SE434120B - Dialysator med ihaliga fibrer - Google Patents

Description

8100863-3 10 15 20 25 30 35 Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bifo- gade ritning, som åskådliggör ett utföringsexempel.

Fig. l visar ett axiellt snitt genom en med ihåliga fimærför- sedd dialysator enligt uppfinningen; Fig. 2-4 visar olika tvärsnitt tagna längs linjerna 2-2, 3-3 resp. 4-4 i figl l; och Fig. 5 visar en sektion genom ett lock till dialysatorn enligt fig. 1.

Det utföringsexempel, som skall beskrivas nedan, åskådliggör en lämplig dialysatorkonstruktion enligt uppfinningen, som innehål- ler ihåliga fibrer.

Utföringsexempel Fig. l-5 visar en dialysator 2l0 enligt uppfinningen. Denna dia- lysator har tre parallella dialysatorpassager, varvid dialysa~ tet strömar i motström relativt flödet av blod eller annan vätska, som skall dialyseras, i varje passage som innehåller fibrer.

Dialysatorn 210 har ett rörformigt hölje med vidgade ändpartier 214, 216 samt en mellanväggskonstruktion 2ll som delar upp höl- jets inre i separata passager. Knippena med ihåliga fibrer är inneslutna i passagerna 221, 222 och 223, medan.passagerna 224, 225 är ofyllda, varför dialysatet kan ströma genom de senare passagerna utan att komma i kontakt med fibrerna.

Dialysatflödet styrs genom lämplig utformning av mellanväggarna vid konstruktionen enligt fig. l, så att detta flöde inkomer och strömmar uppåt i passagen 221, vidare nedåt genom passagen 224, vidare uppåt genom passagen 222 och denna gång i retur nedåt till botten via passagen 225, samt slutligen uppåt igen, under dialysens fullbordande, genom passagen 223 och ut via ut- loppet 238. 10 15 20 25 30 35 8100863-3 Någon avluftning behövs ej eftersom dialysatets strömnings- hastighet är tämligen stor i de mycket smala returpassagerna 224, 225. En strömningshastighet på endast ca 30 cm per se- kund är i allmänhet tillräckligt för att medbringa alstrade luft- eller gasbubblor. Vid lägre strömningshastigheter, vilka kan förekomma, om dialysatet kasseras efter en enda passage genom dialysatorn och ej âtercirkuleras från utloppet 238 till inloppet 236, kan avluftningsorgan givetvis anordnas även vid denna konstruktion.

Avluftning är ej heller nödvändig, om dialysatet behandlas för reduktion av gasutvecklingen, exempelvis genom kokning under lågt tryck före tillförseln till dialysatorn. Härigenom avlägs- nas praktiskt taget samtliga upplösta gaser, och upprätthållan- det av ett visst tryck på dialysatet under pumpningen genom dialysatorn kan likaså förhindra gasutvecklingen.

Dialysatorn enligt fig. l är väsentligen triangulär i tvärsnitt, speciellt vid ändpartierna 214, 216. Var och en av dessa änd- partier har en såsom en ringvulst utformad monteringsribba 217, som underlättar påsättningen av de vid ändarna tillslutna loc- ken 262. Varje ändribba 217 kan vara försedd med en ås 219, som endast behöver vara ca 0,4-0,5 mm hög och som underlättar lockets fixering genom exempelvis ultraljudssvetsning av det påsatta locket vid åsen. Härvid smälter åsen och lockets där- emot anliggande parti samman som resultat av det utbildade frik- tionsvärmet, varvid dessa delar svetsas samman och åstadkommer en effektiv, fluidtät tätning.

För bättre avtätning av blodet eller ifrågavarande vätska, som skall undergå dialys, gentemot icke önskade springor e.d., är varje lock 262 försett med en inre tätningsläpp 263, vilken är utformad att täta mot avtätningen 257 på utsidan av den fiber innehållande zonen. Den vätska, som skall undergå dialys, för- hindras härigenom att intränga i springan 265 mellan lockets insida och höljets utsida. 10 15 20 25 30 35 8100863-3 För ytterligare förbättring av tätningsverkan, kan avtätningen 257 utskjuta ett kort stycke 267, exempelvis ca 0,3 mm, från höljets ände.

En sats med ihåligalammoammonium regenererade cellulosafibrer med en väggtjocklek på ca l2 um É 2 um och en invändig diameter på ca 200 um i 50 um avspolas, lämpligen från ett flertal spo- lar i parallella strängar, och avskärs till en lämplig längd samt rengöres noggrant. Normalt framställes dessa fibrer genom extrudering av enlnmmoammonium-cellulosalösning genom ett ring- formigt munstycke till ett regenereringsbad under tillförsel av i vatten olöslig vätska i den ihåliga strängens hål. En ty- pisk sådan, i vatten olöslig vätska är isopropylmyristat. Efter denna regenerering avlägsnas denna vätska genom noggrann tvätt- ning med isopropanol. Fibrernas inre kan sedan vätas med ett mjukningsmedel, såsom glycerin, varvid mjukningsmedlet lämpli- gen kvarstår i en mängd av ca 5 vikt%, räknad på den rena fibern.

Mjukningen är ej oundgängligen nödvändig men minskar risken för att fibrerna bryts sönder eller skadas unden den efterföljande behandlingen, och ej heller påverkas den effektivitet, varmed fibrerna innesluts tätande i höljet 210. Å Ett knippe med två till tre tusen fibrer framställda på detta sätt införes därefter i en av passagerna 22l, 222, 223 samt likadana knippen i var och en av de båda återstående passagerna.

Införandet kan ske genom att man först träder över en avsmalnan- de hylsa av polyeten över knippet, varefter den fyllda hylsan införas, med sin smalare ände först, i resp. passage, varefter hylsan avdrages från det införda knippet. Fibrerna utskjuter något från hylsans smalare ände, så att de kan fasthållas vid avdragning av hylsan över fibrernas motsatta ändar.

Sedan alla tre passagerna fyllts med fibrer, kan avtätningen och fixeringen (“potting“) påbörjas. Varje fiberknippe utskju- ter ett litet stycke från höljets båda ändar. Var och en av dessa utskjutande ändar hos fiberknippena doppas i smält car- naubavax, som därefter får stelna sedan vaxet inträngt ett 10 l5 20 25 30 35 8100863-3 kort stycke i samtliga fibrer. Höljet fastspännes i längs- riktningen mellan två avtätningshuvuden, som är anslutna till en behållare innehållande en avtätningsförening, såsom visas i fig. 19 i USA-patentskriften 3 442 002, och centrifugeras såsom likaledes beskrives i nämnda patentskrift, under det att den ännu icke härdade vätskeformiga, nyblandade avtätnings- blandningen ihälls i behållaren. Denna blandning kan utgöras av en polyuretanprepolymerharts med en kedjeförlängare, en epoxihartsblandning, såsom beshrives i ovannämnda USA-patent- skrift, eller en härdbar polysiioxanvätska eller något annat härdbart hartsmaterial.

Vid användning av en härdbar polysiloxanvätska med en härdare, såsom kloroplatinasyra, genomföres centrifugeringen vid ca 350 g under uppvärmning av blandningen, och efter ca en halv timme vid 65°C härdar avtätningsblandningen till en punkt, där den ej längre är flytande. Avtätningshuvudena lösgöres och av- lägsnas, varefter härdning fullbordas genom placering av dialy- satorn i en ugn med luftatmosfär vid 65°C under två timmar.

Härefter är avtätningsblandningen fullständigt stel, och ett vasst metallblad används för avskärning av avtätningsblandnin- gen i flukt med höljets:§ppnaändar 214, 216. Medelst lock 262 tillslutes höljets ändar 214, 216 genom svetsning eller limning, men locken kan även skruvas på, om så önskas. Konstruktionen är nu färdig och behöver endast genomspolas för avlägsnande av det vattenlösliga mjukningsmedlet från insidan på de ihåliga fib- rerna, innan den kan användas. Dialysatorn kan lagras antingen före eller efter borttvättningen av mjukningsmedlet, utan att dialysegenskaperna påverkas i nämnvärd grad. Vid användning av dialysatorn hålles änden 2l6 upp, och en dialyskälla ansluts till inloppet 236, medan utloppet 238 ansluts till en avfalls- behållare.

Fiberknippena kan införas i passagerna utan hjälp av någon hylsa, i synnerhet om väggarna i höljets ena ände gradvis av- smalnar i riktning mot det smalare, centrala partiet. Alterna- tivt kan knippena införas i hylsor och dessa hylsor kvarlämnas 100 15 20 25 30 35 8100863-3 i infört läge i dialysatorn kring resp. knippe. Detta är sär- skilt lämpligt, om hylsorna har relativt tunna väggar, såsom ca 7 um så att de ej upptager så stor plats.

Införandet av fiberknippena kan ävan underlättas genom upp- värmning av höljet. Därvid expanderar höljet och ger således ett litet extra utrymme, så att knippena kan införas i läge, varefter höljet svalnar och tätande innesluter fibrerna, vari- genom ökad effektivitet uppnås. Istället för en lângsträckt hylsa såsom hjälpmedel vid införandet av fiberknippena, kan ett smalt plastband eller en tråd lindas runt fiberknippet intill ena änden samt krympas eller åtdragas samt bilda en svans för knippet. Knippet kan därefter dragas genom passagen genom att man först drager svansen genom passagen och därefter drar i denna svans.

Normalt är det lämpligt att rengöra de ihåliga fibrerna före dialysatorns användning genom tvättning eller sköljning med ett flyktigt lösningsmedel, i synnerhet om fibrernas håligheter inne- håller en vätska, som ej bör komma i kontakt med dialysanden eller dialysatet.

Mellanväggarna kan även vara flera till antalet än vad som vi- sats på ritningen, så att exempelvis fyra eller fem parallella dialyspassager bildas, men användningen av fler mellanväggar medför å andra sidan mindre plats för fibrerna, varför höljets dimensioner måste ökas, om dialyskapaciteten skall bibehållas.

Vidare underlättar mellanväggarna i enlighet med uppfinningen den mekaniska hanteringen vid dialysatorns tillverkning. Den minskade bredden hos de enskilda passagerna, exempelvis l-3 cm, jämfört med en icke uppdelad dialysator, medför ett minskat an- tal fiber i varje passage och förenklar således färdigställnin~ gen av de enskilda knippena. Sålunda är det betydligt omständ- ligare att färdigställa ett knippe med 6000 fibrer än tre knip- pen med vardera 2000 fibrer för användning i en dialysator en- ligt fig. l. 10 15 20 25 30 35 8100863-3 De fibrer innehållande passagerna kan även avsmalna mot var- dera änden, såsom åskådliggöres vid 211 i fig. l, så att-en viss förträngning bildas vid deras centrala partier. En sådan förträngning på ca 0,5 - l mm ger en bättre fasthållning av fibrerna och förhindrar utböjning vid strömning kring desamma, varigenom således den ovan diskuterade kanaliseringseffekten motverkas.

Vidare behöver de olika avdelningarna i den beskrivna utförings- formen ej användas för samma ändamål. En av avdelningarna kan således fyllas med en absorbator, såsom aktivt kol e.d., istäl- let för fibrer, så att föroreningar eller andra icke önskade substanser i den vätska, som skall undergå dialys, absorberas.

Olika typer av fibrer kan användas i de olika passagerna för uppnående av olika dialyseffekter på dialysanden, när denna passerar genom dialysatorn. Således kan vissa passager, fyllas med en absorbator i syfte att rena dialysatet under dess väg genom dialysatorn och förbättra betingelserna för dialysatet under dess passage genom de återstående med fibrer fyllda pas- sagerna.

Avtätningen av fibrernas ändar kan åstadkommas på annat sätt än som beskrivits ovan. Således kan den inledande doppningen av fibrerna för igenpluggning av hålen genomföras i smälta, hartsmodifierade vaxer, termoplastiska hartser eller komposi- tioner, som härdar för bildande av i värme härdbara hartser.

Själva avtätningsblandningen kan exempelvis användas vid den inledande doppningen till grunt djup, följt av en djupare av- tätning. Genom att upprätthålla ett något högre tryck i de icke igenpluggade fiberhålen jämfört med trycket över den av- tätningsblandning, i vilken de opluggade fiberändarna doppas, kan avtätningsblandningen hållas på en låg nivå i dessa hål, varvid den inledande doppningen för igenpluggning av hålen kan elimineras helt. Hålen kan alternativt tätas genom smältning av fiberändarna, om dessa är smältbara, och på detta sätt är en inledande doppning likaledes obehövlig.

Ia ...am-___ __. 8100863-3 5 l0 15 20 25 30 35 På samma sätt som den på avtätningsblandningen pålagda centri- fugalkraften säkerställer att blandningen impregnerar samt- liga springor och håligheter kring och mellan fibrerna och på detta sätt åstadkommer effektiv tätning mellan dialysat- kammaren gentemot dialysanden, har ett över den vätskeformiga avtätningsvätskan pålagt tryck en liknande effekt under avtät~ ningsoperationen. Man kan således avtäta en ände på fiberknip- pet i taget, utan behov av någon centrifugeringsapparatur.

Vidare kan looken anordnas att snäppa över dialysatorns avtä- tande ändar. Dylika lock kan vara tämligen flexibla och de av- tätande ändarna, över vilka locken fastsnäppes, kan förses med åsar för låsning av de påsnäppta looken på plats. 1 är, att en sådan dialysator ger en mera likformig och effektivare dia- En fördel med dialysatorkonstruktionen enligt fig. lys än motsvarande dialysatorer utan mellanväggskonstruktion.

Trots de vidgade ändpartierna 214, 216, vilka fungerar som sam- lingskamrar för dialysatet och bringar detta till direkt kon- takt med de yttre fiberskikten i fiberbuntarna, har dialysatet en strävan att passera från dialysatorns ena ände till den andra via den enklaste väggen och således finna och bilda en kanal, även om fibrerna är tämligen väl packade. En sådan kanalisering ger väsentligt minskad effektivitet vid dialysen, i synnerhet genom väggarna hos de fibrer, som ligger på något avstånd i sidled från kanalen. Om detta inträffar vid en dialysator med en enda dialysatorpassage, blir dess effektivitet så dålig, att den i regel måste kasseras.

En sådan kanalisering blir mera utpräglad, om.väggtjockleken hos de ihåliga fibrerna minskar och fiberdiametern avta. Detta medför, att fibrerna blir böjligare, varför det är lättare för dialysatet att skapa en kanal genom utböjning av fibrerna. Vägg- tjocklekar på ca 5-20 pm är lämpliga för effektiv användning, och tjocklekar på ca lO-l5 um är särskilt fördelaktiga. Fibrer med passager med en vidd icke överstigande 500 um, företrädes- vis ca 100-300 um, är särskilt effektiva. Regenererade, ihåliga 10 15 20 25 30 35 8100863-3 kuproammoniumfibrer av denna typ är tämligen styva, speciellt i torrt tillstånd, och är därför lätta att hantera vid samman- föring till ett knippe för införing i dialysatorn samt vid själva införandet.

Den ovan diskuterade dialysen skiljer sig från osmos genom att man vid dialys använder fibrer, vars väggar är mycket porösa, alltför porösa för användning vid osmos. Detta förhållande fram- går klart av det faktum, att en process arbetande med omvänd osmos, exempelvis för avsaltning av bräckt vatten, kräver membran av förhållandevis icke poröst material, såsom polyvinylklorid, samt användning av ett drivtryck, som är större än det osmotiska trycket och så stort, som är praktiskt möjligt. Ett försök att utföra en sådan omvänd osmos med kuproammonium regenererad cel- lulosa enligt ovan, kommer endast att medföra, att det bräckta vattnet snabbt filtreras genom de regenererade cellulosafibrerna och utströmmar på cellulosans utloppssida i väsentligen samma tillstånd som vid inloppssidan.

Dialysatorkonstruktionen enligt uppfinningen kan även användas på så sätt, att dialysatet passerar genom de ihåliga fibrernas hål, medan dialysanden strömmar längs fibrernas utsidor, även om detta arrangemang ej är lämpligt då dialysanden utgörs av blod. Med användning av fibrer av osmostyp, kan konstruktionen enligt uppfinningen med fördel användas för osmotiska processer, såsom omvänd osmos, och vid sådan användning är det lämpligt att låta den fluid, som skall behandlas, strömma på utsidan av de ihåliga fibrerna, så att de höga tryck, som pålägges fluiden vid omvänd osmos, pålägges mot fibrernas utsida. Even- tuell skada på fibrerna ger därvid icke upphov till läckage.

Apparaten enligt uppfinningen är även lämplig för användning vid gasseparation, förutsatt att lämplig fibertyp användes, eller för behandling av vätskor med gas, såsom vid syresättning av blod, varvid silikonfibrer är att föredraga.

Givetvis kan ett flertal modifikationer och ändringar göras 8190863-3 i 1-0 mot bakgrund av ovanstående beskrivning. Sålunda kan uppfin- ningstanken tillämpas på annorlunda sätt, jämfört med de beskrivna utföringsformerna inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (8)

8100863-3 1? P A T E N T K R A V

1. l. Dialysator med ihåliga fibrer omfattande ett långsträckt, tubformigt hölje (210), som innehåller en mellanväggskonstruk- tion (211) som uppdelar höljets inre i minst tre separata, i längsriktningen förlöpande passager, dialysatflödesstyrande organ (2l4,2l6) för mottagande av dialysat från en yttre källa och styrning av dialysatflödet från den ena änden av höljet till den andra genom en av passagerna och därefter tillbaka till den förstnämnda änden genom en annan av passagerna och så vi- dare fram och åter i längsriktningen genom de övriga passager- na och slutligen ut ur höljet, varvid minst två av passagerna har var sitt knippe av långsträckta, ihåliga bloddialysfibrer som sträcker sig i längdriktningen därigenom, varvid minst en av passagerna inte innehåller dialysfibrer, samt organ anordnade att överföra blod som skall dialyseras från ett inlopp till fiberänderna av varje sådant knippe i samma ände av höljet och att mottaga blod från de andra ändarna av de ihåliga fibrerna för avgivande till ett utlopp, k ä n n e t e c k - n a d a v att de passager (22l,222,223) som har dessa fiber- knippen har en relativt större tvärsektion än de passager (z24,z25) som ej innehåller aiaiysfibrar, och att nämnda åt- minstone en passage som ej innehåller dialysfibrer har en cir- _kulär tvärsektion som också är tillräckligt smal för att bringa .......______..>.._- ... .. .I V. det strömmande dialysatet att rycka med sig gasbubblor som kan bildas i dialysatet.

2. Dialysator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att de passager som har fiberknippen (22l,222,223) har en väsent- ligen cirkulär tvärsektion i hela sin längd mellan inlopps- och utloppsändarna (236,238) för dialysatet.

3. Dialysator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att de passage: som har fiberknippen (22l,222,223) är samlade kring en gemensam mittlinje, och att de passage: som ej innehåller dialysfibrer (224,225) är placerade nära omkretsen av det lângsträckta höljet. ,|r - 12

4. Dialysator enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k- n a d a v att det finns tvâ passager med fiberknippen och en passage som ej innehåller dialysfibrer.

5. Dialysator enligt något av kraven l-3, k ä n n~e t e c k - n a d a v att det finns tre passager med fiberknippen och två passager som ej innehåller dialysfibrer.

6. Dialysator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att de tre passagerna med fiberknippen är anordnade i ett tätt packat triangulärt förhållande.

7. Dialysator enligt-krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k n a d a v att de två passager som ej innehåller dialysfibrer är placerade nära omkretsen av det långsträckta höljet och att höljet är format av ett transparent material.

8. Ûialysator enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k - n a d a v att antalet passager som ej innehåller dialysfibrer är en mindre än antalet passager som har fiberknippen.