DE3873730T2 - Anordnung zur diffusion von stoffen zwischen zwei fluessigkeiten. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung für die Diffusion und/oder Filtration von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln über semipermeable Membranen, die in einem Stapel angeordnet und durch Stützplatten voneinander getrennt sind, welche eine erste ebene Fläche und eine zweite ebene Fläche haben und jeweils mit einem Einlaß und einem Auslaß für erstes Fließmittel verbundene Durchgangsöffnungen umfassen, mit Hilfe welcher dieses erste Fließmittel zu der einen Seite der betreffenden Membran geführt wird, während ein zweites Fließmittel zu der anderen Seite der Membran geführt wird, wobei der Stapel von Membranen und Stützplatten eine längliche Form mit einer Durchflußleitung hat, welche von den Durchgangsöffnungen gebildet wird, welche geradlinig durch den Stapel nahe jedem seiner beiden Enden angeordnet sind.
• In Anordnungen des oben erwähnten Typs kann die Membran einzeln zwischen benachbart angeordneten Stützplatten vorgesehen sein. Vorzugsweise jedoch sind sie in Paaren angeordnet.
• Die vorliegende Erfindung kann als eine weitere Stufe in Entwicklungsreihen bezeichnet werden, die weiter im einzelnen in den amerikanischen Patentschriften 3 411 630, 3 501 011, 3 511 381, 3 516 548, 3 734 298, 3 837 496, 4 051 041, 4 062 778, 4 224 159, 4 390 424, 4 113 625, 4 422 936 und 4 447 326 beschrieben sind.
• Die Vorrichtungen gemäß den oben erwähnten Patenten wurden mehr und mehr verbessert, insbesondere bezüglich der Dichtung zwischen den jeweiligen Fließmitteln, vor allem an den Einlässen und Auslässen für diese, wobei gleichzeitig die Anzahl der enthaltenen Teile parallel mit einer Vereinfachung der restlichen Teile vermindert wurde.
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Vereinfachung und Verbesserung von Anordnungen des oben erwähnten Typs. Eine gemäß der Erfindung verbesserte Anordnung ist grundsätzlich durch Kanäle gekennzeichnet, die an Endkanten der Stützplatten offen zu einer ersten ebenen Fläche münden, um das zweite Fließmittel an einer auf der gegenüberliegenden ebenen Fläche angeordneten Dichtung vorbei zu einer durch die Platte hindurchführenden Öffnung zu führen und so dieses zweite Fließmittel zu bzw. von dem Raum innerhalb dieser Dichtung auf der gegenüberliegenden ebenen Fläche der Platte zu führen.
• Die Erfindung ist insbesondere dafür gedacht, auf die Dialyse und/oder Filtration von Blut angewendet zu werden, und wird daher nachfolgend hauptsächlich in Verbindung mit solch einer Anwendung beschrieben. Das erste Fließmittel besteht dann aus dem Blut, während das zweite Fließmittel aus Dialyseflüssigkeit oder Filtrat bestehen kann.
• Man bekommt Konstruktionen, die besonders einfach und mild für das Blut sind, wenn die Membranen in Paaren zwischen jeweiligen Stützplatten angeordnet sind. Das Blut kann dann zwischen den Membranen in solcher Weise geleitet werden, daß es nicht in Berührung mit den tatsächlichen Stützplatten kommt, welche daher aus einem einfacheren Material hergestellt werden können, als wenn sie vollständig von dem Blut überflutet würden.
• Wenn in Paaren angeordnete Membranen verwendet werden, werden offene Kanäle an der gegenüberliegenden ebenen Fläche angeordnet, die an den Durchgangsöffnungen münden, um das zweite Fließmittel weiter an einer Dichtung, die auf der ersten ebenen Fläche vorgesehen ist, vorbei zu einer Öffnung zu führen, die durch die zweite Platte geht, um das zweite Fließmittel zu den beiden einander gegenüberliegenden ebenen Flächen der Platte zu verteilen.
• Die Durchgangsöffnungen für das erste Fließmittel sind vorzugsweise auf der Mittellinie der Platte nahe ihren Kanten vorgesehen. Wenn die an Endkanten der Platten mündenden Kanäle in zwei Gruppen auf jeder Seite der Durchgangsöffnungen für das erste Fließmittel angeordnet sind und so ausgebildet sind, daß sie sich im wesentlichen bis zu diesen und vorzugsweise teilweise über sie hinaus erstrecken, wird die Menge an Restblut beim Entleeren der Anordnung während der Verwendung als Dialysator vermindert.
• Die Menge an Restblut wird auch günstig beeinflußt, wenn die Dichtungen so ausgebildet sind, daß sie ein im wesentlichen V- oder U-förmiges Teil einschließen, das sich quer über die betreffende ebene Fläche erstreckt, welche die betreffende Durchgangsöffnung für das erste Fließmittel umgibt, d.h. das Blut, wenn es sich um ein Dialysegerät handelt.
• Man bekommt eine besonders einfache und aus der Sicht einer Dichtung zuverlässige Anordnung, wenn der Stapel ortsfest in einer kastenartigen Umhüllung mit Einlaßleitungen für das zweite Fließmittel zwischen der Umhüllung und den Endwänden des Stapels angeordnet ist. Bei der Anwendung für ein Dialysegerät besteht somit dieses zweite Fließmittel aus Dialyseflüssigkeit.
• Die Hülle kann aus zwei kastenartigen Teilen bestehen, von denen jedes mit einem Flansch versehen ist, der sich entlang der Öffnungskante erstreckt, und sie sind durch Gießen in ein Halteband zusammengehalten. Dieses Halteband wird somit in situ gegossen, nachdem der Rest der Anordnung zusammengebaut wurde.
• Gleichzeitig können Einlaßnippel für das zweite Fließmittel, d.h. die Dialyseflüssigkeit, wenn es sich um ein Dialysegerät handelt, in einem Stück mit dem Halteband gegossen werden. Dies hat auch eine günstige Wirkung auf die Dichtung.
• Die oben erwähnten Dichtungen sind in geeigneter Weise so angeordnet, daß sie in Paaren mit unterschiedlichen Abständen von den beiden Endkanten zusammenarbeiten. Die Dichtungen in den betreffenden Paaren sind vorzugsweise als eine Dichtungswulst ausgebildet, die mit der ebenen Dichtungsfläche zusammenarbeitet. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, daß auch andere Dichtungstypen verwendet werden können. Beispielsweise können zwei ebene Dichtungsflächen zusammenarbeiten.
• Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung gemäß der Erfindung.
• Die Figuren 2 und 3 zeigen einander gegenüberliegende Enden ein und derselben Seite einer Stützplatte gemäß der Erfindung. Die gegenüberliegende Seite ist von gleicher Gestalt, doch mit umgekehrten Enden.
• Die Figuren 4 und 5 zeigen Schnitte entlang der Linien IV- IV und V-V in den Figuren 2 bzw. 3.
• Figur 6 zeigt schließlich in vergrößertem Maßstab eine Teildarstellung der Oberseite der Platte nahe ihren Enden.
• Die Ausführungsform der Anordnung gemäß der Erfindung, die in der Zeichnung beispielhalber gezeigt ist, besteht aus einem Stapel von Stützplatten 1 mit Membranen 2, die in Paaren zwischen den Platten angeordnet sind. Der Stapel ist in einer Umhüllung 3 befestigt, welche aus zwei Umhüllungsteilen 3a und 3b besteht. Ein Flansch 4a bzw. 4b läuft entlang den Öffnungen der kastenartigen Einschlußteile, die teilweise in ein Halteband 5 gegossen sind. Nippel 6, die zu einem Verteiler- oder Sammelkanal 24 für das zweite Fließmittel führen, werden vorzugsweise in einem Stück mit diesem Halteband 5 gegossen. Wenn es sich um ein Dialysegerät handelt, dienen diese Nippel 6 als Einlaß bzw. Auslaß für die Dialyseflüssigkeit. Wenn es sich stattdessen um ein Hämofilter handelt, wäre ein einziger Nippel 6 ausreichend, der als ein Auslaß für das Filtrat zu dienen hätte.
• Wenn die in den Figuren 2 bis 5 gezeigte Stützplatte in einem Dialysegerät verwendet wird, wird das Blut in an sich bekannter Weise zu einer Durchflußleitung geführt, die von Durchgangsöffnungen 7 gebildet wird, welche gerade durch das Stapel nahe einem Ende desselben gehend angeordnet sind. Gleichzeitig wird das Blut in an sich bekannter Weise durch eine Durchflußleitung abgezogen, die von Durchgangsöffnungen 8 gebildet wird, welche gerade durch das Stapeln nahe seinem anderen Ende gehend angeordnet sind. Bei in Paaren angeordneten Membranen findet diese Zufuhr und dieses Abziehen mit Hilfe von Blutverteilerknöpfen des Typs statt, der weiter im einzelnen in den oben erwähnten amerikanischen Patenten 3 837 496 und 3 841 491 beschrieben sind.
• Die Dialyseflüssigkeit wird, wie am besten in den Figuren 3 und 5 ersichtlich ist, stattdessen durch Kanäle 11 geführt, die an den Endkanten 9 der Stützplatten münden und sich zu den Unterseiten 10 der Platten öffnen. Dabei passiert sie eine Dichtung 13, die auf der anderen Seite 12 der Platte vorgesehen ist. Die Dialyseflüssigkeit geht anschließend durch eine Öffnung 14, die durch die Platte führt, um so in Kanäle 15 auszufließen, die zu der Oberseite der Platten offen sind. Schließlich wird die Dialyseflüssigkeit zu beiden Seiten der Platten durch einen zweiten Satz von Durchgangsöffnungen 16 verteilt. Schließlich wird die Dialyseflüssigkeit in Kanäle 17 geführt, die über die gesamte Arbeitsfläche der Platte verteilt sind. Die Dialyseflüssigkeit verläßt die Platte dann über ein System von Kanälen, die am besten in Figur 4 gezeigt sind. Sie sind ähnlich dem Kanalsystem gemäß Figur 5 und erhielten daher die gleichen Bezugszeichen, jedoch unter Hinzufügung eines Apostroph. Die Dialyseflüssigkeit fließt zunächst durch eine Öffnung 16' und geht durch die Platte in einen Kanal 15' auf der Unterseite 10 der Platte. Von dort fließt die Dialyseflüssigkeit durch eine weitere Öffnung 14' und geht durch die Platte nach außen in einen Kanal 11', der sich schließlich an der gegenüberliegenden Endkante 9' der Platte nach außen öffnet. Der Unterschied im Vergleich mit der Anordnung gemäß Figur 5 liegt hauptsächlich in der Dichtung 13', die hier zu einer Stelle gerade vor dem Kanal 15' zurückgenommen ist. Auf diese Weise können die Dichtungen 13 und 13' zwei Teile einer Dichtung darstellen, die sich um die gesamte Arbeitsfläche der Platte einschließlich der Einlaß- und Auslaßöffnungen für das Blut erstreckt. Diese Dichtung, die somit in der Form einer Dichtungswulst vorliegt, arbeitet mit einer ebenen Dichtungsfläche zusammen, die auf der gegenüberliegenden Seite der Platte vorgesehen ist, wobei die entsprechenden Dichtungskomponenten mit 13a und 13a' bezeichnet sind. Die Bezugszeichen 18 bzw. 18' bezeichnen einen schematisch als eine Linie gezeichneten Rücken, der in den Kanälen 15 bzw. 11' vorgesehen ist. Dieser schmale Rücken, der sich angemessen bis zu der Oberfläche der Platte erstreckt, ist dazu bestimmt zu verhindern, daß die Membran abwärts in diese Kanäle gedrückt wird. Wie ersichtlich ist, erstrecken sich diese Rücken nach einer Unterbrechung für die Öffnungen 16 und 16' über einen kurzen Abstand nach innen auf der Stützplatte bis zu dem tatsächlichen Arbeitsmuster der Platte.
• In Figur 6 ist der Bereich, der an den Bluteinlaß 8 angrenzt, in einem größeren Maßstab gezeigt. Dieser Bluteinlaß 8 ist in der Mitte einer kegelförmigen Vertiefung 19 angeordnet, die von einer kreisförmigen Reihe abgefaster Ansätze 20 umgeben ist. Zwischen den Ansätzen 20 und den Arbeitskanälen 17 ist eine große Anzahl sechseckiger Ansätze 21 vorgesehen. Rechts in der Figur sind einige Durchgangsöffnungen 14 und 16 gezeigt.
• Wie ersichtlich ist, sind die Arbeitskanäle 17 von abwechselnd breiten und schmalen Rücken 22 bzw. 23 umgeben. Diese sind in geeigneter Weise mit der gleichen Höhe wie die Ansätze 20 und 21 ausgebildet.
• Während des Zusammenbaues der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung wird jede weitere Stützplatte um 180º in ihrer eigenen Hauptebene gedreht, d.h. so, daß die Wülste 13 und 13' immer entweder aufwärts oder abwärts gerichtet sind. Wenn die Wülste stattdessen für ebene Dichtungsflächen ausgetauscht würden, könnten die Platte stattdessen um 180º entweder um die mittige Längsachse oder die mittige Querachse gedreht werden, um das gleiche Ergebnis zu erzielen.

Claims (11)

1. Anordnung für die Diffusion und/oder Filtration von Stoffen zwischen zwei Fließmitteln über semipermeable Membranen (2), die in einem Stapel angeordnet und durch Stützplatten (1) getrennt sind, welche eine erste ebene Fläche und eine zweite ebene Fläche (10, 12) haben und Durchgangsöffnungen (7, 8), welche mit einem Einlaß bzw. Auslaß für ein erstes Fließmittel verbunden sind, umfassen, mit Hilfe welcher dieses erste Fließmittel zu der einen Seite der betreffenden Membran geführt wird, während ein zweites Fließmittel zu der anderen Seite der Membran geführt wird, wobei der Stapel von Membranen und Stützplatten eine längliche Form mit einer Durchflußleitung hat, die von den Durchgangsöffnungen (7, 8) gebildet wird und welche gerade durch den Stapel nahe eines jeden ihrer beiden Enden gehend angeordnet ist, gekennzeichnet durch Kanäle (11, 11'), die an Endkanten (9, 9') der Stützplatten münden und offen zu einer ersten ebenen Fläche (10, 12) sind, um das zweite Fließmittel an einer Dichtung (13, 13a'), die auf der gegenüberliegenden ebenen Fläche (12, 10) angeordnet ist, vorbei zu einer Öffnung (14, 14'), die durch die Platte geht, zu führen, wobei das zweite Fließmittel zu bzw. von dem Raum im Inneren der Dichtung (13, 13a') auf der gegenüberliegenden ebenen Fläche (12, 10) der Platte geführt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (2) in Paaren zwischen jeweiligen Stützplatten (1) angeordnet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der gegenüberliegenden ebenen Fläche (12, 10) angeordnete offene Kanäle (15, 15'), die an den Durchgangsöffnungen (14, 14') münden, um das zweite Fließmittel weiter an der Dichtung (13a, 13'), die auf der ersten ebenen Fläche (10, 12) vorgesehen ist, vorbei bis zu einer Öffnung (16, 16'), die durch die zweite Platte geht, zu führen und so dieses zweite Fließmittel auf den beiden einander gegenüberliegenden ebenen Flächen (10, 12) der Platte zu verteilen.

4. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (7, 8) für das erste Fließmittel auf der Mittellinie der Platte nahe ihren Endkanten (9, 9') vorgesehen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Endkanten (9, 9') der Platten mündenden Kanäle (11, 11') in zwei Gruppen auf jeder Seite der Durchgangsöffnungen (7, 8) für das erste Fließmittel angeordnet sind und sich im wesentlichen bis zu diesen und vorzugsweise teilweise über sie hinaus erstrecken.

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (13, 13'; 13a, 13a') einen im wesentlichen V- oder U-förmigen Teil umfassen, der sich quer über die betreffende ebene Fläche erstreckt , welche die betreffende Durchgangsöffnung (7, 8) für das erste Fließmittel umgibt.

7. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel ortsfest in einer kastenartigen Umhüllung (3) mit Einlaßleitung (24), die für das zweite Fließmittel zwischen der Umhüllung und den Endwänden des Stapels vorgesehen sind, angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus zwei kastenartigen Teilen (3a, 3b) besteht, von denen jedes mit einem Flansch (4a, 4b) versehen ist, der sich entlang der Öffnungskante erstreckt, wobei die Flansche zusammengehalten werden, indem sie in ein Halteband (15) gegossen sind.

9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Einlaßnippel (6) für das zweite Fließmittel, die in einem Stück mit dem Halteband (5) gegossen sind.

10. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (13, 13'; 13a, 13a') so angeordnet sind, daß sie in Paaren mit unterschiedlichen Abständen von den beiden Endkanten (9, 9') der Platte aus gerechnet zusammenarbeiten.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen in den jeweiligen Paaren aus einer Dichtungswulst (13, 13'), die mit einer ebenen Dichtungsfläche (13a, 13a') zusammenarbeitet, bestehen.