HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
-
Diese Erfindung bezieht sich auf eine
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung. Insbesondere betrifft diese
Erfindung eine film- oder folienartige permeable
Membran zur Verwendung bei Dialyse, Ultrafiltration,
Präzisionsfiltration usw., wobei die folienartige
permeable (durchlässige) Membran, wenn sie z.B. in eine
modulare Struktur integriert ist, die sichere Bildung
einer Strömungsbahn für eine zu behandelnde Flüssigkeit
ermöglicht; außerdem betrifft sie eine die folienartige
permeable Membran verwendende
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung.
(Beschreibung des Stands der Technik)
-
Derzeit werden verschiedene Arten makromolekularer
permeabler Membranen in physikalischen und chemischen
Trenn(ungs)vorgängen, z.B. Dialyse, Ultrafiltration und
Präzisionsfiltration, eingesetzt. Allgemein sind
makromolkulare Verbindungen die geeignetsten Werkstoffe für
derartige Membranen. Makromolekulare permeable
Membranen sind jedoch für Deformation bzw. Verformung
anfällig. Wenn eine folienartige permeable Membran in eine
modulare Struktur integriert ist oder wird, macht es
die Verformung schwierig, daß die permeable Membran
stabil bzw. sicher eine vorgeschriebene Strömungsbahn
für eine behandelte Flüssigkeit aufrechterhalt.
-
Als Lösung für dieses Problem ist eine folienartige
permeable Membran vorgeschlagen worden, die vor ihrem
Einbau in eine modulare Struktur, etwa eine
Blutplasmatrennvorrichtung, an ihrer einen Fläche mit einer
Körperflüssigkeitsströmungsbahn-Regulierplatte mit einer
eingekerbten (jogging) Oberfläche versehen wird; diese
soll eine Körperflüssigkeitsströmungsbahn mit einer
höchst genau eingehaltenen Dicke festlegen und eine
zufriedenstellende Fähigkeit für die Abtrennung von
Blutplasma zeigen (ungeprüfte JP-Patentanmeldung
(JP-OS) SHO 57(1982)-25 857). Bei der z.B. in Fig. 11
dargestellten Blutplasmatrennvorrichtung sind innerhalb
eines Gehäuses mit einem zylindrischen Gehäuseteil 54,
das im Mittelteil seiner oberen Platte mit einem
Körperflüssigkeitseinlaß 51, im Umfangsteil seiner oberen
Platte mit Blutplasmaauslässen 52 und in seiner
Seitenwand mit einem Blutfluidauslaß 53 versehen ist, sowie
einem mittels eines O-Rings 55 um seinen Umfang herum
angebrachten Boden-Deckelglied 56 zahlreiche
übereinander positionierte permeable Membraneinheiten 61
angeordnet, die jeweils geformt sind durch Einfügung einer
eine Filtratströmungsbahn bildenden Platte 57 aus einem
Maschen- oder Siebgewebe zwischen zwei lotrecht
gegenüberstehende folienartige permeable Membranen 50a, 50b
unter Abdichtung ihrer Umfangsränder und des
Umfangsrandteils einer zentralen Öffnung 58 derselben und
Anbringung eines Dichtmaterials 60 am Außenumfang einer
Filtratdurchgangsöffnung 59, voneinander getrennt durch
Zwischenfügung einer mit der zentralen Öffnung 58 und
der Filtratdurchgangsöffnung 59 versehenen
Körperflüssigkeitsströmungsweg-Regulierplatte 62, welche der
permeablen Membraneinheit 61 gegenübersteht, wobei die
Regulierplatte ferner an ihren gegenüberliegenden Flächen
mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist; ferner
sind Körperflüssigkeitsströmungsweg-Regulierplatten 63,
jeweils mit der zentralen Öffnung 58 und der
Filtratdurchgangsöffnung 59 versehen, der permeablen
Membraneinheit
61 gegenüberstehend angeordnet, wobei jede
Membran an ihrer einen Fläche mit einer Vielzahl von
Vorsprüngen versehen ist, wobei mehrere dieser Platten
zwischen die Oberseite der obersten permeablen
Membraneinheit 61 und die obere Innenseite des Gehäuses sowie
zwischen die Unterseite der untersten permeablen
Membraneinheit und die untere Innenfläche des Gehäuses
eingefügt sind.
-
Damit die herkömmlichen folienartigen permeablen
Membranen auf beschriebene Weise eine Strömungsbahn für eine
behandelte Flüssigkeit in z.B. einer modularen Struktur
bilden können, ist es nötig, daß Maschengitter- bzw.
Siebmaschenplatten, wie die den Filtratströmungsweg
bildenden Platten 57, und mit Erhebungen versehene bzw.
punktförmig geprägte (dotted) Platten, wie die
Körperflüssigkeitsströmungsweg-Regulierplatten 62, 63, als
Abstandhalter zwischen die permeablen Membranen in etwa
der Blutplasmatrennvorrichtung nach Fig. 11 eingefügt
sind. Wenn sie in mehreren Schichten übereinander
angeordnet (gestapelt) sind, führen sie mithin zu dem
Nachteil, daß die modulare Struktur einen großen Raum
einnimmt, der Zusammenbau der Struktur einen komplizierten
Prozeß erfordert und das Vorfüllvolumen unzulässig groß
ist.
-
Eine texturierte, d.h. strukturierte Membran für
Fluidaustauschvorrichtungen, umfassend eine (riesige)
Vielzahl von kleinen Wellungen oder Vorsprüngen, die
dauerhaft an ihrer Oberfläche geformt sind, ist in
FR-A-2 101 484 offenbart.
-
Die JP-A-57-156006 betrifft eine gasdurchlässige
Membran, erhalten durch Dispergieren oder Streuen eines
feinen Pulvers aus Silikonkautschuk auf der (die)
Oberfläche eines Films aus Silikonkautschuk zur Ausbildung
von Vorsprüngen.
-
Eine selektiv permeable Membran aus regenerierter
Cellulose, die an mindestens einer ihrer Flächen mit einer
großen Vielzahl von Vorsprüngen aus regenerierter
Cellulose versehen ist, ist in der JP-A-56-024008 offenbart.
-
Die JP-A-58-163405 bezieht sich auf eine selektiv
permeable, halbpermeable Membran mit monolithisch
angeordneten, parallelen und geraden Vorsprüngen oder
Erhebungen aus thermoplastischem Makromolekül auf einer
asymmetrischen flachen Schichtoberfläche aus
thermoplastischem Harz mit einer Schwammschicht und einem Träger.
-
Ein Maschengitter (meshed net), das auf gleiche
Abstände verteilte vorstehende Teile aufweist und mit einer
Kunstharzlösung imprägniert ist, ist in der
JP-A-51-40099 offenbart.
-
Als Anwendungsgebiet der Technik der Blutplasmatrennung
zieht das Abnehmen (Sammeln) von Blutplasma von
gesunden normalen Personen (Spenderplasmaphase) derzeit
neben der Therapie, bei welcher diese Technik z.Zt.
verbreitet angewandt wird, große Aufmerksamkeit auf
sich. Dieser Trend der Technik bedingte eine
Entwicklung von Blutplasmatrennvorrichtungen kleinerer
Abmessungen und höherer Leistung.
-
Eine Möglichkeit zur Erzielung einer
Abmessungsverkleinerung bei der beschriebenen, vorgeschlagenen
Vorrichtung erfordert eine möglichst weitgehende Verkleinerung
der Dicke der
Körperflüssigkeitsströmungsweg-Regulierplatte, bei welcher deren Funktion nicht beeinträchtigt
wird. Aufgrund der bei der derzeit zur Verfügung
stehenden Technik gegebenen Grenze (etwa 700 - 800 um)
unterliegt die Abmessungsverkleinerung der Vorrichtung ihrer
eigenen Grenze. Der Körperflüssigkeitsströmungsweg ist
bei der oben erwähnten Vorrichtung zwischen den
Körperflüssigkeitsströmungsweg-Regulierplatten 62, 63 und den
permeablen Membranen 50a, 50b geformt (vgl. Fig. 12).
Aufgrund der Möglichkeit, daß die Vorsprünge an der
Körperflüssigkeitsströmungsweg-Regulierplatte die
permeablen Membranen deformieren oder verformen und - wie in
Fig. 13 gezeigt - Unregelmäßigkeiten in die
Blutströmungsbahn einführen, ergibt sich ein Problem, daß die
permeablen Membranen nicht notwendigerweise ihre volle,
ihnen eigene Permeabilität (permeation) entfalten
können.
-
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist damit die Schaffung
einer Flüssigkeits- oder Fluidfiltervorrichtung. Die
erfindungsgemäß verwendete Membran ist eine
folienartige permeable Membran, die bei Einbau in eine modulare
Struktur ohne weiteres die Bildung einer stabilen
Strömungsbahn für eine behandelte oder zu behandelnde
Flüssigkeit zuläßt und eine eindeutige Fähigkeit für das
Filtern von Körperfluid zeigt; die Erfindung betrifft
auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Membran. Die
erfindungsgemäß verwendete Membran ist ferner eine
folienartige permeable Membran, die bei Einbau in eine
modulare Struktur eine Abmessungs- oder
Maßverkleinerung von Modulen, eine Vereinfachung des
Zusammenbauvorgangs und eine Verkleinerung des Vorfüllvolumens
erlaubt. Ziel der Erfindung ist eine die folienartige
permeable Membran verwendende
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung.
(Offenbarung der Erfindung)
-
Die beschriebenen Aufgaben werden mit einer
folienartigen permeablen Membran gelöst, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß sie an mindestens einer (Ober-)Fläche mit
einer Vielzahl winziger oder kleinster Vorsprünge
(Protuberanzen) versehen ist.
-
Diese Membran ist eine folienartige permeable Membran,
bei welcher die Höhe der winzigen Vorsprünge im Bereich
von 20 - 1000 um und die von den Bereichen der
Vorsprünge eingenommene Fläche im Bereich von 0,5 - 50%,
bezogen auf die Fläche der mit den winzigen Vorsprüngen
versehenen Oberfläche der Seite, liegen. Ferner offenbart
ist eine folienartige permeable Membran, bei welcher
die Bereiche der winzigen Vorsprünge aus dem gleichen
Werkstoff wie der Hauptkörper der permeablen Membran
bestehen. Weiterhin offenbart ist eine folienartige
permeable Membran, bei welcher die Bereiche der
winzigen Vorsprünge aus einem vom Werkstoff des Hauptkörpers
der permeablen Membran verschiedenen Werkstoff
hergestellt sind. Offenbart ist darüber hinaus eine
folienartige permeable Membran, bei der deren Hauptkörper und
die (Bereiche der) winzigen Vorsprünge aus einer
makromolekularen Substanz, ausgewählt aus Substanzen der
Gruppe des regenerierten Cellulosetyps, des
Cellulosederivattyps, des Polyvinylalkoholtyps, des
Polysulfontyps, des Poly(meth)acrylattyps, des Polyamidtyps und
des Polyolefintyps, bestehen. Außerdem ist eine
folienartige permeable Membran offenbart, bei welcher der
Hauptkörper und die (Bereiche der) winzigen Vorsprünge
aus Polypropylen bestehen. Beschrieben ist zudem eine
folienartige permeable Membran, bei welcher der
Hauptkörper aus einer makromolekularen Substanz, ausgewählt
aus Substanzen der Gruppe des regenerierten
Cellulosetyps, des Cellulosederivattyps, des
Polyvinylalkoholtyps, des Polysulfontyps, des Poly(meth)acrylattyps,
des Polyamidtyps und des Polyolefintyps, und die
winzigen Vorsprünge aus einem thermoplastischen Harz, einem
wärmehärtenden Harz oder einem mittels
elektromagnetischer Welle härtbaren Harz oder einem Kunstharz, das
mit dem Werkstoff des Hauptkörpers der permeablen
Membran kompatibel oder verklebbar ist, bestehen. Außerdem
offenbart ist eine permeable Membran, bei welcher deren
Hauptkörper aus Polypropylen besteht und die winzigen
Vorsprünge aus Polyurethan, Epoxyharz oder einem
Acryl(säure)harz bestehen. Des weiteren offenbart ist
eine permeable Membran mit einem mittleren
Porendurchmesser im Bereich von 0,01 - 5 um. Offenbart ist
schließlich auch eine folienartige permeable Membran,
die als Membran für Blutplasma(ab)trennung benutzbar
ist.
-
Die Herstellung der beschriebenen Membran erfolgt nach
einem Verfahren zur Herstellung einer folienartigen
permeablen Membran durch Koagulation einer folienartig
ausgeformten (Spinn-)Lösung, wobei dieses Verfahren
dadurch gekennzeichnet ist, daß die Koagulation der
Lösung (dope) in folienartiger Form ablaufen gelassen
wird, während mindestens eine Fläche der folienartigen
Masse der Lösung in Berührung mit einer Formoberfläche
gehalten wird, die mit einer Vielzahl winziger
Vertiefungen versehen ist, um damit ebenso viele winzige
Vorsprünge an mindestens einer Ober-Fläche der
hergestellten Membran, wie Vertiefungen vorhanden sind,
auszubilden.
-
Weiterhin offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung
einer folienartigen permeablen Membran, wobei die
winzigen Vertiefungen in der zu benutzenden Form so gewählt
sind, daß ihre Tiefe im Bereich von 20 bis 1000 um und
die von den Bereichen der winzigen Vertiefungen
eingenommene Oberfläche im Bereich von 0,5 bis 50%, bezogen
auf die Oberfläche der Formfläche, liegen. Weiter
offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung einer
folienartigen permeablen Membran, bei welcher die mit der
Vielzahl winziger Vertiefungen versehene Formoberfläche
eine Rollen- oder Walzenoberfläche ist.
-
Die Lösung obiger Aufgaben gelingt ferner mit einem
Verfahren zur Herstellung einer folienartigen permeablen
Membran, das gekennzeichnet ist durch
Inberührungbringen
einer Formfläche mit mindestens einer Fläche
einer folienartig ausgeformten permeablen Membran,
wobei die Formfläche durch Gießen eines Werkstoffs, der
mit dem Werkstoff der permeablen Membran kompatibel
oder verklebbar ist, in einem teigartigen Zustand
hergestellt worden und mit einer Vielzahl winziger
Vertiefungen versehen ist, Koagulieren des Teiges in situ (an
Ort und Stelle) und dadurch erfolgende Ausbildung einer
der Zahl von Vertiefungen entsprechenden Zahl winziger
Vorsprünge auf der einen Fläche der permeablen Membran.
-
Beschrieben ist darüber hinaus ein Verfahren zur
Herstellung einer folienartigen permeablen Membran, bei
welcher die winzigen Vertiefungen in der zu benutzenden
Form so gewählt oder bemessen sind, daß ihre Tiefe im
Bereich von 20 bis 1000 um und die von den Bereichen
der winzigen Vertiefungen eingenommene Fläche im
Bereich von 0,5 bis 50%, bezogen auf die Oberfläche der
Formfläche, liegen. Außerdem ist ein Verfahren zur
Herstellung einer folienartigen permeablen Membran
offenbart, bei dem ein wärmehärtendes Harz oder ein Harz,
das mit Hilfe von Licht oder eines Elektronenstrahls
aushärtbar ist, als der unkoagulierte Werkstoff, der
mit dem die permeable Membran bildenden Werkstoff
kompatibel oder verklebbar ist, eingesetzt und der Teig bzw.
die Masse aus diesem Werkstoff mit der Oberfläche der
permeablen Membran in Berührung gebracht und sodann
durch Einwirkung von Licht oder eines Elektronenstrahls
zum Koagulieren gebracht wird, um damit die Ausbildung
winziger Vorsprünge auf der permeablen Membran in einer
Zahl entsprechend der Zahl der Vertiefungen zu
induzieren. Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete
Ausdruck "Licht" ist in einem so weiten Sinn zu
verstehen, daß er nicht nur sichtbares Licht,
Ultraviolettlicht und Infrarotstrahlung, sondern auch
Röntgenstrahlung und γ-Strahlung wesentlich kürzerer Wellenlängen
beinhaltet.
-
Die Lösung der obigen Aufgaben gelingt ferner mit einer
Körperflüssigkeitsfiltriervorrichtung mit einer
Vielzahl übereinander angeordneter permeabler
Membraneinheiten jeweils in Form zweier folienartiger permeabler
Membranen, die unter Bildung einer Filtratströmungsbahn
darin lotrecht voneinander getrennt, längs ihrer
zusammengepaßten Umfangsteile versiegelt oder verschweißt
und jeweils in mindestens einem Abschnitt (der
permeablen Membranen) mit einem Filtratauslaß versehen sind,
wobei die übereinander angeordneten bzw. gestapelten
permeablen Membraneinheiten von einem Gehäuse
umschlossen sind, das mit einem Körperfluideinlaß, einem
Körperfluidauslaß und einem Filtratauslaß versehen ist, wobei
die Filtratauslässe der permeablen Membraneinheiten mit
den Filtratauslässen des Gehäuses zu kommunizieren
vermögen, wobei diese Körperflüssigkeitsfiltrier- oder
-filtervorrichtung mit einem Körperfluidweg versehen
ist, der Körperfluidströmungsbahnen aufweist, die
jeweils einzeln zwischen den benachbarten permeablen
Membraneinheiten geformt sind, und/oder
Filtratströmungsbahnen enthält, die jeweils einzeln innerhalb der
einzelnen permeablen Membraneinheiten durch eine Vielzahl
winziger Vorsprünge an mindestens einer Oberfläche
jeder der permeablen Membranen geformt sind und die das
über den Körperfluideinlaß in das Gehäuse eintretende
Körperfluid über die Körperfluidströmungsbahnen
strömen, die permeable Membranen passieren und den
Körperfluidauslaß erreichen lassen, wobei auch ein Filtratweg
vorgesehen ist, der das Filtrat, welches durch das die
permeablen Membranen passierende Körperfluid erzeugt
ist und über die permeablen Membranen in die permeablen
Membraneinheiten eintritt, über die
Filtratströmungsbahnen innerhalb der permeablen Membraneinheiten
strömen und den Filtratauslaß des Gehäuses über die
Filtratauslässe der permeablen Membraneinheiten
erreichen läßt.
-
Mit der Erfindung wird ferner eine
Körperflüssigkeitsfiltriervorrichtung offenbart, bei welcher die Höhe der
winzigen Vorsprünge der permeablen Membranen im Bereich
von 20 bis 200 um, der Durchmesser der Basen der
winzigen Vorsprünge im Bereich von 100 bis 1000 um, der
Abstand zwischen den Scheiteln oder Spitzen der winzigen
Vorsprünge im Bereich von 300 bis 2000 um und die von
den winzigen Vorsprüngen eingenommene Fläche im Bereich
von 3 bis 20%, bezogen auf die Gesamtoberfläche der
Membranen, liegen. Beschrieben ist weiterhin eine
Körperflüssigkeitsfiltriervorrichtung, bei welcher die
permeablen Membranen aus einem Polyolefin bestehen.
-
Die Lösung der oben beschriebenen Aufgaben gelingt
darüber hinaus mit einer Körperflüssigkeitsfiltrier-
oder -filtervorrichtung mit einer Vielzahl von
gestapelten permeablen Membraneinheiten, die jeweils durch ein
zwischengefügtes folienartiges
Strömungsweg-Regulierelement voneinander getrennt sind und jeweils aus einem
einen Filtratströmungsweg bildenden Element geformt
sind, das auf seiner Gesamtoberfläche mit einer
folienartigen permeablen Membran bedeckt und in mindestens
einem Abschnitt der permeablen Membranen mit einem
Filtratauslaß versehen ist, wobei die gestapelten
permeablen Membraneinheiten von einem Gehäuse umschlossen
sind, das mit einem Körperfluideinlaß, einem
Körperfluidauslaß und einem Filtratauslaß versehen ist, wobei
die Filtratauslässe der permeablen Membraneinheiten mit
den Filtratauslässen des Gehäuses zu kommunizieren
vermögen, wobei diese Vorrichtung mit einem Körperfluidweg
versehen ist, bei dem Körperfluidströmungsbahnen
jeweils zwischen den permeablen Membranen und den
folienartigen Strömungsweg-Regulierelementen durch eine
Vielzahl von winzigen Vorsprüngen gebildet sind, die an
jeder der Oberflächen der permeablen Membranen geformt
sind, welche den folienartigen
Strömungsweg-Regulierelementen
gegenüberliegen, wobei das über den
Körperfluideinlaß in das Gehäuse eintretende Körperfluid durch die
Körperfluidströmungswege oder -bahnen geführt, zum
Passieren der permeablen Membranen gebracht und zum
Körperfluidauslaß geleitet wird, und wobei ein Filtratweg
vorgesehen ist, durch den das Filtrat, welches durch
das die permeablen Membranen passierende und über
letztere in die permeablen Membraneinheiten eintretende
Körperfluid erzeugt (worden) ist, zu den
Filtratströmungsbahnen innerhalb der permeablen Membraneinheiten
geleitet wird, um den Filtratauslaß des Gehäuses über
die Filtratauslässe der permeablen Membraneinheiten zu
erreichen.
-
Offenbart ist schließlich auch eine
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung, bei welcher die Höhe der winzigen
Vorsprünge der permeablen Membranen im Bereich von 20
bis 200 um, der Durchmesser der Basen der winzigen
Vorsprünge im Bereich von 100 bis 1000 um, der Abstand
zwischen den Spitzen der winzigen Vorsprünge im Bereich
von 300 bis 2000 um und die von den winzigen
Vorsprüngen eingenommene Fläche im Bereich von 3 bis 20%,
bezogen auf die Gesamtoberfläche der Membranen, liegen. Bei
der erfindungsgemäßen
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung betragen die Brinnell-Zahl des folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelements nicht weniger als 10 und
seine Dicke 10 bis 200 um. Die Erfindung betrifft
schließlich eine Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung,
bei welcher die permeablen Membranen aus einem
Polyolefin bestehen.
(Kurzbeschreibung der Zeichnungen)
In den Zeichnungen zeigen:
-
Fig. 1 bis 1d in vergrößertem Maßstab gehaltene
Querschnitte typischer folienartiger permeabler
Vorrichtungen bzw. Membranen zur Verwendung beim
erfindungsgemäßen Verfahren für die Herstellung einer folienartigen
permeablen Membran; Fig. 2 eine schematische
Darstellung einer Vorrichtung zur Verwendung bei der
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die
Herstellung einer folienartigen permeablen Membran; Fig. 3
einen modellmäßigen Querschnitt der Oberflächenkontur
einer Formwalze zur Verwendung bei der Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung einer
folienartigen permeablen Membran; Fig. 4 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Herstellung
einer anderen folienartigen permeablen Membran; Fig. 5
eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung
einer typischen Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung
gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung; Fig. 6
einen (lotrechten) Querschnitt einer typischen
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung gemäß einer anderen
Ausführungsform dieser Erfindung; Fig. 7 eine modellmäßige
schematische Darstellung einer
Körperflüssigkeitsströmungsbahn bei der erfindungsgemäßen
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung; Fig. 8 ein Schaltbild eines
Kreislaufs zur Verwendung für die Bestimmung einer
Komplementaktivierkomponente C3a ; Fig. 9 einen (lotrechten)
Querschnitt zur Veranschaulichung der Struktur einer
für Vergleichszwecke dargestellten
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung; Fig. 10 einen (lotrechten)
Querschnitt zur Veranschaulichung der Struktur einer als
Bezugsbeispiel angegebenen
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung; Fig. 11 eine auseinandergezogene
perspektivische Darstellung einer typischen herkömmlichen
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung; und Fig. 12 und 13
schematische Querschnittansichten von
Körperflüssigkeitsströmungsbahnen bei der herkömmlichen
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung.
(Beste Ausführungsart der Erfindung)
-
Die erfindungsgemäß benutzte, folienartige permeable
Membran ist dadurch gekennzeichnet, daß sie an
mindestens einer Oberfläche derselben mit einer Vielzahl
kleinster oder winziger Vorsprünge versehen ist. Wenn
mehrere derartige permeable Membranen z. B. in einer
modularen Struktur oder Konstruktion übereinandergelegt
oder gestapelt sind, können die aneinander angrenzenden
permeablen Membranen einander nicht unmittelbar
berühren, vielmehr sind sie aufgrund des Vorhandenseins der
winzigen Vorsprünge auf ihren Oberflächen voneinander
getrennt (auf Abstand gehalten). Da weiterhin die
Deformation oder Verformung der permeablen Membranen
durch die winzigen Vorsprünge begrenzt ist, bleibt der
Abstand zwischen den benachbarten oder angrenzenden
permeablen Membranen stets konstant. Wenn die modulare
Struktur unter Verwendung der Vielzahl der oben
beschriebenen, erfindungsgemäßen folienartigen permeablen
Membranen zusammengebaut wird, erfüllen die zahlreichen
winzigen Vorsprünge, die auf den Oberflächen der
permeablen Membranen geformt sind, eine Aufgabe ähnlich
wie die von Abstandhaltern einer eingekerbten (oder
gezackten) Oberfläche, wie bei Maschengitterplatten
oder punktartig geprägten Platten, und sie erlauben
damit die stabile Aufrechterhaltung einer zweckmäßigen
Strömungsbahn für eine zu behandelnde Flüssigkeit
zwischen den benachbarten permeablen Membranen, ohne daß
die Einfügung solcher Räume oder Abstandhalter einer
eingekerbten Oberfläche erforderlich wäre. Die
bestehenden Probleme, daß die modulare Struktur einen großen
Raum einnimmt, der Zusammenbauvorgang kompliziert ist
und das Vorfüllvolumen aufgrund der unvermeidlichen
Verwendung von Abstandhaltern aus einer eingekerbten
Oberfläche unzulässig groß ist, können bei Verwendung
der folienartigen permeablen Membrane gemäß dieser
Erfindung gelöst werden,
-
Eine bezüglich der Filtrierfähigkeit solcher
permeabler, mit Vorsprüngen versehener Membranen bei deren
Verwendung in einer Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung
durchgeführte Untersuchung hat zu der Erkenntnis
geführt, daß die Bildung einer höchst vergleichsmäßigten
und stabilisierten Körperfluid- bzw.
-flüssigkeitsströmungsbahn in Filmform realisierbar ist, wobei auch eine
eindeutige Filtrierfähigkeit für Körperflüssigkeit
dadurch erreicht wird, daß ein steifes, folienartiges
Strömungsbahn-Regulierelement auf jeder der permeablen
Membranen angeordnet wird, anstatt diese permeablen
Membranen unmittelbar übereinander zu stapeln.
-
Im folgenden ist die vorliegende Erfindung anhand von
Arbeitsbeispielen im einzelnen beschrieben.
-
Die erfindungsgemäß verwendete, folienartige permeable
Membran ist dadurch gekennzeichnet, daß sie an
mindestens einer ihrer Oberflächen mit einer großen Vielzahl
von kleinsten oder winzigen Vorsprüngen 2 versehen ist
(vgl. z.B. Fig. 1a bis 1d) . Die erfindungsgemäße,
folienartige permeable Membran kann gemäß den Fig. 1b
und 1d nur an einer ihrer Oberflächen oder gemäß den
Fig. 1a und 1c an ihren beiden Oberflächen mit den
winzigen Vorsprüngen 2 versehen sein. Die Wahl zwischen
diesen beiden Möglichkeiten hängt von der
Einbaustellung der permeablen Membran, dem Verwendungszweck usw.
ab. Die Form, mit welcher die winzigen Vorsprünge 2
ausgebildet sind, ist nicht kritisch. Diese Vorsprünge
können z.B. in Form von Punkten, Linien oder eines
Gitters geformt sein. Diese Vorsprünge besitzen
zweckmäßig eine Höhe H im Bereich von 20 bis 1000 um
vorzugsweise 60 bis 200 um. Die von den Abschnitten oder
Bereichen der winzigen Vorsprünge 2 eingenommene Fläche
liegt zweckmäßig im Bereich von 0,5 bis 50%,
vorzugsweise
1,0 bis 20%, bezogen auf die Fläche (den
Flächeninhalt) der Oberfläche, auf welcher die winzigen
Vorsprünge 2 ausgebildet sind. Wenn die Höhe H der
winzigen Vorsprünge 2 weniger als 20 um beträgt, können
die Vorsprünge 2 ihre Aufgabe als Abstandhalter nicht
erfüllen, wobei sich Schwierigkeiten bezüglich der
Ausbildung einer stabilen Dicke für eine Strömungsbahn
ergeben. Wenn dagegen die Höhe H der winzigen
Vorsprünge 2 größer ist als 1000 um, können die Vorsprünge 2
leicht in einem solchen Ausmaß verformt werden, daß
sich ein Fehler ergibt und ein Problem bezüglich des
Vorfüllvolumens aufgeworfen wird. Wenn die von den
Abschnitten der winzigen Vorsprünge 2 eingenommene
Fläche weniger als 0,5% beträgt, können die Vorsprünge
die Deformation oder Verformung der permeablen
Membranen nicht vollständig begrenzen. Wenn dagegen diese
Fläche größer ist als 50%, erhöht sich die Möglichkeit
dafür, daß die für das Filtrieren verfügbare Fläche in
dem Maße abnimmt, daß die permeablen Membranen ihre
Filtrierfähigkeit nicht mehr genügend entfalten können.
-
Die Abschnitte der winzigen Vorsprünge 2 auf der
folienartigen permeablen Membran gemäß dieser Erfindung
können aus dem gleichen Werkstoff wie der Hauptkörper der
permeablen Membran (vgl. Fig. 1a und 1b) oder aus einem
vom Werkstoff des Hauptkörpers der permeablen Membran
verschiedenen Werkstoff (vgl. Fig. 1c und 1d) bestehen.
Die Abschnitte der winzigen Vorsprünge 2 bestehen
zweckmäßig aus einem Werkstoff mit einem Elastizitätsmodul
im Bereich von 1,0 x 10&sup6; bis 2,0 x 10¹&sup0; Dyne/cm²
vorzugsweise von 1,0 x 10&sup6; bis 1,0 x 10&sup9; Dyne/cm². Der
Grund für diese spezifische Zugfestigkeitseigenschaft
besteht darin, daß bei Einbau oder Integration
derartiger folienartiger permeabler Membranen in z.B.
eine modulare Struktur die durch den Abstand zwischen
den benachbarten permeablen Membranen zu bildende
Strömungsbahn verkleinert werden oder sein kann und
sich in einem losen oder entspannten Zustand aufgrund
der Zugfestigkeitseigenschaft spontan reversibel
zurückbilden kann, um damit eine gewünschte Filtration
nicht mehr zu gewährleisten. Bei der oben beschriebenen
modularen Stapel-Struktur vergrößert sich im
allgemeinen die Filtrierfähigkeit proportional zur
Dickenverringerung der Strömungsbahn für die behandelte
Flüssigkeit. Wenn die Dicke der Strömungsbahn sich
unter dem Druck ändert, wird die gewünschte Einstellung
der Dicke (d.h. Höhe) der Strömungsbahn schwierig, wenn
die Abschnitte der winzigen Vorsprünge 2 aus einem
Werkstoff mit einem vom oben angegebenen Bereich
abweichenden Elastizitätsmodul geformt sind. Hierbei
kann es möglich sein, daß eine Filtration im
gewünschten Ausmaß nicht erzielbar ist.
-
Je nach dem Verhalten des Films des Hauptkörpers 1 der
permeablen Membran kann die erfindungsgemäß benutzte,
folienartige permeable Membran in verschiedenartiger
Weise z.B. bei Dialyse, Ultrafiltration oder
Präzisionsfiltration eingesetzt werden. Sie eignet sich ganz
besonders gut als Membran für Blutplasmatrennung. Die
feinen Poren in der folienartigen permeablen Membran
gemäß dieser Erfindung besitzen einen mittleren
Durchmesser etwa im Bereich von 0,001 bis 5 um.
-
Der Werkstoff der erfindungsgemäß benutzten,
folienartigen permeablen Membran unterliegt keinen besonderen
Einschränkungen, abgesehen von dem einzigen
Erfordernis, daß er eine makromolekulare Substanz sein muß, aus
der eine permeable Membran formbar ist. Der Werkstoff
kann dem Zweck, für den die hergestellte permeable
Membran vorgesehen ist, entsprechend angepaßt werden.
Wenn der Hauptkörper 1 der permeablen Membran und die
Abschnitte oder Bereiche der winzigen Vorsprünge 2
gemäß den Fig. 1a und 1b aus dem gleichen Werkstoff
bestehen, kann als solcher Werkstoff z.B. ein solcher
eines regenerierten Cellulose-, Cellulosederivat-,
Polyvinylalkohol-, Polysulfon-, Poly(meth)acryl-,
Polyamid- oder Polyolefin-Typs verwendet werden. Wenn
die folienartige permeable Membran für Verwendung bei
einer medizinischen Vorrichtung vorgesehen ist,
beispielsweise als Blutplasmatrennmembran, erweist sich
Polypropylen als besonders zweckmäßiger Werkstoff für
die permeable Membran, weil dieser Stoff bezüglich
verschiedener physikalischer Eigenschaften, wie
Permeabilität, mechanische Festigkeit, Wärmebeständigkeit
sowie Chemikalienbeständigkeit überlegen ist und eine
ausreichende Inaktivität gegenüber Blut und anderen zu
behandelnden Flüssigkeiten zeigt. Wenn der Hauptkörper
1 der permeablen Membran und die Abschnitte der
winzigen Vorsprünge 2, wie in den Fig. 1c und 1d gezeigt,
aus voneinander verschiedenen Werkstoffen bestehen,
kann der Hauptkörper 1 der permeablen Membran aus einem
Werkstoff eines regenerierten Cellulose-,
Cellulosederivat-, Polyvinylalkohol-, Polysulfon-, Poly(meth)acryl-,
Polyamid- oder Polyolefin-Typs bestehen, während die
Abschnitte oder Bereiche der winzigen Vorsprünge 2
beliebig aus einem wärmehärtenden Harz, einem mittels
Wärme oder elektromagnetischer Welle aushärtbaren Harz
oder einem synthetischen Gummi bzw. Kautschuk bestehen
können, das bzw. der mit dem Werkstoff des Hauptkörpers
der permeablen Membran kompatibel oder verklebbar ist.
Wenn die genannte Membran zur Verwendung als
medizinische Vorrichtung vorgesehen ist, beispielsweise als
Blutplasmatrennmembran, besteht der Hauptkörper 1 der
permeablen Membran zweckmäßig aus Polypropylen, das
besonders gute physikalische Eigenschaften, wie
Permeabilität, mechanische Festigkeit,
Wärmebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit aufweist und
gegenüber Blut und anderen zu behandelnden Flüssigkeiten
ziemlich inaktiv bzw. inert ist, während die Abschnitte
der winzigen Vorsprünge 2 aus Polyurethan, Epoxyharz
oder einem Acrylsäureesterharz hergestellt werden
sollen, das ausreichend elastisch und gegenüber Blut
und anderen zu behandelnden Flüssigkeiten ziemlich
inaktiv ist.
-
Die folienartige permeable Membran mit dem oben
beschriebenen Aufbau kann wie folgt hergestellt werden:
Insbesondere wird bei der Herstellung dieser permeablen
Membran durch Koagulation einer filmförmig ausgeformten
Filmlösung ein Ablauf dieser Koagulation zugelassen,
während mindestens eine Fläche der film- oder
folienartigen Filmlösung mit einer Formoberfläche in
Berührung gehalten wird, die eine Vielzahl von winzigen oder
kleinsten Vertiefungen aufweist, um damit auf
mindestens einer Oberfläche der permeablen Membran
ebensoviele winzige Vorsprünge, wie Vertiefungen vorhanden
sind, auszubilden. Dieses Herstellungsverfahren kann
bedingungslos angewandt werden, wenn der Hauptkörper 1
der permeablen Membran und die Abschnitte oder Bereiche
der winzigen Vorsprünge 2 aus einem Werkstoff bestehen,
der eine permeable Membran zu bilden vermag und
weiterhin aus einem flüssigen Zustand, z.B. einer Schmelze
oder Lösung, durch Koagulation, wie Verfestigung durch
Kühlung, Extraktion aus Lösungsmittel oder Freigabe in
Form eines Derivats in einen festen Zustand überführbar
ist. Der Membran wird Permeabilität durch Extraktion
aus Lösungsmittel, Entfernen eines Füllstoffs,
mechanische Längung oder Dehnung usw. erteilt. Die Wahl der
für diesen Zweck angewandten Methoden ist nicht
kritisch. Die Gestalt oder Konfiguration der Form (des
Formwerkzeugs) mit mindestens einer Oberfläche mit
einer Vielzahl winziger Vertiefungen ist ebenfalls
nicht kritisch. In Anpassung an den für die Koagulation
der Filmlösung angewandten Prozeß kann ein
folienartiges Formwerkzeug oder eine Formwalze benutzt werden.
Die Formoberfläche mit der Vielzahl winziger
Vertiefungen wird auf der Oberfläche einer permeablen Membran,
die durch Koagulation der Filmlösung geformt worden
ist, kopiert bzw. auf diese Oberfläche übertragen. Die
Membran wird dabei auf ihrer Oberfläche mit den
angestrebten winzigen Vorsprüngen versehen. Abhängig von
der Form der zu erzielenden winzigen Vorsprünge sollte
die Formoberfläche so beschaffen sein, daß die Tiefe
der winzigen Vorsprünge im Bereich von 20 bis 1000 um,
vorzugsweise 60 bis 200 um, und die von den Abschnitten
oder Bereichen der winzigen Vorsprünge eingenommene
Fläche im Bereich von 0,5 bis 50%, vorzugsweise 1,0 bis
20%, bezogen auf die Fläche der Formoberfläche, liegen.
-
Das Verfahren zur Herstellung der Membran ist
nachstehend spezifisch anhand der Herstellung einer
folienartigen permeablen Membran unter Verwendung von
Polypropylen als Ausgangsmaterial und mit einer Entfernung
von Füllstoff, um der Membran Permeabilität zu
verleihen, beschrieben. Selbstverständlich ist dieses
Verfahren in keiner Weise auf diese spezielle Ausführungsart
beschränkt. Zunächst wird ein Verbundmaterial,
zubereitet durch Vermischen von Polypropylen, eines
organischen Füllstoffs, der in einem geschmolzenen Zustand
gleichmäßig in Polypropylen dispergierbar und in einem
zu verwendenden Extraktionsmittel leicht löslich ist,
und eines keimbildenden Mittels, gemäß Fig. 2 in einem
(auf)geschmolzenen Zustand durch einen T-Spritzkopf 3
zu einer folienartigen Form ausgetragen bzw.
extrudiert. Ein so extrudierter Film 4 der Filmlösung wird
zwischen den gegenüberstehenden Flächen von Formwalzen
5a, 5b hindurchgeleitet. Die Formwalzen 5a, 5b sind an
ihren Oberflächen jeweils mit einer großen Vielzahl
winziger Vertiefungen 6 versehen (vgl. Fig. 3). Wenn
die permeable Membran nur an ihrer einen Oberfläche mit
diesen winzigen Vorsprüngen 2 versehen werden soll,
kann der Film 4 aus der Filmlösung zwischen einer
Formwalze 5a mit einer Oberfläche, die eine Vielzahl
winziger Vertiefungen 6 aufweist, und einer Walze mit einer
glatten Ober- oder Mantelfläche hindurchgeführt werden.
-
Der Film 4 aus der Filmlösung wird anschließend mit
einer Kühl- und Verfestigungsflüssigkeit 7 in Berührung
gebracht, um gekühlt zu werden und zu koagulieren und
damit in einen koagulierten Film 8 überführt zu werden,
der auf seiner Oberfläche mit einer Vielzahl winziger
Vorsprünge 2 versehen ist. Der koagulierte Film 8 wird
anschließend mit einem Extraktionsmittel (extractant) 9
in Berührung gebracht, welches zwar nicht das
Polyolefin, dafür aber den erwähnten organischen Füllstoff
aufzulösen vermag, um damit letzteren zu extrahieren
und (der Membran) Permeabilität zu verleihen und
folglich eine folienartige permeable Membran 10 mit
winzigen Vorsprüngen 2 zu liefern.
-
Die folienartige permeable Membran mit der oben
beschriebenen Ausgestaltung kann auch nach dem folgenden
Verfahren hergestellt werden. Bei diesem Verfahren wird
mindestens eine Oberfläche einer fertiggestellten
permeablen Membran mit einer Oberfläche in Berührung
gebracht, die durch Gießen einer Filmlösung eines
Materials, das mit dem Material bzw. Werkstoff der
permeablen Membran kompatibel oder verklebbar ist, mit einer
Vielzahl winziger Vertiefungen versehen, erhalten
wurde, worauf die Filmlösung zum Koagulieren gebracht
wird und damit eine entsprechende Zahl kleiner
Vorsprünge auf mindestens einer Oberfläche der permeablen
Membran geformt werden. Dieses Herstellungsverfahren
kann bedingungslos angewandt werden, wenn der
Hauptkörper 1 der permeablen Membran aus einem zur Bildung
einer solchen Membran fähigen Material besteht und die
Abschnitte oder Bereiche der winzigen Vorsprünge 2 aus
einem Material bestehen, das mit dem Material des
Hauptkörpers 1 der permeablen Membran kompatibel oder
verklebbar ist, und weiterhin aus einem flüssigen Zustand,
wie einer Schmelze oder Filmlösung, durch z.B.
Koagulation, wie Verfestigung durch Koagulation,
Wärmeeinwirkung, Einwirkung von Licht oder Elektronenstrahl in
einen festen Zustand überführbar ist. Das Verfahren und
die Bedingungen für die Ausbildung des Hauptkörpers 1
der Membran sind völlig unwesentlich. Als Material für
die Abschnitte der winzigen Vorsprünge 2 wird
insbesondere bevorzugt ein wärmehärtendes Harz oder ein Harz
benutzt, das mit Hilfe von Licht oder eines
Elektronenstrahls verfestigbar bzw. aushärtbar ist, weil die
Ausbildung der winzigen Vorsprünge 2 auf dem
Hauptkörper 1 der permeablen Membran einfach dadurch erfolgen
kann, daß dieses Material mit dem Membran-Hauptkörper 1
in Berührung gebracht und mit Wärme beaufschlagt oder
mit Licht oder einem Elektronenstrahl belichtet wird.
Wie beim vorher beschriebenen Herstellungsverfahren,
ist die Form des Formwerkzeugs mit einer die Vielzahl
winziger Vertiefungen aufweisenden Oberfläche zur
Verwendung bei diesem Herstellungsverfahren nicht
kritisch. Die Form(werkzeug)oberfläche kann diejenige
eines lagenartigen (flachen) Werkzeugs oder eines
walzenförmigen Werkzeugs sein. Die winzigen Vertiefungen
in der Formoberfläche sind vorgesehen, um die
gewünschten winzigen Vorsprünge auf der Oberfläche des
Hauptkörpers 1 der permeablen Membran dadurch auszubilden,
daß die auf die Oberfläche mit den winzigen
Vertiefungen gegossene Filmlösung mit dem Hauptkörper 1 der
permeablen Membran in Berührung gebracht und sodann
durch Koagulation verfestigt wird. Abhängig von der
Form der auszubildenden winzigen Vorsprünge sollte
daher die Formoberfläche so ausgelegt sein, daß die Tiefe
der winzigen Vertiefungen im Bereich von 20 bis
1000 um, vorzugsweise 60 bis 200 um, und die von
Abschnitten oder Bereichen der winzigen Vertiefungen
eingenommene Fläche im Bereich von 0,5 bis 50%,
vorzugsweise 1,0 bis 20%, bezogen auf die Fläche der
Form(werkzeug)oberfläche, liegen.
-
Das Verfahren zur Herstellung der Membran ist
nachstehend spezifisch anhand der Herstellung einer
folienartigen permeablen Membran dadurch beschrieben, daß
winzige Vorsprünge einer fertiggestellten permeablen
Membran aus Polypropylen mit Hilfe eines wärmehärtenden
oder -härtbaren Klebmittels gebildet werden. Das
Herstellungsverfahren ist jedoch selbstverständlich nicht
auf diese spezielle Ausführungsart beschränkt. Zunächst
wird ein Verbundmaterial (gemisch), hergestellt durch
Vermischen von Polypropylen, eines organischen
Füllstoffes, der in Polypropylen in seinem geschmolzenen
Zustand gleichmäßig dispergierbar und in einem zu
verwendenden Extraktionsmittel leicht lösbar ist, und
eines keimbildenden Mittels, in einem Schmelzzustand
über einen T-Spritzkopf zu einer folienartigen Form
extrudiert. Der so extrudierte Film der Filmlösung wird
zum Abkühlen und Verfestigen mit einem Kühl- und
Koagulationsmittel in Berührung gebracht. Der koagulierte
Film wird mit einem Extraktionsmittel in Berührung
gebracht, welches zwar nicht das Polyolefin, aber den
organischen Füllstoff aufzulösen vermag, um ein
Extrahieren bzw. Auswaschen des organischen Füllstoffs
herbeizuführen und eine flache, glatte permeable Membran
für die Bildung des Hauptkörpers 1 einer permeablen
Membran zu liefern. Diese Membran 11 wird anschließend
gemäß Fig. 4 zwischen den gegenüberliegenden
Mantelflächen einer Formwalze 5, die an ihrer Oberfläche mit
einer Vielzahl winziger Vertiefungen 6 gemäß Fig. 3
versehen ist, und einer Klemmwalze 12 hindurchgeführt.
Die Formwalze 5 ist dabei teilweise in ein Bad aus
einem wärmehärtenden Klebmittel 13 eingetaucht. Bei der
Drehung der Formwalze 5 haftet das wärmehärtende
Klebmittel 13 an der Mantelfläche der Formwalze 5 an.
Mittels einer mit der Mantelfläche der Formwalze 5 in
Berührung gehaltenen Streichklinge 14 wird das
wärmehärtende Klebmittel 13, mit Ausnahme seines in den
winzigen Vertiefungen 6 abgesetzten Teils, abgestreift.
-
Dabei wird die Formwalze 5 in einem Zustand, in welchem
sich das genannte Klebmittel 13 nur in den winzigen
Vertiefungen 6 befindet, mit der flachen, glatten
permeablen Membran 11 in Berührung gebracht. Wenn das
wärmehärtende Klebmittel 13 nach dieser Berührung
zwischen der genannten Membran 11 und der Formwalze 5
mittels einer geeigneten (nicht dargestellten)
Heizeinrichtung ausgehärtet wird, haften die bisher in den
winzigen Vertiefungen 6 der Formwalze 5
zurückgehaltenen Kegel aus dem wärmehärtenden Klebmittel 13 fest
an der Oberfläche der flachen, glatten permeablen
Membran 11 an, wobei sie unter Bildung der winzigen
Vorsprünge verfestigt sind. Die auf diese Weise
hergestellte, die winzigen Vorsprünge aufweisende flache,
folienartige permeable Membran 10 wird auf eine
Aufwickelrolle 15 aufgespult. Selbstverständlich kann eine
folienartige permeable Membran 10, die auf ihren beiden
Oberflächen mit je einer Vielzahl von winzigen
Vorsprüngen versehen ist, dadurch hergestellt werden, daß
mit beiden Oberflächen der flachen, glatten permeablen
Membran 11 je eine Formwalze 5 in Berührung gebracht
wird, die durch Gießen eines wärmehärtenden Klebmittels
13 erhalten wurde und eine Vielzahl winziger
Vertiefungen 6 aufweist.
-
Je nach dem filmartigen Verhalten ihres Hauptkörpers 1
kann die auf diese Weise erhaltene folienartige
permeable Membran für verschiedene Anwendungszwecke
eingesetzt werden. Derartige Membranen gewährleisten
ausgezeichnete Eigenschaften, wenn sie z.B. als
Blutplasmatrennmembranen in einer modularen Struktur, wie
unten angegeben, integriert sind.
-
Fig. 5 veranschaulicht eine durch Integration bzw.
Einbau von erfindungsgemäßen, folienartigen permeablen
Membranen gebildete
Stapeltyp-Blutplasmatrennvorrichtung. Bei dieser Blutplasmatrennvorrichtung umschließt
ein Gehäuse aus einem zylindrischen Gehäuseteil 24, das
im Mittelteil seiner oberen Platte mit einem
Körperfluidumeinlaß 21, im Außenumfangsteil seiner oberen
Platte mit einem Blutplasmaauslaß 22 und an seiner
Seitenwand mit einem Körperfluidauslaß 23 versehen ist,
sowie einem unteren Deckelelement 26 mit einem an
seinem Umfangsrand angebrachten O-Ring 25 eine Ahzahl
von übereinanderliegenden bzw. gestapelten permeablen
Membraneinheiten 31, die jeweils aus zwei
erfindungsgemäßen, folienartigen permeablen Membranen 10a, 10b
bestehen, welche an ihren beiden Oberflächen jeweils
mit einer Vielzahl winziger Vorsprünge 2 versehen,
lotrecht (übereinander) gestapelt, längs der
zusammengepaßten Umfangsränder der folienartigen permeablen
Membranen und der Umfangsränder von zentralen offenen
Teilen bzw. Öffnungen 28 versiegelt (oder verschweißt
bzw. verklebt) und mit Dichtungselementen 30 versehen
sind, die am Außenumfang einer Filtratdurchlaßöffnung
29 angebracht sind. Bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Membranen 10 auf oben beschriebene Weise
verhindern die an ihren Oberflächen vorgesehenen zahlreichen
winzigen Vorsprünge eine unmittelbare Berührung
zwischen den benachbarten oder angrenzenden Hauptkörpern 1
der jeweiligen Membranen, so daß diese Membranen in
einem Abstand voneinander gehalten werden. Außerdem
kann durch diese winzigen Vorsprünge 2 der Abstand
zwischen benachbarten Hauptkörpern der permeablen
Membranen stets konstantgehalten werden. Infolgedessen
werden die Körperfluid- oder
-flüssigkeitsströmungsbahnen, die zwischen benachbarten permeablen
Membraneinheiten 31 durch die Abstandhalterwirkung der
winzigen Vorsprünge gebildet sind, und die innerhalb der
einzelnen permeablen Membraneinheiten 31 durch die
beabstandeten winzigen Vorsprünge 1 geformten
Filtratströmungsbahnen einwandfrei aufrechterhalten. Aus dem
gleichen Grund werden die
Körperflüssigkeitsströmungsbahnen, die durch die (beabstandeten) winzigen
Vorsprünge
2 zwischen der Oberseite der obersten permeablen
Membraneinheiten 31 und der oberen Innenseite des
Gehäuses sowie zwischen der Unterseite der untersten
permeablen Membraneinheiten 31 und der unteren
Innenseite des Gehäuses gebildet sind, einwandfrei
aufrechterhalten. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen,
folienartigen permeablen Membranen 10a, 10b auf oben
beschriebene Weise wird die Strömungsbahn, wie vorgesehen, ohne
Notwendigkeit für einen Abstandhalter, wie eine Sieb-
oder Gitterplatte oder eine punktförmig geprägte
Platte, gewährleistet, so daß eine vorgesehene Substanz
wirksam durch einen begrenzten Raum hindurchgeleitet
werden kann und der Zusammenbauvorgang einfach und das
Vorfüllvolumen klein ist. Im Fall der Abtrennung von
Blutplasma mittels dieser Blutplasmatrennvorrichtung
tritt das Blut aus einem menschlichen Körper über den
Körperfluideinlaß 21 (in die Vorrichtung) ein, und es
passiert sodann die zentrale Öffnung 28 sowie die
Körperflüssigkeitsströmungsbahn, die durch die
beabstandeten winzigen Vorsprünge 2 zwischen den permeablen
Membraneinheiten festgelegt ist. Während dieses
Strömungsverlaufs wird das Blut durch die folienartigen
permeablen Membranen 10a, 10b der Membraneinheit 31
gefiltert. Das als Filtrat innerhalb der permeablen
Membraneinheit 31 zurückbleibende Blutplasma tritt durch
die Filtratdurchlaßöffnung 29 hindurch und strömt über
den Blutplasmaauslaß 22 aus. Daneben wird das
gefilterte Blut über den Körperfluidauslaß 23 ausgetragen.
-
Eine Untersuchung der Filtrierfähigkeit der
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung unter Verwendung der
erfindungsgemäßen permeablen Membranen mit winzigen
Vorsprüngen hat zu der Erkenntnis geführt, daß eine
höchst vergleichmäßigte und stabilisierte
Körperflüssigkeitsströmungsbahn in Filmform und mit einer hohen
Körperflüssigkeit-Filtrierfähigkeit dadurch erhalten
werden kann, daß ein starres, folienartiges
Strömungsbahn-Regulierelement
auf jeder der permeablen Membranen
angeordnet wird, anstatt letztere, wie bei der in Fig.
5 gezeigten Ausführungsform, unmittelbar übereinander
zu stapeln. Fig. 6 veranschaulicht eine bevorzugte
Ausführungsform der auf dieser Erkenntnis beruhenden
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung gemäß der
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umschließt ein Gehäuse
mit einem zylindrischen Gehäuseteil 24, das im
Mittelteil seiner oberen Platte mit einem Körperfluideinlaß
21, im Außenumfangsteil seiner oberen Platte mit einem
Blutplasmaauslaß 22 und an seiner Seitenwand mit einem
Körperfluidauslaß 23 versehen ist, sowie einem unteren
Deckelelement 26 mit einem an seinem Umfangsrand
angebrachten O-Ring 25 eine Vielzahl von Membraneinheiten
31, die jeweils dadurch geformt sind, daß zwischen zwei
einander lotrecht gegenüberliegende, folienartige
permeable Membranen 10a, 10b mit an ihren Außenseiten
vorgesehenen zahlreichen winzigen Vorsprüngen 2 ein
kreisförmiges Element 27 zur Bildung einer Strömungsbahn für
gefilterte Körperflüssigkeit eingefügt ist, wobei
dieses Element aus einem Siebmaschengewebe oder einem
Faservlies besteht und in seinem Zentrum mit einer
Öffnung 28 und in der Nähe seines Umfangsteils mit einer
Durchlaßöffnung 29 für gefilterte Körperflüssigkeit
versehen ist und die zusammengepaßten Umfangsränder der
Membranen sowie der Umfangsrand der zentralen Öffnung
miteinander verschweißt oder versiegelt sind; die
Membraneinheiten sind dabei übereinandergestapelt und
durch ein zwischengefügtes folienartiges Strömungsbahn-
Regulierelement 42 mit einer zentralen Öffnung 28 und
einer Filtratdurchlaßöffnung 29 entsprechend der
Membraneinheit und einem am Außenumfang der
Filtratdurchlaßöffnung 29 vorgesehenen Dichtungselement 30
voneinander getrennt. Die abwechselnden Schichten aus den
Membraneinheiten 21 und den folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelementen 32 sind dabei mittels des
Dichtungselements 30 einheitlich miteinander verbunden.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform wirken die
winzigen Vorsprünge 2 an den Außenseiten der folienartigen
permeablen Membranen 10a, 10b mit den letzteren
gegenüberstehenden, folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelementen 32 zusammen, um die Membranen 10a, 10b in
ihrer Lage zu halten und eine Verformung derselben zu
verhindern, dabei aber stabil bzw. sicher die
Körperflüssigkeitsströmungsbahn in den Zwischenräumen
zwischen den winzigen Vorsprüngen 2 zu bilden. Bei der
Abtrennung von Blutplasma mittels dieser
Blutplasmatrennvorrichtung strömt das Blut von einem menschlichen
Körper über den Körperfluideinlaß 21 ein, und es
passiert sodann die zentrale Öffnung 28 und strömt längs
der durch die beabstandeten (winzigen) Vorsprünge 2
geformten Körperflüssigkeitsströmungsbahn zwischen den
benachbarten (permeablen) Membraneinheiten 31 hindurch,
ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5.
Während dieser Strömung wird das Blut durch die Membrrnen
10a, 10b der Membraneinheiten 31 gefiltert bzw.
filtriert. Das als Filtrat innerhalb der permeablen
Membraneinheiten 31 anfallende Blutplasma passiert die
Filtratdurchaßöffnung 29 und strömt über den
Blutplasmaauslaß 22 aus. Dabei wird auch das gefilterte Blut über
den Körperfluidauslaß 23 ausgetragen bzw. abgeführt.
-
Bei Verwendung der beschriebenen, mit den (winzigen)
Vorsprüngen versehenen folienartigen permeablen
Membranen in einer Korperflüssigkeitsfiltriervorrichtung als
Blutplasmatrennvorrichtung gemäß den Fig. 5 oder 6
müssen diese Membranen den in folgenden angegebenen
Bedingungen genügen. Fig. 7 ist eine schematische
Darstellung eines Modells der
Körperflüssigkeitsströmungsbahn, die zwischen einer permeablen Membran mit
Vorsprüngen und einem folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelement bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6
festgelegt ist.
-
Bei der folienartigen permeablen Membran sollten die
winzigen Vorsprünge 2 zweckmäßig so bemessen sein, daß
die Höhe H (vgl. Fig. 7) im Bereich von 20 bis 200 um,
der Durchmesser R an den Basen im Bereich von 100 bis
1000 um, der Abstand D zwischen den Scheiteln oder
Spitzen der Vorsprünge im Bereich von 300 bis 2000 um
und die von den Abschnitten oder Bereichen der winzigen
Vorsprünge eingenommene Fläche im Bereich von 3 bis
20%, bezogen auf die Gesamt(ober)fläche der Membran,
liegen. Bevorzugt liegen die Höhe H im Bereich von 50
bis 100 um, der Durchmesser R im Bereich von 200 bis
500 um, der Abstand D im Bereich von 500 bis 1000 um
und die genannte Fläche im Bereich von 5 bis 15%
(bezogen auf die Gesamtfläche der Membran).
-
Die Höhe der einzelnen winzigen Vorsprünge auf der
Oberfläche der permeablen Membran ist ein wesentlicher
Faktor für die Bestimmung der Dicke bzw. Weite der
Körperflüssigkeitsströmungsbahn. Wenn die Höhe dieser
Vorsprünge weniger als 20 um beträgt, besitzt die
Körperflüssigkeitsströmungsbahn vom Standpunkt der
Filtrationstechnik eine zu geringe Dicke bzw. Weite, so
daß sich ein großer Druckverlust ergibt. Wenn
andererseits die Höhe 200 um übersteigt wird keine
ausreichende Filtrierung der Körperflüssigkeit erreicht, weil
die Schergeschwindigkeit nicht auf gewünschte oder
vorgesehene Weise erhöht werden kann.
-
Aus diesem Grund sollte die Höhe der winzigen
Vorsprünge zweckmäßig im Bereich von 20 bis 200 um liegen.
Obgleich diese Höhe festgelegt oder gleichbleibend sein
sollte, kann sie sich in der Strömungsrichtung der
Körperflüssigkeit stufenweise ändern.
-
Es hat sich gezeigt, daß der Abstand zwischen den
einzelnen winzigen Vorsprüngen auf den Oberflächen der
permeablen Membranen für sich einen der wichtigsten
Faktoren für die Ausbildung von gleichmäßigen und
stabilen Körperflüssigkeitsströmungsbahnen darstellt.
Genauer gesagt: wenn dieser Abstand kleiner ist als
300 um, ist die für Filtration oder Filtrierung zur
Verfügung stehende Membranoberfläche unzulässig klein,
während der Druckabfall unzulässig groß ist. Wenn
dagegen der Abstand zwischen den Vorsprüngen 2 jeweils
2000 um übersteigt, erfahren die Membranen geringe
Durchbiegungen und geringen Verzug, wodurch die Bildung
von gleichmäßigen und stabilen
Körperflüssigkeitsströmungsbahnen zufriedenstellender Leistungsfähigkeit
erschwert wird. Aus diesem Grund sollte der Abstand
zwischen den Vorsprüngen zweckmäßig im Bereich von 300
bis 2000 um, vorzugsweise von 500 bis 1000 um liegen.
Der Verteilungszustand der winzigen Vorsprünge sollte
über die Gesamtoberfläche der permeablen Membranen
hinweg gleichmäßig sein. Er unterliegt keiner
besonderen Einschränkung, sondern nur der Anforderung, daß
eine Störung der gleichmäßigen Strömung der
Körperflüssigkeit vermieden sein soll.
-
Der Durchmesser an den Basen der winzigen Vorsprünge
liegt zweckmäßig im Bereich von 100 bis 1000 um,
vorzugsweise 200 bis 500 um, wobei die Begünstigung und
Ausbildung einer gleichmäßigen Blutströmungsbahn
schwierig ist, wenn dieser Durchmesser weniger als 100 um
beträgt, während die besetzte Fläche bei einem
Durchmesser von mehr als 1000 um unzulässig groß ist.
-
Die von den winzigen Vorsprüngen eingenommene Fläche
sollte zweckmäßig im Bereich von 3 bis 20%,
vorzugsweise 5 bis 15%, bezogen auf die Fläche der
Membranoberfläche liegen, weil die Begünstigung und Bildung
einer perfekt gleichmäßigen
Körperflüssigkeitsströmungsbahn
unter ungünstigen Bedingungen schwierig ist, wenn
diese Fläche weniger als 3% beträgt, und die
Vorrichtung bei einer Fläche von mehr als 20% einen großen
Raumbedarf besitzt, um eine ausreichend große Fläche
für Filtrationszwecke bereitzustellen.
-
Die Höhe H, der Durchmesser R an den Basen und der
Abstand D zwischen den Spitzen werden durch Projizieren
einer ausgeschnittenen Probe der permeablen Membran in
100-facher Vergrößerung mittels eines Projektors
bestimmt; die von den (winzigen) Vorsprüngen eingenommene
Fläche wird anhand von tatsächlich ermittelten Werten
bestimmt.
-
Wenn, wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6, die
folienartigen Strömungsbahn-Regulierelemente 32
zwischen die permeablen Membraneinheiten 31 eingefügt
sind, sollten diese Regulierelemente 4 zweckmäßig aus
einem Material einer Brinnell-Zahl von nicht weniger
als 10 und einer Dicke T im Bereich von 10 bis 200 um,
vorzugsweise 20 bis 50 um, bestehen.
-
Zur Bildung höchst vergleichmäßigter und stabilisierter
Körperflüssigkeits-Strömungsbahnen in Filmform (of
film) sollten die folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelemente zweckmäßig aus einem steifen bzw. starren
Material bestehen. Der vorliegend benutzte Ausdruck
"steifes Material" bezieht sich auf ein Material, das
bei Berührung mit den Vorsprüngen auf der
Membranoberfläche praktisch keine Verformung oder Deformation, wie
Beulen, erfährt und eine Brinnell-Zahl von nicht
weniger als 10 besitzt. Materialien mit Brinnell-Zahlen
oberhalb dieses unteren Grenzwerts sind z.B.
Polyethylen, Polypropylen, Polyester und Polycarbonate.
-
Die erwähnte Brinnell-Zahl wird nach einer Formel
bestimmt, wie sie in der japanischen Industrienorm (JIS)
Z 2243 angegeben ist.
-
Die Dicke des folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelements sollte zweckmäßig im Bereich von 10 bis 200 um,
vorzugsweise 20 bis 50 um, liegen, weil eine
gleichmäßige Körperflüssigkeits-Strömungsbahn nur mit
Schwierigkeit formbar und aufrechterhaltbar ist, wenn die Dicke
weniger als 10 um beträgt, während die Vorrichtung bei
einer Dicke von mehr als 200 um einen großen Raum in
Anspruch nimmt.
-
Bei der Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung gemäß
dieser Erfindung hat es sich gezeigt, daß das andere
wesentliche Erfordernis für die Bildung einer höchst
vergleichmäßigten stabilisierten Körperflüssigkeit-
Strömungsbahn darin besteht, daß die permeablen
Membraneinheiten frei von Verbiegungen und Falten sein
müssen und eine zufriedenstellende Flachheit der
Oberfläche aufweisen sollen. Als Material oder Werkstoff
für die permeablen Membranen erweist sich ein
Polyolefin, wie Polypropylen oder Polyethylen, mit
ausgezeichneter Verträglichkeit für Körperflüssigkeit,
insbesondere Blut, als besonders zweckmäßig. Polypropylen wird
gegenüber Polyethylen bevorzugt. Bei der Herstellung
einer Membraneinheit durch Vereinigung zweier
permeabler Membranen aus diesem Material gewährleistet das
Heißsiegel- oder Schweißverfahren ein im wesentlichen
perfektes Verschmelzen des versiegelten bzw.
verschweißten Teils des Harzes als Material der permeablen
Membranen, was folglich zu einer Maßverkleinerung des
versiegelten oder verschweißten Teils führt, so daß die
Flachheit der Oberfläche der Membraneinheit
beeinträchtigt wird und die hergestellte Membraneinheit keine
ausreichende Filtrierfähigkeit erhält. Im Gegensatz
dazu brauchen beim Ultraschallschmelz- oder
-schweißverfahren
nur Bereiche nahe der Berührungsfläche der
gegenüberliegenden permeablen Membranen angeschmolzen
zu werden, um eine ausreichende Versiegelungs- bzw.
Schweißfestigkeit zu erzielen; dabei kann die
hergestellte Membraneinheit eine zufriedenstellende
Flachheit der Oberfläche beibehalten und demzufolge die
Membraneinheit eine ausgezeichnete Filtrierfähigkeit
zeigen. Das Ultraschallschweißverfahren wird daher dem
Wärmeschweißverfahren vorgezogen.
(Beispiel)
-
Im folgenden ist die vorliegende Erfindung anhand von
Arbeitsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1:
-
Mittels einer Biaxial-Extrudiermaschine (hergestellt
von Ikegai Iron Works, Ltd.) wurden 100 Gewichtsteile
eines Gemisches aus zwei Sorten Polypropylen mit
Schmelzfließindizes (M.I.) von 30 und 0,3
(Gewichtsverhältnis 100 : 40) , 410 Gewichtsteile flüssiges Paraffin
(Zahlenmittel-Molekulargewicht 324) als organischer
Füllstoff und 0,36 Gewichtsteil
1,3,2,4-Dibenzylidensorbit als Kristallkeimbildungsmittel aufgeschmolzen,
geknetet und zu Pellets geformt. Die erhaltenen Pellets
wurden bei 150 bis 200ºc mittels der gleichen
Extrudiermaschine aufgeschmolzen und über einen T-Spritzkopf
einer Schlitzweite von 0,6 mm in die Umgebungsluft
extrudiert. Der geformte Film wurde zwischen den
gegenüberstehenden Oberflächen zweier Formwalzen (verchromte
Walzen von 200 mm Durchmesser und ausgestattet mit
halbkugeligen Vertiefungen von 0,25 mm Durchmesser und
0,15 mm Tiefe, gleichmäßig auf den Walzen verteilt und
in einem gleichmäßigen Abstand voneinander beabstandet,
so daß sie eine Fläche von 2%, bezogen auf die Fläche
der Walzenoberfläche, einnahmen) hindurchgeleitet, in
eine Kühl- und Verfestigungsflüssigkeit aus
Polyethylenglycol eingeleitet, um darin verfestigt zu werden, und
dann aufgewickelt. Der so aufgewickelte Film wurde zu
einem Stück einer festen Länge (etwa 200 x 200 mm)
geschnitten. Dieses Filmstück wurde in Längs- und
Querrichtung in seiner Position fixiert und in
1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (Temperatur 25ºc)
eingetaucht, um dem Filmstück das flüssige Paraffin
durch Extraktion zu entziehen, worauf es zwei Minuten
lang bei 135ºC in Luft wärmebehandelt wurde. Die auf
diese Weise erhaltene permeable Membran erwies sich als
eine folienartige permeable Membran, die an der
Oberfläche mit winzigen halbkugeligen Vorsprüngen von
0,25 mm Durchmesser und 0,12 mm Höhe versehen war. Aus
der permeablen Membran wurden kreisförmige Stücke von
104 mm Außendurchmesser mit einem offen Kreis eines
Durchmessers von 22 mm ausgestanzt. Eine permeable
Membraneinheit wurde dadurch hergestellt, daß zwei
derartige kreisförmige Stücke aufeinandergelegt und
längs ihrer Außenumfangsteile sowie ihrer
Innenumfangsteile wärmeversiegelt bzw. thermisch
verschweißt wurden. Eine Blutplasmatrennvorrichtung
einer verfügbaren Membranoberfläche von 3500 cm² wurde
durch Einsetzen derartiger permeabler Membraneinheiten
in ein in Fig. 5 dargestelltes zylindrisches Gehäuse
hergestellt. Durch diese Blutplasmatrennvorrichtung
wurde Blut in einem Strömungsvolumen von 100 ml/min
geleitet, um die Filtrierfähigkeit der Vorrichtung zu
untersuchen. Die Vorrichtung wurde auch bezüglich der
Komplementaktivierkomponente (complement activating
component) C3a getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle
1 angegeben.
Bestimmung der Komplementaktivierkomponente C3a
-
Das einer gesunden normalen Person entnommene Blut
wurde in ein Glas-Teströhrchen überführt und 15 min lang
auf 37ºC erwärmt, um das Blut gründlich zu koagulieren
und das Blutserum abzutrennen. Eine Zentrifugentrennung
erfolgte mittels einer gekühlten Zentrifuge bei 4ºC,
3000/min und 20 min. Das abgetrennte Blutserum wurde
augenblicklich in Eiswasser übertragen. Ein Kleinmodul
70, in welchem die oben beschriebenen folienartigen
permeablen Membranen 10 enthalten waren und das eine
verfügbare Membranoberfläche von 24 cm² besaß, wurde in
einen in Fig. 8 dargestellten Kreislauf eingesetzt.
Durch Betätigung einer Umwälzpumpe 74 wurde das
Blutserum mit einem Strömungsvolumen von 5 ml/min durch
den Kreislauf zirkuliert. Von dem über einen
Filtratauslaß 71 austretenden Blutserum wurden Teilproben von
jeweils 1,5 ml entnommen, und die Proben wurden nach
der RIA-Methode auf die C3a-Konzentration hin
untersucht. Die Substanz (C3a) tritt im Laufe der
Aktivierung auf und wird als Kriterium für den Grad der
Aktivierung von Komplement angesehen. In Fig. 8 sind
mit der Bezugsziffer 72 ein auf 37ºC gehaltenes
Erwärmungsbad und mit der Ziffer 73 ein Eiswasser
enthaltender Kühlbehälter bezeichnet.
Beispiel 2:
-
Mittels einer Biaxial-Extrudiermaschine (Hersteller:
Ikegai Iron Works, Ltd.) wurden 100 Gewichtsteile eines
Gemisches aus zwei Sorten von Polypropylen mit
Schmelzfließindizes von 30 und 0,5 (ein Gemisch im
Gewichtsverhältnis von 100 : 40), 410 Gewichtsteile flüssiges
Paraffin (Zahlenmittel-Molekulargewicht: 324) als
organischer Füllstoff und 0,36 Gewichtsteil
1,3,2,4-Dibenzylidensorbit als ein kristallkeimbildendes Mittel
geschmolzen, geknetet und zu Pellets geformt. Die
Pellets wurden in der gleichen Extrudiermaschine bei
150 bis 200ºC aufgeschmolzen, über einen T-Spritzkopf
in die Umgebungsluft extrudiert, auf eine Leitwalze in
einem unmittelbar unter dem T-Spritzkopf angeordneten
Kühlbehälter abgeworfen und in eine Kühl und
Verfestigungsflüssigkeit aus Polyethylenglycol zur Verfestigung
darin geführt. Der verfestigte Film wurde in
1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (25ºC) eingetaucht, um ihm
das flüssige Paraffin durch Extraktion zu entziehen.
Der Film wurde sodann 2 min lang an der Luft bei 135ºC
wärmebehandelt; damit wurde eine permeable Membran mit
einer flachen, glatten Oberfläche erhalten. Die dadurch
erhaltene permeable Membran wurde sodann in enge
Berührung mit einer Formplatte (Silikonkautschukplatte einer
Oberfläche von 200 x 200 mm und mit halbkugeligen
Vertiefungen von 0,3 mm Durchmesser und 0,15 mm Tiefe, die
so verteilt waren, daß sie eine Fläche von 2% der
Gesamtoberfläche der Formplatte einnahmen) gebracht,
wobei ein Klebmittel des Urethantyps (Hersteller: Nippon
Polyurethane Industry Co., Ltd.) im voraus auf die
Oberfläche der Formplatte aufgebracht und dann mittels
einer Streichklinge abgestrichen worden war, um
überschüssiges Klebmittel von der Oberfläche zu entfernen.
Nach Aufrechterhaltung der innigen Berührung während
etwa 20 min wurde die permeable Membran von der
Formplatte abgezogen. Dabei wurde eine folienartige
permeable Membran erhalten, die an ihrer Oberseite mit
winzigen, gleichmäßig verteilten, halbkugeligen
Vorsprüngen von 0,28 mm Durchmesser und 0,12 mm Höhe
versehen war. Entsprechend den Maßnahmen von Beispiel 1
wurde eine Blutplasmatrennvorrichtung angefertigt, nur mit
dem Unterschied, daß die oben beschriebenen permeablen
Membranen (anstelle der Membranen nach Beispiel 1)
verwendet wurden. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1
wurde Blut durch die Blutplasmatrennvorrichtung
geleitet, um die Filtrierfähigkeit der Vorrichtung zu
bestimmen. Die Vorrichtung wurde auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 bezüglich der Komplementaktivierkomponente
C3a getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1
angegeben.
Beispiel 3:
-
Mittels einer Biaxial-Extrudiermaschine (Hersteller:
Ikegai Iron Works, Ltd.) wurden 100 Gewichtsteile eines
Gemisches aus zwei Sorten Polypropylen mit
Schmelzfließindizes von 30 und 0,5 (Gemisch im Gewichtsverhältnis
von 100 : 40), 410 Gewichtsteile flüssiges Paraffin
(Zahlenmittel-Molekulargewicht: 324) als organischer
Füllstoff und 0,36 Gewichtsteil
1,3,2,4-Dibenzylidensorbit als kristallkeimbildendes Mittel geschmolzen,
geknetet und zu Pellets geformt. Die Pellets wurden in
der gleichen Extrudiermaschine bei 150 bis 200ºC
aufgeschmolzen, durch einen T-Spritzkopf in die
Umgebungsluft extrudiert, auf eine Leitwalze in einem
unmittelbar unter dem T-Spritzkopf angeordneten Kühlbehälter
abgeworfen und zur Verfestigungs in eine Kühl- und
Verfestigungsflüssigkeit aus Polyethylenglycol
überführt. Der verfestigte Film wurde in 1,1,2-Trichlor-
1,2,2-trifluorethan (25ºC) eingetaucht, um ihm das
flüssige Paraffin durch Extraktion zu entziehen;
anschließend wurde er an der Luft bei 135ºC 2 min lang
wärmebehandelt, wobei eine permeable Membran mit einer
flachen, glatten Oberfläche erhalten wurde. Auf die
Oberfläche dieser permeablen Membran wurde ein
UV-härtbares Harz (Hersteller: Dainippon Ink ä Chemical, Inc.)
mittels einer Rotationssiebdruckmaschine (Hersteller:
Nippon Bunka-Seiko K.K.) aufgetragen, die eine
Druckplatte enthielt, deren Oberfläche mit Löchern von
0,5 mm Durchmesser und 0,18 mm Tiefe in einer
Verteilung zur Einnahme von 15% der Gesamtoberfläche der
Platte versehen war. Unmittelbar nach dem Auftrag wurde
die aufgetragene Harzschicht 10 s lang mit UV-Licht
einer 1 kW-Ultraviolettlampe (Hersteller: Nippon Bunka-
Seiko K.K.) bestrahlt. Dabei wurde eine folienartige
permeable Membran erhalten, deren Oberfläche mit
winzigen, gleichmäßig geformten sphärischen Vorsprüngen
von 0,52 mm Durchmesser und 0,12 mm Höhe versehen war.
Entsprechend den Maßnahmen von Beispiel 1 wurde eine
Blutplasmatrennvorrichtung angefertigt, bei der jedoch
die auf oben beschriebene Weise hergestellten
permeablen Membranen verwendet wurden. Auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1 wurde Blut durch diese
Blutplasmatrennvorrichtung geleitet, um die Filtrierfähigkeit
dieser Vorrichtung zu bestimmen. Die Vorrichtung wurde
auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bezüglich der
Komplementaktivierkomponente C3a getestet. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 1:
-
Eine permeable Membran mit einer flachen, glatten
Oberfläche wurde entsprechend den Maßnahmen von Beispiel 2
hergestellt. Aus dieser permeablen Membran wurden
kreisförmige Stücke von 104 mm Außendurchmesser und mit
einer kreisförmigen (zentralen) Öffnung von 22 mm
Durchmesser ausgestanzt. Eine permeable Membraneinheit
wurde in der Weise hergestellt, daß diese kreisförmigen
Stücke lotrecht aufeinandergelegt bzw. gestapelt
wurden, und zwar unter Zwischenfügung zweier
Maschengewebe- bzw. Siebplatten aus Polyester mit (Öffnungen von)
linearem Durchmesser von 0,07 mm und einer
Öffnungsgröße von 0,210 mm (70 mesh) zur Bildung einer
Filtratströmungsbahn. Insgesamt 25 derartige permeable
Membraneinheiten und eine gleiche Zahl von
Ethylenvinylalkohollagen oder -folien (kreisförmige Stücke von
104 mm Außendurchmesser und mit einer zentralen
kreisförmigen Öffnung von 22 mm Durchmesser) einer Dicke von
1 mm und mit als Abstandhalter gleichmäßig geformten
halbkugeligen Vorsprüngen, die 2% der Gesamtoberfläche
einnahmen, wurden mit Hilfe eines Dichtelements
-
abwechselnd aufeinandergelegt und in ein in Fig. 11
gezeigtes zylindrisches Gehäuse eingebaut; dadurch
wurde eine Blutplasmatrennvorrichtung einer verfügbaren
Membranoberfläche von 3500 cm² angefertigt. Auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde Blut durch die
Blutplasmatrennvorrichtung geleitet, um deren
Filtrierfähigkeit zu bestimmen. Der Test auf
Komplementaktivierkomponente C3a wurde entsprechend Beispiel 1
durchgeführt, nur mit dem Unterschied, daß permeable
Membranen der oben beschriebenen Art mit einer flachen,
glatten Oberfläche in das Kleinmodul eingebaut waren.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Filtrierbedingungen
Vorfüllvolumen (ml)
Blutströmungsvolumen (ml/min)
Membrantrenndruck kPa (mmHg)
Filtrierfähigkeit (ml/min)
Einlaß
Auslaß
Einlaß/Auslaß
Beispiel
Vergleichbeispiel
-
Aus den Ergebnissen nach Tabelle 1 geht folgendes
deutlich hervor: Bei Verwendung der erfindungsgemäßen,
folienartigen permeablen Membranen (Beispiele 1 bis 3)
waren im Vergleich zu den herkömmlichen, folienartigen
permeablen Membranen mit einer flachen, glatten
Oberfläche (vgl. Beispiel 1) die Filtrierfähigkeit nur sehr
geringfügig verschlechtert, das Vorfüllvolumen deutlich
verringert und die Aktivierung der Blutkomponenten ganz
auffällig unterdrückt.
Beispiele 4 bis 10:
-
Für die Verwendung in Beispielen 4 bis 10 vorgesehene
folienartige permeable Membranen mit Vorsprüngen wurden
in der Weise hergestellt, daß an der
Blutkontaktierfläche einer flachen Polypropylenmembran eines mittleren
Porendurchmessers von 0,6 um und einer Dicke von 130 um
in gleichförmiger Verteilung winzige Vorsprünge
unterschiedlicher Höhen, Basisdurchmesser, Abstände und
Belegungsflächen gemäß Fig. 2 dadurch geformt wurden, daß
auf die Oberflächen der Membranen ein UV-härtbares Harz
(Hersteller: Dai-Nippon Ink & Chemicals, Inc.,
vertrieben unter der Handelsbezeichnung "Daicure MV") in einem
vorbestimmten Muster mittels einer Sieb(druck)platte
aufgetragen und die aufgetragene Harzschicht
unmittelbar darauf mit UV-Licht bestrahlt wurde, um damit die
verfestigte Harzschicht an der Oberfläche festzulegen.
Diese permeable Membran mit den Vorsprüngen wurden
jeweils zu einem kreisförmigen Stück von 102 mm
Außendurchmesser und mit einer kreisförmigen zentralen
Öffnung von 22 mm Durchmesser geformt. Als ein eine
Blutplasmaströmungsbahn bildendes Element wurden zwei
Maschensiebe aus Polyester mit einer Maschengröße von
290 um und einer Dicke von 135 um in
übereinanderliegendem Zustand benutzt. Die Ausbildung einer permeablen
Membraneinheit erfolgte durch lotrechtes
Gegenüberstellen bzw. Aufeinanderlegen zweier der genannten
permeablen Membranen über zwei Maschensiebe hinweg und
Versiegeln bzw. Schweißen aller äußeren und inneren
offenen Ränder der aufeinandergelegten Lagen nach der
thermischen Schweißmethode (140ºC bei einer Dauer von
2 s) oder der Ultraschallschweißmethode
(Ultraschallschweißgerät, Modell 8700, Hersteller: Brunson Inc.).
Die folienartigen Strömungsbahn-Regulierelemente
besaßen einen Außendurchmesser von 102 mm und wiesen
eine zentrale Öffnung von 22 mm auf. Die Werkstoffe und
deren Brinnell-Zahlen sind in Tabelle 2 angegeben.
-
Die permeablen Membraneinheiten und die erwähnten
folienartigen Strömungsbahn-Regulierelemente wurden mit
Hilfe eines Heißschmelzklebmittels (Hersteller: Toa
Gosei Chemical Industry Co., Ltd.; Produktbezeichnung
"PPET-1009") einander abwechselnd übereinandergelegt
bzw. gestapelt und in einen zylindrischen Behälter aus
Polycarbonat eingesetzt. Sodann wurde ein unteres
Deckelelement aus Polycarbonat, das auch als Druckstück
für die erwähnte Stapelanordnung fungierte, unter
Zwischenfügung eines O-Rings aus Silikonkautschuk an der
offenen Unterseite des Behälters angebracht; auf diese
Weise wurde eine Blutplasmatrennvorrichtung gebildet.
-
Durch diese Vorrichtung wurde mit einem
Antikoagulationsmittel (ACD-Flüssigkeit) versetztes Rinderblut
eines Hämatokritwerts von 40% und einer Temperatur von
37ºC in einem Strömungsvolumen von 50 ml/min geleitet,
um die Blutplasmafiltrierfähigkeit (QF) der Vorrichtung
zu bestimmen. Die Dicke der gestapelten Lagen oder
Schichten (Dicke der Vorrichtung abzüglich der Dicke
des zylindrischen Behälters und der Dicke der Keile)
und das Blutseiten-Vorfüllvolumen (PV) wurden als
numerische Werte, die Größe der Vorrichtung angebend,
bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Vergleichsbeispiel 2:
-
Eine im Vergleichsbeispiel 2 verwendete permeable
Membran war die gleiche flache Membran aus Polypropylen
mit einem mittleren Porendurchmesser von 0,6 um und
einer Dicke von 130 um, jedoch ohne die winzigen
Vorsprünge, wie sie in Beispielen 4 bis 10 verwendet
wurde. Die Ausbildung der permeablen Membraneinheit
erfolgte durch Ausstanzen kreisförmiger Stücke eines
Außendurchmessers von 102 mm mit einer kreisförmigen
zentralen Öffnung von 22 mm aus der permeablen Membran; zwei
derartige kreisförmige Stücke wurden lotrecht
übereinandergelegt, und zwar jeweils über zwei Maschensiebe der
in den Beispielen 4 bis 10 benutzten Art, worauf alle
äußeren und inneren offenen Ränder der
übereinanderliegenden bzw. gestapelten Schichten durch
Ultraschallschweißung (Ultraschallschweißgerät Modell 8700,
Hersteller: Brunson) verschweißt wurden.
-
Die aus den permeablen Membranen ohne Vorsprünge
geformten permeablen Membraneinheiten sowie
Blutströmungsbahn-Regulierplatten aus Polypropylen (mit einer Höhe
der vorstehenden Teile von 85 um, einem Durchmesser an
den Basen dieser vorstehenden Teile von 300 um, einem
Abstand zwischen diesen Teilen von 750 um und einer
Gesamtdicke von 800 um) wurden mit Hilfe des gleichen
Dichtungsmaterials, wie in den Beispielen 4 bis 10
verwendet, einander abwechselnd aufeinandergelegt, worauf
die aufeinandergelegten bzw. gestapelten Schichten in
einen zylindrischen Behälter aus Polycarbonat
eingesetzt wurden. Anschließend wurde das untere
Deckelelement aus Polycarbonat, das auch als Druckstück
fungierte, unter Zwischenfügung eines O-Rings an der offenen
Unterseite des Behälters angebracht, wodurch eine
Blutplasmatrennvorrichtung geformt wurde.
-
Entsprechend den Maßnahmen nach den Beispielen 4 bis 10
wurde die so angefertigte Vorrichtung bezüglich der
Blutplasma-Filtrierfähigkeit (QF) getestet. Die Dicke
der gestapelten Schichten sowie das
Blutseiten-Vorfüllvolumen (PV) wurden auf die gleiche Weise wie in
Beispielen 4 bis 10 bestimmt. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 2 angegeben.
Referenzbeispiel:
-
In diesem Referenzbeispiel wurde eine permeable
Membraneinheit geformt durch Kombinieren einer permeablen
Membran, erhalten durch Ausbildung gleichmäßiger
winziger Vorsprünge mit Höhe, Basisdurchmesser, Abstand und
Besetzungsfläche entsprechend Beispiel 2, auf einer
flachen Membran aus Polypropylen mit einem mittleren
Porendurchmesser von 0,6 um und einer Dicke von 130 um auf
die gleiche Weise wie in Beispielen 4 bis 10, mit einer
flachen Membran aus Polypropylen eines mittleren
Porendurchmessers von 0,6 um und einer Dicke von 130 um,
jedoch ohne diese Vorsprünge. Die Herstellung der
permeablen Membraneinheit erfolgte durch Ausstanzen
kreisrunder Stücke eines Außendurchmessers von 102 mm
mit einer zentralen kreisrunden Öffnung von 22 mm
Durchmesser aus der mit Vorsprüngen versehenen
permeablen Membran, lotrechtes Aufeinanderlegen zweier
derartiger kreisförmiger Stücke unter Zwischenfügung von
zwei Maschensieben der gleichen Art, wie in den
Beispielen 4 bis 10 verwendet, und Verschweißen aller
offenen Außen- und Innenränder der übereinanderliegenden
Lagen oder Schichten durch Ultraschallschweißung
(Ultraschallschweißgerät Modell 8700, Hersteller: Brunson)
Die auf diese Weise hergestellten permeablen
Membraneinheiten wurden auf die in Fig. 10 gezeigte Weise
unter Verwendung des gleichen Dichtungselements gestapelt
und in einen zylindrischen Behälter aus Polycarbonat
eingesetzt. Sodann wurde ein unteres Deckelelement aus
Polycarbonat, das auch als Druckstück fungierte, unter
Zwischenfügung eines O-Rings aus Silikonkautschuk an
der offenen Unterseite des Behälters angesetzt.
-
Die so erhaltene Vorrichtung wurde auf die gleiche
Weise wie in den Beispielen 4 bis 10 bezüglich der
Blutplasma-Filtrierfähigkeit (QF) getestet; die Dicke
der übereinanderliegenden bzw. gestapelten Schichten
und das Blutseiten-Vorfüllvolumen (PV) wurden auf die
gleiche Weise wie in Beispielen 4 bis 10 bestimmt. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
Permeable Membran
Folienartiges Strömungsbahn-Regulierelement
Vorsprungsform
Art
Höhe H(um)
Durchmesser D(um)
Abstand D(um)
Belegungsfläche (%)
Material (-)
Brinnel-Zahl (-)
Dicke (um)
Zahl der gestapelten Schichten
Verfügbare Membranfläche (m²)
Dicke (mm)
Beispiel
Vergleichbeispiel
Referenzbeispiel
mit Vorspüngen
ohne Vorspüngen
Polycarbonat
Polypropylen, poros
*) Punktförmig geprägte Strömungsbahn-Regulierplatte
**) Nur in Beispiel 10: Gestapelte Schichten durch thermisches Schweißen verbunden.
In allen anderen Beispielen: Verbinden durch Ultraschallschweißen.
(Wirtschaftliche Nutzung der Erfindung)
-
Wie vorstehend beschrieben, richtet sich diese
Erfindung auf eine folienartige permeable Membran, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß sie auf mindestens einer
Oberfläche mit einer Vielzahl winziger Vorsprünge
versehen ist. Eine modulare Struktur oder Konstruktion,
in welche derartige permeable Membranen eingebaut sind,
ermöglicht somit ohne weiteres die Ausbildung einer
stabilen Strömungsbahn für eine gegebene, zu
behandelnde Flüssigkeit ohne die Notwendigkeit für irgendwelche
Abstandhalter, wie Maschensiebplatten oder punktförmig
geprägte (dotted) Platten. Die modulare Struktur kann
somit ohne Beeinträchtigung der Filtrierfähigkeit
kleinere Abmessungen aufweisen. Infolgedessen können das
Vorfüllvolumen verringert und der Zusammenbau- bzw.
Montagevorgang vereinfacht sein. Da die folienartige
permeable Membran gemäß dieser Erfindung keinen
Abstandhalter benötigt, wird bei Einsatz dieser modularen
Struktur für die Behandlung von Blut, etwa bei der
künstlichen Dialyse, bei der Blutplasmatrennung oder
Fraktionierung von Blutkomponenten, das Problem einer
Aktivierung von Koagulationsfaktoren im Blut, die
anderenfalls durch den Kontakt mit dem Abstandhalter
hervorgerufen werden würde, vermieden.
-
Bei der erfindungsgemäß verwendeten, folienartigen
permeablen Membran liegen die Höhe der kleinsten oder
winzigen Vorsprünge im Bereich von 20 bis 1000 um und
die von den (Abschnitten der) winzigen Vorsprüngen
besetzte Fläche im Bereich von 0,5 bis 50%, bezogen auf
die (Gesamt-)Oberfläche mit den winzigen Vorsprüngen.
Die Abschnitte oder Bereiche der winzigen Vorsprünge
bestehen aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul
im Bereich von 1,0 x 10&sup6; bis 2,0 x 10¹&sup0; Dyne/cm². Wenn
der Hauptkörper der permeablen Membran und die winzigen
Vorsprünge aus ein und demselben Material geformt sein
sollen, besteht dieses Material vorzugsweise aus einer
makromolekularen Substanz, ausgewählt aus einer
Substanz aus der Gruppe des regenerierten Cellulose-,
Cellulosederivat-, Polyvinylalkohol-, Polysulfon-,
Poly(meth)acryl-, Polyamid- oder Polyolefintyps.
Polypropylen wird besonders bevorzugt. Wenn der Hauptkörper
der permeablen Membran und die winzigen Vorsprünge aus
verschiedenen Materialien bestehen sollen, insbesondere
dann, wenn der Hauptkörper der permeablen Membran aus
einer makromolekularen Substanz aus der unmittelbar
vorstehend angegebenen Gruppe, vorzugsweise
Polypropylen, besteht und die winzigen Vorsprünge aus einem
thermoplastischen Harz einem mittels Wärme oder
elektromagnetischer Welle aushärtbaren Harz oder einem
synthetischen Kautschuk, der mit dem Material des
Hauptkörpers der Membran kompatibel oder verklebbar
ist, vorzugsweise aus Polyurethan, einem Epoxyharz oder
einem Acrylsäureesterharz geformt werden, werden die
vorgenannten, wünschenswerten Eigenschaften in noch
vorteilhafterer Weise erzielt.
-
Beschrieben ist auch ein Verfahren zur Herstellung
einer folienartigen permeablen Membran durch
Koagulation einer in einer Lagen- oder Filmform ausgeformten
Filmlösung (dope), welches Verfahren dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Koagulieren herbeigeführt wird,
während eine Form(werkzeug)fläche mit einer Vielzahl
winziger Vertiefungen mit mindestens einer Oberfläche
der folienartigen Filmlösung in Berührung gehalten wird
und damit zahlreiche winzige Vorsprünge an mindestens
einer Oberfläche der hergestellten permeablen Membran
geformt werden. Die die beschriebene, höchst
wünschenswerte Ausgestaltung besitzende folienartige permeable
Membran läßt sich einfach formen. Wenn bei dem zu
verwendenden Formwerkzeug die Tiefe der winzigen
Vertiefungen im Bereich von 20 bis 1000 um und die von diesen
Vertiefungen eingenommene Fläche im Bereich von 0,5 bis
50%, bezogen auf die Fläche der Formwerkzeugoberfläche,
liegen, und wenn die mit der Vielzahl von winzigen
Vertiefungen versehene Formwerkzeugoberfläche eine
Walzenoberfläche ist, läßt sich ohne weiteres eine
folienartige permeable Membran mit noch besseren
Eigenschaften herstellen. Offenbart ist ferner ein Verfahren zur
Herstellung einer folienartigen permeablen Membran, das
durch gekennzeichnet ist, daß mit mindestens einer
Oberfläche einer fertiggestellten permeablen Membran eine
Form(werkzeug)oberfläche in Berührung gebracht wird,
die durch Gießen einer Filmlösung aus einem Material,
das mit dem Material der permeablen Membran kompatibel
oder verklebbar ist, erhalten wurde und die eine
Vielzahl von winzigen Vertiefungen aufweist, und die
Filmlösung ausgehärtet wird, um damit eine Vielzahl
winziger Vorsprünge auf mindestens einer Oberfläche der
hergestellten permeablen Membran zu formen. Die
folienartige permeable Membran mit den angegebenen
vorteilhaften Eigenschaften läßt sich somit einfach
herstellen. Wenn beim Formwerkzeug die Tiefe der winzigen
Vertiefungen im Bereich von 20 bis 1000 um und die von
den winzigen Vertiefungen eingenommene Fläche im
Bereich von 0,5 bis 50%, bezogen auf die Fläche der
Formwerkzeugoberfläche, liegen und ein durch Wärme oder
elektromagnetische Welle aushärtbares Harzmaterial als
Filmlösung aus einem Material, das mit dem Material der
permeablen Membran kompatibel oder verklebbar ist,
verwendet und mit der Oberfläche der permeablen Membran in
Berührung gebracht und durch Einwirkung von Wärme oder
elektromagnetischer Welle zur Herbeiführung der
Ausbildung der winzigen Vorsprünge auf der permeablen Membran
verfestigt wird, kann die folienartige permeable
Membran mit dem beschriebenen, höchst vorteilhaften Aufbau
noch einfacher hergestellt werden.
-
Diese Erfindung richtet sich auch auf eine
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung mit einem Stapel aus einer
Anzahl permeabler Membraneinheiten, die jeweils aus
zwei lotrecht voneinander getrennten oder beabstandeten
und dazwischen eine Filtratströmungsbahn bildenden
folienartigen permeablen Membranen bestehen, die längs
ihrer zusammengepaßten Umfangsteile miteinander
versiegelt bzw. verschweißt und in mindestens einem
Bereich (der permeablen Membran) mit einem Filtratauslaß
versehen sind, wobei die gestapelten (oder
übereinanderliegenden) permeablen Membraneinheiten von einem
Gehäuse umschlossen sind, das mit einem
Körperfluideinlaß, einem Körperfluidauslaß und einem Filtratauslaß
versehen ist, wobei die Filtratauslässe der permeablen
Membraneinheiten mit den Filtratauslässen des Gehäuses
zu kommunizieren vermögen. Diese
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung ist mit einem
Körperflüssigkeitsströmungsweg versehen, bei dem
Körperflüssigkeitsströmungsbahnen jeweils zwischen den benachbarten
permeablen Membraneinheiten und/oder Filtratströmungsbahnen
jeweils innerhalb der einzelnen permeablen
Membraneinheiten durch eine Vielzahl von winzigen Vorsprüngen
gebildet sind, die an mindestens einer Oberfläche jeder
der permeablen Membranen geformt sind, wobei die
Körperflüssigkeit über den Körperfluideinlaß in das Gehäuse
eingeleitet und über die
Körperflüssigkeitsströmungsbahnen sowie durch die permeablen Membranen hindurch
zum Körperfluidauslaß geleitet wird und wobei auch ein
Filtratströmungsweg vorgesehen ist, welcher das
Filtrat, das von dem die permeablen Membranen passierenden
und über letztere in die permeablen Membraneinheiten
eintretende Körperfluid gewonnen wurde, durch die
Filtratströmungsbahnen innerhalb der permeablen
Membraneinheiten strömen und den Filtratauslaß des Gehäuses
über die Filtratauslässe der permeablen
Membraneinheiten erreichen läßt. Die charakteristischen
Eigenschaften der mit Vorsprüngen versehenen, folienartigen
permeablen Membran können somit voll genutzt werden.
Die diese Membranen verwendende modulare Struktur kann
ohne Beeinträchtigung der Filtrierfähigkeit in ihren
Abmessungen verkleinert sein; das Vorfüllvolumen kann
verringert sein, und die Technik der Körperfluid- oder
-flüssigkeitstrennung kann deutlich verbessert sein.
Diese Körperflüssigkeitstrennvorrichtung kann eine
deutlich verbesserte Filtrierfähigkeit aufweisen, wenn bei
der permeablen Membran die Höhe der winzigen Vorsprünge
im Bereich von 20 bis 200 um der Durchmesser an den
Basen dieser Vorsprünge im Bereich von 100 bis 1000 um,
der Abstand zwischen den Spitzen der winzigen
Vorsprünge im Bereich von 300 bis 2000 um und die von diesen
Vorsprüngen eingenommene Fläche im Bereich von 3 bis
20%, bezogen auf die Gesamtfläche der
Membranoberfläche, liegen und die permeable Membran aus einem
Polyolefin geformt ist.
-
Die Erfindung richtet sich auch auf eine
Körperflüssigkeitsfiltervorrichtung mit übereinanderliegenden bzw.
gestapelten, durch ein zwischengefügtes folienartiges
Strömungsbahn-Regulierelement voneinander getrennten
bzw. beabstandeten permeablen Membraneinheiten mit
jeweils einem eine Filtratströmungsbahn bildenden
Element, das auf seiner Gesamtoberfläche mit einer
folienartigen permeablen Membran bedeckt ist und in
mindestens einem Bereich der permeablen Membranen einen
Filtratauslaß aufweist, wobei die gestapelten
permeablen Membraneinheiten von einem Gehäuse umschlossen
sind, das mit einem Körperfluideinlaß, einem
Körperfluidauslaß und einem Filtratauslaß versehen ist, wobei
die Filtratauslässe der permeablen Membraneinheiten mit
den Filtratauslässen des Gehäuses zu kommunizieren
vermögen. Diese Vorrichtung ist mit einem
Körperflüssigkeitsströmungsweg versehen, bei dem
Körperflüssigkeitsströmungsbahnen jeweils zwischen den permeablen
Membranen und den folienartigen
Strömungsbahn-Regulierelementen
durch eine Vielzahl von winzigen Vorsprüngen
gebildet sind, welche an jeder der den genannten
Regulierelementen gegenüberliegenden Flächen der permeablen
Membranen ausgebildet sind. Die Körperflüssigkeit wird dabei
über den Körperfluideinlaß in das Gehäuse eingeführt
und über die Körperflüssigkeitsströmungsbahnen sowie
durch die permeablen Membranen hindurch geleitet, um
den Körperfluidauslaß zu erreichen. Weiterhin
vorgesehen ist ein Filtratströmungsweg, welcher das Filtrat,
das durch die die permeablen Membranen passierende und
über letztere in die permeablen Membraneinheiten
eintretende Körperflüssigkeit gewonnen wurde, durch die
Filtratströmungsbahnen innerhalb der permeablen
Membraneinheiten strömen und den Filtratauslaß des Gehäuses
über die Filtratauslässe der permeablen
Membraneinheiten erreichen läßt. Die Abmessungen dieser Vorrichtung
können somit in zufriedenstellender Weise verringert
sein, und die Vorrichtung ermöglicht die Ausbildung
einer höchst vergleichmäßigten und stabilisierten,
filmartigen Körperflüssigkeitsströmungsbahn unter
Gewährleistung einer hohen Filtrierfähigkeit oder -leistung.