DE7804336U1 - Vorrichtung zum entfernen der harnpflichtigen stoffe aus dem menschlichen blut - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen der harnpflichtige·-, Stoffe aus dem menschlichen Blut durch Dialysieren und/oder Ultrafiltrieren, wobei das Blut in einem dünnen Blutfilm über Membranflachen von selektiv permeablen Membranen geleitet wird, welche in einem umschließenden Gehäuse mit Ein- und Auslässen angeordnet sind, während die durch die Membranen hindurchtretenden harnpflichtigen Stoffe auf der dem Blutfilm abgewandten Membranflächen in Strömungskanälen mit dem Dialysat und/oder Filtrat aus dem Gehäuse abgeführt werden.

Für die Durchführung von Dialysen, Ultrafiltrationen flüssiger oder gasförmiger Medien ist bereits eine Vielzahl von Filtrations- und Diffusionszellen der verschiedensten Bauarten bekannt. Insbesondere finden solche Filtrations- und Diffusionszellen bei der "Künstlichen Niere" Anwendung. Es haben sich dabei die verschiedensten Typen herausgebildet, z.B. in Form von Plattendialysatoren, Schlauchdialysatoren, Kapillardialysatoren und sog. Faltdialysatoren. Letztere sind beispielsweise in der DE-OS 22 52 341 und DE-OS 2ß OB beschrieben. Bei der Ausführungsform nach der DE-OS 22 52 wird eine Membran plissiert, so daß auf jader Seite offene Taschen entstehen, in die ainseitig zur Mambranunterstützung Abschnitte eines Kunststoffnetzwerkes eingelegt sind und nach der zweiten Druckschrift ist ein ebenfalls plissiertes Netzwerk in die eine Seite der Faltenöffnungen eingelegt. Das zusammengedrückte Faltenpaket bildet in Verbindung mit einem kastenförmigen Gehäuse zwei Strömungskammsrn, durch welche die Flüssigkeiten, im vorliegenden Fall Blut und Dialysat, durch die zwei getrennten Kammern hindurchströmen kann, so

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daB aufgrund von Konzentrationsgradientsn oder Druckgradienten ein Massenaustausch zwischen Blut und Dialysat erfolgen kann.

Die beschriebenen Faltdialysatoren eignen sich gut zur industriellen Fertigung, da sie aus Endlosmaterial, nämlich der Membran und dem Netzwerk durch Parallelfaltung entstehen, und sich auf diese Weise relativ kleine Vorrichtungen, d.h. Diffusionszellen, herstellen lassen.

In gleicher Weise eignen sich für die industrielle Fertigung sogenannte Schlauchdialysatoren (DE-PS 20 24 635), bei denen die Membranstützen in Membranschläuche eingezogen sind, wobei die Schläuche an den Stirnseiten offen sind und zur Führung des Dialysats dienen, während das Blut im Querstrom die Membranoberflächen zwischen zwei Schläuchen überströmt.

Es sind auch sogenannte Kapillardialysatoren bekannt, bei denen röhrenförmige Membranen im Innern das Blut transpor-2C tieren und auf der Außenseite von dem Dialysat umströmt werden .

Derartige Module sollen im Idealfall ein möglichst geringes Blutvolumen mit geringem Blutfilm in den Strömungskanälen aufweisen, eine gleichmäßige Verteilung des Blutflusses über die Dialysemembran ermöglichen, einen geringen Durchströmungswiderstand auf der Blutseite aufweiten, große Dialysierleistung, eine kompakte Bauweise jnd geringe Herstell kosten ■aufweisen.

Die eingangs geschilderten bekannten Bauformen sind insofern verbesserungswürdig, als die Blutverteilung in die Gehäuse-

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tiefe hinein zu ungleichmäßig ist und die Herstellkosten zu hoch sind.

Ft Im übrigen ist die Membrananordnung und Gehäuseausbildung

!' 5 noch zu sehr auf spezifische Verwendungszwecke, nämlich

L als Dialysator oder Hämofilter oder Gxigenator, abgestellt.

^;; Da ein Teil der Patienten nur die Hämodialyse, sin anderer

|:' Teil nur die Hämofiltration und ein weiterer Teil beide

. Behandlungsarten (zumindest über einen gewissen Zeitraum)

* 10 verträgt, muß der behandelnde Arzt also im voraus entschsi- _;/ den, ob ein spezieller Patient an eine "Künstliche Niere"

jp mit Hämofilter oder mit Dialysator angeschlossen werden

* soll, und ob der Patient nach einiger Zeit, von dem Hämodialysegerät zum Hämofiltrationsgerät überwechseln soll, um eine optimale Behandlung, die er auch verträgt, zu erreichen .

In der Literaturstella "Biomedizinische Technik", Band 22, Heft .11/77, Seite 277 bis 284 sind systematische Untersuchungen beschrieben, bei denen an einem Plattendial'-'sator eine sequentielle Hämodialyse, eine sequentielle Hämofiltration und auch eine simultane Hämodialyse und Hämofiltration vorgenommen wurden, um die Wirksamkeit der einzelnen Verfahren zu ermitteln.

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Bei den umfangreichen Untersuchungen und Tests wurde immer ein RP-6 Dialysator der Firma Rhone-Poulenc, Frankreich verwendet. Bei der darin verwendeten Membrane handelt es sich um eine Polyacrylnitril-Membrane AN 69 desselben Herstellers.

In diesem RP-6 Dialysator nach dem Plattenbauprinzip ist eine Vielzahl vom Membranabschnitten angeordnet, die untereinander gleich sind und von ein und demselben Membrantyp stammen.

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Aus dieser Litaraturstelle ist lediglich bekannt, mit ein und demselben Dialysator sowohl eine Dialyse als auch eine Ultrafiltraian - sei es sequentiell oder simultan - durchzuführen .
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Bei der bekannten Vorrichtung nach der Literaturstel] erfolgt bei der simultanen Hämodialyse und Hämofiltration der Stoffaustausch aufgrund eines anfänglichen Konzentrationsgefälles und aufgrund eines dauernd wirkenden Druckgefälles zwischen Blut und Dialysat, Wie aus der Literatu^ptelle hervorgeht, wird durch sine solche Maßnahme zwar die Entfernung der harnpflichtigen Stoffe aus dem menschlichen Blut gegenüber der reinen Hämodialyse verbessert, führt jedoch noch nicht zu einer Optimierung der erwünschten Blutreinigung. Dies ist zum großen Teil dadurch bedingt, daß sich die beiden Transportmechanismen störend überlagern.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Vorteile der herkömmlichen reinen Hämodialysatoren bezüglich der Entfernung der harripflichtigen Stoffe in sogenannten Feinmolekularbereich und die Vorteile der herkömmlichen reinen Hämofilter bezüglich der Entfernung der harnpflichtigen Stoffe im Bereich der sogenannten Mittelmoleküle beibehalten werden, ohne daß die den Stoffaustausch bewirkenden Transportmechanismen sich in der Vorrichtung störend überlagern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Blut im Gehäuse teilweise über Filtrationsmembranen und teilweise über Di^lysememfciranen geführt wird und daß das Dialysat

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in separaten Strömungskanälen mit den MembranflachRn der Dialysemembranen in Berührung tritt, während das Filtrat in separaten Strömungskanälen von den Membran-Flächen der Filtrationsmembranen abgeführt wird.
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Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß der zwischen Blut und Dialysat wirkende TransportmechaniEmus auf Grund des vorhandenen Konzentrationsgefälles über einen lai^en Zeitraum aufrechterhalten wird, da das Dialysat nicht zusätzlich durch das Filtrat angereichert wird.

In Weiterbildung der Erfinung ist es insbesondere möglich, mit dem Modul gleichzeitig eine Hämofiltration und eine Hämodialyse durchzuführen, wobei das Filtrat separat aufgefangen und damit mengenmäßig bestimmbar, in seiner Zusammensetzung analysierbar und damit auch der Filtrationsablauf durch Überwachungssensoren programmgemäß steuerbar ist. In gleicher Weise sind durch die separate Führung des Dialysats dia davon aufgenommenen Stoffe bestimmbar.

Dem behandelnden Arzt sind damit in idealer Weise alle Variationsmöglichkeiten für eine optimale Behandlung gegeben.

Weitere Merkmale zur vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in Ansprüchen enthalten.

Der Erfindungsgedanke, der die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zuläßt, ist in der Zeichnung in mehreren Ausf'-hrungsbeispielen in Form eines kombinierten Hämofiltrations-Dialyse-Moduls für eine "Künstliche Niere" näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 in perspektivischer Ansicht mit herausgebrochener

Gehäusestirnseite einen Faltmodul, nach der Schnittlinie 1-1 in Fig. 2,

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Fig. 2 «inen Horizontalschnitt durch den Modul gemäß f^:ig. 1 nach der Schnittlinie 2-2,

Fig. 3 cjine perspektivische Schnittdarstellung durch das Gehäuse und den Faltenstapel hinter der stirnseitigan Abdichtung nach der Schnittlinie 3-3 in Fig.2,

Fig. 4 (3ine vergrößerte Schnittdarstellung durch mehrere Schichten des Faltenstapels und Darstellung der Verformung der Membranen unter Einfluß der geförderten Fluide,

Fig. 5 einen Horizontalschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. θ einer anderen Ausführungsform eines Faltmoduls,

Fig. 6 einen Querschnitt durch den Faltmodul nach der Linie 6-6 in Fig. 5,

Fig. 7 einen Vertikalschnitt nach der Linie 7-7 in Fig. Fig. 8 einen Horizontalschnitt nach der Linie 8-8 in Fig.

Fig. 9 ein weiterer Horizontalschnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 6,

Fig.10 eine größere Schnittdarstellung durch iie Faltungskanten, der beiden Membranen mit Membranstütze, Fig.11 eine Draufsicht auf den Ausschnitt einer Membranstütze,

Fig.12 eingn Querschnitt durch einen Schlauchmodul nach der Linie 12-12 in Fig. 14,

Fig.13 einen Längsschnitt durch den Schlauchmodul nach der Linie 13-13 in Fig. 14,

Fig.14 einen Horizontalschnitt nach der Linie 14-14 in Fig.13, Fig.15 eine. Variante zu Fig. 13,

Fig. 16 eingn Axialschnitt du*-ch einen Kapillarmodul nach der Linie 16-16 in Fig. 17, und Fig. 17 den Kapillarmodul in Draufsicht und Teilquerschnitt.

Gemäß Fig. 1 und 2 hesteht der Modul aus einem kastenförmigen Gehäuse 4, das auf seiner Oberseite einen Auslaß 1 für das

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I.I

Filtrat und auf der gegenüberliegenden Seite einen Einlaß 2a und -'inen Auslaß 2b für das Dialysat sowie stirnseitig einen

Einlaß 3a und einen Auslaß 3b für das Blut aufweist. Wie aus

Fig. 1,2 und 3 ersichtlich ist, gehen die Ein- und Auslässe 2a, 1, 2b für das Dialysat und Fitrat im Gehäuse 4 in nach j unten gerichtete Verteilerkanäle 11 über. Im kastenförmigen

ij Gehäuse 4 ist die eigentliche Trennvorrichtung, bestehend

j aus der Dialysemembrane 5 und der Filtrationsmembrane 7 und

den davon in den Falten eingeschlossenen Membranstützen 6a und 6b in Form eines Faltenstapels, angeordnet. Diese zwei aufeinanderllagenden Endlosbahnen, nämlich die Dialysemem- ' brane 5 und die Filtrationsmembrane 7, werden nach Fixierung

ihrer Längsränder gemeinsam plissiert und nach Einschieben der Membranstützabschnitte 6a und 6b in die einzelnen Falten zu einem der Gehäusehöhe angepaßten Faltsnstapel zusammengepreßt .

Zur Bildung der drei Strömungskanäle I, II, III werden die Endbereiche des Faltenstapels, d.h. jeweils die einander zugewandten Seiten der Faltenöffnungen einschließlich der Membranstützen 6a, 6b mit einer Verklebung 8 oder einer Versiegelung versehen,die sich gemäß Fig. 2 dichtend allseitig an das Innere des Gehäuses 4 anlegt und damit den Verteilerraum 9 und 10 für das Blut gegenüber dem übrigen Gehäuse 4 abdichtet. Die beiden Längskanten der Endfalten 12 beider Membranen 5, 7 sind auf der ganzen Länge ebenfalls mit einer dichtenden Verklebung oder Versiegelung versehen und mit der Gehäusedecke gnd dem Boden dicht verbunden. Der Faltenstapel ist an beiden Stirnseiten lediglich im Bereich der unmittelbar aufeinandarliegenden Membranen 5, 7 offen. Als Membranstütze 6a, Gt) dient ejn unverwobenes Netzwerk oder Gewebe aus Kunststoff, welches sich für diesen Zweck bereits bewahrt hat.

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Die beiden Membranen 5 und 7 bilden somit einen in G^häusalängsrichtung verlaufenden und im Bereich der Verteilerkammern 9 und 10 offenen Schlauch und damit die Strömungskammer III.
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In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 sind die beiden Endfalten 12 auf derselben Gehäuseseite und in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 auf beiden Gehäuselängsseiten angeordnet, was nur eine Frage der unterzubringenden Faltenan· zahl im Gehäuse 4 ist.

Die anderen beiden Strömungskammern I und II werden dadurch gebildet, daß sich die Längskanten des Faltenstapels im Bereich zwischen dem Einlaß 2a, den Auslässen 2b. 1 dichtend an die Gehäuselängswände des Gehäuses 4, und die Ober- und Unterseite des Faltenstapels dichtend an den Gehäuseboden und Gehäusedeckel alegen. Das in den Einlaß 2a eingegebene Dialysat gelangt über den Verteilerkanal 11 in den Bereich der einzelnen, nach der jeweiligen zugeordneten Gehäuselängswand hin offenen Falten und wird gemäß Fig. 2 gezwungen, bis in die Faltentiefs einzudringen und in dichtung des Auslasses 2b zu fließen.

Der Auslaß 1 dient dazu, um ein Fluid als Filtrat aus der Kammer I abzuführen oder dazu, ein Fluid z.B. Sauerstoff,

durch dia Membrane 7 in die Kammer III einzuführen. I

Bei Anwendung der Vorrichtung als "Künstliche Niere" nimmt das in den Einlaß 3a eingeführte Blut den Strömungsweg gemaß Pfeil 3' und verläßt die Strömungskammer III durch den Auslaß 3b, während in gleicher Weise das in den zweiten Einlaß 2a eingeführte Dialysat den Strömungsweg gemäß Pfeil 2'

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nimmt und durch den Auslaß 2b die Strömungskammer II im Gegenstromverfahren verläßt. Das dem Blut durch die Filtrationsmembrane 7 entzogene Filtrat wird aus der Strömungskammer I durch den Auslaß 1 gemäB Pfeil 1' abgesaugt. 5

Aufgrund des Konzentrationsgefälles zwischen Blut und Dialysat diffundieren die dem Blut zu entziehenden harnoflicht.gdn Stoffe durch die Dialysemembran 5 hindurch in die von der Membranstütze 6b abgestützte Kammer II und werden aus dieser abgeführt. An den Auslaß 1 für das Filtrat ist eine Unterdruckpumpe angeschlossen, so daß aufgrund des Druckgefälles eine Ultrafiltration von der Blutseite durch die Filtrationsmembrane 7 hindurch in die Kammer I erfolgt, die ebenfalls mit einer Membranstütze 6a in Form eines Netzwerkes oder eines Gewebes abgestützt ist.

In Fig. 4 sind in einer größeren Darstellung ausschnittweise die drei Strömungskammern I, II und III dargestellt. Dabei ist gleichzeitig die Wirkungsweise erkennbar, die von der Membranstütze 6a, 6b auf die beiden Membranen 5 und 7 ausgeübt wird. Unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in der Kammer III werden die beiden Membranen 5 und 7 in die Vielzahl der Freiräume der Membranstützen 6a, 6b gedrückt, so daß das Blut in einer Vielzahl von kleinen engen Spalten den Modul durchfließen kann, und dabei ein Austausch der harnpflichtigen Stoffe von der Kammer III in die Kammern I und II erfolgen kann. Die Spalthöhe der Kammer III hängt davon a.b₅ wie stark der Faltenstapel im Gehäuse 4 zusammengepreßt ist und wie weit sich die Membranen 5 und 7 unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes in der Kammer III in die Freiräume der Membranstützen 6a, 6b zwischen den einzelnen Kreuzungspunkten des Netzwerkes oder Gewebes einbuchten lassen.

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Die Dialysemembrane 5 besteht z.B. aus regeneriertem Zellu- ■;! losehydrat, während als Filtrationsmembrane 7 z.B. eine Mem- j§ brane auf der Basis von Zellulosetriacetat Verwendung findet. Sj

Der Vorteil der Ausführung gemäß Fig. 1 bis 4 ist ddrin zu 'A sehen, daß mit Hilfe eines Standardgehäuses eine Vielzahl '.

von Variationsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Massenüber- ■; tragung zwischen Fluiden unter Zwischenschaltung zweier verschiedener Membranen möglich geworden sind,

Auf dem speziellen Anwendungsgebiet der "Künstlichen Niere" hat der behandelnde Arzt die Möglichkeit, den üblicherweise über 6 Stunden dauernden Behandlungszeitraum aufzuteilen, z.B. in 2 Stunden gleichzeitiger Hämofiltration und HämodialysB und 6 Stunden nur Hämodialyse. Das Filtrat wird fraktioniert und kann somit einwandfrei durch Sensoren fortlaufend analysiert werden. Danach kann ein Substituat nach Menge und Zusammensetzung abgestimmt und dem Patienten zugeführt werden. Da das Dialysat und die davon aufgenommenen Stoffe ' ebenfalls fraktioniert sind, ist ebenfalls eine programmgemäße Steuerung des Dialysiervorganges über das Steuergerät der "Künstlichen Niere" möglich.

Das Filtrieren und Dialysieren ist sowohl gleichzeitig als auch nacheinander möglich.

Mit dem Faltmodul nach Fig. 5 bis 9 läßt sich in gleicher Weise gleichzeitig eine Hämofiltration und eine Hämodialyse durchführen. Auch hier besteht der Modul aus einem kastenförmigen Gehäuse 4, das auf seiner Oberseite einen ersten Einlaß 3a und einen ersten Auslaß 3b für das Blut und auf der gegenüberliegenden Seite einen zweiten Einlaß 3a und einen

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zweiten Auslaß 3b für das Blut sowie stirnseitig einen Einlaß 2a und einen Auslaß 2b für das Dialysat aufweist. Wie aus Fig. 5 und B ersichtlich ist, gehen die Ein- und Auslässe 3a, 3b für das Blut im Gehäuse 4 in nach unten gerichtete Verteilerkanäle 11 über. Im kastenförmigen Gehäuse ist die eigentliche Trennvorrichtung, bestehend aus den beiden Membranen 5 bzw. 7 und der davon eingeschlossenen Membranstütze 6a bzw. 6b in Form zweier Faltenstapel angeordnet.

Im unteren Gehäusebereich ist die Sektion der Dialysemembran 5 angeordnet und besteht aus drei aufeinanderliegenden Lagen, nämlich aus der Dialysemembrane 5, der Membranstütze 6b und einer weitersn Dialysemambrane 5. Diese drei aufeinanderliegenden Lagen aus Endlosbahnen werden nach Fixierung ihrer Längsränder gßmeinsam plissiert und zu einem Faltenstapel zusammengepreßt. Die Höhe des Faltenstapels ist abhängig von der gewünschten atapelhöhe für die Filtrationsmembrane 7, die im oberen Bereich des Gehäuses 4 angeordnet ist. Die Endfalten 12 der beicjen Faltenstapel sind dichtend verschlossen, so daß zwei ip Längsrichtung des Gehäuses 4 verlaufende Schläuche gebildet sind.

Zur Bildung der drei Strömungskanäle I, II,III werden die Endbereiche des gesamten Faltenstapels mit einer Verklebung oder Versiegelung versehen, die sich gemäß Fig. 5 dichtend allseitig an das Innere des Gehäuses 4 anlögt und damit den Verteilerraum 9 und 10 für das Dialysat gegenüber dem übrigen Gehäuse 4 abdichtet. Die Längskanten der Endfalten 12 beider Membranstapel sind auf der ganzen Länge ebenfalls mit einer dichtenden Verklebung oder Versiegelung versehen. Der durch die Dialysemembrane 5 gebildete Faltenstapel ist an beiden Stirnseiten lediglich im Bereich der Mittellage, also der

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Membranstütze Bb, offen. Als Membranstütze 6a, 6b dient ein unverwobenes Netzwerk oder Gewebe aus Kunststoff. Der durch die Filtrationsmembrane T gebildete Faltenstapel ist lediglich an dar zur Sammelkammer 13 weisenden Seite hin stirnseitig offen, bO daß über den Auslaß 1 das Filtrat gemäß Fig. 7 und 9 abgesaugt werden kann.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, durchströmt das Dialysat den Modul durch die Verteilerkammer 10 in Richtung der Verteilerkammer 9 ur-! den Auslaß 2b.

Die Strömungakammer III für das Blut wird dadurch gebildet, daß die Längskanten des gesamten Faltenstapels im Bereich zwischen den Einlassen 3a und den Auslässen 3b dichtend an die Gehäusewände de? Gehäuses 4 und die Ober- und Unterseite des Faltenstapels dichtend an den Gehäuseboden und Gehäusedeckel anliegen. Das in die Einlasse 3a eingegebene Blut gelangt über die Verteilerkanäle 11 in den Bereich der einzelnen, nach der jeweiligen zugeordneten Gehäusewand hin, offenen Falten und wird gemäß Fig. 8 und 5 gezwungen, bis in die Faltentiefe einzudringen und in Richtung des jeweiligen Auslasses 3b zu fließen.

Wie aus Fig. 6 erkennbar ist, liegen die beiden, etwa in Stapelmitte befindlichen Endfalten 12 aus Gründen der besseren Darstellung nicht dicht aufeinander und sind nicht miteinander dichtend verbunden.Diese beiden Endfalten 12 können selbstverständlich auch miteinander dichtend verbunden werden, so daß keine Verbindung zwischen den beiden Faltenseiten besteht. Die Darstellungen sind ohnehin schematisch und nicht maßstäblich.

Zur Erzeugung eines dünnen Blutfilmes liegen die Falten wesentlich dichter aufeinander, als sich dies darstellen läßt.

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Aufgrund des Konzentrationsgefalles zwischen Blut und Dialysat diffundieren die dem Blut zu entziehenden harnpflichtigen Stoffe durch die Dialysemembrane 5 hindurch in die von der Membranstütze 6b abgestützte Kammer II. 5

Durch eine an den Auslaß 1 angeschlossene Unterdruckpumpe wird bei der Filtrationsmembrane 7 ein Unterdruck erzeugt, so daß aufgrund des Druckgefälles eine Ultrafiltration \.un dar Blutseite durch die Filtrationsmembrane 7 hindurch in die von der Membranstütze Ba abgestützte Kammer I erfolgt.

Wie aus Fig. 7 erkennbar ist, sorgt eine stirnseitig angeordnete Trennwand 14 dafür, daß das Filtrat vom Dialysat getrennt abgeführt wird, wenn dies zur getrennten Erfassung erwünscht ist. Die Trennwand 14 läßt sich variabel in der Gehäusehöhe anbringen,wenn, entsprechend den Bedürfnissen, unterschiedliche Stapelhöhen für die Dialysemembrane 5 und für die Filtrationsmembrane 7 Verwendung finden sollen, um sich möglichst genau der Funktion der natürlichen Niere anpassen zu können.

Aus Fig. 10 ist aufgrund der größeren Darstellung die Wirkungsweise erkennbar, die von dem unverwobenen Netzwerk als Membranstütze 6a bzw. 6b gemäß Fig. 11 auf die beiden Membranen und 7 ausgeübt wird. Unter dem Flüssigkeitsdruck des Blutes ir, der Kammer III werden die beiden Membranen 7 in die Vielzahl der Freiräume der Membranstütze 6a gedruckt, so daß da". Blut in einer Vielzahl von kleinen engen Spalten den Modul d „rchfließen kann und dabei ein Austausch der harnpflichtigen Stoffe von der Kammer III in die Kammer I erfolgen kann. Auch hier hängt die Spalthöhe der Kammer III davon ab, wie stark der Faltenstapel im Gehäuse 4 zusammengepreßt ist und wie weit

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sich die Membranen unter dem Flüssigkeitsdruck dns Blutes in der Kammer JII in die Freiräume der Membranstütze 6a zwischen den einzelnen Kreuzungspunkten des Netzwerkes oder des Gewebes einbuchten lassen.
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Auch mit diesem Faltmodul ist die eingangs geschilderte Behandlungsweise mit den sich daraus ergebenen Vorteilen möglich.

Die A öführungsform gemäß Fig. 12 bis 15 zeigt einen Schlauchmodul, bei dem in einem kastenförmigen Gehäuse 4 zwei Schlauchstapel aus Dialysemembrane 5 und Filtrationsmembrane 7 übereinander liegen. In den Schläuchen aus Dialysemembrane 5 sind Membranstützen 6b und in den Schläuchen aus Filtrationsmembrane 7 sind Membranstützen 6a vorgesehen. Wie aus Fig. 13 erkennbar ist, sind die Schläuche der Dialysemembrane 5 an beiden Schlauchenden offen und in den Endbereichen der Schlauchenden untereinander durch die Verklebung B abgLdichtet. Die Filtrationsmembrane 7 bildet sackförmige Schläuche und sind demgemäB nur an dem zur Filtratkammer 13 hin weisenden Ende offen. Eine Trennwand 14 sorgt dafür, daß das Filtrat in der Kammer 13 von dem Dialysat in der Kammer 9 getrennt ist.

Wie aus Fig. 12 und 14 erkennbar ist, gelangt das Blut über ._: den Einlaß 3a in die Verteilerkammer 11 der einen Seite, und * überströmt die Membranen 5 und 7 quer zum DialysatfluB in Richtung der gegenüberliegenden Verteilerkammer 11 und verläßt diese durch den Auslaß 3b,

Auch hier durchströmt das Dialysat den Einlaß 2a, die Vertei- | lerkammer 10 und verläßt das Gehäuse durch die Kammer 9 und p den Auslaß 2b. S

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Die Membranstützen Ba, 6b sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur teilweise angedeutet. Fig. 15 zeigt eine Variante für die Führung des Filtrats zum AuslaB 1. Bei dieser Ausführungsform sind poröse Abstandshülsen 15 zwischen den einzelnen Schläuchgn vorgesehen, so daß das Filtrat durch die porösen Abstand.shülsen 15 in das Sammelrohr 1 strömen kann.

Auch bei diegem Ausführungsbeispiel ist das Verhältnis der Oberflächen von der Dialysemembrane 5 und der Filtrationsmembrane 7 variabel,so daß sich bereits mit diesem Mittel eine Anpassung an die natürliche Funktion der Niere erreichen läßt. Durch die separate Abführung des Filtrates läßt sich ebenfalls mit Hilfe von Messgeräten Menge und Dauer des Entzugs der harnpflichtigen Stoffe steuern.

In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein FaI-tenpaket mit einer Dialysemembrane 5 gemäß Fig. 6 mit einer Filtrationseinheit gemäß Fig. 12 kombiniert. Dies kann sich dann als zweckmäßig erweisen, wenn sich die etwas spröderen Filtrationsmembranen nicht ohne weiteres plissieren lassen.

Die Membranstütze 6a für die Filtrationsmembrane 7 kann gegenüber der Membranstütze 6b für die Dialysemembrane 5 in Struktür und Aufoau abweichen

25- Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 16 und 17 finden anstelle von bahnenförmigen Membranen selbsttragende Kapillarmembranen und 7 für die Dialyse und die Filtration Verwendung. Die Dialysemembranen 5 sind in dem größeren Ring des kreisrunden Gehäuses 4 axia.1 angeordnet, während die Filtrationsmembranen 7 in dem zentrisph angeordneten inneren Gehäuse 14 angeordnet sind, welches die Funktion ,einer Trennwand übernimmt. Das Gehäuse 4 weist einen oberen Einlaß 3a und einen unteren AuslaB 3b für das Blut ayf. Das Blut durchströmt die Verteilerkammer 11 und dringt in (die Kapillare der Filtrationsmembrane 7 und in

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die Kapillare der D ialysemembranti 5 ein und tritt in der gegenüberliegenden Verteilerkammer 11 aus und verläßt das Gehäuse durch den Auslaß 3b. Der Endbereich der Kapillaren ist wieder durch eine Klebung abgedichtet, so daß die Kammer II für das Dialysat bzw. die Kammer I für das Filtrat durch die zwischen den einzelnen Kapillarmembranen bestehenden Freiräume gebildet sind. Das Dialysat tritt durch den Einlaß 2a in die als Ringkanal ausgebildete Verteilerkammer 9, umspült die Dialysemembranen 5 in axialer Richtung u^d verläßt das Gehäuse durch die Vfsrteilerkammer 10 und den Auslaß 2b. Um Kurzschlußströme das Dialysats zu vermeiden, sind die äußeren Dialysemembranan 5 ebenfalls mit einer Verklebung B am Gehäuse 4 befestigt.

Entsprechend d.er Anordnung und Abdichtung der Dialysemembranen 5 sind die Filtrationsmembranen 7 für das Filtrat im Zentrum des Gehäuses 4 angeordnet. Das sich in den Freiräumen zwischen den Kapillarmembranen 7 sammelnde Filtrat wird aus dem Ringkanal 13 durch den Auslaß 1 abgeführt. Durch Abstandshalter 16 ist die rohrförmige Trennwand 14 gegenüber dem Gehäuseboden und Gehäusedeckel fixiert.

Die Filtrationsmembranen 7 können auch in einem Sektor dss Gehäuses 4 oder in einem anders geformten Abschnitt untergebracht sein.

Wird auf die getrennte Erfassung des Filtrat keinen Wert gelegt, können die Dialysemembrane 5 und die Filtrationsmembrane 7 innerhalb eines Gesamtgehäuses in bestimmter Proportionalität verteilt angeordnet sein, wobei Filtrat und Dia lysat gemeinsam abgeführt werden. In beiden Ausführungsformen läßt sich die "Künstliche Niere" sehr genau den Gegebenheiten der natürlichen Niere anpassen.

Claims (21)

SARTDRIUS GMBH 3400 Göttingen, den 06. Mai 1981 Weender Landstr. 94-106 m SM 7804 Vorrichtung zum Entfernen der harnpflicntigen Stoffe aus dem menschlichen Blut Ansprüche 5

1. Verrichtung zum Entfernen der harnpflichtigen Stoffe aus dem menschlichen Blut durch Dialysieren und/oder Ultrafiltrie ~.3n, wobei das Blut in einem dünnen Blutfilm über Membranflächen von selektiv permeablen Membranen geleitet wird, welche in einem umschließenden

Gehäuse mit Ein- und Auslässen angeordnet sind, während die durch die Membranen hindurchtretenden harnpflichtigen Stoffe auf den dem Blutfilm abgewandten Membranflächen in Strömungskanälen mit dem Dialysat und/oder Filtrat aus dem Gehäuse abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (4) sowohl F i ltrat icnsrnernbranen (7] als aucn Dialyserr.embranen [5) derart angeordnet sind, daß drei separate Strömungskammern (I, II, III) für die Führung des Blutes, des Dialysators und des Filtrats gebildet sind.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strömungskammern (I und II} für das Filtrat
und Dialysat in einer gemeinsamen Sammelkammer enden.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskammer (I) für de
Filtrat und die Strömungskammer (II) für das Dialysat in getrennt voneinander gehaltenen Sammelleitungen (13 und 9) enden und das Filtrat und Dialysat fraktioniert sind.

Ausführung Figur 1 bis 4 (Faltenmodul):

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtrationsmembrane (7) und

eine Dialysemembrane (5) deckend übereinanderliegen
und gemeinsam in einem kastenförmigen Gehäuse (4) zu
einem Faltenstapel derart plissiert sind, daß die
Falten drei parallel und getrennt voneinander ver-

laufende Strömungskammern (I, II, III) bilden,und daß davon zwei Kammern (I, II) durch die zur zugeordneten Gehäusewand hin offenen und von einer Strömungskanäle bildendsn oder aufweisenden Membranstütze (Ba, 6b)
getragenen Falten zur Führung von Filtrat und D^alysat und die dritte Kammer (III) durch den von den Membranen (5, 7) geformten, an den Enden offenen Faltenschlauch zur Führung des Blutes gebildet sind.

Ausführung Figur 5 bis 11 (Faltenmodul):
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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filtrationsmembranen (7) mit

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einer dazwischen eingeschlossenen, Strömungskanäle bildenden oder aufweisenden Membranstütze (6a) gemeinsam zu einem Faltenstapel plissiert und daß zwei Dialysemembranen (5) mit einer dazwischen eingeschlossenen, Strömungskanäle bildenden oder aufweisenden Membranstütze (Bb) zu einem weiteren Faltenstapel gemeinsam plissiert und beide Faltenstapel in e^:nem gemeinsamen, kastenförmigen Gehäuse (4) eingeschlossen sind und daß die in Längsrichtung der Faltenkanten verlaufenden Endfalten (12) der Filtrationsmembranen (7) und der Dialysemembranen (5) verschlossen sind und daß das Blut beidseitig in den zur Bluteinlaßseite und Blutauslaßseite hin offenen und zur Stirnseite der Faltenstapel hin verschlossenen FaI-ten geführt ist, während das Filtrat in der von beiden Filtrationsmembranen (7) eingeschlossenen Membranstütze (6a) abgeführt wird und das Dialysat in der von beiden Dialysemembranen (5) eingeschlossenen Membranstütze (6b) geführt ist, wobei der Faltenstapel an den Stirnseiten zur Aufnahme und Abgabe des Dialysats in den Ebenen der Membranstützen (6b) offen ist.

Ausführung Figur 11 bis 15 (Schlauchmodul):

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationsmembrane (7) und Dialysemembrane (5) zu flachen Schläuchen mit eingeschlossenen Membranstützen (6a und 6b) ausgebil det und in einem kastenförmigen Gehäuse (4) zu einem Schlauchstapel geschichtet Bind.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schläuche gleicher Membpqnart eine Sektion innerhalb des Gehäuses (4) bilden.
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Θ. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dan Sektionen der Schläuche aus Filtrationsmembranen (7) und Dialysemembranen (5) eine Trennwand (14) vorgesehen ist, w lche die Sektionen strömungsmäßig trennt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schläuche aus Filtrationsmembranen (7) abwechseln mit ein oder mehreren Schläuchen aus Dialysemembranen (5) im Gehäuse (4) geschichtet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, B, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche der Filtra- :.

tions- und der Dialysemembrane.i (7, 5) an den Ge- · '. häusestirpseiten an Verteilerkammern (9., 10,13) zur Verteilung des Dialysats. und zur Abführung des FiI- '■

trats und die Schläuche an längsseitige. Verteilerkammern (11) des Gehäuses (4) für das zwischen den Schläuchen hindurchzuführende Blut angeschlossen sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schläuche der Filtrationmembranen (7) allseitig geschlossen sind und zur :

Abführung des Filtrats von einem zum Schlauchinneren | hin offenen Saugrohr (15) durchsetzt sind, welches im § AuslaS (1) fur das Filtrat endet. ' j

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, daiurch gekennzeichnet, daß jeder Schlauch der Filtrationsmembranen (7) als einseitig offener Sackschlauoh ausgebildet ist, dessen Öffnung in den Sammelraum (13) für das Filtrat reicht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5, 6,11, · 15, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kastenförmigen Gehäuse (4) ein aus zwei Dialysemembranen (5) und dazwischen eingeschlossener Membranstütze (6b) gebildeter Faltenstapel mit einer durchmehrere Schläuche aus Filtrationsmembranen (7) gebildeten Hämofiltrationseinheit kombiniert ist.

Figur 16 und 17 (Kapillarmodul):

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse (4) Filtrationskapillarmgmbranen (7) mit Dialysekapillarmembranen (5) für die Dialyse kombiniert sind und daB alle Kapillaröffnungen an eine gemeinsame BluteinlaB- und Blutauslaßkammer (11) angeschlossen sind, und daß die Kapillaraußenseitan an die Dialysat führenden und Filtrat abführenden Strömungskanäle (II und I) angeschlossen sind·

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3,14, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtrationskapillarmembrane (7) in einem von den Dialysekapillarrr.embranen (5) abgeteilten Gehäuseabschnitt (14) angeordnet, und die diesem Gehäuseabschnitt (14) zugeordneten Stromungskanäle (1) in einer vom Dialysat getrennten Sammelleitung (13, 1) fQr das Filtrat enden.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (14) durch ein zentrisch im Gehäuse (4) angeordnetes Rohr oder durch einen Sektor gebildet iett

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstütze (6a,6b) als unverwabenes Netzwerk ausgebildet ist (Fig. 11).

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die MBmbranstütze (6a,6b) als Gewebe ausgebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die der Filtrationsmembrane (7) zugeordneten Membranstütze (6a) in Struktur und/oder Fadenstärke und/oder Fad,enabstand von der Membranstütze (6b) für die Dialysemembran (5) abv'eicht,

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstütze (6a,6b) aus Kunststoff gebildet ist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der einzelnen Strömungskammern (I, II, III) für das Blut,FiI-trat und Dialysat die Membranstützen (6a, 6b), die Membranen (7, 5) und das Gehäuse (4) in den abzudichtenden Kammerabschnitten durch Verklebung (θ). Verschweißung oder durch aushärtbare Kunststoffe verbunden aind.