NO782688L - Dialysator. - Google Patents

Description

Dialysator

Foreliggende oppfinnelse vedrører et forbedret dialy-seapparat for å rense blodet for forurensninger ved dialyse.

Å rense blodet for cellenes avfallsprodukter og for forurensninger ved hemodialyse er kjent og er blitt gjennom-ført rutinemessig i mange år med såkalte hemodialysatorer, i daglig tale kalt kunstige nyrer. Disse brukes med framgang for å behandle pasienter som lider av nyresvikt eller nyresykdom. I de senere år er det gjort anstrengelser for å videreutvikle og forbedre hemodialysatorer beregnet på å øke dialyseenhetens effektivitet, og forbedre enhetene med hensyn til at pasienten skal utsettes for mindre påkjenninger, å øke sikkerheten ved bruken av apparatene, å redusere kostnadene for dialysebhand-ling samt å gjøre denne tilgjengelig for et større antall pasienter.

De dialysatorer som for tiden brukes har i flere sam-menhenger ikke helt tilfredsstilt behovene til de store antall nyrepasienter. De dialysemaskinene som finnes nå på sykehusene er dyre og krever store investeringer for hovédmaskinen med tilleggsutstyr. Generelt kreves en blodpumpe på grunn av den store strømningsmotstand som har sin årsak i størrelsen på de nåværende maskinene og som i sin tur ofte gjør det nødvendig med blodtransfusjon før maskinene fylles. Ved behandling på sykehus kreves ofte trenet medisinsk personell for dialysen, på samme måte som også sammensetningen av dialyseapparatenes deler under sterile betingelser etter hver behandling krever det. Delvis som en følge av disse faktorer er kostnadene for vedvarende dialysebehandling for store i forhold til de mange pasienter som krever periodisk behandling og antallet tilgjen-gelige dialysemaskiner er betenkelig begrenset i forhold til det store antall pasienter som lider av nyresykdommer. Hemodialysatorer er for tiden under utvikling for å hjelpe en del av disse problemer. En av målsetningene har vært å skaffe en liten, pumpefri, effektiv og rimeligere hemodialysator som kan gjøres tilgjengelig for et større antall pasienter og som kan gjøre dialyse mulig for flere pasienter til lavere årskostnader. Denne målsetning har resultert i utviklingen av en rekke modeller av små pumpefrie hemodialysatorer som kan oppfylle en del av de aktuelle behovene til nyrepasienter. De erfaringer og avanserte teknikker som er vunnet ved utviklingen av hver enkelt av disse dialysatormodeller har ført vid-ere til utviklingen av en rekke stadig mer avanserte og effek-tive dialysatorer. Dialysatoren ifølge oppfinnelsen er en forbedret utførelse av disse hemodialysatorer.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en forbedret hemodialysator av det slag som for eksempel er beskrevet i USA-patentskrift 3.522.885 og 3.565.258 og som består av små pumpefrie, kasserbare enheter med en rekke parallelle slanger arrangert i en stabel i et rektangulært hus. Blodet og dialysevæsken strøm-mer enten i slangene eller forbi og rundt slangenes utside, idet dialysevæsken i hemodialysatoren ifølge USA-patentskrift 3.565.258 strømmer inn i slangene mens blodet strømmer tvers over dialysatorhuset mellom og rundt slangene. Selv om denne utforming har vist seg tilfredsstillende og har gjennomgått klinisk prøving, foreligger det imidlertid behov for å forbedre konstruksjonen og øke dialyseapparatenes effektivitet.

En utforming som er forbedcet sammenlignet med dialysatoren ifølge USA-patentskrift 3.565.258 er vist og beskrevet i USA-patentskrift 3.778.369. Denne dialysatoren er forsynt med minst en skjerm som strekker seg fra en sidevegg av huset tversover bredden av de sammenklappete slangene slik at det blod som strømmer gjennom dialysatoren strømmer rundt skjermene tvers over slangene en rekke ganger. Skjermene tjener til å forlenge blodets strømningsbane ved dets passasje gjennom dia-lyseenheten og derved øke kontaktflaten mellom blodet og dialysevæsken over den semipermeable membran. Selv om den sist-nevnte dialyseenhet har vist seg tilfredsstillende, er det fortsatt plass for forbedringer i oppbygningen og effektiviteten.

Et hovedformål ved oppfinnelsen er derfor å skaffe en hemodialysator som er liten og kan arbeide uten blodpumpe og kan kasseres etter bruken og som har forbedret dialyseeffek-tivitet og forbedrete driftsegenskaper.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved hjelp av en dialysator utformet i samsvar med den karakteriserende del av patentkrav 1.

Blodstrømmen gjennom denne dialysatoren kan generelt sies å gå tvers over og mellom slangene i en første av de to uavhengige stablene og deretter tvers over og mellom slangene i en andre av de to uavhengige stablene. Dialysatet eller dialysevæsken passerer gjennom dialysatoren i slangene i de to uavhengige stablene, idet volumet av det dialysat som går gjennom den ene stabelen ikke passerer gjennom slangene i den andre stabelen.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser et perspektivriss av en første utførel-sesform av en hemodialysator ifølge oppfinnelsen, hvis ene ende er fjernet for å vise dialysatorens indre oppbygning, Fig. 2 viser et enderiss av en slik dialysator med en del av endeveggen tatt bort for å vise den indre oppbygning, Fig. 3 viser et vertikalsnitt gjennom dialysatorens ende etter linjen 3-3 i fig. 2, Fig. 4 viser et horisontalsnitt etter linjen 4-4 i fig. 2, mens Fig. S viser et vertikalsnitt gjennom en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen.

Oppbygningen og virkemåten til hemodialysatoren ifølge oppfinnelsen vil best framgå av fig. 1, som viser en hemodialysator ifølge en foretrukket utførelsesform med en ende tatt bort for å blottlegge de indre deler. Dialysatoren omfatter

et hus 11. En rekke semipermeable membranslanger 13 er arrangert parallelt med hverandre og danner to uavhengige stabler 15 og 17. De to stablene 15 og 17 av de parallelle, sammenklappete semipermeable membranslangene 13 er plassert separat i huset 11. Som vist i fig* 1 foretrekkes at stablene plasseres den ene over den andre. ;Det finnes organer for å lede dialysevæske gjennom hemodialysatoren og huset inn i slangene 13. Selv om ulike midler for dette formål er kjent for fagmannen, skal det beskrives en utførelsesform nedenfor. Det skal imidlertid under-strekes at det som her beskrives bare angir en av flere mulig-heter som er kjent for denne teknikk, idet også andre vil kun-ne tilpasses for bruk sammen med dialysatoren ifølge oppfinnelsen. I fig. 3, som gir den tydeligste illustrasjon av et eksempel på middel for å lede dialysevæsken gjennom dialysatoren, vises et dialysatinnløp 19 på husets 11 ene ende. I fig. 4 vises husets 11 motsatte ende med et dialysatutløp 21 som er utformet nøyaktig på samme måte som innløpet 19. Beskrivelsen skal derfor begrenses til innløpet 19, med den forutsetning at utløpet 21 er identisk med dette. ;Fig. 3 viser at innløpet 19 er tilpasset for å kobles til en slange for transport av dialysat fra en passende behol-der til dialysatoren ved hjelp av en pumpe. Innløpet 19 har derfor omtrent rørformet konstruksjon. Innløpet 19 munner ut i et innløpskammer 23 som kommuniserer med det indre av de semipermeable membranslanger gjennom åpninger i endene av disse. Kammeret 23 for dialysatet tjener til å fordele dette til alle slangene i begge stabler av slanger 15 og 17. Som vist med piler i fig. 3 vil dialysatet komme inn gjennom innløpet 19, fordeles gjennom kammeret 23 og derfra passere til det indre av slangene 13, idet dialysatet strømmer gjennom alle slangene i de to stablene 15 og 17. Av fig. 4 framgår det at dialysatet etter passasjen gjennom slangene 13 strømmer ut fra endene til et lignende utløpskammer 25, som er plassert ved husets motsatte ende og kommuniserer med utløpet 21, som leder dialjisatet ut av dialysatoren. ;Bet er selvsagt nødvendig at det ikke skjer noen sammenblanding mellom væskene i dialysatorhuset. Dialysatet må derfor strømme gjennom huset bare i slangene, mens blodet bare må strømme gjennom huset rundt slangenes utsider. Enhver slik sammenblanding mellom dialysat og blod forhindres ved hjelp av en skjerm 27 som er plassert ved slangenes ender nær innløpskammeret 23. Denne skjermen avgrenser og tetter inn-løpskammeret mot de indre delen av huset som blodet strømmer gjennom. Slangenes 13 ender strekker seg gjennom skjermen 27 og munner ut i innløpskammeret 23 og muliggjør på denne måten at dialysatet strømmer fra kammeret gjennom slangene. En lignende skjerm 29 er plassert ved husets 11 motsatte ende og den skiller husets indre med tetning fra utløpskammeret 25. Plasseringen og forbindelsen mellom de to skjermene framgår best av fig. 4. Selv om skjermene kan være av en vilkårlig utforming, med evne til å tette slangenes ender og skille kamre-ne fra husets indre, har det vist seg at et skikt av epoksy-plast, som innleirer slangenes 13 ender, fungerer godt og muliggjør oppbygning av en dialysator ifølge oppfinnelsen på ;en enkel og rasjonell måte. En slik skjerm er utformet og brukt ved dialysatorene ifølge de patentskrifter som er nevnt ovenfor. ;Det er også anordnet organer for å lede blod gjennom dialysatorhuset rundt og mellom slangene 13. Selv om mange vel-kjente teknikker for innføring av blod i et dialysatorhus og fjerning av blod fra dette kan tilpasses for bruk sammen med dialysatoren ifølge oppfinnelsen skal det gis et eksempel på ;en utforming som kan brukes sammen med oppfinnelsen, vist særlig i fig. 4, hvor det er vist et blodinnløp 31 nær husets ene ende. Selv om innløpet kan plasseres ved hvilken som helst ende av huset 11, foretrekkes det å plassere det ved samme ende av huset som dialysatutløpet 21. Blodutløpet 33 skal i overensstemmelse med dette derfor plasseres ved husets 11 motsatte ende, som.da blir samme ende av huset 11 som dialysat-irmløpet 19 er plassert ved. ;Denne utforming er den foretrukne, siden det blod som kommer inn i dialysatoren gjennom innløpet 31 inneholder forurensninger med den høyeste konsentrasjon. Blodet med den stør-ste mengden forurensninger underkastes deretter aktivt dialyse-utveksling gjennom den semipermeable membranen nær utløpet 21»hvor dialysevæsken allerede har fjernet en del forurensninger fra blodet og dermed har et større innhold av forurensninger enn det dialysatet inneholder ved innløpet 19. Nær blodutløpet 33 vil blodet være underkastet dialyse ved sin strømning gjennom dialysatoren fra innløpet 31 og blodets konsentrasjon av forurensninger vil følgelig være redusert. Den dialysevæsken som kommer inn i dialysatoren gjennom innløpet 19 vil selvsagt ikke inneholde noen forurensninger. Denne dialysevæsken uten forurensninger gjennomfører deretter aktiv hemodialyse gjennom membranen med blodet nær blodutløpet 33, idet dette vil ha lavere konsentrasjon av forurensninger fordi det allerede er blitt dialysert ved gjennomgangen gjennom dialysatoren. Over hele enheten opprettholdes dermed en høy konsentrasjonsgradi-ent av forurensninger mellom blodet og dialysatet. Dersom blodet og di-alysatet skulle innføres ved samme ende av dialysa-ytorenheten skulle konsentrasjonen av forurensninger i dialysatet nær utløpet være temmelig høyt etter å ha undetgått dialyse med blodet ved passasjen gjennom dialysatoren*mens konsentrasjonen av forurensninger i blodet skulle være redusert gjennom dialysen ved passasjen gjennom dialysatoren. Konsentrasjonen av forurensninger i blodet og dialysatet nær utløpet ville følgelig ha vist en tendens til å utjevnes, slik at kon-sentrasjonsgradienten og dialysens effektivitet i den siste del av strømningsbanen blir mindre. Derfor er det fordelaktig å plassere blodinnløpet opptil dialysatutløpet ved dialysator-husets ene ende.

Mens blodinnløpet 31 og utløpet 33 kan bestå av hvilken som helst av en rekke konstruksjoner som er tilpassbare eller tillater tilkobling til en b;lodførende slange, er et spe-sielt innløp og utløp, som lett kan tilpasses og som har vist seg særlig fordelaktig ved apparatet ifølge oppfinnelsen, beskrevet i USA-patentskrift 3.778.369. Disse tidligere beskrev-ne blodporter er avsmalnende for å gi en fordelaktig fordeling av blodet over hele slangestabelen. Oppbygningen og fordelene ved denne utforming er beskrevet inngående i det nevnte patentskrift og de samme fordeler oppnås også når disse spesielle blodporter brukes ved apparatet ifølge oppfinnelsen. Slike blodporter er vist med det avsmalnende blodinnløpet 31 og det avsmalnende blodutløpet 33 i fig. 2.

Under henvisning til fig. 1 kan man se at blodinnløpet fører til et blodinnløpskammer 35 som tjener til å fordele blodet langs høyden og lengden av den første slangestabelen 15. Etter fordelingen av blodet gjennom blodinnløpskammeret 35 kan det strømme tversover de semipermeable membranslangenes 13 flater mellom og rundt slangene i den første stabelen og der etter tversover og rundt slangene i deii andre stabelen til ut-løpskammeret 37, som tjener til å samle opp blodet. Blodet strømmer deretter fra utløpskammeret 37 ut gjennom blodutløpet.

Ved dialysatoren ifølge oppfinnelsen strømmer blodet gjennom huset rundt og mellom slangene på en slik måte, at blodet i tur og orden løper gjennom begge de to uavhengige stablene. De vesentligste trekk og den tydligste forklaringen av blodstrømningen framgår av fig. 5 som viser en annen ut-førelsesform av oppfinnelsen. I denne er det brukt samme be-tegnelser for å identifisere likeartete komponenter av dialysatoren, selv om disse komponentene i denne spesielle utførel-sesformen kan være plassert på noe annen raåte. Således er de utflatete, semipermeable membranslangene 13 plassert parall-ellagt i en stabel og to slike uavhengige stabler, en første stabel 15 og en andre stabel 17 uavhengig av første er plassert i huset 11. Ved denne spesielle utføreisesformen er stablene 15 og 17 plassert ved siden av hverandre i huset 11. Ved denne utføreisesformen kan blodets strømning gjennom dialysatoren representeres med de små pilene og de går fra blodinn-løpet 31 til et blodinnløpskammer 35 langs lengden av den ene siden av huset 11, idet blodet da fordeles langs lengden og høyden av den første slangestabelen 15. Blodstrømmen går deretter rundt og mellom slangene 13 i den første stabelen 15 og så rundt og mellom slangene 13 i den andre stabelen 17 fram til utløpskammeret 37 som tjener til å samle opp blodet før det mates ut fra huset gjennom blodutløpet 33. Blodstrømmen kan generelt sies å gå fra innløpskammeret 35, gjennom den første slangestabelen 15, over det trange gapet 39 (vist noe overdimensjonert) og derfra gjennom den andre, slangestabelen 17 til utløpskammeret 37.

Ved gjennomføring av hemodialyse holdes blodet nor-malt under svakt overtrykk sammenlignet med dialysatet, for at overskuddsvann skal drives gjennom den semipermeable membranen fra blodet. Som en følge av dette blodtrykk vil huset 11 ved den utførelsesform som er vist i fig. 5 være tilbøye-lig til å bule ut når blodet passerer over gapet eller mellom-rommet 39 fra den ene slangestabelen til den andre. Den strek-punkterte linje 41 henholdsvis 43 antyder utbulningen av hen holdsvis husets topp og bunn, slik at det dannes åpne baner mellom stabelen av slanger og husets toppflate eller bunnflate. Blodstrømmen vil da være tilbøyelig til å gå langs husets topp- og bunnflater i stedet for gjennom det indre av de to slangestablene 15 og 17. Dialysen gjennom membranslangene 13 reduseres derfor på grunn av at blodet strømmer utenfor stablene. En foretrukket utførelsesform som gir andre fordeler i tillegg til det som oppnås, med utførelsesformen i fig. 5, har derfor slangestablene plassert den ene over den andre som vist i fig. 1-4.

Som vist i fig. 1 foretrekkes å plassere stablene 15 og 17 den ene over den andre. Som det framgår best av fig. 1, går blodstrømmen da fra innløpskammeret 35 gjennom stabelen av slanger til det mellomliggende kammeret 39, ned i denne til nivå med slangestabelen 17 og derfra tvers gjennom slangestabelen 17 til utløpskammeret 39. Blodstrømmen i mellomkammeret 39 utøver et trykk på husets 11 sidevegg 45 på lignende måte som beskrevet i forbindelse med utførelsesformen ifølge fig. 5. Dersom denne side av huset skulle vise en tendens til ut-bøyning, vil dette imidlertid ikke hindre blodets normale strømningsbane. Blodstrømmen må fremdeles gå tvers over stabelen til det mellomliggende kammeret 39 og utbøyningen av denne siden 45 av huset 11 vil bare øke størrelsen på kammeret 39 istedenfor å danne en foretrukket blodbane som hindrer blodet i å søke seg vei forbi membranslangens flater. Blodet må således fortsatt strømme tvers gjennom slangestabelen 17 fra mellomkammeret 39 til utløpskammeret 37.

Selv om de to slangestablene 15 og 17 er anordnet den ene over den andre, er de adskilte og uavhengig av hverandre. Stablene er skilt fra hverandre på en slik måte at blodet må passere gjennom de to uavhengige stablene i rekke. En slik separering av blodstrømmen kan for eksempel oppnås ved hjelp av en fast plate 47 som er plassert mellom stablene. De to stablene 15 og 17 holdes da adskilt av platen 47, som går ut fra samme vegg 49 i huset som innløpet og utløpet for blodet befinner seg på og som strekker seg tvers over bredden av stablene 15 og 17 til et punkt nær, men ikke i berøring med husets motsatte vegg 45, slik at det dannes et mellomrom for kammeret 39 mellom platens 47 kant og den motsatte veggen 45. Husets 11 indre oppdeles altså av platen 47 i to deler, hver enkelt med en av de to uavhengige stablene 15 hhv. 17, som bare står i forbindelse med hverandre langs spalten eller kammeret 39 mellom platen 47 og husveggen 45. Blodet må da strøm-me tvers over slangestabelen 15 fra blodinnløpskammeret 35 til mellomkammeret 39 og tilbake tvers over den andre slangestabelen 17 til blodutløpskammeret 37. Blodets vei gjennom dialysatoren vises tydeligst med pilene i fig. 2.

Som nevnt ovenfor,holdes blodet som strømmer gjennom dialysatoren på et litt høyere trykk enn dialysatet, for at overskuddet av vann skal drives fra blodet til dialysatet. Av denne grunn foretrekkes det å innføre støtteorganer i slangene for å holde slangenes vegger fra hverandre og danne en strøm-ningsbane for dialysatet. Blodet vil presse membranen ned mot støtteorganet for å åpne en strømningsbane for blodet, mens støtteorganet på sin side opprettholder en strømningsbane for dialysatet. Også mange typer støtteorganer kan brukes, f.eks. har et støttenett av uvevet plastmateriale vist seg særlig fordelaktig. Slike støtteorganer er beskrevet nærmere i USA-patentskrift 3.788.482 og 3.565.258.

Flere betydelige fordeler oppnås ned en hemodialysator i samsvar med oppfinnelsen. I tillegg til de fordeler som oppnås med den utførelsesform som er beskrevet ovenfor, kan yt-terligere fordeler i tillegg til kjente dialysatorkonstruk-sjoner nevnes. Sammenlignet med en dialysator som bare inneholder en stabel slanger, forlenges blodets strømningsbane i dialysatoren ifølge oppfinnelsen for samme mengde blod som strømmer gjennom dialysatoren pr. tidsenhet. I tilsvarende grad må blodets strømningshastighet økes, noe som bidrar til å forhindre avleiring av fibrin på den semipermeable membranflaten. Avleiringen av fibrinen er uønsket av flere grunner, blant annet fordi denne avleiring vil redusere effektiviteten av dialysen og, noe som kanskje er viktigere, kan avleiringen av fibrin på membranflaten føre til dannelse av en blodpropp som kan vise seg ytterst farlig £oaa pasienten som underkastes dialysebehandling. Med den økte banelengden for blodstrømmen gjennom dialysatoren ifølge oppfinnelsen, vil blodet også pas sere over to uavhengige slangestabler og dermed komme i berør-ing med dialysevæske over en bane med dobbelt lengde sammenlignet med en dialysator <?bm bare har en slangestabel. Den økte kontaktflate mellom blodet og dialysatet over membranen vil

selvsagt også øke dialysens effektivitet i dialysatorenheten.

Claims (5)

1. Hemodialysator, med et hus (11) som opptar en semiperméable membranslange (13) som er sammenflatet og som har midler for å lede dialysevæske gjennom huset i slangene og middel for å lede blod gjennom huset rundt og mellom slangene, karakterisert ved at den omfatter to uavhengige stabler (15, 17) av parallelle membranslanger (13), og at midlene (81, 33) for å lede blod gjennom huset rundt og mellom slangene, får blodet til å passere gjennom de to slangestablene etter hverandre.

2. Dialysator i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de to slangestablene (15, 17) er plassert ved siden av hverandre i huset.

3. Dialysator i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de to slangestablene (15, 17) er plassert den ene over den andre.

4. Malysator i samsvar med krav 3, karakterisert ved at de to stablene (15, 17) er adskilt ved hjelp av en fast plate (47) , som strekker seg fra husets ene vegg (49).

5. Dialysator i samsvar med krav 4, karakterisert ved at platen (47) strekker seg fra den ene husveggen (49) tvers over bredden av stablene (15, 17) til et punkt men ikke i berøring med husets motsatte vegg (45) slik at det etterlates et gap mellom platen (47) og den motsatte veggen (45) og derved oppdele husets indre i to deler, en for hver av de to uavhengige stablene, hvilke deler bare kommuniserer med hverandre langs gapet mellom platen (47) og husveggen (45) .