DE2603560A1

DE2603560A1 - Vorrichtung zum austauschen von stoffen zwischen zwei fluden

Info

Publication number: DE2603560A1
Application number: DE19762603560
Authority: DE
Inventors: Yasushi Joh; Yoshihiro Makuta; Masahiro Yamazaki
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1975-02-01
Filing date: 1976-01-30
Publication date: 1976-08-05
Also published as: NL7600996A; FR2299061A1; GB1512881A

Description

P at ent anme1dung

Vorrichtung zum Austauschen von Stoffen zwischen zwei ITuden

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit durchlässigen hohlen Fasern, bei der eine Durchdringungszone in einem Gehäuse ein Bündel aus hohlen Fasern enthält, und bei der bestimmte Stoffe selektiv durch die durchlässigen Wände der hohlen Fasern gebildete Membranen durchdringen können, und zwar zwischen einem die Lücken zwischen den Fasern des Bündels durchströmenden Flud und einem die hohlen Fasern durchströmenden zweiten Flud, Hierbei kann der DurchdringungsVorgang eine Osmose, eine Dialyse, eine Ultrafiltration, eine umgekehrte Osmose o.dgl. darstellen.

Eine auf bekannte Weise ausgebildete Vorrichtung mit durchlässigen Hohlfasern wird z.B_o bei einer künstlichen Niere zur Dialyse von Blut benutzt, bei der toxische Stoffe aus dem Blut eines Patienten entfernt werden, der an einem Nierenversagen oder einer Vergiftung leidet» Ferner werden solche Vorrichtungen bei künstlichen Lungen benutzt, bei denen Sauerstoff und Kohlendioxid miteinander ausgetauscht werden, um den Sauerstoffgehalt des Blutes zu erhöhen.

Um den Stand der Technik näher zu kennzeichnen, wird im folgenden als Beispiel zunächst eine auf bekannte Weise ausgebildete Vorrichtung mit durchlässigen Hohlfasern beschriebene

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ORIGINAL INSPECTED

Fig«, 1 zeigt einen zur Benutzung als künstliche Niere geeigneten, insgesamt mit 10 bezeichneten Blutdialysator mit Hohlfasern von bekannter Konstruktion, der ein zylindrisches Gehäuse 1 besitzt, das z.B. aus einem Kunstharz besteht und an beiden Enden offen ist. Das Gehäuse 1 ist am oberen und unteren Ende mit sich daran anschließenden zylindrischen Abschnitten 37 und 38 von größerem Durchmesser versehen. An diese erweiterten Abschnitte 38 und 37 sind ein Einlaßrohr 2 bzw. ein Auslaßrohr 3 für das . Dialysat

so angeschlossen, daß sie einander diametral gegenüberliegen. An ihren äußeren Enden sind die erweiterten Gehäuseabschnitte 37 und 38 jeweils mit einem Außengewinde 8 versehen.

Eine in dem Gehäuse 1 vorhandene Durchdringungszone 25 wird von einem Hohlfaserbündel 6 ausgefüllt, das sich aus zahlreichen eng aneinanderliegenden Hohlfasern 5 zusammensetzt, die Z₀B₀ aus Zellulose bestehen und im wesentlichen ebenso lang sind wie das Gehäuse 1. Normalerweise enthält das Faserbündel 6 etwa 10 000 bis 15 000 Hohlfasern 5 mit einem Durchmesser von etwa 0,3 mm· Die gesamte Membranflache der Hohlfasern 5» die für eine Dialyse zur Verfügung steht, beträgt hierbei etwa 1 m².

Die Endabschnitte des Faserbündels 6 sind mit einem Vergußmaterial 7 vergossen, bei dem es sich z„B₀ um Polyurethan, ein Silikonharz oder ein Epoxidharz handelt. Gemäß Fig. 1 stehen obere und untere Abdeckscheiben 13 in Berührung mit den äußeren Randabschnitten der oberen bzw. der unteren Stirnfläche des Vergußmaterials 7 im oberen bzw. unteren Ende des Gehäuses 1« Ferner sind eine obere Überwurfmutter 17 und eine untere Überwurfmutter 18 mit Innengewinde 21 vorhanden, die auf die Außengewinde 8 aufgeschraubt sind, so daß das Vergußmaterial 7 und die Abdeckscheiben 13 zwischen den betreffenden Enden des Gehäuses 1 und nach innen ragenden Flanschen 19 der Überwurfmuttern 17 und 18 festgehalten werden, um das Bündel 6 aus Hohlfasern 5 an beiden Enden des Gehäuses 1 fest-

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zulegen. Die oberen und unteren Enden der Hohlfasern 5 sind so zugeschnitten, daß sie in Fluchtung mit den glatten oberen und unteren Stirnflächen des Vergußmaterials 7 stehen. Die Überwurfmuttern 17 und 18 bestehen z_oB. aus einem Kunstharz.

An die oberen und unteren Abdeckscheiben 13 schließen sich ein Bluteinlaßrohr 14 bzw«, ein Blutauslaßrohr 15 an. Die mittleren Abschnitte 13A der Abdeckscheiben 13 sind längs der Achse der Vorrichtung 10 so angeordnet, daß sie nahe dem Einlaßrohr 14 und dem Auslaßrohr 15 jeweils eine runde Kammer 20 abgrenzen, die in Verbindung mit den Kanälen der Hohlfasern 5 steht.

Soll Blut mit Hilfe der Vorrichtung 10 dialysiert werden, wird das Dialysat 35 dem Gehäuse 1 über das Einlaßrohr 2 zugeführt, während das zu dialysierende Blut 36 von einer Arterie des Patienten aus dem Gehäuse 1 über das Einlaßrohr 14 zugeführt wird. Das Dialysat 35 wird in einem Ringraum 22 innerhalb der Gehäuseerweiterung 38 verteilt und strömt dann in die Lücken des Bündels 6 aus Hohlfasern 5 ein. In diesen Lücken strömt das Dialysat 35 von unten nach oben zwischen den Hohlfasern 5 hindurch zu einem durch die Gehäuseerweiterung 37 gebildeten Ringraum 23, um das Gehäuse 1 dann über das Auslaßrohr 3 zu verlassene Das Blut 36 wird dagegen auf die öffnungen an den oberen Enden der Hohlfasern 5 verteilt, da es von der Mündung 24 des Einlaßrohrs 14 aus in die obere Kammer 20 eintritt. Das Blut 36 strömt im Gegenstrom zu dem Dialysat 35 von oben nach unten durch die Hohlfasern 5, um das Gehäuse 1 schließlich über die unteren Öffnungen der Hohlfasern 5» die untere Kammer 20 und das Auslaßrohr 15 wieder zu verlassene

Das Blut 36 wird durch die Membranwände der Hohlfasern 5 infolge der Wirkung des Dialysats 35 dialysiert₀ Auf diese Weise ist es möglich, Stoffwechselschlacken, z.B₀ Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin, aus dem Blut 36 in das Dialysat 35 zu überführen. Das gereinigte Blut 36 entweicht aus dem Gehäuse 1 und wird dem Patienten über eine Vene wieder zugeführt₀ Wird

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das Dialysat 35 über das Auslaßrohr 3 abgepumpt, steht es im Vergleich zu dem Blut 36 unter einem Unterdruck, so daß zwischen dem Dialysat 35 und dem Blut 36 eine Ultrafiltration herbeigeführt wird, um überschüssiges Wasser aus dem Blut zu entfernen.

Bei dem Blutdialysator 10 bilden die Hohlfasern 5 eine relativ große wirksame Membranfläche, und daher kann man diese Vorrichtung kleiner ausbilden als die bekannten Dialysatoren, bei denen Rohrschlangen oder plattenförmige Membranen vorhanden sindo Infolgedessen ist es möglich, das von der Vorrichtung aufzunehmende Blutvolumen zu verkleinern, was sich bei der Dialyse für den Patienten günstig auswirkte Außerdem läßt sich die Vorrichtung 10 leichter handhaben, und die Hohlfasern 5 halten dem Druck besser stand, und sie sind für eine Ultrafiltration besser geeignete

Zwar bietet der Dialysator 10 die genannten Vorteile, weshalb er in neuerer Zeit zunehmend Aufnahme gefunden hat, doch haften ihm bestimmte Nachteile an, auf die im folgenden näher eingegangen wird ο

Da die Hohlfasern 5 des etwa 10 000 bis 15 000 Fasern enthaltenden Bündels in dem Gehäuse 1 fest aneinanderliegen, ist es schwierig zu erreichen, daß das Dialysat 35 gleichmäßig alle Teile des Bündels 6 durchsetzto Versuche haben gezeigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Dialysats im Bereichs des Umfangs des Bündels 6 nahe der Innenwand des Gehäuses höher ist, und daß die Geschwindigkeit der Dialyse im mittleren Teil des Bündels außerordentlich niedrig ist_o Ferner wurde festgestellt, daß sich an den Außen- und Innenflächen der Hohlfasern 5 Grenzschichten ausbilden, durch die der Wirkungsgrad der Dialyse herabgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit durchlässigen Hohlfasern zu schaffen, bei der in einem Gehäuse

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mindestens eine Zone von größerem Querschnitt vorhanden ist, um eine im folgenden als "Querstrom¹¹ bezeichnete Strömungskomponente derart zu erzeugen, daß sich der Strom quer zu dem Bündel aus Hohlfasern "bewegt, damit das Durchströmen des mittleren Teils des Faserbündels gefördert wird, und damit es möglich ist, die Grenzschichten auf der Oberfläche der Hohlfasern wirksam zu zerstören₀ Ferner soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, bei der eine Zone mit vergrößertem Querschnitt vorhanden ist, die auf bestimmte Weise so geformt und dimensioniert ist, daß sich der genannte Querstrom ausbildet, bei der weiterhin der Querschnitt des Gehäuses eine solche Form hat, daß die Entstehung eines Querstroms gefördert wird, und bei der es schließlich möglich ist, ein Flud im Rücklauf durch das Gehäuse zu leiten, um die Durchlässigkeit zu erhöhen«.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine Vorrichtung mit durchlässigen Hohlfasern geschaffen worden, die ein Gehäuse mit einer Durchdringungszone aufweist, ferner ein mindestens in dieser Durchdringungszone angeordnetes Bündel aus Hohlfasern mit durchlässigen Wänden, mindestens ein Einlaßrohr zum Zuführen eines ersten Fludes zu dem Gehäuse derart, daß dieses Flud in die Räume zwischen den Hohlfasern eintreten kann, mindestens ein Auslaßrohr zum Abziehen des ersten Fludes aus dem Gehäuse, wobei mindestens ein Teil des Gehäuses in der Durchdringungszone im Vergleich zu dem Hohlfaserbündel einen vergrößerten Querschnitt hat, um zwischen dem Hohlfaserbündel und einer Wand des Gehäuses einen Raum abzugrenzen, in den mindestens ein Teil des ersten Fludes auf seinem Wege von dem Einlaßrohr zu dem Auslaßrohr eintreten kann, sowie eine Einrichtung zum Hindurchleiten eines zweiten Fludes durch die Hohlfasern derart, daß die Wände der Hohlfasern selektiv von bestimmten Stoffen durchdrungen werden können,,

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert« Es zeigt:

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Fig. 1 einen teilweise als Ansicht gezeichneten Längsschnitt eines bekannten Blutdialysators für eine künstliche Niere;

Figo 2 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eine r erfindungsgemäßen Vorrichtung in Gestalt eines liegend angeordneten Blutdialysators;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig₀ 2;

Fig. 4A bis 4C jeweils einen vergrößerten Teilschnitt durch eine Weiterbildung eines einen vergrößerten Querschnitt aufweisenden Teils einer Vorrichtung nach Fig. 2 oder Fig. 3, in der der Strömungsverlauf des Dialysats angedeutet ist;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dialysationsrate bei Harnstoff und der Form eines Bndabschnitts des Teils mit vergrößertem Querschnitt veranschaulicht;

Figo 6 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Dialysationsrate bei Harnstoff und der Form eines anderen Endabschnitts des einen größeren Querschnitt aufweisenden Teils;

Fig. 7A bis 7F jeweils einen vergrößerten Teilschnitt durch einen größeren Querschnitt aufweisende Teile, auf die sich die Erfindung nicht bezieht, wobei jeweils die Strömungsrichtung des Dialysats angedeutet ist;

Fig₀ 8 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Wirkungsgrad der Dialyse einerseits und dem Molekulargewicht und der Strömungsgeschwindigkeit des Dialysats andererseits;

Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem· Wirkungsgrad der Dialyse einerseits und dem Molekulargewicht und der Zirkulations-

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geschwindigkeit des Dialysats andererseits;

Fig. 10 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Darstellung einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Figo 2, bei der das Verfahren zum Zuführen und Abziehen des Dialysats abgeändert ist;

Fig_o 11A bis 11E jeweils einen vergrößerten Teilschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des einen vergrößerten Querschnitt aufweisenden Teils der Vorrichtung nach Fig. 2 bzw_o Fig₀ 3, wobei die Strömungsrichtung des Dialysats angedeutet ist;

Figo 12 und 13 jeweils einen Längsschnitt einer Weiterbildung einer Vorrichtung nach Fig. 2 oder Figo 3» bei der das Gehäuse allgemein sinuswellenförmig gekrümmte Wände besitzt;

Fig. 14 und 15 jeweils einen vergrößerten Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform eines einen vergrößerten Querschnitt aufweisenden Teils einer Vorrichtung nach Fig. 2 oder 3;

Figo 16 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Blutdialysators;

Fig. 17 einen Längsschnitt durch einen wichtigen Teil einer dritten Ausführungsform eines Blutdialysators;

Fig. 18 einen Längsschnitt durch einen wichtigen Teil einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig₀ 17»

Figo 19 einen Längsschnitt durch eine vierte Ausführungsform der Erfindung in Gestalt eines stehenden Blutdialysators;

Fig. 20 einen Schnitt längs der Linie XX-XX in Figo 19;

Fig. 21 bis 23 jeweils eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Dialysations-

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rate und der Form der Durchdringungszone;

Fig. 24 eine teilweise weggebrochen gezeichnete perspektivische Darstellung einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Figo 19;

Fig. 25 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines Blutdialysators;

Fig. 26 einen Schnitt längs der Linie XXVI-XXVI in Fig. 25;

Fig. 27 und 28 jeweils einen teilweise als Ansicht gezeichneten Längsschnitt einer "Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 25;

Fig. 29A bis 29H jeweils einen Querschnitt einer Weiterbildung eines Gehäuses einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 30 bis 33 jeweils eine perspektivische Darstellung bzw. einen Längsschnitt einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Figo 25;

Fig. 34 einen Schnitt längs der Linie XXXIV-XXXIV in Fig_o 33; Fig. 35 einen Schnitt längs der Linie XXXV-XXXV in Fig. 33;

Fig. 36 einen Querschnitt einer Weiterbildung des Gehäuses der Vorrichtung nach Fig_e 25;

Figo 37 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Darstellung einer sechsten Ausführungsform eines Blutdialysators;

Fig. 38 einen Schnitt längs der Linie XXXVIII-XXXVIII in Fig. 37;

Fig. 39 die teilweise als Schnitt längs der Linie XXXIX-XXXIX in Fig. 37 gezeichnete Vorderansicht der Vorrichtung nach Figo 37;

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Figo 40 die teilweise als Längsschnitt gezeichnete Vorderansicht einer Weiterbildung des einen vergrößerten Querschnitt aufweisenden Teils der Vorrichtung nach Fig. 37;

Figo 41 einen teilweise als Ansicht gezeichneten Teilschnitt eines wichtigen Abschnitts einer anderen Weiterbildung des einen vergrößerten Querschnitt aufweisenden Teils der Vorrichtung nach Figo 37;

Figo 42 die Vorderseite eines wichtigen Teils einer anderen Weiterbildung des einen vergrößerten Querschnitt aufweisenden Teils der Vorrichtung nach Fig. 37;

Figo 43 eine teilweise auseinandergezogen gezeichnete perspektivische Darstellung einer Weiterbildung der Vorrichtung nach Figo 37;

Fig. 44 die teilweise als Schnitt gezeichnete Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 43;

Fig. 45 eine teilweise als Schnitt gezeichnete Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig_o 44;'

Fig. 46 einen Querschnitt längs der Linie XXXXVI-XXXXVI in Fig. 44;

Figo 47 die teilweise als Schnitt gezeichnete Vorderansicht einer anderen Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37;

Fig. 48 eine teilweise als Schnitt gezeichnete Stirnansicht der Vorrichtung nach Fig. 47;

Fig» 49 einen Schnitt längs der Linie XXXXIX-XXXXIX in Fig_o47;

Figo 50 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer anderen Weiterbildung der Vorrichtung nach Figo 37;

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Figo 51 einen Schnitt längs der Linie XXXXXI-XXXXXI in Fig_o50; und

Fig_o 52 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer anderen Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig» 37.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zum Gebrauch in Verbindung mit einer künstlichen Niere beschrieben, bei denen diejenigen Teile, welche den anhand von Fig. 1 beschriebenen Teilen der bekannten Vorrichtung 10 entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, so daß sich eine nähere Erläuterung erübrigen dürfte.

In Figo 2 bis 18 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Figo 2 und 3 zeigt einen Blutdialysator 10 mit einem Gehäuse 1 von allgemein länglicher Querschnittsform, dessen Schmalseiten einen halbrunden Querschnitt haben» Die durch die Abdeckungen 13 abgegrenzten Kammern 20 haben eine ähnliche Querschnittsform wie das Gehäuse 1, d_oh_o die Kammern besitzen keine gewinkelten Ecken, in denen Blut stagnieren könnte, so daß das zu dialysierende Blut das Gehäuse 1 durchströmen kann, ohne Klumpen oder Gerinnsel zu bilden. Alternativ könnte das Gehäuse 1 einen elliptischen Querschnitt oder einen rechteckigen Querschnitt mit vier abgerundeten Ecken haben_e Bei einer weiteren Ausführungsform könnte ein quadratischer Querschnitt mit abgerundeten oder gewinkelten Ecken vorhanden sein.

Die voneinander abgewandten Flachseiten 50 und 51 des Gehäuses 1 weisen jeweils mehrere Querschnittserweiterungen auf, die sich über die ganze Breite W dieser Flachseiten erstrecket Bei der hier beschriebenen Aus führungs form sind auf der Flachseite 50 drei Querschnittserweiterungen 52, 53 und 54 vorhanden, die durch Längsabstände d getrennt sind, und die andere

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Flachseite 51 ist auf ähnliche Weise mit drei Querschnittserweiterungen 66, 67 und 68 versehen, die ebenfalls durch Abstände d getrennt sind. Gemäß Fig. 3 sind die oberen Querschnittserweiterungen 66, 67, 68 längs der Achse der Vorrichtung 10 mit den unteren Querschnittserweiterungen 52, 53» 54 abwechselnd angeordnete Alle sechs Querschnittserweiterungen haben die gleiche Form₀ Betrachtet man Z₀B₀ die Querschnittserweiterung 67» ist ersichtlich, daß hierzu eine gekrümmte Wand 55 gehört, an die sich eine im wesentlichen ebene oder in einem geringen Ausmaß konkave Wand 56 anschließt. Die Länge der Querschnittserweiterung 67 entspricht gemäß Fig. 3 der Strecke D, die in der Längsrichtung des Bündels 6 aus Hohlfasern 5 gemessen wird_o Die Höhe der Querschnittserweiterung 67 entspricht der im rechten Winkel zur Längsachse des Faserbündels 6 gemessenen Strecke L. Das Faserbündel wird durch ebene Zwischenabschnitte 57 des Gehäuses 1 unterstützt, deren Länge jeweils der Strecke d entspricht

Die Querschnittserweiterungen 52, 53» 54, 66, 67 und 68 haben die Aufgabe, das Dialysat zu veranlassen, das Faserbündel 6 quer zu seiner Längsachse abwechselnd in der einen und der anderen Richtung zu durchströmen_o Die Beziehungen zwischen der Länge D der Querschnittserweiterungen, der Querabmessung A 'des Faserbündels 6 und der Länge d der ebenen Unterstützungsabschnitte 57 entsprechen den folgenden Gleichungen:

1/4 A < L < 4A .0.0.00000 (1)

A < U < ιc- A .0*000000. \^-)

O < d <T JJ 0000.00000 \J>) ·

Es hat sich gezeigt, daß sich der Querstrom des Dialysats erheblich verstärken läßt, wenn die vorstehenden Gleichungen befriedigt werden_o Bei der Ausführungsform nach Fig„ 2 und 3 ist die Strecke L etwa gleich der Strecke A, die Strecke D ist etwa gleich 3A, und diese Strecke ist außerdem etwa gleich 2d_o

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Die ebenen Unterstützungsabschnitte 57 sind jeweils zwischen benachbarten Querschnittserweiterungen 66 und 67 bzw. 67 und 68 bzw. 52 und 53 bzw₀ 53 und 54 angeordnet.

Das Gehäuse 1 ist gemäß Fig. 3 links neben der Querschnittserweiterung 66 mit einem Auslaßrohr 28 zum Abgeben des Dialysats und rechts neben der Querschnittserweiterung 54 mit einem Einlaßrohr 27 zum Zuführen des Dialysats versehene An der Querschnittserweiterung 68 ist ein Eintrittsstutzen 64 zum Zurückleiten des Dialysats mit einem Zuführungsschlitz 88 ausgebildet oder lösbar befestigt, damit zurückgeleitetes Dialysat in tangentialer Richtung in die Querschnittserweiterung 68 eingeleitet werden kann. Mit dem Eintrittsstutzen 64 ist ein Eintrittsrohr 29 verbunden. Auf entsprechende Weise ist an der Querschnittserweiterung 52 ein Austrittsstutzen 65 für das im Kreislauf geführte Dialysat mit einem Eintrittsschlitz 87 ausgebildet oder lösbar befestigt, damit das erneut umgewälzte Dialysat abgeführt werden kann, das der Querschnittserweiterung 52 in tangentialer Richtung zugeführt wird. An dem Austrittsstutzen 65 ist ein Austrittsrohr 26 befestigte Da der Eintrittsstutzen 64 und der Austrittsstutzen 65 jeweils einen Schlitz 88 bzw_o 87 und nicht etwa kreisrunde Öffnungen aufweisen, ist es möglich, das Dialysat laminar so durch das Faserbündel 6 zu leiten, daß es das Faserbündel abwechselnd in der einen und der anderen Richtung durchströmte An das Austrittsrohr 26 ist gemäß Fig. 2 eine Rückleitung 73 angeschlossen, die zu dem Eintrittsrohr 29 führt, und in die ein Rückschlagventil 74, eine Umwälzpumpe 75 und ein Durchflußregelventil 76 eingeschaltet sind_o Die Umwälzpumpe 75 kann als Schleuderpumpe, Axialpumpe, Kolbenpumpe oder Zahnradpumpe ausgebildet sein.

An das Austrittsrohr 28 ist gemäß Fig„ 2 eine Rohrleitung 77 zum Abgeben des Dialysats angeschlossen. In die Leitung 77, die zu einem nicht dargestellten Dialysatabgabebehälter führt, sind ein Rückschlagventil 78 und ein Durchflußregelventil 79

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eingeschaltete Mit dem Eintrittsrohr 27 ist gemäß Fig. 2 eine Speiseleitung 80 zum Zuführen von Dialysat verbunden, in die ein Rückschlagventil 81 und ein Durchflußregelventil 82 eingeschaltet sind, und die an einen nicht dargestellten Dialysat-Vorratsbehälter angeschlossen ist. Die Leitungen 73, 77 und bestehen aus einem Kunstharz, z.B. Polyvinylchloride Die Innenflächen dieser Leitungen können mit Silikon überzogen sein.

Wie erwähnt, hat das Gehäuse 1 einen länglichen Querschnitt, so daß die beiden Sndabschnitte des Faserbündels 6 und auch das Vergußmaterial 7 eine ähnliche längliche Querschnittsform besitzen,, Auch die beiden Abdeckungen 13 und die zugehörigen Befestigungsteile 17 und 18 haben eine der Form des Gehäuses 1 entsprechende Querschnittsform. Die beiden Enden des Gehäuses 1 sind auf ihrer Außenseite mit je einer Nut 70 versehen, und an den Innenflächen der Befestigungsteile 17 und 18 sind dazu passende Wulste 71 ausgebildet, so daß man die beiden Befestigungsteile auf die zugehörigen Enden des Gehäuses aufschieben kann, bis ihre Wulste 71 in die Nuten 70 einrasten, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, um das Vergußmaterial 7 und die Abdeckungen 13 zwischen dem Gehäuse einerseits und den Befestigungsteilen 17 und 18 andererseits festzuhalten,, Haben die Enden des Gehäuses 1 und die Befestigungsteile 17 und 18 einen kreisrunden Querschnitt, kann man zwischen ihnen Gewindeverbindungen vorsehen. In diesem Fall paßt sich das Faserbündel 6 zwischen den Enden des Gehäuses 1 der Querschnittsform der Durchdringungszone 25 innerhalb des Gehäuses an, die einen länglichen Querschnitt hat, da das Faserbündel flexibel ist.

Zwischen der Breite W der Durchdringungszone 25 und ihrer Dicke A besteht vorzugsweise eine solche Beziehung, daß der Ausdruck W = kA, wobei k größer als 1, jedoch kleiner als 40 istο Im Hinblick darauf,daß eine möglichst starke Querströmung erzielt werden soll, liegt k zweckmäßig zwischen 1,5 und 20 und vorzugsweise zwischen 2 und 10_o Die Querschnittsfläche

2 der Durchdringungszone 25 beträgt etwa 15 bis 30 cm und kann

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z.B. etwa 20 cm betragen. Die Hohlfasern 5 nehmen etwa 10 bis 60 VoI-^o der Durchdringungszone 25 und bei einer bestimmten Ausführungsform z.B. etwa 35 Vol-$ ein_o Daher, steht für das Dialysat in der Durchdringungszone 25 ein Raumanteil von etwa 40 bis 90 VoI-^ und in dem genannten Fall von etwa 65 VoI-^o zur Verfügung.

Die Querschnittserweiterungen 52, 53» 54, 66, 67 und 68 haben zur Erzeugung der gewünschten Querströmung eine bestimmte Querschnittsform in der Längsrichtung, die im folgenden bezüglich der Querschnittserweiterung 67 anhand von Fig. 4A bis 4C beschrieben wird, wo verschiedene Ausführungsformen dargestellt sind.

In Fig. 4A bis 4C ist ein Punkt Q bezeichnet, an dem die gekrümmte Wand 55 der Querschnittserweiterung 67 den flachen Tragabschnitt 57 des Gehäuses 1 schneidet, bzw. an dem genauer gesagt die die Innenfläche der gekrümmten Wand 55 bestimmende Linie die die Innenfläche des ebenen Tragabschnitts 57 bestimmende Linie schneidet. Der Punkt R bezeichnet den Punkt, an dem die ebene Wand 56 der Querschnittserweiterung 67 den nächsten ebenen Tragabschnitt 57 des Gehäuses schneidet, bzw. an dem genauer gesagt die die Innenfläche der ebenen Wand 56 bestimmende Linie die die Innenfläche des ebenen Tragabschnitts bestimmende Linie schneidet. Der Punkt P liegt in der Mitte zwischen den Punkten Q und R₀ Bei Fig. 4A handelt es sich um einen Schnitt längs einer Ebene, die durch die Längsachse des Faserbündels 6 und die Höhe der Querschnittserweiterung 67 bestimmt ist₀ In dieser Ebene ist eine Linie A1 gezogen, die sich von dem Mittelpunkt P aus unter einem Winkel von 10 zu dem ebenen Tragabschnitt 57 nach links, d.h. in der Strömungsrichtung des Dialysats 35, erstreckt, und es ist eine weitere Linie A2 eingezeichnet, die von dem Mittelpunkt P aus unter einem Winkel von 20° zu dem ebenen Tragabschnitt 57 nach links verläuft_o Ferner ist in Fig. 4A an die gekrümmte Wand 55 an einem beliebig gewählten Punkt S' zwischen den Linien A1 und A2 eine Tangente B angelegt» Zwischen der Tangente B und der den

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ebenen Tragabschnitt 57 bestimmenden Linie ist ein Winkel ot vorhandene Auf ähnliche Weise ist in die vorstehend genannte Ebene eine Linie C1 eingezeichnet, die sich von dem Mittelpunkt P aus unter einem Winkel von 10 zu dem ebenen Tragabschnitt 57 nach rechts entgegen der Strömungsrichtung des Dialysats 35 erstreckt, und es ist eine weitere Linie C2 eingezeichnet, die von dem Mittelpunkt P aus unter einem Winkel von 20° zu dem ebenen Tragabschnitt 57 nach rechts verläuft_β Schließlich ist eine weitere Tangente D an die ebene Wand 56 an einem beliebig gewählten Punkt T auf dieser Wand zwischen den Linien C1 und C2 angelegt. Zwischen der Tangente D und dem ebenen Tragabschnitt 57 ist ein Winkel θ vorhanden.

Umfangreiche Untersuchungen haben gezeigt, daß sich eine Querströmung in einem sehr hohen Ausmaß erreichen läßt, wenn die Winkel ot und θ entsprechend den folgenden Gleichungen gewählt werden:

30° < ot < 90° ..O.O...O. (4)

5° < θ < 80° ..„o.e.... (5)

Werden Winkel gewählt, die in den genannten Bereichen liegen, wird das Ausmaß der "Kanalisierung¹¹ des Dialysats 35 entlang der Wand des Gehäuses 1 wirksam eingeschränkt, so daß die Strömungskomponente des Dialysats, die sich quer zu dem Faserbündel 6 bewegt, vergrößert wird. Hierauf wird im folgenden anhand von Versuchsergebnissen näher eingegangen.

Liegt der Winkel <* im Bereich von 45° bis 90°, lassen sich besondersgute Ergebnisse erzielen_o Gemäß Fig_e 4A strömt das Dialysat 35 längs der Innenfläche der Querschnittserweiterung 67, um dann das Faserbündel 6 unter einem gewünschten Winkel zu seiner Längsachse zu durchqueren« Je näher sich der Winkel ot einem Winkel von 90° annähert, desto stärker wird die Querströmungskomponente des Dialysats_o Da das Dialysat hierbei das

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Faserbündel 6 abwechselnd in der einen und der anderen Achtung durchquert, ergibt sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Dialyse. Da der Dialysatstrom 35 auf die Außenflächen der Hohlfasern 5 auftrifft, entsteht außerdem eine Turbulenz, so daß es möglich ist, sich auf den Außenflächen der Hohlfasern bildende Grenzschichten zu zerstören,, Auf diese Weise lassen sich große Unterschiede bezüglich der Konzentrationswerte der betreffenden Stoffe zwischen den Außen- und Innenflächen der Hohlfasern aufrechterhalten, wodurch der Ablauf der Dialyse gefördert wird.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich ferner erzielen, wenn der winkel θ im Bereich von 5° bis 60° liegt. Gemäß Fig. 4A kann das von der vorausgehenden Querschnittserweiterung 54 kommende Dialysat zügig in die Querschnittserweiterung 67 eintreten, da ihm kein Widerstand entgegengesetzt wird. Die Strömungsrichtung des Dialysats wird entlang der Innenfläche der Querschnittserweiterung 67 geändert, und schließlich strömt das umgelenkte Dialysat in der Querrichtung durch das Faserbündel 6, wie es vorstehend beschrieben ist.

Da sich eine starke Querströmung erzielen läßt, wenn die Winkel <* und θ den vorstehenden Gleichungen (4) und (5) entsprechen, wird die Form der Querschnittserweiterung 67 vorzugsweise entsprechend diesen Gleichungen gewählt. Jedoch richtet sich das Ausmaß, in dem der Winkel oc zur Erzeugung einer Querströmung beiträgt, nach der Größe des Winkels Θ. Die Ergebnisse werden umso besser, je weiter sich der Winkel oc einem rechten Winkel annähert.

Fig. 4B zeigt eine Ausführungsform, bei der die Winkel oc und θ den kleinsten Wert haben, der den Gleichungen (4) und (5) entspricht. Eine wirksame Querströmung läßt sich sogar bei der Anordnung nach Fig. 4B erzielen. Fig. 4C zeigt eine Ausführungsform, bei der die Winkel oc und θ entsprechend den Gleichungen (4) und (5) jeweils den größten Wert innerhalb des betreffenden Bereichs haben. Auch bei dieser Anordnung läßt sich

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eine starke Querströmung erzielen.

Die Winkel co und θ werden zwar durch die Tangenten B und D bestimmt, doch hat es sich gezeigt, daß die Form der Querschnitts erweite rung 67 zwischen der Linie A1 und dem ebenen Tragabschnitt 57 sowie zwischen der Linie C1 und dem zugehörigen ebenen Tragabschnitt 57 nur einen geringen Einfluß auf die Erzeugung einer Querströmung hat, so daß diese Teile der Querschnittserweiterung z_oB. eine ebene, eine konkave oder eine konvexe Form erhalten können· Die Form der Querschnittserweiterung 67 ist zwischen den Linien A2 und C2 gegenüber dem Faserbündel 6 vorzugsweise konvex, so daß das Dialysat 35 zügig längs der Innenfläche der Querschnittserweiterung strömen und durch sie umgelenkt werden kann_o

Gemäß Fig₀ 3 ist das Faserbündel 6 zwischen den oberen Querschnittserweiterungen 66, 67 und 68 einerseits und den unteren Querschnittserweiterungen 52, 53 und 54 andererseits angeordnet, die paarweise in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sindo Somit neigt das aus einer Querschnittserweiterung austretende Dialysat 35 dazu, nach dem Durchqueren des Faserbündels 6 in die nächste gegenüberliegende Querschnittserweiterung einzutreten, so daß es das Faserbündel in dem Gehäuse 1 zügig abwechselnd in der einen und der anderen Richtung durchströmte

Im folgenden ist ein Verfahren zum Betreiben eines Blutdialysators in Gestalt der ersten Ausführungsform 10 der Erfindung beschriebenο

Frisches Dialysat 35 wird gemäß Fig. 2 dem Eintrittsstutzen über die Speiseleitung 80, das Rückschlagventil 81 und das Durchflußrege!ventil 82 von einem Dialysat-Vorratsbehälter aus zugeführt. Der Dialysatdurchsatz wird z.B. mit Hilfe des Ventils 82 auf einen Wert von etwa 200 ml/min eingeregelt«. Das Dialysat 35 wird dem Gehäuse 1 gemäß Fig. 3 über die Mündung 85 des Eintrittsstutzens 27 zugeführt, woraufhin es das Ge-

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- 18 häuse längs einer zickzackförmigen Bahn durchströmt_o

Sobald das Gehäuse 1 hinreichend mit Dialysat gefüllt ist, wird die Umwälzpumpe 75 in Betrieb gesetzt, so daß dem Gehäuse über die Speiseleitung 80 ständig weiteres Dialysat zugeführt wird. Somit ist die Dialysatmenge, die von dem Austrittsstutzen 28 je Zeiteinheit abgegeben wird, gleich dem Dialysatdurchsatz des Eintritts Stutzens 27. Das Dialysat wird über das Rückschlagventil 78 und das Durchflußregelventil 79 an einen nicht dargestellten Sammelbehälter abgegebene

Unter dem Einfluß der Umwälzpumpe 75 strömt das Dialysat 35 von dem Eintrittsstutzen 29 aus gemäß Fig. 2 von rechts nach links durch die Durchdringungszone 25, um dann über die Austrittsöffnung 87 und den Austrittsstutzen 26 zu der Rückumwälzleitung 73 zu gelangen,, Hierauf wird das Dialysat dem Gehäuse 1 über das Rückschlagventil 74, die Umwälzpumpe 75 und das Durchflußregelventil 76 sowie den Eintrittsstutzen 29 erneut zugeführt,, Die Durchsatzgeschwindigkeit des erneut umgewälzten Dialysats kann etwa 5000 ml/min betragen»

Das Dialysat 35 tritt über die Eintrittsöffnung 88 gemäß Fig„3 zuerst in die Querschnittserweiterung 68 ein, um dann über die Innenfläche dieser Querschnittserweiterung zu strömen. Hierauf durchdringt das Dialysat das Faserbündel 6, um zu der Querschnittserweiterung 54 zu gelangen, da diese Querschnittserweiterung der Strömung einen geringeren Widerstand entgegensetzt als die Durchdringungszone 25. Nunmehr strömt das Dialysat längs der Innenfläche der Querschnittserweiterung 54, woraufhin es erneut das Faserbündel 6 durchströmte Ba die verschiedenen Querschnittserweiterungen in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sind, folgt das Dialysat in dem Gehäuse insgesamt einer wellenförmigen Bahn, und es bewegt sich im Gegenstrom zu dem durch die Hohlfasern 5 strömenden Blut 36. Der Dialysatstrom weist eine erhebliche Querkomponente im rechten Winkel zur Längsachse des Faserbündels 6 auf.

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Da die Eintrittsöffnung 88 des Eintrittsstutzens 29 als Schlitz ausgebildet ist, der sich über die ganze Breite der Durchdringungszone 25 erstreckt, läßt sich ein gleichmäßiges Strömen des Dialysats gegenüber dem Faserbündel erzielen. Da auch die Mündung 57 des Austrittsrohres 26 einen sich über die ganze Breite der Durchdringungszone 25 erstreckenden Schlitz bildet, kann das Dialysat gleichmäßig gesammelt und aus dem Gehäuse 1 abgeführt werden, und daher werden alle Teile des Faserbündels von dem Dialysat in der Querrichtung durchströmt.

Das frische Dialysat 35 wird dem Gehäuse 1 über die Eintrittsöffnung 85 zugeführt und aus dem Gehäuse über die Austrittsöffnung 86 im wesentlichen mit der gleichen Durchsatzgeschwindigkeit abgeleitet. Der durch das Dialysat gebildete Querstrom, der von dem Eintrittsstutzen 27 ausgeht, trifft auf die Hohlfasern 5» so daß sich turbulente Strömungen ausbilden.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird in dem Gehäuse 1 eine sehr wirksame Querströmung des Dialysats hervorgerufen, so daß die sich an den durch die Hohlfasern 5 gebildeten Membranen entwickelnden Grenzschichten durch die turbulente Strömung zerstört werden. Daher ist es in der erwünschten Weise möglich, einen erheblichen Unterschied bezüglich der Konzentration bestimmter Stoffe in dem Blut 36 und dem Dialysat 35 aufrechtzuerhalten, wobei die beiden Flüssigkeiten durch die Membranen getrennt gehalten werden. Daher läßt sich ein hoher Wirkungsgrad der Dialyse erreichen. Der durch das Dialysat gebildete Querstrom durchdringt mit hoher Geschwindigkeit den mittleren Teil des Faserbündels 6, so daß sich darin eine turbulente Strömung ausbildet. Die Strömungsgeschwindigkeit des den mittleren Teil des Faserbündels durchsetzenden Dialysats 35 kann erheblich höher sein als bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1„

Wird die Rückumwälzgeschwindigkeit des Dialysats gesteigert, strömt das Dialysat erheblich schneller durch die Durchdrin-

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gungszone 25, so daß die auf den durch die Hohlfasern gebildeten Membranen entstehenden Grenzschichten in einem höheren Maße zerstört werden. Man kann das Ausmaß dieser Zerstörung der Grenzschichten durch entsprechendes Ändern der Rückumwälzgeschwindigkeit des Dialysats variieren.»

Im folgenden wird auf die Beziehungen zwischen den Winkeln cc und θ und dem Wirkungsgrad der Dialyse anhand von Versuchsergebnissen näher eingegangen.

Die Versuchsbedingungen waren wie folgt:

Hohlfasern

Material: "Cuprophane" (Zellulose) Außendurchmesser (trocken): 247 Mikrometer Innendurchmesser (trocken): 215 Mikrometer Wirksame Länge: 190 mm

Anzahl der Fasern: 7800

2 Gesamte Membranfläche des Hohlfaserbündels: 1 m

Gehäuse

Querschnitt im rechten Winkel zu den Hohlfasern:

2
73 mm χ 17»5 mm = 12,8 cm

Packungsdichte der Hohlfasern (Volumen der durch das Dialysat zum Aufquellen gebrachten Hohlfasern im Vergleich zum Volumen der von den Hohlfasern auszufüllenden Durchdringungszone):
42 Vol-%

Durchdringungs zone
Länge D: 38 mm
Höhe L: 12 mm
Abstand d zwischen benachbarten Querschnittserweiterungen:

23 mm

Der Dialysewirkungsgrad D ist nach Wolff durch nachstehende Formel auszudrücken:

- ^Qb Cbi - Cdi 609832/ÜÖ68

(6)

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Hierin bezeichnet Db einen Dialysewirkungsgrad für Blut, Qb die Blut-Durchsatzgeschwindigkeit, Cbi die Konzentration des Blutes an der Eintrittsöffnung, Cdi die Konzentration des Dialysats an der Eintrittsöffnung und Cbo die Konzentration des Blutes an der Austrittsöffnung.

Der Dialysewirkungsgrad Dd für das Dialysat ist durch die folgende Formel gegeben:

vyu _ r\f3 L'CLO "" OO-i ο··ο·οοοοο \ I J

^ut) - ^ua Cbi - Cdi

Hierin bezeichnet Qd die Durchsatzgeschwindigkeit des Dialysats und Cdo die Konzentration des Dialysats an der Austrittsöffnung. Normalerweise wird hauptsächlich mit der Größe Db gearbeitete

Bei Qb = 200 ml/min und Qd = 500 ml/min führten Versuche zu den nachstehenden Ergebnissen:

OC (Grad)

17 17 17 20 20 30 30 30 40 40 40 50 50 50 60

θ (Grad)	Dialyse-Wirkungsgrad bei Harnstoff (ml/min)
40	139
12	141
30	141
45	137
4	139
4	141
40	160
90	133
40	169
45	167
110	140
4	148
45	170
110	144
4	156

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oc(Grad)	θ (Grad)
60	36
60	10
70	5
70	32
70	10
85	4
85	35
85	105
90	5
90	30
90	90
100	30
100	45
100	110

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Dialys e-¥irkungs grad bei Harnstoff (ml/min)

172 170 148 175 150 149 176 141 162 180 150 150 142 130

Die vorstehenden Ergebnisse sind in Fig_o 5 und 6 graphisch dargestellt, wobei Fig. 5 die Beziehung zwischen dem Winkel Ot und dem Dialysewirkungsgrad bei Harnstoff für Winkel, θ zwischen 5 und 80 veranschaulicht. In Fig. 5 bezeichnen die Kreise die vorstehenden Versuchsergebnisse, während die geschwärzten Punkte die Ergebnisse anderer Versuche bezeichnen» Figo 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Winkel θ und dem Dialysewirkungsgrad bei Harnstoff für Winkel Ot im Bereich von 30° bis 90°_o In Fig. 6 bezeichnen die Kreise wiederum die vorstehenden Versuchsergebnisse, während die geschwärzten Punkte für die Ergebnisse anderer Versuche ge.lten_o

Gemäß Fig₀ 5 lassen sich hervorragende Werte des Dialysewirkungsgrades von über etwa 150 ml/min erzielen, wenn der Winkel ot zwischen 30° und 90° liegt, während der Winkel θ zwischen 5° und 80° liegt. Wählt man für den Winkel OC einen Wert zwischen 45° und 90°, lassen sich hervorragende Ergebnisse er-

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zieleno Gemäß Fig. 6 werden hervorragende Dialysewirkungsgrade erzielt, wenn der Winkel θ zwischen 5° und 80° und der Winkel cc zwischen 30° und 90° liegt«, Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der Winkel 9 zwischen 5° und 60° und insbesondere zwischen 10° und 45° liegt.

Somit ist durch Versuche nachgewiesen worden, daß man einen Dialysator mit hohem Wirkungsgrad erhält, wenn für die Winkel oC und θ die Gleichungen (4) und (5) erfüllt sind_e Andererseits hat es sich gezeigt, daß sich der Dialysewirkungsgrad verringert, wenn die Winkel 06 und θ außerhalb der durch die Gleichungen (4) und (5) festgelegten Bereiche liegen. Fig. 7A bis 7F zeigen Beispiele für Anordnungen, bei denen das Dialysat die Querschnittserweiterungen des Gehäuses 1 auf ungünstige Weise durchströmt. Bei den Anordnungen nach Fig_o 7A und 7B, bei denen der Winkel O^ zu klein ist, besteht eine Gefahr des SOg₀ "Kanalisierens". Bei den Anordnungen nach Fig_o 7B und 7C, bei denen der Winkel θ zu groß bzw₀ zu klein ist, besteht die Gefahr des Auftretens einer verwirbelten Strömung in den Querschnittserweiterungen des Gehäuses, so daß sich die gewünschte wirksame Querströmung nicht erzielen läßt«, Bei den Anordnungen nach Fig. 7D bis 7F, bei denen der Winkel O^ zu groß und der Winkel θ zu groß bzwo zu klein ist, entstehen Wirbel am Austrittsende und/oder am Eintrittsende der Querschnittserweiterung 67» so daß sich die Querströmungskomponente verkleinert und sich eine "Kanalisierung" des Dialysats einstellt.

Es hat sich gezeigt, daß sich in den Querschnittserweiterungen 52, 53» 54, 66, 67 und 68 des Gehäuses eine sehr wirksame Querströmung erzielen läßt, wenn die Höhe L und die Länge D (Fig<>3) der Querschnittserweiterungen in den durch die Gleichungen (1) und (2) bestimmten Bereichen liegen.

Fig₀ 11A zeigt einen Fall, in dem die Gleichung (1) nicht erfüllt ist, da die Höhe L weniger als 1/4 der Strecke A beträgt. Die Höhe der Querschnittserweiterungen 52, 53, 66 und 67 variiert in diesem Fall nur relativ wenig, und daher strömt das

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Dialysat 35 nahezu in Richtung der Längsachse des Faserbündels 6, und die Querströmungskomponente gegenüber dem Faserbündel ist sehr klein, obwohl das Dialysat tatsächlich auch in die Querschnittserweiterungen eintritt_o

Fig_o 11B zeigt einen Fall, in dem die Gleichung (2) nicht erfüllt ist, da die Länge D kleiner ist als die Strecke A. Die Abmessungen der Querschnittserweiterungen 53» 66 und 67 sind im Vergleich zu denen des Faserbündels 6 sehr klein, und daher kann der durch das Dialysat 35 gebildete Querstrom den mittleren Teil des Faserbündels nicht erreiche, was zu ungünstigen Wirkungen führte

Figo 11C zeigt einen Fall, in dem die Gleichung (1) nicht erfüllt ist, da die Höhe L mehr als dem Vierfachen der Strecke A entspricht. Da die Höhe L der Querschnittserweiterungen 53, 66 und 67 relativ groß ist, bilden sich gemäß Figo 11C in Teilen der drei Querschnittserweiterungen Wirbel aus, so daß das Dialysat 35 die Vorrichtung nicht zügig durchströmt und das Ausmaß der Querströmung gegenüber dem Faserbündel verringert wird«

Fig. 11D zeigt einen Fall, in dem die Gleichung (2) nicht erfüllt ist, da die Länge D größer ist als das Zwölffache der Strecke A₀ Die Länge der Querschnittserweiterung 66 ist zu groß, so daß der aus der Querschnittserweiterung 66 entweichende Dialysatstrom gegenüber der Strömung nachgibt, die sich längs des Faserbündels 6 ausbildet, so daß das Faserbündel nicht wirksam in der Querrichtung von dem Dialysat durchströmt werden kann_o

Figo 11E zeigt einen Fall, in dem zwar die Gleichungen (1) und (2) erfüllt sind, in dem jedoch die Anordnung nicht der Gleichung (B) entspricht, da die Strecke d größer ist als die Strecke D. Bei dieser Anordnung trifft ein Teil des Dialysats 35, der von der Querschnittserweiterung 53 aus von unten nach oben durch das Faserbündel 6 strömt, auf das linke Ende des ebenen Tragabschnitts des Gehäuses 1, wodurch natürlich die

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Strömungsrichtung verändert wird_o Daher ist es nicht möglich, den gesamten Dialysatstrom aus der Querschnittserweiterung zügig in die Querschnittserweiterung 66 übertreten zu lassen. Hierdurch wird die Erzeugung einer intensiven Querströmung des Dialysats durch die Querschnittserweiterung 66 gestörte Daher ist es vorzuziehen, die Forderungen der Gleichung (3) zu erfüllen, damit sich eine wirksame Querströmung ausbildet.

Die strecke D kann auch auf Null verkürzt werden. Fig. 12 zeigt eine solche Anordnung,, Hierbei sind zwischen den Querschnittserweiterungen 52 und 53 sowie den Querschnittserweiterungen und 54 auf der Unterseite 50 des Gehäuses 1 gekrümmte Abschnitte 83 vorhanden, die sich an die Querschnittserweiterungen 52, 53 und 54 so anschließen, daß sich durch eine Sinuskurve begrenzte Räume ergebene Entsprechend sind gekrümmte Abschnitte 84 zwischen den Querschnittserweiterungen 66 und 67 sowie den Querschnittserweiterungen 67 und 68 auf der Oberseite 51 des Gehäuses vorhanden, die sich ebenfalls an die Querschnittserweiterungen so anschließen, daß Räume vorhanden sind, die durch eine sinuswellenförmig gekrümmte Wand begrenzt werden<> Die Tragabschnitte 57 der gekrümmten Abschnitte 83 und 84, die das Faserbündel 6 unterstützen, liegen den zugehörigen Scheiteln der Querschnittserweiterungen 52, 53» 54, 66, 67 und 68 gegenüber,, Daher kann das Dialysat 35 zügig in die Querschnittserweiterungen eintreten und von diesen aus das Faserbündel 6 gleichmäßig durchströmen_o

Figo 13 zeigt eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 12, bei der sich die Querschnittserweiterungen jeweils aus einem nur leicht gekrümmten Abschnitt 89 und einem stärker gekrümmten Abschnitt 90 zusammensetzen,, Hierbei wird das Dialysat 35 an den leicht gekrümmten Abschnitten 89 entlanggeleitet und dann durch die stärker gekrümmten Abschnitte 90 plötzlich so umgelenkt, daß es das Faserbündel 6 in der Querrichtung durchströmte Somit läßt sich bei der Anordnung nach Fig. 13 ebenfalls eine wirksame Querströmung hervorrufen_o

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Normalerweise variiert der Dialysewirkungsgrad in Abhängigkeit von der Durchsatzgeschwindigkeit des Dialysats und dem Molekulargewicht der zu dialysierenden Stoffe„ Figo 8 veranschaulicht die Beziehung zwischen vier verschieden hohen Durchsatzgeschwindigkeiten V1 bis V4 des Dialysats, dem Molekulargewicht der zu dialysierenden Stoffe und dem Wirkungsgrad der Dialyse. Gemäß Fig_o 8 verringert sich der Dialysewirkungsgrad mit abnehmendem Molekulargewicht der zu dialysierenden stoffe. Je höher die Durchsatzgeschwindigkeit des Dialysats ist, desto höher wird der Wirkungsgrad, was insbesondere für Stoffe mit niedrigerem Molekulargewicht gilt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß man die Wirkung dieser Erscheinung, die sich nachteilig auf das Wohlbefinden des Patienten auswirkt, da eine ungleichmäßige Dialyse erfolgt, dadurch beseitigen kann, daß man den größten Teil des Dialysats erneut umwälzt, so daß ständig nur ein Teil des Dialysats abgeführt wird_o Fig. 9 veranschaulicht die Wirkung einer erneuten Umwälzung des Dialysats auf den Wirkungsgrad der Dialyse. In Fig. 9 gilt die Kurve N1 für den Fall, daß das Dialysat die Vorrichtung nur einmal mit der hohen Geschwindigkeit durchströmt, die der Durchsatzgeschwindigkeit V4 nach Fig_o 8 entspricht,, Die Beziehung zwischen dem Dialysewirkungsgrad und dem Molekulargewicht des zu dialysierenden Stoffs ähnelt der entsprechenden Beziehung nach Fig. 8. Die Kurve N1 in Fig_o 9 zeigt, daß ein bestimmter Stoff um so schneller dialysiert wird, je niedriger sein Molekulargewicht isto

Wird das Dialysat in der Vorrichtung erneut umgewälzt, erhöht sich die Konzentration eines Stoff mit niedrigerem Molekulargewicht in dem umgewälzten Dialysat. Daher wird der Konzentrationsunterschied zwischen dem Blut und dem Dialysat bei dem Stoff mit dem niedrigeren Molekulargewicht kleiner, wodurch praktisch eine zu schnelle Dialyse bei diesem Stoff verhindert wird, so daß sich die Unterschiede bezüglich des Dialysewirkungsgrades bei Stoffen von unterschiedlichem Molekulargewicht ausgleichen lassen.

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Bei bestimmten Ausführungsformen der Erfindung nehmen die Querströmungskomponenten und daher auch der Dialysewirkungsgrad zu, wenn die Durchsatzgeschwindigkeit des umgewälzten Dialysats erhöht wird_o Außerdem verringern sich die auf Unterschiede bezüglich des Molekulargewichts zurückzuführenden Unterschiede bezüglich des Wirkungsgrades der Dialyse bei zunehmender Durchsatzgeschwindigkeit des umgewälzten Dialysats, wie es in Fig. 9 durch die Kurven N2, N3 und N4 veranschaulicht ist.

Somit ist es durch entsprechendes Regeln der Zufuhr, der Abfuhr und der Umwälzung des Dialysats möglich, verschiedene Stoffe jeweils in der gewünschten Weise zu dialysieren und den Dialysewirkungsgrad je Raumeinheit des Dialysats zu steige rn_o

In Fig«, 8 und 9 ist angenommen, daß die in dem Blut enthaltenen Stoffe von unterschiedlichem Molekulargewicht in nahezu gleich großen Mengen vorhanden sind, und daß die betreffenden Stoffe anfänglich in dem Dialysat nicht enthalten sind₀

Im Vergleich zu Dialysatoren mit Rohrschlangen oder Platten läßt sich bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung mit Hohlfasern zum Dialysieren von Blut ein guter Dialysewirkungsgrad erzielen. Im Hinblick hierauf wurde bis jetzt eine Steigerung der Durchsatzgeschwindigkeit des Dialysats nicht ernsthaft in Betracht gezogen, denn Unterschiede bezüglich des Dialysewirkungsgrades bei verschiedenen Stoffen treten in zunehmendem Maße auf, wenn man die Durchsatzgeschwindigkeit des Dialysats erhöht. Außerdem tritt bei dem bekannten Blutdialysator mit Hohlfasern das sog. "Kanalisieren" in zunehmendem Maße auf, wenn die Durchsatzgeschwindigkeit erhöht wird, so daß eine große Menge des Dialysats vergeudet wird«.

Ferner wurde bis jetzt angenommen, daß sich der Dialysewirkungsgrad beim erneuten Umwälzen des Dialysats verringert,

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denn die Konzentration der dialysierten Stoffe in dem Dialysat nimmt zu, und hierdurch werden die Konzentrationsunterschiede zwischen dem Blut und dem Dialysat verkleinert.

Bei Vorrichtungen nach der Erfindung, bei denen eine Querströmung des Dialysats auftritt, wird das "beschriebene "Kanalisieren" vermieden, und dies führt zu einer Verbesserung des Dialyse Wirkungsgrades und des Dialysegleichgewichts, obwohl das Dialysat umgewälzt wird. Außerdem besteht nur eine geringe Gefahr, daß sich ungünstige Auswirkungen auf den Patienten ergeben, denn das Ungleichgewicht der Dialyse bei verschiedenen Stoffen wird ausgeglichen. Außerdem ist es möglich, das Ungleichgewicht der Dialyse durch entsprechendes Einstellen der Rückumwälzgeschwindigkeit entsprechend dem körperlichen Zustand des Patienten zu regeln, d_oh. der Patient kann entsprechend seinen Krankheitssymptomen behandelt werden.

Die Durchsatzgeschwindigkeit des das Gehäuse durchströmenden Dialysats liegt zweckmäßig zwischen etwa 200 und 10 000 ml/min und beträgt vorzugsweise etwa 400 bis 5000 ml/min. Hierbei ist es zweckmäßig, für das Verhältnis zwischen der Durchsatzgeschwindigkeit des zugeführten frischen Dialysats und derjenigen des umgewälzten Dialysats einen Wert von etwa 1:50 bis 1:0,5 und vorzugsweise von etwa 1:30 bis 1:1 zu wählen. Hierbei kann man das Dialysat dadurch regenerieren, daß man es durch ein Adsorptionsmittel leitet und es dem Dialysator erneut zuzuführen, ohne daß frisches Dialysat beigefügt wird.

Die Verfahren zum Zu- und Abführen des frischen Dialysats beschränken sich nicht auf die bezüglich der Vorrichtung nach Fig. 2 gegebene Beschreibung. Fig_o 10 zeigt eine Weiterbildung der Vorrichtung nach Figo 2, bei der das Austrittsrohr 77 von der Umwälzleitung 73 abzweigt, während die Speiseleitung 80 an die Rückumwälzleitung 73 angeschlossen ist. Somit ist die Vorrichtung durch Änderungen bezüglich der Anschlüsse der Austrittsleitung 77 und der Speiseleitung 80 vereinfacht, doch

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läßt sie sich in der gleichen Weise betreiben wie die Vorrichtung nach Fig. 2.

Ferner kann man die Querschnittserweiterung 67 nach Fig. 4A in der aus Fig. 14 ersichtlichen Weise abändern. Gemäß Figo 14 ist zwischen der einen erheblichen Raum einnehmenden Querschnittserweiterung 66 und dem das Faserbündel 6 unterstützenden ebenen Abschnitt 57 ein flacher bzw. gerader Abschnitt 58 vorhanden, so daß eine größere Menge des Dialysats in die Querschnitts erweite rung 66 eingeleitet werden kann. Domit begrenzt der ebene Abschnitt 58 eine Einleitungszone. Bei dieser Anordnung läßt sich eine stärkere Querströmung erreichen. Der flache Abschnitt 58 ist gegen die Längsachse des Faserbündels 6 unter dem Winkel ß geneigt und schneidet den ebenen Tragabschnitt 57 an dem Punkt U₀ Längs des Faserbündels 6 hat der ebene Abschnitt 58 die Länge m₀ Die Länge des ebenen Tragabschnitts 57, d.ho der Abstand zwischen dem Punkt U und dem Punkt Q auf der benachbarten Querschnittserweiterung 67, ist durch die Strecke η gegeben, die der weiter oben genannten Länge d entspricht. Die Strecken m und η sowie der Winkel ß sollen vorzugsweise die nachstehenden Gleichungen erfüllen:

1/3	A < m <	6A	·οοοο·οο·· vöy
1/3	A ^ η ^	6A	• •••·οο·οο V -ζ /
0,1	<n/m<	10	·ο··οοο·οο \ I vJ /
2°	< ß <	20°	• ·ο··οο··· \ M/

Hierin bezeichnet A gemäß Fig₀ 15 die Tiefe der Durchdringungszone 25ο In diesem Fall ist angenommen, daß die Gleichungen (1) und (2), die für die Höhe L und die Länge D¹ der Querschnittserweiterung 66 nach Fig. 15 gelten, erfüllt sind. Vorzugsweise liegt m zwischen 1/2 A und 6A, während η zwischen 1/2 A und 6A liegt_o

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Gemäß Fig. 15 wird in einem Bereich 59, der von dem ebenen Tragabschnitt 57, dem flachen Abschnitt 58 und der gestrichelten Linie 59 umgeben ist, und der einem Bereich benachbart ist, in dem sich gemäß Fig. 3 die uuerströmung ausbildet, das Dialysat 35 durch die durch den flachen Abschnitt 58 abgegrenzte Einleitungszone so geführt, daß es zügig in die Querschnittserweiterung 66 eintritt, wodurch die Querströmung verstärkt wird ο

Bei den Vorrichtungen nach Figo 3 und 4A läßt sich das Dialysat 35 in dem Bereich 59, in dem nur eine geringe Querströmung auftritt, nicht wirksam in die Querschnittserweiterung 66 einleiten. Bei der Vorrichtung nach Fig_o 14 kann dagegen das Dialysat in dem Bereich 59 nach Fig. 15 in der Querschnittserweiterung 66 gut gesammelt werden, da der flache Einleitungsabschnitt 58 vorhanden ist.

Wenn die Strecke m nicht der Gleichung (8) entspricht, d.h. wenn der flache Abschnitt 58 eine zu große oder zu kleine Länge hat, ist es schwierig, das Dialysat von dem Bereich 59 aus auf wirksame Weise in die Querschnittserweiterung 66 einzuleiten_o Entspricht die Strecke η nicht den Gleichungen (9) und (1O), ergibt sich ein ähnlicher Nachteil. Soll die richtige Länge der Strecken m und η ermittelt werden, ist die Gleichung (10) zu berücksichtigen. Ist der Winkel ß zu klein, d.h. entspricht er nicht der Gleichung (11), entspricht die Vorrichtung nach Fig. 15 derjenigen nach Fig. 4A₀ Ist der Winkel ß zu groß, d_oh. entspricht er nicht der Gleichung (11), erweist es sich als schwierig, die gewünschte Querströmung zu erzielen« Bei der Querschnittserweiterung 66 ist der Winkel ß vorzugsweise kleiner als der Winkel Θ. Der flache Abschnitt 58 braucht nicht in jedem Fall in der aus Fig. 14 ersichtlichen Weise eben zu sein, sondern man könnte ihn auch konkav oder konvex ausbilden,.

In Fig. 16 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dar-

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gestellt, die sich von der ersten Ausführungsform bezüglich der Gestaltung der Querschnittserweiterungen und des Verfahrens zum Umwälzen des Dialysats unterseheidet„ Diejenigen Teile der Vorrichtung nach Fig. 16, welche Teilen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigen dürfte.

Über die Länge des Gehäuses 1 sind vier untere Querschnittserweiterungen 100, 101, 102 und 103 sowie drei obere Querschnittserweiterungen 104, 105 und 106 angeordnet, die abwechselnd in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sind und sich zwischen den Seitenwänden 50 und 51 über die ganze Breite des Gehäuses erstrecken.. Die Seitenwand 50 des Gehäuses weist zwischen den Querschnittserweiterungen 101 und 102 eine Öffnung oder Düse 107 auf, die sich über die ganze Breite der Seitenwand 50 erstreckt. Die Querschnittserweiterungen 100, 101 sowie 102, haben jeweils die gleiche Form, und die Querschnittserweiterungen 104 und 106 sind symmetrisch zueinander ausgebildet. Zu jeder der Querschnittserweiterungen 100 bis 106 gehören eine der Düse 107 näher benachbarte ebene Wand 56 und eine abgerundete oder gekrümmte Wand 55< > Die Querschnittserweiterung 105 setzt sich aus zwei abgerundeten oder gekrümmten Wänden 108 und 109 zusammen. Der mittlere Teil der Querschnittserweiterung 105 ist gegenüber der Mündung 88 der Düse 107 zum Zuführen des Dialysats 35 angeordnet. Ferner sind Austrittsrohre 110 und 111 mit schlitzähnlichen Öffnungen 87 vorhanden, die auf der linken Seite der Querschnittserweiterung 104 bzw. der rechten Seite der Querschnittserweiterung 106 des Gehäuses angeordnet sind ο

Das Eintrittsrohr für das umgewälzte Dialysat 35 ist an die Düse 107 angeschlossen. Das Austrittsrohr 26 für das Dialysat ist mit den Rohrstutzen 110 und 111 verbunden. Gemäß Fig. 16 ist das Austrittsrohr 26 verzweigt, und das Dialysat wird aus dem mittleren Teil dieses Rohrs abgezogen. Der Austrittsstutzen 28 zum Abführen des Dialysats ist an der Querschnittserweite-

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rung 103 gegenüber dem Austrittsrohr 111 ausgebildet. Das Eintrittsrohr 27 zum Zuführen von Dialysat bildet einen Bestandteil der Querschnittserweiterung 100 und liegt dem Austrittsrohr 110 gegenüber.

Die Querschnittserweiterungen 100, 101, 102, 103, 104 und 106 sind so geformt, daß gemäß Fig. 4A die Winkel oe und θ die Gleichungen (4) und (5) erfüllen. Die in Fig. 16 fortgelassenen Tangenten B und D sind den Enden der Querschnittserweiterung 105 zugeordnet. Die Winkel <x und θ zwischen dem Tragabschnitt 57 und der Linie B sowie zwischen dem Tragabschnitt und der Linie C erfüllen die Gleichungen (4) und (5). Außerdem entsprechen die Querschnittserweiterungen (1), (2) und (3)0

Das Dialysat 35 durchströmt das Gehäuse 1 im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform₀ Das über die Düse 107 zugeführte umgewälzte Dialysat strömt durch das Faserbündel 6 und wird in die Querschnittserweiterung 105 eingeleitet, in der sich der Dialysatstrom in zwei Teilströme unterteilt, die nach links bzw. nach rechts umgelenkt werden. Danach strömt das Dialysat in der in Fig. 16 durch Pfeile angedeuteten Weise zu den Auslaßöffnungen 87, um durch das Austrittsrohr 26 zu entweichen und durch die Umwälzpumpe erneut dem Eintrittsrohr 29 zugeführt und somit umgewälzt zu werden.

Da die Düse 107 die schlitzähnliche Öffnung 88 aufweist, die sich über die ganze Breite der Durchdringungszone 25 erstreckt, kann das Dialysat 35 das Faserbündel 6 gleichmäßig durchströmen= Da auch die AustrittsÖffnungen 87 schlitzähnlich sind und sich über die ganze Breite der Durchdringungszone erstrecken, kann das Dialysat an diesen Öffnungen gleichmäßig gesammelt werden, so daß es gleichmäßig längs einer sinuswellenförmigen Bahn das Faserbündel 6 in dem Gehäuse abwechselnd in der einen und der anderen Richtung durchströmt, wobei öie gewünschte Querströmung erzielt wird_o

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Da bei der Ausführungsform nach Fig. 16 die Auslaßöffnungen 87 für das umzuwälzende Dialysat den Enden des Gehäuses 1 zugeordnet sind, während die Einlaßöffnung 88 zum mittleren Teil des Gehäuses führt, wird das Dialysat durch eine Saugwirkung zu den beiden Auslaßöffnungen 87 gefördert₀ Hierbei bewegt sich das nach links strömende Dialysat im Gegenstrom zu dem zugeführten Blut 36, während sich das nach rechts strömende Dialysat in der gleichen Richtung bewegt wie das Blut. Der Abstand zwischen der Einlaßöffnung 88 und der bzw. jeder Auslaßöffnung 87 ist im Vergleich zu der Vorrichtung nach Fig. auf die Hälfte verkleinert, so daß sich eine stärkere Querströmung ausbilden kann als bei der Vorrichtung nach Fig_o 3. Außerdem verringert sich bei der Vorrichtung nach Fig. 16 die Querströmung nicht in Richtung auf die Auslaßöffnungen 87, und das Dialysat wird sehr gleichmäßig längs der ebenen Wände 56 in die verschiedenen Querschnittserweiterungen eingeleitet, um dann durch die gekrümmten Wände 55 so umgelenkt zu werden, daß es das Faserbündel 6 nahezu im rechten Winkel zu seiner Längsachse durchströmt, wodurch sich der Dialysewirkungsgrad erheblich verbessert.

Auch bei der Vorrichtung nach Fig. 16 sind die Querschnittserweiterungen 100 bis 106 so gestaltet, daß sie die Gleichungen (1) bis (5) erfüllen, so daß sich die gleiche Wirkungsweise erzielen läßt wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsfοrm_o Bei der Vorrichtung nach F^g. 16 ist es auch möglich, nur einen Strömungsweg für das Dialysat zu benutzen. In diesem Fall kann man das Dialysat über das Einlaßrohr 29 zuführen und es aus beiden Enden des Gehäuses 1 über das Auslaßrohr 26 abführen,, Hierbei sind die Rohre 28 und 27 fortgelassen.

Im folgenden wird anhand von Fig. 17 und 18 eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die sich von den schon behandelten Ausführungsformen bezüglich der Gestaltung der Querschnittserweiterungen unterschiedet₀ Diejenigen Teile der Vorrichtung nach Fig_o 17 und 18, welche Teilen schon beschrie-

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-34- 7803560

bener Ausführungsformen entsprechen, sind jeweils mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigen dürfte.

Bei dieser Ausführungsform setzen sich im Inneren des Gehäuses 1 ausgebildete Querschnittserweiterungen 129, 130, 131 und 132 aus gekrümmten Wänden 120, 122, 124, 126 und 128 sowie ebenen Wänden 121, 123, 125 und 127 zusammen,, Die einander benachbarten Querschnittserweiterungen 129, 130 und 131, 132 sind miteinander durch rechteckige Tragabschnitte 117 verbunden, die sich über die ganze Breite des Gehäuses 1 erstrecken«. Das Faserbündel 6 wird durch die Tragabschnitte 117 unterstützte Da die Querschnittserweiterungen 129 bis 132 so geformt sind, daß sie die Gleichungen (1) bis (5) erfüllen, wird die Vorrichtung von dem Dialysat 35 in der in Fig. 17 durch Pfeile angedeuteten Weise durchströmt, d_oh. es bildet sich die gewünschte Querströmung aus.

Fig. 18 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 17, bei der die Querschnittserweiterungen 129 bis 132 durch rechteckige Wände 120 bis 128 abgegrenzt sind, so daß die Querschnittserweiterungen jeweils einen im wesentlichen trapezförmigen Querschnitt haben_o

Fig. 19 bis 24 beziehen sich auf eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der wiederum Teile, die Teilen schon beschriebener Ausführungsformen entsprechen, jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigen dürfte.

Der Wirkungsgrad der Dialyse hängt weitgehend von der Form des Gehäuses ab. Gemäß der Erfindung wurden die Beziehungen zwischen der Gehäuseform und dem Dialysewirkungsgrad gemäß der weiter oben gegebenen Definition untersuchte Hierbei hat es sich gezeigt, daß sich der Dialysewirkungsgrad erheblich steigern läßt, wenn die nachstehende Gleichung erfüllt ist;

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¥ = kA (12)

Hierbei liegt k allgemein zwischen 1 und 40, jedoch zweckmäßig zwischen 1,5 und 10 sowie vorzugsweise zwischen 2 und 10, wobei ¥ gemäß Figo 20 die Breite der Durchdringungszone und A die Tiefe der Durchdringungszone bezeichnen. Dies bedeutet, daß die Durchdringungszone eine im wesentlichen abgeflachte Querschnittsform haben muß. Das Ausmaß der Querströmung richtet sich weitgehend nach dem Abflachungsgrad des Querschnitts der Durchdringungszone. Es hat sich gezeigt, daß sich der Dialyse Wirkungsgrad bei der beschriebenen Querströmung erheblich steigern läßt, wenn die vorstehende Gleichung (12) befriedigt wird. Ferner wurde festgestellt, daß sich die Dialysewirkung unter Ausnutzung der Querströmung noch weiter verbessern läßt, wenn man das Dialysat ständig umwälzt.

Gemäß Fig₀ 19 und 20 enthält das Gehäuse 1 wiederum ein Bündel 6 aus Hohlfasern 5> das durch ein Vergußmaterial 7 in seiner Lage gehalten wird. Das Gehäuse ist auf seiner Innenseite in gleichmäßigen Längsabständen mit nahezu rechteckigen, geneigten Führungswänden 140 bis 145 versehen, die mit dem Gehäuse zusammenhängen und in der Längsrichtung gegeneinander versetzt sind. Der Neigungswinkel der Führungswände kann entsprechend der Form des Faserbündels 6 zwar beliebig gewählt werden, doch ist es aus praktischen Gründen vorzuziehen, einen Neigungswinkel im Bereich von 15° bis 75 und vorzugsweise zwischen 30° und 60 zu wählen₀ Die freien Enden der Führungswände 140 bis 145 sind so abgewinkelt, daß sie Tragabschnitte 147 für das Faserbündel 6 bilden, das hierbei durch die Führungswände so unterstützt werden kann, daß es gegen mechanische Beschädigungen gesichert ist₀

Die Führungswände 140 bis 145 begrenzen in dem Gehäuse 1 mehrere Querschnittserweiterungen 149 bis 156_O Das Dialysat 35 wird den Querschnittserweiterungen in der schon beschriebenen ¥eise zugeführt und aus ihnen abgeleitet. Gemäß Figo 20 hat die Durch-

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dringungszone 25 die Breite W und die Tiefe A. Die Breite ¥ ist gleich der Breite des Gehäuses 1, während die Tiefe A gleich dem Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Führungswänden unddamit gleich der Dicke des Faserbündels ist.

Im folgenden wird auf die Ergebnisse von mit 1 bis 16 bezeichneten Versuchen eingegangen.

Diese Versuche wurden unter den nachstehenden Bedingungen durchge führt:

Gehäuse:

WxA= 15 cm (konstant^ W und A variabel

Hohlfasern:

7000 Hohlfasern aus nach einem Kupfer-Ammoniak-Verfahren hergestelltem "Cuprophane". Wirksame Länge zwischen dem Vergußmaterial 7 an beiden Enden: 150 mm. Innendurchmesser der Hohlfasern: 190 Mikrometer» Membrandicke: 16 Mikrometer.

Führungswände:

Ne i gungs winkel: 45

Abstand zwischen dem Faserbündel 6 und den Innenwänden des Gehäuses 1: 15 mm_o

Zum Messen des Wirkungsgrades der Dialyse wurde anstelle von Blut eine wässrige Lösung verwendet, die Kochsalz (Molekulargewicht 58,5), Harnstoff (Molekulargewicht 60), Kreatinin (Molekulargewicht 113) und Vitamin B₁₂ (Molekulargewicht 1355) enthielt. Als Dialysat wurde reines Wasser verwendete

Wurde das Dialysat nicht umgewälzt, blieben das Auslaßrohr und das Einlaßrohr 29 geschlossen, d.h_o es wurde nur ein Strömungsweg benutzte Bei diesem Verfahren unter Benutzung nur

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eines Strömungsweges wurde mit einer mittleren Durchsatzgeschwindigkeit Qb der über das Einlaßrohr 14 zugeführten wässrigen Lösung von 200 ml/min gearbeitet. Die mittlere Durchsatzgeschwindigkeit Qd des über das Einlaßrohr 28 zugeführten reinen Wassers betrug 500 ml/min. Die wässrige Lösung und das reine Wasser befanden sich auf einer Temperatur von 37 C. Die Menge des vorhandenen Kochsalzes wurde durch Messen der elektrischen Leitfähigkeit der Lösung ermittelte Die vorhandenen Mengen an Harnstoff, Kreatinin und Vitamin B₁₂ wurden mit Hilfe eines spektrometrischen Verfahrens gemessen.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden Tabelle I zus ammenge s te111.

	W/A	Qd	Tabelle	0	I	NaCl	Dialysewirkungsgrad (ml/min)	£reatinin
Beispiel	(k)	Qrd	1500		120	Harnstoff 1	80
Nr.	0,33	(ml/min) (ml/min)	3000	132	131	93
1	0,33	500	5000	136	135	92
2	0,33	500	0	136	136	93
3	0,33	500	1500	124	137	90
4	0,50	300	3000	134	132	94
5	0,50	500	5000	135	138	95
6	0,50	500	0	138	138,5	96
7	0,50	500	1500	132	140	90
8	0,75	300	3000	143	135	98
9	0,75	500	5000	141	142	100
10	0,75	500	0	145	142	102
11	0,75	500	1500	133	143	98
12	1,00	300	3000	148	140	106
13	1,00	500	5000	149	147	107
14	1,00	500	150	149	108
15	1,00	500		150
16		300

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Bei dem vorstehenden Beispiel, bei dem AxW= 15 cm ist, bezeichnet Qd die Durchsatzgeschwindigkeit des als frisches Dialysat zugeführten reinen Wassers und Qrd die Durchsatzgeschwindigkeit des als umgewälztes Dialysat zugeführten reinen Wassers.

Gemäß der Tabelle I ist der Dialysewirkungsgrad dann, wenn k = W/A kleiner ist als 1, und wenn Qrd nicht gleich Null ist_P wobei mit Rückum-wälzung gearbeitet wird, erheblich größer als dann, wenn Qrd gleich Null ist, d.h. wenn keine Rückumwälzung stattfindet,, Ferner nimmt der Dialysewirkungsgrad mit dem Wert von k zu. Fig. 21 veranschaulicht die in der Tabelle I zusammengestellten Versuchsergebnisse in einer graphischen Darstellung. Gemäß Fig. 21 nimmt der Wirkungsgrad der Dialyse in der Nähe von k = 1 plötzlich stark zu.

Im folgenden wird auf die Ergebnisse von mit 17 bis 28 bezeichneten Versuchen eingegangene Auch in diesem Fall wurde eine Dialysevorrichtung nach Fig. 19 und 20 benutzt, bei der

2
W χ A = 20 cm betrug, bei der 10 000 Hohlfasern 5 vorhanden waren, und bei der mit einer Durchsatzgeschwindigkeit Qb der wässrigen Lösung von 280 ml/min gearbeitet wurde. Die Versuchsbedingungen waren die gleichen wie zuvor. Im vorliegenden Fall wurde der Dialysewirkungsgrad von Vitamin B^£ S^e~ messen,, Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zus ammenge s teilt.

Tabelle II

Dialysewirkungsgrad von Vitamin B₁₂ (ml/min)

24 24 22 22 0,50 500 . 1500 . 24

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Beispiel	W/A	Qd	Qrd :	0
Nr.	(k)	(ml/min) (ml/min)	1500
17	0,33	500	3000
18	0,33	500	5000
19	0,33	500	0
20	0,33	300
21	0,50	500

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Beispiel W/A Qd Qrd Dialysewirkungsgrad von Nr. (k) (ml/min) (ml/min) Vitamin B₁₂ (ml/min)

23 0,50 500 3000 25

24 0,50 300 5000 26

25 1,00 500 0 22

26 1,00 500 1500 28

27 1,00 500 3000 28

28 1,00 300 5000 30

Auch bei diesen Beispielen zeigt sich ein erheblicher Einfluß der Rückumwälzung des Dialysats. Der Wirkungsgrad der Dialyse nimmt mit dem Wert von k zu_o

In Figo 22 sind die in der Tabelle II zusammengestellten Ergebnisse graphisch dargestellt,und man erkennt, daß der Dialyse wirkungsgrad in der Nähe von k = 1 stark zunimmt.

Im folgenden wird auf die Ergebnisse von mit 29 bis 64 bezeichneten Versuche eingegangen, bei denen ebenfalls der Dialysator nach Fig_o 19 und 20 benutzt wurde, wobei alle Werte von k über 1 lagen. Diese Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III zusammengestellt.

	W/A	Qd	Tabelle	0	III	Dialys ewirkungs grad (ml/min)	119
Beispiel	(k)	Qrd	1500		Harnstoff Kreatinin	122
Nr₀	1,25	(ml/min) (ml/min)	3000	NaCl	153	124
29	1,25	500	5000	144	159	135
30	1,25	500	0	154	165	117
31	1,25	500	1500	162	170	125
32	1,50	300	3000	166	158	133
33	1,50	500	5000	149	164	144
34	1,50	500	161	172
35	1,50	500	170	183
36		300	179

60 983;//Üb 68

	W/A	tid	- 40 -	0	2603560	(ml/min;	: Kreatinin
	(k)		1500	Dialysewirkungsgrad	Harnstofi	121
Beispiel	2,00	Qrd	3000		160	128
Nr.	2,00	(ml/min) (ml/min)	5000	NaCl :	167	139
37	2,00	500	0	154	179	146
38	2,00	500	1500	162	188	120
39	3,00	500	3000	174	161	131
40	3,00	300	5000	186	171	140
41	3,00	500	0	156	183	149
42	3,00	500	1500	168	192	123
43	5,00	500	3000	181	163	133
44	5,00	300	5000	190	173	143
45	5,00	500	0	160	184	146
46	5,00	500	1500	170	195	124
47	10,00	500	3000	181	164	137
48	10,00	300	5000	192	176	148
49	10,00	500	0	159	187	156
50	10,00	500	1500	172	198	121
51	20,00	500	3000	182	161	137
52	20,00 .	300	5000	191	176	149
53	20,00	500	0	159	187	158
54	20,00	500	1500	175	195	129
55	30,00	500	3000	185	169	136
56	30,00	300	5000	192	175	145
57	30,00	500	0	159	185	159
58	30,00	500	1500	173	197	124
59	40,00	500	3000	182	164	146
60	40,00	300	5000	195	196	158
61	40,00	500		161	186	158
62	40,00	500		175	187
63		500	183
64		300	196

Vergleicht man die Tabelle I mit der Tabelle III, erkennt man, daß sich der Dialysewirkungsgrad bei einer Annäherung an k = 1 wesentlich erhöht. In Fig. 21 sind die in der Tabelle III zu-

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sammengestellten Ergebnisse graphisch dargestellt. Gemäß Fig_o21 nimmt der Wirkungsgrad der Dialyse bezüglich des Harnstoffs mit der Zunahme der Durchsatzgeschwindigkeit des umgewälzten Dialysats zu. Jedoch selbst dann, wenn kein Dialysat umgewälzt wird, d.h. bei Qrd = 0, erhöht sich der Dialysewirkungsgrad bei k = 1 erheblich. Aus Fig. 21 geht hervor, daß k zweckmäßig zwischen 1,5 und 20 und vorzugsweise zwischen 2 und 10 liegen solle

Im folgenden wird auf die Ergebnisse von mit 65 bis 91 bezeichneten Versuchen eingegangen, bei denen ebenfalls der Dialysator

2 nach Fig. 19 und 20 benutzt wurde. Hierbei galt ¥ χ A = 20 cm , es waren 10 000 Hohlfasern 5 vorhanden, und die Durchsatzmenge Qd betrug 280 ml/min. Die übrigen Bedingungen waren die gleichen wie bei den vorstehend behandelten Beispielen. Es wurde der Dialysewirkungsgrad von Vitamin B^₂ gemessen, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengestellt und in Figo 22 zeichnerisch wiedergegeben.

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Tabelle I?

Beispiel	W/A	ad	Qrd	Dialys ewirkungsgrad
Nr.	(k)	(ml/min)	(ml/min)	bei Vitamin B^
65	1,50	500	0	37
66	1,50	500	1500	45
67	1,50	500	3000	50
68	1,50	300	5000	60
69	2,00	500	0	41
70	2,00	500	1500	51
71	2,00	500	3000	58
72	2,00	300	5000	69
73	3,00	500	0	45
74	3,00	500	1500	55
75	3,00	500	3000	64
76	3,00	300	5000	76
77	5,00	500	0	46
78	5,00	500	1500	57
79	5,00	500	3000	69
80	5,00	300	5000	80
81	10,00	500	0	48
82	10,00	500	1500	59
83	10,00	500	3000	69
84	10,00	300	5000	82
85	30,00	500	0	48
86	30,00	500	1500	59
87	30,00	500	3000	70
88	30,00	300	5000	81
89	40,00	500	0	4β ■
90	40,00	500	1500	• 60
91	40,00	300	5000	83

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Aus Fig. 22, wo die Ergebnisse nach der Tabelle II und IV dargestellt sind, verbessert sich der Dialysewirkungsgrad für Vitamin B^₂ bei einer Rückumwälzung des Dialysats, und er nimmt sowohl bei einer Rückumwälzung als auch bei nur einmaligem Durchlauf bei k = 1 plötzlich zu.

Im folgenden werden die Ergebnisse eines mit 92 bezeichneten Versuchs behandelt, bei dem der gleiche Dialysator benutzt wurde wie zuvor. In diesem Falle gilt Qd = 300 ml/min, Qrd = 2700 ml/min und Qb = 200 ml/min, und die Temperatur betrug 37°Co Die Ergebnisse sind in Fig. 23 als ausgezogene Kurve dargestellt. Es ist ersichtlich, daß der Dialysewirkungsgrad bei Harnstoff stark zunimmt, sobald sich k dem Wert 1 näherte Die Vorrichtung nach Fig. 19 und 20 kann in der nachstehend beschriebenen Weise abgeändert werden.

Man kann die Anzahl der Führungswände 140 bis 145 variieren und diese Wände gekrümmt ausbilden. Ferner können sich die Führungswände im rechten Winkel zur Längsachse des Faserbündels 6 erstrecken. Sind die Führungswände gemäß Fig. 19 nach oben und innen geneigt, läßt sich die Strömungsrichtung des Dialysats entsprechend verändern. Die Seitenwände des Gehäuses 1 mit der Breite A können eine halbrunde oder haielliptische Form erhalten. Hierdurch läßt sich eine Koagulation des durch die Hohlfasern 5 strömenden Blutes wirksam vermeiden» Zwar sind gemäß Fig_o 19 die Führungs wände 140 bis 145 in dem Gehäuse 1 in der Längsrichtung gegeneinander versetzt, doch könnte man sie auch symmetrisch zu dem Faserbündel 6 anordnen. Zwar sind die Einlaßrohre 28, 29 und die Auslaßrohre 27, 26 bei dem Gehäuse 1 vorzugsweise einander diagonal gegenüber angeordnet, doch könnte man sie zur Erleichterung der Herstellung und Handhabung auch auf der gleichen Seite des Gehäuses vorsehen«,

Fig. 24 zeigt eine Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig«, und 20, bei der insbesondere die Führungswände abgeändert sind,

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Die die Querschnittserweiterungen abgrenzenden Führungswände 157 und 158 haben eine halbzylindrische Form und sind bei dem Gehäuse 1 einander schräg gegenüber angeordnet. Die unteren Abschnitte der Führungswände 157 und 158 weisen Öffnungen 159 und 160 als Durchlässe für das Dialysat 35 auf. Die Öffnungen 16O sind in der Mitte der unteren Abschnitte der Führungswände 157 und 158 ausgebildet und größer als die Öffnungen 159 zu beiden Seiten der mittleren Öffnungen. Der Strom des Dialysats kann durch die Öffnungen 159 und 160 geregelt werden. Von der unteren Führungswand 157 aus strömt das Dialysat 35 durch das Faserbündel 6 hindurch zu dem durch die obere Führungswand 158 abgegrenzten Bereich 161. Hierbei strömt ein Teil des Dialysats durch die Öffnungen 159 und 160 zu dem Bereich 161 innerhalb der Führungswand 158. Die Strömung wird durch die kleineren Öffnungen 159 abgeschwächt, während sie im Vergleich hierzu durch die größere Öffnung 160 verstärkt wird» Dies hat zur Folge, daß die Strömungsgeschwindigkeit des zwischen den Innenflächen des Gehäuses 1 und dem Faserbündel 6 hindurchströmenden Dialysats relativ niedrig ist, während das Dialysat den mittleren Teil des Faserbündels relativ schnell durchströmt.

Im folgenden wird anhand von Fig. 25 bis 36 eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der das Dialysat nicht erneut umgewälzt wird, und bei der verschiedene Abänderungen an den Querschnittserweiterungen vorgenommen sind.

Gemäß Fig. 25 und 26 haben bei dem insgesamt mit 10 bezeichneten Blutdialysator die oberen und unteren Endabschnitte des Gehäuses ebenso wie bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1 eine zylindrische Form, während der Querschnitt des Hauptteils des Gehäuses quadratisch ist. Der Hauptteil des Gehäuses kann, wie nachstehend beschrieben, auch eine andere Form erhaltene Die eine Seitenwand 50 des Gehäuses 1 ist mit halbzylindrischen Querschnittserweiterungen 170, 171 und 172 versehen, während die andere Seitenwand 51 halbzylindrische Querschnittserweiterungen 173, 174 und 175 aufweist, die in gleichmäßigen Längs-

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abständen verteilt sind. Die Querschnittserweiterungen 170 bis 172 und 173 bis 175 sind in der Längsrichtung gegeneinander versetzt und erstrecken sich jeweils über die ganze Breite der Seitenwände 50 und 51. Gemäß Fig_o 26 stehen einander ähnelnde halbzylindrische Abschnitte, die durch die Querschnittserweiterungen 170 bis 175 gebildet werden, in Verbindung mit der das Faserbündel 6 enthaltenden Durchdringungszone 25, die einen quadratischen Querschnitt hat_o Hit der Querschnittserweiterung 170 ist ein Auslaßrohr 3 für das Dialysat 35 verbunden, und an die Querschnittserweiterung 175 schließt sich ein Einlaßrohr 2 für das Dialysat an.

Ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig_o 1 sind obere und untere Abdeckscheiben 13 sowie obere und untere Befestigungsteile 17 und 18 am oberen und unteren Ende des Gehäuses 1 angebracht, und an beiden Enden des Faserbündels 6 ist eine Vergußmasse 7 vorhanden. Da die oberen und unteren Enden des Gehäuses einen kreisrunden Querschnitt haben, sind auch die zugehörigen Enden des Faserbündels 6 zusammen mit der Vergußmasse kreisrund ausgebildet. Jedoch paßt sich der Hauptteil des Faserbündels 6 dem quadratischen Querschnitt der Durchdringungszone 25 an, da die Hohlfasern 5 sehr flexibel sind.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 25 und 26 befinden sich keine Teile der Hohlfasern 5 in den durch die Querschnittserweiterungen 170 bis 175 abgegrenzten Bereichen 176 bis 181_o

Das Dialysat 35 wird der Querschnittserweiterung 121 über das Einlaßrohr 2 mit der Mündung 22 zugeführt, so daß sich der Dialysatstrom auf dem Faserbündel 6 nicht örtlich konzentriert, und daß daher nur eine sehr geringe Gefahr dafür besteht, daß das Faserbündel durch den Dialysatstrom beschädigt wird.

Die gemäß Fig_o 25 kreisrund ausgebildeten oberen und unteren Endabschnitte des Gehäuses 1 könnten auch einen quadratischen Querschnitt erhalten. In diesem Fall müßten auch die Abdeck-

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scheiben 13 und die Befestigungsteile 17 und 18 eine quadratische Form haben. Die durch die Abdeckscheiben 13 abgegrenzten Blutaufnahmekaminern 13A haben eine ähnliche quadratische Querschnittsform. Die Befestigungsteile 17 und 18 werden an dem Gehäuse 1 so angebracht, daß auf ihrer Innenseite vorhandene Wulste in zugehörige Nuten auf der Außenseite der Gehäuseenden eingreifen.

Fig. 27 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 25 und 26, bei der die Querschnittserweiterungen 170, 171 und 172 an der Seitenwand 50 des Gehäuses im Vergleich zu der Vorrichtung nach Fig. 25 und 26 nach unten verlagert sind, während die Querschnittserweiterungen 173, 174 und 175 an der anderen Seitenwand 51 nach oben verlagert sind. Hierbei sind die Querschnittserweiterungen auf beiden Seiten des Gehäuses in der Längsrichtung gegeneinander versetzt. Das Einlaßrohr für das Dialysat 35 ist direkt mit der Seite 51 des Gehäuses und nicht etwa mit der Querschnittserweiterung 175 verbunden, und das Auslaßrohr 3 für das Dialysat schließt sich, unmittelbar an die Seitenwand 50 des Gehäuses und nicht etwa an die Querschnittserweiterung 170 an„

Somit unterscheidet sich die Vorrichtung 10 nach Fig. 27 von derjenigen nach Fig. 25 und 26 dadurch, daß das Dialysat 35 nahe der Einlaßöffnung 22 nicht so gleichmäßig über die ganze Breite der Seitenwand 51 des Gehäuses verteilt wird, und daß es nahe der Auslaßöffnung 23 nicht so gleichmäßig über die ganze Breite der Seitenwand 50 gesammelt wird_o Jedoch durchströmt auch bei der Vorrichtung nach Fig_o 27 das Dialysat entsprechend den eingezeichneten Pfeilen das Faserbündel 6 wiederholt abwechselnd in der einen und der anderen Richtung, d.h. es wird im gewünschten Ausmaß eine Querströmung erzielt.

Fig. 28 zeigt eine andere Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 25 und 26, bei der die Querschnittserweiterungen 170 bis 172 der Seitenwand 50 des Gehäuses im Vergleich zu der Vor-

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richtung nach Fig. 27 etwas nach oben verlagert sind, während die Querschnittserweiterungen 173 bis 175 der anderen Seitenwand 51 entsprechend nach unten verlagert sind, so daß die Querschnittserweiterungen symmetrisch zu dem Faserbündel 6 angeordnet sind. Zwar unterscheidet sich die Vorrichtung nach Fig. 28 äußerlich nur geringfügig von der Vorrichtung nach Fig. 27, doch arbeitet die Vorrichtung nach Fig. 28 auf andere Weise, wie es den die Strömungsrichtung des Dialysats bezeichnenden Pfeilen entspricht.

Fig. 29B bis 29H zeigen verschiedene Weiterbildungen der Vorrichtung nach Fig. 25«. Fig. 29A ist ein Schnitt durch das Gehäuse 1 längs der Linie XXIXA-XXIXA in Fig. 26. Fig. 29B bis 29H zeigen im Querschnitt entsprechend Fig. 29A verschiedene Weiterbildungen des Gehäuses 1_o Die Gehäuse nach Fig. 29A bis 29D haben einen rechteckigen Querschnitt. Bei den Gehäusen nach Fig. 29B und 29C sind die Querschnittserweiterungen 172 und 174 halbzylindrisch, wie es auch bei den Qüerschnittserweiterungen des Gehäuses nach Fig. 29A der Fall ist. Bei dem Gehäuse nach Fig. 29D sind die Querschnittserweiterungen halbkugelförmig.

Bei der Vorrichtung nach Fig_o 29B ist die Länge der Querschnitt serweite runge η 178 und 180, die in Verbindung mit der Durchdringungszone 25 stehen, im Vergleich zur Querschnittsfläche der Durchdringungszone relativ groß, d.h_o die Durchdringungszone hat einen flachen Querschnitt, so daß sich das Dialysat in der Querschnittserweiterung 181 nahe der Einlaßöffnung 22 (Figo 26) in der Breitenrichtung verteilt, um dann nach oben durch das Faserbündel 6 zu strömen_o Diese Art der Verteilung oder Dispersion des Dialysats erweist sich als sehr vorteilhaft. Je größer der Wert des Verhältnisses zwischen der Länge des Querschnitts der Durchdringungszone 25 und seiner Breite ist, desto wirksamer wird das Dialysat verteilt. Jedoch erweist sich ein zu großer Wert dieses Verhältnisses vom Standpunkt der Handhabung der Vorrichtung als ungünstig. In

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der Praxis ist es zweckmäßig, für das genannte Verhältnis einen Wert zwischen 1,5 und 20 und vorzugsweise zwischen 2 und 10 zu wählen.

Die Gehäuse nach Fig. 29E bis 29H haben eine längliche Querschnittsform. Der Querschnitt des Gehäuses nach Fig. 29F ist kreisrund.Das Gehäuse nach Fig. 29G hat einen sechseckigen Querschnitt, während die Querschnittserweiterungen 172 und 174 der Gehäuse nach Fig. 29E bis 29G halbkugelförmig sind. Die Querschnittserweiterungen 172 und 174 des Gehäuses nach Fig. 29H haben in der Längsrichtung einen dreieckigen Querschnitt.

Die oberen und unteren Endabschnitte der Gehäuse nach Fig. 29A bis 29H können kreisrund oder rechteckig sein, während die Querschnittserweiterungen außerhalb der Durchdringungszone in der nachstehend beschriebenen Weise eine andere Form erhalten können.

Fig. 30, 31 und 32 zeigen weitere Abwandlungen der Vorrichtung nach Fig_o 25„ .

Bei der Vorrichtung nach Fig. 30 haben die Querschnittserweiterungen 170 bis 175 einen dreieckigen Querschnitt und bei der Vorrichtung nach Fig. 31 einen trapezförmigen Querschnitt.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 32 haben die Querschnittserweiterungen 52, 53, 54, 66, 67 und 68 die gleiche Form wie bei der Vorrichtung nach Fig. 3» doch wird das Dialysat 35 nicht erneut umgewälzt, und daher ist die Vorrichtung nach Fig. 32 nicht mit dem Einlaßrohr 27 und dem Auslaßrohr 28 nach Fig_o versehen. Bei der Vorrichtung nach Fig. 32 dienen das Einlaßrohr 29 nach Fig. 3 für das umzuwälzende Dialysat und das Auslaßrohr 26 für das Dialysat als Einlaßrohr bzw. Auslaßrohr für das in diesem Fall nicht umzuwälzende Dialysat. Die Quer-

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schnittserweiterungen sind bei derVorrichtung nach Fig₀ 32 so angeformt, daß sie den weiter behandelten Gleichungen (1) bis (5) sowie der Gleichung (12) entsprechen. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform ist es möglich, eine wirksame Querströmung hervorzurufen. Bei der Vorrichtung nach Fig_o 32 ist es auch möglich, das Dialysat 35 mit Hilfe des Einlaßrohrs 29 und des Auslaßrohrs 26 erneut umzuwälzen, und hierbei können Zufuhr und Entnahme von Dialysat bei dem Rückumwälzkreis herbeigeführt werden. Beispielsweise kann man zum Zu- und Abführen von Dialysat einen kleinen, in den Kreislauf eingeschalteten Behälter benutzen oder das anhand von Fig. 10 beschriebene Verfahren anwenden.

Fig. 33» 34 und 35 zeigen weitere Abwandlungen der Vorrichtung nach Figo 25» bei denen der Hauptteil der Durchdringungszone 25 einen dreieckigen Querschnitt hat, und bei denen eine erste Seitenwand 200 des Gehäuses mit Querschnittserweiterungen

190, 191 und 192 versehen ist. Eine zweite Seitenwand 201 des Gehäuses weist Querschnittserweiterungen 193, 194 und 195 auf, während die dritte Seitenwand 202 des Gehäuses mit Querschnittserweiterungen 196, 197 und 198 versehen ist? sämtliche Querschnittserweiterungen sind in gleichmäßigen Abständen über die Länge der Vorrichtung verteilt. Die Querschnittserweiterungen sind längs des Gehäuses 1 in der Reihenfolge 190, 196, 193,

191, 197, 194, 192, 198 und 195 so angeordnet, daß sie längs einer Schraubenlinie in Abständen verteilt sind.

Das Dialysat 35, das der Querschnittserweiterung 195 über das Einlaßrohr 2 zugeführt wird, durchströmt gemäß Fig. 35 das Faserbündel 6 in Richtung der Pfeile, d.h_o im Uhrzeigersinne_o Hierbei folgt das Dialysat einer schraubenlinienförmigen Bahn, wobei es wiederholt so umgelenkt wird, daß es nacheinander die Querschnitbserweiterungen 195, 198, 192, 194, 197, 191, 193, 196 und 190 durchströmt, so daß es das Faserbündel 6 wiederholt kreuztο

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Fig. 36 zeigt eine weitere Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 25, bei der die Durchdringungszone 25 eine zylindrische Form hat, und bei der das Gehäuse 1 an seinem Umfang entsprechend der Anordnung nach Figo 33 bis 35 mit halbkugelförmigen Querschnittserweiterungen 190 bis 198 versehen ist»

Zwar haben bei der Vorrichtung nach Fig. 33 bis 35 die Querschnittserweiterungen 190 bis 198 eine halbzylindrische Form, doch könnten sie im Längsschnitt auch einen dreieckigen Querschnitt erhalten. Hierbei kann man das Dialysat 35 in der Weise umwälzen, daß man das Einlaßrohr für das Dialysat mit der Querschnittserweiterung 192 und das Auslaßrohr für das Dialysat mit der Querschnittserweiterung 193 verbindet, wobei das Einlaßrohr 2 und das Auslaßrohr 3 zum Umwälzen des Dialysats benutzt wird. Auch in diesem Fall kann das Dialysat von unten nach oben längs einer Schraubenlinie durch das Gehäuse 1 strömen und hierbei wiederholt das Faserbündel 6 kreuzen. Die Rückumwälzung läßt sich in der gleichen Weise herbeiführen wie bei der ersten Ausführungsform.

Im folgenden wird anhand von Fig_o 37 bis 51 eine sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei der Teile, die anhand -von Fig. 1 beschriebenen Teilen entsprechen, wiederum mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39 hat das Gehäuse 1 einen abgeflachten, allgemein länglichen Querschnitt mit abgerundeten Stirnwänden,, Jedoch könnte auch ein rechteckiger Querschnitt mit vier abgerundeten Ecken vorhanden sein. Braucht das Gehäuse nicht abgeflacht zu sein, kann man auch einen quadratischen Querschnitt mit vier abgerundeten Ecken wählen.

Das Gehäuse 1 ist als Ganzes achsensymmetrisch ausgebildet. Die Seitenwände 50 und 51 des Gehäuses sind mit Querschnittserweiterungen von trapezförmigem Querschnitt versehen, die sich über die ganze Breite des Gehäuses erstrecken,, Die Quer-

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schnittserweiterung .210 ist dem oberen Ende der Seitenwand 50 benachbart, während die Querschnittserweiterung 211 dem unteren Ende der Seitenwand 51 benachbart ist, so daß die beiden Querschnittserweiterungen auf einer Diagonale des Gehäuses liegen. Das Einlaßrohr 2 für das Dialysat 35 ist waagerecht angeordnet,und mit einem Ende der Querschnittserweiterung 211 verbunden. Das Auslaßrohr 3 für das Dialysat ist ebenfalls waagerecht angeordnet und an die Querschnittserweiterung 210 angeschlossene Das Einlaßrohr 2 und das Auslaßrohr 3 erstrecken sich in entgegengesetzten Richtungen, was sich vorteilhaft auf eine gleichmäßige Verteilung des Dialysats über das Faserbündel 6 auswirkt. Jedoch könnte man die Querschnittserweiterungen zur Erleichterung von Fertigung und Handhabung auch an der gleichen Seite des Gehäuses ausbilden. Die durch die Querschnittserweiterungen 210 und 211 abgegrenzten Bereiche 212 und 213 stehen in Verbindung mit der abgeflachten Durchdringungszone 25» die das Bündel 6 aus Hohlfasern 5 enthält.

Das Dialysat wird dem Gehäuse über die Einlaßöffnung 22 nach Fig_o 38 zugeführt, so daß es zuerst in die Querschnittserweiterung 213 gelangt, die der Strömung einen erheblich geringeren Widerstand entgegensetzt als die Durchdringungszone 25, wodurch das Dialysat in der sich über die ganze Breite der Seitenwand 51 des Gehäuses erstreckenden Querschnittserweiterung 213 gleichmäßig verteilt wird, um dann durch das Faserbündel 6 hindurch nach oben zu strömen. Daher besteht nur eine sehr geringe Gefahr, daß der der Einlaßöffnung 22 benachbarte Teil des Faserbündels durch das einströmende Dialysat beschädigt wird. Der bei dieser Vorrichtung erzielbare Dialysewirkungsgrad für Harnstoff ist in Fig. 23 durch die gestrichelte Kurve angedeutete Gemäß Fig. 23 nimmt der Wirkungsgrad der Dialyse in der Nähe von k = 1 stark zu_o

Fig. 40 zeigt eine Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39, bei der die Querschnittserweiterungen 210 und 211 eine halbzylindrische Form hab-en. Hierbei sind das Auslaßrohr 3

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- 5έ -

und das Einlaßrohr 2 jeweils mit dem mittleren Teil der zugehörigen Querschnittserweiterung verbunden und L-förmig ausgebildete Abgesehen von den soeben genannten Punkten entspricht die "Vorrichtung nach Fig₀ 40 im wesentlichen derjenigen nach Fig. 37 bis 39, und sie arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise.

Fig. 41 zeigt eine andere Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39, die im wesentlichen der Vorrichtung nach Fig. 40 entspricht, abgesehen davon, daß die Querschnittserweiterungen 210 und 211 einen nahezu rechteckigen Querschnitt haben. Die Vorrichtung nach Fig. 41 arbeitet im wesentlichen in der gleichen Weise wie diejenige nach Fig. 40„

Fig. 42 zeigt ebenfalls eine Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39, beider die obere Hälfte jeder Querschnittserweiterung 210 und 211 entsprechend Fig. 41 einen rechteckigen Querschnitt hat, während die untere Hälfte entsprechend Fig. 40 abgerundet ist. Anordnung und Form des Einlaßrohres 2 und des Auslaßrohres 3 entsprechen im wesentlichen der Darstellung in Fig. 37 bis 39_o Im übrigen ist die Konstruktion im wesentlichen die gleiche. Daher kommt die Vorrichtung nach Fig. 42 im wesentlichen ebenso zur Wirkung wie diejenige nach Fig. 37 bis 39_o

Fig. 43 bis 46 zeigen ebenfalls eine Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39, bei der das Auslaßrohr 3 und das Einlaßrohr 2 in die Schmalseiten 214 und 215 des Gehäuses 1 zu beiden Seiten der Durchdringungszone 25 eingebaut sind_o Die Querschnittserweiterungen 212 und 213 erstrecken sich über die Seitenwände 50 und 51 sowie die Schmalseiten 214 und 215, so daß sie eine L-förmige Gestalt haben. Um das über das Einlaßrohr 2 zugeführte Dialysat 35 auf alle Teile der Querschnittserweiterung 213 zu verteilen, ist an der Innenfläche der Schmalseite 215 innerhalb der Querschnittserweiterung 213 ein Wehrteil bzw. ein Umlenkorgan 216 befestigt, und um das

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Dialysat über die Auslaßöffnung 23 gleichmäßig abzuführen, ist gemäß Fig. 46 ein weiteres Wehrteil oder Umlenkorgan 217 an der Innenfläche der Schmalseite 214 innerhalb der Querschnittserweiterung 212 befestigt. Die wehrteile 216 und 217 können die gleiche Form haben.

Das Bluteinlaßrohr 14 und das Blutauslaßrohr 15 sind an der oberen Abdeckung 13 bzw. der unteren Abdeckung 13 so ausgebildet, daß sie sich Jeweils nahezu in der gleichen Richtung erstrecken wie das Auslaßrohr 3 bzw. das Einlaßrohr 2 für das Dialysat. Die Bluteinlaßöffnung 24 des Einlaßrohrs 14 und die Blutauslaßöffnung 24 des Auslaßrohrs 15 haben eine ähnliche Form wie die Kammern 20 in dem Gehäuse 1, so daß das Blut 36 zügig von der Einlaßöffnung 24 zu der Auslaßöffnung 24 strömen kann.

Das Auslaßrohr 3 für das Dialysat 35 und das Einlaßrohr 14 für das Blut sind einander benachbart und erstrecken sich nahezu in der gleichen Richtung. Entsprechend sind das Einlaßrohr 2 für das Dialysat uiid das Auslaßrohr 15 für das Blut einander benachbart und so angeordnet, daß sie nahezu in der gleichen Richtung verlaufene Gemäß Fig. 43 lassen sich gleichzeitig auf einfache Weise Kappen 218 auf das Bluteinlaßrohr 14 und das Dialysatauslaßrohr 3 bzw. das Blutauslaßrohr 15 und das Dialysateinlaßrohr 2 aufsetzen, und dies kann mit Hilfe einer nicht dargestellten automatischen Maschine bewirkt werden.

Da die Umlenkorgane 216 und 217 in den L-förmigen Querschnittserweiterungen 212 und 213 angeordnet sind, wird das über die Einlaßöffnung 22 zugeführte Dialysat 35 gleichmäßig über alle Teile der Querschnittserweiterung 213 verteilt und in der Querschnittserweiterung 212 gleichmäßig gesammelt, um der Auslaßöffnung 23 zugeführt zu werden. Hierbei konzentriert sich der über die Öffnung 22 eintretende Dialysatstrom nicht auf einen kleinen Teil des Faserbündels 6, so daß keine Höglichlichkeit einer Beschädigung des Faserbündels in der Nähe der

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Einlaßöffnung durch einen konzentrierten Dialysatstrom besteht O

Figo 47 bis 49 zeigen eine weitere Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39 in Gestalt einer liegend angeordneten Vorrichtung, die im übrigen der Vorrichtung nach Fig. 43 bis 46 im wesentlichen ähnelt. Gemäß Fig. 47 und 49 strömt das Dialysat 35 von der Unterseite der Seitenwand 51 aus schräg durch die Durchdringungszone 25 zum oberen Teil der Seitenwand 50. Da das Faserbündel 6 relativ kurz ist, kann es von dem Dialysat auf wirksame Weise in der Querrichtung durchströmt werden, so daß sich ein guter Dialysewirkungsgrad erzielen läßt.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 47 bis 49 erstrecken sich die Querschnittserweiterungen 212 und 213 über die ganze Länge der Durchdringungszone 25. Jedoch könnten sich diese Querschnitts erweiterungen auch nur über einen Teil der Länge der Durchdringungszone erstrecken, so daß das Dialysat die Durchdringungszone auf entsprechend andere Weise durchströmen würde.

Fig. 50 und 51 zeigen eine andere Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39, bei der das obere und das untere Ende des Gehäuses 1, das einen runden Querschnitt hat, mit halbrunden Querschnittserweiterungen 210 und 211 versehen sind. Das Einlaßrohr 2 und das Auslaßrohr 3 sind mit den einander diametral gegenüberliegenden Querschnittserweiterungen verbunden. Die Mündung 22 des Einlaßrohrs 2 führt zu dem halbrunden Raum 213» der durch die Querschnittserweiterung 211 abgegrenzt wird, während sich die Mündung 23 des Auslaßrohrs 3 an den durch die Querschnittserweiterung 210 abgegrenzten Raum 212 anschließt. Ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig. 37 bis 39 haben die Querschnittserweiterungen 210 und 211 einen trapezförmigen Querschnitt, doch könnte man auch einen rechteckigen oder halbrunden Querschnitt vorsehen. Die beiden Querschnittserweiterungen erstrecken sich

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in der Umfangsrichtung des kreisrunden Gehäuses 1 jeweils über einen Winkelbereich von 180° und sind um 180° gegeneinander versetzt. Das Dialysat 35 strömt von der unteren Querschnittserweiterung bzw. dem Raum 213 aus schräg nach oben durch die Durchdringungs zone 25 hindurch zu dem oberen Raum 212 in der Querschnittserweiterung 210, so daß das Hohlfaserbündel 6 in der Querrichtung durchströmt wird. Die Querschnittserweiterungen 210 und 211 können auch so gestaltet sein, daß sie sich in der Umfangsrichtung des runden Gehäuses 1 jeweils über einen Winkelbereich von 60° bis 120° erstrecken.

Figo 52 zeigt eine andere Weiterbildung der Vorrichtung nach Fig. 37» bei der das Gehäuse 1 auf einer Seite mit einer sich über die ganze Länge des Faserbündels 6 erstreckenden Querschnittserweiterung 220 versehen ist, die eine gekrümmte äußere Wand besitzt. Das Einlaßrohr 2 und das Auslaßrohr 3 sind an der entgegengesetzten Seite des Gehäuses angebracht. Wegen der Krümmung der äußeren Wand der Querschnittserweiterung 220 wird das Dialysat veranlaßt, von dem Einlaßrohr 2 aus in der Querrichtung durch das Faserbündel 6 hindurch zu strömen und danach über das Auslaßrohr 3 wieder zu entweichen.

Zwar sind vorstehend verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, doch bestehen Möglichkeiten zur Schaffung weiterer Abwandlungen, die ebenfalls in den Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Bei den beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen durchströmen das Blut und das Dialysat die Durchdringungszone im Gegenstrom. Da dieses Gegenstromverfahren bei den beschriebenen Anordnungen mit einer Querströmung kombiniert ist, läßt sich eine bessere Dialyse erzielen. Jedoch ist es auch möglich, das Blut und das Dialysat in der gleichen allgemeinen Strömungsrichtung durch die Durchdringungszone zu leiten.

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Gegebenenfalls kann man in den Rückumwälz-Strömungsweg für das Dialysat einen kleinen Dialysat-Behälter einschalten In diesem Fall wird der kleine Behälter mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung zum Ergänzen des Dialysatvorrats versehen, und die Rückutnwälzleitung wird an den Behälter angeschlossene

Das Gehäuse der Vorrichtung kann mehrere Einlaßöffnungen und mehrere Auslaßöffnungen aufweisen. Ferner kann man die Öffnungen gegenüber dem Gehäuse anders anordnen. Schließlich kann man die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung bei den beschriebenen Ausführungsformen miteinander vertauschen, d_oh. man kann die Einlaßöffnung als Auslaßöffnung und die Auslaßöffnung als Einlaßöffnung benutzen.

Zwar wurden die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung für den Fall beschrieben, daß eine Dialyse zwischen zwei Flüssigkeiten durchgeführt werden soll, doch läßt sich die Erfindung auch in Fällen anwenden, in denen Stoffe zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas oder zwischen zwei Gasströmen durch die Membranen bildenden Hohlfasern hindurch transportiert werden sollen. Weiterhin kann man die beschriebenen Vorrichtungen nicht nur als Blutdialysator bei einer künstlichen Niere benutzen, sondern auch bei einer künstlichen Lunge zum Zuführen von Sauerstoff zu einem Blutstrom, wobei das Blut durch die Hohlfasern hindurchgeleitet wird, während das Sauerstoff enthaltende Gas bzw_o eine entsprechende Flüssigkeit die Außenflächen der Hohlfasern überstreicht,, Schließlich kann man solche Vorrichtungen zum Entsalzen und Reinigen von Wasser mittels einer umgekehrten Osmose, bei Verfahren zur Behandlung von Nahrungsmitteln, Z₀B₀ zum Eindicken von Säften, zum Entfernen von Hefe aus Bier usw₀ benutzen.

Ansprüche;

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Claims

ANSPRÜCHE

Vorrichtung mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse angeordneten Bündel aus Hohlfasern mit durchlässigen Wänden sowie mit Einrichtungen zum Hindurchleiten eines ersten Fludes und eines zweiten Fludes durch das Gehäuse derart, daß das eine Flud die Außenflächen der Hohlfasern überstreicht, während das andere Flud die Hohlfasern durchströmt, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (i) mehrere dem Bündel (6) aus Hohlfasern (5) benachbarte Wandabschnitte (52, 53, 54, 66, 67, 68) aufweist, die so geformt sind, daß sie Querschnittserweiterungen des Gehäuses bilden, um dazu beizutragen, daß das erste Flud (35) das Faserbündel quer zu den Hohlfasern durchströmt.

2. Vorrichtung mit einem eine Durchdringungszone abgrenzenden Gehäuse, einem mindestens diese Durchdringungszone ausfüllenden Bündel aus Hohlfasern mit durchlässigen Wänden, mindestens einem Einlaßrohr zum Zuführen eines ersten Fludes zu dem Gehäuse derart,· daß es die Lücken zwischen den Hohlfasern durchströmt, mindestens einem Auslaßrohr zum Ableiten des ersten Fludes aus dem Gehäuse sowie Einrichtungen, die es ermöglichen, ein zweites Flud durch die Hohlfasern zu leiten, damit es bestimmten Stoffen möglich ist, die Wände der Hohlfasern selektiv zu durchdringen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil (52, 53, 54, 66, 67, 68) des Gehäuses (1) innerhalb der Durchdringungszone (25) gegenüber dem Bündel (6) aus Hohlfasern (5) eine Querschnittserweiterung derart bildet, daß zwischen dem Hohlfaserbündel und einer Wand des Gehäuses ein Raum vorhanden ist, in den mindestens ein Teil des ersten Fiudes (35) auf seinem Wege vom Einlaßrohr (2) zum Auslaßrohr (3) eintreten kann, und daß die bzw. jede Querschnittserweiterung eine solche Form hat, daß sie dazu beiträgt, das erste Flud zu veranlassen, das Hohlfaserbündel in der Querrichtung zu durchströmen«,

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Querschnittserweiterungen vorhanden sind, die auf entgegengesetzten oeiten des Gehäuses angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterungen auf den beiden einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses zwischen dem Einlaßrohr und dem Auslaßrohr miteinander abwechselnd und in der Längsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.

5ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw_o jede Querschnittserweiterung des Gehäuses durch einen nach außen vorspringenden Teil einer Wand des Gehäuses gebildet ist.

6₀ Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Querschnittserweiterung durch ein Führungsplattenteil auf einer Innenfläche des Gehäuses gebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der bzw_o jeder Querschnittserweiterung, den folgenden Gleichungen

1/4 A < L < 4A und A < D < 12A

entspricht, in denen A eine Querschnittsabmessung des Hohlfaserbündels (6), L die Länge der Querschnittserweiterung im rechten Winkel zur Längsachse des Hohlfaserbündels und D die Länge der Querschnittserweiterung in Richtung der Längsachse des Hohlfaserbündels bezeichnet.

8„ Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Form der bzw» jeder Querschnittserweiterung den Gleichungen

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1/3 A < L < 2A und
A < D < 8A

entspricht,

9. Vorrichtung nach Anspruch 71 dadurch gekennzeichnet, daß die Länge d eines ebenen Tragabschnitts des Gehäuses, der an dem Hohlfaserbündel (6) anliegt, um es zu unterstützen, der Gleichung

0 < d < D
entspricht.

1Oo Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Querschnittserweiterungen vorhanden sind, und daß eine gegen die Längsachse des Hohlfaserbündels (6) geneigte Einleitungszone zwischen einander benachbarten Querschnittserweiterungen angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Einleitungszone durch eine ebene Wand (58) abgegrenzt ist, die sich an die zugehörige Querschnittserweiterung anschließt und gegen die Längsachse des Hohlfaserbündels (6) geneigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß einander benachbarte Querschnittserweiterungen jeweils durch eine geneigte ebene Wand (58) miteinander verbunden sind, an die sich ein ebener Tragabschnitt (57) anschließt, der in Berührung mit dem Hohlfaserbündel (6) steht, um es zu unterstützen,,

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (ß) der Wand (58) der Einleitungszone,

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die Länge (m) der Einleitungszone in Richtung der Längsachse des Hohlfaserbündels (6) und die Länge (n) des ebenen Tragabschnitts (57) in Richtung der Längsachse des Hohlfaserbündels den folgenden Gleichungen entsprechen:

1/3 A < m -c 6A,
1/3 £ η ^ 6A,
0,1 ^ n/m g 10 und 2 ^ ß ^ 20 .

14o Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses mehrere Querschnittserweiterungen vorhanden sind, die gegenüber der Durchdringungszone (25) sinuswellenförinig gekrümmt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Querschnittserweiterung auf ihrer Austrittsseite gegenüber der allgemeinen Strömungsrichtung des ersten Fludes (35) so geformt ist, daß sie der Gleichung

30° ^ CX-< 90°

entspricht, bei welcher der Winkel <x erhalten wird, wenn man in einer Ebene, die durch die Längsachse des Hohlfaserbündels (6) und die im rechten Winkel dazu gemessene Abmessung (L) der Querschnittserweiterung bestimmt ist, eine erste gerade Linie (A1) und eine zweite gerade Linie (A2) in der Strömungsrichtung des ersten Fludes (35) unter einem Winkel von 10 bzw. von 20° gegen die Längsachse des Hohlfaserbündels von dem Mittelpunkt (P) aus zwischen dem der Strömung zugewandten Ende der Querschnittserweiterung und dem in die Strömungsrichtung weisenden Ende der Querschnittserweiterung sowie eine Tangente (B) an der Wand (55) der Querschnittserweiterung an einem beliebigen Punkt zwischen der ersten und der zweiten Linie zieht, wobei der Winkel oc der Winkel ist, den die

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Tangente mit der Längsachse des Hohlfaserbündels bildet.

16_O Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel oc der folgenden Gleichung entspricht:

45° < Qt < 90°.

17o Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Querschnittserweiterung auf ihrer Eintrittsseite gegenüber der allgemeinen Strömungsrichtung des ersten Fludes (35) so geformt ist, daß sie der Gleichung

5° < Q < 30°

entspricht, bei welcher der Winkel θ erhalten wird, wenn man in der Ebene, die durch die Längsachse des Hohlfaserbündels (6) und die im rechten Winkel dazu gemessene Abmessung (L) der Querschnittserweiterung bestimmt ist, eine dritte gerade Linie (C1) und eine vierte gerade Linie (C2) entgegen der Strömungsrichtung unter einem Winkel von 10° bzw. 20° gegen die Längsachse des Hohlfaserbündels von dem Hittelpunkt (P) aus zwischen der Eintrittsseite und der Austrittsseite der Querschnittserweiterung sowie eine Tangente (D) zur Wand (56) der Querschnittserweiterung an einem beliebigen Punkt (T) auf dieser Wand zwischen der dritten und der vierten geraden Linie zieht, wobei der Winkel θ der Winkel ist, den diese Tangente mit der Längsachse des Hohlfaserbündels bildet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel θ der folgenden Gleichung entspricht;

5° < θ < 60°o

19ο Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel θ der folgenden Gleichung entspricht:

10° < 9 < 45°_O

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20. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchdringungszone (25) so geformt ist, daß sie der Gleichung

¥ = kA

entspricht, in der ¥ und A die Querschnittsabmessungen der Durchdringungszone bezeichnen, wobei k größer ist als 1.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß k der folgenden Gleichung entspricht:

1 < k < 40.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß k der folgenden Gleichung entspricht:

1,5 < k <20.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß k der folgenden Gleichung entspricht:

2 < k < 1O₀

24. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr (27) und das Auslaßrohr (28) für das erste Flud (35) an einen Rückumwälzkreis für das erste Flud angeschlossen sind, der durch das Gehäuse (1) führt, und daß ein weiteres Einlaßrohr (29) und ein weiteres Auslaßrohr (26) vorhanden sind, die es ermöglichen, der Vorrichtung ein frisches Flud von gleicher Art wie das erste Flud zuzuführen und einen Teil des ersten Fludes aus der Vorrichtung abzuziehen.

25ο Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rückumlaufkreis ein Behälter so eingeschaltet ist, daß das aus dem Auslaßrohr entweichende, erneut umzuwälzende. erste Flud (35) in diesen Behälter eintritt und dann von dem Behälter aus zu dem Einlaßrohr strömt, und daß das andere Ein-

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laßrdhr und das andere Auslaßrohr an den Behälter angeschlossen sindo

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr und das Auslaßrohr zum Umwälzen des ersten Fludes einander diagonal gegenüber auf entgegengesetzten Seiten des Gehäuses angeordnet sind, und daß das andere Einlaßrohr und das andere Auslaßrohr zum Zuführen und Ableiten des ersten Fludes in die Seitenwände des Gehäuses gegenüber dem Einlaßrohr bzw. dem Auslaßrohr zum Umwälzen des ersten Fludes eingebaut sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr zum Umwälzen des ersten Fludes gegabelt ist, daß zwei Enden des gegabelten Auslaßrohrs mit den zugehörigen Enden einer Seitenwand des Gehäuses verbunden sind, und daß das Einlaßrohr zum Umwälzen des ersten Fludes in den mittleren Teil der anderen Seitenwand des Gehäuses eingebaut ist.

28ο Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr zum Umwälzen des ersten Fludes gegabelt ist, daß zwei Enden des gegabelten Einlaßrohrs mit den zugehörigen Enden einer Seitenwand des Gehäuses verbunden sind, und daß das Auslaßrohr zum Umwälzen des ersten Fludes in den mittleren Teil der anderen Seitenwand des Gehäuses eingebaut ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr zum Zuführen des ersten Fludes eine Abzweigung des Einlaßrohrs zum Umwälzen des ersten Fludes bildet, und daß das Auslaßrohr zum Abführen des ersten Fludes eine Abzweigung des Auslaßrohrs zum Umwälzen des ersten Fludes bildet.

3Oo Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Einlaßrohr und das Auslaßrohr mit Einrichtungen verbunden sind, die dazu dienen, das erste Flud dem Gehäuse so zuzuführen und es aus dem Gehäuse so abzuleiten, daß es das Gehäuse nur einmal durchströmt und nicht erneut umgewälzt wird.

31 ο Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr zum Abführen des ersten Fludes gegabelt ist, daß zwei Enden des gegabelten Auslaßrohrs in die zugehörigen Enden einer seitenwand des Gehäuses eingebaut sind, und daß das Einlaßrohr zum Zuführen des ersten Fludes in den mittleren Teil der anderen Seitenwand des Gehäuses eingebaut ist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr zum Zuführen des ersten Fludes gegabelt ist, daß zwei Enden des gegabelten Einlaßrohrs in die zugehörigen Enden einer Seitenwand des Gehäuses eingebaut sind, und daß das Auslaßrohr zum Abführen des ersten Fludes in den mittleren Teil der anderen Seitenwand des Gehäuses eingebaut ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßrohr und das Auslaßrohr dazu dienen, das Flud erneut umzuwälzen, und daß das Flud über das Auslaßrohr abgeführt, mit Hilfe eines Adsorptionsmittels regeneriert und dann dem Einlaßrohr erneut zugeführt wird.

34. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Einlaß- und Auslaßrohren mindestens eines an die Querschnittserweiterung angeschlossen ist, und daß eine Einrichtung vorhanden ist, die dazu dient, das über das Einlaßrohr zugeführte erste Flud in der Querschnittserweiterung im wesentlichen über alle Teile einer Querschnittsabmessung der Durchdringungszone zu verteilen und/oder das erste Flud in der zugehörigen Querschnittserweiterung im wesentlichen von allen

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Teilen einer Querschnittsabmessung der Querschnittserweiterung zu sammeln, damit es sich über das Auslaßrohr aus der Querschnittserweiterung abführen läßt,

35ο Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchdringungszone einen abgeflachten Querschnitt hat, und daß die bzw_o jede Querschnittserweiterung auf der längeren Seite des Querschnitts der Durchdringungszone angeordnet ist«,

36, Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Durchdringungszone in Richtung der Längsachse der Hohlfasern (5) kleiner als die im rechten winkel zur Längsachse der Hohlfasern gemessene Länge der längeren Seite der Durchdringungszone, und daß die bzw₀ jede Querschnittserweiterung entlang der längeren Seite des Querschnitts der Durchdringungszone ausgebildet ist_o

Der Patentanwalt

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