DE1541241A1

DE1541241A1 - Dialysevorrichtung zur Reinigung von Blut und anderen Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1541241A1
Application number: DE1966A0052888
Authority: DE
Inventors: Nils Alwall; Lennart Oestergren
Original assignee: Gambro AB
Current assignee: Gambro AB
Priority date: 1965-07-21
Filing date: 1966-06-30
Publication date: 1969-06-19
Also published as: DE1541241B2; FI45519B; NL154939B; US3411630A; NO116924B; DK121504B; DE1541241C3; FR1487073A; NL6609556A; FI45519C; SE218441C1; BE684378A; CH460255A; DK121504C; GB1080070A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von Blut und anderen Flüssigkeiten durch Dialyse. In solchen Vorrichtungen, die oft als künstliche Nieren bezeichnet werden, werden Verunreinigungen im Blut veranlaßt, durch ein semipermeables Diaphragma hindurch-zu-diffundieren, um so zusammen mit einer Reinigungsflüssigkeit entfernt zu werden, wodurch eine Reinigungswirkung entsprechend der natürlicher Nieren erhalten wird. Die Blutzwischenräume, die für die Blutflüssigkeit nötig sind, können aus Zwischenräumen zwischen Blättern aus semipermeablem Material bestehen, das paarweise flach aufeinander liegt, wobei die Blätter entlang ihren TJmf angslinien versiegelt sind, so daß man beutelartige Behälter bekommt. Auch können sie aus flachen Schläuchen bestehen, die schraubenförmig gewunden sind. Bei beiden Möglichkeiten erhält man Kanäle für Reinigungsflüssigkeit auf beiden Seiten der Blutzwischenräume.

Bei der Behandlung von Patienten mit künstlichen Nieren ist es

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aus verschiedenen Gründen erwünscht, nur patienteneigenes Blut zu verwenden. Um dies zu realisieren, ist die künstliche Niere direkt zwischen einer dicken Arterie und Vene des Patienten eingeschaltet, wobei des Patienten eigenes Herz als Pumpe dient. Da nur eine kleinere Menge Blut, etwa 30 el, von dem Patienten abgenommen werden können, ist es von größerer Wichtigkeit, daß diese Blutmenge wirksam für einen guten Dialyseeffekt ausgenützt wird. Aus diesem Grund wird die Diaphragmafläche, die für die Bialyse benützt wird, groß gemacht, um dadurch ein großes sogenanntes Fläche/Volumen-Verhältnis zu erhalten. Es erwies sich jedoch als sehr schwierig, reproduzierbare^ Nieren mit einem vorbestimmten Blut-Raumvolumen zu schaffen. Dies hängt unter anderem damit zusammen, daß das Diaphragma sich ausbaucht, was im Falle bekannter Nieren außerordentlich schwierig vorauszusagen ist und in hohem Maße von Faktoren, wie dem Blutdruck der Patientea, Änderungen im Druck der Dialyseflüssigkeit und Klammerkräften der Teile abhängt, die die verschiedenen Teile der Niere zusammenpressen. Da es erwünaht ist, daß die Nieren bei der ganzen Herstellung kleinstmögliche Veränderungen des Volumens zwischen ihnen zeigen, muß diese Eigenschaft als ernsthafter Nachteil früher bekannter Nieren angesehen werden. Ein Ziel der Erfindung ist es daher, eine künstliche Niere mit genau definiertem Volumen auch im Falle der Massenproduktion nioht wieder instandzusetzender Nieren zu liefern, ohne daß die für die Dialyse verwendbare Fläche des Diaphragma vermindert wird.

Es ist ein weiteres erwünschtes Merkmal, daß die Blutmenge in

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einer Schich.t gleichmäßiger Dicke in der Niere verteilt wird, so daß die Dialysewirkung ein Optimum erreicht. Außerdem kann der dem Blut erteilte Fließwiderstand auf einem vorbestimmten annehmbaren Grad dadurch gehalten werden, daß der Widerstand nicht auf Grund von Änderungen in der Dicke der Blutschicht, die schwierig zu bestimmen sind, erhöht wird. Dies ist von großer Wichtigkeit, da des Patienten Herz als Pumpe wirkt. Mechanische Pumpen sind nicht erwünscht, da Blut ein heikel zu behandelndes Produkt ist, nicht zuletzt bei mechanischer Behandlung.

Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht man mit Hilfe von Abstandshaltern, die in den Zx/is chenr äumen zwischen benachbarten parallelen Blutzwischenräumen vorgesehen sind, wobei die Abstandshalter die blutführenden Teile in einem definierten Abstand voneinander trennen, während sie gleichzeitig die Diaphragmen in definierten Bereichen in gegenseitige Anlage zwischen deren inneren Wänden zusammenpressen, wodurch ein genau bestimmbares Blut-Raumvolumen und ein hohes Fläche/ Volumenverhältnis, d.h. ein hohes Verhältnis der für die Dialyse verwendbaren Diaphragmafläche zu der Menge des die Blutzwischenräume einnehmenden Blutes, erhalten werden. Die Durchlässe für die Reinigungsflüssigkeit werden ebenfalls durch, die Zwischenräume zwischen den Abstandshaltern und d(?n Diaphragmen und äußeren Abdichtteile definiert.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgend unter Bezugnahme auf daß Zeichnung beschriebenen

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bevorzugten Aus führung sförm offenbar. In der Zeichnung zeigt

Fig.l eine perspektivische Darstellung einer künstlichen Niere eines flachen Typs, wobei bestimmte Einzelheiten weggelassen wurden, um die wesentlichen Merkmale besser sichtbar zu machen.

Fig.2 zeigt einen vergrößerten Abschnitt durch einen Teil eiiEr Niere,

Fig.3 zeigt einen Abstandshalter von oben oder von unten gesehen, Fig.k erläutert, wie das Blut zugeführt werden kann, und

Fig.5 zeigt, wie bestimmte Abdichtungsprobleme im Falle einer flachen Niere gelöst werden könneti ,

In Fig.l ist eine sogenannte flache Niere erläutert. Sie besteht aus einem Stapel 1 übereinanderliegender Schichten von Blut zwischenräumen und Zwischenräumen für Reinigungsflüssigkeit, die durch semipermeable Diaphragmen voneinander getrennt sind. In der Fig. bedeutet 2 eine obere Platte aus wärmehärtbarem Kunststoff oder Metall, und 3 bezeichnet eine untere Platte. Der Stapel 1 wird mit Hilfe einer Zahl von Stäben 4 zusammengehalten und zusammengepreßt, die die Platten 2 und 3 zusammenpressen, an einem Ende mit einem Schraubgewinde versehen sind und dort mit Schraubeinrichtungen 5, vorzugsweise Flügelmuttern,

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stattet sind. In der oberen Platte 2 sind außerdem ein Rohransatz 6 für die Blutzufuhr und zwei Rohransätze 7 und 8 für Reinigungsflüssigkeit angebracht. Verbunden mit dem Rohransatz

6 für die Blutzufuhr läuft eine Durchleitung durch alle Schichten in dem Stapel 1 bis zu der unteren Platte 3» jedoch nicht durch diese hindurch. Parallel zu dieser Leitung, obwohl an der gegenüberliegenden Seite des Stapels vorgesehen, ist eine ähnliche Leitung angebracht, die von der oberen Platte durch die Schichten des Stapels 1 und durch die untere Platte 3 hindurchverläuft, in der ein Rohransatz für die Umleitung gereinigten Blutes angebracht ist. Durch den Stapel verlaufende Leitungen, die den Blutleitungen entsprechen, sind mit den Rohransätzen

7 und 8 verbunden.

Aus den Figuren 2 und 3 sieht man, wie die Blut- und Reinigungsflüssigkeitszwischenräume angeordnet sein können. 10 und 11 bezeichnen zwei Diaphragmen aus einem für Blut semipermeablen Material, vorzugsweise aus Viskose-Zellulose, obwohl auch andere Materialien denkbar sind. Wenn die Diaphragmen in der 3?orm von Blättern vorliegen, wie dies bei flachen Nieren üblicherweise der Fall ist, sind sie entlang ihren Umfangslinien, siehe Fig.5, vereinigt oder versiegelt, so daß ein geschlossener Zwischenraum zwischen jedem Paar von Blättern 10 und 11 erhalten wird. Im Falle einer spiralförmigen Niere besteht das Diaphragma-Mateii al anderseits vorzugsweise aus einem flachen Schlauch, wobei die Notwendigkeit einer Versiegelung an den Kanten wegfällt.

Zwischen jedem Paar von Diaphragmen 10 und 11 ist ein Abstandshalter 12 angeordnet. Er besitzt ein mittleres, plattenförmiges

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Mittelteil 13, das zwischen zwei Paaren von Diaphragmen IO und liegt. Von dem Mittelteil 15 aus erstrecken sich symmetrie*, in beiden Richtungen Vorsprünge 14 und 15. Jede»der Vorsprünge 14 und 15 besitzt parallelepipetfjisehe Form und hat daher rechtwinklige Oberflächen 16 und 17, die mit dem Mittelteil 13 parallel verlaufen.

Parallel zu dem Zwischenraum zwischen den längeren Seiten der Vorsprünge und in diesem Zwischenraum sind außerdem Teile 18 und 19 angeordnet, die in jeder Richtung von dem Mittelteil 13 aus vorspringen. Wie aus den Figuren ersichtlich, besitzen diese Teile einen Querschnitt in der Form eines gleichseitigen parallelen Trapezes, dessen Basis zu dem Mittelteil 13 hinweist.

Die Flächen 20 und 21 der Teile 18 und 19, die parallel zu dem Mittelteil 13 verlaufen, sind sehr klein gegenüber den Flächen 16 und 17. Im Falle der flachen Niere können sowohl die Vorsprtinge 14 und 15 wie auch die Teile 18 und 19 stattdessen möglicherweise als längliche Rundungen mit unveränderten Querschnittsdimensionen ausgebildet sein. Solch eine Form muß jedoch wenigstens im Falle einer spiralig gewandenen Niere als weniger geeignet angesehen werden, da man Spannungen in den Abstandshaltern infolge der Kurven der Spirale in Rechnung stellen muß.

Die Abstandshalter 12 werden vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Polyäthylen, von einem halbharten Typ, hergestellt, das leicht bearbeitbar und billig

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genug ist, so daß die Niere als ein Artikel hergestellt werden kann, der nicht regeneriert zu werden braucht, was nicht zuletzt vom Standpunkt der Hygiene ein sehr großer Wert ist.

Mit Hilfe der Schrauben 4 und der Muttern 5 werden die verschiedenen Schichten der Niere zusammengepreßt. Die Abstandshalter 12, die gleichmäßig angeordnet sind, werden dann mit ihren Flächen 16 und 17 zueinander bewegt. In den durch diese Flächen definierten Bereichen werden demgemäß die Diaphragmen 10 und 11 zusammengepreßt. In den übrigen Bereichen enthält der Zwischenraum 23 zwischen den beiden semipermeablen Blättern 10 und 11 Blutflüssigkeit. Mit Hilfe der Teile 18. und 19 wird das Diaphragma» um einiges gegeneinandergepreßt, wie aus Fig.2 klar wird, wodurch das Blutvolumen beachtlich vermindert wird, ohne daS dabei die Diaphragmafläcbe, die für die Diffusion benutzbar ist, mehr reduziert wird, als ditsa den kleinen Flächen 20 und 21 entspricht.

Zwischen den Abstandäaaltern 12 und den Diaphragmen 10 und 11 bilden die Vorsprünge 14 und 15 sowie die im Volumen verminderten und das Volumen bestimmenden Teile 18 und 19 leitungen 22 für Reinigungsflüssigkeit, die aus einer Salzlösung, beispielsweise aus einer wässrigen lösung von Natriumchlorid, bestehen kann.

Wie unter Bezugnahme auf Fig.l erwähnt wurde, ist die flache Niere mit einem Durchgangskanal für die Zufuhr unbehandelten Blutes und einem Kanal für die Rückführung gereinigten Blutes zu dem Patienten versehen. Grundsätzlich sind die Kanäle in ähn-

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lieber Weise angeordnet. Der in Pig.4 gezeigte Kanal 25 kann demgemäß sowohl einen Zuführkanal wie auch einen Rückführkanal erläutern. Jedoch sei im vorliegenden Fall angenommen, daß es sich um einen Zuführkanal für zu reinigendes Blut handele.

Der Einlaß zu dem Kanal 25 ist dann mit dem in Fig.l gezeigten Rohransatz 6 verbunden. Zwischen den Abstandshaltern 12 und den Diaphragmen 10 und 11 sind in ausgesparten Zwischenräumen

" linsenförmige Umleitteile 26 vorgesehen. Diese sind mit einer Vielzahl von Umleitröhren 27 ausgestattet, die relativ eng gegenüber dem Kanal sind und düsenartig geschnitten sind. Durch diese Röhren kann Blutflüssigkeit von dem Kanal 25 in die Blutzwischenräume 23 transportiert werden. Um eine gute Dichtwirkung zwischen den Umleitungsteilen 26 und den Diaphragmen 10 und 11 zu erhalten, sind erstere einerseits mit Erhebungen und Vertiefungen im Bereich der Anlage zwischen diesen Teilen versehen, wobei außerdem zwischen den Diaphragmen und den Ab-

. standhaliern Einlagen 28 in einer Weise vorgesehen sind, die aus Pig.4ersichtlich ist.

Wie die Dichtung zwischen den äußeren Kanten des Diaphragma in dem Falle ausgeführt werden kann, in dem diese Blattform besitzen, wurde bereits aufgezeigt. Fig.5 zeigt eingehender, wie das Abdichten vorzugsweise ausgeführt werden kann, wozu die Abstandshalter 12 benützt werden. In einem verlängerten Teil des Abstandshalters eind ausgeschnittene Nuten vorgesehen, in denen Einlagen 29 und 30 eingesetzt sind. Wenn der Stapel 1 in

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Fig.l mit Hilfe der Schrauben 4 und der Muttern 5 zusammengepreßt wird, pressen die Einlagen 29 und 50 die Diaphragmen 10 und 11 fest zusammen, so daß eine gute Dicfctwlrkung zwischen den Diaphragmen erhalten wird, wobei die Zwischenräume 28 für die Heinigungsflüssigkeit ebenfalls abgedichtet werden.

Obwohl die Arbeitsweise der Vorrichtungen aus der obigen Beschreibung offenbar wird, soll sie dennoch kurz erklärt werden. Von einer der Arterien des Patienten wird Blut durch einen Schlauch direkt zu der Niere geleitet, wobei der Schlauch mit dem Rohransatz 6 in Fig.l verbunden ist. Das Blut wird dabei in den Kanal 25 eingeleitet, der am einen Ende der Niere vorgesehen ist, wie in Fig.4 gezeigt ist. Wenn das Blut in dem Kanal 25 abwärts läuft, wird eine bestimmte Menge Blut bei jedem Umlenkteil 26 durch die Umlenkrb'hren 27 zu den Blutzwischenräumen 23 zwischen den Diaphragmen 10 und 11 umgelenkt. An der anderen Seite der Diaphragmawände befindet sich eine Salzlösung. Auf-Grund des osmotischen Druckes, der zwischen dem Blut und der Salzlösung herrscht, diffundieren die in dem Blut vorhandenen Verunreinigungen durch die Diaphragmawände in die Salzlösung. Die Salzlösung läßt man die ganze Zeit über zirkulieren, wobei neue Flüssigkeit durch den Rohransatz 8 zugeführt und die Salzlösung, die die Verunreinigungen des Blutes absorbiert hat, durch den Rohransatz 7 abgezogen wird. Wenn das Blut gereinigt ist, wird es durch die Austragröhre, die an dem anderen Ende der Niere vorgesehen ist, gelenkt.

Wie bereits erwähnt, ist es für eine erfolgreiche Durchführung

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des Verfahrens von Wichtigkeit, daß das sogenannte Fläche/Volumenverhältnis hochgehalten wird, ohne daß der Fließwiderstand des Blutes dabei zu hoch wird. Hach der Erfindung wurde dies durch die speziell geformten Abstandshalter 12 gelöst. Diese besitzen zwei Arten von Erhebungen. Eine höhere, vorsprungsartig geformte Erhebung besitzt eine relativ große, flache obere Flächenzone, die parallel zu dem Mittelteil des Abstandshalters verläuft, wobei benachbarte Abstandshalter in der Niere ihre vorsprungartig geformten Erhebungen gegeneinander gerichtet haben. Wenn die beiden Abstandshalter zusammengebracht werden, wird die Bewegung durch diese Vorsprtinge begrenzt, deren Oberflächen das Diaphragmamaterial zwischen sich in definierten Bereichen zusammenpressen. Die anderen Erhebungen besitzen geringere Höhe und eine wesentlich geringere obere Fläche. Der kürzeste Abstand zwischen zwei gegenüberliegenden Teilen letzterer Art, d.h. 18 und 19» ist durch die Lage der größeren,vorsprungartig geformten Erhebungen 14 und 15 bestimmt, die nicht mehr als bis ) zu einem bestimmten Maß zusammengebracht werden können, d.h. bis das Diaphragmamaterial in diesen Bereichen völlig zusammengepreßt ist.

!Trotz der !Tatsache, daß die Teile der Diephragmaflache, die den Oberflächen 16 und 17 der Vor^sprünge entsprechen, nicht für die Dialyse benützt werden können, wird das Fläehe/Volumenverhältnis dadurch nicht vermindert, da keine Blutflüssigkeit zu diesen Flächen gelangt. Stattdessen kann man durch die Anlage der Vorsprünge 14 und 15 aneinander das BluTvolumen genau bestimmen, wobei die Erhebungen 18 und 19 eine wertvolle Ergän-

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zung bilden, das Blutvolumen in einer erwünschten Weise und bis zu einem erwünschten Ausmaß reduzierbar ist, ohne daß die verwendbare Diffusionsfläche wesentlich vermindert wird.

Um außerdem ein genaues Volumen der Niere zu erhalten, können die Vorsprünge 14 und 15 so elastisch gemacht werden, daß die ganze Niere zusammengepreßt wird, wenn der Druck in der Salzlösung abfällt. Dadurch werden die das kleinere Volumen einstellenden Teile 18 und 19 zusammengebracht, wodurch das Blut- f volumen abnimmt. Dadurch wird die Niere selbstregelnd gegen Druckschwankungen der Dialyseflüssigkeit, wodurch das Blutvolumen, das sonst anwachsen würde, konstant gehalten werden kann.

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Claims

Patentansprüche

¹I,!/Dialysevorrichtung zur Reinigung von Blut oder anderen Flüssigkeiten, worin in dem Blut vorliegende Verunreinigungen zur Diffusion durch semipermeable, die Blutflüssigkeit beschränkende Diaphragmen in eine Reinigungsflüssigkeit gebracht werden, mit der die Verunreinigungen abgezogen werden, wobei die Diaphragmen Zwischenräume für das zu reinigende Blut definieren und flach parallel zueinander oder in einer flachen Spiralform angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Abstandshalter in den Zwischenräumen zwischen benachbarten parallex/Blutzwischenräumen vorgesehen sind und die bluttragenden Teile in einer bestimmten Entfernung voneinander trennen, während sie gleichzeitig die Diaphragmen in begrenzten Bereichen in gegenseitiger Anlagen zwischen deren inneren Wänden zusammenpressen, wodurch ein genau bestimmtes Blutraumvolumen und ein hohes Fläche/Volumenverhältnis erhalten werden, und daß leitungen für die Reinigungsflüssigkeit Ebenfalls durch die Zwischenräume zwischen den Abstandshaltern und Diaphragmen und äußeren DichtungsteiIe definiert sind.
2.) Dialysevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter aus einer Platte mit vorsprungartig geformten Erhebungen besteht, wobei die vorsprungartig geformten Erhebungen so angeordnet sind, daß, wenn zwei benachbarte Abstandshalter das Diaphragmamaterial zusammenpressen, dies in Bereichen erfolgt, die durch die oberen Flächen der Vorsprünge begrenzt sind.

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3.) Dialysevorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das Blutvolumen vermindernde Erhebungen mit geringfügig niedrigerer Höhe als die vorsprungartig geformten Erhebungen und mit einer wesentlich kleineren oberen Fläche.
4.)Dialysevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die vorsprungartig ausgebildeten Erhebungen oder auch sämtliche Erhebungen aus einem Material hergestellt sind, das so elastisch ist, daß sie zusammengepreßt werden, wenn der Druck in der Reinigungsflüssigkeit abnimmt. t
5.) Dialysevorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus einem Stapel übereinanderliegender Schichten von Blutzwischenräumen, Abstandshaltern und Zwischenräumen für die Reinigungsflüssigkeit, gekennzeichnet durch röhrenförmige Kanäle, die alle Blutzwischenräume verbinden, wobei in diesen Kanälen zwischen jeweils benachbarten Paaren von Abstandshaltern ein Umlenkungs- te±\ für Blutflüssigkeit vorgesehen ist, das aus einem Teil mit einer relativ großen, einen Teil des röhrenförmigen Kanals bildenden Mittelröhre besteht, und engere Kanäle, die düsenartig ausgebildet sind, von dieser Röhre ausgehen und durch die Blutflüssig zu und von den Blutzwischenräumen zwischen den Diaphragmen geleitet wird.

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