführungen anwendbar.

Erfindungsgemäß sind die Dialysatzellen mit der Membranstütz« bahn und den Blutstromzellen mit einem Paar von Membranen versehen, die in Form einer Einheit aus Stapelelementen so angeordnet si id, daß die Blutstr-omzellen zwischen einem Dialysatzellenpaar liegen.

Der Aufbau einer Pluidbahn bzw. eines Fluidweges, der die Dialysathauptleitung und die Dialysatkammer verbindet, ist für das Verständnis des Betriebs und der Konstruktion der gesamten Vorrichtung wesentlich. Wie bereits erläutert wurde _f bleiben umso mehr Blasen zurück, je dünner die Membranstützplatte ausgeführt ist, so daß die Dialysefunktion beeinträchtigt wird. Wenn eine dünne Membranstützplatte benutzt wird, ist es deshalb wesentlich, einen solchen Aufbau zu verwenden, der frei von plötzlichen Änderungen der Querschnittsfläche ist. Die einstückige Ausbildung des Weges zur Verbindung der Verteilungsöffnung mit der Membranstützzone und der Zone selbst in einer sorgfältig ausgelegten, sehr dünnen Platte ist jedoch sehr schwierig. Erfindungsgemäß wird deshalb ein Aufbau verwendet, bei welchem die Dialysatkammer, die zwischen der mit der Membranstützzone versehenen Bahn und der benachbarten Membran ausgebildet ist, mit dem Dialysatverteiler durch einen tunnelförmigen Kanal verbunden ist, der von paarweisen Dxalysatverteilungselementen gebildet wird, die Nuten aufweisen und so angeordnet sind, daß die mit Nuten versehenen Oberflächen einander gegenüberliegen und die Membränstützbahn dazwischen liegt. Das Zurückbleiben von Blasen in der Dialysatkammer, insbesondere aufgrund des Schwellens der Membran während des Gebrauchs der Vorrichtung, wird durch Bildung einer großen Anzahl von Vorsprüngen in der Membranstützzone verhindert. Bei diesem Aufbau steht an

609840/0730

DEA-5867 - 2ο -

dem Dialysateinführabschnitt der Dialysatverteiler mit zwei Dialysatkammern in Verbindung, die auf jeder Seite der Membranstützbahn über die tunnelartigen Kanäle unabhängig voneinander gebildet werden;· In der Membranstützzone ist eine große Anzahl von Vorsprüngen im Mittelabschnitt der Membranstützbahn vorgesehen. Dadurch' wird keine abrupte Änderung der Querschnittsfläche des Fluidwegs erzeugt. Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß möglich, einen Dialysator mit hoher Leistung zu schaffen, bei welchem das verbleiben von Blasen verhindert wird und trotzdem eine geringe Größe erreichbar ist.'

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen ι

Pig. 1 perspektivisch einen erfindungsgemäßen Hämodialysator,

Fig. 2 auseinandergezogen eine Stapelanordnung der Bauelemente, dargestellt als Blutstromzellen und Dialysatzellen,

Fig. 3 in einer Einzelheit den Dialysatweg der Anordnung von Fig. 2,

Fig. 4 in einer Einzelheit den Blutweg der Anordnung von Fig. 2,

Fig. 5 auseinandergezogen die Bauelemente einer weiteren Stapelanordnung, dargestellt als Blutstromzellen und Dialysatzellen,

Fig·. 6 in einer Einzelheit den Dialysatweg der Anordnung von Fig. 5,

Fig. 7 in einer Einzelheit den Blutweg der Anordnung von Fig. 5, .

Ö0 9-84 0/0730 . .

DEA-5867 - 21 -

Fig. 8 und 9 weitere Bauweisen des Blutweges.

Pig. Io auseinandergezogen die Bauelemente einer-dritten Stapelanordnung j dargestellt-als Blutstromzellen und Dialysatzellen,

Fig. 11 perspektivisch eine miniaturisierte Hämodialysatoranordnung und

Fig. 12 auseinandergezogen die Bauelemente des Hämodialysators von Fig. 11, dargestellt als BlutstromzeDen und Dialysatzellen.

Der in Fig. 1 gezeigte Hämodialysator 1 hat eine Vielzahl von Blutstromzellen, Dialysatzellen und zwei Platten von Verteileranpreßplatten 2 und 3, von denen jede an einem der beiden Enden der Stapelanordnung vorgesehen ist, die aus Blutstromzellen und Dialysatzellen besteht. Die Platten sind in der Ausgestaltung zueinander identisch, haben jedoch verschiedene Verwendungszwecke.

Die Verteilerandrückplatte 2 hat eine Einlaßöffnung 5 und eine Auslaßöffnung 6 für Dialysat und eine Einlaßöffnung 7 sowie eine Auslaßöffnung 8 für das Blut. Die öffnungen sind für die Zuführung und Abführung von Dialysat bzw. Blut in die Vorrichtung bzw. aus der Vorrichtung vorgesehen. Die Andrückplatten 2 und 3 sind eben. Wenn sie jedoch als dünne Platte ausgebildet sind, müssen sie mit Rippen in Form eines Gitters auf der Außenfläche verstärkt sein. Die Anordnung der gestapelten Elemente und der Andrückplatte wird durch eine Presse zusammengedrückt, die einen geeignet hohen Druck ausübt. Alle Elemente der Stapelanordnung werden durch Stifte" 4 fluchtend zueinander ausgerichtet gehalten. Es sind sechzehn Stifte vorhanden, die sich durch sechzehn Löcher erstrecken, die in den ümfangsabschnitt jeder Zelle gebohrt sind. Diese Löcher sind in den Andrückplatten 2 und 3 und vorzugsweise in

DEA-5867 - 22 -

jeder Zelle zum fluchtenden Ausrichten der gestapelten Elemente vorgesehen. Der Pialysator 1 hat eine Reihe von Zellen, die in der Reihenfolge Dialysatzelle, Blutstromzelle, Dialysatzelle j Blutstromzelle ... angeordnet sind* Die Blutstromzelle muß immer zwischen zwei Dialysatzellen angeordnet sein«

Fig. 2 zeigt die Stapelreihenfolge der in dei¹ Anordnung zu stapelnden Elemente zusammengezogen für die Dialysatzelle Io und die Blutstromzelle 11. Die Dialysatzelle Io besteht aus einem Paar von Rahmen 12, 12', von denen jeder mit einer weiten öffnung 13 im Mittelabschnitt, mit Verteilerlöchern Ik > 15 für eine Verbindung mit den Dialysateinlaß- und -auslaßöffnungen am Umfangsabschnitt, mit Dialysatverteilungsnuten 16, 16* und 17, 17', die in Verbindung mit den Verteilerlöchern stehen, mit einer Vielzahl von Nuten 18, 18· und 19, 19' für die Verbindung der Nuten 16, l6' und 17, 17' mit der weiten öffnung 13, mit der Membranstützbahn 2o, die eine große Anzahl von VorSprüngen 21 in ihrem Mittelabschnitt aufweist, und mit Verteilerlöchern 22, 23 versehen ist, die mit der Blutexnlaßöffnung und der Blutauslaßöffnung am Umfangsabschnitt in Verbindung stehen. Die Dialysatrahmen 12, 12' sind einander gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen ihnen die Membranstützbahn angeordnet ist. Wenn deshalb die Stapelanordnung zusammengedrückt wird, bilden die Nuten eines jeden Rahmens 12, 12'. voneinander unabhängige tunnelartige Kanäle zwischen der Membranstützbahn 2o. Da die unabhängigen Fluidwege, welche die Verteilerlöcher mit der weiten öffnung 13 in Verbindung setzen, keinen Abschnitt aufweisen, auf welchem sich die Querschnittsfläche abrupt ändert, gehen Blasen in dem Dialysat durch den Fluidweg ohne Zurückbleiben hindurch.

Die Blutstromzelle 11 besteht aus einem Paar von Membranen 26, 26^f, die mit Verteilerlöchern 22, 23 bzw. 14, 15 am Umfangsabschnitt, wobei die ersteren beiden

413

DEA-5867 - 23 -

mit den Bluteinlaß- und -auslaßöffnungen und die letzteren beiden mit den Dia3ysa.töffnungen in Verbindung stehen₅ mit einem Blutverteilungselement 24 _s das zwischen Membranenpaaren angeordnet ist, wobei das Verteilerloch lH oder 15 niit der Bluteinlaßöffnung oder -auslaßöffnung' in Verbindung
steht, mit einem Fluidweg zum Führen des Blutes in die Blutkammer, die von den paarweisen Membranen gebildet wird und mit den Verteilerlöchern in Verbindung steht, und mit einem weiteren Blutverteilungselement 25 versehen sind, das einen Blutweg zum Einführen des Blutes außerhalb von der Blutkammer aufweist. Die Verteilerelemente 2k und 25 sind zueinander in der Form identisch und in die weite öffnung 13 der Rahmen 12, 12' für das Dialysat eingesetzt. Wenn deshalb die Stapelanordnung zusammengedrückt wird, werden die Blut verteilenden Elemente fluiddicht gestapelt und können eine Blutleckage und Dialysatleckage ins Blut verhindern..

Zur weiteren Erläuterung der Fluidwege für das Blut und das Dialysat wird auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen.

Fig. 3 zeigt den Dialysatweg im Schnitt. Die Dialysatzelle Io hat eine Membranstützbahn 2o, die sich zwischen einem Paar von Dialysatrahmen erstreckt und zwischen den Rahmen angeordnet ist. Die Dialysatzelle Io, die sich aus einem Paar
von Dialysatrahmen 12, 12' zusammensetzt, und die Merabranstützbahn 2o, die sich zwischen dem Paar von Rahmen und der Blutstromzelle erstreckt, die ein Paar von Membranen 26, 26' hat, sind zusammen im Stapel angeordnet. Das Dialysat wird aus dem Dxalysatvertexlerloch lh einer jeden Zelle in zwei tunnelartige Kanäle, die getrennt von den Nuten 18, 18' an den Dialysatrahmen 12, 12' und der Membranstützbahn 2o gebildet werden, und dann in die Dialysatkammern 27, 27' geführt, die zwischen der Membran 26 und der Membranstützbahn 2o sowie zwischen einer weiteren benachbarten Membran 26' und der Bahn 2o gebildet werden.

909840/Q730

DEA-586? _ 2ή _

Nach dem Stoffaustausch mit dem Blut, das in die Blutkammer 28 eingeführt wurde _s die zwischen den Membranenpaaren ausgebildet ist j wird das Dialysat in das Dialysatverteilerloch 15 durch den tunnelartige.n Kanal eingeführt, der von den Nuten 19, 19' an den'Dialysatrahmen 12, 12' und der Membranstützbahn 2o gebildet wird.

Fig. 4 zeigt im Schnitt den Blutweg. Dabei haben die Verteilerelemente 24" und 25 für das Einführen und Abführen des Blutes den tunnelartigen Fluidweg, der von einem Paar von Elementen 29, 29* gebildet wird, die mit Nuten 3o> 3o^f, ähnlich im Aufbau wie die Dialysatrahmen 12, 12', versehen und so angeordnet sind, daß die Nuten aufweisenden Flächen einander gegenüberliegen. Die Blutstromzelle, die aus einem Paar von Membranen 26, 26' zusammengesetzt ist, und die Blutverteilungselemente 24, 25, die zwischen den Membranen angeordnet sind, sind in einer weiten .öffnung 13 des Dialysatrahmens 12, 12' angeordnet,. welche die Dialysatzelle Io mit der dazwischen angeordneten Membranstützbahn 2o bilden. Das Blut wird aus dem Verteilerloch 22 einer jeden Zelle in die zwischen den Membranenpaaren ausgeführte Blutkammer 28 durch den Tunnelartigen Kanal 24 eingeführt, der zwischen den Membranenpaaren 29, 29' ausgebildet ist. Nach dem Stoffaustausch mit dem Dialysat, das in die Dialysatkammern 27, 27'. zwischen den Membranstützbahnen eingeführt wird, wird das Blut zum Verteilerloch 23 durch den tunnelartigen Kanal des Blutverteilungselementes 25 geführt, das von einem Paar von Elementen mit Nuten 3o, 3o' gebildet wird.

Bei dem beschriebenen Hämodialysator übt somit das Blut einen gleichförmigen Druck auf die Membran aus, während das Blut durch den Blutweg hindurchgeht, der zwischen Membranen-* paaren ausgebildet ist, welche die Blutstromzelle bilden. Das Dialysat geht durch den Dialysatweg, der zwischen den Membranstützbahnen der Dialysatzelle angrenzend an die Blutstromzelle und die Membran ausgebildet ist. Dieser Druck

9098^0/0730

DEA-5867 - 25 -

wirkt auch gleichförmig auf eine große Anzahl von Vorsprüngen j die an dem Mittelabschnitt der Membranstützbahn der Dialysatzelle über die Membran ausgebildet sind* Dies führt zu einer Windung des Blutweges zwischen den Membranen und zu einem leicht turbulenten Fluidstronu Das durch den Fluidweg strömende Dialysat, der zwischen der Membran und der benachbarten Membranstützbahn gebildet wird, wird in richtiger Weise auf jedem Schichtraum verteilt»

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Stapelaufbaus ist in Pig· 5 gezeigt. Dabei ist der Aufbau der Verteilungselemente für Dialysat und Blut zu der in Pig« 2 gezeigten Anordnung entgegengesetzte Das heißt, daß eine Dialysatzelle ein Dialysat verteilendes Element zum Einführen und Abführen von Dialysat aufweist, welches mit Paaren von Membranen 39, 39' und 4o., 4o' versehen ist, welche. Dialysat verteilende Nuten 35» 35' bzw. 36, 36' aufweisen, die jeweils mit den Verteilerlöchern 33 oder 34 verbunden sind, die mit der Einlaßöffnung oder Auslaßöffnung für das Dialysat in Verbindung stehen. Die Dialysatzelle hat weiterhin eine Vielzahl von Nuten 37, 37' bzw. 38, 38', die mit den vorher genannten Nuten verbunden sind, und außerdem eine Membranstützbahn 4l mit einer großen Anzahl von Vorsprüngen an ihrem Mittelabschnitt. Am Umfangsabschnitt sind Verteilerlöcher 42, 43 vorgesehen, die mit der Bluteinlaß- und. -auslaßöffnung und den Verteilerlöchern 33, 34 in Verbindung stehen, die ihrerseits mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Dialysat in Verbindung stehen. Die Elemente 39, 39' und 4o, 4o' sind zueinander identisch. Die mit Nuten versehenen Oberflächen sind so angeordnet, daß die Membranstützbahn dazwischenliegt. Wenn deshalb die Stapelanordnung zusammengedrückt wird, bilden sich tunnelartige Kanäle.

Die Blutstromzelle 32 hat ein Paar von Membranen 44, 44', die am Umfangsabschnitt die Verteilerlöcher 42, 43 aufweisen, die in Verbindung mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Blut

909840/0730

DEA-5867 - 26 -

stehen, sowie ähnliche Löcher 33, 34, die mit dem Einlaß und Auslaß für das Dialysat in Verbindung stehen. Die Zelle hat weiterhin einen Blutrahmen 45, der zwischen einem Paar von Membranen angeordnet ist und eine weite öffnung 46 an seinem Mittelabschnitt aufweist, sowie am Umfangsabschnitt Verteilerlöcher 42, 43, die mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen für Blut in Verbindung stehen, wobei der Flu-idweg die Verteilerlöcher mit einer weiten öffnung verbindet.

Das Dialysatverteilungselement sitzt in einer weiten öffnung des Blutrahmens. Wenn deshalb die Stapelanordnung zusammengedrückt wird, sind die Dialysatverteilungselemente fluiddicht über der Membran gestapelt, so daß ein Eindringen von Dialysat in das Blut infolge einer Leckage verhindert werden kann.

Zum besseren Verständnis des Pluidwegs des Dialysats und des Blutes wird auf die Figuren-6 und 7 Bezug genommen. Fig. 6 ist eine Schnittansicht des Dialysatwegs. Die Dialysatzellen, von denen jede aus einem Paar von Membranen 39, 39' und 4o, 4o' sowie aus der Membranstützbahn 4l zusammengesetzt ist, die zwischen den Elementen angeor net ist und eine große Anzahl von Vorsprüngen 66 in ihrem Mittelabschnitt hat, sind in den Blutrahmen 45 eingepaßt, der zwischen den Membranenpaaren 44, 44' angeordnet ist, wobei die Stapelung so erfolgt, daß die Membran dazwischenliegt. Das Dialysat wird aus dem Dialysatverteilerloch 33 einer jeden Zelle den beiden tunnelartigen Kanälen zugeführt, die von den Nuten 35, 35^f an dem Paar von Elementen 39, 39' und der Stützplatte 4o gebildet werden. Dann geht das Dialysat zur Dialysatkammer 47, 47', die zwischen benachbarten Membranen und der Membranstützbahn ausgebildet ist. Nach dem Stoffaustausch mit dem in die Blutkammer 5o eingeführten Blut, die zwischen den Membranenpaaren ausgebildet ist, strömt das Dialysat zum Dialysatverteilerloch 34 durch die tunnelförmigen Kanäle, die von den Nuten 37, 37' an den paarweisen Membranen 4o, 4o' und von der Membranstützbahn 4l gebildet werden.

909840/0730

DEA-5867 - 27 -

Die Schnittansicht von Pig« 7 zeigt den Blutweg, wobei dieser Weg beispielsweise die Form eines Tunnels hat_s der von einem Paar von Rahmen gebildet wird, die ähnlich denen von Fig. 4 sind. Die Blutstromzelle 32 setzt sich aus einem Paar von Rahmen 48, 48' zusammen, die Einführnuten 49, 49^f und Abführnuten 51, 51' sowie Membranen 44, 44' aufweisen, die auf jeder Seite eines Paares von Rahmen angeordnet sind. Das Blut wird aus dem Blutverteilerloch 42 zur Kammer 5o durch den unnelartigen Kanal geführt, der von den Nuten 49y 49' an einem Paar von Rahmen gebildet wird« Nach dem Stoffaustausch mit dem Dialysat, das in die Dialysatkammer eingeführt worden ist, die zwischen der Membran und der Membranstützbahn ausgebildet ist, fließt das Blut zu dem Verteilerloch 43 und durch die tunnelartigen Kanäle, die von den Nuten 51 j 51' der paarweisen Rahmen gebildet werden»

Fig. 8 und 9 zeigen in Schnittansichten Ausführungsbeispiele anderer Aufbauten der Blutverteilungselemente, die die Blutstromzelle 53 bilden. Gemäß Fig. 8 werden zwei Arten von Verteilungselementen 55, 55^f verwendet, die sich aus einer Bahn des Elementes zusammensetzen. Die Verteilungselemente 55 und 55' sind zueinander in der Gestalt symmetrisch. Das Verteilungselement 55 ist mit dem Blutverteiler 56, der mit dem Verteiler verbundenen Nut 57 und der Blutkammer 6o verbunden. Auf der anderen Seite der Nut 57 ist eine Nut 59 vorgesehen, die mit der Nut 57 über die öffnung 58 verbunden ist. Das Verteilungselement 55 muß so angeordnet werden, daß es immer zwischen den zwei Verteilungselementen 55' liegt. Zwei benachbarte Verteilungselemente 55', zwischen denen das Verteilungselement 55 und die Membranstützbahn 6l, 62 liegen, sind mit Nuten 57' und 59 versehen, die symmetrisch zu den Nuten 57 bzw. 59 an dem Verteilungselement 55 sind. Wenn deshalb die Blutstromzellen gestapelt sind, wird jede Fläche auf den Seiten der Nuten 57, 57^f und 59, 59' der Blutverteilungselemente 55 bzw. 55' durch Zusammendrücken über die dazwischen gelegte Membran abgedichtet. Auf diese

909840/07SO

BAD'

DEA-5867 - 28 -

Weise wird eine Leckage des Blutes verhindert. Das Blut wird aus dem Verteilerloch 56 zur Blutkammer 6o eingeführt, die von einem Membranenpaar gebildet wird_} fließt durch den tunnelartigen Kanal, der von den Nuten 57, 57' ₃ der Membran und der Mernbranstützbahn gebildet wird, geht durch die öffnung 57 j ändert den Strömungskurs und fließt dann durch den tunnelartigen Kanal. Die Tiefe der Nut sollte der halben Tiefe des Elementes oder mehr entsprechen j um ein Verbleiben von Blasen, die in dem Blut enthalten sind, zu verhindern. Die Einlaß- und Auslaßöffriungen für das Blut sind zueinander in der Gestalt identisch.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Blutverteilungselementes 55, das aus drei Elementarelementen zusammengesetzt ist..Das verteilende Elemente 55 hat ein Paar von Elementen 63, 63', in denen jeweils nur das Blutverteilerloch 56 vorgesehen ist. Das Element 64 ist zwischen dem Paar von Elementen angeordnet und mit einer Verteilungsoffnung 65 versehen, die mit dem Blutverteilerloch 56 und der Verteilung verbunden ist. Die öffnung 65 wird von.einem Paar von Elementen 63, 63· in Form eines Tunnels gebildet und befindet sich dazwischen. Aus dem Verteilerloch 56 wird Blut in die Blutkammer 60, die von den paarweisen Membranen gebildet wird, durch den tunnelartigen Kanal eingeführt. Die Abschnitte für das Einführen und Abführen des Blutes sind zueinander im Aufbau identisch.

Die genannten Hämodialysatoren sind alle so gebaut, daß der Blutstrom und der Dialysatstrom sich in der Richtung kreuzen. In Fig. Io wird ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die beiden Fluide in entgegengesetzter Richtung zueinander strömen. Die Stapelanordnung der Dialysatzellen und BlutStromzellen von Fig. Io ist zu der von Fig. 2 im Grundaufbau identisch. Die Dialysatzelle setzt sich zusammen aus einem Paar von Dialysatrahmen 72, 72', die mit einer weiten öffnung 73 am Mittelabschnitt versehen ist, aus Verteiler-

909840/0730

DEA-5867 - 29 -

löchern 74, 75 am Umfangsabschnitt₅ die eine Verbindung zu den Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Dialysat herstellen^ aus Verteilungsnuten 76, 77, die mit den Verteilerlöchern verbunden sind, und aus einer Vielzahl von Nuten 78, 79 zum Verbinden der Nuten 76 und 77 mit einer weiten Öffnung 73, aus Öffnungen 68, 69, die symmetrisch gegenüberliegend zu den Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Dialysat am Umfangsabschnitt angeordnet sind, so daß sie mit der weiten Öffnung 73 verbunden sind und die Blutverteilungselemente 84 und 85 aufnehmen, und aus der Membranstützbahn, die eine große Anzahl von Vorsprüngen in ihrem Mittelabschnitt und die Verteilerlöcher 82, 83 am Umfangsabschnitt aufweist, die mit dem Bluteinlaß- und Auslaßöffnungen und den gleichen Löchern 74, 75 in Verbindung stehen, die mit dem Dialysateinlaß- und Auslaßöffnungen verbunden sind. Die Dialysat« rahmen 72, 72' sind so angeordnet, daß die Membranstützbahn 80 zwischen der mit Nuten versehenen Oberfläche angeordnet ist. Wenn deshalb die Stapelanordnung zusammengedrückt wird, bildet jede der Nuten der Dialysatrahmen 72, 72' einen unabhängigen tunnelartigen Kanal zwischen sich und der Membranstützbahn 80. . '

Die Blutstromzelle 71 setzt sich zusammen aus einem Paar von Elementen 86, 86', die mit Verteilerlöchern 82, 83 und 74, 75 am Umfangsabschnitt versehen sind, wobei die beiden ersteren mit den Bluteinlaß- und -auslaßöffnungen und die beiden letzteren mit den Dialysateinlaß- und -auslaßöffnungen verbunden sind, aus dem Blutverteilungselement 84 zum Einführen des Blutes, das mit einem Pluidweg für das Einführen des Blutes in die Blutkammer versehen ist, die von Merabranpaaren gebildet wird und mit den Bluteinlaß- und -auslaßöffnungen in Verbindung steht, die zwischen den Membranpaaren angeordnet sind, und aus dem Blutverteilungselement 85 zum Abführen von Blut, das mit dem Pluidweg für das Einführen des Blutes aus der Blutkammer versehen ist. Die Blutverteilungselemente 84 und 85 sind gleich gebaut

909840/0730

DEA-5867 - 3o -

und in die Öffnungen 68 und 69 des Dialysatrahmens eingepaßt. Wenn deshalb die Stapelanordnung zusammengedrückt wird, sind die Blutverteilungselemente fluiddieht gestapelt, so daß eine Leckage des Blutes und des Dialysates ins- Blut verhindert wird.-

Wenn die Strömungsrichtung des Blutes zu der des Dialysates entgegengesetzt ist, erhält man einen Rahmenaufbau, der sich von dem in Pig. Io gezeigten unterscheidet,, bei welchem eine öffnung am Mittelabschnitt des Blutverteilungselementes vorgesehen ist. Der Einsatz solcher Aufbauten für das Blutverteilungselement, wie es in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist, ist wahlweise.

Die für die Dialysatzelle verwendete Membranstützbahn besteht aus einer VorSprünge tragenden Schicht, auf der auf jeder Seite eine große Anzahl von VorSprüngen ausgebildet ist. Die Höhe der VorSprünge an der Membranstützbahn und andere Abmessungen müssen äußerst gleichförmig und genau sein, um die Membran in einem gleichförmigen Zustand zu halten, ein Reißen der Membran zu. verhindern und um eine geeignete Fluidität für die überführung der Substanzen zwischen dem Blut und dem Dialysat zu gewährleisten. Andererseits möchte man eine dünnere Membranstützbahn haben, um den Hämodialysator kleiner zu bauen. Die Stärke der die VorSprünge tragenden Schicht der Membranstützbahn liegt zwischen 5 und 5oo u und soll zwischen 5 und 2oo γ für eine weitere Verkleinerung des Dialysators liegen. Die Vorsprünge sind in gleichförmiger Verteilungsdichte im Mittelabschnitt der Membranstützbahn in einer Höhe von 5o bis 5oo μ vorgesehen und nehmen 5 bis 5© % der Gesamtfläche der Membranstützzone ein, wobei ihre Anzahl

ρ
15 bis 5oo pro cm beträgt. Um ein Verstopfen des Fluidwegs aufgrund der angeschwollenen Membran zu verhindern, wobei eine Ausdehnung nach unten zu der die VorSprünge tragenden Schicht erfolgt, wird der Abstand d zwischen den VorSprüngen vorzugsweise nach folgender Gleichung festgelegt:

909 8 4 0/0730

DEA-5867 - 31 -

wobei a der Schwellungswert der Membran und h die Vorsprungshöhe sind.

Dieser Raum wird auch für den Abstand zwischen dem äußersten Ende des Auslasses des tunnelartigen Kanals, der die Verteilerlöcher- für das Dialysat mit der Dialysatkammer verbindet, und den Vorsprung an der· Membranstützzone verwendet. Es können alle bekannten Formen von VorSprüngen verwendet werden. Bevorzugt werden jedoch konische Vorsprunge^ um die beste Fluidität des Blutes und des Dialysates zu gewährleisten. Im letzteren Fall werden die konischen Vorsprünge in einem diagonalen Gitter mit einer Höhe von loo bis 3oo μ angeordnet, wobei :
stützzone beträgt.

2 angeordnet, wobei ihre Anzahl 25 bis 25o je cm der Membran-

Eine solche Membranstützbahn kann durch Druckformung oder Prägen einer thermoplastischen Harzfolie, beispielsweise aus Polyäthylen, Polypropylen, Polycarbonat oder Polyester in bekannter Weise hergestellt werden« Es kann auch ein durch Strahlungseinwirkung unlösbar werdendes Kunststoffmaterial verwendet werden, auf dem ein photographisch angefertigtes Transparent angeordnet ist, wobei transparente und dunkle Abschnitte in einem festen Muster angeordnet sind. Anschließend wird diese Anordnung bestrahlt, so daß die Strahlung durch das Transparent hindurchdringt und einen Teil des Kunststoffmaterials, der an den transparenten Abschnitt angrenzt,; unlöslich macht, nicht jedoch den dunklen Anschnitt, der lösbar bleibt und aufgelöst wird.

Für einen miniaturisierten tragbaren Hämodialysator wird eine Membranstützbahn mit einer Stützzone empfohlen, die Vorsprünge mit einer Höhe von 5 bis 5o μ hat. Eine derart dünne Membranstützbahn aus Kunststoff kann sich verformen,

909840/0750

DEA-5867 - 32 -

was zu Schwierigkeiten beim Stapeln führt, Wenn die Bahn äußerst dünn ist, wird vorzugsweise als Pluidverteilungs- element eine Metallfolie- verwendet, die steif und korrosionsfest ist und aus rostfreiem Stahl oder Titanstahl hergestellt ist. Das Fluidverteilungselement aus Metall kann in einfacher Weise nach einem Ätzprozeß geformt werden.

Die Pluidverteilungselemente, die für die Dialysatzelle und die Blutstromzelle verwendet werden, sollen nicht nur mit einem genau ausgeführten Fluidweg versehen sein, der die· Fluidverteilung mit der Fluidkammer verbindet_} sondern sollte auch so eben sein, daß in innigem Kontakt miteinander eine Abdichtung erzielt wird, wenn alle Zellen nach dem Stapeln zusammengedrückt werden. Diese Elemente können du ch Injectionmolding oder Preßformen.des Kunststoffs hergestellt werden. Die Membranstützbahn kann ebenfalls aus Metall durch Ätzen erzeugt werden. Wenn dabei ein Fluidverteilungselement aus Metall verwendet wird, kann die Bahn mit diesem Element durch einen geeigneten Klebstoff verbunden werden.

Für die Blutstromzelle wird ein Membranenpaar verwendet. Die Membran besteht aus regenerierter Zellulose, einem Polyvinylalkohol-, Polycarbonat- oder Polyacrylnitrilharz, also aus Materialien, wie sie bisher als Dialysemembran verwendet werden. Von diesen Membranen wird eine für die Blutfiltration geeignete verwendet, beispielsweise-eine Polyvinylalkohol-, Polyäthylen- oder Acetylzellulosefiltrationsmerabran, Für bestimmte Zwecke kann auch ein metallisches Filter aus rostfreiem Stahl oder aus Titanstahl mit sehr kleinen Löchern verwendet werden.

Bei der Herstellung-der Zellen wird eine Stapelanordnung der Zellen zusammengedrückt und durch die obere und untere Verteilerplatte gehalten. Die Zellen können stückweise oder alle miteinander verschweißt, durch Aufbringen eines Harzes verklebt oder in ein Verbundgehäuse aus Kunststoffmaterial

9098 4 0/0730

DEA-5867 ~ 33 -

eingebettet werden. Die Anordnung muß auf jeden Fall vollständig frei von einer Fluidleckage nach außen oder nach innen gehalten werden.

Die Anzahl und Abmessung der zu benutzenden Zellen hängt von der Körpergröße und dem Alter des Patienten sowie davon ab, ob die Vorrichtung als Hämodialysator oder als Hämofilter zu Hause oder im Krankenhaus oder vom Patienten getragen, verwendet wird. Wenn die Vorrichtung-von Fig. 2 als Dialysator im Krankenhaus verwendet wird, ist die Dialysatzelle beispielsweise folgendermaßen aufgebaut: Ein Paar von Dialysatrahmen aus rostfreiem Stahlblech sind durch Ätzen bearbeitet, haben eine Stärke von 2oo μ₅ eine Seitenlänge von 3o χ 6 cm, eine Öffnung im Mittelabschnitt mit einer Seitenlange von 2k χ k cm und eine Vielzahl von Nuten mit einer Breite von 1 mm und einer Tiefe von 15o μ, die mit dem Dialysatverteiler in Verbindung stehen.. Die Membranstützbahn hat eine Stützfläche mit den Längenabmessungen 24 χ 3*8 cm, wobei neunundvierzig konische Vorsprünge pro cm mit einer Höhe von 2oo μ auf jeder Seite der die Vorsprünge abstützenden Schicht, die eine Stärke von 95 μ hat, aus einer loo μ starken Polyäthylenfolie durch Cruckformung ausgebildet sind. Die Blutstromzelle setzt sich aus einem Paar von im nassen Zustand 15 μ dicken Membranen aus regenerierter Zellulose und aus einem Paar von Blutverteilungselementen zusammen, die in den Dialysatrahmen einpaßbar sind und aus rostfreiem Stahlblech bestehen, welches durch Ätzen bearbeitet ist. Jedes der Elemente ist 2oo μ stark, hat eine äußere Seitenlänge von 3,9 x 1_S9 cm und weist eine Vielzahl von 1 mm breiten und 15ο μ tiefen Nuten für die Verbindung des Verteilers mit der Blutkammer auf. Jede der Blutstromzellen ist in jedem der Räume-eingepaßt, der zwischen jeweils zwei benachbarten der Io4 Teile der gestapelten Dialysatzellen ausgebildet ist. Durch das Zusammendrükken bei Verwendung der oberen und unteren Verteileranpreßplatten aus Polycarbonat für das Zusammenhalten der Vorrichtung erhält man einen Hämodialysator mit Außenabmessungen

9098 4 0/0730

DEA-5867 - 34 -

von 3o χ 6 χ 3,6 cm und einer Membranfläche von 1 cm . Diese Membranoberfläche ist für- einen Erwachsenen in ausreichender Weise wirksam» Der Hämodialysator ist erheblich kleiner als ein Dialysator, der eine herkömmliche Membranstützplatte verwendet.

Wenn die Vorrichtung als tragbarer Dialysator verwendet' wird, setzt sich die Dialysatzelle beispielsweise aus fol- genden Teilen zusammen: Ein Paar von Dialysatrahmen aus rostfreiem Stahlblech, das durch Ätzen bearbeitet ist₃ hat beispielsweise eine Stärke von loo μ, eine Seitenlänge von 9,5 x 6 cm und eine weite öffnung im Mittelabschnitt mit einer Seitenlänge von 6 χ 4 cm sowie eine Vielzahl von Nuten mit einer Breite von 1 mm und einer Tiefe von 5o μ, um die Öffnung mit dem Dialysatverteiler zu verbinden. Die Membranstützbahn hat eine Stützfläche von 6 χ 4 cm und

ο
89 konische Vorsprünge pro cm mit einer Höhe von loo μ auf jeder Seife der Vorsprünge"tragenden Schicht, die 25 μ stark ist und aus einer 3o μ starken Polyäthylenfolie durch Druckformung hergestellt wird. Die Blutstromzelle besteht aus einem Paar von im nassen Zustand 15 u starken Bahnen aus regenerierter Zellulose, von denen jede eine äußere Seitenlänge von 9,5 x 6 cm hat. Außerdem weist die Blutzelle ein Paar von Blutverteilungselementen aus rostfreiem Stahl blech auf, das durch Ätzen bearbeitet ist. Jedes der Elemente ist loo μ stark und mit einer Vielzahl von 1 mm breiten und 5o μ tiefen Nuten versehen, die den Blutverteiler mit der Blutkammer verbinden.

Jede der Blutstromzellen ist in einen der Räume eingepaßt, die zwischen jeweils zwei benachbarten Teilen von Io4 Teilen der gestapelten Dialysatzellen gebildet werden. Durch Zusammendrücken zum Zusammenhalten der Vorrichtung werden die obere und untere Verteileranpreßplatte verwendet, die aus einem 1 mm starken Titanstahlblech bestehen. Man erhält einen kleinen Hämodialysator mit Außenabmessungen von

909840/0730

DEA-5867 - 35 -

9,5 x 6 χ 1,4 ere und einer Membranfläche von 0,5 cm «

Ein anderer kleiner Häraodialysator wird so gebaut, daß die Verteilerelemente frei von Verteilerlöchern sind, die mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen sowohl für das Blut als auch für das Dialysat in Verbindung stehen,, wie dies in. Fig. 11 und 12 gezeigt ist. Fig. 11.zeigt einen zusammengebauten Häraodialysator lol, der eine Vielzahl von Dialysatzellen und Blutstromzellen hat. Das Gehäuse hat eine Bluteinlaßöffnung Io2 und eine Blutauslaßöffnung Io3 sowie eine Dialysateinlaßöffnung Io4 und eine Dialysatauslaßöffnung Io5 sowie zwei Anpreßplatten in Form von Blechen. Diese Anpreßplatten Io6 und Io7 sind an beiden Stirnseiten des Gehäuses angeordnet, welches die Dialysatzellen und die Blutstromzellen enthält. Die Elemente sind durch Stifte.Io9 aufeinandergestapelt, die durch Löcher hindurchgehen, die an zwölf Stellen am Umfangsabschnitt einer jeden Anpreßplatte gebohrt sind. Die die Anordnung bildenden Blutstromzellen müssen so angeordnet werden, daß sie auf jeden Fall in zwei Dialysatzellen liegen.

Fig. 12 zeigt auseinandergezogen die Reihenfolge, in welcher die Dialysatzelle Ho und die Blutstromzelle 111 gestapelt sind. Die Dialysatzelle Ho ist aus einem Paar von Dialysatverteilungselementen 114, 114' und 115, 115' zum Einführen des Dialysates zusammengesetzt, von denen jedes mit Dialysatverteilungsnuten 112, 112· bzw. 113, 113' versehen ist. Den Verteilungselementen ist eine Membranstützbahn 116 für das Einführen und Abführen des Dialysates zugeordnet, die eine große Anzahl von VorSprüngen im Mittelabschnitt hat. Die Elemente 114, 114' und 115, 115' haben die gleiche Gestalt. Ihre mit Nuten versehenen Oberflächen sind einander.gegenüberliegend angeordnet, wobei die Membranstützbahn dazwischenliegt. Wenn die Anordnung zusammengedrückt wird, bilden die Nuten an einem der Elemente zusammen mit der jeweiligen Nut am anderen Element einen unabhängigen tunnelartigen Fluid-

^kana1· 909840/0-7 30

DEA-5867 " 3⁶ -

Die Blutstromzelle ill setzt sich aus einem Paar von Membranen 121 j 121* und aus Membranpaaren 117, 117' und 118, 118' zusammen, die zwischen den Membranpaaren angeordnet sind und in der Gestaltung identisch zu den Dialysatverteilungselementen sind. Die Elemente sind so angeordnet, daß ihre Flächen, welche Nuten 119, 119' und 12o, 12o^! aufweisen, einander gegenüberliegen.

Wenn eine Stapelanordnung, die aus Blutstromzellen und Dialysatzellen zusammengesetzt ist, in· dem Gehäuse angeordnet ist, erhält man Dialysatkammern 122, 123, die mit den Dialysateinlaß- und -auslaßöffnungen und den Blutkammern 124, 125 in Verbindung stehen, zwischen der Stapelanordnung und dem Gehäuse. Die Nuten eines jeden Elementes stehen mit jeder Kammer über tunnelartige Kanäle in Verbindung. Wenn die Blutstromzellen und die Dialysatzellen gestapelt werden, ist das Vergießen von nicht gehärtetem Harz, beispielsweise Polyμrethan, durch die Harzzuführungsöffnung 126 der Andrückplatte erforderlich, um die vier Ecken des Stapels aus Zellen abzudichten, damit eine Leckage von Blut und/oder Dialysat verhindert wird. Die Löcher an den vier Ecken der Membranstützbahn 116 und in jeder der paarweisen Membranen 121, 121' sind für das Eingießen von Harz vorgesehen.

Die Verteilungselemente, welche die Dialysatzelle und die Blutstromzelle des Hämodialysators bilden, bestehen aus einem loo μ starken rostfreiem Stahlblech, das durch Ätzen bearbeitet ist, so daß es eine Vielzahl von 1 mm breiten und 5o μ tiefen Nuten hat. Die Membranstützbahn hat eine Membranfläche in der Form von Quadraten mit 2,5 cm Seiten-

p länge und ist mit 89 hohen Vorsprüngen pro cm und einer Höhe von lpo μ auf jeder Seite der 25 μ starken,Vorsprünge tragenden Schicht versehen, die aus einer 3o μ starken Polyäthylenfolie durch Prägeformung hergestellt ist.

909840/0730

DEA-5867 " ³⁷ "

Ein Hämodialysator mit diesen Zellen hat eine Membranfläche von o,125 μ und hat eine Größe von ¹I χ ¹J χ 2 cm, so daß die Vorrichtung verwendbar ist, während sie getragen wird.

Um den Blasenentfernungseffekt des erfindungsgemäßen Hämodialysators zu bestätigen, hat man Versuche mit den zwei. Konstruktionen nach Fig. 2 und 12 durchgeführt. Dabei läßt man Wasser mit einer Menge von o₅8 ml/min durch die Konstruktion derart strömen, daß jede der Blutstromzellen zwischen jeweils zwei benachbarten Dialysatzellen liegt. Der Stapel wird durch eine transparente Polymethylmetacrylatplatte gehalten. Man stellt keinerlei Zurückbleiben von Blasen in den beiden Konstruktionen fest« Wenn im Gegensatz dazu ein Versuch ausgeführt wird, bei welchem Stützplatten mit einer Stärke von 1 mm aus Polypropylen verwendet werden, die durch Preßformung hergestellt sind (US-PS 3 8¹Jl 491), bleiben Blasen an dem schlitzförmigen Abschnitt zurück. Diese Blasen bewegen sich auch dann nicht heraus, wenn gegen die Anordnung geklopft wird oder wenn sie- auf den Kopf gestellt wird. Bei einem ähnlichen Versuch, bei welchem ein 3oo u-Netz anstelle der Membranstützzone in herkömmlicher Bauweise verwendet wird, das jedoch ausgeschnitten ist, zeigt sich, daß Blasen über dem Netz bleiben und sich auch dann nicht bewegen, wenn die Anordnung umgekehrt wird.

Dies bestätigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Hämodialysator unabhängig von seiner geringen Größe weniger Blasen zurückbleiben.

Zusätzlich zu diesem Vorteil ermöglicht die geringe . Größe des Hämodialysators eine Dialyse, die keinen speziellen Einsatz einer Blutpumpe erfordert, da die Blutzirkulation im Dialysator in ausreichender Weise nur vom Herzen des Patienten ausgeführt wird. Dies zeigt,daß die Vorrichtung auch zu Hause betreibbar ist und für ein tägliches Tragen geeignet ist.

909840/073 0

DEA-5867 - 38 -

Die Erfindung ist nicht nur auf den beschriebenen Dialysator für die Hämodialyse beschränkt., sondern auch für Fälle einsetzbar, in denen eine Dialyse von zwei Pluidarten erforderlich ist, die voneinander verschieden sind. Die Anordnung ist für die Überführung eines Stoffes aus einem ersten Fluid zu einem zweiten Fluid durch eine semipermeable Membran oder durch die Filtration einer Substanz im ersten Fluid durch die permeable Membran geeignet« In diesem Fall ist der Stofftransportwirkungsgrad aufgrund der großen "Oberfläche der Membran erhöht, die sich in der ein geringes Volumen aufweisenden Vorrichtung befindet.

909840/0730

Leerseite.

Claims

PAT ENTAN»ÄL1 E

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAOS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MDNGHFN 9O g9 1 I

POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-8OOO MÖNCHEN 95

KURARAY CO., LTD. 23. März 1979

DEA-586?

Fluidbehandlungsvorriehtung

Patentansprüche

1. Fluidbehandlungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Stapelanordnung aus zwei Arten von Zellen (lo, 11), die so aufeinanderfolgend angeordnet sind, daß benachbarte Zellen voneinander verschieden sind, durch eine erste Zelle (11) mit einer ersten Fluidverteileinrichtung (29, 29') und Membranen (26, 26'), die auf jeder Seite der Einrichtung liegen, durch eine zweite Zelle (lo) mit einem zweiten Fluidverteilungselement (12, 12'), welches unabhängige tunnelartige Fluidwege zwischen der Membranstützbahn (2o) und dem jeweiligen Element der paarweisen Elemente (12, 12') bildet, die eine Vielzahl von Nuten (18, 18', 19, 19 *) auf einer Oberfläche aufweisen, wobei die Membranstützbahn (2o) eine groüe Anzahl von Vorsprüngen (21) an ihrem Mittelabschnitt aufweist und das Paar von mit Nuten versehenen Elementen (12, 12') so angeordnet

ist, daß die mit Nuten versehenen Oberflächen einander gegenüberliegen und die Membranstützbahn (2o) dazwischen angeordnet ist, und durch eine Verbindung der Fluidverteiler (lH_s 15; 22_S 23) aller Zellen (lo, 11) mit den Einlaßöffnungen (5, 7) und Auslaßöffnungen (6, 8) für ein erstes und zweites Fluid _s damit jedes der Verteilung selemente (29, 29'; 12, 12·) das jeweilige Fluid getrennt durch die Stapelanordnung einführen kann, das erste Fluid zwischen einem Paar von Membranen (26, 26') verteilt werden kann, welche die erste Zelle (11) bilden, und das zweite Fluid zwischen der zweiten Zelle (lo) und der angrenzenden Membran (26) verteilt werden kann, sowie durch eine solche Anordnung, daß ein im wesentlichen gleichförmiger Diffusionsstoffaustausch zwischen dem ersten und zweiten Fluid erfolgt.

2. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Verwendung als Hämodialysator das erste Fluid Blut und das zweite Fluid Dialysat sind.

3. Fluidbehandlungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine aus zwei Arten von Zellen zusammengesetzte Stapelanordnung, die so aufeinanderfolgen, daß benachbarte Zellen voneinander verschieden sind, durch eine erste Zelle mit einer Verteilungseinrichtung für das erste in die Stapelanordnung eingeführte Fluid und auf jeder Seite der Einrichtung anliegende Membranen, durch eine zweite Zelle mit einem Verteilungselement für. ein zweites gefiltertes Fluid, das unabhängige tunnelartige Fluidkanäle zwischen einer Membranstützbahn und dem zugeordneten Element der paarweisen Elemente bildet, die eine Vielzahl von Nuten in einer Oberfläche aufweisen, wobei die Membranstützbahn mit einer großen Anzahl von Vorsprüngen an ihrem Mittelabschnitt versehen ist und das Paar von Nuten aufweisenden Elementen so angeord-

909840/0730

net ist, daß die mit Nuten versehenen Flächen einander gegenüberliegen und die Membranstützbahn dazwischen angeordnet ist, und durch eine Verbindung der Fluidverteiler aller Zellen mit der Einlaßöffnung für das zugeführte Fluid und der Auslaßöffnung für das Filtrationsfluid _} damit das z-ugeführte Fluid in einem Raum zwischen einem die erste Zelle bildenden Paar von Membranen verteilt und das Filtrationsfluid aus einem Raum zwischen der zweiten Zelle und der benachbarten Membran gesammelt werden kann, wobei ein nicht zu stark und gleichförmig turbulenter Strom des zugeführten Fluids in gleichförmiger Stärke in der ersten Zelle durch die Kraft erzeugt wird, die sich durch den Druck des zugeführten Fluids ergibt und zu einer gleichförmigen Filtration des zugeführten Fluids führt.

4. Fluxdbehandlungsvorrxchtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeichnet , daß für die Hämofiltration das erste in die Stapelanordnung eingeführte Fluid Blut ist.

5. Fluxdbehandlungsvorrxchtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stapelanordnung von zwei stirnseitigen Befestigungsplatten (2, 3) umgeben ist, von denen jede mit allen Einlaßöffnungen (5, 7) und Auslaßöffnungen (6, 8) verbunden ist.

6. Fluxdbehandlungsvorrxchtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Zelle (11) und die zweite Zelle (lo) in einer solchen Anordnung gestapelt sind, daß die Fluidverteilungselemente (29, 29', 12, 12'), die die jeweiligen Zellen bilden, einander nicht überlappen.

9 C S *U 0 /07S0

7* Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3> dadurch gekennzeichnet _s daß die erste Fluidverteilungseinrichtung Verteilungselemente (29, 29') aufweist, an denen an jedem eine Nut (3ο, 3ο¹) für eine Verbindung mit der Fluidverteilung (22, 23) und eine weitere Nut für eine Verbindung mit einem Raum zwischen einem Paar von Membranen mit einer Öffnung verbunden sind, die symmetrisch zu dem angrenzenden Verteilelement angeordnet ist.

8. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch I oder 3> dadurch gekennzeichnet , daß die erste Fluidverteilungseinrichtung so angeordnet ist, daß durch ein Paar von Elementen ein tunnelartiger Kanal gebildet wird, der eine Vielzahl von Nuten aufweist und so angeordnet ist, daß die Nuten einander gegenüberliegen.

9. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Zelle eine weite öffnung (13) in ihrem Mittelabschnitt, Verteilerlöcher, die mit der Einlaßöffnung oder der Einlaß- und Auslaßöffnung für das erste Fluid in Verbindung stehen, und Fluidwege für die Verbindung des Verteilerlochs mit der weiten öffnung aufweist , wobei die Verteilungselemente, die Membranen aufweisen, welche auf jeder Seite des ersten Fluidverteilungselementes liegen und die ersten und zweiten Zellen bilden, in die weite öffnung (13) eingepaßt sind.

Io. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Zelle eine weite öffnung in ihrem Mittelabschnitt, Verteilerlöcher, die mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen oder der Auslaßöffnung am Umfangsabschnitt in

909840/0730

Verbindung stehen und ein Paar von Elementen aufweist j die mit Nuten für die Verbindung des Verteilungslochs mit der weiten Öffnung vorgesehen sind, wobei die Anordnung so ist j daß die Membranstützbahn dazwischenliegt, die eine große Anzahl von VorSprüngen in ihrem Mittelabschnitt aufweist, und die erste Fluideinlaßöffnung und-auslaßöffnung oder die Einlaßöffnung und die zweite Pluidauslaßöffnung und-auslaßöffnung oder die -auslaßöffnung derart vorgesehen sind, daß die mit Nuten versehenen Oberflächen der Elemente einander gegenüberliegen, und daß die ersten Fluidverteilungselemente, welche die erste Zelle bilden, in die weite Öffnung eingepaßt sind«,

11. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranstützbahn (2o) eine Vorsprünge tragende Schicht mit einer Stärke von 5 bis 5oo u und einer großen Anzahl von VorSprüngen (21) mit einer Höhe von 5o bis 5oo μ auf jeder Seite der Stützschicht aufweist,

12. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11_s dadurch gekennzeichnet , daß die in großer Anzahl vorhandenen VorSprünge (21) konisch ausgebildet sind.

13. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die VorSprünge (21) in einer Anzahl von 15 bis 5oo je cm vorgesehen sind.

14. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranstützbahn (2o) durch Prägeformung oder Druckformung eines thermoplastischen Materials erhalten wird.

909840/0^30

15· Pluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstützbahn (2o) durch Ätzen eines korrosionsfesten Metallblechs erhalten wird.

16. Fluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und das zweite Pluidverteilungselement durch Druckformung eines thermoplastischen Materials erhalten wird.

17· Pluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die die ersten und zweiten Fluidverteilungselemente bildenden Bauteile durch Ätzen eines korrosionsfesten Metalls erhalten werden.

18. Pluidbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet , daß das korrosionsfeste Metall rostfreier Stahl oder Titanstahl ist.

909840/0730