DE3028398C2 - Vorrichtung für die Ultrafiltration, insbesondere zur Behandlung von Blut - Google Patents

Description

f) daß d.. Membranzuschnitte (2) und die Membranstütze (Λ) an er"2r Kante jeweils eine vorstehende, außerhalb des Überströmungsbereiches liegende Zunge (9 u-d 10) aufweisen,

g) daß diese Zungen (9 und 10) gehäuseseitig dem Permeatauslaß (6) zugeordnet sind und in einem entsprechend angeformten Gehäusevorsprung (V) enden,

h) daß die Zungen (9 und 10) an ihren Flanken (9') über den ganzen Stapel (S) hinweg gegen das Gehäuse (1) durch einen zwischen Gehäuse (1) und dem Stapel (^eingebrachten, aushärtbarui Kunststoff (11) abgedichtet sind,

i) daß die einander deckend berührenden Membranzuschnitte (2) im Zungenbereich (9) dichtend miteinander verbunden sind,

j) daß die Zunge (10) jeder Membranstütze (3) stirnseitig offen in der Permeatsammelkammer (15) endet,

k) die Membranzuschnitte (2) im Bereich aulk
halb der Zungen (9) ganzflächig ohne Totzonen vom Einlaß (4) zum Auslaß (5) überströmbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusevorsprung (V) zur Aufnahme der Zungen (9, 10) und diese (9, 10, V) etwa mittig zu einer Gehäuseseite angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Flanken (9'j der Zungen (9, 10) in Richtung des Ein- und Auslasses (4,5) angrenzenden Kanten der Zuschnitte (2,3) und die den Zungen (9,10) gegenüberliegen^ de Seite (16) der Zuschnitte (2, 3) durch einen in einen Freiraum zwischen den Gehäusewänden UiId den gestapelten Zuschnitten (2, 3) eingebrachten, Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Ultrafiltration organischer Flüssigkeiten, insbesondere zur Behandlung von Blut zum Einsatz als künstliche Niere, zur Durchführung von Plasmaphorese, zur Konzentrierung und Hochreinigung von HiwHßlösungen, Entsalzung biologischer Lösungen, Entfernung von Makromolekülen und Entfernung von Kolloiden. Derartige Vorrichtungen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches sind bekannt (US-PS 35 79 441 und DE-OS 27 15 733). Die Stoffabtrennung der aus den zu behandelnden Flüssigkeiten abzutrennenden Stoffe erfolgt mit Hilfe mikroporöser Membranen, weiche als flache Zuschnitte in einer Vielzahl in einem kastenförmigen Gehäuse angeordnet und zumeist von einem Stützgewebe aus monofilen Kunststoff-Fäden abgestützt sind. Die Hauptschwierigkeiten bestehen darin, die einzelnen Strömungspfade der zu behandelnden Flüssigkeit gegenüber den Strömungspfaden des Permeats gegeneinander abzudichten. In der Regel dienen solche Filtereinheiten als Einweg-Artikel, d. h. nach der einmaligen Verwendung werden diese aus Sterilitätsgründen vernichtet, da eine Reinigung und eine Sterilisation unter wirtschaftlichen unJ medizinischen Gesichtspunkten nicht vertretbar ist.

Ein weiterer Mangel der bekannten Filtervorrichtungen für den angegebenen Einsatzzweck ist darin zu sehen, daß durch eine punktförmige Anströmung des zu behandelnden Fluids am Beginn des Strömungspfades nicht sofort die gesamte Membranfläche überstreichbar ist und sich somit an einzelnen Stellen der Membranfläche strömungstechnische Totzonen ausbilden. Dies kann bei der Behandlung von Blut zu Hämolyseerscheinungen und zur Bildung von Blutgerinnseln führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunue, mit einfachen Mitteln eine Filtci verrichtung für den angegebenen Zweck derart zu optimieren, daß neben einer kostengünstigen Fertigung eine effektivere Überströmung der Membranflächen erfolgt, daß Kurzschlußpfade und Totzonen vermieden werden und daß der Strömungswiderstand für die zu behandelnde Flüssigkeits möglichst niedrig gehalten und über die gesamte Membranfläche gleichbleibend gehalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Erfindungsgedanke ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf das kastenförmige Gehäuse mit dem eingelegten Stapel aus Filtrationselementen bei abgenommenem Gehäusedeckel.

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der Schnittlinie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Filterelement und durch die Anström- und Abströmkante,

Fig.4 eine Draufsicht auf das Filterelement im Fertjgungsstadium,

FIg,5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 8-8 in F ig, 1 und

Fig-6 einen Detailschnitt durch die Vorrichtung gemäß der Linie 9-9 in F ί g. 1.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem

kastenförmigen Kunststoffgehäuse t, mit dem Gehäusevorsprung Γ und dem das Gehäuse 1 verschließenden Deckel 12, aus den Membranzuschnitten 2 und der von zwei Membranzuschnitten eingeschlossenen Membranstütze 3. Eine Vielzahl der Filterelemente 2, 3 sind zu einem Stapel Sin dem Gehäuse 1 untergebracht

Im einzelnen weist das Gehäuse 1 bodenseitig einen rohrförmigen Einlaß 4 auf, der au der Gehäusestirnseite in einer Verteilerkammer 13 für die zu behandelnde Flüssigkeit FI übergeht und weist weiterhin auf der gegenüberliegendv-π Seite eine Verteilerkammer 14 auf, die in einen Auslaß 5 übergeht Eine der parallel zur Strömungsrichtung der Flüssigkeit Fl liegenden Gehäuseseiten weist einen Gehäusevorsprung Γ auf, welcher die Zungen 9 der Membranzuschnitte 2 und die Zungen 10 der Membranstütze 3 aufnimmt und an den Stirnseiten der Zungen 9,10 eine Sammelkammer 15 für das Permeat P aufweist. Die dem Gehäusevorsprung Γ gegenüberliegende Gehäusewand 16 bildet eine im wesentlichen glatte Gehäusewand, die lediglich mehrere nach der Innenseite weisende Distanzrippen 26 trägt welche im Deckelbereich in Zapfen 21 übergehen. Entsprechend sind über die übrigen Gehäusewände weitere Distanzrippen 26 und Zapfen 21 vorgesehen. Der Boden des Gehäuses 1 und der Deckel 12 weisen quer und längsverlaufende Versteifungsrippen 27 auf, die nach außen vorstehen. Entsprechend den Abständen der Zapfen 21 sind im Deckel 12 durchgehende Zapfenbohrungen 20 vorgesehen, die den eingepaßten Deckel 12 durchsetzen und zur dauerhaften Verbindung des Gehäuses 1 mit dem Deckel 12 thermoplastirch so verformt werden, daß sie die Funktion von Nieten übernehmen.

Die im Gehäusedeckel 12 angeordneten hochstehenden Versteifungsrippen 27 verhindern eine Durchwölbung des Gehäusedeckels 12. Zusätzlich sind im Gehäuse Einspritzöffnungen 28 vorgesehen, durch die hindurch flüssiger Kunststoff 11 als Dichtungsmaterial in den dafür vorgesehenen Freiraum zwischen dem Stapel Sder Filterelemente und der Gehäuseinnenwand eingespritzt werden kann.

Gemäß Fig. J und 4 bestehen die im Gehäuse 1 untergebrachten Filterelemente jeweils aus zwei Membranzuschnitten 2, die einseitig eine Zunge 9 aufweisen und aus einem entsprechend geformten Zuschnitt für die Membranstütze 3.

Gemäß Fig.4 erfolgt die Herstellung dieser Zuschnitte in Form eines Endlosschlauches, der an den Schnittlinien 25, 25' in die etwa T-förmigen Filterelemente aufgeteilt wird.

Die lediglich an der Anströmkante und an der Abströmkante gedichteten Filterelemente gemäß Fig. 3 werden in das Gehäuse gemäß Fig. 1 eingebracht, wobei die Fixierungsrippen 26 des Gehäuses \ für eine Ausrichtung in Längs- und Querrichtung der Filterelemente sorgen.

Zur Abdichtung der Strömungspfade für die zu behandelnde Flüssigkeit Fl gegenüber dem Permeatauslaß 6 weisen die Zungen 9 der Filterelemente auf der Oberseite eine Klebeschicht 8 auf, die in Form eines aufgetragenen Klebstoffes oder aber in Form einer doppelseitigen Klebefolie oder einer Schmelzkjeberfg-He die Dichtfünktion übernimmt. Die Stirnseite der Filterelemente im Bereich der übereinanderliegenden Zungen 9,10 ist im Bereich der Sammelkammer 15 für das Permeat offen, so daß dieses gemäß Fig, 1 in Richtung auf den Pefrflatauslaß 6 abgezogen werden kann, Ist die vorausberechnete Anzahl an Filterelement ten in das Gehäuse gemäß Fig. 1,2,5 und 6 eingebracht, so erfolgt mit Hilfe eines Druckstempels ein Anpressen der Filterelemente in dem von den Fixierungsrippen 26 umschlossenen inneren Viereck und gleichzeitig auch mit einem kleineren Hilfsstempel ein Anpressen des Zungenbereiches im Gehäusevorsprung V. Durch den Klebstoffauftrag im Zungenbereich kann eine geringfügige Höhendifferenz der aufeinanderliegenden Zungen 9, 10 entstehen Durch die getrennte Anpressung ist sichergestellt daß der von der zu behandelnden Flüssigkeit Fl zu überströmende Membranbereich über die ganze Fläche und in den einzelnen Lagen planparallel ausgerichtet ist. In dieser visierten Lage erfolgt das Ausspritzen der Freiräume zwischen

■ ⁵ Gehäusewand 16 und der gegenüberliegenden Gehäusewand bis in den Bereich des Gehäusevorsprungs V. Nach Aushärten des Kunststoffes 11 erfolgt das Aufsetzen des Gehäusedeckels 12 in der bereits beschriebenen Weise. Zum Ausgleich der Höhendiffe-

-° renzen zwischen der überströmten Membranfläche und der Zungenflpche sowie zum Abdichten eines Kurzschlußpfades in der Ebene der ober ,en Membran erfolgt anschließend ebenfalls ein Aufspritzen des Deckelbereiches mit Kunststoff, beispielsweise durch die im Deckel angeordneten Einspritzöffnungen 28.

Sinngemäß wird verfahren, wenn der Deckel 12 direkt als Andruckplatte während der Montage benutzt wird. Hierbei erfolgt direkt die Einspritzung des Kunststoffes 11 bzw. des dafür geeigneten Dichtungsmaterials durch entsprechend verteilt angeordnete Einspritzöffnungen 28 seitlich bzw. im Deckel 12. Um die Höhendifferenz zwischen dem überströmten Bereich und dem von der zu behandelnden Flüssigkeit Fl nicht überströmten Zungenbereich auszugleichen, ist auf der Unterseite des Gehäusedeckels im Bereich des Gehäusevorsprunges Γ eine die zusätzliche Höhe der Zungen ausgleichende Ausnehmung und/oder eine in der Ausnehmung angeordnete und von außen betätigbare Stempelplatte vorgesehen, die eine gesonderte Anpressung der Zungen 9, 10 zuläßt. Auch der für He Stempelplatte vorgesehene Stempelzapfen kann anschließend durch Schweißung oder Verformung am Gehäf ,edeckel 12 festgelegt werden. Gleichermaßen kann der Hohlraum in diesem Bereich durch Dichtungsmittel ausgefüllt werden.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann die zu behandelnde Flüssigkeit durch den Einlaß 4 eintreten, sich in der Verteilerkammer 13 über die gesamte Breite der Membranzuschnitte verteilen und diese gan/flächig in Richtung auf die Verteilerkammtr 14 überströmen und durch den Auslaß 5 austreten. Gleichermaßen kann das Permeat Paus der Abstützebene der Membranstütze 3 in den einzelnen Lagen in Richtung auf die Sammelkammer 15 und den Permeatauslaß 6 abgesaugt werden. Dcrch die besondere Ausbildung der Filterelemente ist einerseits eine rationelle Fertigung und eine rationelle Abdichtung der einzelnen Strömu.ipspfade möglich. Dadurch, daß die Abdichtzone im Bereich des Permeatauslasses 6 pußerhalb der überströmten Fläche für die Flüssigkeit Fl angeordnet ist, können keine Totzonen entstehen, in denen die Flüssigkeit Fl in ihrem freien Fluß von der Verteilerkammer 13 zur Verteilerkammer 14 gehemmt ist, Die Möglichkeil der individuellen Anpressung des Gehäüsedeckuls 12 auf den Stapel S der Filterelemente von Vorrichtung zu Vorrichtung sichert eine genaue und gleichmäßige Einstellung der Spalte !Wischen überströmten Membranzüschnitten. Als Dichtungsmaterial 11 für die

Kunststoffdichtung können alle für den Einsatz im Medizinbereich toxikologisch unbedenklichen Kunst· harze, Kunststoffe oder Kleber eingesetzt werden, wenn die Vorrichtung z. B. zur Behandlung von Blut dient. Die Wahl der handelsüblichen Kunststoffe, Kleber und Kunstharze zur Abdichtung richtet sich ganz allgemein nach dem Kriterium der Verträglichkeit mit dem zu behandelnden Fluid (Gas oder Flüssigkeil) und der Verbindbarkeit mit dem Membran-, Membranstülz* und Gehäusematerial.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   aushärtbaren Kunststoff^ 1) abgedichtet sind.

   I.Vorrichtung Tür die Ultrafiltration, insbesondere zur Behandlung von Blut, bei der

   a) ein Stapel aus in einem kastenförmigen Gehäuse aufgeschichteten, im wesentlichen rechteckigen Membranzuschnitten und Membranstützen von einer den Stapel und die einzelnen Lagen in planparallelen Oberströ- ₎₀ mungsebenen haltenden Andruckplatte abgedeckt ist, wobei die Andruckplatte den mit dem kastenförmigen Gehäuse fest verbindbaren Gehäusedeckel bildet,

   b) jeweils zwei einander zugekehrte Membranflächen der Zuschnitte von der zu behandelnden Flüssigkeit überströmt werden,

   c) die den Oberströmungsseiten zweier Membranzuschnitte abgewandten Membranseiten von einer flexiblen Membranstütze gemeinsam getragen sind, welche Strömungskanäle bildet, aus d^-nen das Permeat aus dem Gehäuse abführbar ist,

   d) im Gehäuse ein Ein- und Auslaß für die zu behandelnde Flüssigkeit und ein Auslaß für das Permeat angeordnet sind,

   e) die Strömungspfade für die zu behandelnde Flüssigkeit von denen fC-r das Permeat durch Dichtungen getrennt sind,

   30 dadurch gekennzeichnet,