CH619367A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fluida über semipermeable Membranen, die in einem Stapel, von Stützplatten getrennt, angerodnet sind, die an Zu- bzw. Ableitungen angeschlossene Durchflusskanäle für das jeweilige Fluid aufweisen, von denen ein erstes Fluid auf die eine Seite der jeweiligen Membrane und ein zweites Fluid auf die entgegengesetzte Seite der gleichen Membrane geleitet wird, wobei auf der einen Seite der Membranen für das erste Fluid Kanäle dadurch gebildet sind, indem die Membranen in Auskehlungen liegen, die in der auf der entgegengesetzten Seite der Membrane befindlichen Stützplatte vorhanden sind.

Vorrichtungen der erwähnten Art sind an und für sich bekannt und beispielsweise in den schwedischen Patenten 218 441, 301 029, 325 370 und 314 167 beschrieben. Bei diesen älteren Vorrichtungen bestand das Problem einer zufriedenstellenden Entleerung derselben nach ihrer Benutzung.

Dies ist besonders wichtig, wenn die Vorrichtung zur Reinigung von Blut benutzt wird, wobei vom Blut so viel wie nur möglich wieder zum Patienten zurückgeführt werden muss.

Bei den Vorrichtungen gemäss den genannten Patenten sind die Membranen paarweise zwischen jedem Paar einander benachbarten Stützplatten angeordnet, wobei das erwähnte erste Fluid, z. B. Blut, zwischen die einem solchen Paar zugeordneten Membranen geleitet wird, während das zweite Fluid, beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit oder Sauerstoff auf die andere Seite der Membranen geleitet wird. Auch die durch die vorliegende Erfindung offenbarte Vorrichtung ist zur Anwendung an einer derart konzipierten Anordnung vorgesehen und wird daher nachstehend im Zusammenhang mit einer solchen beschrieben. Fachleuten ist jedoch klar, dass die Vorrichtung auch in Dialyseanordnungen benutzt werden kann, die wechselweise angeordnete, einfache Membranen und einfache Stützplatten enthalten.

Das Problem des vollständigen Abfliessens wird durch die eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, indem sich die erwähnten Auskehlungen innerhalb eines im wesentlichen V-förmigen Bereiches der Stützplatten befinden, in welchem sich wenigstens ein Durchflusskanal befindet, der möglichst nahe der Spitze des V-förmigen Bereiches liegt.

Bei einer länglichen Form der Vorrichtung befindet sich ein solcher V-förmiger Bereich zweckmässig an jedem Längsende derselben, wobei die Spitze diesem Ende zugewandt ist. Jeder der erwähnten V-förmigen Bereiche kann einen Durchflusskanal für das erwähnte erste Fluid und einen Durchflusskanal für das erwähnte zweite Fluid aufweisen, wobei die Achsen dieser Kanäle zweckmässig parallel zu den Schnittpunkten der V-Schenkel der Platten verlaufen.

Vorteilhaft sind an den Enden der Stützplatten Auskehlungen in der Plattenfläche vorgesehen, die bezüglich der Durchflusskanäle radial orientiert sind, und in diese einmünden, um bei hochkant gestellter Vorrichtung eine bessere Entleerung derselben zu erzielen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht darin, dass die Stützplatten wenigstens auf ihrer einen Seite einen parallel zur Peripherie verlaufenden kontinuierlichen Dichtungsflansch aufweisen. Der Dichtungsflansch ist zweckmässig als ein aus einer Vertiefung vorspringender Wulst gestaltet ist, deren Querschnitt grösser ist, als derjenige des Wulstes. Hierdurch kann er nämlich leichter ganz zusammengedrückt werden, und bewirkt somit eine Dichtung, ohne extra Raum im Stapel der Stützplatten und der zwischenliegenden Membranen zu beanspruchen.

An den Enden jeder Stützplatte können ferner zwei Anordnungen V-förmig orientierter Auskehlungen und davon gebildeter Kanäle mit verschiedenen Winkeln bezüglich der V-Spitze vorgesehen sein.

Es ist vorteilhaft, wenn platteninnenseitig des Durchfluss5

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kanals für das zweite Fluid eine bogen- oder polygonförmig verlaufende Auskehlung angeordnet ist, um das Abströmen des ersten Fluids zu erleichtern, wenn die Vorrichtung zur Entleerung hochkant gestellt wird.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in erster Linie zur Reinigung von Blut vorgesehen, d. h. als eine sogenannte künstliche Niere verwendbar. Fachleuten ist jedoch klar, dass sie auch für viele andere Zwecke zu gebrauchen ist. Beispielsweise kann sie zur Sauerstoffanreicherung von Blut benutzt werden. Hierbei ist das eine der vorgenannten Fluida Blut, während das andere Sauerstoff oder eine Sauerstoffmischung ist. Alternativ kann die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Überführung von Stoffen von einem Gas zu einem anderen Gas benutzt werden. Mit Fluid sind also im vorliegenden Fall sowohl ein Gas als auch eine Flüssigkeit zu verstehen. Da die erfindungsgemässe Vorrichtung jedoch vor allen Dingen zur Reinigung von Blut bestimmt ist, wird sie nachstehend in Zusammenhang mit einer derartigen Benutzung dargestellt. Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Stützplatte von oben bzw. unten gesehen, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A—A in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 2, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie C—C in Fig. 2, Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie F-F in Fig. 1, Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie D-D in Fig. 1, Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie E—E in Fig. 1,

Fig. 9 in vergrössertem Massstabe den mit einem Kreis und 22 bezeichneten Bereich der Fläche der Stützplatte in Fig. 1,

Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie K-K in Fig. 2 zur Darstellung wie benachbarte Stützplatten paarweise zwischen ihnen angeordneten Membranen zusammenklemmen,

Fig. 11 in gleicher Weise einen Schnitt längs der Linie L—L in Fig. 2 zur Darstellung wie zwei benachbarte Stützplatten je zwei zwischen ihnen angeordnete Membranen unter Bildung von Kanälen für das jeweilige Fluid zusammenklemmen,

Fig. 12 und 13 eine komplette erfindungsgemäss gestaltete Vorrichtung, von oben bzw. von der Seite gesehen, wobei Fig. 13 die Vorrichtung teilweise im Schnitt zeigt, und Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie M-M in Fig. 13. Wie am besten aus einem Vergleich zwischen einerseits den Fig. 1-9 und anderseits den Fig. 10-14 hervorgeht, enthält eine erfindungsgemäss gestaltete Vorrichtung ein Kopfteil 1 und ein Bodenteil 2 mit dazwischen angeordneten Stützplatten 3 und zwischen den Stützplatten paarweise angeordnete Membranen 4, 4. In den Stützplatten sind eine Anzahl Auskehlungen angebracht. Wie am besten aus Fig. 10 und 11 ersichtlich, werden durch diese Auskehlungen einerseits Kanäle 5 für ein erstes Fluid zwischen den Membranen 4, 4, und anderseits Kanäle 6 für ein zweites Fluid zwischen den Membranen und der benachbarten Stützplatte 3 gebildet. Weil die Vorrichtung in einer künstlichen Niere benutzt wird, bilden die Kanäle 5 Blutkanäle, und die Kanäle 6 sind für die Reinigungsflüssigkeit vorgesehen. Der Einfachheit halber werden sie daher nachstehend «Blutkanäle» bzw. «Kanäle für die Reinigungsflüssigkeit» genannt. Der gezeigten Vorrichtung wird über einen Ein-lauf 8a und einem Durchflusskanal 8, der quer durch das Platten/Membranenpaket hindurchgeht, Blut zugeführt. Von diesem Durchflusskanal 8 aus wird das Blut mit Hilfe von Blutverteilern, die beispielsweise nach dem schwedischen Patent 355 293 konstruiert sind, zwischen die Membranen geleitet.

Die gezeigten Stützplatten 3 sind, wie in der schwedischen Auslegeschrift 365 119 genauer beschrieben, abwechselnd 180° in der gleichen Ebene gegeneinander verschwenkt. Die in Fig. 1 links dargestellte Fläche liegt hierbei stets einer im wesentlichen gleichen Fläche gegenüber, z. B. einer solchen wie in Fig. 2 rechts gezeigt. In gleicher Weise liegen Flächen gemäss dem linken Teil von Fig. 2 bzw. dem rechten Teil von

Fig. 1 gegenüber. Hierbei werden, wie aus Fig. 10 hervorgeht, zwischen den Auskehlungen 6 in den Platten Blutkanäle 5 gebildet. In gleicher Weise werden zwischen den Membranen 4 genau gegenüber den Auskehlungen 7 Blutkanäle 5a gebildet, wie in Fig. 11 genauer dargestellt ist. Gleiche Verhältnisse bestehen über der ganzen Fläche der Stützplatten, d. h. die Blutkanäle liegen genau vor jeder Auskehlung dieser Fläche. Hierbei ist es für die Erfindung kennzeichnend, dass die Blutkanäle 5 zwischen angenähert V-förmigen Plattenbereichen liegen, in welchen jeweils der Durchflusskanal 8 liegt, welcher, wie ersichtlich, sich so nahe der Spitze des V als möglich befindet.

Auskehlungen 7 sind angeordnet, um weitere, in V-förmiger Anordnung liegende Auskehlungen 9 (Fig. 2, 4) miteinander zu verbinden, wobei dieses zweite V-förmige System von Auskehlungen einen zweiten Durchflusskanal 10 enthält, der so nahe wie möglich an der Spitze des V liegt. Dieser Durchflusskanal 10 ist zum Zuleiten bzw. Ableiten der Reinigungsflüssigkeit vorgesehen. Die Reinigungsflüssigkeit wird mit Hilfe von Kanälen und Öffnungen 11,12,13 und 14 in einen Bereich zwischen den paarweise angeordneten Membranen und benachbarten Stützplatten geleitet, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Ein gleichartiges Verteiler- bzw. Sammelsystem wird in der schwedischen Auslegeschrift 365 119 genauer beschrieben.

Die Achsen der Durchflusskanäle 8 und 10 liegen im Schnittpunkt der Schenkel des von den Auskehlungen 9 gebildeten V. Auf di_e gleiche Achse ausgerichtet sind weitere Auskehlungen 15 angebracht. Die Auskehlungen 15 dienen dazu, das Abfliessen des Blutes zu erleichtern, wenn die Vorrichtung zwecks Entleerung hochkant gestellt wird. Zum gleichen Zwecke ist vor dem Durchflusskanal 10 eine Auskehlung 16 angeordnet. Diese Auskehlung besitzt in der dargestellten Ausführung einen kreisbogenförmigen Grundriss. Alternativ kann sie einen gewinkelten Verlauf besitzen. Dadurch, dass die Auskehlung 16 an beiden Enden offen ist, erleichtert sie auch die Verteilung der Reinigungsflüssigkeit.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist längs der Peripherie der Stützplatte eine Dichtung 17 angeordnet. Die Art dieser Dichtung geht auch aus Fig. 3 hervor. Der Dichtungswulst ragt aus einer Vertiefung 18 heraus, deren Querschnitt etwas grösser als der Querschnitt der Wulst ist. Hierdurch kann der Wulst 17 praktisch flachgepresst werden, wenn die Stützplatten und Membranen in der Form eines Paketes so angeordnet sind, wie in Fig. 12-14 gezeigt. In der Nähe des durch die Auskehlungen 6 und 15 bzw. 6 und 19 (auf der entgegengesetzten Seite der Stützplatte) festgelegten V-förmigen Bereiches verläuft der Dichtungswulst 17 angenähert parallel zum Plattenrand und liegt möglichst nahe am V-förmigen Bereich. Diese Anordnung hilft mit, die Blutrestmenge beim Entleeren der Vorrichtung so gering wie möglich zu halten.

Die den Durchflusskanal 8 bildende Bohrung in den Stützplatten (siehe Fig. 3) ist von ringförmigen Dichtungswulsten 20 und 21 umgeben, die dazu dienen, die anliegende Membrane dicht an den zwischen den Membranen liegenden Blutverteiler anzudrücken. Diese Konstruktion wird im schwedischen Patent 355 293 genauer beschrieben.

Ein kreisförmiger Ausschnitt der Stützplattenoberfläche ist mit 22 bezeichnet. Dieser Ausschnitt wird in Fig. 9 in vergrössertem Massstabe gezeigt. Vergleicht man Fig. 9 mit Fig. 7, die einen Schnitt längs Linie D-D in Fig. 1 darstellt, so geht hervor, dass die Stützplattenoberfläche aus im Schnitt zickzack -förmigen Erhöhungen 23 mit dazwischen angeordneten Kanälen 24 besteht. Aus Fig. 7 geht ferner hervor, dass die Seitenränder der Stützplatte nur über eine Rippe 25 mit der eigentlichen Arbeitsfläche der Stützplatte zusammenhängen. Fig. 7 zeigt ausserdem, dass der Rand 26 der Platte erhöht ist, wodurch eine Schalenform resultiert, die das Stapeln von Platten und Membranen erleichtert.

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Aus Fig. 5, die einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 2 wiedergibt, geht hervor, dass auch die den Durchflusskanal 10 bildende Bohrung von einem ringförmigen Dichtungswulst 27 umgeben ist. Dieser Wulst dient dazu, die zwei benachbarten Membranen an die in Fig. 3 gezeigte, ringförmige Fläche 28 anzudrücken. In gleicher Weise dient ein in Fig. 3 dargestellter ringförmiger Dichtungswulst 29 dazu, die beiden anliegenden Membranen gegen eine ringförmige Dichtungsfläche 30 zu drücken, die in Fig. 5 genauer gezeigt wird.

Längs der Peripherie der Stützplatte sind asymmetrisch liegende Auskehlungen 31 gezeigt, die dazu dienen, das maschinelle Stapeln der Platten, die in ihrer Ebene abwechselnd um 180° zueinander gedreht sind, zu erleichtern.

s Die Ausführungsformen der Erfindung sind nicht auf das vorstehend beschriebene Beispiel beschränkt. Insbesondere kann die Gestaltung der Arbeitsfläche variieren. Eine solche Ausführungsvariante wird beispielsweise im schwedischen Patent 218 441 beschrieben.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

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1. Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fluida über semipermeable Membranen (4, 4), die in einem Stapel, von Stützplatten (3) getrennt, angeordnet sind, die an Zu- bzw. Ableitungen angeschlossene Durchflusskanäle (8, 10) für das jeweilige Fluid aufweisen, von denen ein erstes Fluid auf die eine Seite der jeweiligen Membrane (4) und ein zweites Fluid auf die entgegengesetzte Seite der gleichen Membrane (4) geleitet wird, wobei auf der einen Seite der Membranen für das erste Fluid Kanäle (5, 5a) dadurch gebildet sind, indem die Membranen in Auskehlungen (6, 7,15, 19) liegen, die in der auf der entgegengesetzten Seite der Membrane (4) befindlichen Stützplatte (3) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erwähnten Auskehlungen (6, 7,15,19) innerhalb eines im wesentlichen V-förmigen Bereiches der Stützplatten (3) befinden, in welchem sich wenigstens ein Durchflusskanal (8) befindet, der möglichst nahe der Spitze des V-förmigen Bereiches liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatte eine längliche Form besitzt und an jedem ihrer Längsenden einen V-förmigen Bereich aufweist, wobei die Bereichs-Spitze dem Plattenende zugewandt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass je einer der erwähnten V-förmigen Bereiche einen Durchflusskanal (8,10) aufweist, von welchen der eine (8) dem erwähnten ersten Fluid und der andere (10) dem erwähnten zweiten Fluid zugeordnet ist, und dass die Durchflusskanäle (8,10) der einzelnen Platten axial aufeinander ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der Stützplatten (3) Auskehlungen (15, 19) in der Plattenfläche vorgesehen sind, die bezüglich der Durchflusskanäle (8,10) radial orientiert sind und in diese einmünden, um bei hochkant gestellter Vorrichtung eine bessere Entleerung derselben zu erzielen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützplatten (3) wenigstens auf ihrer einen Seite einen parallel zur Peripherie verlaufenden kontinuierlichen Dichtungsflansch (17) aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längsenden jeder Stützplatte je eine Anordnung von V-förmig verlaufenden Auskehlungen (6,15,19 bzw. 7, 9) und entsprechend davon gebildete Kanäle unter verschiedenen Winkeln bezüglich der V-Spitze bzw. der Achse der Durchflusskanäle (8 bzw. 10) vorhanden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsflansch (17) als ein aus einer Vertiefung (18) vorspringender Wulst gelastet ist, deren Querschnitt grösser ist als derjenige des Wulstes.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass platteninnenseitig des Durchflusskanals (10) für das zweite Fluid eine bogen- oder polygonförmig verlaufende Auskehlung (16) angeordnet ist, um das Abströmen des ersten Fluids zu erleichtern, wenn die Vorrichtung zur Entleerung hochkant gestellt wird.

9. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Membranen (4, 4) paarweise zwischen benachbarten Stützplatten (3) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid durch Öffnungen strömt, die durch die benachbarten Oberflächen zweier benachbarter Membranen gebildet sind, während das zweite Fluid durch Öffnungen strömt, die ausserhalb der Membrane zwischen dieser und der benachbarten Stützplatte gebildet sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid Blut ist und dass das zweite Fluid eine Reinigungsflüssigkeit oder Sauerstoff ist.