DE3143533A1 - Diffusionsvorrichtung und/oder filter - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Massenübertragung zwischen Fluiden unter Ausnutzung der Transportmechanismen Druckgefälle und/oder Konzentrationsgefälle. Derartige Vorr' Ichtungen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches sind insbesondere in der Medizintechnmik als Hämodialysatoren, Hämofilter, Oxygenatoren bekannt, wobei mit Hilfe von selektivermeabelen Membranabschnitten eine Messenübertragung nach dem Diff-dsIo.ns prinzip oder nach dem Filtrationsprinzip bei Fluiden durchgeführt wird. Als Membrane fUr den Stoffaustausch inden entweder Flachnembranen oder sogenannte Kapillarmembranen Verwendung, welche in einem umschließenden Gehäuse rilt Ein- und Auslässen als Bündel oder Stapel angeordnet sind, wobei die einzelnen Strömungswege zwischen zwei unterschiedlichen Fluiden gegeinander durch Dichtungen aus Kunststoff getrennt sind.
• Flachmembranzuschnitte werden in der Regel, Kapillarrnembranzuschnitte seltener, in länglichen, kastenförmigen Gehäusen untergebracht, wobei das eine Fluid die einen Membranflächen von der Stirnseite des Gehäuses her überstroömen und das andere Fluid von den Längsseiten des Gehäuses her die anderen Memoranfläcnen überströmt. Es .ist bereits bekannt durch die US-PS s 219 422, das Blut von den Längsseiten des kastenförmigen Gehäuses her über die Membranen zu leiten, während das Dialysat von der Stirnseite her in das Gehäuse einströmt. bei der Vorrichtung nach der GB-OS 2 014 060 erfolgt die Strömungsführung von Blut und Dialysat umgekehrt. Nach der US-PS 4 054 527 ist es bekannt, Kapillarmembranen in einem kastenförmigen Genäuse zu schichten und die Kapillaröffnungen von der Stirnselte her des kastenförmigen Häuses anzustrdmen. Nach der GB-PS 1 282 338 ist es bekannt, eine Vielzahl von aufeinandergestapelten Schlauchmembranen stirnseitig mit Dialysat und an der Längsseite des Gehäuses mit Blut anzuströmen. Bei allen Isen Ausführungsformen erfolgt die Anströmung Jeweils mit Hilfe einer vorgeschalteten Verteilerkammer, welche einen Einlaß fr einen Schlauchanschluß aufweist. Nach der GB-PS 1 256 936 erfolgt bei einem Schlauchmodul die Anströmung der Schlauchstirnseiten mit Blut, während die Längsseite vom ialysat angeströmt wird. In der stirnseitigen Verteilerkammer fr den Blutelnlaß ist stromabwärts hinter dem Bluteinlaß noch eIne gelochte Stauplatte angeordnet, die dafür sorgen soll, a: sich das Blut über die gesamte Fläche der EinlaBkammer verteilt und von da aus durch die Lochplatte zu den Öffnungen der Schlauchabschnitte vordringt. Die vorstehend beschriebenen Gehäuseausbildungen nach dem Stand der Technik haben den Nach-Weil, daß die Verteilung der Fluide aus einer.einfachen Kammer erfolgt, die eine gezielte Strömungsführung nicht zuläßt.
• Au rund von Fertigungstoleranzen oder Materialtoleranzen in den Membranen, in der Membranstütze oder in den'Membranabstanåshaltern führt dies häufig zu bevorzugten Strömungswegen aufgrund abweichender Strömungswiderstände. Dies bedeutet, daß die tatsächlich zur Verfügung stehenden Membranflächen nicht gleichmäßig und optimal Uberströmt werden und -arnit 3er Stoffaustausch zwischen den Fluiden durch die Membranen hindurch nicht optimal erfolgen kann. Für Kapillarmembrenen ist es bereits bakannt durch die DE-OS 2 722 280, die bündelförmig in einem rohrförmigen umschließenden Gehäuse an eordneten Kapillarmembranen stirnseitig mit Hilfe einer speziell gestallten Bluteinlaßkammer zu überströmen. Die Stirnseite des Kapillarmembranbündels wird mit Hilfe eines tangential die Einlaßkammer anschneidenden Anschlußstutzens überströmt, wobei die ringförmige Verteilerkammer im Querschnitt zurn Zentrum hin keilförmig sich verjüngt. Das einströmende Blut erhält eine Art Zentripedalströmung ehe es in die einzelnen Kaplllarröhrchen eindringt. Eine zwangsweise Verteilung des Fluidvolumens wird aber dadurch auch nicht erreicht.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln die Mängel der bakannten Vorrichtungeb zu beseitigen bz. rCr in eInem kastenförmigen Gehäuse gestapelte Membranzuschnitte eine anströmseitige Verteilerkammer für das den Membranlock anströmende Fluid so zu gestalten, daß eine gleichmäßige, zwangsweise Verteilung des Fluldstromes über den gesamten Membranbiock erfolgt.
• Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Der Erftndungsgedanken, der die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zuläßt, ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beiliegenden Zeichnung näher erldutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Horizontalschnitt durch einen Dialysator in Faltenbauweise mit der speziellen Gehäusestirnplatte, Fig. 2 eine Frontansicht von innen gegen die Gehäusestirnplatte gemäß Fig. 1, Fi. 3 einen Vertikalschnitt durch die Gehäusestirnplatte gemäß der Schnlttlinie 3-3 in Fig. 2, F5g. 4 Schnittdetalpunkte der Lamelienkanäle und Lamellenbis rippen entsprechend den verschiedenen Schnittlinien Fio. 7 4-4 bis 7-7 in Fig. 2.
• Fig. 1 zeigt im Horizontalschnitt einen kastenförmigen Dialy-@ator in Faitenbauweise, in dessen Gehäuse 4a, 4b, 4c eine erste Lage Membranstütze 5, eine erste Lage Membran 7, ein Strömungsteielr 6 in Form einer zick-zack-förmig geprägten Folie, eine zweite Membranlage 7 und eine zweite Lage Membran~ stütze flSchig aufeinanderliegen und in eine Vielzahl von i;elten gemeinsam plissiert sind und in dem umschließenden Gehäuse e 4a, 4b, 4c als Block eingesetzt und an den Stirnflächen derart: abgedichtet sind mit Hilfe eines Klebers 8, daß zwischen den Membranlagen 7 und dem wellenförmigen Strömungsteiler 6 cine Vielzahl von Strömungskanälen 12 entsteht, welche auf der zur Gehäusestirnplatte 4c weisenden Seite offen sind. Die mit der Bezugsziffer 9 bezeichnete Stapelebene ist durch einen Stanzschnitt begradigt, so daß sämtliche Anströmkanten der verschisdenen Materiallagen in einer Ebene liegen. An den Längsseiten der beiden Gehäusehalbschalen 4a, 4b sind zwei Ausläusse ib und 2b für das Dialysat D angeordnet, wobei das Dialysat in rile seitlich geöffneten Falten einströmt und die Ebene dir Membranstütze 5 durchströmt, während das in dem Ein-1 3a eingeführte Blut B auf der anderen Seite der Membranen 7 in den durch den Strömungsteiler 6 definierten Kanälen 12 über die 4embranflächen strömt, die der Dialysatseite abgewandt sind.
• Um dem Strömungswiderstand auf der Biuteinlaßseite herab zu setzen und bevorzugte Kurzschlußpfade für das Blut aufgrund unterschiedlicher Strömungswiderstände auszuschließen, weist die Gehäusestirnplatte 4c den seitlich angeordneten Einlaß 3a fUr das Blut B auf, welcher gemäß Fig. 2 in einen strornabwärts ansteigenden und sich im Querschnitt reduzierenden Einlaßkanal D abergeht. Gleichzeitig wird der Einlaßkanal 30 in eine Vielzahl von Larnellenkanälen 31-aufgeteilt, welche stromabwirts Im Querschnitt abnehmen und breiter werden, wie d'es aus den Schnittdarstellungen Fig. 4 bis 7 deutlich wird, wobei die einzelflenLanellenkanäle 31 von Lamellenrippen 32 eingegrenzt sind. Die im Querschnitt sägezahnförmig gebildeten Lamellenrippen 32 pressen sich mit ihrem spitzen Grat an die durch eInen Stanzschnitt erzeugte plane Oberfläche 9 des Faltenpaketes an. Die einzelnen Lamellenkanäle 31 bzw. Lamellenrippen 32 weisen Umlenkkrümmungen in Richtung des Einlasses Ja bzw. des Einlaßkanales 30 auf. Durch diese besondere Form wird sichergestellt, daß das in das Gehäuse eintretende Blut über die gesamte Stirnfläche 9 des Faltenpaketes gleichmäßig verteilt wird und gleichmäßig in die einzelnen, vom Strömungsteiler 6 geformten Einlaßkanäle eintreten kann, ohne daß Kurzschlußpfade oder bevorzugte Strömungskanäle sich seitlich ausbilden können. Das Prinzip dieser Strömungsführung ist selbstverständlich auch auf geschichtete Schlauchmembranen anzuazenden, die stirnseitig oder auch längsseitig angeströmt werden.
• Bel eine Stapel aus Membranflachzuschnitten 7 sind die Lameljenrlppen 32 und -Lamellenkanäle 31 rechtwinklig zur Schichtungsrichtung der Membranen 7 angeordnet, wobei die Lamellenrippen 32 an seren Kanten anliegen.
• ei in einem kastenförmigen Gehäuse angeordneten Kapillarmembranen, welche an der Gehäusestirnseite angeströmt werden, ist die In Fig. 2 gezeigte Gehäusestirnplatte 4c gleichermaßen zu verwenden.
• L e e r s e i t e

Claims (1)

1. Diffusionsvorrichtung und/oder Filter Ansprüche 1. Diffusionsvorrichtung und/oder Filter mit einer Einrichtung zur Strömungsführungs von Fluiden in einem kastenförmigen Gehause, bei der selektiv permeable Nembranzu-Schnitte in den. Gehäuse gestapelt sind und Jeweils die einer Gehäusewand zugeordneten Kanten der Membranzuschnitte Bestandteil von Anströmdffrlungen für ein über Teile der Nembranflächen geführtes Fluid und bei der die Anströmkanten mit den Anströmöffnungen eine gemeinsame Ebene bilden, wobei die im Abstand liegende Gehäusewand eine Anström- und Verteilerkammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusewand (4c) auf ihrer den Anströmöffnungen (12) und Anströmkanten zugewandten Seite eine Vielzahl von etwa parallel zueinander verlaufender Lamellenritpen (32) aufweist, die an der Stapelebene (9) anließen, und daß die zwischen den Lamellenrippen (32) der Gehäusewand (4c) verlaufenden Lamellenkanäle (31) in einem gemeinsamen Einlaßkanal (30) eines Gehäuseeinlasses (3a) berehen.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Stapel aus Membranflachzuschnitten (7) die Lamellenrippen (32) und Lanellenkanäle (31) rechtwinklig zur Schichtungsrichtung der Membranen (7) an deren Kanten --llieben 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2> dadurch gekennzeichnet, i der Einlaßkanal (30) etwa rechtwinklig zu den Lamellenkanälen (31) verläuft und die Eingänge zu den Lamellenkanälen (31) Umlenkkrümmungen'in Richtung des Einlasses '3a) aufweisen.-4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (30) stromabwärts im Querschnitt abnimmt.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellenkanäle (31) stromabwärts im Querschnitt abnehmen und breiter werden.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da die Lamellenrippen (32) im Querschnitt ein Sägezahnprofil bilden, dessen spitzer Grat an der Stirnfläche (9) des Faltenpaketes anliegt.