DE1938008C - Platten Membran Stapel fur Platten dialysatoren - Google Patents

Description

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dialvsatoren nicht crfiillbiir ist. gibt es keine prak- während die Membranen 3 üblicherweise uns einer

!!••eh verwendbaren Dialysatoren der gattungs- ZeliglaM'olie üclcrtim sind. Die Platten 1 besitzen

gemäßen Art. _cj_nc pmiilicric Oberseile 7. durch die Leitungen /ur

Man ist deshalb auch schon da/u übergegangen. l^:;ihniiii! der Dialvscflüssiükeiien gebildet werden.

die Dialysatorplaiten in Form eines Diapositiv- : Die Rückseite 8 der !Matten 1 ist glatt ausgebildet.

Rahmens mit einem Stiit/gitter aufzubauen, über die Die Membranen 3 sind bleich breit wie die Platten 1

als Membranhalter die Membran gespannt und seil- ausgeführt und bedecken deren gesamte Oberseite 7.

lieh derart befestigt wird, daß sie in eine Nut ein- Sie sind jedoch lanücr als die !Matten 1 urd stirn-

gelegl und dort durch Warmscrformung des Kunst- seititi um deren I^:.nilen 2 heriimgefülm, so daß sie

siolfmaterials der Dialysatorplatte eingedichtet wird, m randseilig auch noch auf der Rückseite 8 der Piai-

Lin soluier Dialysator erfordert jedoch auch ein icn 1 aufhellen.

wrzweigtes Kanalsystem innerhalb der Dialysator- Je eine Platte 1 und eine Membran 3 sind zu einer

: iatten. um die Dialyseflüssigkeiten an die richtigen Einheit /usainmen<:efal.lt. \on denen eine Vielzahl

Si·. Ilen zu bringen. /u einem Plaitcn-Membran-Stapel ziisammeiigefügi

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde. 15 werden. Dabei werden die Platten 1 derart deckungs-

einen Platten-Membran-Stapel für einen Platten- gleich aufeinanderueslapelt. daß jeweils die Vordei-

liialysalor zu schatTen, bei dem die Verbindung der seilen 7 und die Rückseiten 8 der Platten 1 iinmiiiel-

Menibranen und Platten ohne eine Werkstolfpaai ung bar aiifeinandei lieiien. Hierdurch grenzen die die

\orgennmmen ist. wobei eine einwandfreie Abdich- Vorderseiten 7 der Planen 1 überdeckenden Meiii-

tung der innerhalb dieses Stapels verlautenden 20 br inen 3 unmittelbar aneinander an, und die um die

Dialyseflüssigkeitsbahnen gegeneinander unabhängig Plattenenden 2 herumtv <egten Membranenden 4

vom Material der jeweils verwendeten Membranen liegen ebenfalls deckungsglf ich übereinander und

erreicht ist. werden zwischen den Plattenrückseiten 8 einge-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem klemmt. Zur einfacheren Montage können die Mem-

gattungsgemäßen Platten-Membran-Stapel dadurch 25 brauen 3 mit Klebstoff an die Platten 1 angeheftet

gelöst, daß die Membranenden um die Plattenenden werden.

herumgelegt und ihre Enden jeweils zwischen den Die Zeichnung gibt mit Rücksicht auf eine klare

Rückseiten benachbarter Platten dichtend ein- Darstellung die Großemerhältnisse zwischen Mem-

geklemmt sind. branen und Platten nich! richtig wieder. Das Ver-

Der außerordentliche Vorteil dieses erfindungs- 30 hältnis der Membrandicke zur Plattendicke beträgt gemäßen Platten-Membran-Stapels liegt in seiner etwa 1 : If)O, es ist deshalb nicht unbedingt erfordergeringen Bauhöhe, die bestimmend für die Gesamt- lieh, daß die Membranenden 4 in besondc e Aushöhe eines Plattendialysators ist. Die Einführung sparungen auf den Plattenrückseiten 8 eingelegt des empfindlichen Dialysats — 7. B. des mensch- werden. Wichtig ist, daß die Membranenden 4 fest liehen Blutes — jeweils zwischen die Membranen 35 zwischen den Rückseiten 8 eingeklemmt sind, was kann ohne besondere Anschlußstücke über dem durch ein Aufquellen der Membranen 3 beim BeMembran-Stapel vorgelagerte Hohlräume in den Di- feuchten noch begünstigt wird, alysatorwandungen erfolgen. Das Blut wird jeweils zwischen zwii Membranen 3

Dazu ist von besonderem Vorteil, wenn die geführt. Diese wölben sich hierbei in die Prcfiücrung Platte.ienden auf den profilierten Vorderseiten an- 40 der Plaltenvorderseiten 7 ein, was durch Unterdruck geschrägt sind und keilförmige, sich nach außen der in der Profilierung unmittelbar geführten Spülhin öffnende Vorräume bilden. lösung vorteilhaft begünstigt werden kann. Das Blut

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der wird über Vorräume 10 an den Plattenstirnseiieii 6

Zeichnung an einem bevorzugten Ausführungs- zwischen die Membranen 3 eingeleitet, dies ver-

beispiel noch näher erläutert. Dies betrifft einen 45 anschaulicht Fig. 2.

Dialysator mit einem erfindungsgemäßen Platten- Fig. 3 zeigt den inneren Aufbau des Platten-Membran-Stapel für die Blutwäsche, der sowohl Membran-Stapels. Man erkennt, daß der Vorraum nach dem Gleichstrom- wie nach dem Gegenstrom- 10 durch eine angeschrägte Kante 9 zwischen den prinzip arbeiten k?.nn. Die Zeichnungen zeigen in Stirnseiten 6 und den Vorderseilen 7 der Platten I

Fig. 1 einen Teil des Platten-Membran-Stapels, so gebildet wird. Die angeschrägte Kante 9 verläuft in

F^:g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem gleicher Breite wie die Profilierung, die ddich Rillen

Platten-Membran-Stapel, 11 in den Plattenvorderseiten 7 gebildet ist. Die

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Rillen 11 sind vorzugsweise trapezförmig gestaltet

Platten-Membran-Stapel, teilweise aufgebrochen, und parallel zueinander angeordnet. Sie laufen auf

Fig. 4 eine Außenansicht des neuen Plattendialy- 55 beiden Seiten der Platten 1 i:i den Vorraum 10 aus.

sators, Sie stehen mit diesem jedoch nicht in unmittelbarer

Fig. 5 einen Schnitt durch die Längsseitenwan- Verbindung, da der Vorraum 10 allseitig von Mcm-

dung sowie die angrenzenden Platten und Mcm- branen 3 begrenzt ist. Parallel zu den Rillen 11 ist

branen des neuen Dialysators, an beiden Seiten der Platten 1 je eine Dkhlschulicr

F i g. 6 einen Horizontalschnitt durch den Dialy- 60 12 vorgesehen, über die eine Abdichtung der FIüs-

sator, sigkeitsbahnen zu den Längsseiten des Dialysators

Fig. 7 einen Ausschnitt eines Vertikalschnitlcs hin erfolgt, durch den Dialysator. Außerdem stützen sich zwei unmittelbar benaeh-

Man erkennt in Fig. 1 am Beispiel von vier über- barte Platten I über die Dichtschultern 12 ab, vor

einander angeordneten Platten 1 mit den dazu- 65 allem dann, wenn die Rillen 11 benachbarter Platten

gehörigen Membranen 3 den Aufbau des Platten- gegeneinander versetzt sind. Daher stehen die zwi-

Membran-Stapels eines erfindungsgemäßen Platten- sehen den Rillen befindlichen Kuppen zweier auf-

dialysators. Die Platten 1 bestehen aus Kunststoff. einanderlieeender Platten 1 nicht aufeinander auf.

Dies hat den Vorteil, daß der Strömungsweg zwiichen den Membranen 3 nicht in eine Vielzahl von Einzclkanälcn unterteilt wird, sondern die Bildung jines breiten, abgewelltcn Blutfilms ermöglicht. Dies wirkt sich vorteilhaft auf eine laminare Blutströmung

Kurz vor dem Auslaufen der Rillen IJ in die Vorräume 10 ist an beiden betreffenden Enden jeder Dialysatorplatte 1 ein Querkanal 13 eingeformt, der zur Zuleitung der Spüllösung dient, die unmittelbar in den Rillen 11 geführt wird und mit allen Rillen 11 daher verbunden ist. Seitlich wechseln die Qucrkanälc 13 unmittelbar vor den DiclUschullcrn 12 von der Plattcnvordcrscite auf die Plattenrückseite und münden dort in senkrechte Kanäle 14. Die Membranen 3 sind auf den Rückseiten 8 der Platten 1 bis über die Kanäle 14 hinweg nach innen geführt, so daß durch diese Dichtung von den Kanälen 14 aus keine Flüssigkeit zwischen die Plattcnrückscitcn 8 eindringen kann. Da alle Platten 1 fluchtend übcrcinandcrlicgcn, werden durch diese senkrechten Kanäle 14 an jeder Ecke des Plattcn-Mcmbran-Stapcls senkrecht durch diesen hindurchtrctcndc Kanäle gebildet, indem die Membranen beispielsweise nach der Montage mit einem Werkzeug durchstoßen werden.

Bei dieser Ausführungsform erfüllen die Rillen 11 des Plattendialysators eine Doppclfunktion. Sie leiten einmal unmittelbar die Spüllösung, die in den durch die Membranen 3 abgedeckten Rillen geführt wird. Gleichzeitig bilden sie aber auch den Strömungsweg für das Blut zwischen den Membranen 3, indem sich diese unter dem Druck des Blutes in die Rillen 11 hincinwötbcn, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel das Blut und die Spüllösung parallel zueinander geführt werden, was im Gleich- oder Gegenstrom möglich ist.

Die Abdichtung zwischen den Rillenräumcn und den Membranzwischenräumen erfolgt im wesentlichen durch Anpressung der Membranenden 4 auf die Rückseiten 8 der Platten 1. Die Spüllösung hat durch die völlige Abdeckung der abgeschrägten Kanten 9 und der Stirnseiten 6 der Platten 1 keine Möglichkeit, in die Blutbahnen des Dialysators einzudringen. Andererseits ist es dem Blut nicht möglich, sich in die Fuge zwischen den Membranenden 4 hineinzupressen.

Fig. 4 läßt einen Dialysator erkennen, der mit dem vorstehend beschriebenen Platten-Membran-Stapel ausgerüstet ist. Der Platten-Mcmbran-Stapei ist ober- und unterseitig mit je einer Deckplatte 15 abgeschlossen und ist an seinen beiden Stirnseiten mit je einer Anschlußplatte 18 abgedeckt. Die Deckplatten 15 sind mit eckseitigen Anschlußbuchsen 16 versehen, die mit den senkrechten Kanälen 14 im Plattcnstapel fluchten. Üblicherweise werden auf der Oberseite und auf der Unterseite des Stapels nur je eine Anschlußbuchse 16 gebraucht, so daß die übrigen Anschlußbuchsen in den Deckplatten 15 verschlossen werden. Dies kann mit Stopfen erfolgen, die sich dicht in die Buchsen 16 einfügen lassen. Um einen senkrechten Kanal 14 nach der Montage durchgehend zu verbinden, müssen die Membranen 3. die ursprünglich noch nicht mit entsprechenden I.(ichern verschen sind, durchstoßen werden. Dies kann, wie bereits ausgeführt, mittels eines geeigneten Werkzeuges erfolgen. Zweckmäßigerweise sind die beiden Buchsen 16. die auf der Oberseite und auf der Unterseite des Plattendialysators in Betrieb genommen werden, einander diagonal zugeordnet, damit alle durch den Plattendialysator hindurchtretenden Stromfäden der durch die Buchsen 16 citigeleiteten bzw. abgeleiteten Spüllösungen gleich lang sind. Wenn der Durchsatz der Waschlösung erhöht werden soll und auch zum Zweck einer gleichmäßigen Druckverteilung im Spüllösungssystem, insbesondere, wenn die Waschflüssigkeit mit Unterdruck durch den Dialysator hindurchgesaugt wird, können auch je zwei Buchsen 16 an diagonal gegenüberliegenden Kanten des Stapels betrieben werden. Die Deckplatten 15 besitzen ferner Rippen 17, die zur Versteifung angebracht sind.

Die Längsseiten des neuen Plattendialysators sind mit Vergußmasse 22 vergossen. Hierzu sind die Platten 1 auf ihren Längsseiten 21 derart angeschrägt, daß sie /u den Membranen 3 hin etwas zurückspringen. Daher stehen die Membranen 3 auf den

sto Längsseiten des Dialysators ein wenig nach außen hervor. Die Vergußmasse 22 umschließt daher die überstehenden Enden der Membranen 3, wie besonders F i g. 5 eindeutig veranschaulicht. Die Vergußmasse 22 sichert somit einen festen Verbund aller

as Bestandteile des Dialysators, indem sie die Platten 1, die Membranen 3, die Deckplatten 15 und die Anschht^platlcn 18 miteinander verbindet und zusammenhalt. Ferner können durch Verschweißen oder Verkleben die Deckplatten 15 und die Anschlußplatten 18 miteinander fest verbunden werden.

F i g. 6 veranschaulicht, wie durch Ausnehmungen

20 in den Anschiußplaiicn 18 die dem Platten Membran-Stapel vorgelagerten Kanäle 5 gebildet sind. Die Anschlußstutzen 19 führen in die Kanäle 5; diese können von der Mündung der Anschlußstutzen 19 aus einen sich verjüngenden Querschnitt haben, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Stromfäden zu erreichen. Grundsätzlich würde auch eine etwa halbkreisförmige Ausnehmung 20, die vom Stutzen 19 ausgehend in senkrechter Richtung alle Vorräume 10 des Plattenstapels miteinander verbindet, ausreichend sein. Die beiden Anschlußstutzen 19 an den stirnseitigen Anschlußplatten 18 sind ebenfalls gegeneinander diagonal so versetzt, daß alle Stromfäden des durch die Anschlußstutzen 19 hindurchtretenden Blutes, bzw. für den Fall, daß der Dialysator nicht als künstliche Niere verwendet wird, der entsprechenden Dialyseflüssigkeit, vom einen Anschlußstutzen 19 zum anderen '"eitgehend gleich lang sind. Die in F i g. 6 dargestellten Rillen 11 sind selbstverständlich nicht maßstabgetreu wiedergegeben, sondern mit Rücksicht auf eine klare Darstellung vergrößert dargestellt

F i g. 7 zeigt im Schnittbild des Dialysators, wie

sich die Vorräume 10 keilförmig gegen die Kanäle 5 öffnen. Damit ist ein leichtes, ungehindertes Einströmen des Blutes zwischen die Membranen 3 möglich. Die Querschnitte der Kanäle S und dei Vorräume IC können so gering gehalten werden, dafl sie keinen nennenswerten Einfluß auf das Blutfüllvolumen des Plattendialysators haben. Die Querkanäle 13 werden naturlich in der Praxis so weit wie möglich zu den Stirnseiten der Matten 1 hin angeordnet, um auf einem möglichst langen Weg du

6s Membranen 3 mit Waschflüssigkeit zu bespülen.

D?r Aufbau des neuen Plattendialysators is äußerst einfach. Er besteht im wesentlichen aus dre Gnindelementen, nämlich den Platten-Mzmbran

Einheiten, den Deckplatten und den Anschlußplatten. Das Zusammenfügen dieser Teile ist sehr einfach, insbesondere da die neue Anordnung der Membranen eine wirksame Abdichtung der Dialyseflüssigkeitsbahncn mit sehr einfachen Hilfsmitteln

ermöglicht. Hierdurch ist die Möglichkeit einer sehr billigen Massenfertigung solcher Plattendialysatoren gegeben, wodurch insbesondere bei Verwendung als künstliche Niere dieses Gerät gleichzeitig in die Hände vieler Patienten gegeben werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309 633 267

Claims (1)

1. merulus-Kapillaren. Hierbei findet nach den Gesetzen der Osmose und DilTusion ein StofTaustausch zwi-

   Patentansprüche: sehe« dem einerseits ;iuf die Membran aufgebrachten

   Bluifilm und einer auf der anderen Seite der Mem-5 bran vorbeisuüniL-ndcn Spüllösung statt. Diesem

   1. Platten-Membran-Stapel für PkittendiaK - Einsatz des Plattendialysators als künstliche Niere satoren mil deckungsgleich aufeinandergeschieh- kommt immer größere Bedeutung zu, weshalb im toten, flussiiikeitsleitenden Platten, die für die folgenden auf einen Bluidialysator besonderer Bezug Flüssigkeitsführung mit einem zwischen rand- genommen wird.

   liehen, einander gegenüberliegenden Dichtsehul- io Bei künstlichen Nieren kommt es im wesentlichen tern angeordneten Profil versehene, von jeweils darauf an, einerseits das Blutfüllvolumcn so gering einer Membran überdeckte Vorderseiten und wie möglich zu halten, um zusätzliche Aggregate wie glatte Rückseiten haben, wobei die Vordeiseiten Pumpen. Heizvrrriehtungen od. dgl. einzusparen und die Rückseiten benachbarter Platten aii- und Blutverluste weilgehend zu vermeiden, und aneinanderliegen, dadurch gekennzeieh- 15 dererseits die Strömungswege innerhalb des Dialy-1101. daß die Membranen (3) um die Platten.- sators so zu gestalten, daß cine möglichst laminare, enden (2) herumgelegt und ihre Enden (4) jeweils Blutströmung und möglichst kurze Blutwege erreicht zwischen den Rückseiten (8) benuchbuiicn Plai- werden, um eine Blutschädigung zu vermeiden.
   • i'l) i.ichtend eingeklemmt sind. Besondere !Schwierigkeiten bereitet es, die Dialyse-

   _. PlaUen-Membran-Stapel nach Anspruch 1, 20 flüssigkeitsbahnen eines Plattondialysalors gegendadurch gekennzeichnet, daß die Plattenenden einander abzudichten. Dies beruht nicht zuletzt dar-(2) auf den profilierten Vorderseiten (7) auge- auf, daß vor allem bei Blutdialysatoren als Material schrägt sind und keilförmig sich nach außen hin für die Membranen Zellglas verwendet wird, das öffnende Vorräume (10) bilden. sich infolge Aufweichens nicht wasserfest mit den

   3. Platlen-Membran-rtapel nach Anspruch 1 25 Dialysalorplatten verkleben, verschweißen oder auf oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits ähnliche Weue verbinden läßt. Bei bekannten Blutdie von den Membranen (3) überdeckten Vorder- dialysatoren einfacherer Bauart wird das Blut über Seiten (7) und andererseits die von den Membran- ein verzweigtes Kanalsystem in Rillen der Dialysatorenden (4) am Rande bedeckten Rückseiten (8) platten eingeleitet, die jeweils durch Membranen abder Platien (I) unmittelbar aufeinanderliegen. 30 gedeckt sind. In den Rillen der benachbarten Platte

   fließt dabei die Spüllösung, so daß ein Stoffaustausch zwischen Blut- und Spüllösung nur über die einseitige Berührungsfläche mit den Membranen erfolgen kann, während das Blut auf einer sehr viel

   35 größeren Oberfläche in Fremdberührung mit den inaktiven Dialysatorplatten steht. Der Wirkungsgrad solcher Dialysatoren ist bezogen auf das Blutfüllvolumen sehr gering, und außerdem ist der Widerstand für das Blut in den verzweigten Bahnen groß.

   Die Erfindung betrifft einen Platten-Membran- 40 Es wird daher bei Blutdialysatoren angestrebt, das Stapel für Plattendialysatoreii mit deckungsgleich Blut als dünnen Film jeweils zwischen zwei Memaufeinandergeschichteten, flüssigkeitsleitenden Plat- branen strömen zu lassen, so daß wesentlich verteil, die für die Flüssigkeitsführung mit einem zwi- größerte Berührungsflächen für den Stoffaustausch sehen randlichen, einander gegenüberliegenden zur Verfügung stehen. Bei solchen Dialysatoren bc-Dichtschullern angeordneten Profil versehene, von 45 steht jedoch noch eine viel größere Schwierigkeit, jeweils einer Membran überdeckte Vorderseiten und den Blutraum zwischen den Membranen abzudichten, glatte Rückseiten haben, wobei die Vorderseiten Dies ist insbesondere an den Stellen der Fall, wo das und die Rückseiten benachbarter Plätten aneinander- Blut zwischen die Membranen eintritt, die jeweils liegen. wieder zwischen zwei Dialysatorplatten angeordnet

   Die mit derartigen Platten-Membran-Stapcln ver- 50 sind.

   sehenen Dialysatoren haben ein weites Anwendungs- Bei derartigen bekannten Dialysatoren werden

   gebiet. Sie werden zur Trennung von Flüssigkeiten deshalb in den Blutraum jeweils zwischen zwei begelöster Stoffe eingesetzt, insbesondere zur Trennung nachbarten Platten besondere Anschluß- und Veivon Kolloiden von darin befindlichen molekular- teilerstücke eingedichtet. Dazu besitzen die Platten dispersen Stoffen mit kleinerem Teilchendurch- 55 Aussparungen, in die die Anschluß- und Verteilermesser. In abgewandelten Ausführungen können stücke formschlüssig eingelegt werden können. Diese diese Plattendialysatoren auch für den Stoffaustausch Anordnung bringt vor allem den Nachteil, daß zwischen Flüssigkeiten und Gasen, z. B. als künst- solche Dialysatoren eine große Bauhöhe haben und liehe Lungen, als Gastauscher — beispielsweise in außerdem der Zusammenbau infolge Einlegens der Foriu künstlicher Kiemen — oder auch als Wärme- 60 einzelnen Anschluß- und Verteilerstücke langwierige tauscher zwischen zwei strömungsfähigen Medien, je Arbeitsgänge erfordert.

   nach Wahl der Membranen, die die miteinander in Bei weiterhin bekannten Ausführungen erfolgt die

   Stoffaustausch oder Wärmeaustausch tretenden Me- Verbindung zwischen den Dialysatorplatten und dien voneinander trennen, eingesetzt werden. -membranen stets durch eine sogenannte Werkstoff-

   Ein besonderes Anwendungsgebiet für Platten- 65 paarung, wobei aus den erwähnten Gründen darauf dialysatoren ist die extrakorporale Hämodialyse. zu achten ist, daß die Klebe- und Schweißstellen bei Hierbei übernimmt eine semipermeable Membran Zellglasmembranen keiner Wasserberührung ausdie Aufgabe des physiologischen Filters der GIo- gesetzt werden dürfen. Da diese Bedingung bei Blut-