DE2720362C3 - Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen - Google Patents
Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable MembranenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable
Membranen, die in einem Stapel, von Stützplatlen getrennt, angeordnet sind, die an Ein- bzw. Auslaufe
angeschlossene Durchflußkanäle für das jeweilige Fließmittel einschließen, von denen ein erstes Fließmittel
angeordnet ist, um auf einer Seite der jeweiligen Membrane geleitet zu werden, und ein zweites
Fließmittel auf der entgegengesetzten Seite der gleichen Membrane, wobei auf einer Seite der
Membrane Kanäle für das erwähnte erste Fließmittel gebildet werden, indem die Membrane in Auskehlungen
einsinkt, die in einer auf der entgegengesetzten Seite der Membrane befindlichen Stützplatte angebracht sind,
wobei die Auskehlungen zumindest innerhalb eines
ίο V-förmigen Bereiches angebracht sind, der in sich
zumindest einen Durchflußkanal einschließt, der so nahe wie möglich an der Spitze des V liegt
Eine ähnliche Vorrichtung ist als Dialysevorrichtung
bzw. Diffusionsvorrichtung aus der DE-OS 21 56 706 bzw. der DE-OS 24 08 457 bekannt. Ferner sind aus den
deutschen Patentschriften 15 41241 und 17 66 448 sowie den deutschen Patentanmeldungen P 16 16 486,
P 16 42 784 Diffusior.ivorrichtungen und Dialysiervorrichtungen bekannt, bei denen zu reinigende Flüssigkeiten
durch einen ersten Durchflußkanal und Reinigungsflüssigkeiten bzw. Spüllösungen durch einen zweiten
Durchflußkanal eingeleitet bzw. abgeführt werden, die ähnlich wie die oben erwähnten Durchflußkanäle
angeordnet sind. Dabei wird die Spüllösung auf der
2) einen Seite der jeweiligen Membran und die zu
reinigende Flüssigkeit auf der entgegengesetzten Seite der gleichen Membran eingeleitet. Zur Bildung der
Kanäle sinken die Membranen in Auskehlungen ein, die in den Siiitzplatten angebracht sind. Dabei strömt die zu
ίο reinigende Flüssigkeit in Kanälen zwischen dem
Membranpaar in die Spüllösung in Kanälen zwischen jeweils einer Membran dieses Paares und einer
Auskehlung in der Stützplatte.
Bei den bekannten Konstruktionen besteht das
f> Problem, die Vorrichtungen nach ihrer Benutzung in
zufriedenstellender Weise zu entleeren. Das ist besonders wichtig, wenn die Vorrichtung als Dialysevorrichtung,
insbesondere zur Reinigung von Blut, benutzt wird, wobei das Blut so weit wie möglich dem Patienten
wieder zugeführt werden muß.
Obwohl die nachfolgend beschriebene Erfindung nicht auf Dialysevorrichtungen zur Reinigung von Blut
beschränkt ist, sondern allgemein auf Diffusionsvorrichtungen bezogen ist, wird zwecks anschaulicherer
Darstellung die Erfindung an Hand der sogenannten künstlichen Niere, d. h. der Dialysevorrichtung zur
Reinigung von Blut, beschrieben.
Die Aufgabe zur Verbesserung der im Oberbegriff des Anspruches I genannten Infusionsvorrichtung,
V) iuich der Benutzung die Vorrichtung besser entleeren /u
können, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Enden einer jeden Stützplatte Auskehlungen in der
Fläche derselben zwischen den jeweiligen Durchflußkanälen längs der Bisektrix zum besseren Abrinnen des
erstens Fließmittels, d. h. der zu reinigenden Flüssigkeit. z. B. des Blutes, beim Hochkantwenden der Vorrichtung
zwecks Entleerung angebracht sind. Dabei können zwei Systeme sowohl mit verschiedenen als auch mit
denselben Winkeln verwendet werden. Zwar wird durch
M) die erfindungsgemäßen Maßnahmen gegenüber den
bekannten Lösungen eine bessere Entleerung auch schon dadurch erreicht, wenn man nur an einem Ende
jeder Stützplatte eine V-förmige Anordnung der erwähnten Systeme vorsieht, es ist aber zweckmäßig,
bri wenn die längliche Vorrichtung die erwähnte V-förmige
Anordnung an jedem Ende aufweist, wobei die Spitze der V-förmigen Anordnung zu dem jeweiligen Ende
hinweisend angeordnet ist. Dadurch erhält man eir
symmetrische Konstruktion mit dem Vorteil einer einfacheren und praktischeren Herstellung und Benutzung.
Die Bisektrix ist die Mittellinie oder die Winkelhalbierende.
Die Patentansprüche 2 bis 5 stellen Ausgestaltungen der Erfindung dar.
Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung also, wenn jeder V-förmige Bereich einen Durchflußkanal für das
erste Fließmittel, d.h. die zu dialysierende Flüssigkeit oder das Blut, und einen Durchflußkanal für das zweite
Fließmittel, d. h. die Spüllösung, einschließt, wobei diese Durchflußkanäle längs der Bisektrix des V. mit dem
ersten Durchflußkanal am nächsten zur Spitze, angeordnet sind. Stellt man die erfindungsgemäße Vorrichtung
hochkant, läßt sich die Vorrichtung gut durch Abrinnenlassen entleeren. Um das Abrinnen noch weiter zu
erleichtern, kann auch eine bogen- oder winkelförmige Auskehlung vor dem Durchflußkanal für das zweite
Fließmittel angeordnet sein. Dieser Ka:al erleichtert dann das Vorbeiströmen der zu reinigenden Flüssigkeit
beim Entleeren der Vorrichtung dadurch, daß diese hochkant gestellt wird.
Bei zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher die Stützplatten auf ihrer einen
Seite einen längs der Peripherie verlaufenden, ungebrochenen bzw. durchgehenden Dichtungsfiansch aufweisen,
der zum dichten Anschluß in zumindest einen Teil des erwähnten V-förmigen Bereiches gebracht worden
ist, ist der Dichtungsflansch in einer Vertiefung angeordnet, die flacher bzw. seichter als die Höhe des
Dichtungsflansches ist. Dann kann nämlich letzterer leichter zusammengedrückt werden, und es ergibt sich
eine bessere Dichtung, ohne daß ein zusätzlicher Raum in dem Stapel der Stützplatten mit da/wischen
angeordneten Membranen beansprucht wird.
Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn an den Enden jeder Stützplatte zwei Systeme von
V-förmig angeordneten Auskehlungen und davon gebildeten Kanälen mit verschiedenen Winkein für die
Spitze des V und mit einem Durchflußkanal /ustandegebracht sind, der am nächsten der jeweiligen Spitze
eingeschlossen angeordnet ist.
Besonders gute Vorteile erreicht man bei Anwendung der erfindungsgemäßen Merkmale, wenn man die
Diffusionsvorrichtung so ausgestaltet, daß die Membranen paarweise zwischen jedem Paar von nebeneinanderliegenden
Stützplatten angeordnet sind, wobei das erste Fließmitt::!. /.. B. Blut, zwischen den Membranen
eines solchen Paares durehgeleilet wird, wahrend das
zweite Flicßmittel, z. B. Reinigungsflüssigkeit oder Sauerstoff, außerhalb der Membranen /wischen diesen
und den danebenliegendcn .Stützplatten dtirchgeleitet
werden.
Die Diffusionsvorrichtung gemäß der Erfndung ist zwar in erster Linie für die Reinigung von Blut
vorgesehen, d. h. sie wird als sogenannte künstliche Niere eingesetzt. In Fachkreisen versteht es sich jedoch,
daß man diese Vorrichtung auch für viele andere Zwecke gebrauchen kann. Beispielsweise kann sie /ur
Sauerstoffanreicherung von Blut benutzt werden. Hierbei besteht das er·' . ::;ßmittel, d.h. die zu
reinigende Flüssigkeit, aus Blut, während der zweite fließfähige Stoff dann aus Sauerstoff oder einer
Sauerstoffmischung besteht. Mit Flüssigkeit. Strömungsmittel bzw. Fließtniticl sind also hier sowohl Gas
als auch Flüssigkeit gemeint.
Wie oben schon erwähn!, wird zur anschaulicheren
Darstellung die erfindungsgem aße Vorrichtung an Hand einer Dialysevornchtung zur Reinigung von Blut
erläutert. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen
beschrieben, die als Beispiel eine zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörende Distanzplatte zeigen
und erklären, wie man mit Hilfe derselben Kanäle für das jeweilige Fließmittel schaffen kann. Ferner ist eine
vollständige Dialysevorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 und Fig.2 eine Stützplatte von oben bzw. unten gesehen,
F i g. 3 einen Schnitt längs Linie A-A in F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt längs Linie B-B in F i g. 2,
F i g. 5 einen Schnitt längs Linie C-Cin F i g. 2, Fig. 6 einen Schnitt längs Linie F-Fm Fig. 1,
Fig. 7 einen Schnitt längs Linie D-D in Fig. 1,
Fig. 8 einen Schnitt längs Linie £-fin Fig. 1,
F i g. 9 in vergrößertem Maßstab den mit einem Kreis und 22 gekennzeichneten Bereich der Fläche der
Stützplattenach Fig. 1,
Fig. 10 einen Schnitt längs Linie K-K in Fig.2 bei
drei zusammengeklemmten Stützplatten mit paarweise dazwischen angeordneten Membranen,
Fig. 11 in gleicher Weise einen Schnitt längs Linie L-L in F i g. 2 mit zwei zusammengeklemmten Stützplatten
und zwei dazwischen angeordneten Membranen unter Bildung von Kanälen für das jeweilige Fließmittel,
Fig. 12 und Fig. 13 eine komplette Dialysevorrichtung
von oben bzw. von der Seite gesehen, wobei Fig. 13 teilweise im Schnitt dargestellt ist, und
Fig. 14 einen Schnitt längs Linie M-M. in F i g. 13.
Wie am besten aus einem Vergleich zwischen den Fig. 1 bis 9 einerseits und den Fig. 10 bis 14
andererseits hervorgeht, ist die Vorrichtung aus einem Kopfteil 1 und einem Bodenteil 2 mit dazwischen
angeordneten Stützplatten 3 und zwischen den Stützplatten paarweise angeordneten Membranen 4,4 zusammengesetzt.
In den Stützplattcn sind eine Menge Auskehlungen angebracht. Wie am besten aus Fig. 10
und 11 ersichtlich, werden dank dieser Auskehlungen teils Kanäle 5 für das Blut /wischen den Membranen 4,4,
teils Kanäle 6 für die Spülflüssigkeit /wischen den Membranen und den benachbarten Stützplatten gebildet.
Der gezeigten Vorrichtung wird über einen Einlauf 8a und einen DurchHußkanai 8, der quer durch das
Nierenpaket hindurchgeht. Blut zugeführt. Von diesem Durchflußkanal 8 aus wird das Blut mit Hilfe von
Blinverteilern, die beispielsweise so konstruiert sind, wie
in der deutschen Patentanmeldung P 23 19 950 beschrieben zwischen die Membranen geleitet.
Die Stützplatten 3 sind, wie in der deutschen Patentanmeldung P 24 08 457 genauer beschrieben,
abwechselnd 180° in eigener Ebene gedreht angeordnet.
Die in F i g. 1 links dargestellte Fläche liegt hierbei stets an einer im wesentlichen gleichen Fläche an, z. B. der in
Fig. 2 rechts gezeigten. In gleicher Weise liegen stets
Flächen gemäß dem linken Teil von F i g. 2 bzw. dem rechten Teil von Fig. 1 aneinander an. Hierbei werden,
wie aus Fig. 10 hervorgeht, zwischen den Auskehlungen
6 in den Platten Blutkanäle 5 gebildet. In gleicher Weise werden zwischen den Membranen 4 genau vor
den Auskehlungen 7 Blutkanäle 5a gebildet, wie in F i g. 11 genauer dargestellt ist. Genauso ist es über der
ganzen Fläche der Distanzplatte, d.h. Blutkanäle werden genau vor jedem versenkten Teil dieser Fläche
gebildet. Hierbei ist es für die Erfindung kennzeichnend, daß die Rlutkanäle 5 zumindest innerhalb einem
V-förmigen Bereich gebildet sind, der in sich den Durchflußkanal 8 einschließt, der sich, wie ersichtlich, so
nahe wie möglich an der Spitze des V befindet.
Auskehlungen 7 sind so angeordnet, daß sie weitere V-förmige Auskehlungen 9 verbinden, wobei dieses
zweite Sysu η von V-förmigen Auskehlungen einen zweiten Durchflußkanal 10 aufweist, der so nahe wie
möglich an der Spitze liegt. Dieser Durchflußkanal 10 ist zur Zuleitung bzw. Ableitung der Reinigungsflüssigkeit
vorgesehen. Diese Reinigungsflüssigkeit wird mit Hilfe von Kanälen und öffnungen 11, 12, 13 und 14 zu dem
Bereich zwischen den paarweise angeordneten Membranen und danebenliegenden Stützplatten abgeleitet,
wie aus F i g. 3 ersichtlich ist. Ein gleichartiges Verteilersystem ist in der deutschen Patentanmeldung
P 24 08 457 genauer beschrieben.
Die Durchflußkanäle 8 und 10 sind an der Bisektrix des von den Auskehlungen 6 gebildeten V angeordnet.
Längs der gleichen Bisektrix sind weitere Auskehlungen 15 angebracht. Diese Auskehlungen 15 dienen dazu, das
Abrinnen des Blutes zu erleichtern, wenn die Vorrichtung zwecks Entleerung hochkant gestellt wird. Zum
gleichen Zwecke ist vor dem Durchflußkanal 10 eine Auskehlung 16 angeordnet. Diese Auskehlung ist in der
dargestellten Ausführung kreisbogenförmig. Alternativ kann sie gewinkelt sein. Dadurch, daß die Auskehlung 16
außerdem ganz durchgehend ist, erleichtert sie auch die Verteilung der Reinigungsflüssigkeit.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist längs der Peripherie
der Stützplatte eine Dichtung 17 angeordnet. Die Konstruktion dieser Dichtung geht auch aus Fig. 3
hervor. Hier liegt der eigentliche Dichtungswulst in einer Vertiefung 18, die etwas flacher ist, als der Wulst
hoch ist. Hierdurch kann der Dichtungswulst 17 dicht zusammengeklemmt werden, wenn die Stützplatten und
Membranen in Form eines Paketes so angeordnet sind, wie in F i g. 12 bis 14 gezeigt ist. Im V-förmigen Bereich
der Auskehlungen 6 und 15 bzw. 6 und 19 (auf der entgegengesetzten Seite der Stützplatte) ist der
Dichtungswulst 17 von der Peripherie der Stützplatte eingezogen, um sich dicht an diesen V-förmigen Bereich
anzuschließen. Auch dies ist so, um die Blutrestmenge beim Entleeren der Konstruktion so weit wie möglich zu
vermindern.
Das den Durchflußkanal 8 bildende Loch in den Stützplatten (siehe Fig. 3) ist von ringförmigen
Dichtungswulsten 20 und 21 umgeben, die dazu dienen, die anliegende Membran dichtend an den zwischen den
Membranen liegenden Blutverteiler anzudrücken. Diese Konstruktion wird in der deutschen Patentanmeldung
ίο Ρ 23 19 950 genauer beschrieben.
Von der Arbeitsfläche der Stützplatte ist ein kreisförmiger Teil mit 22 bezeichnet. Dieser Teil wird in
F i g. 9 in vergrößertem Maßstab gezeigt. Vergleicht man F i g. 9 mit F i g. 7, die einen Schnitt längs Linie D-D
in F i g. 1 darstellt, so geht hervor, daß die Arbeitsfläche aus zickzackförmigen Rippen 23 mit dazwischen
angeordneten Nuten 24 besteht. Aus F i g. 7 geht ferner hervor, daß die Enden der Stützplatte im großen und
ganzen nur längs des Umfanges und mit Hilfe von Rippen 25 mit der Arbeitsfläche selbst zusammenhängen.
F i g. 7 zeigt außerdem, daß die Kante 26 der Platte erhöht ist, wodurch eine Schalenform entsteht, die das
Aufeinanderstapeln von Platten und Membranen erleichtert.
Aus F i g. 5, die einen Schnitt längs Linie C-Cin F i g. 2
wiedergibt, geht hervor, daß auch das den Durchflußkanal 10 bildende Loch von einem ringförmigen
Dichtungswulst 27 umgeben ist. Dieser Wulst dient dazu, die zwei nebeneinander liegenden Membranen an
ίο die in F i g. 3 gezeigte, ringförmige Fläche 28 anzudrükken.
In gleicher Weise ist in F i g. 3 ein ringförmiger Dichtungswulst 29 dargestellt, der dazu dient, die zwei
benachbarten Membranen an eine entsprechende ringförmige Dichtungsfläche 30 anzudrücken, die in
■ F i g. 5 genauer gezeigt wird.
Längs der Peripherie der Distanzplatte sind unsymmetrisch
liegende Auskehlungen 31 gezeigt, die dazu dienen, das maschinelle Stapeln der Platten, die in ihrer
eigenen Ebene wechselweise um 180° zueinander gedreht sind, zu erleichtern.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Diffusion von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln durch semipermeable Membranen,
die in einem Stapel, von Stützplatten getrennt, angeordnet sind, die an Ein- bzw. Ausläufe
angeschlossene Durchflußkanäle für das jeweilige Fließmittel einschließen, von denen ein erstem
Fließmittel angeordnet ist, um auf einer Seite der jeweiligen Membrane geleitet zu werden, und ein
zweites Fließmittel auf der entgegengesetzten Seite der gleichen Membrane, wobei auf einer Seite der
Membrane Kanäle für das erwähnte erste Fließmittel gebildet werden, indem die Membrane in
Auskehlungen einsinkt, die in einer der entgegengesetzten Seite der Membrane befindlichen Stützplatte
angebracht sind, wobei die Auskehlungen zumindest innerhalb eines V-förmigen Bereiches angebracht
sind, der in sich zumindest einen Durchflußkanal einschließt, der so nahe wie möglich an der Spitze
des V liegt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Enden einer jeden Stützplatte (3) Auskehlungen
(15, 19) in der Fläche derselben zwischen den jeweiligen Durchflußkanälen (8 bzw. 10) längs der
Bisektrix zum besseren Abrinnen des ersten Fließmittels beim Hochkantwenden der Vorrichtung
zwecks Entleerung angebracht sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder V-förmige Bereich einen
Durchflußkanal (8) für das erste Fließmittel und einen Durchflußkanal(lO) für das zweite Fließmiltel
einschließt, wobei diese Durchflußkanäle (8, 10) längs der Bisektrix des V, mit dem ersten
Durchflußkanal (8) am nächsten zur Spit/.e, angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Stützplatten wenigstens auf ihrer einen Seile einen
längs der Peripherie verlaufenden, ungebrochenen Dichtungsflansch aufweisen, der zum dichten Anschluß
an zumindest einen Teil des erwähnten V-förmigen Bereiches gebracht werden sind, dadurch
gekennzeichnet, daß der Dichiungsflansch (17)
in einer Vertiefung (18) angeordnet ist, die flacher ist als die Höhe vom Flansch (17).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß an den Enden jeder Stützplattc zwei Systeme von V-förmig angeordneten Auskehlungen
(6, 15, 19 bzw. 7, 9) und davon gebildeten Kanülen mit verschiedenen Winkeln für die Spitze des V und
mit einem Durchflußkanal (8 bzw. 10) zustandegebracht sind, der am nächsten zur jeweiligen Spitze
eingeschlossen angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine bogen- oder winkelförmige Auskehlung (16) vor dem Durchflußkanal (10) für das
zweite Fließmittel zur Erleichterung des Vorbeiströmens des ersten Fließmittels beim Hochkantwenden
zum Entleeren angeordnet ist.
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