DK144057B - Apparat til diffusion af stoffer mellem to fluida via semipermeable membraner - Google Patents

Description

144057 i

Den foreliggende opfindelse vedrører et apparat til diffusion af stoffer imellem to fluida gennem semipermeable membraner, der er anbragt parvis mellem afstandspladerne i en stabel på mindst to sådanne plader, 5 der hver i begge ender har til henholdsvis ind- og udløb sluttede gennemløbskanaler for de to fluida gennem pladestablen og membranerne, hvorunder de to fluida passerer hver sine arbejdsflader mellem indløbskanalen og udløbskanalen.

10 Apparatet ifølge opfindelsen er fortrinsvis be regnet til anvendelse som såkaldt kunstig nyre, dvs. til rensning af blod ved dialyse. For fagmanden er det dog klart, at apparatet ifølge opfindelsen også kan anvendes til andre formål, f.eks. til rensning af andre væsker el-15 ler til iltning af væsker. I det sidste tilfælde sker der en diffusion af luftformet oxygen fra den ene side af en membran til en væske, f.eks. blod, på den anden side af den samme membran. Med fluidum menes altså i den foreliggende beskrivelse såvel gasarter som væsker.

20 Apparatet ifølge opfindelsen er nærmere kende tegnet ved, at den ene gennemstrømningskanal for det ene fluidum på den ene side af en plade står i forbindelse med en indre fordelingskanal, som over en første bikanal, der går tværs gennem pladen, står i forbindelse med en 25 på den anden side af pladen liggende ydre fordelingskanal, idet den ydre fordelingskanal fører fluidet til arbejde fladerne, hvorhos hver af de to fordelingskanaler ligger over for hver sin tilhørende tætningsflade, som hver i forhold til de pågældende fordelingskanaler er 30 beliggende på den anden side af pladen, hvilke tætningsflader fuldstændigt omslutter gennemstrømningskanalen og er indrettet til parvis at sammentrykke de mellemliggende membraner og er beliggende i afstand fra hinanden med det ene par uden om det andet par, idet der findes yder-35 ligere bikanaler uden for de i forhold til gennemstrømningskanalen yderste tætningsflader til fordeling af det pågældende fluidum på begge sider af den pågældende plade. Andre kendetegn ifølge opfindelsen fremgår af patent- 144057 2 kravene 2-6. Som nævnt er apparatet ifølge opfindelsen først og fremmest beregnet til rensning af blod. Opfindelsen bliver derfor beskrevet i det følgende under henvisning til bloddialyse.

5 Et moderne apparat til blodrensning, dvs. en så kaldt kunstig nyre, skal opfylde adskillige betingelser.

Ved frembringelsen af nyren ifølge den foreliggende opfindelse har man stræbt efter at opfylde så mange af disse betingelser som muligt. Som eksempler på betingelser, 10 som bør opfyldes, kan nævnes følgende.

Dialyseeffekten skal være god selv ved brug af en meget ringe mængde blod.

Gennemstrømningsmodstanden i blodkanaleme skal være minimal, så at man om muligt vil kunne undvære brug 15 af blodpumpe.

Den efter behandlingen tilbageblivende blodmængde skal være så lille som muligt, så at patienten ikke behøver at tilføres ekstra blod eller den mindst mulige mængde sådant. Enhver tilføring af ekstra blod medfører 20 nemlig for patienten en risiko for leverbetændelse.

Personale, som betjener den kunstige nyre, skal ikke behøve at komme i kontakt med hverken blodet eller rensevæsken. Også i dette tilfælde foreligger der nemlig risiko for leverbetændelse.

25 Nyrens totalvægt bør være så lille som muligt.

De i nyren indgående dele skal kunne fremstilles enkelt og billigt ved massefabrikation, så at nyren kan kasseres efter brugen.

Gennemstrømning af såvel blod som rensevæske, 30 eksempelvis en saltopløsning, skal ske ligeligt over hele nyrens tværsnit, så at alt blodet renses effektivt.

Man skal altså have en jævn fordeling af især blodet, dels indenfor de enkelte membranpar, dels til de forskellige membranpar.

35 Nyren skal danne et helt lukket system, som di rekte kan tilsluttes de respektive slanger til blod og rensevæske. Også disse slanger kan her bekvemt være af engangsnatur, så at altså hele systemet kan kasseres ef- i i i 3 144057 ter brugen.

Por at opnå en effektiv rensning af blodet uden at en for stor mængde af det behøver at tages i brug, må nyren bestå af adskillige dele. Betjeningen af disse de-5 le må kunne foregå på en enkel måde, samtidig med at enhver risiko for laskage mellem kanaler til blod og rensevæske elimineres.

De i nyren indgående membraner til adskillelse af blod og rensevæske må understøttes effektivt, så at 10 påvirkningen på dem ikke bliver så stor, at man risikerer brud.

I US-PS 2.252.213 er der omtalt et apparat af den i indledningen nævnte art, hvor der i en stabel af plader er anbragt en membran imellem hver af pladerne.

15 Ved dialysen vil rummet i hver plade blive fyldt med den ene eller den anden af de to væsker, og pladerne kan derfor indrettes til tilførsel af kun én væske, hvorved der fremkommer helt andre problemer end ved konstruktionen ifølge opfindelsen, som bygger på membraner anbragt par-20 vis mellem pladerne. Ved sådanne parvis anbragte membraner opnås der væsentlige fordele, specielt ved bloddialyse. Blandt andet behøver blodet kun at komme i berøring i alt væsentligt med membranerne og ikke med større dele af pladerne, hvilket øger valgmulighederne for pla-25 dematerialet og nedsætter risikoen for ugunstig påvirkning af blodet. Endvidere kan den samlede konstruktion blive væsentlig tyndere, idet der kun behøver at anvendes halvt så mange plader som ved en konstruktion ifølge omtalte amerikanske patentskrift.

30 En konstruktion ifølge US-PS 3.534.860 er opbyg get på basis af enkle membraner adskilt med separatorer eller strømplader, men er væsentlig mere kompliceret end systemet ifølge opfindelsen, idet blodets indledning i og udledning fra pladerne kræver et indviklet system af ka-35 naler. Kanalsystemet for det andet medium, her en gasart, er tilsvarende indviklet.

I apparatet ifølge opfindelsen er der et yderst enkelt system for tilførsel og bortledning af blod og 144057 4 rensevæske, og specielt opnås der en meget effektiv fordeling af rensevæsken, og det uden at man behøver at anvende løse saltfordelingsplader.

Ovennævnte betingelser samt adskillige andre be-5 tingelser opfyldes af den nedenfor beskrevne kunstige nyre. Et foretrukket udførelseseksempel på opfindelsen beskrives nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1A viser et skematisk snit gennem den ene 10 ende af en aflang kunstig nyre ifølge opfindelsen, fig. IB en detalje fra fig. 1A i større målestok og med de i nyren indgående afstandsplader og membranen adskilt, fig. 2 i forkortet tilstand oversiden af en i 15 nyren indgående afstandsplade, fig. 3 på samme måde undersiden af samme plade, fig. 4 på samme måde forkortet samme plade fra siden, fig. 5 et detailsnit efter linien V-V i fig. 3, 20 fig. 6 et snit efter linien VI-VI i fig. 2, fig. 7 et snit efter linien VII-VII i fig. 2, fig. 8 et snit efter linien VIII-VIII i fig. 2, fig. 9 et snit efter linien IX-IX i fig. 2, fig. 10 et snit efter linien X-X i fig. 2, og 25 fig. 11 et snit efter linien XI-XI i fig. 2.

Som det bedst fremgår af fig. 1A og IB, består den som udførelseseksempel på opfindelsen viste nyre af en øvre spændeplade 10 og en nedre spændeplade 11, som sammenholdes af spændeskinner 12. Mellem spænde-30 pladerne 10 og 11 er der indspændt et bundt identisk udformede afstandsplader 13 og parvis anbragte membraner 14.. Yderst begrænses dette bundt af en øvre slut-plade 15 og en nedre slutplade 16. Gennem en nippel 17 med en indre kanal 18 tilføres en saltopløsning.

35 Denne kanal 18 strækker sig gennem hele bundtet af afstandsplader og mellemliggende membraner.

På samme måde tilføres der blod gennem en anden nippel. Eftersom måden, hvorpå blodet tilføres, imidler- 5 144057 tid ikke udgør nogen speciel del af den foreliggende opfindelse, vises den ikke nærmere. Det kan eksempelvis tilføres på en sådan måde, som vises i den svenske patentansøgning 5474/72 eller et af de svenske patentskrif-5 ter 218.441 og 314.167.

Saltopløsningens strømningsvej fremgår bedst af fig. IB. Fra gennemløbskanalen 18 strømmer opløsningen gennem radialt anbragte indre fordelingskanaler 19b og 19c. Kanalerne 19b og 19c er anbragt i modsatte ender 10 af afstandspladen på henholdsvis dens underside og dens overside udgående fra gennemløbskanalen 18. For at opnå den placering som vises i fig. IB er hveranden afstandsplade drejet 180° uden at vendes, dvs. hele tiden med samme side opad.

15 Fra kanalerne 19b og 19c strømmer saltopløs ningen gennem afstandspladen gennemskærende indre bikanaler 20 til pladens modsatte side. Fra bikanalerne 20 strømmer væsken siden videre gennem radialt anbragte ydre fordelingskanaler 21a og 21d. Kanalerne 21a og 20 21d er her anbragt ved de modsatte ender af afstands pladen på henholdsvis dens overside og dens underside.

Udenfor kanalerne 21a og 21d findes ydre pladen gennemskærende bikanaler 22. Takket være disse kan væsken fra kanalerne 21a og 2ld strømme videre langs begge 25 pladens ydersider.

For at saltopløsningen ikke skal strømme ind i mellemrummet mellem membranerne 14, findes der indre ringformede tætningsvulster 23a samt ligeledes ydre ringformede tætningsvulster 24c. Disse tætningsvulster 30 samvirker med ydre plane ringformede tætningsflader 25b og indre også plane ringformede tætningsflader 26d.

Som det bedst fremgår af fig. IB, er eksempelvis den ydre ringformede tætningsvulst 24c beregnet til at samvirke med den ydre plane ringformede tætningsflade 25b.

35 På samme måde samvirker den indre tætningsvulst 23a med den indre tætningsflade 26d.

Bogstaverne a, b, c og d repræsenterer altså fire forskellige endeflader på de identisk udformede 144057 6 afstandsplader. Hvis nu fig. IB repræsenterer de fire øverste afstandsplader i en nyre i dens ene ende, så får man regnet fra oven følgende serie endeflader a, b, c, d, a, b, c, d. Ved nyrens modsatte ende har man i ste-5 det et på væsentlig samme måde opbygget udløb, men hvor de øverste flader repræsenteres af serien c, d, a, b, c, d, a, b. Ved denne modsatte ende findes der altså en nippel tilsvarende niplen 17, som tjener til udløb for rensevæsken.

10 I fig. 2-4 vises afstandsplademes ender set oven fra, nedefra og fra siden. Størstedelen af afstandspladens virksomme overflade er herved bortskåret. I praksis er pladens længde cirka 10 gange dens bredde. I figurerne 2-4 genfindes de samme betegnelser som i fig. IB.

15 Desuden vises gennemgående huller 27, som er tilsluttet ind- og udløb for blod. Disse huller 27 omgives af ringformede tætningsvulster 28 og 29. Blodet ledes forbi disse vulster ved hjælp af specielle, mellem membranerne anbragte blodfordelingsknapper, som ikke er nogen 20 del af den foreliggende opfindelse, og som derfor ikke vises. Blodet, som her ledes ind mellem membranerne, føres siden videre gennem blodfordelingskanaler 30 ud på pladens virksomme overflade 31. Med 32 betegnes forsænkninger, som skal samvirke med tappe 33 ved nyrens 25 montering. Med 34 betegnes sidelister, som giver pladerne den skållignende form, som bedst fremgår af fig.lA.

Pladens virksomme overflade fremgår bedst af fig.

10 og 11. Denne overflade består altså af et antal tappe 35 med mellemliggende tværgående og langsgående kanaler 30 henholdsvis 35 og 37. De langsgående kanaler 37 er noget dybere end de tværgående kanaler 36. Mellem sig sammenklemmer tappene 35 de parvis anbragte membraner på en mængde tæt beliggende punkter, hvorved de understøttes effektivt samtidig med, at der dannes blodkana-35 ler ud for kanalerne 35 og 37.

Med 38 betegnes i fig. 2 og 3 en halvcirkelformet kanal til rensevæsken. Denne kanal genfindes i fig. 9, der viser et snit gennem såvel gennemløbskanalen

Claims (6)

144057 18 til saltopløsningen som den tilsvarende kanal 27 til blodet. I fig. 9 vises også en tætningsvulst 39, der genfindes i fig. 3 og 10. Denne tætningsvulst strækker sig i princippet rundt om hele den virksomme over-5 flade for de parvis sammensatte membraner og afstandsplader inklusive arrangementet til fordeling af blod og saltopløsning. Opfindelsen er ikke begrænset til det ovenfor beskrevne udførelseseksempel; for eksempel kan afstands-10 pladernes virksomme overflade udformes på mange forskellige måder efter kendte mønstre.

1. Apparat til diffusion af stoffer imellem to fluida gennem semipermeable membraner (14), som er anbragt parvis mellem afstandsplader (13) i en stabel på mindst to sådanne plader, der hver i begge ender har til henholdsvis ind- og udløb sluttede gennemløbskana-20 ler (27 og 18) for de to fluida gennem pladestabelen og membranerne, hvorunder de to fluida passerer hver sine arbejdsflader mellem indløbskanalen og udløbskanalen, kendetegnet ved, at den ene gennemstrømningskanal (18) for det ene fluidum på den ene side 25 (b eller c) af en plade (13) står i forbindelse med en indre fordelingskanal (19b eller 19c), som over en første bikanal (20), der går tværs igennem pladen (13), står i forbindelse med en på den anden side (a eller d) af pladen (13) liggende ydre fordelingskanal (21a 30 og 21d), idet den ydre fordelingskanal fører fluidet til arbejdsfladerne, hvorhos hver af de to fordelingskanaler (19b, 19c, 21a, 21d) ligger over for hver sin tilhørende tætningsflade (23a, 26d, 25b, 24c), som hver i forhold til de pågældende fordelingskanaler er 35 beliggende på den anden side af pladen (13), hvilke tætningsflader fuldstændigt omslutter gennemstrømningskanalen (18) og er indrettet til parvis at sammentrykke de mellemliggende membraner (14) og er 144057 δ beliggende i afstand fra hinanden med det ene par (25b, 24c) uden om det andet par (23a, 26d), idet der findes yderligere bikanaler (22) uden for de i forhold til gennemstrømningskanalen (18) yderste tætningsfla-5 der (25b, 24c) til fordeling af det pågældende fluidum på begge sider af den pågældende plade (13).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den ene (25b,26d) af to mod hinanden trykkede tætningsflader (25b, 24c og 26d, 23a) er en plan ring, 10 medens den anden tætningsflade (23a, 24c) er udformet som en ringformet tætningsvulst.

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tætningsfladerne er cirkulære, og at de parvis (23a, 26d og 24c, 25b) er beliggende i forskellig 15 radial afstand fra centrum i gennemstrømningskanalen (18) koaksialt med denne.

4. Apparat ifølge krav 1,2 eller 3, kendetegnet ved, at naboplader (13) i en stabel af afstandsplader (13) med mellemliggende membranpar 20 (14) er stablet således på hinanden, at fordelingskana lerne (21a, 21d og 19b, 19c) ligger ud for hinanden, så at der på begge sider af hvert membranpar (14, 14) ligger fordelingskanaler (Fig. 1B).

5. Apparat ifølge et hvilket som helst af de 25 foregående krav, kendetegnet ved, at hver- anden plade (13) i en stabel af ens plader med mellemliggende par af membraner (14) er drejet 180° i sit eget plan i forhold til nabopladerne, så at hvert membranpar (14,14) ved hver gennemløbskanal (18) er ind- 30 spændt imellem undersiden (b eller d) af den ene ende af en plade og oversiden (c eller a) af den modsatte ende af den hosliggende plade.

6. Apparat ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved, at hveranden 35 plade (13) i en stabel af ens plader med mellemliggende membranpar (14) er drejet 180° i sit eget plan og 180° om sin længdeakse i forhold til nabopladerne, så at hvert membranpar ved hver gennemløbskanal (18)