DE6810380U

DE6810380U - Querstromdialysator

Info

Publication number: DE6810380U
Application number: DE6810380U
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Med Hoeltzenbein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-12-07
Filing date: 1968-12-07
Publication date: 1969-04-24

Description

Prot. Dryng.

Robert Moldau

L..pi-I'·.:

Gustav Meldau

4β8 QOterelcjhi Tel. S4Ö4 Ot^lietr. 4

H 1245 Prof.M/d

Herr

Dr. med. Josef Hoeltzenbein

44 Münster Zum Guten Hirten 1o5

Querstromdialysator

Das Gebrauchsmuster liegt auf dem Gebiet der Querstromdialysatoren aus profilierten Kunststoffplatten mit Zwischenlagen aus halbdurchlässigen Membranen.

Das neue Muster beruht auf der Erkenntnis, daß Dialysatoren in der Technik immer größere Bedeutung gewinnen, vor allem in der Biotechnik, nämlich zur Herstellung künstlicher Nieren. Die Entwicklung drängt dahin, die medizinische Betreuung besonders von ambulanten Nierenkranken erheblich zu vergrüssern. Hierzu eröffnet das Gebrauchsmuster zwei Wege, nämlich einerseits eine erhebliche Beschleunigung der Tätigkeiten, die in einem Ambulatorium für die aufeinanderfolgende» Behandlung mehrerer oder vieler Nierenkranker getroffen v/erden müssen, andererseits eröffnet das Gebrauchsmuster eine Möglichkeit, solche künstlichen Nieren als Massenerzeugnis und

Portwerfgegenstände zu fertigen und zu benutzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht das neue Muster den Weg, aus einfachsten und billigen der Massenfertigung zugänglichen Behelfen alle Hauptbestandteile eines Dialysators zu schaffen. Dieser Dialysator ist als Stapeldialysator aus Platten aufgebaut, his zur Ingebrauchnahme aseptisch verpackt und narrensicher. Im Sinne der angestrebten Lösung liegt ferner, daß der neue Plattendialysator aus einfachsten und sehr dünnen Kinststoffplatten in Einheitsgrößen herstellbar ist in Verbindung mit halbdurchlässigen Membranen, ebenfalls aus einheitlichen Stanzstücken. Die Betriebssicherheit des neuen Dialysators wird ferner entscheidend durch seinen sicheren und dichten Aufbau wie auch durch seinen äußerst geringen Preis erhöht, der erlaubt, ihn als Wegwerfdialysator zu verwenden, wenn nötig, nacn nur einmaligem Gebrauch, einschließlich des Dialysegefäßes.

Zur Lösung dieser Aufgabe hat der neue Querstromdialysator aus profilierten Kunststoffplatten mit Zwischenlagen aus semipermeablen Membranen die Besonderheit, daß er aus Einheiten gebildet ist, deren jede aus zwei um 90° gegeneinander ver-r setzten Kunststoffplatten mit je auf einer großen Oberfläche angeordneten parallelen Rillenkanälen besteht, die unter Zwischenlage einer Membran gegeneinanderliegend dicht angeordnet sind, und von vier gegenüber den Außenrändern der Platten vorstehenden Zungen der Membran die jeweils einander gegen-

überliegenden Zungen in Ausnehmungen der nicht gerillten Oberfläche der Platte und die beiden anderen Zungen in unter 90° versetzte Ausnehmungen der spiegelbildlich zur Oberfläche liegenden nicht gerillten Oberfläche der Platte eingelegt sind und diese Einheiten in wählbarer Höhe des Stapels zur betrieblichen Durchströmung mittels der beiden Flüssigkeiten im Sinne der Pfeile dicht zusammengepresst sind.

Eine weitere Verbesserung ist, daß die Platten von einem Strang abgetrennte dünne rechteckige Walzplatten sind.

Ferner ist vorteilhaft, daS die Ausnehmungen parallel zu den Außenkanten der Platten verlaufen.

Ein weiterer Vorteil ist, daß die Zungen in die Ausnehmungen zur mechanisch festen Verbindung der Einheit eingeklebt sind.

Vorteilhaft ist ferner, daß die Einheiten bis zur Benutzung keimdicht verpackt sind.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, durch Ausnehmungen in den Kanten der Platten Kanalteile als Vorkammern auszubilden und diesen einerseits das Blut, anderseits die Dialyseflüssi^- keit mittels Leitungen in den Gefäßwandungen zuzuleiten und spiegelbildlich abzuleiten.

Ein besonderer Vorteil des neuen Gebrauchsmusters ist, daß die Einheiten einschließlich der Dialysegefäße als technische Wegwerferzeugnisse ausgebildet sind.

Das neue Gebrauchsmuster ist in der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt, welche eine Einheit veranschaulicht:

Figur 1 ist eine vorläufig zusammengelegte Einheit im Schaubild,

Figur 2 ist eine zur Stapelung und Inbetriebnahme fertiggestellte Dialyseeinheit,

Figur 3 zeigt im Schaubild eine andere Dialyseeinheit.

Figur 4 ist das Schaubild eines Dialysegefäßes,

Figur 5 ist ein betriebfertiges Gefäß im Schaubild mit fortgebrochenem Vorderteil,

Figur 6 ist eine Draufsicht auf ein Gefäß nach Figur 5.

Man erkennt in Fig. 1 eine Kunststoffplatte 1 n>it auf einer ihrer großen Oberflächen angeordneten parallelen Rillenkanälen 2. Längs den Randkanten der Platte 1 auf der gegenüberliegenden Oberfläche 9 sind Ausnehmungen 5 und 5a angebracht. Die zweite Kunststoffplatte 6 mit Rillenkanälen 7 ist um 90° versetzt gegenüber der Platte 1 angeordnet. Auf der den Rillenkanälen 7 entgegengesetzten Oberfläche der Platte 6 sind randliche Ausnehmungen 10, 10a angeordnet, die also ebenfalls im rechten Winkel zu den Ausnehmungen 5 und 5a verlaufen.

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Ersichtlich ist in Fig. 1, daß zwischen den Platten 1 und 6 eine Membran 3 angeordnet ist, mit Zungen 4, 4a, die links und rechts gegenüber den Plattenkanten vorstehen sowie Zungen ö und 8a, die nach vorn und hinten gegenüber den Außenkanten 1 und 6 der Platten vorstehen.

Figur 2 veranschaulicht, daß die Zunge 4 in die Ausnehmung 5 und die Zunge 4-aän die Ausnehmung 5a der Oberfläche 9 der oberen Platte 1 eingelegt ist, als Montagehilfe zweckmäßig eingeklebt. Die vordere Zunge 8 ist nach rückwärts in die Ausnehmung 10 eingelegt bzw. eingeklebt, die rückwärtige Zunge 8a in die Ausnehmung 10a der nicht gerillten Unterfläche der unteren Platte 6. Im Betrisb gewährleistet der Aapreßdruck die sichere Abdichtung.

In dieser Weise verbunden entsteht die mechanisch feste neue Dialysatoreinheit 1-10«, Zur Dialyse brauchen nur noch diese Einheiten 1 - 10 in wählbarer Anzahl aufeinandergestapelt und in ein übliches Dialysegefäß eingesetzt zu werden, in das; beispielsweise längs einer Vorderkante des Stapele im Sinne des Pfeiles 11 die eine zu dialysierende Flüssigkeit, z.B. Blut, zugeleitet wird, von der anderen Querfläche, z.B. im Sinne des Pfeiles 12, die Waschflüssigkeit. Dabei ist vorteilhaft entsprechend der Figur 3, die Einheiten 1-10 rechteckig und derart auszubilden, daß dem Blutweg 11 die kurzen Kanäle 3 zugewiesen werden, der Waschflüssigkeit 12 dagegen die langen Kanäle 7.

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Die Zungen 4, 4a, 8, 8a üben gleichzeitig mehrere in innerer Wechselbeziehung stehende Wirkungen aus. Durch die Art der Einlage und Zusaramenfeltung der Zungen nach oben und unten wird zwangsläufig eine genau senkrechte und planparallele Stapelung der sehr dünnen Kunststoffplatten 1 und 6 erreicht. Die genaue Einlegung der Zungen in die dafür bestimmten Ausnehmungen hat in Verbindung mit der elastischen Verformbarkeit der Membran 3 die Folge, daß die Rillenkanäle 2, 7 beiderseits des für die Dialyse wirksamen Hauptteils der Membran dicht zusammengepresst werden.

Ferner bewirkt die Vereinigung der beiden Platten 1 und 6 mittels der Membranzungen eine sichere Trennung der bei der Benutzung wirksamen Dialysewege.voneinander, also auch der beiden DialyseflüBsigkeiten. Eine unbedingt keimfreie Dialyseflüasigkeit ist nun nicht mehr erforderlich. Diese Sicherung wird weiter dadurch erhöht, daß die Einheit nach ihrer Fertigstellung gemäß Figur 2, obwohl sie aus äußerst dünnen Einzelteilen besteht, doch eine ansehnlich mechanische Festigkeit hat. Im Betrieb quellen die Membranen und verbessern dadurch weiter ihre Dichtwirkung. Diese Einheiten lassen sich leicht in eine Plastiktasche einschieben und in dieser Weise lagern und in den Verkehr bringen.

Eine Hauptwirkung der Zungen 4» 4a, 8,8a, die fest in ihren Ausnehmungen 5, 5a, 10, 10a liegen, entsteht bei ihrer Benutzung ferner darin, daß sie bereits bei einem geringen Druck alle Einheiten des Stapeldialysators gegeneinander auf großer

Fläche abdichten. Diese flächige Abdichtung ist weit wirksamer als eine son3t häufig übliche Abdichtung der Platten des Dialysatorstapels durch äußere Mittel etwa im Sinne einer Kanteneinfassung.

Figur 4 zeigt im schematisierten Schaubild ein im Ausführungsbeispiel quadratisches Dialysegefäß 13 in Gestalt eines Kastens. In die Innenecken des Hohlraums des Kastens 13 sind senkrechte Winkel 14 eingesetzt. Diese Winkel dienen zur sicheren Führung der Ecken der Platten 1, 6 nach dem Aufbau der Dialyseeinheiten 1 - 1C. Im einzelnen ist der Aufbau des betriebsfertigen Dialysators aus Figur 5 in einer etwas abgewandelten Ausführungsform zu erkennen, nämlich unter Verwendung von rechteckigen Platten 1, 6 in Gestalt der bereits erläuterten Einheiten 1 - 10 etwa nach F:gur 3. Die Einheiten 1-10 sind auf dem Boden 20 des Kastens 13 gestapelt. Zur Abdichtung der Ecken der Einheiten und damit zur Trennung der beiden Dialyseströme voneinander sind im Ausführungsbeispiel die Ecken des Kastens 13 mit Ausnehmungen versehen, die mit einer Dichtmasse 15 gefül c sind.

Aus der Figur 5 in Verbindung mit der Draufsicht Figur 6 erkennt man, daß die Platten 1, Ausnehmungen 18 und i8a auf zwei gegenüberliegenden Seiten haben, nämlich in den Figuren 5 und 6 hinten und vorn liegend. Die Platten 6 haben entsprechende einander gegenüberliegende Ausnehmungen 19 und 19a·. Die Ausnehmungen 18, 1öa sind Vorkammern für die Rillenkanäle

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Die Ausnehmungen 19» 19a bilden Vorkammern für die Rillenkanäle 7. Man erkennt, daß alle Vorkammerngruppeii 18, i8a, 19 und 19a jeweils übereinander angeordnet sind. Birch eine Leitung 16 in der Rückwand des Gefäßes 13 sind alle Ausnehmungen 18 miteinander verbunden und damit alle rückwärtigen Kanten der Ril-slenkanäle 2. Entsprechend verbindet die Leitung 16a (in Fig.6 in der Vorderwand des Kastens 13 angeordnet) ersichtlich alle Ausnehmungen i8a, die auf der Vorderseite des Gefäßes die zu den Kammern 18 spiegelbildlichen Vorkammern bilden. Wenn daher in die Leitung 16 Flüssigkeit eingefüllt wird, so wird sich diese gleichmäßig in alle Vorkammern 18 verteilen und entsprechend gleichmäßig durch alle Rillenkanäle 2 hindurohströmen, big Lsie in den Vorkammern 18a austritt und von dort in der Leitung 16a hochsteigt, von wo sie abgeleitet werden kann.

Quer dazu läßt sich die zweite Dialyseflüssigkeit durch die Leitung 17 in der in .Fig.6 rechts erkennbaren Wand des Kastens 13 gleichmäßig allen Vorkammern 19 zuleiten. Von dort sind die Rillünkanäle 7 gleichmäßig zugänglich. Die zweite Dial,vsef lüssigkeit strömt dann in den Figuren 5 und 6 von rechts nach links, sie tritt in die Vorkammern 19a aus und ^cann durch die Leitung 17a nach außen abgeführt werden. Ersichtlich sind die beiden Dialyseflüssigkeiten einerseits durch die Kantendichtungen 15, anderseits durch die Dichtungen 4, 4a, 8, 8a der Membraazu ,/-en sicher und vollständig gegeneinander abgedichtet. Für die Blutdialyse kaLn vorteilhaft sein, einen Dialysator entsprechend den Figuren 5 und 6 mit rechteckigen Dialyseeinheiten

der Figur 3 zu verwenden. In diesem Anwendungsfall wird die Anzahl der kapillaren Rillenkanäle 2 für den Blutdurchtritt im Sinne des Pfeiles 11 in Figur 3 erheblich erhöht und ihre Länge verkürzt, sodaß sich für den Blutweg ein verringerter Strömungswiderstand ergibt. Der lange Weg im Sinne des Pfeiles 12 in Figur 3 parallel zur Längsachse des Rechteckes ist der Waschflüssigkeit zugeordnet. Bei dieser Ausbildung vtird das Blutfüllvolumen eines solchen Dialysators S3hr klein gehalten. Die Blutmenge für die Dialyse setzt sich entsprechend der Ausbildung der ?iguren 5 und 6 nur zusammen aus dem Füllvolumen für die Leitung 16 und die Vorkammern 18. Man erkennt bei diesem Aufbau des Dialysabrs, daß infolge der gleichen Längen aller Stromfäden eine weitgehend laminare Strömung erreicht wird.

Die neuen Dialyseeinheiten können eine sehr verschiedene Form haben, ihre Baustoffe sind wei⁺gehend wählbar. Die neuen Einheiten lassen sich aus jedem geeigneten Kunsxstoff fertigen mit jeder Art von als zweckmäßig erachteten Rillenkanälen. Die Membranen werden am einfachsten aus Cellophan gefertigt, können aber entsprechend der Art der Dialyse auch aus eiehr vielen anderen halbdurchlässigen Stoffen bestehen, die für die besondere Art der Dialyse erwünscht sind.

Ein äußerst bedeutsamer Vorteil des neuen Musters besteht darin, daß nunmehr Stapeldialysatoron aus Kunststoffplatten der Massenfertigung zugänglich werden. Ein geeignetes Herstellungsverfahren für den neuen Querstromdialysator wirkt zum Beispiel in

-10-der folgenden Weise;

Die Dialysatorplatten werden in wählbaren, austauschbaren Rillenwalzen vom Band gewalzt oder sie werden vom Rohstoff aus in Extrudern fertig gespritzt und anschließend sogleich in die Plattengröße gestanzt. Die Platten werden zwei Magazinen zugeführt und in ihnen gestapelt. Das eine Magazin enthält die Unterplatten in ihrer richtigen Lage, das andere di<i Oberplatten in der richtigen Lage. Die Magazine sind der Arbeitsplatte eines Automaten zugeordnet. Taktierend wird diese Arbeitsplatte mit einer Unterplatte einer zugeschnittenen Membran und der Oberplatte beschickt, eine anschließende Palt- und Leimmaschine stellt die Einheiten fertig, in einer letzten Arbeitsstufe werden die Einheiten in eine zweckmässig durchsichtige Zellstoff tasche eingefüllt.

In den bisherigen Ausführungsbeispielen ist der neue Querstromdialysator hauptsächlich in seiner Verwendung als künstliche Niere und als Fortwerfgerät für die Massenfertigung erläutert worden. Damit ist die biotechnische Verwendung des neuen Dialysators jedoch noch nicht erschöpft. Das neue Muster hat bei Anwendung einer entsprechenden Membran erhebliche Vorteile auch als Gasaustauscher zwischen einem Gasstrom und einem flüssigkeitsstrom. Er kann daher auch als wesentlicher Bestandteil einer künstlichen Lunge verwendet werden.

■perner ist er nützlich als Wärmeaustauscher zum Kühlen des Blutes, wie dies bei Gehirnoperationen verlangt wird. Der neue Dialysator kann ohne weiteres derart betrieben werden, daß durch die Membran lediglich ein Wärmeaustausch zwischen dem Blut und einer Kühlflüssigkeit stattfindet.

Außerdem sind viele technische Anwendungen für den neuen Dialysator möglich.

Claims

Patentanwalt· Prof. Di>lr>a Robert M β I d a U ■ μι -lrifi. ι.. ι. ü ι <λ ν ts/1 θ I d a u «83 Qütereloh, Tel. 04fl4 Oairi-Bertolecnann-etr. 4 H 1245 Prof.M/d Schutzansprüche

1.) Querstromdialysator aus profilierten Kunststoffplatten mit Zwischenlagen aus semipermeablen Membranen, dadurch gekennzeichnet, daß er aus Einheiten (1-10) gebildet ist, deren jede aus zwei um 90° gegeneinander versetzten Kunststoffplatten (1, 6) mit je auf einer großen Oberfläche angeordneten parallelen Rillenkanälen (2, 7) besteht, die unter Zwischenlage einer Membran (3, 4) gegeneinanderliegend angeordnet sind- und von vier gegenüber den Außenrändern der Platten (1, 6) „vorstehenden Zungen (4, 4a, 8, 8a) der Membran (3) die jeweils einander gegenüberliegenden Zungen (4, 4a) in Ausnehmungen (5» 5a) der nicht gerillten Oberfläche (9) der Platte (1) und die beiden anderen Zungen (8,8a) in unter 90° versetzte Ausnehmungen (10, 10a) der spiegelbildlich zur Oberfläche (9) liegenden nicht gerillten Oberfläche der Platte (6) eingelegt sind und diese Einheiten (1—10) in wählbarer Höhe des Stapels zur betrieblichen Durchströmung mittels der beiden Flüssigkeiten im Sinne der Pfeile (11, 12) dicht zusammengepresst sind.

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2.) Queratromdial.ysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1, 6) von einem Strang abgetrennte dünne Walzplatten sind.

3.) Querstromdialysator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (5, 5a, 10, 1Oa) parallel zu den Außenkanten der Platten (1, 6) verlaufen.

4.) Querstromdialysator nach den Ansprüchen 1-3? dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen (4, 4a) in die Ausnehmungen (5, 5a) sowie die Zungen (8, öa) in die Ausnehmungen (10, 1Oa) zur mechanisch festen Verbindung der Einheit (1-1O) eingeklebt sind.

5.) Qaerstromdialysator nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten bis zur Benutzung keimdient verpackt sind.

6.) Querstromdialysator nach den Ansprüchen 1-5» gekennzeichnet durch im Sinne von Kanalteilen zusammenwirkenden Vorkammern(18, 'oa) und (19, 19a) in den Kanten der Platten (1, 6) sowie Zu- und Ableitungen (16, I6a) und (17, 17a) zu und von diesen in den Wänden des Gehäuses (13).

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7.) Querstromdialysator nach den Ansprüchen 1-6, gekennzeichnet durch ein Gefäß (13), dessen Wandungen als Zu- und Ableitungen (16, 16a) (17, 17a) ausgebildet sind.

8.) Querstromdialysator nach den Ansprüchen 1 - 7, gekennzeichnet durch ein Gefäß (13), dessen innere Ecken als Dichtkehlen (15) ausgebildet sind.

9.) Quersaromdialysator nach den Ansprüchen 1-0, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheiten als technische Wegwerferzeugnisse ausgebildet sind.