DE1491676A1

DE1491676A1 - Dialysiergeraet fuer biologische Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1491676A1
Application number: DE19651491676
Authority: DE
Inventors: Kolobow M D Theodor
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1964-05-06
Filing date: 1965-04-29
Publication date: 1969-05-22
Also published as: NL6505777A; US3489647A; FR1434562A; GB1093269A; AT285034B

Description

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^v ;' .. München, den 3. Dezember 1968

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P U 91 676.8 DC 1101/696

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich, auf Dialysiergeräte für biologische Flüssigkeiten, die zur Unterstützung oder als Ersatz für Nieren, Placenta oder beliebige andere Organe verwendet werden können, aus welchen unphysiologische Mengen an normalen oder anormalen Stoffwechselprodukten und/oder Gasen in molekulardispers gelöster form durch Dialyse entfernt werden sollen. Die erfindungsgemäßen Dialysiergeräte können beispielsweise auch bei Fällen von innersekretorischen, Nieren- oder Leberfunktionsstörungen oder bei Einnahme von toxischen Produkten oder zur Aufnahme von biologisch aktiven Stoffen wie Nahrungsmitteln oder Medikamenten in einer Körperflüssigkeit oder zur Ausscheidung von Giften oder StoffWechselprodukten aus derselben eingesetzt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung einer Dialysiervorrichtung z.B. einer künstlichen Niere, die die Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen nicht aufweist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Herstellung einer künstlichen Nierenmembran, deren Größe im Vergleich zu ähnlichen bekannten Vorrichtungen relativ klein ist. Diese erfordert ferner eine geringe Blutfüllung und führt zu einer besseren Dialyse des Blutes, wodurch die Gefahr einer Gasembolie oder anderer

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Embolieerscheinungen, selbst beim Auftreten einer undichten Stelle, vermieden werden. Außerdem ermöglicht die künstliche Nierenmembran eine hypobare Dialyse des Blutes, da der Stoffauetausch unter negativem oder vermindertem Druck durchgeführt werden kann.

Die erfindungsgemäßen Dialysiergeräte bestehen aus einem um einen Kern gewickelten flachen Schlauch, bei welchem der so gebildete Schlauchwickel in einen Behälter mit Anschlußstücken für eine durchzuleitende Flüssigkeit eingesetzt ist und sind dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schlauchinnenraumes größer ist, als der Abstand benachbarter Außenwände des Schlauchwickels, wobei im Schlauchinnenraum Abstandshalter zwischen den Schlauchinnenwänden eingelegt aind und der Kern mit Vorrichtungen zum Ein- und Austreten und zum Verteilen der zu dialysierenden flüssigkeit über den Schlauch zwischen den Schlauchwindungen ausgerüstet ist.

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Dialysiergeräte dienen die folgenden Zeichnungen:

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine künstliche ÜTierenmem-

Fig. 2 zeigt Einzelteile von Fig. 1 und die Figuren 3 und 4· zeigen vergrößerte Querschnitte des flachen Schlauches 11 aus Fig. 1·

Zm einzelnen zeigt Fig. 1 eine künstliche Nierenmembran, die aus einem zentralen Kern 10 in Form einer Spule oder Spindel aus geeignetem Material, z.B. einem klaren Folyacrylharz (Lucite) besteht. Dieser Kern kann auch aus Metall, Organo-

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polysiloxane^atoneren oder einem beliebiges anderen Material bestellen· Selbstverständlich. Bussen alle verwendeten Materialien für die Dialysiergeräte physiologisch, unbedenklich ■ein, gegenüber Blut und anderen Körperflüssigkeiten inert und sterilisiert sein. In der Torliegenden Zeichnung enthält der Kern 10 in der Mitte einen Hohlraum 20. Selbstverständlich kann dar Kern 10 auoh feet, d.h. ohne Hohlraum ausgebildet sein. Bei Vorhandensein eines Hohlraumes 20 muß dieser durch Stopfen 21 aus gleichem oder verschiedenem Material wie der Kern verschlossen werden, damit kein Blut in den Hohlraum eindringen kann. An den Enden von Kern 10 sind Rillen oder Kanäle 16 eingelassen, die zur Verteilung dee Blutes über den Schlauch 11 zwischen den Schlauchwindungen dienen, nachdem dieses in die Hiere eingetreten ist. Außerdem führen sie das Blut aus dem Dialysiergerät in den Körper zurück nach dessen Durchlauf durch die Hiere, d.h. naoh der Dialyse. Die Rillen 16 sind am besten in Figur 2 su sehen. Die Anzahl dieser Rillen kann beliebig sein, B.B. 4, 5, 6, 8 oder mehr.

Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist der Schlauch um den Kern 10 gewickelt. Die Verwendung eines Schlauches von etwa 12 on Durchmesser größter Länge und etwa 8,25 m Länge ergibt eine Dialysieroberflache von etwa 2m. Bin derartiger Schlauch kann etwa zwanzigmal um den Kern gewickelt werden. Der Schlauch 11 ist aus dem Abstandshalter 13 und dem Membranpaar 14 zusammengesetzt und enthält mindestens ein Eintrittsrohr 18 und ein Austritterohr 19 für die Dialysierflüssigkeit eingepaßt. Der Abstandshalter 13 kann aus beliebigem Material bestehen, das die Einhaltung des gewünschten Abstands gewährleistet und der Flüssigkeit

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noch ein gründliches Fließen ermöglicht. Beispiele für geeignete Materialien für den Abstandshalter sind Netall, Glasfasern, Teflon, Polyäthylen, Cellulose, Organopolysilozanelastomere und Polyvinylidenchlorid (Saran). Der Abstandshalter ist vorzugsweise als Sieb ausgebildet und für künstliche Nierenmembranen vorteilhaft als Polyäthylensieb von 0,38 bis 0,51 cm (150 - 200 mil) Dicke.

Die Membran 14 kann aus beliebigem flüssigkeitsdurchlässigem Material angefertigt werden, z.B. aus Organopolysiloxanelastomeren, Cellophan, reg. Cellulose, Polyäthylen oder Latex, wobei die Membran aus diesen Materialien direkt, d.h. ohne Träger oder zusammen mit einem Träger hergestellt werden kann. Für künstliche Nierenmembranen ist die Anfertigung der Membran 14 aus Cellophan besonders vorteilhaft. Ferner kann die Membran dehnbar oder nicht dehnbar sein. Bei Einsatz des Dialysiergerätes unter oszillierendem negativem Druck ist es vorteilhaft, wenn die Membran 14.dehnbar ist. Die Eingagsöffnung 18 und die Ausgangsöffnung 19 kann aus beliebigem geeignetem Material hergestellt werden, z.B. in Farm von Röhren aus Organopolysiloxanelastomeren.

Wie bereits erwähnt ist aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, daß der Schlauch 11 um den Kern 10 gewunden ist, was zweckmäßig so durchgeführt wird, daß die Oberfläche des Schlauche 11 im wesentlichen frei von Falten ist, damit Blutstauungen beim Durchfließen der Schlauchwindungen vermieden werden. Die Schlauchwindungen sollen ziemlich eng sein, sie dürfen jedoch nicht so dicht aneinander liegen, daß die Blutpaseage dadurch beeinträchtigt wird. Je dünner der zwischen den Schlauchwindungen passierende Blutfilm ist, umso besser ist

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die Dialyseleistung. Die Anzahl der Schlauohwindungen kann "beliebig sein, muß jedoch größer als 1 sein. Wenn der Schlauch 11 um den Kern 10 gewickelt ist, wird der Behälter in Form eines Hantele 12 aus geeignetem Material, z.B. Organopolysiloxanelastomeren so am Kern 10 befestigt, daß Kern und Schlauchwickel zusammengehalten werden und Schlauch 11 verschlossen wird.

In Betrieb wird das Blut des Patienten mittels geeigneter Vorrichtungen, z.B. einer Röhre 15 aus Organopolysiloxanelastomeren in die künstliche Nierenmembran geleitet« Nach dem Eintritt des Blutes in die Röhre wird dieses mit Hilfe der Rillen 16 über den Schlauch 11 rund um den Kern 10 verteilt. Von hier fliflt das Blut über die benachbarten Außenwände des Schlauches 11 nach unten bis zum Boden der Niere, von wo aus es mit Hilfe anderer Rillen 16 aus der Niere heraus- und über eine Röhre 17 aus Organopolysiloxanelastomeren in den Patienten zurückgeleitet wird.

Die Dialyse des Blutes wird in der Niere wie folgt durchgeführt: Wenn das Blut über die benachbarten Außenwände und zwischen den Windungen des Schlauches 11 nach unten fließt, wird die Dialyseflüssigkeit in und durch den Schlauch 11 über Röhre 18 durch Saugwirkung (das ist ein negativer Druck) angezogen und dann konstant oder oszillierend über Röhre 19 abgeführt. Während das Dialysat den Schlauch 11 durchfließt, diffundieren die störenden Stoffweeheeiprodukte aus dem Blut durch die Membran 14 in den Schlauch 11 und werden über das Austrittsrohr 19 zusammen mit überschüssigem Dialysat abgeführt. Das Blut kann durch die Niere entweder aufgrund seiner eigenen Schwerkraft fließen, oder mittels einer geeigneten Pumpvorrichtung wie

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einer Sigmamotor- oder De Bakey-Pumpe durchgeleitet werden. Vie bereits erwähnt, kann die Membran 14 dehnbar sein. Sie Figuren 3 und 4 zeigen jeweils ein Paar benachbarte Windungen von Schlauch 11. figur 3 zeigt den Schlauch 11 mit dehnbarer Membran 14 ohne negativen Druck mittels Saugwirkung aus Röhre 19, während Figur 4 dasselbe jedoch unter negativer Druckanwendung zeigt, hierbei wird die Membran gedehnt und dünner, wodurch ein Ansteigen der Diffusionsleistung der störenden Stoffwechselprodukte durch die Membran erfolgt und kein Absinken, was bei Anwendung von negativem Druck eher erwartet werden sollte.

Vorzugsweise wird ein oszillierender negativer Druck angewendet, da durch das abwechselnde Ausdehnen der Membran 14 eine Bewegung des Blutes zwischen den Schlauchwindungen bewirkt wird, wodurch die Dialyse gefördert wird. Der oszillierende negative Druck und der dadurch hervorgerufene Bewegungseffekt ist außerordentlich vorteilhaft, wenn kein Blut durc die liiere geleitet wird, da hierdurch das Blut in Bewegung gehalten wird und die Bildung von Gerinseln und anderen problematischen Zuständen verhindert wird, die bei stagnierendem Blut auftreten können. In den Figuren 3 und 4 wird eine handelsübliche Membran 14 gezeigt, die aus einem Dacronsieb 22 besteht, auf welches eine Polysiloxanelastomerenschicht 23 im !Tauchverfahren aufgebracht worden ist. Ferner ist aus Fig. 4 die Blutströmung 24 zwischen den Windungen von Schlauch 11 ersichtlich. Der Abstand benachbarter Außenwände des Schlauches 11 sollte so gering wie praktisch möglich sein, damit der Blutfilm, der über die Membran fließt sehr dünn ist, denn bekanntlich sind Schädigungsmöglichkeiten für die Blutkomponenten umso geringer

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je kürzer der Fließweg des Blutes ist. Der Durchmesser des Sohlauchwickels 11 sollte vorzugsweise im Bereich zwischen 5 - 15 cm liegen· Die durch die Niere geleitete Blutmenge wird natürlich vom Operateur bestimmt und hängt u.a. auch von der Größe des Patienten ab.

Ein? Niere von der oben beschriebenen Größe nimmt einen zylindrischen Raum von etwa 12 χ 12 cm ein· Bei Anwendung von negativem Druck in dem erfindungsgemäßen Dialysiergerät wird bei Auftreten einer undichten Stelle in der Membran oder in deren verschlossenen Kanten, Blut in den Dialyee-Netz-Raum eingesaugt} d.h. in den Schlauch 11, wo es entweder durch den hohen Fließwiderstand der Flüssigkeiten oder durch Gerinnung zum Stillstand kommt. In keinem Fall sollte jedoch irgendeine Gefahr bestehen, daß das Dialysat jemals in den Blutstrom gelangt und eine Embolie hervorruft.

Die oben beschriebene Vorrichtung ist sehr wirksam, wenn sie als künstliche Niere eingesetzt wird. Vorteilhaft fließt hierbei das Blut aufgrund seiner eigenen Schwerkraft durch die Niere. Die erfindungsgemäße künstliche Niere leistet annähernd das Doppelte der bisher bekannten Vorrichtungen, deren Wirkungsgrad bei etwa 25 - 30% liegt. Wenn die Vorrichtung als Placenta benützt wird, ist ihre Wirkungsweise ähnlich, mit der Ausnahme der speziellen Flüssigkeit, die durch den Schlauch geleitet wird. Die für Niere und Placenta verwendbaren Flüssigkeiten sind bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigt·

Die erfindungsgemäßen Dialysiergeräte können eine flache, quadratische, rechtwinklige oder sinusförmige Form haben

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mid hineiohtlioh flröße und Abmessung der Teiletücke verliert werden· Sie eylindrieohe Form, wie eie durch die Zeichnungen reran«ohaulloht wird, iet jedoch beeoadere Torteilhaft· Selbetreretändlioh können hierbei auoh äq^uiralente Seile oder Materialien rerwendet werden·

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Claims

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Patentansprüche

Λ) Dialysiergerät für biologische Flüssigkeiten, insbesondere künstliche Niere, mit einem um einen Kern gewickelten flachen Schlauch, bei welchem der so gebildete Schlauchwiokel in einen Behälter mit Anachlußstücken für eine durchzuleitende Flüssigkeit eingesetzt 1st, dadurch gekennzeich- Λ net, daß die Dicke des Schlauchinnenraumes größer ist, als der Abstand benachbarter Außenwände des Schlauchwickels, wobei im Schlauchinnenraum Abstandshalter zwischen den Schlauchinnenwänden eingelegt sind und der Kern mit Vorrichtungen zum Ein- und Austreten und zum Verteilen der zu dialysierenden Flüssigkeit über den Schlauch zwischen den Schlauchwindungen ausgerüstet ist.
2. Dialysiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der flache Schlauch aus Cellophan besteht, in dessen Innerem ein Polyäthylensieb als Abstandshalter eingelegt ist und der mit min- % destens einem Eintritts- und Austrittsrohr aus Organopolysiloxanelastomeren für die Dialyseflüssigkeit ausgerüstet ist.
3. Dialysiergerät nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet , daß der Kern als zylindrische Spule oder Spindel ausgebildet ist, die mit einem Eintritts- und Austrittsrohr am oberen, bzw. unteren Ende für die zu dialysierende Flüssigkeit ausgerüstet ist und an deren Enden Rillen oder Kanäle ein-

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gelassen sind, die zum Verteilen der zu dialysierenden Flüssigkeit dienen.
4. Dialysiergerät naoh Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Behälter für den Schlauchwickel aus Organopolysiloxanelastomeren besteht.
5. Dialysiergerät nach Anspruch 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , daß der flache Schlauch aus dehnbarem Material besteht, das ein Durchleiten der Dialyseflüssigkeit unter negativem Druck ermöglicht,
6. Dialysiergerät nach Anspruch 1 bis 5 » dadurch gekennzeichnet , daß der flache Schlauch aus dehnbarem Material besteht, das ein Durchleiten der Dialyseflüssigkeit unter oszillierendem negativem Druck ermöglicht.

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