DE2842835C3

DE2842835C3 - Dialysemembranhohlfadenkette

Info

Publication number: DE2842835C3
Application number: DE19782842835
Authority: DE
Inventors: Gustav 5600 Wuppertal Dünweg
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1978-10-02
Publication date: 1989-06-08
Also published as: JPS5913884B2; DE2842835A1; JPS5549109A; BE879108A; DE2842835C2

Description

1 Beschreibung

2&dgr; 42

Die Erfindung betrifft eine Dialysemembran aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, in Form eines Hohlfadens, mit durchgehendem Hohlraum.

Aus der DE-PS 7 36 321 ist ein Hohlfaden aus regenerierter Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, mit einem durchgehendem Hohlraum bekannt.

Aus der US-PS 32 28 877 ist es bekannt, daß die nach iss der genannten DE-PS 7 36 321 hergestellten Hohlfaden als Dialysemembran und als Membran zur umgekehrten Osmose geeignet sind.

Aus der US-PS 38 88 771 sind Hohlfaden aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regenerier» wurden, is bekannt, die eine definierte Membn>nstruktur aufweisen und ertlang der gesamten Achse der Faser eine gleichmäßige Wandstärke und einen genau kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Außerdem sind die Hohlfäden hoch verstreckt und weisen eine hohe Zugfestigkeit auf. Bei derartig hoch verstreckten Hohlfäden aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurden, findet man als Maß für die Orientierung eine Doppelbrechung An von 0,03. Obwohl die durch Verstreckung erzielbare höhere Festigkeit sicherlich wünschenswert wäre, ist sie für die Quellbarkeit der Membran und damit für die Wirksamkeit bei der Dialyse von großem Nachteil.

Bei der Dialyse, beispielsweise bei der Hämodialyse, ist es vorteilhaft, daß Dialysemembranen, in Form von in Hohlfasern, zu Bündeln zusammengefaßt sind. Die feinen Hohlfasern bilden Bündel, in denen die Hohlfasern sich leicht verlagern können und neigen dann bei der Zahl von etlichen Tausend Hohlfasern mit einer Faserdichte von etwa 500 bis !000 je;.:»³ leicht dazu, sich auf ihrer ganzen Länge fest aneinander zu schmiegen, ähnlich dem Glasplatteneffekt zweier planparalleler Platten.

Durch dieses Aneinanderhaften ist der Zugang der Dialysatfiüssigkeit zu den Zwischenräumen zwischen den Hohlfasern erschwert und die Fläche an denen die Hohlfasern aneinanderhaften bleiben für den Stoffaustausch ungenutzt, wodurch die Effektivität des Hohlfadenmoduls verringert wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Dialysemembran aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, in Form von Hohlfäden mit durchgehendem Hohlraum so zu gestalten, daß die Hohlfaden sich in ihrer Lage zueinander nicht verlagern können, konstante Anströmungsbedingungen für das Dialysat erreicht werden und das Aneinanderhaften von Hohlfaden weitgehend verhindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Dialysemembran, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus zwei oder mehreren gemeinsam ersponnenen Hohlfaden, die parallel zu den Fadenachsen miteinander verbunden sind besteht und die Hohlfäden durch einen Steg miteinander verbunden sind. Jedoch besteht bei sehr großen Stegbreiten die Gefahr eines Auseinanderreißens der Dialysemembran durch mechanische Beanspruchungen. Deshalb beträgt die Stegbreite vorzugsweise den 1- bis 3fachen der Hohlfaserwandstärke.

Unter der Stegbreite soll der Abstand zweier benachbarter Hohlfaden an der Verbindungsstelle verstanden werden, der über die jeweilige Wandstärke hinausgeht.

Erfindungsgemäße Dialysemembranen, die aus einer großen Zahl gemeinsam ersponnener und parallel zu den Fadenachsen miteinander verbundener Hohlfaden bestehen, gestatten den Bau rechteckiger Dialysatoren, in denen die Dialysemembranen, ähnlich wie bei Schlauch- und/oder Flachmembranen in parallelen, definierten Schichten angeordnet sind und das Dialysat durch die gebildete Spalte fließt, deren Spaltbreite sehr genau eingehalten werden kann.

Die Querschnittsfläche von jedem der durchgehenden Hohlräume der erfindungsgemäßen Dialysemembrun kann 0,6 · 10"³ bis 0,8 mm³ und die Wandstärke 1 bis 100 &mgr;&eegr;&igr;, zweckmäßig 5 bis 50 um betragen. Bei diesen Abmessungen lassen sich ausreichende Austauschflächen auf relativ kleinem Raum verwirklichen.

Obwohl beispielsweise 3 untereinander verbundene Hohlfäden gemäß der Erfindung in ihrer Dialysewirkung keineswegs beeinträchtigt sind, sollen die erfindungsgemäßen Dialysemembranen bei 4 oder mehrere» gemeinsam ersponnener und parallel zu den Fadenachsen miteinander verbundener Hohlfäden vorzugsweise so gestaltet werden, daß die Hohlfaden in einer Reihe angeordnet sind, um eine Beeinträchtigung der Dialysewirksamkeit zu vermeiden.

Um die Austauschfläche im Verhältnis zum Blutvolumen zu vergrößern, weicht in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der innere Hohlraumquerschnitt von der Kreisform ab. Er kann beisp^;elsweise elliptisch, nierenförmig oder abgeflacht gestaltet sein.

Abgesehen ds /on, daß bei gleichem Blutvolumen bei solchen Dialysemembranen die Austauschfläche erheblich vergrößert ist und damit schon aus diesem Grunde die Effektivität des Metabolitaustausches wesentlich verbessert wurde, ergibt sich aufgrund der geringeren Blutfilmdicke in einer derartigen Dialysemembran eine weitere Verbesserung in der Wirksamkeit bei der Dialyse.

Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Hohlfaden durch Koagulation einer aus einer Hohlfadendüse extrudierten Cellulose-Cuoxamlösung in verdünnte Natronlauge, wobei die Spinnlösung zur möglichst weitgehenden Vermeidung der Verstreckung und Orientierung unmittelbar nach Verlassen der Spinndüse in das Koagulationsbad geleitet wird. Zur Ausbildung des durchgehenden Hohlraumes wird durch die zentrale Bohrung in bekannter Weise eine hohlraumbildende Flüssigkeit geleitet, beispielsweise Halogenkohlenwasserstoffe, Kohlenwasserstoffe und Ester, wobei Isopropylmyristat sich als vorteilhaft erwiesen hat. Es hat sich aber auch gezeigt, daß Wasser und wäßrige Lösungen, beispielsweise Lösungen von Carboxymethylcellulosesalzen hervorragend als hohlraumbildende Flüssigkeiten geeignet sind.

Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Hohlfadenform wird durch Verwendung einer Hohlfadendüse mit entsprechend angeordneten Spinnschlitzen und zentralen Bohrungen für die Zuführung der hohlraumbildenden Flüssigkeit erreicht.

In den Fig. 1 bis 3 sind Querschnitte verschiedener Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dialysemembran dargestellt. 1 ist die aus Cellulose, die aus Cuoxamlösung regeneriert wurde, bestehende Membranwand der Hohlfaser 2.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt einer aus zwei kreisförmigen, durch einen Steg verbundener Hohlfaden bestehenden Dialysemembran.

Fig. 2 zeigt eine Dialysemembran aus einer Vielzahl in einer Reihe angeordneter und durch Stege miteinander verbundener kreisförmiger Hohlfaden.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche aus einer Vielzahl in einer Reihe angeordneter, mit Stegen verbundener Hohlfä-

den bestehende Dialysemembran mit elliptischem I'.ohlraumquerschnitt.

Beispiel 1

5 Herstellung der erfindungsgemäßen Dialysemembran

Aus einer Hohlfadendüse für 24 miteinander verbundene Hohlfäden, deren Spinnschlitze nebeneinander angeordnet sind, wobei der Abstand von Spinnschlitz zu Spinnschlitz jeweils einem Drittel des Spinnschlitzdurchmessers entspricht, und die Spinnschlitze über Verbindungsschlitze, deren Breite Vs der Spinnschlitzbreite entspricht, miteinander in Verbindung stehen, wurde eine Cuoxam-Celluloselösung mit 9,1 Gew.-% Cellulose zu Hohlfäden versponnen. Die Spinndüsen enthielten jeweils für jeden Hohlfaden Innenbohrungen, durch die Isopropylmyristat als hohlraumbildende Flüssigkeit gepreßt wurde und die eine lichte V/ei te von einem Viertel des Spinnschlitzdurchmessers hatten.

Das extrudierte Band aus 24 Hohlfäden, deren Außenwände über durchlaufende Stege jeweils mit dem Nachbarfaden verbunden und die in einer Reihe angeordnet waren, wurde in ein Fällbad geleitet, welches 180 g/l Natriumhydroxid, 16 g/l Ammoniak und 4 g/l Kupfer enthielt. Hier wurde es in den Normanncellulosekomplex umgewandelt und in üblicher Weise über Leitorgane durch die üblichen Wasch- und Nachbehandlungsbäder geführt, auf einem Trommeltrockner getrocknet und auf einer Scheibenspule aufgewickelt. Das erhaltene Hohlfadenband war etwa 10 mm breit und enthielt 24 Hohlfäden von 250 &mgr;&idiagr;&eegr; Durchmesser mit einer Wandstärke von 18 &mgr;&idiagr;&eegr;, die über Stege von 50 &mgr;&idiagr;&eegr; verbunden waren und deren Stärke der Wandstärke von 18 &mgr;&iacgr;&tgr;&igr; entsprach. Die Doppelbrechung betrugen = 0,013.

Beispiel 2

Verwendung der erfindungsgemäßen Dialysemembran zur Hämodialyse

Ein aus den erfindungsgemäßen Hohlfäden aufgebauter Testdialysator zeigte aufgrund der geometrischen Ordnung, in der die Hohlfaden angeordnet sind, trotz der durch die Stege verminderten Austauschfläche eine etwas gesteigerte Leistung gegenüber bekannten Dialysehohlfadenmembranen, wie aus den nachfolgenden Ergebnissen hervorgeht.

Verglichen wurden die nach Beispiel 1 hergestellten erfindungsgemäßen Dialysemembranen mit Hohlfadenmodulen, die übliche Dialysehohlfäden aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert war enthielten, mit einem Innendurchmesser von 250 &mgr;&pgr;&igr; und 18 &mgr;&idiagr;&eegr; Wandstärke. Der Lösungsfluß betrug 200 ml/ min · m², der Dialysatfluß 500 ml/min · m².

Die Ultrafiltrationsrate betrug bei erfindungsgemäßen Dialysemembranen 2,6 ml/h m² · mm Hg, die Harnstoffclearance 149 ml/min und die Vitamin B 12-Clearsncc 27 in!/min Demgegenüber \^xmr^^An ^***' üHiir*hpn &lgr;&pgr; Dialysehohlfäden eine Ultrafiltrationsrate von 2,3 ml/h m² · mm Hg, eine Harnstoffclearance von 133 ml/min und eine Vitamin B 12-Clearance von 24 ml/min erzielt.

Claims

Patentansprüche

1. Dialysemembran aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, in Form von Hohlfäden mit durchgehendem Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei oder mehreren gemeinsam ersponnenen Hohlfäden, die parallel zu den Fadenachsen miteinander verbunden sind, besteht und die Hohlfaden durch einen Steg miteinander verbunden sind.

2. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stegbreite dem 1- bis 3fachen der Hohlfadenwandstärke entspricht.

3. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus vier oder mehreren gemeinsam ersponnenen Hohlfaden, die parallel zu der Fadenachse in einer Reihe miteinander verbunden sind, besteht.

4. Dialysemembran nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlraumquerschnitt von der Kreisform abweicht und elliptisch, nierenförmig oder abgeflacht gestaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen