DE2705691A1

DE2705691A1 - Vorrichtung zur diffusion von stoffen zwischen zwei fliessmitteln durch semipermeable membranen

Info

Publication number: DE2705691A1
Application number: DE19772705691
Authority: DE
Inventors: Gerhard Riede
Original assignee: Gambro AG
Current assignee: Gambro AG
Priority date: 1976-02-16
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1977-08-18
Also published as: CA1064832A; SE7601673L; NL7700993A; SE396887B; BE851426A; US4080295A; AU505661B2; GB1540693A; CH615596A5; FR2340758B1; FR2340758A1; JPS5299977A; IT1076316B; AU2186977A

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath t _D - η Wiesbaden , 9 .Feb. 1977

Dr. Dieter Weber *-**■■ βπβ _s/dl Cunm-FKjrUf-Stnlc U Dipl.-Phys. Klaus Seiffert * *«*»^wt7K

i WIUPATEm

PATENTANWÄLTE ₄ . Telex : 4-186 247

P 10 837-125

Gambro AG

c/o Herrn Camillo AndIna

Hinunelrich 11, BlJiR, Zug

Schweiz

Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen

Priorität; vom 16. Februar 1976 in Schweden,

Anm.-Nummer 76.01673-2

QLe vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen wfti Fließmitteln über semipermeable Membranen, die in einem Stapel von mindestens zwei Paaren solcher Membranen angebracht sind, wobei ein erstes Fließmittel zwischen Membranen in diesen Paaren und ein zweites Fließmittel außerhalb der gleichen Membranen geleitet werden soll und außerdem die Membranen in den erwähnten Paaren angebracht sind, um zwischen sich ein Netzwerk von Kanälen für das erste Fließmittel zu bilden, indem sie durch Wärmeversiegelung, Klebung oder andere solche Verbindungen punktweise miteinander vereint sind.

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Fr.nkhirt/M.ln «763-Ml Bnk: DnUaet IUflk AG. WmlMdn. KmM-Nr. 17*107

Bei ähnlichen bereits bekannten Konstruktionen für den gleichen Zweck hat man die erwähnten Netzwerke von Kanälen zwischen den paarweise angeordneten Membranen dadurch zustandegebracht, daß die Membranen punktweise innerhalb sehr gut definierter Bereiche oder längs bestimmten Linien zusammengeklemmt wurden. Hierbei hat man für diesen Zweck meistens relativ komplizierte Stützplatten mit einer Menge Erhöhungen und dazwischen angeordneten Kanälen benutzt.- Beispiele solcher Konstruktionen werden z. B. in den deutschen Patentanmeldungen P 15 41 241.6 und P 17 66 446.1 (schwedische Patente 218 441 und 314 167) gezeigt und beschrieben.

Bei einer späteren Konstruktion, die Gegenstand der deutschen Patentanmeldung P 25 16 288.3 geworden ist, wird ein ähnliches Netzwerk von Kanälen statt dessen durch Klebung, Wärmeversiegelung oder dergleichen in einem Muster von Punkten, Lilien und/oder kleineren Feldern zustancOgebracht. Dies ermöglichte, daß die Stützplatten vereinfacht werden und als einfache Rahmen geformt werden konnten, deren Herstellung weniger Präzision al· die vorstehend erwähnten, komplizierten Stützplatten erforderte.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Zur.tamlubringunc, einer weiteren Vereinfaohunq, wodurch eier Reciarf an Stiltzplfttten und/oder Rahmen ganz eliminiert werden kann. Dies wird durch eine Verrichtung der im ersten ALsntz anycguLonen

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Art zustandegebracht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß benachbarte Membranen von verschiedenen, nebeneinander liegenden Membranenpaaren Icings ihren Peripherien miteinander vereint sind, um zwischen sich einen geschlossenen Raum für das zweite Flieflnittel zu bilden, wobei dieser geschlossene Raum mit einem Zu- und Auslauf für dieses Fließmittel verbunden ist. Der erwähnte Zu- und Auslauf für das zweite Fließmittel weist zweckmäßigst Löcher auf, die genau voreinander in naheliegenden Membranen angeordnet sind, wobei die Membranen in jedem Membranenpaar auch längs einer geschlossenen Verbindung um die Peripherie dieser Löcher herum miteinander vereint sind. Hierdurch wird sichergestellt, daß das zweite erwähnte Fließmittel nicht zwischen den Membranen im jeweiligen Membranenpaare eindringt und sich mit dem dort vorhandenen Fließmittel oder Fluid vermischt. Der im folgenden verwendete Begriff "Fluid" bedeutet auch "Fließmittel".

Für das erwähnte erste Fluid können Zu- und Auslauf als Löcher, die in naheliegenden bzv/. benachbarten Membranen genau voreinander angebracht sind, angeordnet sein, wobei benachbarte Membranen von verschiedenen, nebeneinander liegenden Membranenpaaren

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auch längs einer geschlossenen Verbindung rund um die Peripherie dieser -Löcher herum miteinander vereint sind. Hierdurch wird also verhindert, dass das erwähnte erste Fluid in die geschlossenen Räume ausserhalb der jeweiligen Membranenpaare eindringt, die für das zweite Fluid vorgesehen sind.

Die erwähnten geschlossenen Verbindungen um die jeweiligen Löcher herum werden zweckmässigst durch Klebung oder Wärmeversiegelung zustandegebracht, können aber natürlich auch auf andere Weise entstehen, beispielsweise durch eine Art Klemmvorrichtung.

Vorzugsweise werden mehrere Membranen als balgähnliche Konstruktion miteinander verbunden angeordnet. Hierbei können die oberste und unterste Membrane dieser balgähnlichen Konstruktion in einem äusseren Gehäuse befestigt sein, wodurch die Konstruktion, auch wenn eines der erwähnten Fluids einem Unterdruck ausgesetzt wird, aufgespannt gehalten werden kann.

Der Raum zwischen der balgartigen Konstruktion und dem Aussengehäuse kann auch mit einem Füllmittel angefüllt sein, wodurch es weiterhin erleichtert wird, die Konstruktion aufgespannt beizubehalten, wobei sie gleichzeitig eventuelle Leckagen dichten kann.

Zur Zu- bzw. Ableitung der jeweiligen Fluids kann das äussere Gehäuse mit Anschlusstutzen zum Ein- bzw. Auslauf dieser Fluids ausgestattet sein. Die äussersten Membranen der balgähnlichen Konstruktion sind hierbei zweckmässigst längs einer geschlossenen Linie um die Peripherie der nach innen gewendeten Mündung des jeweiligen Stutzens herum dichtend mit dem Gehäuse verbunden angeordnet. Eventuell können diese äusseren Membranen hierbei an ihrer ganzen Fläche mit einer Kopf- bzw. Bodenplatte dieses Aussengehäuses vereint sein.

Praktisch hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Membranen an zwei nebeneinander liegenden Membranenpaaren längs einer Aussenkontur miteinander zu vereinen, die ganz innerhalb der Aussenkontur liegt , längs *·1χΛ·#:ΜΝΐρ·Ιΐ*·* Membranenpaare von verschiedenen, nebeneinander liegenden Membranenpaaren

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miteinander verbunden sind.

Die Erfindung ist vor allen Dingen zum Gebrauch.in Zusammenhang mit der Dialyse von Blut vorgesehen. Das erwähnte erste Fluid besteht in diesem Falle aus Blut, während das zweite Fluid aus einer Salzlösung besteht, durch die Gifte und andere unerwünschte Stoffe aus dem Blut entfernt werden. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die Konstruktion auch anderen Zwecken dienen kann, zum Beispiel der Sauerstoffanreicherung von Blut, wobei das erste Fluid aus Blut besteht, während das zweite Fluid aus Luft oder Sauerstoff besteht. Mit Fluid sind also sowohl Flüssigkeiten als auch Gase gemeint.

Nachstehend wird als Beispiel eine vorgezogene Ausführungsart der erfindungsgemässen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsart ist zur Reinigung von Blut bestimmt, d.h. zur Blutdialyse, und wird daher in Verbindung mit einer solchen Benutzung beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1 das Aussengehäuse der Vorrichtung, von der Seite gesehen,

Fig. 2 das gleiche Aussengehäuse, von oben gesehen, Fig. 3 das eine Ende der Vorrichtung, teilweise im Schnitt, wobei der Schnitt längs Linie III-III in Fig. U erfolgt ist, Fig. 4 in gleicher Weise einen Schnitt längs Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Detail des Schnittes in Fig. 3 in vergrössertem Masstabe.

Die als Beispiel dargestellte Dialysevorrichtung besteht aus einem Aussengehäuse, das insgesamt mit 1 bezeichnet worden ist und ein Oberteil 2 sowie ein Unterteil 3 umfasst. Hierbei hat Oberteil 2 einen Zulaufstutzen U für das Blut und einen Ablaufstutzen 5 für die Reinigungsflüssigkeit. In gleicher Weise weist Unterteil 3 einen Ablaufstutzen 6 für das Blut und einen Einlaufstutzen 7 für die Reinigungsflüssigkeit auf. Die Konstruktion dieser Stutzen ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich, woraus hervorgeht, dass die Stutzen mit Einsätzen 8 bzw.

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9 versehen sind, die teils der Erleichterung des Anschlusses von Schläuchen für Blut bzw. Reinigungsflüssigkeit dienen und teils mit der äusseren Membrane in einer balgartigen Konstruktion von paarweise angeordneten Membranen vereint sind. Diese Konstruktion wird in Fig. 5 in vergrössertem Masstabe gezeigt, wobei die äusserste Membrane mit a, bezeichnet wurde und die folgenden mit a_?, a_ , a^, a_r usw.. Hierbei ist die äusserste Membrane a, zur Befestigung an Einsatz 8 innerhalb eines ringförmigen, mit b, bezeichneten Bereiches bestimmt. In gleicher Weise ist sie zur Befestigung an Einsatz 9 innerhalb eines ringförmigen, mit c, benannten Bereiches vorgesehen. Die Membranen a-, und a„ sind im Punktmuster miteinander verbunden, wie ein Vergleich der Figuren 4 und 5 am besten zeigt. Die Punkte sind hierbei mit d bezeichnet. Ferner sind die Membranen eines jeden solchen Membranenpaares a,, a„, a„, a_t , a,, a_fi etc. längs einer geschlossenen, mit e bezeichneten Linie miteinander verbunden und sowohl in Fig. >4 als auch Fig. 5 gekennzeichnet. Naheliegende Membranen von nebeneinander liegenden Membranenpaci ren, beispielsweise die Membranen a₂ <a₃ oder die Membranen a^ ei sind statt dessen längs ringförmigen Zonen b entsprechend Zone b, miteinander verbunden, wobei die äussere Membrane a-, an Einsatz 8 befestigt ist. Ferner sind die letztgenannten Membranen längs einer geschlossenen Linie um die Peripherie herum miteinander vereint, wobei diese Linie in den Figuren U und 5 mit f bezeichnet ist. Durch die vorstehend beschriebene Konstruktion werden Zulaufe 10 für das Blut und 11 für die Reinigungsflüssigkeit gebildet. Das Blut wird dann nach den Kanälen Zwischen den paarweise angeordneten Membranen geleitet, während die Reinigungsflüssigkeit in die geschlossenen Räume 13 zwischen den jeweiligen Membranenpaaren hingeleitet wird. Dadurch_; dass hierbei die äusserste Membrane a, bzw. die entsprechende Membrane am Boden des Membranenpaketes am Kopfteil bzw. Boden von Gehäuse 1 befestigt ist, wird die ganze balgähnliche Konstruktion, auch wenn eine der Flüssigkeiten einem Unterdruck ausgesetzt werden sollte, ausgespannt gehalten. Diese Ausspannung kann weiterhin erleichtert werden, falls

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Raum 14 zwischen Gehäuse 1 und den Membranen mit einem geeigneten Füllmittel ausgefüllt wird. Dieses Füllmittel kann dann auch benutzt werden, um eine Extradichtung der ganzen Konstruktion zu bewirken. Schliesslich sind ringförmige Zonen mit c bezeichnet, längs denen die Membranen des jeweiligen Membranenpaares unter Bildung eines geschlossenen Kanals 11 für die Reinigungsflüssigkeit miteinander verbunden sind.

Die Erfindung ist natürlich nicht nur auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschränkt, sondern im Rahmen der nachstehenden Patentansprüche veränderlich. Zum Beispiel kann das gezeigte Punktmuster mit einer längeren Reihe anderer Muster ersetzt werden, von denen in der vorerwähnten . 'dtout SOhStI Patentanmeldung P 25λδ-2·#·3 einige als Beispiel gezeigt werden. Im Ausdruck Punktmuster sind hierbei verschiedenartige Linienmuster einbegriffen, beispielsweise derartige, wie sie in der erwähnten Patentanmeldung gezeigt sind. Dies ist dadurch motiviert, dass auch . eine Linie sozusagen aus einer Zahl von Punkten zusammengesetzt ist.

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Le e rs

Claims

Patentansprüche

(y Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen (a, a~ a ...), die in einem Stapel von mindestens zwei Paaren (a, a ; a_ a ) solcher Membranen angebracht sind, wobei ein erstes Fließmittel zwischen den Membranen in diesen Paaren und ein zweites Fließmittel außerhalb der gleichen Membranen leitbar ist und die Membranen unter Bildung eines Netzwerkes von Kanälen (12) zwischen sich für das erste Fließmittel in den erwähnten Paaren angebracht sind, derart, daß die Membranen durch Wärmeversiegelung, Klftbung oder andere solche Verbindungen punktweise miteinander vereint sind, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Membranen (beispielsweise a~ a₃) von verschiedenen nebeneinander liegenden Membranenpaaren (beispielsweise ^a₂; a, a,) läng·*-, ihren Umfangen (#) zur Bildung eines geschlossenen Raumes (13) zwischen sich für das zweite Fließmittel miteinander verbunden sind, wobei dieser geschlossene Raum mit dem Zu- und Ablauf (5, 7) für dieses Fließmittel verbunden ist.
2. Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- und Ablauf (5, 7) für das zweite Fließmittel Löcher (11) aufweist, die in benachbarten Membranen genau voreinander angerodnet sind, und daß die Membranen

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ORIGINAL INSPECTED

in jedem Membranenpaar (a, a₂.· a_ a. ...) längs einer geschlossenen Verbindung (c; c.) um den Umfang dieser Löcher (11) herum miteinander vereint sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß der Zu- und Ablauf (4, 6) für das erste Fließmittel Löcher (10) aufweisen, die in benachbarten Membranen genau voreinander angebracht sind, und daß benachbarte Membranen (beispielsv/eise a, a,_k *. a») von verschiedenen nebeneinander liegenden Membranenpaaren (beispieleweise a. a~; a. a.; aj. a_fi) auch längs einer geschlossenen Verbindung (b) um die Peripherie dieser Löcher (10) herum miteinander verein^ sind.
4. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Membranenpaare (a, a~; a- a....) als balgartige Konstruktion miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste (a^) und unterste (a_R) Membrane der balgähnlichen Konstruktion in einem Süßeren Gehäuse (1) befestigt sind, wodurch die Konstruktion, auch wenn eines der erwähnten Fließmittel einem Unterdruck ausgesetzt wird, aufgespannt gehalten werden kann.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuse (1) Anschlußstutzen (4, 5» 6, 7) für de«

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* 3.

Zu- bzw. Ablauf des jeweiligen Fließmittels aufweist, wobei die äußersten Membranen (a, bzw. a ) tier balgähnlichen Instruktion längs einer geschlossenen Linie, beispielsweise (b, oder c,) um den Umfang der nach innen gewendeten Mündung des jeweiligen Stutzens herum dichtend mit Gehäuse (1) verbunden sind.
7. Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei nebeneinander liegenden Membran««t>aaren (beispielsweise a. a,,; a₃ a₄) die Membranen innerhalb (beispielsweise a. a₂) des jeweiligen Membranenpaares längs einer Außenkontur (e) miteinander verbunden sind, die sich ganz innerhalb der Außenkontur (f) befindet, längs der die naheliegenden Membranen (beispielsweise a~ a-j) verschiedener Membranenpaare miteinander vereint sind.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Raum (14) zwischen der'balgähnlichen Konstruktion und deir Außengehäuse (1) mit einem Füllmittel angefüllt ist, das die Beibehaltung der Ausspannung der Konstruktion erleichtert und das gleichzeitig eventuelle Leckagen dichten kann.

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