DE3049247A1 - DIALYSIS MEMBRANE FILM - Google Patents
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Description
Γ ΊΓ Ί
- 4 - A3GW3197O- 4 - A3GW3197O
DialysemembranhohlfadenDialysis membrane filament
Akzo GmbH WuppertalAkzo GmbH Wuppertal
Die Erfindung betrifft eine aus zwei oder mehreren fest aneinanderheftenden Schichten bestehende Dialysemeinbran in Hohlfadenform mit durchgehendem Hohlraum und über den Umfang und die Länge gleichbleibender Wandstärke aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde.The invention relates to one of two or more firmly adhered to one another Layers of dialysis membrane in Hollow filament shape with a continuous cavity and wall thickness of cellulose that is constant over the circumference and length, which was regenerated from cuoxam solutions.
In der deutschen Patentanmeldung P 28 48 601.3 wird eine Dialy£;«.MiK'iiibr.in beschrieben, die aus Cuoxamlösungen regeneriert, wurde, in Form oinos RohlJ'adons mit durchgehendem Hohlraum un-1 dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fadenquerschnitt senkrecht zur Fadenachse so ausgebildet ist, daß die Wand der Hohlfäden längs ihres Umfanges mindestens ein-In the German patent application P 28 48 601.3 is a Dialy £; «. MiK'iiibr.in described, which regenerates from cuoxam solutions, was, in the form of oinos RohlJ'adons with continuous Cavity un-1 is characterized in that the thread cross-section is designed perpendicular to the thread axis so that the wall of the hollow threads along their circumference is at least one
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Γ ΠΓ Π
A3GW3197OA3GW3197O
! mal kontinuierlich bis zu einer Maximaldicke zunimmt und! times continuously increases up to a maximum thickness and
• bis zu einer Minimaldicke abnimmt.• decreases to a minimum thickness.
j Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 27 05 733 undj From the German Offenlegungsschrift DE-OS 27 05 733 and
j DE-OS 27 05 735 sind aus zwei oder mehreren Schichten aufge-j DE-OS 27 05 735 are composed of two or more layers
i baute Dialysemembranen in Hohlfaden- Flachfolien- undi built dialysis membranes in hollow fiber, flat film and
i Schlauchfolienform bekannt. Durch die mehrschichtige Aus-i known tubular film form. Due to the multi-layered
'_ bildung wurde eine größere Lecksicherheit der Membranen er- '_ the formation of a greater leak resistance of the membranes
j zielt. Außerdem gestattet die mehrschichtige Ausbildung derj aims. In addition, the multilayer design allows the
- Membran gegebenenfalls eine chemische Verankerung von Be-- Membrane, if necessary, chemical anchoring of loading
t handlungsmitteln, beispielsweise Heparin.t agents, such as heparin.
j Es hat sich gezeigt, daß bei der zuerst genannten Patentan-j It has been shown that in the case of the first-mentioned patent application
j meldung hervorragende Permeabilitäten erzielt werden. Leiderj message excellent permeabilities can be achieved. Unfortunately
I ""* besteht bei diesen exzentrischen Hohlfaden eine erhöhte Ge-I "" * these eccentric hollow fibers have an increased
• fahr von Leckstellen im dünnen Wandbereich.• driving of leaks in the thin wall area.
I Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Dialysemem-I The object of the present invention was to provide a dialysis sem-
bran in Hohlfadenform mit durchgehendem Hohlraum so zu ge-branch in hollow filament form with a continuous cavity so that
j stalten, daß die erhöhte Gefahr von Leckstellen im dünnenj stalten that the increased risk of leaks in the thin
\ Wandbereich stark vermindert ist und die Vorteile der ex- \ Wall area is greatly reduced and the advantages of the ex-
! zentrischen Hohlfaden erhalten bleiben.! central hollow fiber are retained.
j Gelöst wird diese Aufgabe mit Dialysemembran der eingangsj This task is solved with the dialysis membrane of the introduction
j genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß min-j mentioned type, which is characterized in that min-
j destens bei zwei Schichten längs deren Umfanges die Schichtdicke mindestens einmal kontinuierlich bis zu einer Maximal-the layer thickness at least in the case of two layers along their circumference at least once continuously up to a maximum
i dicke zunimmt und bis zu einer Minimaldicke abnimmt, wobeii increases in thickness and decreases to a minimum thickness, where
L JL J
- 6 - A3GW3197O- 6 - A3GW3197O
sich dir Schichtdicken an jeder Stelle des Umfanges zu einer längs des UmIanyes gleichbleibenden Wandstärke ergänzen.The layer thicknesses at every point of the circumference add up to a wall thickness that is constant along the circumference.
in besonderer V/eise kann die erfindungsgemäße Dialysemembran so gestaltet werden, daß bei mehrfacher Zu- und Abnahme der Schichtdicke die Bereiche mit Maximaldicke und die Bereiche mit MLnimaldicke jeweils etwa gleiche Abstände auf dem Umfang aufweisen.in particular, the dialysis membrane according to the invention can be designed in such a way that when the layer thickness is increased and decreased several times, the areas with maximum thickness and the areas with MLnimaldickness approximately the same distances on the circumference exhibit.
Vorteilhaft ist es, wenn alle Bereiche mit Maximaldicke bzw. mit Minimaldicke innerhalb einer Schicht untereinander gleich dick sind.It is advantageous if all areas with a maximum thickness or with a minimum thickness within a layer are identical to one another are thick.
Für diese Ausbildungsformen lassen sich besonders einfach entsprechende Spinndüsen für die Herstellung der erfindungsgemäßon Dialysemembranen gestalten, insbesondere dann, wenn vorzugsweise alle Bereiche mit Maximaldicke bzw. Minimaldicke jeder Schicht jeweils untereinander gleich dick sind.For these forms of embodiment, corresponding spinnerets for the production of the invention can be created in a particularly simple manner Design dialysis membranes, especially when preferably all areas with maximum thickness or minimum thickness each layer are equally thick among each other.
Allgemein werden wegen des übersichtlichen Strömungsverhältnis se kreisförmige Strömungsquerschnitte bevorzugt. Daraus ergibt sich auch bei den erfxndungsgemäßen Dialysemembranen in Kohlfadenform eine besondere Ausbildungsform dadurch, daß die Schichtdicke der Schichten des Hohlfadens so zu- und abnimmt, daß Fadenumfang und Hohlraumumfang im wesentlichen kreisförmig vorliegen und die Mittelpunkte dieser beiden Kreise übereinstimmen.General because of the clear flow ratio se circular flow cross-sections are preferred. This also results in the dialysis membranes according to the invention in the form of carbon fiber, a special form in that the layer thickness of the layers of the hollow fiber and decreases so that thread circumference and cavity circumference are essentially circular and the centers of these coincide with both circles.
Hon LL'ädcn Tür Dialyscmombranen besitzen im allgemeinen einen Aui'ondurchmesccr von 100 bis 1 .000 ,um bei Wandstärken von ca. 10 bis 100 .um.Hon LL'ädcn Tür Dialyscmombranen generally have one Aui'ondurchmesccr from 100 to 1,000 to with wall thicknesses of approx. 10 to 100 um.
— 7 —- 7 -
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
r πr π
- 7 - A3GW3197O- 7 - A3GW3197O
Bei der erfindungsgemäßen Hohlfadendialysemembran beträgt die Minimaldicke einer Schicht vorzugsweise 2 bis 9 um und das Verhältnis von Maximaldicke zu Minimaldicke beträgt vorzugsweise 2 bis 6.In the hollow fiber dialysis membrane according to the invention, the minimum thickness of a layer is preferably 2 to 9 μm the ratio of maximum thickness to minimum thickness is preferably 2 to 6.
Die erfindungsgemäßen Dialysemembranen können in analoger Weise nach dem in der DE-OS 27 05 733 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, daß sie aber auch in analoger Weise nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 29 06 576.7 beschriebenen Vorfahren hcr:.;tol.lbar s ind.The dialysis membranes according to the invention can be prepared in an analogous manner according to the method described in DE-OS 27 05 733 getting produced. It has been shown that they can also be used in an analogous manner according to that in the German patent application P 29 06 576.7 described ancestors hcr:.; Tol.lbar are.
Der Vorteil der erhöhten Permeabilität, wie er mit exzentrischen Hohlfaden erzielt wird, läßt sich dann besonders gut aufrechterhalten, wenn die erfindungsgemäßen Dialysemembranhohlfäden mittels eines Verfahrens hergestellt werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei oder mehrere Cellulosecuoxamlösungen durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste, der gewünschten Hohlfadenform angepaßte Schlitze und eine zentrale Bohrung, durch die eine den Hohlraum bildende Flüssigkeit geführt wird, aufweisende Spinndüse ausgepreßt und in ein Fällbad geleitet werden, wobei die Konzentrationen an Cellulose der zwei odor mehr Ccllulosecuoxamlösungen unterschiedlich sind.The advantage of the increased permeability, as it is achieved with eccentric hollow filaments, can then be particularly evident well maintained when the dialysis membrane filaments according to the invention be produced by a method which is characterized in that two or more Cellulosecuoxam solutions through at least two separately fed slots adapted to the desired hollow filament shape and a spinneret having a central bore through which a liquid forming the cavity is passed squeezed out and passed into a precipitation bath, the concentrations of cellulose of the two or more Ccllulosecuoxamlösungen are different.
Vorzugsweise ist die Cellulosekonzentration der Cellulosecuoxamlösung, die dem der zentralen Bohrung benachbarten Schlitz zugeführt wird, höher als die Cellulosekonzentrationen der anderen Cuoxamlösungen.The cellulose concentration of the cellulose cuoxam solution is preferably which is fed to the slot adjacent to the central bore, higher than the cellulose concentrations of the other cuoxam solutions.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Cellulosekonzentration der CellulosecuoxamlösungenIn an embodiment of the method according to the invention, the cellulose concentration of the cellulose suoxam solutions
L -8" JL - 8 "J
3U4ä24V3U4-24V
r πr π
_ 8 - A3GW3197O_ 8 - A3GW3197O
zwischen 5 und 12 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Cuoxamlösungen.between 5 and 12 wt .-%, based on the weight of the Cuoxam solutions.
Figur 1 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ui a 1 y:jernonibran, wobei die Schiclitdicke der Schichten 2,3 des Hohlf adnns 1 £jo zu- und abnehmen, daß Fadenunil.imj und Ilohlraumumfang im wesentlichen kreisförmig vorliegen und die Mittelpunkte des inneren und des äußeren Kreises übereinstimmen. Figure 1 shows the cross-section of a Ui a 1 y: jernonibran according to the invention, the layer thickness of the layers 2, 3 of the hollow fiber adnns 1 £ jo increasing and decreasing, that the thread unil.imj and ileal space are essentially circular and the centers of the inner and outer match the outer circle.
Figur 2 zeigt den Querschnitt einer anderen erfindungsgemäßen Dialysemembran mit dreifacher Zu-und Abnahme der Schichtdicke, wobei die Bereiche mit Maximaldicke und die Bereiche mit Minimaldicke jeweils etwa gleiche Abstände auf dem Umfang aufweisen. Auch hier ist mit 1 der Hohlfaden als solcher und dio Schichten mit 2,3 bezeichnet. FIG. 2 shows the cross section of another dialysis membrane according to the invention with threefold increase and decrease in layer thickness, the areas with maximum thickness and the areas with minimum thickness each having approximately the same spacing on the circumference. Here too, 1 denotes the hollow fiber as such and the layers denote 2, 3.
Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert:The invention is further developed with the aid of the following examples explained:
HerstellungsbeispielManufacturing example
Durch eine Hohlfadenspinndüse mit zwei getrennt gespeisten, der gewünschten Hohlfadenform (Figur 1) angepaßten, Schlitzen und einer zentralen Bohrung für die den Hohlraum bildende Flüssi <keit (Isopropylmyristat) wurden zwei Cuoxamlösungen in ein Fällbad, welches 125 g/l Natriumhydroxid in Wasser enthielt, extrudiert. Die Cuoxamlösung, die dem inneren Schlitz zugeführt wurde, hatte folgende Zusammensetzung: 9 Gew.-% Cellulose, 4 Gew.-"J Cu als basisches Kupfersulfat und 7 Gew.-% NII- sowie Wasser.Through a hollow filament spinning nozzle with two separately fed, the desired hollow filament shape (Figure 1) adapted, slots and a central bore for the cavity forming Liquid (isopropyl myristate) were two Cuoxam solutions in a precipitation bath, which contained 125 g / l sodium hydroxide in water, extruded. The cuoxam solution that was fed to the inner slot had the following composition: 9% by weight Cellulose, 4 wt .-% Cu as basic copper sulfate and 7 wt .-% NII and water.
-9 - j-9 - j
EAD ORIGIMAL |EAD ORIGIMAL |
r πr π
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Dem äußeren Schlitz der Hohlfadenspinndüse wurde eine Cuoxamlösung mit der Zusammensetzung 6 Gew.-% Cellulose, 4 Gew.-% Cu als basisches Kupfersulfat, 7 Gew.-% NH, sowie Wasser, zugeführt -A cuoxam solution was applied to the outer slot of the hollow filament spinning nozzle with the composition 6 wt .-% cellulose, 4 wt .-% Cu as basic copper sulfate, 7 wt .-% NH, and water, fed -
Nach dem Auswaschen des Hohlfadens mit verdünnter Schwefel-J säure und Wasser und dem Trocknen, entsprach der QuerschnittAfter washing out the hollow fiber with dilute sulfuric acid and water and drying, the cross-section corresponded
des Hohlfadens der Fig. 1 und die Wandstärke betrug 16 um, wobei die Maximaldicke jeder Schicht 12 um und die Minimaldicke 4 um betrugen. Der Durchmesser des Hohlfadens betrug 230 um.of the hollow fiber of Fig. 1 and the wall thickness was 16 µm, the maximum thickness of each layer being 12 µm and the minimum thickness 4 um. The diameter of the hollow filament was 230 µm.
Entsprechend wurde durch eine Hohlfadenspinndüse, die einen einer exzentrischen Hohlfadenquerschnittsform angepaßten Schlitz und eine zentrale Bohrung aufwies, eine Cuoxamlösung mit der Zusammensetzung 9 Gew.-% Cellulose, 4 Gew.-% Cu als basisches Kupfersulfat, 7 Gew.-% NH^ sowie Wascor, durch den Schlitz und eine hohlraumbildende Flüssigkeit durch die zentrale Bohrung in ein Fällbad, bcsfehend aus 125 g/l Natriumhydroxid und Wasser extrudiert. Nach den üblichen Wäschen in verdünnter Schwefelsäure und Wasser und dem Trocknen wurde ein Hohlfaden erhalten, dessen Innendurchmesser 215 um betrug, dessen minimale Wanddicke 6 um und dessen maximale Wanddicke 26 um betrug. Dieser Verglexchshohlfaden entsprach einem solchen, gemäß deutscher Offenlegungsschrift 28 48 601.Correspondingly, a hollow filament spinning nozzle adapted an eccentric hollow filament cross-sectional shape Slit and a central bore, a Cuoxam solution with the composition 9 wt .-% cellulose, 4 wt .-% Cu as basic copper sulfate, 7 wt .-% NH ^ and Wascor, through the slot and a cavity-forming liquid through the central hole in a precipitation bath, respectively 125 g / l sodium hydroxide and water extruded. After the usual washes in dilute sulfuric acid and water and drying, a hollow filament was obtained, the inner diameter of which was 215 µm, the minimum wall thickness of which was 6 µm and the maximum wall thickness of which was 26 µm. This comparative hollow thread corresponded to such a thread in accordance with German Offenlegungsschrift 28 48 601.
Prüfung auf LecksicherheitCheck for leak tightness
Hinter der Trockenzone der Hohlfadenspinnmaschine, die fürBehind the drying zone of the hollow filament spinning machine, which is used for
- 10 -- 10 -
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die Versuche zu Beispiel 1 eingesetzt worden waren, wurde ein Walzenpaar angeordnet, über welches die Fäden mit 180° Umschlingung geführt, bevor sie auf Spulen aufgewickelt wurden. Es wurden während des Zeitraumes zur Herstellung von je 250 Spulen ä 10 km Länge entsprechend 4.000 m2 die Flecke gezählt, die beim Überlauf einer Leckstelle über die Walzen dadurch entstanden, daß ein Tropfen der hohlraumbildenden Flüssigkeit ein Leck ausgetreten war. Die Walzen waren mit Gummi einer Shore-Härte von mehr als 300° beschichtet. Der jeweils auftretende Fleck war gut sichtbar und wurde nach dem Zählen mit Äthanol abgewischt.the experiments for example 1 had been used, a pair of rollers was arranged over which the threads were guided with 180 ° wrap before they were wound onto bobbins. During the period for the production of 250 bobbins each 10 km long, corresponding to 4,000 m 2, the stains were counted which were created when a leak overflowed the rollers because a drop of the cavity-forming liquid had leaked. The rollers were coated with rubber with a Shore hardness of more than 300 °. The stain that appeared in each case was clearly visible and was wiped off with ethanol after counting.
Bei dem erfindungsgemäßen Hohlfaden wurde ein Leck auf 1.000 m2 Hohlfadenoberfläche gefunden, während beim Vergleichshohlfaden ein Leck auf 90 ma Hohlfadenoberfläche ermittelt wurde. Die Leckhäufigkeit wurde also auf weniger als 1/10 beim erfindungsgemäßen Hohlfaden gesenkt, gegenüber dem Vergleichshohlfaden.In the inventive hollow fiber leakage at 1,000 m 2 hollow fiber surface was found during the comparison was a leak hollow fiber at 90 m a hollow fiber surface determined. The leakage frequency was thus reduced to less than 1/10 in the case of the hollow thread according to the invention, compared to the comparison hollow thread.
Vorwendung des Dialysemembranhohlfadens zur Hämodialyse Aus dom erfindungsgemäßen Hohlfaden und dem Vergleichshohlfaden wurden Hohlfadenbündel hergestellt, die in einem Hohlfadentestdialysator eingebaut und unter Standardbedingungen geprüft wurden.Use of the dialysis membrane filament for hemodialysis From the hollow filament according to the invention and the comparative hollow filament Hollow fiber bundles were produced, which were installed in a hollow fiber test dialyzer and under standard conditions have been checked.
Die Testmethode ist beschrieben in "Evaluation of Hemodialyzers and Dialysis Membranes" Report of a study group for the artificial kidney - chronic urema program 1977;The test method is described in "Evaluation of Hemodialyzers and Dialysis Membranes" Report of a study group for the artificial kidney - chronic urema program 1977;
- 11 . ORIGINAL IMSPECTED- 11. ORIGINAL IMSPECTED
γ πγ π
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Elias Klein et al. US Department of Health Education and Weifare. Bethesda, Maryland 20014 Publ. No. NIH 77-1294.Elias Klein et al. US Department of Health Education and Weifare. Bethesda, Maryland 20014 Publ. NIH 77-1294.
Verglichen wurden die nach Beispiel 1 hergestellten Dialysemembranen. Der Lösungsfluß betrug 200 ml/min und der Dialysatfluß 500 ml/min. Die Vitamin B 12 Cearance betrug .sowohl beim erfindungsgemäßen Hohlfaden als auch beim Vergleichshohlfaden 44 ml/min. Die Ultrafiltrationsrate wurde bei beiden Hohlfadentypen zu 4,0 ml/h m2 * mm Hg ermittelt.The dialysis membranes produced according to Example 1 were compared. The solution flow was 200 ml / min and the dialysate flow was 500 ml / min. The vitamin B 12 tolerance was 44 ml / min for both the hollow thread according to the invention and the comparison hollow thread. The ultrafiltration rate was determined to be 4.0 ml / hm 2 * mm Hg for both hollow fiber types.
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