NO167128B - Apparat for utveksling av ioner, molekyler, gass, vaeske og/eller varme mellom fluider. - Google Patents
Apparat for utveksling av ioner, molekyler, gass, vaeske og/eller varme mellom fluider. Download PDFInfo
- Publication number
- NO167128B NO167128B NO875131A NO875131A NO167128B NO 167128 B NO167128 B NO 167128B NO 875131 A NO875131 A NO 875131A NO 875131 A NO875131 A NO 875131A NO 167128 B NO167128 B NO 167128B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- container
- fluid
- inlet
- outlet
- fibers
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims abstract description 36
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims abstract description 36
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 5
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 4
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002991 molded plastic Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- -1 salt ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/04—Hollow fibre modules comprising multiple hollow fibre assemblies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/024—Hollow fibre modules with a single potted end
- B01D63/0241—Hollow fibre modules with a single potted end being U-shaped
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/026—Wafer type modules or flat-surface type modules
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/033—Specific distribution of fibres within one potting or tube-sheet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
- F28F21/062—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing tubular conduits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/22—Cooling or heating elements
- B01D2313/221—Heat exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2319/00—Membrane assemblies within one housing
- B01D2319/06—Use of membranes of different materials or properties within one module
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
Et apparat for utveksling av ioner, molekyler,. gass, væske og/eller varme mellom et første fluid og minst ett andre fluid, særlig ved behandling av blod, omfatter et stivt kar (1) som har en vesentlig sirkulær-sylindrisk sentral del (la) og tilknyttete endedeler (lb, lc). Hver endedel avsmalner gradvis mot et aksialt forløpende, rørformet første fluid-inn-løp (2) ved en ende av karet og mot et aksialt for-løpende, rørformet første fluid-utløp (3) ved karets motsatte ende. Minst én bunt (4a - d) av hule fibre er anordnet i karet (1) og buntens motsatte ender er på avtettet måte ført gjennom karets vegg (5) og munner ut i hhv. et innløpskammer (6a - d) og utløps-kammer (7a - d) for et andre fluid.utenfor karveggen (5). Bunten er stort sett jevnt fordelt over det første fluids strmningsbane gjennom karet fra rør-innløpet (2) til rørutløpet (3). Forskjellige fiberbunter (4a - d) kan anordnes på samme måte i karet (1), men forbundet med separate innlps- og utløps-kammere (6a - d, 7a - d), for derved å sette buntene istand til å lede innbyrdes forskjellige fluider og utføre forskjellige typer utveksling.
Description
Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for utveksling
av ioner, molekyler, gass, væske og/eller varme mellom fluider, særlig for medisinsk eller bioteknisk bruk, hvor minst ett av fluidene mellom hvilke en utveksling finner sted er et biologisk fluid, som f.eks. blod. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen et apparat som angitt i ingressen til det etterfølgende krav 1.
Utvekslingsfunksjoner av denne art anvendes i stor utstrekning innen medisinfaget. Et eksempel på slike funksjoner finnes i blod-oksyderingsapparater som brukes for å tilføre oksygen (O2) til og fjerne karbondioksyd (CO2) fra blod i såkalte hjerte-lunge-maskiner. Et annet eksempel finnes i såkalte dialysefiltre for fjerning av væske og avfallssalter fra blodet i kunstige nyrer.
I vekslere av denne art er de to fluider mellom hvilke en utveksling skal finne sted adskilt ved hjelp av en membran som er av en slik beskaffenhet at den ønskete utveksling kan foregå gjennom membranen. Ved en stor hovedgruppe av slike vekslere består membranen av et meget stort antall kapillarfibre, dvs. hule fibre gjennom hvilke ett av fluidene strømmer mens det andre av nevnte fluider strømmer rundt fibrenes ytre overflate, idet fibrenes vegger er av en slik beskaffenhet at de lar den ønskete utveksling finne sted. F.eks. er fiberveggene i et blod-oksyderingsapparat gjennomtrengelige for gass, mens fiberveggene i et dialysefilter er gjennomtrengelige for de salt-ioner som skal fjernes fra blodet. F.eks. kan fiberveggens beskaffenhet være slik at den tillater gjennomstrømning av væske under påvirkning av en trykkforskjell over fiberveggen. Fiberveggens beskaffenhet er således betinget eller bestemt av den ønskete utveksling mellom de to fluider, mens fibrenes innvendige diametre og veggtykkelsene er betinget av det fluid som er ment å skulle strømme gjennom fibrene.
Det stilles flere viktige krav til vekslere som skal arbeide med slike kapillarfilter-membraner og som er beregnet til å brukes i medisinske teknikker for behandling av hovedsakelig blod.
Det totale blodvolum i apparatet bør således være minst mulig.
De kanaler som blodet strømmer gjennom eller langs skal være slik formet at der ikke oppstår noen hvirvelstrømmer eller liknende turbulent strømning, og slik at der ikke finnes noen steder hvor blodet kan stå stille og koagulere. Strømningsraten til fluidet som strømmer rundt fibrene bør være så jevn som mulig gjennom hele det volum som opptas av fiberbunten.
Hittil kjente vekslere utstyrt med kapillarfibre oppfyller ikke alle disse krav på en tilfredsstillende måte.
Formålet med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveie-bringe en forbedret veksler av den art som er angitt i ingressen til krav 1.
Dette formål oppnås ved et apparat av den innledningsvis angitte art, med de nye og særegne trekk som angitt i karakte-ristikken til det etterfølgende krav 1. Fordelaktige utførings-former av oppfinnelsen fremgår av de øvrige etterfølgende krav.
Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere i tilknytning til de medfølgende tegninger som viser et antall eksemplifiserende utføringsformer av oppfinnelsen og hvor: Figur 1 er et skjematisk lengdesnitt gjennom en første utføringsform av en veksler som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen, Figur 2 er et skjematisk tverssnitt gjennom veksleren vist i figur 1, langs linjen II-II i nevnte figur, Figur 3 er et skjematisk lengdesnitt gjennom en annen utføringsform av en veksler som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen, Figur 4 er et skjematisk lengdesnitt gjennom en tredje utføringsform av en veksler som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen, og Figur 5 er et skjematisk tverrsnitt gjennom veksleren vist i figur 4, langs lingen V-V i nevnte figur.
Den eksemplifiserte veksler ifølge oppfinnelsen vist skjematisk i figur 1 og 2 omfatter en stiv beholder eller kar som er generelt betegnet med 1 i figurene og som ved en ende har et aksielt rettet, rørformet innløp 2 og ved sin andre, motsatte ende et aksielt rettet, rørformet utløp 3. Mellom nevnte ender oppviser beholderen 1 en sentralt beliggende del la som har stort sett sirkulær-sylindrisk form og som på sin ene side grenser til et innløpsparti lb som avsmalner gradvis innad fra beholderens sentrale område mot det rørformete innløp og går over i dette. På tilsvarende måte avsmalner et utløps-parti lc gradvis fra den andre side av den sentralt beliggende del la mot det rørformete utløp 3c, og går over i dette. Beholderen 1 er beregnet på å gjennomstrømmes av ett av
fluidene mellom hvilke en utveksling skal finne sted. Dersom veksleren ifølge oppfinnelsen skal brukes til behandling av blod, føres blodet fortrinnsvis direkte gjennom beholderen 1.
Gjennom beholderens sentrale del la løper en bunt kapillarfibre 4 som er stort sett jevnt fordelt over hele beholderens 1 gjennomstrømningsareal, som skjematisk vist i figur 2. De to innbyrdes motsatte ender av fiberbunten 4 er på avtettet måte ført gjennom veggen 5 til beholderens 1 sentrale del la, idet denne vegg 5 omfatter et passende støpt plastmateriale som på tettende måte omslutter og fastholder de respektive ender av de hule fibre eller kapillarfibre 4. Det er i og for seg velkjent å anordne endene av kapillarfiber-bunter i en plastmatriks på denne måte, i sammenheng med vekslere som utnytter kapillarfiber-membraner. De respektive motsatte ender av kapillarfibrene i fiberbunten 4 munner ut i et innløpskammer 6 og et utløpskammer 7 for det andre fluid, idet disse kammere er beliggende utvendig av beholderens 1 sentrale del la og har hhv. et innløp 8 og et utløp 9 for det andre fluid. Det andre fluid vil derfor strømme gjennom fibrene i fiberbunten 4, mens det første fluid samtidig strømmer rundt fiberbunten i berøring med denne.
En fordel oppnås om der i beholderens 1 innløpsdel lb er anordnet et stivt legeme 10 i hvilket der er arrangert et stort antall gjennomgående, divergerende kanaler 11 og som dekker hele innløpsdelens lb gjennomstrømningsareal og opptar største-delen av dennes volum. Fluidet som strømmer gjennom beholderen 1 blir på denne måte meget effektivt fordelt over hele den sentrale beholderdelens la tverrsnittsareal, og utnytter derved kapillarfibrene effektivt. Ettersom legemet 10 opptar en stor volumdel av beholderens innløpsdel lb blir volumet av det første fluid som er i veksleren tilsvarende redusert, hvilket er meget fordelaktig når angjeldende fluid er blod.
Legemets 10 overflate som vender mot fiberbunten 4 er fortrinnsvis konvekst buet som vist i figur 1. Derved kan fibrene i fiberbunten 4 lettere fordeles over hele gjennomstrøm-ningsarealet, hvilket er fordelaktig med hensyn til effektiv bruk av fibrene, samt også sikrer at fiberbunten 4 vil oppta en betydelig del av det innvendige volum i beholderens utløpsdel lc. Dette vil ytterligere minske det effektive beholdervolum som er tilgjengelig for det gjennomstrømmende fluid, hvilket som tidligere nevnt er meget fordelaktig når dette fluid er blod.
Vekslerkonstruksjonen vist i figur l og 2 er generelt karakterisert ved en meget jevn og ensartet strømning gjennom beholderen, uten hvirvelstrømmer eller liknende turbulens og også uten steder der fluidet står stille. Ytterligere karakteristiske trekk er meget effektiv utnyttelse av kapillarfiberbunten 4 og det meget ringe volum som er tilgjengelig for og trenger og fylles med fluidet som strømmer gjennom beholderen. Alle disse trekk er overmåte fordelaktige når veksleren ifølge oppfinnelsen brukes i blodoverføringsøyemed, hvor blodet bringes til å strømme direkte gjennom beholderen 1 mens det andre fluid i forhold til hvilket en utveksling eller overføring skal finne sted fra blodet strømmer gjennom kapillarfibrene 4, idet dette andre fluid f.eks. er en gass som brukes i sammenheng med et blodoksyderingsapparat eller en væske som brukes i sammenheng med et bloddialyseapparat. I denne henseende oppnås også den viktige fordel at strømningsmotstanden og følgelig fallet i blodtrykket er svært meget lavere enn med det kjente blodbehand-lingsapparat som anvender kapillarfibre og med hvilket blodet strømmer gjennom de trange kapillarer.
Den eksemplifiserende utføringsform av en veksler ifølge oppfinnelsen vist i figur 3 har i alt vesentlig den samme grunnform som veksleren vist i figur 1 og 2. De karakteristiske trekk som er særegne for veksleren ifølge utføringsformen på figur 3 går hovedsakelig ut på at den innbefatter et antall kapillar-fiberbunter 4a, 4b, 4c og 4d, hvis ender er forbundet med separate innløpskammere 6a, 6b, 6c, 6d og separate utløpskam-mere 7a, 7b, 7c, 7d. Hver av de separate fiberbunter 4a, 4b, 4c, 4d kan således bringes til å lede innbyrdes forskjellige fluider i forhold til hvilke forskjellige typer utvekslinger skal utføres med fluidet som strømmer direkte gjennom beholderen 1. I denne henseende er veggkonstruksjonen og de innvendige diametere til fibrene i respektive bunter 4a - 4d selvsagt tilpasset den utvekslingsfunksjon som er tilknyttet den fiberbunt gjennom hvilken et utvalgt fluid skal strømme. Når et vekslingsarrangement av denne art anvendes som et blodoksyderingsapparat kan en fiberbunt benyttes til å lede et fluid som virker til å fjerne karbondioksyd fra blodet, en annen fiberbunt kan benyttes til å lede gass som virker til å tilføre oksygen til blodet, og en tredje fiberbunt kan benyttes til å lede f.eks. temperaturregulert vann, idet fibrene i denne tredje bunt har fullstendig avtettete eller ugjennomtrengelige vegger, slik at bare en utveksling av varme vil finne sted mellom vannet og blodet. Når det gjelder blodoksyderingsapparater er det et generelt ønske om å kunne påvirke temperaturen til det gjennomstrømmende blod og i dette øyemed anvendes kjente blodoksyderingsapparater i forbindelse med en separat varmevekslerenhet. Ved bruk av et vekslerarrangement av denne form i bloddialyse-øyemed, kan fibrene i en bunt bringes til å lede f.eks. en væske som virker til å frembringe den ønskete ione-utveksling med blodet, fibrene i en annen bunn kan bringes til å lede vann gjennom beholderen med sikte på å regulere blodtemperaturen, og fibrene i en tredje fiberbunt kan bringes til å lede gjennom beholderen l en væske som har et trykk forskjellig fra trykket i blodet i beholderen, for å oppnå ønsket filtrering av blodet, dvs. en væskereduksjon. Det skal forstås at mange forskjellige fiberbunt-kombinasjoner og fluider som ledes gjennom disse kan anvendes, avhengig av den bruk veksleren er beregnet for. Det skal også forstås at antallet fiberbunter i veksleren kan variere fra tilfelle til tilfelle.
Fiberbuntene 4a - 4d trenger selvsagt ikke løpe parallelt med hverandre, men kan med fordel være orientert slik at de strekker seg gjennom beholderens 1 sentrale del la i innbyrdes forskjellige retninger. Dette muliggjør en ytterligere forbedring av den ensartete strømningsfordeling av fluidet som strømmer gjennom beholderen. Heller ikke må de forskjellige fiberbunter ligge i særskilte lag, oppe på hverandre, som vist 1 figur 3, idet fibrene i, f.eks., to innbyrdes forskjellige fiberbunter kan blandes med hverandre i ett og samme lag, idet fibrene i de to innbyrdes forskjellige fiberbunter i dette tilfelle hensiktsmessig vil strekke seg gjennom beholderen 1 i innbyrdes forskjellige retninger, for å lette de forskjellige fibres forbindelse med sine tilhørende hhv. innløpskammere 6 og utløpskammere 7. En ytterligere fordel som eventuelt oppnås ved slik blanding av innbyrdes forskjellige fibre, er at angjeldende fibre kan virke som mellomliggende avstandsstykker, slik at fluidet som strømmer drekte gjennom beholderen derved kan strømme lettere forbi fibrene.
Vekslerarrangementet i henhold til utføringsformen vist i figur 3 skiller seg også fra utføringsformen vist i figur 1 og 2 ved at strømfordelingslegemet 10 ved utføringsformen på figur 3 er noe mindre og bare opptar en del av beholderens innløpsdel lb. Dette gjør det mulig å anordne en elastisk, oppblåsbar blære 12 i beholderens innløpsdel lb.
I den viste utføringsform har den oppblåsbare blære form
av en ring som omsirkler det rørformete innløps 2 åpning og som periodisk kan tilføres et varierende gass- eller væsketrykk, gjennom en kopling 13, slik at blæren 12 periodisk kan blåses opp og avlastes eller tømmes. Når der samtidig er anordnet en passende konstruert og arrangert tilbakeslagsventil for å
hindre tilbakestrømning av fluidet som strømmer direkte gjennom beholderen 1, som f.eks. tilbakeslagsventilen 14, vil den periodisk oppblåste og avlastete blære 12 virke som en pumpe som både er enkel og effektiv og som vil drive fluidet gjennom beholderen 1 fra innløpsrøret 2 til utløpsrøret 3. En slik pumpemulighet er meget fordelaktig, særlig når veksleren brukes for blodbehandling. Den oppblåsbare, elastiske blære kan selvsagt ha andre former enn den som er vist som eksempel i figur 3.
En pumpemulighet for pumping av fluidet som strømmer direkte gjennom beholderen 1 kan også oppnås ved å sammensette en av fiberbuntene av fibre, eller rør med særdeles fine boringer, som har ugjennomtrengelige eller tette, fjærende vegger, og ved å lede en pulserende væske eller gasstrøm gjennom disse fibre eller rør, for å bringe fibrene eller rørene til å ekspandere og kontrahere periodisk.
Videre kan strømfordelingslegemet 10 i utføringsformen ifølge figur 1 eller 3 også være hul, slik at det danner et kammer som kanalene 11 strekker seg gjennom og som temperaturregulert vann kan strømme gjennom for varmeveksling med fluidet som strømmer gjennom kanalene 11.
Den som eksempel, skjematisk i figur 4 og 5 viste utførings-form omfatter også en stiv beholder eller en beholder 15 som ved en ende er forbundet med et aksielt forløpende, rørformet innløp 16 og med sin andre, motsatte ende med et aksielt forløpende rørformet utløp 17, for ett av fluidene mellom hvilke utveksling skal finne sted. I denne utføringsform er der i beholderen 15 anordnet tre forskjellige bunter 18a, 18b, 18c av kapillarfibre som er slik plassert at de omgir et sentralt beliggende og aksialt forløpende rom 19 innvendig i beholderen, hvilket rom danner en forlengelse av innløpsrøret 16. Det foreslås, i forbindelse med denne utføringsform, at fiberbuntene 18a - 18c er opplagret ved hjelp av en gitter- eller nettkon-struksjon 20 som omslutter rommet 19 og rundt hvilken fiberbuntene er fordelt på en slik måte at de omgir rommet 19 konsentrisk med dette, som skjematisk vist i figur 5. Endene av respektive fiberbunter 18a - 18c er trukket gjennom og avtettet i beholderens 15 nedre, fortrinnsvis koniske endevegg 23, på samme måte som beskrevet i forbindelse med figur 1, 2, slik at fiberbuntenes ender munner ut i tilhørende innløpskammere 21a, 21b, 21c og utløpskammere 22a, 22b, 22c beliggende utenfor veggen 23. En fordel oppnås dersom fiberbuntene 18a - 18c legges langs en skruelinje rundt det sentrale aksiale rom 19, som skjematisk vist med brutte linjer 27 i figur 4.
Det fremgår at fluidet som kommer inn gjennom innløpsrøret 16 vil strømme tvers gjennom fiberbuntene 18a - 18c, mellom respektive fibre, i en retning stort sett vinkelrett på
fibrenes lengdeakse, hvoretter fluidet samles på utsiden av den ytterste fiberbunt 18c og forlater beholderen 15 gjennom utløpsrøret 17. En vesentlig fordel som oppnås ved den i figur 4 og 5 viste utføringsform, er at fiberbuntene vil ha en
vesentlig lengdeutstrekning i beholderen 15, hvilket gir en mer effektiv vekslingsfunksjon.
For å sikre at strømningsfordelingen på tvers av fiberbuntene 18a - 18c er så jevn som mulig over hele lengden av fiberbuntene, er et separat pumpearrangement for fluidet som strømmer gjennom beholderen 15 anordnet i det sentrale, aksiale rom 19. I den viste utføringsform omfatter dette pumpearrangement et aksialt rør 24 som strekker seg opp gjennom det sentrale rom 19 og bærer et antall elastiske, oppblåsbare blærer 25a, 25b, 25c som omgir det aksiale rør 24 og kommuniserer, med dets indre. Rørets 24 ytre ende 24a er forbundet med en trykkgass- eller trykkvæske-kilde, ved hjelp av hvilken blærene 25a - 25c sekvensmessig blåses opp, begynnende fra blæren 25a, slik at fluidet som kommer inn gjennom innløpsrøret 16 presses forbi fibrene i fiberbuntene 18a - 18c i retning mot utløpsrøret 17. Det forutsettes i denne forbindelse at et passende tilbakeslagsventil-arrangement 26 er anordnet for å hindre fluidstrøm i motsatt retning. Blærene 25a - 25c kan deretter avlastes eller tømmes, ved å frakople røret 24 fra trykkgass-eller trykkvæske-kilden og isteden kople den til et utløp. Blærene 25a - 25c vil på denne måte bli avlastet sekvensmessig, begynnende med blæren 25a. Alternativt kan blærene 25a - 25c avlastes ved å avbryte trykkgass- eller trykkvæske-tilførselen til røret 24 og samtidig åpne et trangere ventilasjons- eller utblåsingsrør 28 beliggende koaksialt i røret 24. I dette tilfelle blir blærene 25a - 25c avlastet sekvensmessig med start fra blæren 25c.
Det skal forstås; at en veksler-utføringsform ifølge figur
4, 5 også kan brukes med bare en fiberbunt, samt med flere fiberbunter, hvis beskaffenhet og bruk kan tilpasses de krav som stilles, på samme måte som beskrevet i forbindelse med figur 3. Således kan én av fiberbuntene i veksleren vist i figur 4, 5 brukes i varmevekslings-øyemed sammen med fluidet som strømmer gjennom beholderen 15, eller for å pumpe dette fluid gjennom beholderen.
Om ønskelig kan temperaturen i fluidet som strømmer
gjennom beholderen 15 reguleres ved å anordne en ytterkappe 29 rundt beholderen 15, som vist i figur 4, 5, idet denne kappe er
utstyrt med et innløp 30 og et utløp 31, slik at en temperaturregulert væske kan strømme gjennom rommet som dannes mellom beholderen og kappen for derved å bevirke en varmeveksling med fluidet beliggende i beholderen 15 gjennom beholderens vegg.
Selv om det ovenfor er antatt at når én av de ovenfor beskrevne utføringsformer av en veksler ifølge oppfinnelsen anvendes for behandling av blod at blodet ledes gjennom den stive beholder og således strømmer mellom kapillarfibrene, så vil det forstås at det er intet i veien for å lede blodet gjennom én av fiberbuntene ved bruk av en veksler som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen. I så tilfelle blir imidlertid strømningsmotstanden større med deravfølgende større trykkfall i blodstrømmen.
I andre henseender vil det være klart at mange innbyrdes forskjellige utføringsformer og modifikasjoner av en veksler som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen kan tenkes innenfor rammen av oppfinnelsen.
Claims (12)
1. Apparat for utveksling av ioner, molekyler, gass, væske, og/eller varme mellom et første fluid, særlig en blodvæske, og minst et annet fluid, omfattende en stiv beholder (1; 15) med et innløp (2; 16) og et utløp (3; 17) for nevnte første fluid samt minst én bunt (4; 18) av hule fibre som med sin ene ende er forbundet med et innløp for nevnte andre fluid og med sin andre ende med et utløp for nevnte andre fluid innrettet til å gjennomstrømmes av nevnte andre fluid og som i det minste delvis strekker seg gjennom nevnte beholder slik at fibrene i fiberbunten omstrømmes av nevnte første fluid, karakterisert ved at
beholderens (1; 15) innløp (2; 16) og utløp (3; 17) er rørformete og anordnet ved innbyrdes motsatte ender av beholderen aksielt på linje med hverandre,
beholderen (1; 15) har et hovedsakelig sylindrisk midtparti (la), et innløpsparti (lb) som forbinder nevnte midtparti og nevnte rørformete innløp med hverandre og gradvis avsmalner fra midtpartiet mot rørformete innløp, og et utløpsparti (lc) som forener midtpartiet og det rørformete utløp og avsmalner gradvis fra midtpartiet mot det rørformete utløp,
fiberbunten (4; 18) består av innbyrdes i det vesentlige parallelle, hule fibre som strekker seg gjennom beholderens midtparti (la) på en slik måte at fibrene er i det vesentlige ensartet fordelt over et tversnittsareal av strømningsbanen for nevnte første fluid mellom dets innløp og utløp, og har sine motsatte ender tettende ført gjennom beholderens (1; 15) vegg (5; 23) og utmunnende i et innløpskammer (6; 21) henholdsvis et utløpskammer (7; 22) for det andre fluid, hvilke innløps- og utløpskammere er anordnet utenfor og inntil beholderens (1; 15) vegg,
et i beholderens (1; 15) innløpsparti (lb) anordnet, stivt legeme (10 som dekker hele innløpspartiets tverrsnittsareal og er forsynt med et antall gjennom legemet forløpende strømnings-kanaler (11) for det første fluid, hvilke strømningskanaler danner en forbindelse mellom det rørformete innløp (2; 16) og beholderens midtparti (la) for fordeling av det første fluid i det vesentlige ensartet over midtpartiets (la) tverrsnittsareal, idet den mot beholderens midtparti (la) vendte flate hos legemet (10) er konvekst krummet og fibrene i fiberbunten (4) er i det vesentlige ensartet fordelt over den konvekst krumme flate og strekker seg i plan stort sett parallelt med nevnte flate.
2.. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at legemets (10) konvekse flate er slik krummet at fiberbunten (4) opptar en vesentlig del av det indre volum av beholderens utløpsparti (lc).
3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den mot innløpsrøret (2) vendte flate hos legemet (10) er konkavt krummet og at strømningskanalene (11) strekker seg gjennom legemet (10) i det vesentlige vinkelrett i forhold til legemets konvekst henholdsvis konkavt krumme flater.
4. Apparat ifølge et av kravene 1 - 3, karakterisert ved at det stive legeme (10) opptar en overveiende del av beholderens innløpsparti (lb).
5. Apparat ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at en periodisk oppblåsbar, elastisk blære (12) er anordnet i innløpspartiet (lb) av beholderen (1) mellom legemet (10) og det rørformete innløp (2), og at tilbakeslagsventilmidler (14) er anordnet for å hindre det første fluid fra å strømme i beholderen (1) i retning fra utløpsrøret (3) til innløpsrøret (2).
6. Apparat ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved et ytterligere kammer (29) som er anordnet utenfor og rundt beholderen (15) og forsynt med et innløp (30) og et utløp (31) for væske for varmeveksling med det gjennom beholderen (15) strømmende første fluid og derved påvirkning av det første fluidets temperatur.
7. Apparat ifølge et av kravene 1 - 6, for utveksling mellom det første fluid på den ene side og et antall andre fluider på den andre side, karakterisert ved at det omfatter et antall bunter (4a - 4d; 18a - 18c) av innbyrdes i det vesentlige parallelle, hule fibre, en bunt for hver av nevnte andre fluider, hvilke ulike fiberbunter strekker seg gjennom beholderens midtparti på angitt måte og har sine ender ført tettende gjennom beholderens vegg og forbundet med innbyrdes adskilte innløpskammere (6a - 6d; 21a - 21c) henholdsvis utløpskammere (7a -7b; 22a - 22c), slik at de ulike fiberbunter kan gjennomstrømmes av hvert sitt av nevnte andre fluider.
8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de ulike fiberbunter er anordnet i innbyrdes adskilte, inntil hverandre beliggende lag.
9. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at de ulike fiberbunter er blandet med hverandre i et felles lag i beholderen.
10. Apparat ifølge et av kraven 7-9,
karakterisert ved at fibre tilhørende ulike fiberbunter strekker seg i innbyrdes ulike retninger i beholderen .
11. Apparat ifølge et av kravene 7-10, karakterisert ved at én av fiberbuntene består av fibre med en elastisk, ugjennomtrengelig vegg, idet denne fiberbunt er innrettet til å gjennomstrømmes av et fluid med pulserende trykk for periodisk utvidelse av fibrene.
12. Apparat ifølge et av kravene 7-11, karakterisert ved at én av fiberbuntene består av fibre med ugjennomstrengelig vegg, idet denne fiberbunt er innrettet til å gjennomstrømmes av en væske for varmeutveksling med og temperaturregulering av det gjennom beholderen strømmende, første fluid.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE8601612A SE461895B (sv) | 1986-04-10 | 1986-04-10 | Anordning foer jon-, molekyl-, gas-, vaetske- och/eller vaermeutbyte mellan fluider |
| PCT/SE1987/000166 WO1987006151A1 (en) | 1986-04-10 | 1987-04-01 | Apparatus for exchanging ions, molecules, gas, liquid and/or heat between fluids |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO875131D0 NO875131D0 (no) | 1987-12-09 |
| NO875131L NO875131L (no) | 1987-12-09 |
| NO167128B true NO167128B (no) | 1991-07-01 |
| NO167128C NO167128C (no) | 1991-10-09 |
Family
ID=20364127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO875131A NO167128C (no) | 1986-04-10 | 1987-12-09 | Apparat for utveksling av ioner, molekyler, gass, vaeske og/eller varme mellom fluider. |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4917797A (no) |
| EP (1) | EP0301022B1 (no) |
| JP (1) | JPS63503044A (no) |
| AU (1) | AU595603B2 (no) |
| BR (1) | BR8707659A (no) |
| CA (1) | CA1280577C (no) |
| DE (1) | DE3781153T2 (no) |
| DK (1) | DK615787D0 (no) |
| FI (1) | FI884593A7 (no) |
| NO (1) | NO167128C (no) |
| SE (1) | SE461895B (no) |
| WO (1) | WO1987006151A1 (no) |
Families Citing this family (14)
| 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 |
| US7104530B2 (en) * | 2001-09-17 | 2006-09-12 | Fibra Limited | Device and a method for contacting a liquid with a gas |
| DE10234212A1 (de) * | 2002-07-19 | 2004-01-29 | Behr Gmbh & Co. | Flächenwärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge |
| EP1763392B1 (en) * | 2004-05-20 | 2013-07-31 | Water Maiden Holdings Limited | Fluid filter |
| GB0411290D0 (en) * | 2004-05-20 | 2004-06-23 | Water And Waste Uk Ltd | Fluid filter |
| EP2295133B8 (en) | 2005-04-21 | 2014-07-30 | University of Pittsburgh - Of The Commonwealth System of Higher Education | Paracorporeal respiratory assist lung |
Family Cites Families (12)
| 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 |
| US3526001A (en) * | 1968-11-26 | 1970-08-25 | Du Pont | Permeation separation device for separating fluids and process relating thereto |
| 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 (no) * | 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 |
-
1986
- 1986-04-10 SE SE8601612A patent/SE461895B/sv not_active IP Right Cessation
-
1987
- 1987-04-01 DE DE8787902808T patent/DE3781153T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-01 BR BR8707659A patent/BR8707659A/pt not_active Application Discontinuation
- 1987-04-01 AU AU72864/87A patent/AU595603B2/en not_active Ceased
- 1987-04-01 US US07/249,931 patent/US4917797A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-04-01 JP JP62502426A patent/JPS63503044A/ja active Pending
- 1987-04-01 EP EP87902808A patent/EP0301022B1/en not_active Expired
- 1987-04-01 WO PCT/SE1987/000166 patent/WO1987006151A1/en not_active Ceased
- 1987-04-09 CA CA000534243A patent/CA1280577C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-24 DK DK615787A patent/DK615787D0/da not_active Application Discontinuation
- 1987-12-09 NO NO875131A patent/NO167128C/no unknown
-
1988
- 1988-10-06 FI FI884593A patent/FI884593A7/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1987006151A1 (en) | 1987-10-22 |
| US4917797A (en) | 1990-04-17 |
| SE8601612D0 (sv) | 1986-04-10 |
| NO167128C (no) | 1991-10-09 |
| DK615787A (da) | 1987-11-24 |
| EP0301022B1 (en) | 1992-08-12 |
| NO875131D0 (no) | 1987-12-09 |
| CA1280577C (en) | 1991-02-26 |
| EP0301022A1 (en) | 1989-02-01 |
| FI884593A0 (fi) | 1988-10-06 |
| SE461895B (sv) | 1990-04-09 |
| NO875131L (no) | 1987-12-09 |
| FI884593A7 (fi) | 1988-10-06 |
| JPS63503044A (ja) | 1988-11-10 |
| SE8601612L (sv) | 1987-10-11 |
| AU595603B2 (en) | 1990-04-05 |
| DK615787D0 (da) | 1987-11-24 |
| DE3781153D1 (de) | 1992-09-17 |
| DE3781153T2 (de) | 1992-12-17 |
| BR8707659A (pt) | 1989-08-15 |
| AU7286487A (en) | 1987-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO167128B (no) | Apparat for utveksling av ioner, molekyler, gass, vaeske og/eller varme mellom fluider. | |
| US4047563A (en) | Heat exchanger for artificial heart and lung devices | |
| CN113509605B (zh) | 膜式氧合器 | |
| US5034125A (en) | Membrane filtering device for micro and ultra filtration of fluids by the crossflow method | |
| US5236586A (en) | Apparatus for the treatment of fluids | |
| CN113398354B (zh) | 集成式膜式氧合器 | |
| NO134096B (no) | ||
| BR9910313A (pt) | Oxigenador de membrana principal inferior com reservatório/permutator de calor integrados | |
| US11724014B2 (en) | Membrane oxygenator with built-in filter | |
| GB1061597A (en) | Device for effecting blood interchange functions | |
| CN102753210A (zh) | 热交换器及热交换器一体型充氧器 | |
| US3077268A (en) | Dialyzer | |
| JP5477034B2 (ja) | 熱交換器一体型人工肺 | |
| JPS61262591A (ja) | 熱伝達および/または物質移動装置 | |
| EP1557185B1 (en) | Device for treating blood for extracorporeal circulation | |
| NO176308B (no) | Sylindrisk blodvarmer/oksygenator | |
| NO129184B (no) | ||
| NO136636B (no) | ||
| US2683117A (en) | Dialyzers | |
| NO140285B (no) | Anordning for diffusjon av stoffer mellom to fluider gjennom semipermeable roer | |
| NO782688L (no) | Dialysator. | |
| JP2010035869A (ja) | ドーム状血液導入部を有する膜型人工肺 | |
| CN208864911U (zh) | 一种新型防感染的血液透析器 | |
| CN219049756U (zh) | 一种临床血液透析装置 | |
| CN219231788U (zh) | 一种高抗拉性橡胶助剂生产用废气回收装置 |