DE3716765A1 - Membran mit magnet - Google Patents

Membran mit magnet

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DE3716765A1 DE19873716765 DE3716765A DE3716765A1 DE 3716765 A1 DE3716765 A1 DE 3716765A1 DE 19873716765 DE19873716765 DE 19873716765 DE 3716765 A DE3716765 A DE 3716765A DE 3716765 A1 DE3716765 A1 DE 3716765A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Membran für die Verwendung in Strömungskammern, insbesondere eine Membran in Ausgleichskammern für Dialysemaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Strömungskammern können Membranen verwendet werden, um die Kammern in Bereiche mit veränderlichem Volumen zu unterteilen. In der US-PS 45 30 759 (Schal) wird eine Dialyseeinrichtung beschrieben, in der eine Ausgleichskammer verwendet wird, die starre äußere Wände und eine Membran aufweist, die die Kammer in zwei Bereiche unterteilt, so daß, wenn ein Bereich mit frischer Dialyseflüssigkeit gefüllt wird, aus dem anderen eine gleiche Menge von verbrauchter Dialyseflüssigkeit abgegeben wird, während sich die Membran auf eine der starren Wände zubewegt. Wenn die gesamte verbrauchte Dialyseflüssigkeit aus dem Bereich abgegeben worden ist, werden die Ventile an den Einlässen und an den Auslässen der Bereiche umgeschaltet und die Seite für die verbrauchte Dialyseflüssigkeit wird gefüllt, während die Seite für die frische Dialyseflüssigkeit entleert wird und die Membran bewegt sich zu der anderen Wand, bis die gesamte frische Dialyseflüssigkeit entleert worden ist usw.
Der Erfinder hat festgestellt, daß eine Membran zur Verwendung in einer Strömungskammer auf sehr vorteilhafte Weise durch ein flexibles Blatt geschaffen werden kann, in dessen Mitte ein Magnet angebracht ist, der es erlaubt, dessen Position in der Kammer berührungsfrei abzufühlen, und mit ringförmigen Wellungen in dem Blatt, durch welche bewirkt wird, daß die Vorderseite und die Rückseite des Magneten ihre Orientierung bezüglich einer Bewegungsachse durch die Mitte des Blattes beibehalten. Bei der Verwendung in einer Ausgleichskammer, die mit Hall-Effekt-Sensoren ausgerüstet ist, wird durch das Beibehalten der Orientierung der Magneten eine Verzerrung der Signale vermieden, die z. B. auftreten könnten, wenn die Flächen des Magneten beim Passieren der Mitte geneigt sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen befindet sich der Magnet zwischen Oberflächenschichten des flexiblen Blattes; ist das flexible Blatt aus Kautschuk hergestellt; haben die Wellungen einen halbkreisför­ migen Querschnitt und grenzen an benachbarte Wellungen an; wird die Membran in einer Ausgleichskammer für eine Dialyseeinrichtung verwendet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert:
Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Membran, die zwischen starren Wänden einer Ausgleichskammer ange­ bracht ist;
Fig. 2 zeigt schematisch die Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Kammer mit magnetischen Positionssensoren und Ventilen in einer Dialyseeinrichtung.
In Fig. 1 ist eine Ausgleichskammer (10) mit einer Membran (12), starren Wänden (14) und (16) und einer Umfangsklammer (18) dargestellt.
Die Membran (12) ist symmetrisch bezüglich einer Horizontalachse (20) und enthält ein im allgemeinen ebenes, flexibles Blatt (22) aus einem gummiähnlichen Material und einen Magneten (24). Das Blatt (22) ist aus einem Ethylen-Propylen-Elastomer (z. B. aus dem von der Firma Bellofram Corp. unter der Handelsbezeichnung 270-968 erhältlichen) hergestellt und enthält einen umgebenden Dichtungs­ wulst (26) (3,81 mm dick in Achsrichtung und 1,52 mm dick in radialer Richtung) einen Mittelbereich (28), der 1,52 mm +0,51 mm dicke Schichten (30) und (32) auf der Vorder- und Rückseite des Magneten (24) enthält sowie einen 0,76 mm dicken gewellten Zwischenbereich (34) mit acht ringförmigen Wellungen (36). Die Gesamtdicke des gewellten Bereiches (36), d.h. die Ausdehnung längs einer zur Achse (20) parallelen Achse) beträgt 4,57. Die Ausdehnung einer jeden Wellung längs einer Achse senkrecht auf die Achse (20) beträgt 4,72 mm, der Krümmungsradius eines jeden gewellten Berei­ ches (36) beträgt ungefähr 2,67 mm, wodurch jede Wellung (36) im Querschnitt die Form nicht ganz eines Halbkreises einnimmt.
Der Magnet (24) hat einen Durchmesser von 12,45 mm ± 0,25 mm, ist 4,83 ± 0,25 mm dick und aus einem Keramikmaterial z. B. Barium- oder Strontium-Ferrit, Grad 5, orientiert und gesintert, wie von der Firma Magnetic Sales and Manufacturing Co., Culver City, California, USA erhältlich) hergestellt und in das flexible Blatt (22) in entmagnetisiertem Zustand eingeschweißt (um zu verhindern, daß Schmutz bei der Herstellung angezogen wird) und danach magnetisiert, mit einem Nordpol auf einer Seite und einem Südpol auf der anderen Seite.
Die starre Wand (14) hat einen Einlaß (38) und einen Auslaß (40) für frische Dialyseflüssigkeit, die starre Wand (16) hat in ähnlicher Weise einen Einlaß (42) und einen Auslaß (44) für verbrauchte Dialyseflüssigkeit. Ein Bereich (46) mit variablem Volumen zwischen der Wand (14) und der Membran (12) ist ein Bereich für frische Dialyseflüssigkeit, und ein Bereich (48) mit variablem Volumen zwischen der Membran (12) und der Wand (16) ist ein Bereich für verbrauchte Dialyseflüssigkeit. Nahe den Umfängen der Wände (14) und (16) befinden sich ringförmige Rücksprünge oder Vertie­ fungen (50) zur Aufnahme eines abdichtenden Umfangswulstes (26). Die starren Wände (14) und (16) begrenzen vertiefte Bereiche (52) und (54) zur Aufnahme des Mittelteils (28) der Membran (12). Hohlräume (56) und (58) außerhalb der und benachbart den vertieften Bereichen (52) und (54) nehmen Hall-Effekt-Sensoren (60) (vgl. Fig. 2) auf, um die Position des Magneten (24) längs der Bewegungsachse (20) abzufühlen oder zu messen und um Ventile (62) umzuschalten, durch die Einlässe (38) und (42) und Auslässe (40) und (44) betätigt und geschlossen werden.
Die Ausgleichskammer (10) wird verwendet in Parallelschaltung mit einer identischen Ausgleichskammer in einer Dialyseeinrich­ tung, z. B. in einer Dialyseflüssigkeitsversorgungseinrichtung. Der Einlaß (38) ist verbunden mit einer Quelle für frische Dialyseflüssigkeit, der Auslaß (40) ist verbunden mit einem Dialysator, der Einlaß (42) ist verbunden zur Aufnahme von verbrauchter Dialyseflüssigkeit von dem Dialysator, der Auslaß (44) ist verbunden mit einer Entleerungseinrichtung. Die Ventile für die Einlässe (38) und (42) und für die Auslässe (40 und 44) werden so gesteuert, daß eine Ausgleichskammer in ihrem Bereich (46) frische Dialyseflüssigkeit von einer Quelle aufnimmt und aus ihrem Bereich (48) verbrauchte Dialyseflüssigkeit an eine Entleerungseinrichtung abgibt (die Ventile zum Einlaß (38) und vom Auslaß (44) sind geöffnet, die Ventile vom Auslaß (40) und zum Einlaß (42) sind geschlossen, die Membran (12) bewegt sich nach rechts), während die andere frische Dialyseflüssig­ keit aus ihrem Bereich (46) dem Dialysator zuführt und in ihren Bereich (48) verbrauchte Dialyseflüssigkeit von dem Dialysator aufnimmt (die Ventile vom Auslaß (40) und zum Einlaß (42) sind geöffnet, die Ventile zum Einlaß (38) und vom Auslaß (44) sind geschlossen, die Membran (12) bewegt sich nach links).
Die Bewegung der Membran (12) von einer starren Wand zu der anderen wird durch Hall-Effekt-Sensoren (60) in den Hohlräumen (56) und (58) abgefühlt. Wenn abgefühlt wird, daß eine Membran gerade gegen eine Wand ausgebaucht wird, werden die Ventile zu den Einlässen und von den Auslässen umgeschaltet, wodurch die Membran sich in die andere Richtung bewegt. Wegen der Wellungen (36) bleibt die Membran (12) symmetrisch bezüglich der Achse (20), wenn sie sich längs der Achse (20) in Art einer Rollbewegung verschiebt, so daß die Vorderseite und die Rückseite (Nord- bzw. Südpol) des Magneten (24) ihre senkrech­ te Orientierung bezüglich der Achse (20) beibehalten, so daß Verzerrungen der Signale der Hall-Effekt-Sensoren, welche die Position des Magneten abfühlen, vermieden werden. Zwischen den Wellungen gibt es keine ebenen Bereiche, welche Spannungen hervorrufen und die Rollbewegung behindern könnten. Die gleiche Anzahl von Wellungen auf beiden Seiten der Membran dienen dazu, Kräfte bei der Bewegung in beiden Richtungen auszugleichen. Vorzugsweise haben die Wellungen einen einheitlichen Krümmungs­ radius und verlaufen über 180 Grad oder weniger.

Claims (19)

1. Membran zur Verwendung in einer Strömungskammer, gekennzeichnet durch ein im allgemeinen ebenes flexibles Blatt (22), welches an seinem Umfang (26) einspannbar ist und einen Mittelbereich (28) aufweist, der längs einer Achse (20) senkrecht zu einer Ebene durch den Umfang hin- und herbewegbar ist, wobei das flexible Blatt (22) ringförmige Wellungen (36) um den Mittelbe­ reich (28) aufweist, einen in der Mitte des Blattes (22) angebrachten Magneten (24), der voneinander längs der Achse (20) beabstandete Vorder- und Rückseiten aufweist, wobei die Wellungen (36) bewirken, daß die Vorderseite und die Rückseite ihre Orientierung bezüglich der Achse (20) beibehalten, wenn der Mittelbereich (28) längs der Achse bewegt wird.
2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (28) Schichten (30), (32) auf jeder Seite des Magneten (24) enthält.
3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Blatt (22) aus einem gummiähnlichen Material hergestellt ist.
4. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wellungen (36) im Querschnitt bogenförmig sind.
5. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß eine gleiche Anzahl von Wellungen (36) auf jeder Seite des Blattes (22) vorliegen.
6. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wellungen (36) einen im wesentlichen einheitlichen Krümmungsradius aufweisen.
7. Membran nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Wellung (36) einen Bogen von 180 Grad oder weniger umfaßt.
8. Membran nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (36) aneinander angrenzen.
9. Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleiche Anzahl von Wellungen (36) auf beiden Seiten des Blattes (22) vorliegt, daß die Wellungen einen im wesentlichen einheit­ lichen Krümmungsradius haben, daß jede Wellung einen Bogen von 180 Grad oder weniger umfaßt, und daß die Wellungen aneinander angrenzen.
10. Strömungskammer (10), gekennzeichnet durch starre Wände (14, 16) mit Mittelbereichen (52, 24), welche voneinander weiter beabstandet sind als Umfangsbereiche (50), ein im allgemeinen ebenes, flexibles Blatt (22), welches abdich­ tend eingespannt ist (26) zwischen den Umfangsbereichen (50) und das einen Mittelbereich (28) enthält, welcher längs einer Achse (20) senkrecht zu einer Ebene durch den Umfang (50) hin- und herbewegbar ist, wobei das flexible Blatt (22) ringför­ mige Wellungen (36) um den Mittelbereich (28) aufweist, und einen in der Mitte (28) des Blattes (22) angebrachten Magneten (24), der voneinander längs der Achse (20) beabstandete Vorder- und Rückseiten hat, wobei die Wellungen (36) bewirken, daß die Vorderseite und die Rückseite bei einer Bewegung des Mittelbe­ reiches (28) längs der Achse (20) ihre Orientierung bezüglich der Achse (20) beibehalten.
11. Strömungskammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (28) Schichten (30, 32) auf jeder Seite des Magneten (24) enthält.
12. Strömungskammer nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wellungen (36) im Querschnitt bogenförmig sind.
13. Strömungskammer nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (36) aneinander angrenzen.
14. Strömungskammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleiche Anzahl von Wellungen (36) auf jeder Seite des Blattes (22) vorliegen, daß die Wellungen einen im wesentlichen einheit­ lichen Krümmungsradius aufweisen, daß jede Wellung einen Bogen von 180 Grad oder weniger umfaßt, und daß Wellungen aneinander angrenzen.
15. Einrichtung zur Versorgung mit Dialyseflüssigkeit, gekenn­ zeichnet durch
eine Strömungskammer (10) mit einem ersten Einlaß (38) zur Verbindung mit einer Quelle frischer Dialyseflüssigkeit, einem ersten Auslaß (40) zur Verbindung mit einem Dialysator,
einem zweiten Einlaß (42) zur Verbindung mit dem Dialysator, einem zweiten Auslaß (44) zur Verbindung mit einer Entleerungseinrich­ tung,
Ventile (62) zur Steuerung der Strömung in die Einlässe (38, 42) und aus den Auslässen (40, 44),
ein im allgemeinen ebenes, flexibles Blatt (22) in der der Kammer (10), welches die Kammer in einen mit dem ersten Einlaß (38) und dem ersten Auslaß (40) in Verbindung stehenden Bereich (46) für frische Dialyseflüssigkeit und einen mit dem zweiten Einlaß (42) und dem zweiten Auslaß (44) in Verbindung stehenden Bereich (48) für verbrauchte Dialyseflüssigkeit unterteilt, wobei das Blatt (22) einen mit der Kammer (10) abdichtend verbundenen Umfang (26) und einen Mittelbereich (28), der längs einer Achse (20) senkrecht zu einer Ebene durch den Umfang (50) hin- und herbewegbar ist,
wobei das flexible Blatt (22) ringförmige Wellungen (36) um den Mittelbereich (28) aufweist, einen in der Mitte (28) des Blattes (22) angebrachten Magneten (24), welche voneinander längs der Achse (20) beabstandete Vorder- und Rückseiten hat,
wobei die Wellungen (36) bewirken, daß die Vorderseite und die Rückseite bei der Bewegung des Mittelbereiches (28) längs der Achse (20) ihre Orientierung bezüglich der Achse beibehalten, und einen Magnetpositionssensor (60) außerhalb der Kammer (10), welcher die Ventile (62) in Abhängigkeit von der Position des Magneten (24) steuert.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (28) Schichten (30, 32) auf jeder Seite des Magneten (24) enthält.
17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (36) im Querschnitt bogenförmig sind.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellungen (36) aneinander angrenzen.
19. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleiche Anzahl von Wellungen (36) auf jeder Seite des Blattes (22) vorliegen, daß die Wellungen einen im wesentlichen einheitlichen Krümmungsradius aufweisen, daß jede Wellung einen Bogen von 180 Grad oder weniger umfaßt, und daß die Wellungen aneinander angrenzen.
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