DE3049247A1 - Dialysemembranhohlfaden - Google Patents

Description

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Dialysemembranhohlfaden

Akzo GmbH Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine aus zwei oder mehreren fest aneinanderheftenden Schichten bestehende Dialysemeinbran in Hohlfadenform mit durchgehendem Hohlraum und über den Umfang und die Länge gleichbleibender Wandstärke aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde.

In der deutschen Patentanmeldung P 28 48 601.3 wird eine Dialy£;«.MiK'iiibr.in beschrieben, die aus Cuoxamlösungen regeneriert, wurde, in Form oinos RohlJ'adons mit durchgehendem Hohlraum un-1 dadurch gekennzeichnet ist, daß der Fadenquerschnitt senkrecht zur Fadenachse so ausgebildet ist, daß die Wand der Hohlfäden längs ihres Umfanges mindestens ein-

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! mal kontinuierlich bis zu einer Maximaldicke zunimmt und

• bis zu einer Minimaldicke abnimmt.

j Aus den deutschen Offenlegungsschriften DE-OS 27 05 733 und

j DE-OS 27 05 735 sind aus zwei oder mehreren Schichten aufge-

i baute Dialysemembranen in Hohlfaden- Flachfolien- und

i Schlauchfolienform bekannt. Durch die mehrschichtige Aus-

'_ bildung wurde eine größere Lecksicherheit der Membranen er-

j zielt. Außerdem gestattet die mehrschichtige Ausbildung der

- Membran gegebenenfalls eine chemische Verankerung von Be-

t handlungsmitteln, beispielsweise Heparin.

j Es hat sich gezeigt, daß bei der zuerst genannten Patentan-

j meldung hervorragende Permeabilitäten erzielt werden. Leider

I ""* besteht bei diesen exzentrischen Hohlfaden eine erhöhte Ge-

• fahr von Leckstellen im dünnen Wandbereich.

I Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Dialysemem-

bran in Hohlfadenform mit durchgehendem Hohlraum so zu ge-

j stalten, daß die erhöhte Gefahr von Leckstellen im dünnen

\ Wandbereich stark vermindert ist und die Vorteile der ex-

! zentrischen Hohlfaden erhalten bleiben.

j Gelöst wird diese Aufgabe mit Dialysemembran der eingangs

j genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß min-

j destens bei zwei Schichten längs deren Umfanges die Schichtdicke mindestens einmal kontinuierlich bis zu einer Maximal-

i dicke zunimmt und bis zu einer Minimaldicke abnimmt, wobei

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sich dir Schichtdicken an jeder Stelle des Umfanges zu einer längs des UmIanyes gleichbleibenden Wandstärke ergänzen.

in besonderer V/eise kann die erfindungsgemäße Dialysemembran so gestaltet werden, daß bei mehrfacher Zu- und Abnahme der Schichtdicke die Bereiche mit Maximaldicke und die Bereiche mit MLnimaldicke jeweils etwa gleiche Abstände auf dem Umfang aufweisen.

Vorteilhaft ist es, wenn alle Bereiche mit Maximaldicke bzw. mit Minimaldicke innerhalb einer Schicht untereinander gleich dick sind.

Für diese Ausbildungsformen lassen sich besonders einfach entsprechende Spinndüsen für die Herstellung der erfindungsgemäßon Dialysemembranen gestalten, insbesondere dann, wenn vorzugsweise alle Bereiche mit Maximaldicke bzw. Minimaldicke jeder Schicht jeweils untereinander gleich dick sind.

Allgemein werden wegen des übersichtlichen Strömungsverhältnis se kreisförmige Strömungsquerschnitte bevorzugt. Daraus ergibt sich auch bei den erfxndungsgemäßen Dialysemembranen in Kohlfadenform eine besondere Ausbildungsform dadurch, daß die Schichtdicke der Schichten des Hohlfadens so zu- und abnimmt, daß Fadenumfang und Hohlraumumfang im wesentlichen kreisförmig vorliegen und die Mittelpunkte dieser beiden Kreise übereinstimmen.

Hon LL'ädcn Tür Dialyscmombranen besitzen im allgemeinen einen Aui'ondurchmesccr von 100 bis 1 .000 ,um bei Wandstärken von ca. 10 bis 100 .um.

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Bei der erfindungsgemäßen Hohlfadendialysemembran beträgt die Minimaldicke einer Schicht vorzugsweise 2 bis 9 um und das Verhältnis von Maximaldicke zu Minimaldicke beträgt vorzugsweise 2 bis 6.

Die erfindungsgemäßen Dialysemembranen können in analoger Weise nach dem in der DE-OS 27 05 733 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, daß sie aber auch in analoger Weise nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 29 06 576.7 beschriebenen Vorfahren hcr:.;tol.lbar s ind.

Der Vorteil der erhöhten Permeabilität, wie er mit exzentrischen Hohlfaden erzielt wird, läßt sich dann besonders gut aufrechterhalten, wenn die erfindungsgemäßen Dialysemembranhohlfäden mittels eines Verfahrens hergestellt werden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei oder mehrere Cellulosecuoxamlösungen durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste, der gewünschten Hohlfadenform angepaßte Schlitze und eine zentrale Bohrung, durch die eine den Hohlraum bildende Flüssigkeit geführt wird, aufweisende Spinndüse ausgepreßt und in ein Fällbad geleitet werden, wobei die Konzentrationen an Cellulose der zwei odor mehr Ccllulosecuoxamlösungen unterschiedlich sind.

Vorzugsweise ist die Cellulosekonzentration der Cellulosecuoxamlösung, die dem der zentralen Bohrung benachbarten Schlitz zugeführt wird, höher als die Cellulosekonzentrationen der anderen Cuoxamlösungen.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Cellulosekonzentration der Cellulosecuoxamlösungen

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zwischen 5 und 12 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Cuoxamlösungen.

Figur 1 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Ui a 1 y:jernonibran, wobei die Schiclitdicke der Schichten 2,3 des Hohlf adnns 1 £jo zu- und abnehmen, daß Fadenunil.imj und Ilohlraumumfang im wesentlichen kreisförmig vorliegen und die Mittelpunkte des inneren und des äußeren Kreises übereinstimmen.

Figur 2 zeigt den Querschnitt einer anderen erfindungsgemäßen Dialysemembran mit dreifacher Zu-und Abnahme der Schichtdicke, wobei die Bereiche mit Maximaldicke und die Bereiche mit Minimaldicke jeweils etwa gleiche Abstände auf dem Umfang aufweisen. Auch hier ist mit 1 der Hohlfaden als solcher und dio Schichten mit 2,3 bezeichnet.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung weiter erläutert:

Beispiel 1

Herstellungsbeispiel

Durch eine Hohlfadenspinndüse mit zwei getrennt gespeisten, der gewünschten Hohlfadenform (Figur 1) angepaßten, Schlitzen und einer zentralen Bohrung für die den Hohlraum bildende Flüssi <keit (Isopropylmyristat) wurden zwei Cuoxamlösungen in ein Fällbad, welches 125 g/l Natriumhydroxid in Wasser enthielt, extrudiert. Die Cuoxamlösung, die dem inneren Schlitz zugeführt wurde, hatte folgende Zusammensetzung: 9 Gew.-% Cellulose, 4 Gew.-"J Cu als basisches Kupfersulfat und 7 Gew.-% NII- sowie Wasser.

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Dem äußeren Schlitz der Hohlfadenspinndüse wurde eine Cuoxamlösung mit der Zusammensetzung 6 Gew.-% Cellulose, 4 Gew.-% Cu als basisches Kupfersulfat, 7 Gew.-% NH, sowie Wasser, zugeführt -

Nach dem Auswaschen des Hohlfadens mit verdünnter Schwefel-J säure und Wasser und dem Trocknen, entsprach der Querschnitt

des Hohlfadens der Fig. 1 und die Wandstärke betrug 16 um, wobei die Maximaldicke jeder Schicht 12 um und die Minimaldicke 4 um betrugen. Der Durchmesser des Hohlfadens betrug 230 um.

Entsprechend wurde durch eine Hohlfadenspinndüse, die einen einer exzentrischen Hohlfadenquerschnittsform angepaßten Schlitz und eine zentrale Bohrung aufwies, eine Cuoxamlösung mit der Zusammensetzung 9 Gew.-% Cellulose, 4 Gew.-% Cu als basisches Kupfersulfat, 7 Gew.-% NH^ sowie Wascor, durch den Schlitz und eine hohlraumbildende Flüssigkeit durch die zentrale Bohrung in ein Fällbad, bcsfehend aus 125 g/l Natriumhydroxid und Wasser extrudiert. Nach den üblichen Wäschen in verdünnter Schwefelsäure und Wasser und dem Trocknen wurde ein Hohlfaden erhalten, dessen Innendurchmesser 215 um betrug, dessen minimale Wanddicke 6 um und dessen maximale Wanddicke 26 um betrug. Dieser Verglexchshohlfaden entsprach einem solchen, gemäß deutscher Offenlegungsschrift 28 48 601.

Beispiel 2

Prüfung auf Lecksicherheit

Hinter der Trockenzone der Hohlfadenspinnmaschine, die für

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die Versuche zu Beispiel 1 eingesetzt worden waren, wurde ein Walzenpaar angeordnet, über welches die Fäden mit 180° Umschlingung geführt, bevor sie auf Spulen aufgewickelt wurden. Es wurden während des Zeitraumes zur Herstellung von je 250 Spulen ä 10 km Länge entsprechend 4.000 m² die Flecke gezählt, die beim Überlauf einer Leckstelle über die Walzen dadurch entstanden, daß ein Tropfen der hohlraumbildenden Flüssigkeit ein Leck ausgetreten war. Die Walzen waren mit Gummi einer Shore-Härte von mehr als 300° beschichtet. Der jeweils auftretende Fleck war gut sichtbar und wurde nach dem Zählen mit Äthanol abgewischt.

Bei dem erfindungsgemäßen Hohlfaden wurde ein Leck auf 1.000 m² Hohlfadenoberfläche gefunden, während beim Vergleichshohlfaden ein Leck auf 90 m^a Hohlfadenoberfläche ermittelt wurde. Die Leckhäufigkeit wurde also auf weniger als 1/10 beim erfindungsgemäßen Hohlfaden gesenkt, gegenüber dem Vergleichshohlfaden.

Beispiel 3

Vorwendung des Dialysemembranhohlfadens zur Hämodialyse Aus dom erfindungsgemäßen Hohlfaden und dem Vergleichshohlfaden wurden Hohlfadenbündel hergestellt, die in einem Hohlfadentestdialysator eingebaut und unter Standardbedingungen geprüft wurden.

Die Testmethode ist beschrieben in "Evaluation of Hemodialyzers and Dialysis Membranes" Report of a study group for the artificial kidney - chronic urema program 1977;

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Elias Klein et al. US Department of Health Education and Weifare. Bethesda, Maryland 20014 Publ. No. NIH 77-1294.

Verglichen wurden die nach Beispiel 1 hergestellten Dialysemembranen. Der Lösungsfluß betrug 200 ml/min und der Dialysatfluß 500 ml/min. Die Vitamin B 12 Cearance betrug .sowohl beim erfindungsgemäßen Hohlfaden als auch beim Vergleichshohlfaden 44 ml/min. Die Ultrafiltrationsrate wurde bei beiden Hohlfadentypen zu 4,0 ml/h m² * mm Hg ermittelt.

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Claims (10)

Γ Π A3GW31970 Patentansprüche

1. Aus zwei oder mehreren fest aneinanderhaftenden Schichten bestehende Dialysemembran in Hohlfadenform mit durchgehenden Hohlraum und über den Umfang und die Länge gleichbleibender Wandstärke, aus Cellulose, die aus Cuoxanlösungen regeneriert wurde, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens bei zwei Schichten längs deren Umfanges die Schichtdicke mindestens einmal kontinuierlich bis zu einer Maximaldicke zunimmt und bis zu einer Minimaldicke abnimmt, wobei sich die Schichtdicken an jeder Stelle des Umfanges zu einer längs des Umfanges gleichbleibenden Wandstärke ergänzen.

2. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrfacher Zu- und Abnahme der Schichtdicke die Bereiche mit Maximaldicke und die Bereiche mit Minimaldicke jeweils etwa gleiche Abstände auf dem Umfang aufweisen.

3. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bereiche mit Maximaldicke bzw. mit Minimaldicke innerhalb einer Schicht untereinander gleich dick sind.

4. Dialysemembran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bereiche mit Maximaldicke bzw. Minimales

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dicke jeder Schicht jeweils untereinander gleich dick sind.

5. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Schichten des Hohlfadens so zu- und abnimmt, daß Fadenumfang und Hohlraumumfang im wesentlichen kreisförmig vorliegen und die Mittelpunkte diener beiden Kreise übereinstimmen.

6. Dialysomenibran aus Cellulose, nach den Ansprüchen 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Minimaldicke 2 bis 9 ,um beträgt.

7. Dialysemembran aus Cellulose nach den Ansprüchen 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Maximaldicke zu Minimaldicke 2 bis 6 beträgt.

8. Verfahren zur Herstellung einer Dialysemembran in Hohlfadenform nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere Cellulosecuoxamlösungen durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste, der gewünschten Hohlfadenform angepaßte Schlitze und eine zentrale Bohrung, durch die eine den Hohlraum bildende Flüssigkeit geführt wird, aufweisende Spinndüse ausgepreßt und in ein Fällbad geleitet werden, wobei die Konzentrationen an Cellulose der zwei oder mehr Cellulosecuoxamlosungen unterschiedlich sind.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Cellulosekonzentration der Cellulosecuoxamlösung, die dem der zentralen Bohrung benachbarten Schlitz zugeführt wird, höher ist, als die Cellulosekonzentrationen der anderen Cuoxamlösungen.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet/ daß die Cellulosekonzentration der Cellulosecuoxamlösungen zwischen 5 und 12 Gew.-% beträgt.