DE3781153T2 - Vorrichtung zum austausch von ionen, molekuelen, gas, fluessigkeiten und/oder waerme zwischen fluiden. - Google Patents

Vorrichtung zum austausch von ionen, molekuelen, gas, fluessigkeiten und/oder waerme zwischen fluiden.

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DE3781153T2 DE8787902808T DE3781153T DE3781153T2 DE 3781153 T2 DE3781153 T2 DE 3781153T2 DE 8787902808 T DE8787902808 T DE 8787902808T DE 3781153 T DE3781153 T DE 3781153T DE 3781153 T2 DE3781153 T2 DE 3781153T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Austauschen von Ionen, Molekülen, Gas, Flüssigkeit und/oder Wärme zwischen Fluiden, insbesondere für medizinischen oder biotechnischen Gebrauch, wo wenigstens eines der Fluide, zwischen welchen ein Austausch stattfindet, ein biologisches Fluid ist, wie z.B. Blut.
  • Austauschfunktionen dieser Art werden in weitem Umfang auf dem Gebiet der Medizin gebraucht. Ein Beispiel solcher Funktionen ist in Einrichtungen zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff zu finden, die in sogenannten Herz-Lungen-Maschinen dazu benutzt werden, Sauerstoff (O&sub2;) dem Blut zuzuführen, und Kohlendioxid (CO&sub2;) aus dem Blut zu entfernen. Ein anderes Beispiel ist in sogenannten Dialysefiltern zum Entfernen von Flüssigkeit und Ausscheidungssalzen aus dem Blut in künstlichen Nieren zu finden.
  • In Austauschern dieser Art werden die beiden Fluide, zwischen denen ein Austausch stattfinden soll, durch eine Membrane getrennt, welche von einer solchen Art ist, daß sie den Austausch ermöglicht, der wunschgemäß durch dieselbe hindurch bewirkt werden soll. In dem Falle einer großen, grundsätzlichen Gruppe solcher Austauscher besteht die Membrane aus einer sehr großen Anzahl von Kapillarfasern, d.h. hohlen Fasern, durch welche eines der Fluide hindurchgeht, während das andere der besagten Fluide um die äußeren Oberflächen der Fasern herumströmt, wobei die Wände der Fasern eine solche Art haben, daß sie es ermöglichen, daß der gewünschte Austausch stattfindet. Zum Beispiel sind die Faserwände einer Einrichtung zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff für Gas durchlässig, wohingegen die Faserwände eines Dialysefilters für diejenigen Salzionen durchlässig sind, welche aus dem Blut entfernt werden sollen. Zum Beispiel kann die Art der Faserwand derart sein, daß sie es einer Flüssigkeit ermöglicht, durch dieselbe unter dem Einfluß einer Druckdifferenz über der Faserwand hindurchzugehen. Die Art der Faserwand ist demgemäß abhängig von dem oder bestimmt durch den gewünschten Austausch zwischen den beiden Fluiden, während die Innendurchmesser der Fasern und die Wanddicken von dem Fluid abhängig sind, von dem beabsichtigt ist, daß es durch die Fasern strömen soll.
  • Es werden mehrere wichtige Anforderungen an Austauscher gestellt, welche mit solchen kapillaren Filtermembranen arbeiten und von denen beabsichtigt ist, daß sie in medizinischen Techniken primär zum Behandeln von Blut verwendet werden.
  • Demgemäß sollte das Gesamtvolumen an Blut in der Einrichtung das Kleinstmögliche sein.
  • Die Durchgänge, durch welche oder längs denen das Blut läuft, sollten so ausgebildet sein, daß keine Wirbelzirkulationen oder ähnliche Turbulenzströmung auftritt, und so, daß sich keine Stellen finden, wo Blut stationär stehen und koagulieren könnte. Die Strömungsrate des Fluids, welches um die Fasern herum strömt, sollte so gleichförmig wie möglich überall in dem gesamten Volumen sein, das von dem Faserbündel eingenommen wird.
  • Bisher bekannte Austauscher, die mit Kapillarfasern versehen sind, erfüllen nicht alle diese Erfordernisse in einer zufriedenstellenden Art und Weise.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Austauscher der im Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbarten Art zur Verfügung zu stellen.
  • Die kennzeichnenden Merkmale des erfindungsgemäßen Austauschers sind in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung sei nun in näheren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche eine Anzahl von Ausführungsbeispielen der Erfindung veranschaulichen und in welchen
  • Figur 1 eine schematische Axialschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Austauschers ist, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
  • Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht des in Figur 1 veranschaulichten Austauschers, ausgeführt längs der Linie II-II in dieser Figur, ist;
  • Figur 3 eine schematische Axialschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Austauschers ist, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist.
  • Der beispielsweise erfindungsgemäße Austauscher, der schematisch in den Figuren 1 und 2 veranschaulicht ist, umfaßt einen starren Behälter oder ein starres Gefäß, welcher bzw. welches in den Figuren generell mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist und welcher bzw. welches an einem Ende desselben einen axial ausgerichteten rohrförmigen Einlaß 2 und an seinem anderen, entgegengesetzten Ende einen axial ausgerichteten rohrförmigen Auslaß 3 hat. Der Behälter 1 weist zwischen den besagten Enden einen mittig befindlichen Teil 1a auf, welcher im wesentlichen von kreisförmig-zylindrischer Konfiguration ist und an welchen auf einer Seite desselben ein Einlaßteil 1b angrenzt, der sich von dem mittigen Bereich des Behälters nach dem rohrförmigen Einlaß zu allmählich verjüngt und sich damit vereinigt. Entsprechend verjüngt sich ein Auslaßteil 1c allmählich von der anderen Seite des mittig befindlichen Teils 1a nach dem rohrförmigen Auslaß 3 zu und vereinigt sich damit. Der Behälter 1 ist dazu vorgesehen, von einem der Fluide, zwischen welchen ein Austausch stattfinden soll, durchströmt zu werden. Wenn der erfindungsgemäße Austauscher zum Behandeln von Blut benutzt werden soll, wird das Blut vorzugsweise direkt durch den Behälter 1 hindurchgeleitet.
  • Durch den mittigen Teil 1a des Behälters erstreckt sich ein Bündel von Kapillarfasern 4, welche sich im wesentlichen gleichförmig überall in der Gesamtheit des Durchflußbereichs des Behälters 1 erstrecken, wie schematisch in Figur 2 veranschaulicht ist. Die beiden gegenseitig entgegengesetzten Enden des Faserbündels 4 sind abgedichtet durch die Wand 5 des mittigen Teils 1a des Behälters 1 hindurchgeführt, wobei diese Wand 5 ein geeignet geformtes Kunststoffmaterial umfaßt, welches die jeweiligen Enden der Hohlfasern oder Kapillarfasern 4 abdichtend umschließt und fest hält. Es ist per se in Verbindung mit Austauschern, welche Kapillarfasermembranen verwenden, gut bekannt, die Enden von Kapillarfaserbündeln in einer Kunststoffmatrix auf diese Weise aufzunehmen. Die jeweiligen entgegengesetzten Enden der Kapillarfasern in dem Faserbündel 4 münden in eine Einlaßkammer 6 und eine Auslaßkammer 7 für das zweite Fluid, wobei sich diese Kammern extern von dem mittigen Teil 1a des Behälters 1 befinden und jeweils einen Einlaß 8 und einen Auslaß 9 für das zweite Fluid haben. Das zweite Fluid wird daher durch die Fasern des Faserbündels 4 strömen, während zur gleichen Zeit das erste Fluid um das Bündel von Fasern in Kontakt damit herumströmt.
  • Ein Vorteil wird erzielt, wenn in dem Einlaßteil 1b des Behälters 1 ein starrer Körper 10 vorgesehen wird, in welchem eine große Anzahl von hindurchgehenden divergenten Kanälen 11 vorgesehen ist und welcher die Gesamtheit des Durchströmungsbereichs des Einlaßteils 1b überdeckt und den größeren Teil des Volumens desselben einnimmt. Das durch den Behälter 1 strömende Fluid wird auf diese Weise sehr wirksam über den gesamten Querschnittsbereich des mittigen Behälterteils 1a verteilt, so daß damit die Kapillarfasern effektiv ausgenutzt werden. Da der Körper 10 einen großen volumetrischen Teil des Einlaßteils 1b des Behälters einnimmt, wird das Volumen des ersten Fluids, das in dem Austauscher vorhanden ist, entsprechend vermindert, was in hohem Maße vorteilhaft ist, wenn das betreffende Fluid Blut ist.
  • Die Oberfläche des Körpers 10, die dem Faserbündel 4 zugewandt ist, ist vorzugsweise so gekrümmt, daß sie konvex ist, wie in Figur 1 veranschaulicht ist. Dieses ermöglicht es, die Fasern in dem Faserbündel 4 leichter über den gesamten Durchströmungsbereich zu erstrecken, was bezüglich der effektiven Nutzung der Fasern vorteilhaft ist und außerdem sicherstellt, daß das Faserbündel 4 einen signifikanten Teil des inneren Volumens des Auslaßteils 1c des Behälters einnimmt. Dieses vermindert weiter das effektive Behältervolumen, welches für das durch dasselbe hindurchströmende Fluid verfügbar ist, was, wie vorher erwähnt, in hohem Maße vorteilhaft ist, wenn dieses Fluid Blut ist.
  • Der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Austauscheraufbau zeichnet sich generell durch eine sehr glatte und gleichförmige Strömung durch den Behälter in Abwesenheit von Wirbelströmen oder ähnlicher Turbulenz und auch in Abwesenheit von Stellen, wo das Fluid stationär ist, aus. Weitere Eigenschaften liegen in einer hochwirksamen Ausnutzung des Bündels von Kapillarfasern 4 und dem sehr kleinen Volumen, welches für das durch den Behälter strömende Fluid verfügbar ist und von diesem Fluid ausgefüllt werden muß. Alle diese Merkmale sind von extremem Vorteil, wenn der erfindungsgemäße Austauscher für Blutbehandlungszwecke verwendet wird, in welchen bewirkt wird, daß das Blut direkt durch den Behälter 1 strömt, während das zweite Fluid, bezüglich dessen ein Austausch oder eine Übertragung von dem Blut stattfinden soll, durch die Kapillarfasern 4 strömt, wobei dieses zweite Fluid z.B. ein Gas ist, das in Verbindung mit einer Einrichtung zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff verwendet wird, oder eine Flüssigkeit, die in Verbindung mit einer Blutdialyseeinrichtung verwendet wird. In dieser Hinsicht wird außerdem der wichtige Vorteil erzielt, daß der Strömungswiderstand und damit der Druckabfall des Bluts sehr viel niedriger als bei den bekannten Blutbehandlungseinrichtungen ist, welche Kapillarfasern verwenden und bei welchen das Blut durch die engen Kapillaren strömt.
  • Das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Austauschers, das in Figur 3 veranschaulicht ist, hat in allen wesentlichen Punkten die gleiche grundsätzliche Form wie der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Austauscher. Die für die Ausführungsform des Austauschers der Figur 3 besonderen Eigenschaften liegen primär in der Einbeziehung einer Mehrzahl von Kapillarfaserbündeln 4a, 4b, 4c und 4d, deren Enden mit gesonderten Einlaßkammern 6a, 6b, 6c, 6d und gesonderten Auslaßkammern 7a, 7b, 7c, 7d verbunden sind. Es kann demgemäß bewirkt werden, daß jedes der gesonderten Faserbündel 4a, 4b, 4c, 4d gegenseitig unterschiedliche Fluide leitet, mit Bezug auf welche unterschiedliche Arten von Austauschvorgängen mit dem Fluid, das direkt durch den Behälter 1 strömt, bewirkt werden können. In dieser Hinsicht werden die Wandstruktur und die Innendurchmesser der Fasern in den jeweiligen Bündeln 4a bis 4d natürlich der Austauschfunktion angepaßt, die demjenigen Faserbündel zugeordnet ist, durch welches ein bestimmtes Fluid hindurchströmen soll. Wenn eine Austauscheranordnung dieser Art in einer Einrichtung zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff verwendet wird, kann z.B. ein Faserbündel dazu verwendet werden, ein Fluid zu leiten, das dahingehend wirksam ist, daß es Kohlendioxid aus dem Blut entfernt, ein zweites Faserbündel kann dazu benutzt werden, ein Gas zu leiten, welches dahingehend wirksam ist, daß es dem Blut Sauerstoff zuführt, und ein drittes Faserbündel kann z.B. dazu verwendet werden, temperaturgesteuertes bzw. -geregeltes Wasser zu leiten, wobei die Fasern dieses dritten Bündels vollständig abgedichtete oder undurchlässige Wände haben, so daß allein ein Austausch von Wärme zwischen dem Wasser und Blut stattfindet. In dem Falle von Einrichtungen zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff besteht normalerweise ein allgemeines Bedürfnis, dazu fähig zu sein, die Temperatur des hindurchströmenden Bluts zu beeinflussen, und zu diesem Zweck werden bekannte Einrichtungen zum Anreichern von Blut mit Sauerstoff in Verbindung mit einer gesonderten Wärmeaustauschereinheit verwendet. Wenn eine Austauscheranordnung dieser Form für Blutdialysezwecke verwendet wird, kann bewirkt werden, daß die Fasern von einem Bündel z.B. eine Flüssigkeit leiten, weiche dahingehend wirksam ist, daß sie den gewünschten Ionenaustausch mit dem Blut erzeugt, es kann bewirkt werden, daß die Fasern eines zweiten Bündels Wasser zum Zwecke des Steuerns bzw. Regelns der Temperatur des Bluts durch den Behälter leiten, und es kann bewirkt werden, daß die Fasern eines dritten Faserbündels durch den Behälter 1 eine Flüssigkeit leiten, welche einen Druck hat, der unterschiedlich von dem Druck des in dem Behälter vorhandenen Bluts ist, so daß eine gewünschte Filtration des Bluts erhalten wird, d.h. eine Flüssigkeitsverminderung. Es sei darauf hingewiesen, daß viele verschiedene Faserbündelkombinationen und durch diese hindurchgeleitete Fluide in Abhängigkeit von der Verwendung, für welche der Austauscher vorgesehen ist, verwendet werden können. Es sei außerdem darauf hingewiesen, daß die Anzahl von Faserbündeln, die in dem Wärmeaustauscher eingebaut sind, von Fall zu Fall variieren kann.
  • Die Faserbündel 4a bis 4d brauchen sich natürlich nicht parallel zueinander zu erstrecken, sondern sie können vorteilhafterweise so ausgerichtet sein, daß sie sich durch den mittigen Teil 1a des Behälters in gegenseitig unterschiedlichen Richtungen erstrecken. Dieses ermöglicht es, die gleichförmige Strömungsverteilung des durch den Behälter hindurchgehenden Fluids weiter zu verbessern. Ebensowenig ist es notwendig, daß die verschiedenen Faserbündel gemäß der Veranschaulichung der Figur 3 in diskreten Schichten, eine auf der anderen, liegen, sondern die Fasern von z.B. zwei gegenseitig unterschiedlichen Faserbündeln können in ein und derselben Schicht miteinander vermischt sein, in welchem Falle sich die Fasern der beiden gegenseitig unterschiedlichen Faserbündel günstigerweise in gegenseitig unterschiedlichen Richtungen durch den Behälter 1 erstrekken werden, so daß die Verbindung der verschiedenen Fasern mit ihren zugeordneten Einlaßkammern 6 bzw. Auslaßkammern 7 erleichtert wird. Ein weiterer Vorteil der möglicherweise durch eine solche Miteinandervermischung von gegenseitig unterschiedlichen Fasern erzielt wird, besteht darin, daß die enthaltenen Fasern fähig sind, als Abstandsteile dazwischen zu dienen, so daß es dadurch dem Fluid, welches direkt durch den Behälter hindurchgeht, ermöglicht wird, leichter an den Fasern vorbeizuströmen.
  • Die Austauscheranordnung der Ausführungsform der Figur 3 unterscheidet sich außerdem von der in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsform darin, daß der Strömungsverteilungskörper 10 der Ausführungsform der Figur 3 etwas kleiner ist und nur einen Teil des Behältereinlaßteils 1b einnimmt. Das ermöglicht es, eine elastische, aufblasbare Blase 12 in dem Einlaßteil 1b des Behälters anzuordnen.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform hat die aufblasbare Blase die Form eines Rings, welcher die Öffnung des rohrförmigen Einlasses 2 umringt und auf den ein variierender Gas- oder Flüssigkeitsdruck periodisch durch einen Verbinder 13 angewandt werden kann, so daß die Blase 12 periodisch aufgeblasen und entleert werden kann. Wenn gleichzeitig ein geeignet aufgebautes und an geordnetes Rückschlagventil zum Verhindern einer Rückströmung des direkt durch den Behälter 1 strömenden Fluids vorgesehen ist, derart, wie das Rückschlagventil 14, funktioniert die periodisch aufgeblasene und entleerte Blase 12 als eine Pumpe, welche sowohl einfach als auch effektiv ist und welche das Fluid von dem rohrförmigen Einlaß 2 durch den Behälter 1 zu dem rohrförmigen Auslaß 3 desselben treibt. Eine solche Pumpeinrichtung ist in hohem Maße vorteilhaft, insbesondere, wenn der Austauscher für Blutbehandlungszwecke verwendet wird. Die aufblasbare elastische Blase kann natürlich andere Formen haben als diejenige, welche als Beispiel in Figur 3 veranschaulicht ist.
  • Eine Pumpeinrichtung zum Pumpen des Fluids, das direkt durch den Behälter 1 strömt, kann auch dadurch erhalten werden, daß eines der Faserbündel aus Fasern, oder aus Schläuchen mit extrem feiner lichter Weite, welche undurchlässige oder abgedichtete elastische Wände haben, zusammengesetzt wird, und daß durch die besagten Fasern oder Schläuche eine pulsierende Flüssigkeits- oder Gasströmung hindurchgeschickt wird, derart, daß bewirkt wird, daß sich die Fasern oder Schläuche periodisch ausdehnen und zusammenziehen.
  • Weiterhin kann der Strömungsverteilungskörper 10 der Ausführungsform gemäß der Figur 1 oder 3 auch hohl sein, derart, daß er eine Kammer bildet, durch welche sich die Kanäle 11 erstrecken und durch welche temperaturgesteuertes bzw. -geregeltes Wasser zum Wärmeaustausch mit dem durch die Kanäle 11 strömenden Fluid hindurchgeleitet werden kann.
  • Wenn das so gewünscht wird, kann die Temperatur des durch den Behälter strömenden Fluids durch Anordnung eines äußeren Mantels um den Behälter herum gesteuert bzw. geregelt werden, wobei dieser Mantel mit einem Einlaß und einem Auslaß versehen ist, so daß es ermöglicht wird, eine temperaturgesteuerte bzw. -geregelte Flüssigkeit durch den zwischen dem Behälter und dem Mantel begrenzten Raum hindurchströmen zu lassen, so daß ein Wärmeaustausch mit dem innerhalb des Behälters befindlichen Fluids durch die Wand des Behälters bewirkt wird.
  • Obwohl vorstehend angenommen worden ist, daß, wenn eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Austauschers zum Behandeln von Blut verwendet wird, das Blut durch den starren Behälter hindurchgeleitet wird und demgemäß zwischen den Kapillarfasern strömt, sei darauf hingewiesen, daß man durch nichts daran gehindert wird, das Blut durch eines der Faserbündel zu leiten, wenn ein Austauscher verwendet wird, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist. In diesem Falle ist jedoch der Widerstand für die Strömung größer und damit ein größerer Druckabfall in der Blutströmung vorhanden.

Claims (12)

1. Einrichtung zum Austauschen von Ionen, Molekülen, Gas, Flüssigkeit und/oder Wärme zwischen einem ersten Fluid, vorzugsweise einem Blutfluid, und wenigstens einem anderen Fluid, umfassend:
einen starren Behälter (1), der einen Einlaß (2) und einen Auslaß (3) für das erste Fluid hat, und wenigstens ein Bündel (4) von Hohlfasern, welche an einem Ende derselben mit einem Einlaß für das andere Fluid und an dem anderen Ende derselben mit einem Auslaß für das andere Fluid verbunden sind, welche von dem anderen Fluid durchströmt werden sollen und welche sich wenigstens teilweise durch den Behälter in einer Art und Weise erstrecken, daß es dem ersten Fluid ermöglicht wird, um die Fasern in dem Faserbündel herumzuströmen, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einlaß (2) und Auslaß (3) des Behälters (1) rohrförmig und gegenseitig axial fluchtend sind und sich an entgegengesetzten Enden des Behälters befinden,
der Behälter (1) einen im wesentlichen zylindrischen Mittelteil (1a), einen an den Mittelteil (1a) und den rohrförmigen Einlaß (2) angrenzenden und sich von dem Mittelteil zu dem rohrförmigen Einlaß allmählich verjüngenden Einlaßteil (1b), und einen an den Mittelteil (1a) und den rohrförmigen Auslaß (3) angrenzenden und sich von dem Mittelteil zu dem rohrförmigen Auslaß allmählich verjüngenden Auslaßteil (1c) hat,
wobei das wenigstens eine Faserbündel (4) aus gegenseitig im wesentlichen parallelen Hohlfasern besteht, die sich durch den Mittelteil (1a) des Behälters so erstrecken, daß sie im wesentlichen gleichförmig über die Gesamtheit eines Querschnittsbereichs des Strömungswegs des ersten Fluids zwischen dessen erwähntem Einlaß und Auslaß verteilt sind und ihre entgegengesetzten Enden abgedichtet durch die Wand (5) des Behälters (1) hindurchgehen und jeweils in eine Einlaßkammer (6) und eine Auslaßkammer (7) für das andere Fluid münden, wobei sich die Einlaß- und Auslaßkammer extern von der Behälterwand befinden und an die Behälterwand angrenzen, und daß
ein starrer Körper (10) innerhalb des Einlaßteils (1b) des Behälters (1) angeordnet ist und den ganzen Querschnittsbereich des Einlaßteils überdeckt, wobei der starre Körper eine Mehrzahl von Strömungskanälen (11) umfaßt, die für das erste Fluid sind und sich durch den starren Körper erstrecken und eine Verbindung zwischen dem rohrförmigen Einlaß (2) und dem Mittelteil (1a) des Behälters zum Verteilen des ersten Fluids im wesentlichen gleichförmig über den Querschnittsbereich des Mittelteils (1a) des Behälters bilden, wobei die Oberfläche des starren Körpers (10), die dem Mittelteil (1a) des Behälters zugewandt ist, konvex ist, und die Fasern des Faserbündels (4) im wesentlichen gleichförmig über die konvexe Oberfläche des Körpers verteilt sind und sich in Ebenen erstrecken, die im wesentlichen parallel zu der Oberfläche sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Oberfläche des Körpers (10) so gekrümmt ist, daß das Faserbündel (4) einen wesentlichen Teil des inneren Volumens des Auslaßteils (1c) des Behälters einnimmt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des starren Körpers (10), die dem rohrförmigen Einlaß (2) zugewandt ist, eine konkave Oberfläche ist und daß sich die Strömungskanäle (11) durch den starren Körper (10) im wesentlichen senkrecht zu der konvexen bzw. konkaven Oberfläche des starren Körpers erstrekken.
4. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Körper (10) den überwiegenden Teil des Einlaßteils (1b) des Behälters ausfüllt.
5. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine periodisch aufblasbare, elastische Blase (12) innerhalb des Einlaßteils (1b) des Behälters (1) zwischen dem starren Körper (10) und dem rohrförmigen Einlaß (2) angeordnet ist, und daß eine Rückschlagventileinrichtung (14) zum Verhindern, daß das erste Fluid durch den Behälter (1) in einer Richtung von dem rohrförmigen Auslaß (3) zu dem rohrförmigen Einlaß (2) strömt, vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Kammer extern von dem und um den Behälter (1) herum angeordnet und mit einem Einlaß und einem Auslaß für eine Flüssigkeit versehen ist, die zum Bewirken eines Austauschs von Wärme mit dem ersten Fluid, das durch den Behälter (1) strömt, vorgesehen ist, so daß dadurch die Temperatur des ersten Fluids reguliert wird.
7. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6 zum Austausch zwischen dem ersten Fluid und einer Mehrzahl von anderen Fluiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Mehrzahl von Bündeln (4a bis 4d) von im wesentlichen parallelen Hohlfasern umfaßt, und zwar ein Bündel für jedes der anderen Fluide, wobei sich die Faserbündel durch den Mittelteil des Behälters erstrecken und ihre Enden abgedichtet durch die Behälterwand hindurchgeführt und mit gegenseitig gesonderten Einlaßkammern (6a bis 6d) bzw. Auslaßkammern (7a bis 7d) verbunden sind, so daß es ermöglicht wird, daß jedes der anderen Fluide durch ein jeweiliges Faserbündel hindurchgeleitet wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Faserbündel (4a bis 4d) in verschiedenen gegenseitig benachbarten Schichten angeordnet sind.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern der verschiedenen Faserbündel miteinander in einer gemeinsamen Schicht innerhalb des Behälters vermischt sind.
10. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zu den verschiedenen Faserbündeln gehörenden Fasern in gegenseitig verschiedenen Richtungen innerhalb des Behälters erstrecken.
11. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eines der verschiedenen Faserbündel Fasern umfaßt, die eine elastische undurchlässige Wand haben, wobei bewirkt wird, daß dieses Faserbündel ein Fluid mit pulsierendem Druck leitet, um die Fasern dieses Faserbündels periodisch auszudehnen.
12. Einrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eines der verschiedenen Faserbündel Fasern umfaßt, die eine undurchlässige Wand haben, und daß dieses Faserbündel so angeordnet bzw. eingerichtet ist, daß es eine Flüssigkeit für einen Wärmeaustausch mit dem ersten Fluid, welches durch den Behälter strömt, und für die Temperatursteuerung bzw. -regelung dieses ersten Fluids leitet.
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Publications (2)

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WO (1) WO1987006151A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234212A1 (de) * 2002-07-19 2004-01-29 Behr Gmbh & Co. Flächenwärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4888109A (en) * 1988-11-17 1989-12-19 Manohar Namala L Hemofilter for use in a continuous arterio-venous hemofiltration
DE3839966A1 (de) * 1988-11-26 1990-05-31 Akzo Gmbh Hohlfadenmodul
US5143613A (en) * 1990-07-03 1992-09-01 Shell Oil Company Counter-current membrane module for liquid separation
JPH05177117A (ja) * 1991-10-23 1993-07-20 Hisateru Takano 物質交換装置
DK136192D0 (da) * 1992-11-09 1992-11-09 John Reipur Filter
US5468283A (en) * 1994-07-21 1995-11-21 Transfair Corporation Hollow fiber membrane modules with transverse gas flow tailored for improved gas separation
NL9402090A (nl) * 1994-12-09 1996-07-01 Tno Modulair opgebouwde overdraaginrichting voor de overdracht van stof en/of warmte vanuit de ene mediumstroom naar een andere mediumstroom, alsmede module daarvoor.
DE19701994A1 (de) * 1997-01-22 1998-07-23 Mann & Hummel Filter Filter
US6117390A (en) * 1998-03-27 2000-09-12 Medtronic, Inc. Compact blood oxygenator utilizing longitudinally interspersed transversely extending heat exchanger conduits and oxygenator fibers
EP1427519B1 (de) * 2001-09-17 2006-05-31 Fibra Limited Vorrichtung und verfahren zum inberührungbringen einer flüssigkeit mit einem gas
CA2567027C (en) * 2004-05-20 2010-02-02 Water Maiden Limited Fluid filter
GB0411290D0 (en) * 2004-05-20 2004-06-23 Water And Waste Uk Ltd Fluid filter
CN104524654A (zh) * 2005-04-21 2015-04-22 联邦高等教育系统匹兹堡大学 体外辅助呼吸器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2064511A (en) * 1934-09-26 1936-12-15 Donald H Wells Apparatus for filtering solids from liquids
US3528553A (en) * 1968-11-26 1970-09-15 Du Pont Permeation separation device for separating fluids
US3722695A (en) * 1971-07-19 1973-03-27 Dow Chemical Co Article for fabricating permeable hollow fiber separatory element tube sheets and separatory elements prepared therefrom
GB1442754A (en) * 1972-06-28 1976-07-14 Nat Res Dev Apparatus for and method of effecting heat or mass transfer berween fluids
JPS5549791Y2 (de) * 1976-04-21 1980-11-20
US4196075A (en) * 1976-09-08 1980-04-01 Bentley Laboratories, Inc. Membrane fluid transfer method and apparatus
GB2047874B (en) * 1979-03-17 1983-12-21 Akzo Nv Apparatus in which heat is transferred through hollow threads as well as hollow threads suitable for this purpose
IT1153824B (it) * 1980-05-28 1987-01-21 Barsotti Gilliano Dispositivo dializzante ed ultrafiltrante per emodialisi e per altri impieghi
US4301013A (en) * 1980-09-11 1981-11-17 Abcor, Inc. Spiral membrane module with controlled by-pass seal
DE3105192C2 (de) * 1981-02-13 1987-01-29 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Hohlfasermodul sowie Verfahren zu seiner Herstellung
IT1167767B (it) * 1981-05-26 1987-05-13 Inphardial Spa Dializzatore per emodialisi a fibre cave con incorporato un separatore di filtrato per analisi ematochimiche
US4668395A (en) * 1983-01-28 1987-05-26 The Dow Chemical Company Support for tubesheets in hollow fiber permeators

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10234212A1 (de) * 2002-07-19 2004-01-29 Behr Gmbh & Co. Flächenwärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Also Published As

Publication number Publication date
US4917797A (en) 1990-04-17
DK615787A (da) 1987-11-24
WO1987006151A1 (en) 1987-10-22
DK615787D0 (da) 1987-11-24
EP0301022B1 (de) 1992-08-12
NO875131L (no) 1987-12-09
DE3781153D1 (de) 1992-09-17
BR8707659A (pt) 1989-08-15
EP0301022A1 (de) 1989-02-01
NO875131D0 (no) 1987-12-09
SE461895B (sv) 1990-04-09
SE8601612L (sv) 1987-10-11
AU7286487A (en) 1987-11-09
NO167128C (no) 1991-10-09
AU595603B2 (en) 1990-04-05
NO167128B (no) 1991-07-01
FI884593A0 (fi) 1988-10-06
FI884593A (fi) 1988-10-06
SE8601612D0 (sv) 1986-04-10
JPS63503044A (ja) 1988-11-10
CA1280577C (en) 1991-02-26

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