DE2746542A1

DE2746542A1 - Hohlfaserdurchlaessigkeitsgeraet

Info

Publication number: DE2746542A1
Application number: DE19772746542
Authority: DE
Inventors: Yasushi Joh
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1977-10-17
Publication date: 1978-04-20
Also published as: JPS5348976A; CA1089370A; FR2367520B1; DE2746542C2; GB1550774A; US4187180A; FR2367520A1; JPS5543806B2

Description

Dipl. Ug. H. MITSCHERLICH D-8000 MÜNCHEN 22 Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN SteinsdorfstraßelO Dr.rer.not. W. KÖRBER » "^ / " " £ Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS 27 4 O PATENTANWÄLTE h

NIPPON ZEON CO., LTD.
6-1, Marunouchi 2-chome,
Chiyoda-Ku
Tokyo/JAPAN

Hohlfaserdurchlässlgkeitsgerät Erfindungsgegenstand:

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Hohlfaserdurchlässigkeitsgeräte und insbesondere ein Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät, bei welchem ein Durchlässigkeitsbereich eines Gehäuses ein Bündel hohler Fasern enthält und Materialien durch die Membranen, welche durch die durchlässigen Wände der hohlen Pasern zwischen einem entlang der Außenseiten der hohlen Fasern strömenden Strömungsmittel und einem anderen entlang der Innerzeile der hohlen Fasern strömenden Strömungsmittel selektiv durchdringen können. Die Durchdringung kann auf den Grundsätzen der Osmose, Dialyse, Ultrafiltrierung, umgekehrten Osmose oder dgl. beruhen.

Stand der Technik:

Ein herkömmliches Hohlfaserdurchläesigkeitsgerät wird beispielsweise für Hemodialysatoren verwendet, wobei giftige Stoffe von dem Blut eines Patienten, der Nierenleiden hat oder an medizinischer Vergiftung leidet, entfernt werden. Ein derartiges Gerät wird auch als Kunstlunge verwendet, bei welcher Sauerstoff und Kohlenstoffdioxyd ausgetauscht werden, um den Blutsauer stoff gehalt zu erhöhen. Ferner wird das Gerät zur Reinigung

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oder Entsalzung von Wasser in einem Gerät für Gegenosmose verwendet.

Die vorliegende Erfindung kann daher bei Osmose-, Dialyse-, Ultrafiltrierungs- und Gegenosmosegeräten einzeln oder in Kombination in höchst geeigneter Weise verwendet werden, bei welchen ein verhältnismäßig großer wirksamer Oberflächenbereich einer Membran für das Volumen gewünscht wird.

In den Hemodialysator dringen Stoffwechselabfälle oder überschüßige Ionen durch die Wandmembranen aus dem Blut des Patienten zum Dialisat und notwendige Ionen durch die Wandmembranen aus dem Dialisat zum Blut aufgrund des Donnanschen Membrangleichgewichts infolge der Konzentrationsunterschiede zwischen dem Blut und de Dialisat durch, wobei Wasser aus dem Blut duroh Ultrafiltrierung beseitigt wird.

Die herkömmlichen Hemodialysatoren werden im allgemeinen in solche der Spiral- oder Spulen-, Platten- und Hohlfaserart eingeteilt. Diese Arten haben Vorteile bzw. Nachteile.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel des herkömmlichen Hohlfaser-Hemodialysatore. Bei diesem Gerät 10 sind die Hohlfasern 5 in dem oberen bzw. unteren Endabsohnitt des Gehäuses 1 mit Polyurethan befestigt. Die abgeschnittenen Enden der Hohlfasern 5 öffnen zu Abteilen, welche durch den oberen bzw. unteren Deckel oder Verschluß des Gehäuses 1 gebildet sind.

Blut 36 von der Arterie des Patienten wird während der Dialyse in das Gehäuse 1 durch ein Bluteinlaßrohr Ik eingeführt. Während das Blut J6 durch die Innenräume der Hohlfasern 5 hindurch strömt, wird zwischen dem Blut 36 und dem Dialisat 35 eine Dialyse herbeigeführt, welches entlang der Außenräume der Hohlfasern 5 strömt. Stoffwechselabsonderungen, wie z.B. Harnstoff, Harnsäure und Creatinin, werden von dem Blut 36 beseitigt. Das gereinigte Blut 36 wird duroh das Blutauelaßrohr 15 aus dem Gehäuse 1 ausgelassen und zur Vene des Patienten

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zurückgeführt. Während der Dialyse kann Wasser aus dem Blut 36 durch Ultrafiltrieren entfernt werden. Die beiden Hemodialysatoren, wie oben beschrieben, verwendeten Hohlfasern ergeben einen verhältnismäßig großen wirksamen Oberflächenbereich der Membran entsprechend der Größe des Gerätes. Daher kann der Dialysator dieser Bauart kleiner als der Dialysator nach der herkömmlichen Bauart sein, wie ζ .B. der Spielraumart oder nach der KiHart. Das Blutgrundvolumen des Hohlfaserdialysators kann daher kleiner sein, was für den Patienten während der Dialyse vorteilhaft ist. Der Dialysator ist auch leichter zu handhaben.

Dieser Hohlfaserhemodialysator hat zwar viele Vorteile, jedoch auch die nachfolgenden Nachteile:

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind tausende der Hohlfasern 5 in dem Durchlässigkeitsbereich des zylindriahen Gehäuses 1 eng gebündelt. Es ist schwierig, daß das Dialisat 35 gleichmäßig durch das Gesamtbündel 6 hindurch fließt. Das Dialisat 35 strömt hauptsächlich um den Außenumfangsbereich des Bündels 6 herum neben der Innenwand des Gehäuses 1, wobei die Dialyse in dem Mittelbereich des Bündels 6 äußerst gering als Leistung ist. Die meisten Gehäuse der handelsüblichen Hohlfaserdialysatoren sind zylinderförmig. Das zylindrische Gehäuse kann vom Gesichtspunkt der Einfachheit der Konstruktion und des leichten Zusammenbaues ideal sein. Da jedoch zahlreiche Hohlfasern, beispielsweise zehntausend Hohlfasern in dem Durchlässigkeitsbereich eng gebündelt sind, ist es unmöglich, den Nachteil zu beseitigen, der darin besteht, daß das Dialisat nicht durch den Mittelbereich des Hohlfaserbündels hindurch fließt. Falls der Durchmesser des zylindrischen Gehäuses auf ein Drittel herabgesetzt wird, damit der Mittelbereich des Hohlfaserbündels mit dem Dialisat durchgeflossen wird, so würde die Länge des Durchlässigkeitsbereiches, nämlich der Hohlfasern, um das dreifache vergrößert sein, um denselben Gesamtmembranbereich der Hohlfasern aufrechtzuerhalten. Ein derartiges Gerät ist nicht nur unhandlich, sondern führt zu hohen Druokverlusten des eingeführten Blutes.

Neue Bauarten von Dialysatoren sind in der japanischen Patentschrift bzw. Offenlegungesohrift Nr. 33888/1977 bzw.

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58079/1977 offenbart, welche am 11. September 1975 in Schweden bzw. am 5. November 1975 in den USA eingereicht worden sind. Bei diesen Dialysatoren ist der Innenraum des Gehäuses durch Wände in mehr als zwei Abteilen getrennt oder abgeteilt. Die Abteile sind jeweils mit Hohlfaserbündelη gefüllt. Oialisat wird aus dem am unteren Ende des Gehäuses gebildeten Einlaßrohr eingeführt und strömt durch das erste Abteil entgegengesetzt zur Strömung des Blutes hinauf und dann zurück am oberen Endabschnitt des Abteils abwärts durch das zweite Abteil hindurch. Das Dialisat strömt wiederum am unteren Endabschnitt des zweiten Abteils zurück und aufwärts durch das dritte Abteil hindurch. Somit strömt das Dialisat in dem Gehäuse auf und ab. Schließlich strömt es aus dem am oberen Ende des Gehäuses gebildeten Auslaßrohr hinaus. Bei diesem Gerät wird das Dialisat mit Stoffen aus dem Blut nach dem Durchfluß in das erste Abteil verunreinigt, wobei das verunreinigte Dialisat weiterhin durch das zweite Abteil hindurch und ein noch mehr verunreinigtes in das dritte usw. Abteil strömt.

Bei einem anderen Beispiel der oben erwähnten Patentschriften oder Patentoffenbarungen wird das Dialisat zunächst entgegen der Strömung des Blutes in das erste Abteil zum Fließen gebracht, worauf es am oberen Endabschnitt des ersten Abteiles zurück strömt, und zwar abwärts durch eine erste Kanalstrecke· Das Dialisat strömt dann wieder aufwärts entgegengesetzt zur Strömung des Blutes in das zweite Abteil usw. Das zweite und dritte Abteil werden somit mit dem verunreinigten Dialisat durchströmt, nachdem das erste bzw. zweite Abteil durchflossen worden ist. Das Gerät gemäß den oben zitierten Patentoffenbarungen weist demgemäß den Nachteil auf, daß die Gesamtdialysewirksamkeit beeinträchtigt oder verschlechtert ist.

Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat bereits ein neuartiges Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät in der US-Patentanmeldung Nr. 653351 vorgeschlagen, welche am 29. Januar 1976

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eingereicht worden ist, wobei der Querschnitt des Durchlässigkeitsbereiches des Gehäuses flach gemacht oder länglich ausgebildet ist und Dialisat durch das ganze Hohlfaserbündel hindurch entgegengesetzt der Strömung des Blutes gleichmäßig strömt, wodurch die DialyseWirksamkeit verbessert werden kann.

Seither hat der Erfinder das vorgeschlagene Gerät weiter studiert und nunmehr ein weiter verbessertes Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät erfunden.

Problemstellung, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe;

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Hohlfascrdurchlässigkeitsgerätes (Dialysators), bei welchem ein entlang der Außenseiten der Hohlfasern strömendes Strömungsmittel durch das Hohlfaserbündel gleichmäßiger durchfließen kann, wodurch die Durchlässigkeitswirksamkeit noch mehr verbessert werden kann.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Schaffung eines Hohlfaserdialysators, bei welchem die Hohlfasern nicht in den Durchlässigkeitsbereich lokalisiert sind, sondern in dem Durchlässigkeitsbereich gleichmäßig angeordnet sind, wodurch die Dialysewirksamkeit weiter verbessert werden kann.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ferner die Schaffung eines Hohlfaserdialysators, bei welchem der Durchlässigkeitsbereich leicht mit Hohlfasern gefüllt werden kann, wodurch eine hohe Produktivität erzielbar bzw. die Produktivität verbesserbar ist.

Nach einem erfindungsgemäßen Merkmal ist bei einem Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät, bei welchem ein Durchlässigkeitsbereich eines Gehäuses ein Bündel aus Hohlfasern enthält und Stoffe durch die Membranen, welche durch die durchlässigen Wände der Hohlfasern gebildet sind, zwischen einer Flüssigkeit, welche entlang der Außenseiten der Hohlfasern strömt, und einer anderen

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Flüssigkeit bzw. einem anderen Strömungsmittel, das entlang der Innenselten der Hohlfasern strömt, selektiv durchfließen oder durchdringen, zumindest ein eingeengter oder gedrosselter Abschnitt, der zur Innenseite des Gehäuses gerichtet ist, in den Seiten des kreuzweisen Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches gebildet, wobei der Querschnittsbereich im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Hohlfasern verläuft.

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erhellen aus der nachfolgenden näheren Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungenf darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Hohlfaserdialysators, teilweise weggebrocheni

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Hohlfaserdurchlässigkeitsgerätes gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, teilweise weggebrochen;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Durchlässigkeitsbereiches des Gerätes gemäß Fig. 2 J und

Fig. 4 bis Fig. 10 Querschnittsansichten verschiedener Abwandlungen des Durchlässigkeitsbereiches.

Nun folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen. Ein Blutdialysator gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 10 beschrieben. Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Dialysetors 10. Der Querschnitt eines Durchlässigkeitsbereiches 25 des Gehäuses 1 ist im allgemeinen flach ausgebildet oder abgeflacht. Wie aus Flg. 3 klar ersichtlich, sind zwei eingeschnürte Abschnitte oder Teile oder Kontraktionsabschnitte 20 und 21 in den entgegengesetzten längeren Seiten des Querschnittes des Durohlässigkeitsbereiches 25 symmetrisch gebildet. Der Durchlässigkeitsbereich 25 ist mit den Hohlfasern 5 gleichmäßig ausgefüllt oder voll gepackt. Er ist nämlich mit einem Bündel 6 gefüllt, wobei der Durohläseigkeitsbereich 25 nicht in Abteile abgeteilt ist, sondern ein Abteil bildet, das mit Hohlfasern gefüllt ist.

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Es ist ersichtlich, daß das Dialisat 35 durch den Mittelbereich des Hohlfaserbündels 6 durch die Punktion der eingeschnürten Abschnitte 20 bzw. 21, wie durch die Pfeile 23 in Fig. 3 gezeigt, leicht strömen kann. Das ist das erste Merkmal der vorliegenden Erfindung.

Vergrößerte Querschnittsteile 24 und 26 für die Einführung von Dialisat und zur Abströmung des Dialisats sind entlang des gesamten Außenumfanges des Durchlässigkeitsbereiches oder entlang zumindest entgegengesetzter, längerer Seiten des Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches 25 am unteren bzw. oberen Ende des Gehäuses 1 gebildet. Einlaß- und Auslaßrohre bzw. 28 für das Dialisat sind mit den vergrößerten Querschnittsbereichen oder Querschnittsteilen 24 bzw. 26 kombiniert oder verbunden. Bei dieser Ausführungsform sind die Einlaß- und Auslaßrohre 27 und 28 in den entgegengesetzten Seiten des Gehäuses angeordnet, wobei sie jedoch auch in derselben Seite des Gehäuses vorgesehen sein können. Das Dialisat 35 wird auf den ganzen Außenumfang des Durchlässigkeitsbereiches 25 in den vergrößerten Querschnittsbereich 24 durch das Einlaßrohr 27 verteilt und strömt dann leicht und ausreichend in den Mittelbexloh des Hohlfaserbündels 6, das den Durchlässigkeitsbereich 25 einnimmt, aus dem vergrößerten Querschnittsbereich 24, durch die Punktion der eingeschnürten Bereiche 20 und 21 des Gehäuses 1, wie durch die Pfeile gemäß Fig. 3 gezeigt.

Der Abstand zwischen dem eingeschnürten Bereich 20 bzw. 21 und dem Mittelbereich des Hohlfaserbündels 6 ist kürzer, wobei darüberhinaus die eingeschnürten Bereiche 20 bzw. 21 das Dialisat 35 in Richtung auf den Mittelbereich des Hohlfaserbündels 6 drängen. Das Dialisat 35 kann demgemäß in den Mittelbereich des Hohlfaserbündels 6 leicht hindurchfließen.

Der Abstand zwischen den entgegengesetzten, eingeschnürten Bereichen 20 bzw. 21 ist ferner kleiner. Demgemäß ist

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die Strömungsgeschwindigkeit dee Dialisats 35# das aus dem Einlaß bzw. dem vergrößerten Querschnittsbereich in Richtung auf den Mittelbereich des Hohlfaserbündels 6 strömt, höher. Als Ergebnis kann das Dialisat 35 leichter in den Mittelbereich des Hohlfaserbündels 6 durchdringen.

Bei dieser Ausführungsform sind drei imaginäre zylindrische Bereiche durch die eingeschnürten Bereiche 20 und 21 umgrenzt, bzw. gebildet. Die entgegengesetzten, eingeschnürten Bereiche 20 und 21 sind miteinander nicht verbunden. Der Durchlässigkeitsbereioh ist nicht in Mehrfachabteile getrennt oder abgeteilt, sondern bildet ein Abteil, wobei der gesamte Durchlässigkeitsbereich 25 mit einem Hohlfaserbündel 6 ausgefüllt ist.

Das zweite Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß der Durchlässigkeitsbereich 25 mit den Hohlfasern 20 gleichmäßig gefüllt sein kann. Falls die eingeschnürten Abschnitte und 21 nicht in dem Gehäuse 1 gebildet sind, so sind die in den Durchlässigkeitsbereich 25 enthaltenen Hohlfasern in dem Zusammenbauvorgang, wie z.B. dem Waschvorgang und dem Eintopfvorgang zum Befestigen der Enden des Hohlfasenbündels am Gehäuse angeordnet worden. Während dieser Vorgänge bekommt oft die Packungsdichte der Hohlfasern ungleich. Eine lokalisierte Anbringung der Hohlfasern wird Kanalisationsbahnen oder Wege für das Dialisat entwickeln. Die kanalisierte Strömung des Dialisats erfolgt somit infolge der ungleichen Packungsdichte in den Durchlässigkeitsbereioh 25· Die Dialysisleistung des Dialysators ist verschlechtert. Aufgrund der Versuche des Erfinders hat sich herausgestellt, daß der Hauptgrund der Schwankung oder Veränderung der Dialysisleistung auf diese ungünstige Kanalwirkung zurückzuführen ist.

Bei dieser Ausführungsform sind die eingeschnürten Bereiche 20 und 21 in den Seiten des Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches 25 gebildet. Die Hohlfasern 5 sind somit durch die eingeschnürten Bereiche 20 bzw. 21 in dem Zu6ammenbau-

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oder SammlungsVorgang zwangsschlüßig gestützt. Die eingeschnürten Bereiche verhindern wirksam die Hohlfasern 5 daran, lokalisiert zu werden. Der gesamte Durchlässigkeitsbereich 25 kann gleichmäßig mit den Hohlfasern 5 gepackt oder gefüllt werden. Als Ergebnis kann die Dialysiswirksamkeit merklich verbessert werden. Der Dialysator, der die gesicherte Leistung aufweist, kann hergestellt werden. Dies ist ein Vorteil der Gütesteuerung oder Gütekontrolle bei der Fabrikation.

In der Praxis können Hohlfaserbündel mit kreisförmigen Querschnitten, welche an ihren Enden in der üblichen Art und Weise gebunden sind, in die drei imaginären oder gedachten zylindrischen Bereiche, wie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt, eingesetzt werden.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Ausfuhrungsform des Durohlässigkeitsbereichee 25. Die drei gedachten zylindrischen Bereiche, die durch die eingeschnürten Bereiche 20 und 21 gebildet sind, überlappen sich, wie durch die gestriohelte Linie in Fig. 4 gezeigt. Diese gedachten Bereiche stehen in der Tat miteinander in Verbindung und bilden einen Durchlässigkeitebereich 25. Als Ergebnis kann der gesamte Durchläseigkeitsbereich 25 gleichmäßig mit den Hohlfasern 5 gefüllt werden. Der Packunge- oder Füllvorgang für die Hohlfasern ist sehr leicht. Dieses Gerät ist in bezug auf Produktivität überlegen.

Obwohl die eingeschnürten Bereiche 20 und 21 in dem Durchlässigkeitsbereioh 25 des Gehäuses 1 gebildet sind, ist der Querschnitt des Durohlässigkeitsbereiches 25 im allgemeinen länglich. Demgemäß wird auf ähnliohe Weise wie bei dem Gerät gemäß der US-Patentanmeldung Nr. 653351, bei welcher der Querschnitt des Durchlaßbereiches länglich ist, das Diallsat aus dem vergrößerten Queriohnittebereich 24 leiohter auf das gesamte Bündel verteilt. Im Gegensatz zum Gerät, das in der Japanischen Patentoffenbarung Nr. 33888/77 bzw. 58079/77 vorgeschlagen ist, wobei der Durchläesigkeitsbereich in mehrere

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Abtelle abgeteilt 1st, wird das frische Dialisat zum Endbereich des gesamten Hohlfaserbündels aus dem Einlaßrohr eingeführt. Dann strömt es durch das ganze einzelne Hohlfaserbündel aufwärts gegen die Strömung des Blutes. Andererseits weisen die in den oben erwähnten Japanischen Pa£gn£offenbarungen vorgeschlagenen Geräte Hehrfachabteile als Durchbereiche auf. Das Dialisat, das in das zweite und dritte Abteil strömt, ist bereits verunreinigt, wenn es durch das erste und zweite Abteil hindurohgelassen wird. Gegenüber diesen Dialysatoren hat der erfindungsgemäße Dialysator eine hohe Dialysewirksamkeit.

Fig. 5 bis 7 zeigen weitere Abwandlungen des Durchlaß bereichee 25. In dem Durchlaßbereich 25 gemäß Fig. 5 ist ein eingeschnürter Bereich 20 in dem Mittelbereich der einen längeren Seite des Querschnitts gebildet, wobei zwei eingeschnürte Bereiche 20 und 21 in bezug auf den eingeschnürten Bereich 20 in der anderen längeren Seite des Querschnittes symmetrisch gebildet sind. In dem Durchlässigkeitsbereich 25 gemäß Fig. 6 sind die eingeschnürten Bereiche 20 in den entgegengesetzten längeren Seiten des Querschnittes symmetrisch gebildet. Und in dem Durchlaßbereich 25 gemäß Fig. ? ist ein eingeschnürter Bereich 20 nur in der einen längeren Seite des Querschnittes gebildet.

Die Querschnittsbereiche der Durchlässigkeitsbereiche 25 gemäß den Fig. 3 bis 7 sind abgeflacht oder länglich. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den länglichen Querschnitt begrenzt. Die Fig. 8 bis 10 zeigen weitere Abwandlungsformen des Durchläesigkeitsbereiohes 25, deren Querschnitte nicht abgeflacht oder länglich ausgebildet sind.

Der Querschnittsbereich des Durchlässigkeitsbereiches 25 gemäß Fig. 8 ist im allgemeinen dreieckig. Drei eingeschnürte Bereiche 20 sind in den Seiten des Querschnittes gebildet. Der Querschnitt des Durchlässigkeitsbereiches 25 gemäß Fig. 9 1st im allgemeinen rechteckig oder quadratisch. Vier

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eingeschnürte Bereiche sind gebildet. Der Querschnitt des Durchlässigkeitsbereiches 25 gemäß Pig. 10 ist viereckig. Fünf eingeschnürte Bereiche sind gebildet.

Die eingeschnürten Bereiche 20 und 21 brauchen nicht gespitzt zu werden (Fig. 3 bis 7 und Fig. 9). Sie können abgerundet sein (Fig. 8 und Fig. 10).

Kurzum besteht das wesentliche der vorliegenden Erfindung darin, daß zumindest ein eingeschnürter Bereich in den Seiten des Querschnittes des Durchlaßbereiches 25 gebildet ist. Erfindungsgemäß kann somit der Nachteil, der darin besteht, daß es für das Dialisat schwierig ist, in den Mittelbereich des Hohlfaserbündels hineinzuströmen, beseitigt werden.

Die Anzahl der eingeschnürten Bereiche ist vorzugsweise 1 bis 12 und insbesondere 3 bis 6. Wenn die Anzahl der eingeschnürten Bereiche höher als 12 ist, so wird vielmehr die Wirksamkeit des Füllvorganges herabgesetzt. Die Tiefe der eingeschnürten Bereiche muß nicht immer konstant sein. Sie kann jedoch in der Längsrichtung des Hohlfaserbündels allmählich variieren.

Die Enden der Hohlfasern 5 sind am Gehäuse 1 mit dem Topfmaterial, wie z.B. Polyurethan, befestigt, wobei das Gerät in der herkömmlichen Art und Weise zusammengesetzt oder zusammengebaut wird. Für die Durchlässigkeitsbereiche gemäß den Fig. 8 bis 10 können die Endteile des Gehäuses 1 bzw. die Stirnseite dieses G_ehäuses zylindrisch gemacht oder hergestellt werden. Deokel oder Verschlüsse können an den Endabschnitten des Gehäuses in derselben Art und Weise, wie bei dem herkömmlichen zylindrischen Hohlfaserdialysator gemäß Fig. 1 eingeschraubt werden.

Diese Ausführungsform wurde als Dialyse zwisohen zwei Flüssigkeiten verwendet beschrieben. Die erfindungsgemäße Ausführungsform kann auch bei der Bewegung von Materialien oder

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Stoffen zwIahen einer Flüssigkeit und einem Gas (der zwischen Gas und Gas durch die Hohlfasermembran hindurch Anwendung finden. Eine solche Ausführungsform kann darüber hinaus nicht nur als ELutdialyeator, sondern auch als ein Blutsauerstoffzugabegerät bzw. als Kunstlunge Verwendung finden, wobei das Blut entlang der Innenseite der Hohlfasern strömt, während das Gas oder die Flüssigkeit, welche Sauerstoff enthalten, entlang der Außenseite der Hohlfasern strömt. Auch kann eine Ausführungsform für die Entsalzung und Reinigung von Wasser durch Gegenosmose, bei Herstellungsverfahren für Nahrungsmittel, wie z.B. bei der Kondensation von Säften, bei der Beseitigung von Hefe oder Schaum im Bier usw. verwendet werden.

Nachfolgend wird die durch das oben beschriebene Gerät erhaltene Dialyseleistung unter Bezugnahme auf Versuchsergebnisse beschrieben.

Die Versuchsbedingungen sind wie folgt: Hohlfasern; Art: Zellulose Außendurchmesser: 2^7 um (trocken) Innendurchmesser: 215 um (trocken) Wirklänge: 200 mm Anzahl der Fasern: 8900

2 Gesamtmembranenbereioh des Hohlfaserbündels: 1,2 m

Gehäuse:

Querschnitt entlang der Richtung senkrecht zur Länge der Hohlfasera:

15 om²

Packungsdichte der Hohlfasern (Volumen der Hohlfasern, mit Dialisat angeschwollen, relativ zum Volumen des Durchläasigkeitsbereiohes, mit Hohlfasern zu füllen)} 41 Vol. -*

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Die Dialysanz D (von Wolff bestimmt) ist durch die nachfolgende Formel dargestellt:

Db =

CbI - Cbo Cbi - Cdi ·

worin Db eine Dialysanz für Blut, Qb eine Strömungsgeechwindigkeit von Blut, Cbi die Konzentration des Blutes an der Einlaß-, öffnung, Cdi die Konzentration des Dialisats an der Einlaßöffnung und Cbo die Konzentration des Blutes an der Auslaß-Öffnung darstellt.

Eine Lösung, welche Harnstoff, Creatinin und Vitamin B,₂ enthält, wurde als Pseudoblut durch die Innenräume der Hohlfasern 5 mit einer Geschwindigkeit von Qb = 200 ml/min zum Durchströmen gebracht, während Reinwasser aus Dialisat gegen die Strömung durch den Außenteil der Hohlfasern mit der Geschwindigkeit von Qd ^s 500 ml/min zum Strömen gebracht wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle unten gezeigt.

TABELLE

	Dialyeanz (ml/min)	Creatin	Vitamin B,₂
	Harnstoff	108	21
Herkömmliches Gerät	125	137	33
Gerät mit dem Querschnitt gem. Fig. 5	158	130	32
Gerät mit dem Querschnitt gem. Fig. 6	146	l4l	3*
Gerät mit dem Querschnitt gem. Fig. 9	170	137	32
Gerät mit dem Querschnitt gem. Fig. 8 (Endabschnitt oder Stirnseiten sind zylindrisch)	165	143	35
Gerät mit Querschnitt gem. Fig. 3	169

Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Gerät in bezug auf die Dialysewirksarakeit überlegen ist.

Erfindungsgemäß wird, wie oben beschrieben, ein Strömungsmittel, das entlang der Außenteile der Hohlfasern strömt, in Richtung auf den Mittelbereich des Hohlfaserbündels durch die Punktion von zumindest eines eingeschnürten Bereiches gedrängt, der in den Seiten des Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches für das Hohlfaserbündel gebildet ist. Die Flüssigkeit oder das Strömungsmittel kann somit durch das ganze Hohlfaserbündel hindurch gleichmäßig strömen. Der Dialysewirkungsgrad kann weiter verbessert werden.

Beim Erfindungsgegenstand handelt es sich somit um ein Hohlfaserdurchlässigkeltsgerät, bei welchem ein Durchlässigkeitsbereich eines Gehäuses ein Bündel aus hohlen Fasern enthält und Stoffe oder Materialien durch die Membranen wahlweise durchdringen können, welche durch die durchlässigen Wände der Hohlfasern gebildet sind, und zwar zwischen einer Flüssigkeit oder einem Strömungsmittel, das entlang der Außenseite der Hohlfasern strömt, und einem anderen Strömungsmittel, das entlang der Innenteile der Hohlfasern strömt, wobei zumindest ein eingeschnürter Bereich auf die Innenseite des Gehäuses gerichtet ist und in den Seiten des kreuzweisen Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches gebildet ist und wobei der kreuzweise Querschnitt im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Hohlfasern verläuft.

Während nun oben eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, können selbstverständlich manche Abwandlungen derselben seltene des Fachmannes innerhalb des Schutzumfanges der beigefügten Patentansprüche durchgeführt werden.

Der Patentanwalt

M/i

j. m

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Claims

Patentansprüche

1. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät, bei welchem ein Durchlässigkeitsbereich eines Gehäuses ein Bündel aus Hohlfasern enthält und Stoff oder Materialien durch die Membranen, die durch die durchlässigen Wände der Hohlfasern gebildet ist, zwischen einem Strömungsmittel, das entlang der Außenseiten der Hohlfasern strömt und einem anderen Strömungsmittel, das entlang der Innenseiten der Hohlfaser strömt, selektiv durchdringen können, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest ein eingeschnürter Bereich (20J 21), der auf die Innenseite des Gehäuses (1) gerichtet ist, in den Seiten des kreuzweisen Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches (25) gebildet ist, wobei der kreuzweise Querschnitt im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Hohlfasern (5) verläuft.

2. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der eingeschnürte Bereich in einer der besagten Seiten des Querschnittes von der entgegengesetzten Seite in Abstand liegt, wobei der Durchlässigkeitsbereich (25) durch ein Abteil umgrenzt bzw. gebildet ist, das mit den Hohlfasern (5) gefüllt ist.

3· Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der eingeschnürten

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Bereiche innerhalb des Bereiches von 1 bis 12 liegt.

4. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der eingeschnürten Bereiche im Bereich von 3 bis 6 liegt.

5. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Anzahl oder Vielzahl von Trennbereichen durch den besagten eingeschnürten Bereich begrenzt bzw. gebildet sind, welche miteinander in Verbindung stehen, um den besagten Durchlässigkeitsbereich zu bilden, wobei ein

Teil der Innenwand des Gehäuses einen Teil eines Kreises in

dem kreuzweisen Querschnitt des Durchlässigkeitsbereiches bildet.

6. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß zusammengebundene Hohlfaserbündel mit kreisförmigen Querschnitten in die Trennbereiche eingesetzt sind, wodurch der ganze Durchlässigkeitsbereich gleichmassig mit den Hohlfasern gefüllt ist.

7. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die kreisförmigen Querschnitte der Trennbereiche sich überlappen.

8. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchlässigkeitsbereich einen abgeflachten Querschnitt in der Richtung im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Hohlfaser aufweist und daß der eingeschnürte Bereich in zumindest einer der langen Seiten des abgeflachten Querschnittes gebildet ist.

9. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest einer der eingeschnürten Bereiche in jeder der entgegengesetzten längeren Seite des abgeflachten Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches gebildet ist.

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10. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der eingeschnürte Bereich in einer der Seiten des kreuzweisen Querschnittes unmittelbar zum eingeschnürten Bereich in der entgegengesetzten einen Seite der Seiten des kreuzweisen Querschnittes gewandt ist.

11. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Durchlässigkeitsbereiches im allgemeinen dreieckig ist.

12. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Querschnitt des Durchlässigkeitsbereiches viereckig ist.

13· Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe des eingeschnürten Bereiches im wesentlichen konstant in der Längsrichtung der Hohlfasern ist.

1*4·. Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Tiefe des eingeschnürten Bereiches in der Längsrichtung der Hohlfasern allmählich variiert.

15· Hohlfaserdurchlässigkeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß vergrößerte Querschnittsteile zum Einführen des Strömungemittels in das Gehäuse und zum Auslassen des Strömungsmittels aus dem Gehäuse zumindest entlang im wesentlichen der Gesamtlängen der längeren Seiten des Querschnittes des Durchlässigkeitsbereiches an beiden Enden des Gehäuses gebildet sind und daß das Strömungsmittel in bezug auf das andere Strömungsmittel in dem besagten Gehäuse gegenströmig strömt.

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