DE1928708A1

DE1928708A1 - Vorrichtung und Verfahren zur UEberfuehrung von Stoffen,vorzugsweise durch eine selektiv durchlaessige Membran hindurch

Info

Publication number: DE1928708A1
Application number: DE19691928708
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. BOId Antrag
Original assignee: Baxter Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1968-06-06
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-01-08
Also published as: JPS4935800B1; FR2010267A1; US3527700A; SE371932B; GB1266943A; BE733229A

Description

dr. W. Schalk · dipl.-ing. P. Wirth · dipl.-ing. g. Dannenberg

DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WE I N HOLD · DR. D. G UDEL

6 FRANKFURT AM MAIN

GR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

3. Juni 1969 PW/mu

Baxter Laboratories, Inc. Morton Grove, Illinois, USA

Vorrichtung und Verfahren zur Überführung von Stoffen_tvorzugsweise durch eine selektiv durchlässige Membran hindurch*

Die Erfindung bezieht sich auf die Überführung eines Stoffes durch eine Membran hindurch. Insbesondere betrifft die Erfindung die Dialyse und Ultrafiltration. Speziell betrachtet, bezieht sich die Erfindung auf eine künstliche Niere.

Viele Probleme, die bei der Überführung von Stoffen durch eine Membran hindurch auftreten, liegen bei einer künstlichen Niere vor, weil sie ein membranartiges Glied aufweist, das vorzugsweise ein Dialysator und ein Ultrafilter ist. Das heißt, eine wirkungsvolle künstliche Niere ist dafür eingerichtet und ausgebildet, außerhalb des Körpers umlaufendes Blut von gelösten Stoffen im. Wege der Dialyse, und von Wasser mittels Ultrafiltrierung, zu befreien. Um eine Beeinträchtigung des zu behandelnden Blutes auf ein Minimum herabzusetzen, werden üblicherweise beide Aufgaben mit der Verwendung einer einzigen Membran gleichzeitig durchgeführt. Hinsichtlich der vorliegenden Erfindung wurden im wesentlichen zwei Klassen von künstlichen Nierensystemen entwickelt.

In dem einen System der ersten Klasse wird ein Waschmedium, das ein Dialysat enthält, über eine eine Membranvorrichtung bildende Reihe hinweg bewegt, die eine künstliche Niere aufweist oder

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bildet, wobei dieser Vorgang in einem einzigen Durchgang mit Unterdruck durchgeführt wird und dann das Waschmedium abgeschieden wird. Eine mit Unterdruck arbeitende Anlage ist in diesem Fall äußerst erwünscht, weil mtrt dessen Hilfe eine zufriedenstellende Ultrafiltration ohne Anwendung einer Blutpumpe bewerkstelligt werden kann. Um den Unterdruck herzustellen, wird in der von der Membranreihe (membranous array) herkommenden Strömung, d. h. in deren Abflußbahn, eine Pumpe angebracht. Zwar wird bei einer mit Unterdruck arbeitenden Anlage die Beeinträchtigung des Blutes bei der Durchführung der Ultrafiltration auf ein Minimum herabgesetzt, ist deren Anwendung jedoch nachteilig, weil sie zu einer übermäßigen Ver- w schwendung des Dialysemediums führt. Bisher wurde noch kein praktisch anwendbares Verfahren bzw. noch keine Anlage oder Vorrichtung entwickelt oder vorgeschlagen, um bei einer mit Unterdruck arbeitenden Anlage das Dialysat im Kreislauf umlaufen zu lassen bzw. wiederzuverwenden oder es zu erhalten bzw. aufzubewahren. Es kommt dabei die Anwendung von Unterdruck weniger als die Anwendung von atmosphärischem Druck in Betracht,

Bei einem System nach der zweiten Klasse bleibt das Dialysemedium in gewissem Maße dadurch erhalten, daß man Teile des Dialysats in Anschluß an das als Membran arbeitende Glied einer künstlichen Niere in Bewegung bringt bzw. rührt: .jedoch bleibt

/Wird dabei kein Teil des Ausflusses erhalten odercim Kreislauf zur

Wiederverwendung zurückgeführt. Bei einer Anlage der zweiten Klasse wird die Strömung des Waschmediums zwangsläufig durch Anwendung eines Druckes mittels einer Pumpe herbeigeführt, die in der Strömung oberhalb der künstlichen Niere angeordnet ist, die eine solche Anlage aufweist. Bei keinem der bisher bekannten Systeme bzw. Anlagen sind sowohl der Druck des Mediums als auch die Menge frischen Mediums für die Dialyse wirkungsvoll unabhängig voneinander veränderbar. Das heißt, bei einem System der ersten Klasse Bind der Druck des Mediums und die Menge bzw. die Strömungsgeschwindigkeit bei der Zufuhr von . frischem Dialysemedium direkt voneinander abhängige Funktionen,

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während bei einem System der zweiten Klasse der Mediumdruck im wesentlichen konstant bleibt. Somit ergibt sich, daß die Wirkungsweise und der Wirkungsgrad der bisher bekannten Systeme nichts weniger als ideal sind, weil kein direktes Verhältnis zwischen dem Überschuß an Wasser im Blut und der Menge an darin im Überschuß befindlichen gelösten Stoffe besteht. Die Entfernung von Überschüssigem Wasser avjs dem Blut ist eine Funktion des Gradienten des Flüssigkeitsdrucks, der durch die Membran einer künstlichen Niere hindurch auftritt. Andererseits ist aber die Entfernung gelösten Stoffes von dem Gradienten seiner Konzentration abhängig, der durch die Membran hindurch auftritt. Demgemäß sollte vorzugsweise der Mediumdruck in der Anlage und auch die Konzentration des in dem Dialysat gelösten Stoffes unabhängig voneinander regelbar sein. Aus den Vorschlägen zum Stand der Technik geht in keiner Weise hervor, wie man die auf einen bevorzugten Aufbau der Vorrichtung gerichteten Lehren mitteinander kombinieren könnte, d. h. Mittel zur Nutzbarerhaltung des Waschmediums durch Rückführung von Teilen des Abflusses bei Unterdruck mit einer Regelung oder Steuerung des Mediumdruckes und einer davon unabhängigen Regelung oder Steuerung der Hinzufügung frischen Dialysemediums kombinieren könnte.

Die Erfindung bezweckt in erster Linie, ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Mediumsystem für die Durchleitung von Stoffen durch eine Membran zu schaffen. In diesem Zusammenhang bezweckt' die Erfindung ferner, eine verbesserte Kombination eines Dialyseverfahrens bzw. eine Dialysevorrichtung mit einem Ultrafiltrationsverfahren bzw. einer Ultrafiltrationsvorrichtung zu schaffen.

Zusätzlich ist es ein Gegenstand der Erfindung, eine verbesserte künstliche Niere und eine dazu geeignete Anlage zu schaffen.

Ferner bezweckt die Erfindung auch die Ausbildung eines Umlaufsystems für eine künstliche Niere, bei dem das Waschmedium unter Unterdruck bewegt wird. Auch ist es Gegenstand der Er-

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findung, bei einer Dialysevorrichtung Dialysemedium zu sparen oder wieder nutzbar zu erhalten.

Bei der Ausführung der Erfindung wird ferner angestrebt, folgernde Faktoren unabhängig voneinander zu regeln oder zu steuern, nämlich:

1. die Druckdifferenz zwischen einem Waschmedium und dem Blut, und

2. die Menge bzw. das Volumen an frischem Dialysemedium, das dem Waschmedium in einem Umlauf system für ein Ultrafilter und einem Dialysator, wie z· B. einer künstlichen Niere zugesetzt wird.

Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, sind Mittel dazu vorgesehen, Waschmedium an der einen Seite einer selektiv durchlässigen Membran derart einzuführen, daß Stoffe oder ein Stoff, die durch die Membran hindurchgegangen sind bzw. der durch die Membran hindurchgegangen ist, von einem anderen Medium, das sich an der anderen Seite der Membran entlangbewegt, in einer Stoffdurchgangsvorrichtung (material passing device) gesammelt wird. Zusätzlich sind Mittel vorgesehen, durch deren Anwendung ein Teil des Waschmediums, das den den Strömungskreislauf bildenden Organen zugeführt wird , von diesen Organen abgeführt und der Rest des Waschmediums zu diesen wieder zurückgeführt wird.

Ferner ist eine Vorrichtung zu folgenden Zwecken vorgesehen:

1. Zur Veränderung der Menge bzw. des Volumens an frischem Waschmedium, das den die Strömung erzeugenden Mitteln bei beliebigem Druck zugesetzt wird, und

2. zur Veränderung des Druckes bei einer beliebigen Menge bzw. Strömungsgeschwindigkeit der Zugabe an frischem Waschmedium.

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Aus der nachstehenden Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen geht in Verbindung mit den Zeichnungen hervor, wie bzw. wie vorzugsweise oder beipielsweise, die vorgenannten und sonstigen Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung praktisch erreicht werden können, wobei in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen sich auf einander gleichende oder entsprechende !Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen. In den Zeichnungen zeigt in diesem Sinne:

Pig. 1 schematisch eine künstliche Niere und eine Anlage mit dem Umlaufsystem für diese Niere, und

Pig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der Pig. 1.

In den Zeichnungen ist eine Vorrichtung zur Durchführung von Stoff oder Stoffen von der einen zur anderen Seite einer selektiv durchlässigen Membran in einem Blut-Dialysierapparat (vor- und nachstehend kurz als Dialysator bezeichnet) nach Art einer künstlichen Niere 10 verkörpert, die einen Teil eines zusammengebauten Aggregates bildet, das Organe zur Herstellung eines Umlaufs eines Mediums enthält, die als Ganzes mit 12 bezeichnet sind. Wie in der gezeichneten Ausführungsform dargestellt, kann die künstliche Niere 10 als eine Schlange bzw. in Rohrschlangenform gebildet und entsprechend der schwebenden USA-Patentanmeldung Serial No. 582 896, eingereicht am 29. 9.1966 auf den Namen Baxter Laboratories, Inc·

gebaut sein. Zwar kommt es zum größten Teil auf spezielle

entscheidend Einzelheiten der Bauweise der Njare für die Erfindung nicht/an, ist jedoch erfindungsgemäß eine geeignete Membran 16 für die Ultrafiltration und für die Dialyse des Blutes vorgesehen.

Wenn eine solche Membran in der dargestellten Porm ausgebildet ist, ist sie ein rohrförmiges Glied 22, das in Windungen 24 angeordnet ist, welche eine Rohrschlange bilden, deren einander entgegengesetzte Enden in zweckentsprechender Weise mit

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einer Einlaßleitung 18 "bzw. einer Rückführleitung 20 verbunden sind. Die Leitungen 18 und 20 bilden und begrenzen zusammen mit dem rohrförmigen Glied 22 eine geschlossene Bahn, die zur Fortbewegung eines ersten Mediums, Materials oder Stoffes, wie Blut, an der einen Seite der Membran 16 dient,(wobei diese eine Seite durch die lichte Weite des rohrförmigen Gliedes hindurchgeht), Zwischen den Windungen 24 des rohrförmigen Glieds 22 ist ein Stütz- oder Halteglied 26 angeordnet, das in der ' gezeichneten Ausführungsform als aus sich kreuzenden oder gezwirnten Strängen bestehend dargestellt ist und das zwischen den Windungen 24 bzw. den Strängen einen Kanal für den Durch-

| tritt eines Wasch- oder Dialyse-Mediums an der anderen Seite

r /16 .

der Membran*-bildet, (die sich in der Membran entlang der äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gliedes 22 erstreckt).

Die Niere 10 ist in einem mittleren Bereich einer Dialysekammer 28 angebracht, die durch einen flüssigkeitdichten Behälter 30 gebildet wird und abgesehen von einer beabsichtigten Verbindung mit der Außenseite dicht verschlossen ist. In der Oberseite der Wandung 56 des Behälters 30 sind zwei in Abstand voneinander angebrachte Lager 32 angeordnet, die zur Durchführung der Leitungen 18 und 20 in die Kammer 28 von der Außenseite her als für ein Medium dichte Abdichtung dienen, um es zu ermöglichen, daß von außerhalb des Körpers herkommen-" des Blut innerhalb des Behälters 30 behandelt und vom Behälter zurückgeführt wird.

Die Niere 10 ist in einem Gehäuse oder Blechbehälter 34 ge-, lagert, der eine obere Öffnung 42 und eine zylindrische j Wandung 36 besitzt, von deren unterem Ende eine in einem Stück ausgebildete Bodenwandung 38 sich in Form eines umgekehrten Kegels nach unten erstreckt. Die Wandung 36 des Gehäuses 34 ist in der Kammer 28 vorzugsweise konzentrisch zu deren Umfangswandung 44 angeordnet, die den Hauptteil des Behälters 30 bildet. Das Verhältnis der Abmessungen der Teile ist so gewählt, daß die Niere von unten her durch einen

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Ring 39 des oberen Endes der konischen Bodenwandung 38 unterstützt und In Abstand von einem Kanal 40 gehalten wird, der in der Spitze bzw· am unteren Ende der Bodenwandung 38 vorgesehen ist, wobei zwischen dieser Wandung und der Niere eine Kammer 88 gebildet wird. Außerdem wird die Niere 10 mittels eines »weckentsprechenden (in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten) Gegenhalters gegen den Ring 39 angedrückt.

Zur Zufuhr des Waschmediums zum Behälter 30 ist eine Einlaßleitung 4-6 vorgesehen. Zu diesem Zweck steht der stromabwärts gelegene Endteil 48 der Leitung 46 in Verbindung mit der Kammer 28, und zwar mittels eines Durchlasses, der gegen das Medium abgedichtet durch die Bodenwandung 50 des Behälters 30 hindurchgeht, die sich an die Umfangswandung 44 anschließt. Eine Auslaßleitung 52 dient zur Aufnahme gebrauchten, vom Behälter 30 kommenden Waschmediums· Um dieses abzuführen, steht ein Endabschnitt 54 der Leitung 52 in Strömungsverbindung mit der Kammer 28, und zwar mittels eines Durchlasses, der abgedichtet gegen das Medium durch die Umfangswandung 44 hindurchgeht, die sich an die obere Wandung 56 des Behälters 30 anschließt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Einlaßleitung und der zugeführte Strom der Auslaßleitung bzw. dem abgeführten Strom als stromaufwärts gelegener Seil der Strömung einem stromabwärts gelegenen !Dell der Strömung zugeordnet ist und die beiden Strömungsteile als Zustrom bzw. Abstrom der Niere betrachtet werden können, die im mittleren Bereich zwischen den Behälterwandungen 50 und angeordnet ist.

Die Einlaßleitung 46 und die Auslaßleitung 52 bilden zusammen mit dem Behälter 30 Organe für den Umlauf des Waschmediums an der Außenseite des rohrförmigen Gliedes 22, d.h. für die Strömung des Waschmediums entlang der anderen Seite der Membran 16 , wobei das durch Dialyse und Ultrafiltration durch diese

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Membran hindurchgehende Material gesammelt wird, ein Torgang, der nachstehend noch verdeutlicht wird.

Eine in die Ausflußleitung 52 eingebaute Pumpe 57 dient als * Vorrichtung, welche auf das in den den Umlauf herbeiführenden Organen strömende Medium einen Unterdruck ausübt. Die Pumpe ist dafür eingerichtet, eine hohe Druckdifferenz zu erzeugen, die das Waschmedium in Richtung der bei 58 gezeichneten Pfeile mit einer Strömungsgeschwindigkeit durch die Umlauforgane hindurch strömen läßt, die geringer als die Strömungsgeschwindigkeit ist, welche durch eine nachstehend noch beschriebene Pumpe 90 herbeigeführt wird. Um die Betriebskosten herabzusetzen, arbeitet die Pumpe 57 mit konstanter Drehzahl. Jedoch kann die durch die Pumpe 57 innerhalb des Behälters 30 erzeugte Kraft, d.h. der Unterdruck dadurch nach Wunsch geregelt und verändert werden, daß man. die Größe des Einlaßkanals für das Waschmedium mittels eines von Hand' betätigbaren Ventils 60 einstellt, das in die Einlaßleitung 4-6 eingebaut ist.

Die Auslaßleitung besitzt einen stromabwärts gelegenen Teil 64, der sich zur Atmosphäre hin öffnet und als Abgabeleitung einem offenen Behälter 62 zugeordnet ist. Dieser Behälter ist unterhalb dieses Endteils 64 angeordnet und besitzt eine obere Öffnung oder einen oberen Entlüftungskanal 65» der das Entweichen von Gras aus dem verbrauchten Waschmedium gestattet, das sämtlich dem Behälter zugeführt wird. Eine vorzugsweise lotrecht angeordnete Rückführungsleitung 66 steht mit dem Behälter 62 durch eine Öffnung 70 seiner Bodenwandung 68 hindurch in Strömungsverbindung, wobei die Öffnung 70 ein. für das Medium abgedichteter Durchlaß ist und zur Überführung des gebrauchten Waschmediums von der Öffnung 70 zur Einlaßleitung 46 dient. Ein waagrechtes Überlaufrohr 72, das zur Abfuhr von überschüssigem Waschmedium dient, steht in Strömungsverbindung mit dem Behälter 62, wobei es durch eine Öffnung^aer Umfangswandung 75 dieses Be-

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hälters gegen das Medium abgedichtet hindurchgeht. Die öffnung;.) 71 ist in einer Höhenlage angeordnet, die Abstand von der Bodenwandung 68 hat, und zwar zu dem Zweck, daß ein konstantes Volumen, an Medium in dem System aufrechterhalten wird. Das heißt, auf Grund von Vorrichtungen, die nachstehend deutlichgemacht werden, ist die Anlage dafür eingerichtet, fortlaufend jedes beliebig gewählte Volumen von frischem Wasser oder Dialysemedium der Einflußleitung 46 zuzugeben. Vermöge der vorgenannten Einrichtung wird ein gleiches Volumen von verbrauchtem Waschmedium durch das Rohr 72 hindurch von der Anlage abgeführt. Derjenige Teil an benutztem Waschmedium, das nicht abgeführt wird, wird zu der den Strömungsumlauf bildenden Vorrichtung als Komponente der einströmenden Strömung zurückgeführt.

Ein Behälter 74 für frisches Wasch- oder Dialysemedium steht in Strömungsverbindung mit der Einlaßleitung 46, und zwar mittels einer Leitung 76 im mittleren Bereich zwischen dem Behälter .62 und dem Behälter 30 und an der stromaufwärts gelegenen Seite des Ventils 60. Der Behälter 74 kann so eingerichtet und ausgebildet sein, daß sein Inhalt in die Einlaßleitung 46 durch den stromabwärts gelegenen Teil 8.0 der Leitung 75 hindurch, ferner durch den stromaufwärts gelegenen Endteil 81 hindurch gefördert wird, der durch die Bodenwandung

74
78 des Behälters abgedichtet gegen das Medium hindurchgeht.

Zufolge der vorstehend beschriebenen Bauweise kann das Einström- oder Waschmedium, das dem Behälter 30 zugeführt wird, aus einer Mischung von benutztem Waschmedium, das zur Leitung

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4$ durch die Leitung 66 zum Zwecke des Umlaufs zurückgeführt wurde und frischem Wasch- oder Dialysemedium bestehen, das dem Umlaufsystem durch die leitung 76 hindurch zugeführt wird.

Eine Vorrichtung zur Bemessung der Menge bzw. des Anteils an zugeführtem Medium ist in Form eines von Hand einstellbaren Strömungsmessers oder Ventils 82 vorgesehen und in die Leitung 76 im mittleren Bereich zwischen ihren Endteilen 80 und 81 eingebaut; dieser Strömungsmesser bzw. dieses Ventil bestimmt die relative Zusammensetzung bzw. Aufbereitung der zugeführten Strömung, wobei ein gleichbleibendes Volumen, das auf Grund der jeweiligen Einstellung des Ventils 60 variiert, unter der Wirkung der Pumpe 57 durch den Behälter 30 hindurch gesaugt wird. Das Ventil 82 bildet ein Mittel zur Veränderung des Volumens bzw. der in der Zeiteinheit strömenden Menge an frischem Wasch- oder Dialysemedium, das dem Kreislauf unter einem beliebigen, darin herrschenden Unterdruckniveau zugeführt wird, während das Ventil 60 zur Veränderung des Unterdrucks bei jeder beliebigen Geschwindigkeit der Zufuhr von frischem Waschmedium bildet, sodaß in gewissem Sinne der Unterdruck in der Anlage unabhängig von dem zugeführten Volumen an frischem Wasch- oder Dialysemedium ist. Zufolge dem vorstehend Beschriebenen kann in der Anlage innerhalb der Grenzen des Systems bei einem beliebigen Volumen an zugesetztem frischem Wasch- oder Dialysemedium ein beliebiger Unterdruck erzeugt werden.

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Da MIttel zur Rückführung der abgehenden Strömung vorgesehen sind, können große Volumen an Ylasehmedium mit relativ großer Wirtschaftlichkeit eingesetzt werden. Um den Wirkungsgrad der Anlage auf einen Höchstwert zu bringen, ist eine Vorrichtung zum Bewegen des Waschmediums in der Nähe der Membran 16/vorgesehen. Diese Vorrichtung weist eine Leitung 84 in Form einer Rohrschleife auf, deren größerer Teil außerhalb des Behälters 30 angebracht ist und deren stromaufwärts gelegener Teil 86 in Strömungsverbindung mit der Kammer 28 durch die Boaenwandung 50 hindurch steht, die sich an die Umfan.gswandung 44 anschließt und eine gegen das Medium abgedichtete Dichtung mit dem Rohrteil 86 bildet.

*) - und/oder an diese angeschlossen -

Der stromabwärts gelegene iuadteil 85 der Leitung 84 ragt mit einer gegen das Medium abgedichteten Dichtung durch die Bodenwandung 50 hindurch und in die Kammer 88 hinein. In die Leitung 84 ist eine Pumpe 90 zur Erzeugung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit eingebaut, um das in dem Behälter 30 befindliche Medium rasch an der Membran 16 vorbei und in Richtung der Pfeile 92 zu fördern.

Merkmale und Gesichtspunkte der vorstehend beschriebenen Erfindung sind von besonderer Bedeutung für eine künstliche Niere 10, die zwei Funktionen hat, nämlich durch Ultrafiltration Wasser aus dem durch die Membran 16 hindurchgehenden Blut zu entfernen und in Überschuß im Blut gelöste Stoffe durch diese Membran zu entfernen. Die Geschwindigkeit und die Menge der gewünschten Abführung dieser Stoffe steht nicht direkt in einer Beziehung zueinander, und für ein Arbeiten der

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künstlichen Niere mit größtem Wirkungsgrad sollte dieses Abführen von Stoffen aus dem Blut unabhängig voneinander geregelt oder gesteuert werden. Gemäß der Erfindung kann nun * die Geschwindigkeit der Abführung von Wasser aus dem Blut unabhängig von der Geschwindigkeit der Abführung von unerwünschtem gelöstem Stoff gesteuert bzw. geregelt werden, und zwar vermöge der Merkmale der Vorrichtung, die eine ga/ählte Bemessung der Größe des Unterdrucks ermöglichen. Andererseits wird die Geschwindigkeit des Abführens von unerwünschtem gelöstem Stoff durch die Konzentration des gelösten Stoffes in dem Waschmedium geregelt. Diese Konzentration hängt von dem Verhältnis von in den Behälter zurückgeführtem, schon

zu
benutztem Medium/dem in den Behälter geführteil frischen Waschmedium ab, und dieses Verhältnis ist bei beliebigem Unterdruck in der Anlage einstellbar.

In der vorstehenden Beschreibung und den Zeichnungen ist nur eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, und im Rahmen des Erfindungsgedankens bzw. der Ansprüche und ihres Schutzbereichs können an der beschriebenen Ausf Uhrungsform viele Ersetzungen oder Änderungen in der Bauweise und im Verfahren vorgenommen und weitgehend unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden.

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Claims

FW/ki Baxter Laboratories, Inc.

4.. Juni 1969 Morton Grove

*. uwji «»ο* Illinois, USA

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Überführung eines Materials, Stoffs oder von Stoffen von der einen zur anderen Seite einer selektiv durchlässigen Membran, insbesondere zur Dialyse und Ultrafiltration, vorzugsweise in Form einer künstlichen Niere, wobei die Vorrichtung eine Bahn für die Fortbewegung eines ersten Mediums, das das von der einen zur anderen Seite der Membran zu überführende Material enthält, und Organe aufweist, die das Waschaedium an der anderen bzw. an der Austrittsseite der Membran in Umlauf versetzen und das durch die Membran hindurchgegangene Material sammeln, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

Mittel (62, 66, 72), durch die ein verbrauchter Teil des Waschmediums von den dessen Umlauf bildenden und bewirkenden Organen (12) abgeführt und der Rest des Waschmediums zu diesen Organen zurückgeführt wird;

Mittel (74, 76), durch die den den Umlauf bildenden Organen (12) eine gewisse Menge frischen Dialysemediums zugeführt wird, die dem Anteil an abgeführtem und verbrauchtem Waschmedium entspricht;

Mittel (82), durch die das Volumen bzw. die Menge oder Strömungsgeschwindigkeit des frischen Dialysemediums, das den den Umlauf bildenden Organen (12) zugeführt wird-, bei beliebigem Unterdruck in diesen Organen veränderbar ist, - und

Mittel (57,60) durch die der Druck in den den Umlauf bildenden Organen bei beliebiger Bemessung der Zufuhr bzw. der Zuströmgeschwindigkeit des frischen Dialysemediums veränderbar ist.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

Mittel (57).vorgesehen sind, durch die dem in den Umlauf-Z112)
organen*-Befindlichen Medium ein Unterdruck bzw. unter dem Atmoephär«kendruck liegender Druck erteilt wird·

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Umlauf bildenden Ojgane (12) mindestens aus den folgenden Organen bestehen:

ein geschlossener Behälter (30), der einen Kammerraum(28) enthält, in welchem die Membran (16) angeordnet ist;

, χ /⁽³⁰⁾

eine Einlaßleitung (16), die mit dem Behälter'in Strömungsverbindung steht und dazu dient, frisches Dialysemedium und den zujgttckgeführten Teil des gebrauchten Waschmediums der Kammer (28) zuzuführen, und

eine Ausflußleitung (52), die mit dem Behälter (30) in Strömungsverbindung steht und dazu dient, benutztes Waschmedium aus der Kammer (28) abzuführen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterdruck in dem Umlauf erzeugenden Mittel (57) aus einer Pumpe (57) bestehen, die mit der Ausflußleitung (52) verbunden oder in diese eingebaut ist, welche eine Strömungsverbindung für das Medium mit den Mitteln (62, 66,

72) herstellt, die einen Teil des gebrauchten Waschmediums aus dem Umlauf abführen und den Rest des Mediums zu dem Umlauf zurückführen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Zurückführung des nicht abgeführten Restes des Waschmediums aus einem Behälter (62) bestehen

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oder einen Behälter (62) aufweisen, der zur Aufnahme des Mediums mit der Ausflußleitung (52) in Verbindung steht, und daß eine Abführleitung (72), die mit dem Behälter (62) in Strömungsverbindung steht,und eine Rückführleitung (66) vorgesehen sind, die an den Behälter (62) an einer Stelle angeschlossen ist, die in Abstand von der Anschlußstelle der Abführleitung (72) liegt.

6. Torrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (74, 76) zur Zuführung frischen Dialysemediums zum Umlauf eine Zufuhrleitung (76) für ein frisches Waschmedium enthalten, die in Strömungsverbindung mit der Einlaßleitung (46) steht, und ferner ein Ventil und/oder ein zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit dienendes Meßgerät (82) enthalten, durch das die Menge bzw. Menge pro Zeiteinheit an frischem Waschmedium veränderbar ist und die Strömungsgeschwindigkeit in der Leitung (76) für die Zufuhr frischen Dialysemediums Steuer- oder einstellbar oder regelbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (62) sich zur Atmosphäre hin frei öffnet oder entlüftet ist und den Austritt von G-asen aus dem zurückgeführten gebrauchten Waschmedium gestattet, und daß dieses Medium durch die Rückführleitung (66) hindurch abführbar ist und die Abführleitung (72) für das verbrauchte Medium oberhalb -dieser Rückführleitung (66) angeordnet ist, um in dem Behälter (62) einen konstanten Mediumdruck zu erhalten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (84, 90) zum Bewegen des in den den Umlauf bildenden Organen (12) befindlichen Mediums anschließend an die Membran (16) vorgesehen ist.

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Ah

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Bewegen des Mediums eine Leitung (92) auf-« weisen oder in dieser bestehen, und diese einen getrennt von der Kammer (28) angeordneten mittleren Teil aufweist, dessen End&bschnitte in Strömungsverbindung mit dem Behälter (30) stehen, wobei die Leitung dazu dient, in Anschluß an die Membran (16) einen Mediumkreislauf herzustellen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung von Unterdruck eine Hochdruckpumpe (57) enthalten oder aus dieser bestehen, die an die Ausflußleitung (52) angeschlossen ist und zur Förderung des Waschmediums durch die den Umlauf bildenden Organe (12) hindurch dient, und daß eine zweite an die den Kreislauf zum Bewegen des Mediums bildende Leitung (84) angeschlossene e««cfew4aä4g Pumpe (90) zur Erzeugung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in diesem Kreielauf vorgesehen ist. und zwar einer Strömungsgeschwindigkeit,

Tgrößer ,^

die^ffggjagea? ist als die von der Hochdruckpumpe (57) erzeugte hohe Strömungsgeschwindigkeit.

11. Künstliche Niere, insbesondere in Form oder mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Organ zur Blutdialyse (Hämodialyse), das eine Dialyse- und Ultrafiltrationsmembran enthält, die in einem geschlossenen Behälter angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

eine mit dem Behälter (30) verbundene Einlaßleitung (46) zur Zufuhr eines zu diesem Behälter zurückgeleiteten Teils gebrauchten Waschmediums und frischen Dialysemediums;

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- eine mit diesem Behälter (30) verbundene Auslaßleitung (52) zur Aufnahme gebrauchten Waschmediums aus dem Behälter;

eine mit dieeer Auslaßleitung (52) verbundene Pumpe (57) zum Abziehen eines festgesetzten Volumens an Medium durch diesen Behälter (30) hindurch, das von dieser Einlaßleitung (46) herkommt;

/wahlweisen Mittel (62, 72, 66, 82) zur^Bemessung der Mengenanteile an dem zurückgeleiteten Seil gebrauchten Waschmediums einerseits und relativ dazu an frischem Dialysemedium andererseits, das der Einlaßleitung (46) zugeführt wird}

eine Vorrichtung (72) zur Abfuhr einer Menge verbrauchten Waschmediums und Zurückleitung des Restes an Wasohmedium zur Einlaßleitung (46);

eine mit dieser Einlaßleitung (46) verbundene Leitung (76) zur Speisung des Umlaufs mit frischem Dialysemedium,

und

Mittel (57, 60, 82,), durch die der Druck im Behälter (30). bei jedem beliebigen Verhältnis von zurückgeführtem gebrauchtem Waschmedium zu frischem Dialysemedium in der Einlaßleitung (46) veränderbar ist.

bzw. Vorrichtung

12. Nieretnaoh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bemessung der relativen Mengenanteile ah zurückgeführtem benutzten Waschmedium einerseits und frischem Dialysemedium andererseits ein in der Zuführleitung (76) des frischen Dialysemediums angeordnetes einstellbares erstes Ventil und/oder Meßgerät (82) aufweisen, und daß die Mittel zur Rückführung eines Restes an gebrauchtem Waschmedium eine dritte leitung (66) aufweisen^ die der Einlaßleitung (46) so zugeordnet ist, daß sie zurückgeführtes

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gebrauchtes Waschmedium dieser Leitung stromabwärts von ' diesem ersten Ventil (82) zuführt.

/Niere bzw.
13.^Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (57, 60, 82) zur Veränderung des Druckes im Behälter (30) ein einstellbares, in der Behältereinlaßleitung (46) angeordnetes zweites Ventil (60) aufweisen, und daß die dritte leitung (66) für die Zufuhr zurückgeleiteten gebrauchten Waschmediums stromaufwärts von dem zweiten Ventil (60) angeordnet ist.

H. liere bzw. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausflußleitung (52) mit ihrem stromabwärts gelegenen Ende zur Atmosphäre offen mündet, und daß das Organ (72) zur Abfuhr verbrauchten Waschinediuiiis und das Organ (66) zur Rückführung gebrauchten Waschmediums einem Behälter (62) zur Aufnahme des gebrauchten Wasohmediums und einander zugeordnet sind, wobei der Auelaß'des Behälters (62) für das abzuführende verbrauchte Waschmittel vertikal in Abstand oberhalb eines Auslaßkanals (70) für das gebrauchte zurückzuführende Waschmedium angeordnet ist.

15. Niere bzw. Vorrichtung nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (71) für das abzuführende Waschmedium oberhalb des Auslaßkanals (70) für das zurückzuführende Waschmedium angeordnet ist und für dessen Zuleitung zum Behälter (30) eine vom Auslaßkanal (70) zur Einlaßleitung (46) führende Leitung (66) vorgesehen ist.

16. Verfahren zur Überführung durch Förderung eines Waschmediums unter Unterdruck in einen Behälter, und zwar über die eine Oberfläche einer Dialyse- und Ultrafiltrationsmembran hinweg., wobei das in den Behälter einzuführende Medium angesaugt und das gebrauchte Waschmedium als Ausfluß unter diesem

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Unterdruck aus dem Behälter abgeführt wird, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bii 15, dadurch gekennatchnet, daß ein einstellbarer !Teil dtr Ausflußmenge aus der Anlage ganz abgeführt und der übrige Teil des ausfließenden Mediums mit frischem Dialyse- mediuM IU dem dem Behälter zuzuführenden Medium zusammengesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe bzw. der Querschnitt der zum Behälter führenden Speiseleitung und damit der auf das Waschmedium ausgeübte Unterdruck veränderlich einstellbar ist und auf den gewünschten Wert eingestellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche, nicht endgültig abgeführte Teil des aus dem Behälter ausströmenden Mediums, während ihm ein einstellbares Volumen bzw. eine einstellbare Menge an frischem Dialysemedium zugeführt wird, in seiner Menge im Verhältnis zur zugeführten Menge an frischem Material bei jedem beliebigen Unterdruck des Waschmediums auf gewünschte Mengemanteile bemessen bzw. eingestellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß

das Volumen bzw. die Menge an endgültig abgeführtem Medium

/Menge, die dem von-selbst im Verhältnis zu der^dem Behalter zugeführten Medium zugesetzt wird und aus frischem Dialysemedium besteht, eingestellt wird.

20. Verfahren und Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Blut außerhalb des zugehörigen Körpers über die eine oder die andere Oberfläche der Membran (16) geleitet wird. _{Der Pat ntanwalt}

909882/15A 5

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