DE6801138U

DE6801138U - Dialysator

Info

Publication number: DE6801138U
Application number: DE6801138U
Authority: DE
Inventors: J Dr Med Hoeltzenbein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-10-04
Filing date: 1968-10-04
Publication date: 1969-03-20

Description

Dialysator

Gegenstand der Neuerung ist ein Dialysator, der sich vorzugsweise als künstliche Niere einsetzen läßt und darüberhinaus auch für andere Verfahren zur Trennung der kolloiden und der molekular dispersen Bestandteile von Lösungen mittels Membranen geeignet ist.

Die heutige Medizin fordert Geräte für die Blutwäsche, die leicht zu transportieren, einfach zu handhaben, hygienisch sauber und billig herzustellen sind. Solche nicht stationären Geräte können einer Vielzahl von Kranken, die auf eine künstliche Niere angewiesen sind, zur Verfügung gestellt werden, wenn diese sich an die künstliche Niere selbst anschließen können und so von einem regelmäßigen Aufsuchen eines Krankenhauses befreit sind. Ein hierfür geeigneter Dialysator muß ohne zusätzliche Hilfseinrichtungen, wie beispielsweise einer

Blutpumpe, auskommen, ein geringes BlvtfUlivolumen haben und im Verbrauch von Waschflüssigkeit sparsam sein, d. h. deren Wirksamkeit weitestgehend auszunutzen und damit den Wirkungsgrad des Dialysators zu erhöhen.

Die bisher in der Medizin verwendeten Dialysatoren haben vor allem den Nachteil, daß der Widerstand für das durch den Dialysator hindurchströmende Blut groß ist und bei Verzicht auf eine Blutpumpe der arterielle Blutdruck nur einen langsamen Durchsatz des Blutes durch den Dialysator bewirken kann. Infolge abgewinkelter Zuführungen und querschnittsverengtsr Abzweigungen auf dem Wege des Blutes durch den Dialysator bilden sich unerwünschte Blutwirbel, die eine Gerinnung des Blutes begünstigen. Aus diesen Gründen muß dem Blut ein übermäßiger Anteil an gerinnungshemmenden Medikamenten zugesetzt werden, was mit Rücksicht auf mögliche Verletzungen des Betreffenden schwerwiegende Folgen nach sich ziehen kann.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Dialysator zu schaffen, der sowohl aus möglichst wenigen Teilen einfach herzustellen, einfach und sicher zu handhaben ist und vor allem eine solche Führung für das Blut aufweist, daß eine weitestgehend laminare Blutströmung erreicht ist.

Diese Aufgabe löst ein Dialysator nach der Neuerung in äußerst vorteilhafter Weise durch einen Stapel, der aus deckungsgleichen Platten, dazwischenliegenden Membranen und Endplatten besteht, mit voneinander getrennten, paarweise einander gegenüberliegenden Hohlräumen, die durch Ausnehmungen der Platten und der Membranen gebildet sowie durch die Endplatten geschlossen sind, und einander kreuzende, durch jeweils eine der Membranen getrennte Kanalgruppen, die durch Riefen auf den Ober- und Unterseiten der Platten gebildet s^id und jeweils einander gegenüberliegende Hohlräume verbindend unmittelbar in diese münden.

Von besonderem Vorteil ist eine Würfel- oder Quaderform des Stapels, dessen vier Hohlräume von länglich, schmalem Querschnitt parallel zu seinen Seiter.wänden angeordnet sind.

Ein wesentlicher Vorteil ergibt sich durch eine gleichgerichi
\ tete Anordnung der Riefen auf der Ober- und Unterseite jeder

der Platten des Stapels.

Ein besonderer Vorteil liegt in Dichtflächen dieser Platten, die zwischen deren einer Kanalgruppe zugehörigen Riefen und den durch diese nicht verbundenen Hohlräumen angeordnet sind.

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Ein weiterer Vorteil ist gekennzeichnet durch Anschlußstutzen der Endplatten, die unmittelbar in die Hohlräume geführt sind.

Vorteilhafterweise sind die Membranen aus einer Zellglasfolie gefertigt.

Besonders vorteilhaft sind parallel Riefen der Platten mit einem Kuppenabstand von etwa 0,3 mm und einer Tiefe von etwa 0,1 mm.

Ebenso vorteilhaft läßt sich der neue Dialysator auch als Oxygenator verwenden, wenn die Membranen aus einem für Op und CO₂ durchlässigen Silikonkautschuk bestehen.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel einen rechteckigen Grundriß hat und die rechteckigen Platten auf ihrer Ober- und Unterseite um 90 gegeneinander versetzte Riefen aufweisen.

Der sehr einfache Aufbau des neuen Dialysators ermöglicht eine billige Serienherstellung, die es gestattet, nach einer einmaliegen Benutzung das Gerät zu vernichten. Hierin liegt ein wesentli er Vorteil für die einfache Handhabung, da das Gerät bereits bei der Herstellung so sterilisiert werden kann, daß Infektionen beim Gebrauch vermieden werden. Als Material für

die übrigen Teile des neuen Dlalysators werden vorzugsweise Kunststoffe verwendet, wie zum Beispiel Elastomere oder ähnliche physiologisch unbedenkliche Stoffe.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1 einen Dialysator nach der Neuerung in perspektivischer Ansicht,

Figur 2 die wesentlichen TeIb des neuen Dlalysators in gesprengter Darstellung,

Figur 3 einen diagonalen Schnitt durch den Dialysator,

Figur 4 einen Ausschnitt aus dem Stapelinnern des neuen Dialysators in vergrößerter Darstellung,

Figur 5 eine Einzelheit zweier benachbarter Platten des Dialysators in vergrößerter Darstellung,

Figur 6 eine weitere Ausführungsform des neuen Dialysators in gesprengter Darstellung.

Man erkennt im einzelnen in Figur 1 einen Stapel 1, der vorzugsweise einen quadratischen Grundriß hat und daher eine Würfelform aufweist. Wie aus Figur 2 ersichtlich, besteht der Stapel aus deckungsgleichen, übereinander aufgeschichteten Platten 2, zwischen denen Membranen 3 mit gleichem Umriß angeordnet sind.

Ober- und unterseitig wird der Stapel 1 durch Endplatten 4 abgeschlossen. Löcher 13 in den Platten 2, den Membranen und den Endplatten 4, die im Stapel 1 deckungsgleich übereinanderliegen, dienen entweder zur Durchführung von Schrauben, die den Stapel 1 zusammenhalten oder sie werden zur Bindung der einzelnen Teile, beispielsweise mit einem aushärtenden Kunststoffkleber oder dergleichen ausgegossen. Die Platten 2 und die Membranen 3 weisen des weiteren Ausnehmungen 6 auf, die ebenfalls im Stapel 1 deckungsgleich übereinanderliegen und Hohlräume 5 bilden. Diese Hohlräume 5 sind stirnseitig durch die Endplatten 4 abgeschlossen. Die Ausnehmungen 6 und damit die Hohlräume 5 besitzen einen länglich schmalen Querschnitt und sind parallel zu den Außenwänden des Stapels 1 angeordnet. Mit Rücksicht auf die durch die Hohlräume 5 hindurch bewegten Dialyseflüssigkeiten können die Hohlräume 5 und die Ausnehmungen 6 auch eine keilförmige Gestalt oder eine andere strömungsgünstige Formgebung besitzen. Auf den Endplatten 4 sind Anschlußstutzen 11 und 12 angeordnet, die unmittelbar in die Hohlräume 5 führen.

Die Platten 2 tragen auf ihrer Ober- und Unterseite vorzugsweise parallele Riefen 7, die jeweils zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen 6 miteinander verbinden. Die parallel zu den Riefen 7 verlaufenden und mit diesen rr'cht verbundenen Ausnehmungen 6 sind durch eine Dichtfläche .0 gegeneinander abgegrenzt,

die zweckmäßigerweise einen Teil der gesamten Auflagefläche 4er Ober- oder Jnterseite einer Platte 2 ist. Vorzugsweise sind die Riefen 7 auf beiden Seiten eir.er Platte 2 gleichsinnig gerichtet.

Für den Aufbau eines Dialysators nach der Figur 2 wird lediglich eine Art von Platten 2 benötigt. Diese Platten 2 werden derart aufeinander gestapelt, daß die durch eine Membrane 3 voneinander getrennten Riefen 7 zweier benachbarter Platten 2 einander kreuzend verlaufen und somit jeweils zwei verschiedene der paarweise aneinander zugeordneten Höh?räume 5 verbinden. Wie die Figur 4 im einzelnen zeigt, bilden die Riefen 7 einer Platte 2, aofern sie gleichsinnig angeordnet sind, je eine Kanalgruppe 8 auf der Ober- und Unterseite, während die um 90° versetzte benachbarte Platte 2 zwei weitere Kanalgruppen 9 bildet, die vorzugsweise rechtwinklig zu den Kanalgruppen 8 verlaufen. Das Profil der Riefen 7 kann halb kreis-joval- oder auch vieleckförmig sein, jedoch ist es zweckmäßig, daß es zur Membran 3 hin weit öffnet. Die Kanalgruppen 8 und 9 verbinden je zwei einander gegenüberliegende Hohlräume 5> in die sie unmittelbar einmünden, so daß die beiden Dialyseflüssigkeiten den in Figur 1 durch die Pfeile A und B angegebenen Weg durch den Dialysator nehmen. So wird beispielsweise Blut unter arteriellem Druck durch den unteren Stutzen 11 in den vorderen Hohlraum 5 eingeführt, strömt durch die Kanalgruppen 8 in den

hinteren Hohlraum 5, von wo es den Dlalysator über den oberen Anschlußstutzen 11 verläßt. Gleichzeitig tritt die Waschflüssigkeit beispielsweise unter dem durch Schwerkraft hervorgerufenen Druck durch den oberen Anschlußstutzen 12 in den linken Hohlraum des Stapels 1 ein, durchquert diesen durch die Kanalgruppen 9 hin zum rechten Hohlraum 5 und verläßt diesen durch den unteren Stutzen 12„

Auf diese Weise bewegen sich die beiden Dialyseflüssigkeiten im Querstrom zueinander. Für den Ablauf der Dialyse steht nahezu die gesamte Oberfläche der Membranen 3 zur Verfügung. Diese werden zwischen den Berührungspunkten 14, die zwischen den Kuppen einander kreuzender Riefen 7 zweier benachbarter Platten 2 gebildet sind, gehalten. Die Membranen 3 wirken als Ultrafilter j d. h. sie dichten die Platten 2 gegeneinander ab, so daß ein Vermischen der Dialyseflüssigkeiten nicht möglich ist, jedoch ein molekularer Stoffwechsel nach den Gesetzen der Osmose und Diffusion zwischen beiden Flüssigkeiten stattfinden kann. Vor allem ist die Abdichtung zu den Hohlräumen 5 hin wichtig, für diejenigen Kanalgruppen 8 bzw. 9_a die mit den Hohlräumen 5 nicht in Verbindung stehen. Dies wird an der Einzelheit, die in Figur 5 dargestellt ist, erläutert. Beispielsweise ist den Kanalgruppen 8 die Blutbahn und den Kanalgruppen der Weg der Waschflüssigkeit zugeordnet. Die Kanalgruppen 8 münden mit ihren offenen Stirnseiten unmittelbar in den mit Blut ge-

füllten Hohlraum 5. Der diesem Hohlraum nächstgelegene Kanal der Waschflüssigkeit führenden Kanalgruppe 9 muß daher gegen den blutgefüllten Hohlraum abgeschlossen sein, damit ein unnötiger Blutverlust in die Waschflüssigkeit hinein vermieden wird. Dies geschieht durch die Membranen 3> die aufgrund ihrer bei diesen kleinen Abmessungen vorhandenen Steifigkeit verhindert, daß sich das Blut unter ihr in Richtung der Kanalgruppen 9 durchschiebt. Vorzugsweise 1st zwischen demjenigen Kanal der Kanalgruppe 9»der dem benachbarten Hohlraum 5 am nächsten liegt und mit diesem nicht verbunden ist, eine Dichtfläche 10 angeordnet, die so beschaffen ist, daß die Membranen 3 infolge molekularer Kräfte auf dieser haftet. Im umgekehrten Falle befindet sich natürlich auch parallel zu den Kanälen in der Gruppe 8 randseits eine gleiche Dichtfläche, die den zu äußerst gelegenen Kanal der blutführenden Kanalgruppe 8 von dem Waschflüssigkeit beinhaltenden Hohlraum 5 trennt. Mit ausschlaggebend für eine einwandfreie Abdichtung sind auch die geometrischen Abmessungen der Riefen 7» deren vorzugsweiser Kuppenabstand etwa 0,3 mm beträgt und deren vorzugsv/eise Tiefe etwa 0,1 mm ist. Hinzu kommt, daß sich beispielsweise das Blut aufgrund des geringeren Strömungswiderstandes der Kanäle der Kanalgruppen 8 in diese bevorzugt eintritt, bevor es sich unter der Membran hindurchzwängen muß. Das gleiche gilt für den Eintritt der Waschflüssigkeit in die Kanalgruppen 9.

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Um den Durchflußwiderstand für das Blut so gering wie möglich zu halten, erhalten vorteilhafterweise die Plätten 2, die Membranen 3 und die Endplatten k einen rechteckigen Grundriß, so daß der Stapel 1 eine Quaderform aufweist. Dies ist in Figur 6 dargestellt. Zwar müssen bei dieser Ausführungsform zwei Arten der Platten 2 vorgesehen werden, einmal solche, bei der die Riefen '( die längeren Ausnehmungen 6 verbinden, zum anderen solche, bei der die Riefen 7 die kürzeren Ausnehmungen 6 verbinden, falls die Riefen 7 auf der Ober- und Unterseite dieser Platten 2 gleichsinnig verlaufen. Wenn die Riefen 7 auf der Ober- und Unterseite der Platten 2 um 90° gegeneinander versetzt sind, dann kommt man auch bei dieser Ausführungsform mit einer Ausbildung für die Platten 2 aus. Auf diese einfache Weise läßt sich der wirksame Querschnitt zum Durchtritt des Blutes vergrößern und gleichzeitig der Weg der Waschflüssigkeit verlängern, so daß diese noch weitgehender ausgenutzt wird, als es durch das vorteilhafte Querstromverfahren ohnehin schon der Fall ist.

Für die Blutdialyse ist es vorteilhaft, die Membranen 3 aus einer Zellglasfolie herzustellen. Um den gleichen Dialysator als Oxygenator zu verwenden, ist es vorteilhaft, anstelle von Zellglas Silikonkautschuk zu verwenden, der für Sauerstoffmoleküle und Kohlendlflcyd durchlässig ist. Der besondere Vorteil des

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Dialysators liegt vor allem darin, daß die Dialyseflüssigkeiten auf kurzem Wege über die Stutzen 11 und 12 unmittelbar in die Hohlräume 5 mündend von da direkt in die entsprechenden Kanalgruppen eintreten, dort in gegenseitigem Austausch stehen und auf ebenso kurzem Wege wieder unmittelbar in den auslaßseitigen Hohlraum 5 eintretend diesen sofort durch einen Anschlußstutzen 11 bzw. 12 verlassen. Sowohl Ruhezonen wie turbulente Abschnitte auf dem Strömungsweg der Flüssigkeiten sind damiu vermieden und durch besondere strömungsgunstige GeL ^altung der Hohlräume 5 kann der Idealzustand einer laminaren Strömung des Blutes feitgehendst erreicht werden.

Ein wesentlicher Vorteil für die Fertigung liegt weiterhin darin, daß der Stapel 1 des Dialysators aus bereits vorgefertigten Teilen zusammengesetzt werden kann, die aus Platten 2 und Membranen 3 im Verbund bestehen. Besonders zweckmäßig werden die Platten 2 derart mit Membranen 3 beschichtet, daß die Blutbahnen, d. h. die entsprechenden Riefen 7, aseptisch abgedeckt werden. Diese vorgefertigten Teile können ebenso wie die einzeln gestapelten Platten 2 und Membranen 3 in wählbarer Anzahl zusammengefügt werden, womit das Volumen des Dialysators den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann.

Claims

1.) Dialysator, gekennzeichnet durch einen Stapel (1), der aus deckungsgleichen Platten (2), dazwischenliegenden Membranen (3) und Endplatten (4) besteht, mit voneinander getrennten, paarweise einander gegenüberliegenden Hohlräumen (5)» die durch Ausnehmungen (6) der Platten (2) und der Membranen (3) gebildet sowie durch die Endplatten (4) geschlossen sind, und einander kreuzende, durch jeweils eine der Membranen (3) getrennte Kanalgruppen (8) und (9), die durch Riefen (7) auf den Ober- und Unterseiten der Platten (2) gebildet sind und jeweils einander gegenüberliegende Hohlräume (5) verbindend unmittelbar in diese münden.

2.) Dialysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Würfel- oder Quaderform des Stapels (1), dessen vier Hohlräume (5) von länglich, schmalem Querschnitt parallel zu seinen Seitenwänden angeordnet sind.

3.) Dialysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gleichgerichtete Anordnung der "^.efen (7) auf der Ober-

und Unterseite der Platte (2)

Bankverbindungen 1 Deutsche Bank A.-G., GOIersloh/Westf. Konto 334/6!

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4.) Dialysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Dichtflächen (10) der Platte (2) zwischen deren einer Kanalgruppe (8) bzv,. (9) zugehörigen Riefen (7) und den durch diese nicht verbundenen Hohlräumen (5)·

5·) Dialysator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Anschlußstutzen (11, 12) der Endpla-t-ten (4), die unmittelbar in die Hohlräume (5) geführt sind.

6.) Dialysacor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (3) aus einer Zellglas folie gefertigt sind.

7·) Dialysator nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch parallele Riefen (7) der Platten (2) mit einem Kuppenabstand von etwa 0,3 nun und einer Tiefe von etwa 0,1 mm.

8.) Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (3) aus einem für Op und COp durchlässigen Silikonkautschuk bestehen, der als Oxygenator geeignet ist.

9.) Dialysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1) einen rechteckigen Grundriß hat und die rechteckigen Platten (2) auf ihrer Ober- und Unterseite um 90° gegeneinander versetzte Riefen (7) aufweisen.

10.) Dlalysator nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1) aus vorgefertigten Teilen, bestehend aus je einer Platte (2) mit einer haftend darauf aufgebrachten Membrane (3), zusammengesetzt 1st.