DE2634369A1 - Stoffaustauschvorrichtung - Google Patents

Description

27.548

ERIKA, INC.
Englewood Cliffs, New Jersey, Y.St.A.

Stoffaustauschvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Stoffaustauschvorrichtung mit einer gefältelten Membran.

Bei Stoffaustauschvorrichtungen, wie sie z.B. aus den US-PSen 3 508 662 und 3 712 474 bekannt sind, sind gewöhnlich flache rechteckige, rohrförmige Membranen vorhanden, deren offene Enden gekräuselt bzw. zusammengefaßt und mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen am Umfang von Anschlußstopfen verbunden sind. Dieses Verfahren zum Anschließen der Membranen führt zur Entstehung von Taschen oder toten Räumen innerhalb einer solchen Membran, die beim Einleiten eines Fliides, z.B_e einer Körperflüssigkeit wie Blut, als "tote Räume" zur Wirkung kommen. Diese toten Räumen liegen außerhalb des Flujdstroms und verhindern ein Zirkulieren des darin eingeschlossenen Fluides, was zur Folge hat, daß die eingeschlossene Flujdmenge stagniert, und daß im Falle von Blut die Gefahr des Entstehens von Gerinnseln oder Klumpen besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Membranen für Stoffaustauschvorrichtungen zu schaffen, bei denen das Entstehen toter Räume im wesentlichen vermieden ist, bei denen solche toten Räume auch dann im wesentlichen nicht entstehen, wenn die Membranen mit den zugehörigen Einlaß^und Auslaßanschlüs·=* sen einer Stoffaustauschvorrichtung verbunden werden, bei denen

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sich das zugeführte Fluid leicht verteilen läßt, bei denen das Ableiten des Fluües problemlos möglich ist, und bei denen sich während der Herstellung einer Verbindung zu einem Anschlußstück Falten nur in einem minimalen Ausmaß ausbilden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist durch die Erfindung eine Stoffaustauschvorrichtung geschaffen worden, bei der eine flache, rechteckige, rohrförmige Membran vorhanden ist, die im Bereich jeder Ecke eines durch die Membran gebildeten abgeflachten, rohrförmigen Beutels vorbestimmte Falten aufweist, welche mit den Einlaß- und Auslaßanschlüssen der zugehörigen Stoffaustauschvorrichtung verbunden werden können; zu den Falten gehören Materialbschnitte der Membran, die sich über einen ausreichenden Teil der Breite der Ecken erstrecken, sowie Abschnitte, die sich über einen ausreichenden Teil der Länge der Ecken erstrecken, so daß innerhalb der Membran im wesentlichen kein toter Raum vorhanden ist, und daß die Membran im wesentlichen geradlinig verlaufende, in Richtung auf ihre Enden konvergierende Randabschnitte aufweist, die sich so zu den Anschlüssen erstrecken, daß ein Flu'd die Membran kontinuierlich durchströmen kann und sich leicht wieder aus der Membran abführen läßt. Hierbei sind die Falten zweckmäßig nach hinten bzw. innen gegen die untere Wand der Membran umgelegt und in die betreffenden Anschlüsse eingesteckt. Ferner ist durch die Erfindung ein Verfahren geschaffen worden, das es ermöglicht, bei einer flachen, rechteckigen, rohrförmigen Membran für eine Stoffaustauschvorrichtung das Entstehen toter Räume im wesentlichen zu vermeiden.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer flachen, rechteckigen, rohrförmigen Membran bekannter Art, bei der das dargestellte Ende auf bekannte Weise

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ORIGINAL INSPECTED

zusammengefaßt bzw. gekräuselt und mit einem Anschlußstück verbunden ist;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer flachen, rechteckigen, rohrförmigen Membran, die in der erfindungsgemäßen Weise mit Falten versehen und mit einem auf bevorzugte Weise ausgebildeten Verteilerbzw. Sammelstück verbunden ist;

Fig. 3 eine verkürzte perspektivische Darstellung einer abgewickelten, erfindungsgemäß mit Falten versehenen Membran, deren Enden an in bevorzugter Weise ausgebildete Einlaß- und Auslaß-Verbindungsstücke angeschlossen sind; und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer montierten Stoffaustauschschlange mit einer gemäß der Erfindung mit Falten versehenen Membran.

In Fig. 1 ist das bis jetzt gebräuchliche bekannte Verfahren zum Verbinden eines Endes 10 einer flachen, rechteckigen, halbdurchlässigen, rohrförmigen Membran 11 mit einem Anschlußstück 12 dargestellt. Solche Membranen bestehen vorzugsweise aus dem schlauchförmigen Material, das unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Cuprophan" von der Firma Enka Glanzstoff, Wuppertal, Bundesrepublik Deutschland, auf den Markt gebracht wird. Gemäß diesem bekannten Verfahren wird die Membran an ihrem offenen Ende zusammengefaßt bzw. am Umfang eines Stopfens gebündelt und dann in ein Deckelteil eingedrückt. Hierbei entstehen auf regellose Weise Taschen oder tote Räume und Falten im Bereich des Anschlußendes, wie es aus Fig. 1 ersichtlich ist. Diese Taschen oder toten Räume halten einen Teil der betreffenden Körperflüssigkeit, z.B. von Blut, zurück, das in die Membran 11 eingeleitet wird, und sie verhindern, daß das eingeschlossene Blut die Membran 11 an ihrem Eintrittsende 10 oder an ihrem Austrittsende durchströmt. Dies hat zur Folge, daß das

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Flu'd stagniert. Handelt es sich hierbei um Blut, besteht die Gefahr der Bildung von Gerinnseln, woraus sich eine Schädigung der Stoffaustauschvorrichtung ergeben kann, wenn die Gerinnsel fortgeschwemmt werden und die Einlaß-und Auslaßkanäle verstopfen; außerdem besteht die Gefahr, daß solche Gerinnsel in den Blutkreislauf des Patienten gelangen und zu Schädigungen Anlaß geben.

Gemäß Fig. 2 sind die genannten toten Räume bei einer erfindungsgemäßen Membran 11A dadurch im wesentlichen vermieden, daß die Membran mit Falten 16 und 18 in Form dreieckiger Abschnitte versehen ist, die den Eckenteilen 15 und 17 der Membran zugeordnet sind, die mit ihrem Ende einen Anschlußabschnitt zum Herstellen einer Verbindung zu einem Anschluß 12A umschließt. Der Anschluß 12A ist vorzugsweise als Verteiler- bzw. Sammeleinrichtung ausgebildet, wie es in der gleichzeitig mit der vorliegenden Patentanmeldung hinterlegten Patentanmeldung mit dem Titel (unser Zeichen 27.545) beschrieben ist. Jedoch könnte man den Anschluß 12A auch durch einen beliebigen anderen, auf bekannte Weise ausgebildeten Anschluß für Stoffaustauschvorrichtungen ersetzen, der mit dem Anschlußteil mit einem Festsitz zusammenarbeitet.

Um die Falten 16 und 18 auszubilden, wird die Membran 11A allgemein diagonal zu den Eckenteilen 15 und 17 gefalzt, und hierbei werden die gefalzten Teile so nach innen umgelegt, daß sie in Überlappungsberührung mit dem Material der Membran kommen. Vorzugsweise werden die Falten 16 und 18 zur Anlage an der unteren Wand der Membran 11A gebracht, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Falten 16 und 18 erstrecken sich jeweils über einen ausreichenden vorbestimmten Teil der Breite der Eckenteile 15 und 17 der Membran sowie über einen ausreichenden vorbestimmten Teil der Länge dieser Eckenteile, so daß keinerlei toter Raum innerhalb der mit dem Anschluß 12A verbundenen Membran vorhanden ist. Außerdem wird hierdurch die Anzahl der im Material der Membran entstehenden zusätzlichen

"Verteiler bzw. Sammler zur Verwendung bei einer Stoffaustauschvorrichtung¹¹

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- 5 Falten auf ein Minimum verringert.

Verwendet man eine Membran 11A mit einer Breite von etwa 210 mm in Verbindung mit Anschlüssen der in der vorstehend genannten Patentanmeldung beschriebenen Art, die eine Länge von etwa 150 mm haben, erhalten die dreieckigen Abschnitte und 18, die mit den sich durch die Eckenteile 15 und 17 erstreckenden Falten versehen sind, eine Breite von etwa 30 mm und eine Länge von etwa 50 bis 75 mm, wobei die längere Seite jedes dreieckigen Abschnitts 16 und 18 im Bereich der Längskanten 20 und 22 der Membran allgemein in der Längsrichtung verläuft. Daher hat die der Hypotenuse entsprechende diagonale Falte eine Länge von etwa 58 bis 80 mm. Infolgedessen ist die längere Seite bzw. die Länge jedes dreieckigen Abschnitts und 18 gegenüber der kürzeren Seite bzw, der Breite im Verhältnis von etwa 1,67:1 bis etwa 2,5:1 größer, doch werden auch zwischen etwa 1,5:1 und etwa 5:1 liegende Werte dieses Verhältnisses als annehmbar betrachtet. Die Falten begrenzen geradlinige, in Richtung auf die Enden der Membran konvergierende Begrenzungskanten 24 und 25, die sich so zu dem Anschluß 12A erstrecken, daß im wesentlichen keine toten Räume vorhanden sind, daß eine gleichmäßige Strömungsverteilung eines Fludes gewährleistet ist, das zu dem Anschluß 12A oder von diesem weg in Richtung auf die Membran strömt, und daß sich das Fluid problemlos aus der Membran ableiten läßt.

In Fig. 3 ist die abgewickelte Membran 11A als an ihren Enden 1OA und 26 mit einem Einlaßanschluß 12A und einem Auslaßanschluß 28 verbunden dargestellt, wobei die Eckenteile 15» und 34, 36 mit Falten 16, 18 bzw. 30, 32 versehen sind. Bei der Herstellung einer Stoffaustauschvorrichtung 38 der in Fig. 4 dargestellten Art werden jedoch vorzugsweise zuerst die Falten 16 und 18 am Ende 10A der Membran 11A ausgebildet, woraufhin die gefaltete Membran mit dem Einlaßanschluß 12A verbunden wird. Dann wird, der Einlaßanschluß 12A gemäß Figo auf einen Kern 42 aufgesetzt, und ein Stützsieb 40 wird um den

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Kern 42 herum teilweise mit der Membran umwickelt. Dann werden die Falten 30 und 32 am anderen Ende 26 der Membran ausgebildet, bevor dieses Ende mit dem Auslaßanschluß 28 verbunden wird. Hierauf wird das Aufwickeln der Membran 11A und des Stützsiebes 40 zu Ende geführt, wobei der Auslaßanschluß 28 seine endgültige Lage erhält, um die Stoffaustauschschlange 38 zu bilden. Die Vorrichtung 38 läßt sich auf vorteilhafte Weise in Verbindung mit einer künstlichen Niere bzw. einem Dialysator oder einer Sauerstoffanreicherungseinrichtung benutzen.

Ansprüche:

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Claims (9)

- 7 -ANSPRÜCHE

1.· Stoffaustauschvorrichtung mit einem Stützsieb und einer flachen, rechteckigen, rohr- bzw. schlauchförmigen Membran, deren Enden mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eckenteile (15, 17, 34, 36) der mit den Anschlüssen (12A, 28) verbundenen Enden (IOA, 26) der flachliegenden, rechteckigen, schlauchförmigen Membran (HA) mir vorbestimmten Falten (16, 18, 30, 32) versehen sind, die sich jeweils über einen ausreichenden Teil der Länge der Eckenteile und einen ausreichenden Teil der Breite der Eckenteile erstrecken, so daß innerhalb der Membran im wesentlichen keine toten Räume vorhanden sind, und daß die Membran im wesentlichen geradlinigverlaufende, in Richtung auf ihre Enden konvergierende Randabschnitte (24, 25) aufweist, die zu den Anschlüssen führen, um ein kontinuierliches Hindurchströmen eines Fluti.es durch die Membran zu gewährleisten und das Abführen des Fluides aus der Membran zu erleichtern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Falten (16, 18, 30, 32) in Überlappungsberührung mit der unteren Fläche der Membran (HA) stehen»

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Falten (16, 18, 30, 32) eine dreieckige Form haben, daß das Verhältnis zwischen ihrer Länge und ihrer Breite etwa 1,5:1 bis etwa 5:1 beträgt, und daß sich die längeren Seiten der vorbestimmten Falten allgemein in Richtung der Längskanten (20, 22) der Membran (HA) erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (38) einen Bestandteil einer künstlichen Niere mit einem durch die Membran (HA) verlaufenden Blutströmungsweg bildet.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Falten (16, 18, 30, 32) eine dreieckige Form haben, daß das Verhältnis zwischen ihrer Länge und ihrer Breite etwa 1,67:1 bis etwa 2,5:1 beträgt, und daß sich die längeren Seiten der vorbestimmten Falten allgemein in Richtung der Längskanten (20, 22) der Membran (11A) erstrecken,,

6. Stoffaustauschvorrichtung mit einem Stützsieb und einer flachliegenden, rechteckigen, schlauchförmigen Membran, deren Enden mit Einlaß- und Auslaßanschlüssen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Eckenteile (15, 17, 34, 36) der Enden (10A, 26) der flachliegenden, rechteckigen, schlauchförmigen Membran (11A), die mit den Anschlüssen (12A, 28) verbunden sind, mit vorbestimmten dreieckigen Falten (16, 18, 30, 32) versehen sind, die in Überlappungsberührung mit einer Fläche der Membran angeordnet sind, daß bei den vorbestimmten dreieckigen Falten das Verhältnis zwischen ihrer Länge und ihrer Breite etwa 1,5:1 bis etwa 5:1 beträgt, daß sich die längeren Seiten der vorbestimmten Falten allgemein in Richtung der Längskanten (20, 22) der Membran erstrecken, so daß innerhalb der Membran im wesentlichen keine toten Räume vorhanden sind, und daß die Membran im wesentlichen geradlinige, in Richtung auf ihre Enden konvergierende Randabschnitte (24, 25) aufweist, die sich zu den Anschlüssen erstrecken, so daß ein kontinuierliches Hindurchströmen eines Flu'des durch die Membran gewährleistet ist und sich das Flu'd leicht aus der Membran abführen läßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (38) einen Bestandteil einer künstlichen Niere mit einem durch die Membran (11A) verlaufenden Blutströmungsweg bildet, daß bei den vorbestimmten dreieckigen Falten (16, 18, 30, 32) das Verhältnis zwischen ihrer Länge und ihrer Breite etwa 1,67:1 bis etwa 2,5:1 beträgt, und daß die Falten in Berührung mit der unteren Wand der Membran angeordnet sind.

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8. Verfahren, das es bei einer flachliegenden, rechteckigen, schlauchförmigen Membran für eine Stoffaustauschvorrichtung ermöglicht, das Vorhandensein toter Räume im wesentlichen zu verhindern, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ende einer schlauchförmigen Membran um einen Teil eines Anschlusses herumgelegt wird, daß an den Eckenteilen des den genannten Teil des Anschlusses umschließenden Endes der Membran vorbestimmte Falten gebildet werden, daß die Falten so zur Anlage an der Membran gebracht werden, daß sie bei der Membran im wesentlichen geradlinige, in Richtung auf den Anschluß konvergierende Randabschnitte bilden, die zu dem Anschluß führen, daß Teile der vorbestimmten Falten in den Anschluß eingesteckt werden, bevor die Herstellung der Verbindung mit dem Anschluß zu Ende geführt wird, und daß sämtliche vorstehend genannten Schritte beim anderen Ende der Membran in Verbindung mit einem zweiten Anschluß wiederholt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten Falten eine dreieckige Form erhalten, und daß sie so gefaltet werden, daß sie in Berührung mit der unteren Wand der schlauchförmigen Membran kommen*·

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