DE102011018925A1 - Hohlfaser-Anordnung für Filtervorrichtungen, insbesondere Dialysatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Hohlfaser-Anordnung für Filtervorrichtungen, insbesondere Dialysatoren, und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDFInfo
- Publication number
- DE102011018925A1 DE102011018925A1 DE102011018925A DE102011018925A DE102011018925A1 DE 102011018925 A1 DE102011018925 A1 DE 102011018925A1 DE 102011018925 A DE102011018925 A DE 102011018925A DE 102011018925 A DE102011018925 A DE 102011018925A DE 102011018925 A1 DE102011018925 A1 DE 102011018925A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- hollow fiber
- reel
- fiber bundle
- hollow
- layers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 13
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000001631 haemodialysis Methods 0.000 description 3
- 230000000322 hemodialysis Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000004382 potting Methods 0.000 description 2
- 210000002023 somite Anatomy 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001295925 Gegenes Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/021—Manufacturing thereof
- B01D63/022—Encapsulating hollow fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/021—Manufacturing thereof
- B01D63/0232—Manufacturing thereof using hollow fibers mats as precursor, e.g. wound or pleated mats
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/02—Hollow fibre modules
- B01D63/025—Bobbin units
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- External Artificial Organs (AREA)
Abstract
Bei Filtervorrichtungen mit Hohlfasern werden aus einer im Faser-Innern fließenden Flüssigkeit bestimmte Stoffe ausgeschieden, die aufgrund von Sieb-Wirkung und Diffusions-Vorgängen die poröse Wand der Fasern durchdringen und außen von einer zweiten Flüssigkeit (Transport-Fluid) wegtransportiert werden. Zur Verbesserung der Filterleistung muss angestrebt werden, die Strömung des Transport-Fluides möglichst vollständig und gleichmäßig im gesamten Filter zu verteilen.
Für die Herstellung der entsprechenden Hohlfaser-Bündel sind Produktionsverfahren erforderlich, die eine kostengünstige Automatisierung ermöglichen.
Das Hohlfaser-Bündel 1 mit der Länge „L” besteht aus mehreren Lagen 3; 4; 5, die jeweils aus einem flachen Band mit einer Vielzahl von Einzelfasern bestehen und unter dem Steigungswinkel „α” schraubenlinienförmig übereinander angeordnet sind, wobei Lagen mit entgegengesetzter und/oder unterschiedlicher Steigung beliebig zu kombinieren sind, um die radiale und axiale Strömungsverteilung zu beeinflussen.
Ein entsprechendes Herstellverfahren sieht vor, das Hohlfaser-Band auf einer 2-Zinken-Haspel 9 aufzuwickeln, und dabei den bereits teilweise vorhandenen Strang 6 um seine Längsachse 7 zu drehen, so dass sich das momentan zugeführte Hohlfaser-Band 11 in Form einer Schraubenlinie um den Strang-Körper legt.
Durch Variation des Zinken-Abstands während des Haspelvorgangs lässt sich die Fadenspannung so niedrig einstellen, dass die Fasern nicht gedehnt werden und so die Wellenstruktur erhalten bleibt.
Die beschriebene Hohlfaser-Anordnung und das entsprechende Herstellverfahren können eingesetzt werden für alle Vorgänge, bei denen Stoffe aus einer Flüssigkeit abgeschieden werden sollen, insbesondere bei Filtern für die Hämodialyse.
Für die Herstellung der entsprechenden Hohlfaser-Bündel sind Produktionsverfahren erforderlich, die eine kostengünstige Automatisierung ermöglichen.
Das Hohlfaser-Bündel 1 mit der Länge „L” besteht aus mehreren Lagen 3; 4; 5, die jeweils aus einem flachen Band mit einer Vielzahl von Einzelfasern bestehen und unter dem Steigungswinkel „α” schraubenlinienförmig übereinander angeordnet sind, wobei Lagen mit entgegengesetzter und/oder unterschiedlicher Steigung beliebig zu kombinieren sind, um die radiale und axiale Strömungsverteilung zu beeinflussen.
Ein entsprechendes Herstellverfahren sieht vor, das Hohlfaser-Band auf einer 2-Zinken-Haspel 9 aufzuwickeln, und dabei den bereits teilweise vorhandenen Strang 6 um seine Längsachse 7 zu drehen, so dass sich das momentan zugeführte Hohlfaser-Band 11 in Form einer Schraubenlinie um den Strang-Körper legt.
Durch Variation des Zinken-Abstands während des Haspelvorgangs lässt sich die Fadenspannung so niedrig einstellen, dass die Fasern nicht gedehnt werden und so die Wellenstruktur erhalten bleibt.
Die beschriebene Hohlfaser-Anordnung und das entsprechende Herstellverfahren können eingesetzt werden für alle Vorgänge, bei denen Stoffe aus einer Flüssigkeit abgeschieden werden sollen, insbesondere bei Filtern für die Hämodialyse.
Description
- Die Erfindung betrifft Filtervorrichtungen mit den folgenden Merkmalen:
- • Die Filtervorrichtung beinhaltet Hohlfasern mit poröser Wand;
- • Eine Vielzahl von einzelnen Hohlfasern ist zu einem Bündel zusammengefasst, das innerhalb eines Gehäuses an den Enden so in einer Vergussmasse eingebettet ist, dass die Einzelfasern gegeneinander und gegen die Gehäuse-Innenwand abgedichtet sind, die Faserenden aber außerhalb der Vergussmasse liegen und offen sind;
- • Der Innenraum der Hohlfasern wird von Flüssigkeit oder Gas durchströmt, wobei Partikel bis zu einer bestimmten Größe die poröse Wand der Hohlfasern durchdringen sollen und außerhalb der Hohlfasern durch ein weiteres Fluid abtransportiert werden;
- Die vorliegende Erfindung betrifft zudem solche Filtervorrichtungen, deren Hohlfaser-Bündel entsprechend dem nachfolgend dargestellten Verfahren hergestellt werden:
Eine Gruppe von Hohlfasern, vorzugsweise in der Form eines flachen Bandes, wird auf einer rotierenden Haspel zu einem Strang aufgewickelt, wobei die Fasern direkt aus einer Spinnanlage oder einer Speicher-Einrichtung (z. B. Vorrats-Haspel oder Tänzer-Einrichtung) zugeführt werden. Die Haspel hat die Struktur eines Polygons, an dessen Eckpunkten, nachfolgend „Zinken” genannt, die Fasern aufliegen. Das zugeführte Band fügt so dem Strang bei jeder Haspel-Umdrehung eine neue Lage hinzu, bis die gewünschte Anzahl von Einzelfasern erreicht ist. Danach stoppt die Haspel, das zugeführte Band wird abgetrennt, die Fasern auf der Haspel werden fixiert (z. B. durch Umwickeln des Stranges mit einer Folie), und der Strang wird zwischen den Zinken in mehrere Abschnitte getrennt, deren Länge in etwa dem späteren Hohlfaser-Bündel der Filtervorrichtung entspricht.
Für eine Automatisierung dieser Produktionsschritte ist es zweckmäßig, eine Haspel mit lediglich zwei Zinken vorzusehen. - Die o. g. genannten Merkmale und Produktionsverfahren treffen insbesondere auf Dialysefilter zu. Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung bezieht sich daher beispielhaft auf diese Anwendung, gilt aber auch allgemein für Filter mit ähnlicher Funktion.
- Bei der Abscheidung von Partikeln aus einem Fluid in der oben beschriebenen Filtervorrichtung sind zwei Wirkungsmechanismen zu unterscheiden:
- a) Filtration aufgrund der Sieb-Wirkung der porösen Faserwand; für die Abscheidungsrate ist – bei gegebener Porenweite und Partikelgrößen-Verteilung – in erster Linie das Druckgefälle zwischen Innen- und Außenseite der Faser verantwortlich.
- b) Diffusion: Die stark konzentrierten Partikel im Innern der Hohlfaser haben das Bestreben, durch die poröse Wand nach außen in eine Region mit geringerer Konzentration zu wandern, auch ohne Druckgefälle; maßgeblich für die Abscheidungsrate ist insbesondere der Konzentationsunterschied.
- Beide Mechanismen können gleichzeitig wirksam sein, und für beide ist es wichtig, dass die Außen-Seiten der Hohlfasern von einem zweiten Medium, das als Transport-Fluid wirkt, gut umströmt werden, damit ausgeschiedene Partikel schnell abgeführt werden und somit Druck- und/oder Konzentrationsgefälle gewahrt bleiben. Bei der Hämodialyse wird dieses Transport-Fluid meist als Dialysat bezeichnet.
- Für eine gute Abscheidungsrate ist weiterhin anzustreben, dass die Strömung des Transport-Fluids außerhalb der Hohlfasern möglichst gleichmäßig über alle Bereiche des Bündels verteilt ist. Dagegen hat das Dialysat naturgemäß das Bestreben, zwischen Eintritts- und Austrittsöffnung einen Weg mit möglichst geringem Strömungswiderstand zu finden, was zu einer Kurzschluss-Strömung und somit zu einem reduzierten Durchfluss in den anderen Bereichen des Bündels führt.
- Es sind verschiedene Vorschläge gemacht worden, um diesen Zustand zu verbessern:
- A) Es ist vielfach üblich, die Einzelfasern in der Form einer flachen Wellenlinie herzustellen. Dadurch sollen sie sich gegenseitig abstoßen und die Umströmung erleichtern. Diese Maßnahme allein reicht aber offensichtlich nicht aus, um optimale Strömungsverteilung zu bewirken: Da die Wellen immer in der gleichen Ebene gebildet werden und innerhalb einer Lage gleiche Wellenlänge und meist gleiche Phasenlage haben, können die flüssigkeitsbenetzten Einzelfasern leicht aneinander haften und ihre Federwirkung verlieren; durch die überwiegend parallele Orientierung der Fasern können sich dazwischen leicht Kanäle bilden, die zu der erwähnten Kurzschluss-Strömung beitragen.
- B) In der Offenlegungsschrift
DE 3102331 A1 wird vorgeschlagen, die Fasern beim Haspeln in einem Schlitz quer zur Faserrichtung zu führen, in der Hoffnung, dass sie dabei willkürliche Querbewegungen ausführen und innerhalb des Bündels „... in allgemein nicht-paralleler Anordnung mit Überschneidung der Richtungen benachbarter Fibern” angeordnet seien. Es ist leicht nachzuvollziehen, dass auf diesem Wege keine reproduzierbare Struktur zu erzielen ist. - C) In der Patentschrift
EP 0 621 047 B1 wird eine „Austauschervorrichtung” beschrieben, bei der zwei Gruppen parallel laufender Hohlfasern unter verschiedenen Winkeln zu zweilagigen Matten vernäht sind, die spiralförmig um einen rotierenden Kern gewickelt werden. Die Vorrichtung ist u. a. für Oxygeneratoren zur Sauerstoffanreicherung im Blut gedacht, aber aufgrund der Strömungsführung nicht für die Hämodialyse geeignet. Zudem ist dieses Herstellverfahren so komplex und sensibel, dass eine Automatisierung sehr aufwendig würde. - D) Die Anmeldung
EP 1714692 A1 will die Strömungsverteilung des Dialysats durch unterschiedliche Packungsdichte der Fasern in Strömungsrichtung sowie durch Verdrillung um die Längsachse des Bündels verbessern. Möglicherweise kann damit die radiale Durchdringung des Bündels im Eintrittsbereich des Dialysats beeinflusst werden; da die Fasern aber immer noch im ganzen Querschnitt mehr oder weniger parallel zueinander verlaufen, können sich auch hier Kanäle und somit Kurzschluss-Strömungen bilden. Weiterhin wird vorgeschlagen, innerhalb eines Bündels Fasern mit unterschiedlicher Wellenlänge und Phasenlage nebeneinander anzuordnen, ohne dass gesagt wird, wie dies unter realistischen Bedingungen technisch machbar sein soll. - E) Im
US-Patent 4,975,247 (12 ) sowie nahezu identisch inEP 0652779 B1 undDE 69422952 T2 (4 ) sind Blut-Oxygeneratoren dargestellt, bei denen ein Band aus mehreren Hohlfasern schraubenlinienförmig mittels einer hin- und herfahrenden Verlegevorrichtung um einen rotierenden festen Kern gewickelt wird. Für Dialysatoren ist diese Anordnung nicht geeignet, u. a. weil die Hohlfasern in den beschriebenen Ausführungen mit Sauerstoff durchströmt werden und nicht – wie bei der Dialyse – mit Blut; die Länge der schraubenförmig gewickelten Fasern zwischen Eintritt und Austritt würde für Flüssigkeits-Strömung viel zu groß sein und unzulässigen Reibungsverlust und Druckabfall bewirken. - F) In der bereits unter E) erwähnten Patentschrift
DE 69422952 T2 (8 ) ist außerdem eine Faserbündel-Anordnung aus mehrlagigen Fasermatten dargestellt, ähnlich wie bereits unter C) inEP 0621047 B1 beschrieben; hierzu gelten ebenfalls die unter C) dargestellten Nachteile. - G) Die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 038 673 A1 beschreibt eine „Stoffaustauschvorrichtung”, bei der Hohlfaserstränge in drei verschiedenen, senkrecht zueinander stehenden Richtungen zueinander angeordnet sind und mit einander verflochten werden. Eine Anwendungsmöglichkeit für die Hämodialyse ist bei der dargestellten Ausführung nicht zu erkennen. Zudem dürfte es sehr aufwendig sein, die dafür erforderlichen Herstellprozesse zu automatisieren. - In den Anmeldungen
WO 03/053553 A1 DE 10 2006 057 101 A1 ist vorgeschlagen worden, Hohlfasern auf einer Haspel mit nur zwei Zinken aufzuwickeln. Diese Anordnung eignet sich besonders für eine kostengünstige automatisierte Herstellung, weil der aufgewickelte Strang mit der Länge von z. B. 10 Bündeln in einem einzigen Arbeitsgang mit Folie fixiert und dann in Einzelabschnitte aufgeteilt werden kann. Die so produzierten Bündel haben aber wegen der parallelen Faser-Anordnung immer noch die oben unter Punkt A) beschriebenen Nachteile. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für Filtereinrichtungen der oben beschriebenen Art eine Anordnung von Hohlfasern zu schaffen,
- • die eine möglichst gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit im gesamten Bündelquerschnitt erzwingt,
- • und die Entstehung von Kurzschluss-Strömung verhindert,
- • und bei der die Länge der Hohlfasern und damit der Strömungsweg der durchströmenden Flüssigkeit nicht wesentlich verlängert wird gegenüber einer geradlinigen Anordnung,
- • und die sich kostengünstig durch automatisierte Verfahren herstellen lässt.
- Diese Ziele werden erreicht durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale und das im Patent-Anspruch 4 beschriebene Verfahren.
- Durch die dort beschriebenen Merkmale und Verfahren sind insbesondere die folgenden Vorteile und positiven Aspekte zu erwarten:
- a) Die inneren und äußeren Hohlfasern innerhalb einer Lage des Bündels stehen in direktem Berührungskontakt zu den Hohlfasern der benachbarten, mit anderer Steigung verlaufenden Lagen; durch die radiale Komponente der Wickelspannung entsteht ein Reibschluss zwischen übereinander liegenden Lagen, der eine stabile Struktur des Bündels bewirkt und eine Verschiebung der Fasern quer zur Faser-Längsrichtung erschwert. Somit wird der Entstehung von direkten Strömungskanälen zwischen Ein- und Austritt des Dialysats, also einer Kurzschluss-Strömung, entgegengewirkt.
- b) Durch die Überlagerung von Fasern verschiedener oder entgegengesetzter Steigung entstehen – als Projektion in radialer Richtung des Bündels gesehen – rautenförmige Zwischenräume, die der Strömung eine radiale Durchdringung des Faserbündels erleichtern.
- c) Durch die Variation der Steigungswinkel in den verschiedenen Lagen des Bündels lässt sich die Radialströmung im Sinne einer besseren Verteilung beeinflussen.
- d) Es ist in der Praxis nicht zu vermeiden, dass innerhalb einer Gruppe von Hohlfasern, die einer Haspel zugeführt werden, immer wieder einzelne Fäden geringere axiale Spannung haben und daher durchhängen; zusätzlich ist häufig damit zu rechnen, dass sich die Fasern aufgrund elektrostatischer Aufladung gegenseitig abstoßen. Damit das spätere Fixieren, z. B. Umwickeln des aufgehaspelten Strangs, nicht erschwert wird, muss das zugeführte Hohlfaserband mit einer bestimmten mittleren Fadenspannung aufgehaspelt werden. Dadurch werden die einzelnen Fäden zum Nachteil der Wellen-Struktur gedehnt, was sich nachteilig auf die Strömungsverteilung auswirkt.
- Bei dem hier beschriebenen Verfahren kann die Fadenspannung generell verringert werden, weil lose oder abstehende Fäden vorhergehender Lagen durch die gegenläufige Schraubenlinie der nachfolgenden Lage in radialer Richtung komprimiert werden.
- e) Das im Patentanspruch 7 beschriebene Verfahren bietet die Möglichkeit, die Fadenspannung einzelner Lagen selektiv zu steuern, z. B. kann so die letzte Lage des aufgehaspelten Stranges mit höherer Spannung aufgebracht werden, um abstehende Einzelfasern zu vermeiden.
- f) Wenn später mehrere einzelne Bündel aus einem Strang abgetrennt werden sollen, ist es wichtig, dass jede einzelne Lage des zugeführten Hohlfaserbandes über die ganze Länge des Strangs ihre Steigung beibehält, damit keine Abweichungen entstehen. Die in den Patentansprüchen 5. und 6. dargestellten Verfahren bieten die Möglichkeit, den effektiven Steigungswinkel durch Anpassung des momentanen Winkels „γ” so zu beeinflussen, dass er über die ganze Strang-Länge näherungsweise konstant bleibt.
- g) Wenn die einzelnen Lagen eines Stranges mit kleinem Steigungswinkel aufgewickelt werden, wie z. B. bei den oben erwähnten Anmeldungen dargestellt ist, verlängert sich der Strömungsweg der im Innern der Hohlfasern fließenden Flüssigkeit; dadurch ist mit einem größeren Druckabfall infolge höheren Strömungswiderstandes zu rechnen. Diese Gefahr wird vermieden, wenn der in den Patentansprüchen angegebene Winkelbereich für die Steigung eingehalten wird. Dazu ein Rechenbeispiel mit praxisgerechten Daten: Bei Bündeldurchmesser 40 mm, bei 10 Bündeln à 280 mm Länge aus einem Strang, bei einem mittleren Steigungswinkel von 80° (entsprechend 4 Zinken-Umdrehungen bei der letzten Lage) verlängert sich der Strömungsweg maximal um 1,6% gegenüber einem Bündel mit achsparallelen Fasern. Die Länge des Strömungsweges sowie die Gesamt-Filterfläche werden also nur unwesentlich verändert.
- h) Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens besteht darin, dass es bei entsprechender Ausgestaltung mit einer 2-Zinken-Haspel durchzuführen ist, die kostengünstige Möglichkeiten zur Automatisierung bietet, wie bereits oben beschrieben ist.
- Die verschiedenen Merkmale und Verfahrensschritte der vorliegenden Erfindung sind beispielhaft in den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen verdeutlicht.
- Es zeigen
-
1 eine Draufsicht auf ein Hohlfaserbündel entsprechend Patentanspruch 1, -
2a und2b schematisch Draufsicht und Seitenansicht eine Haspelvorrichtung, mit der das in Patentanspruch 4 dargestellte Verfahren realisiert werden könnte, -
3 die Seitenansicht einer Haspeleinrichtung zu einem anderen Zeitpunkt des Verfahrensablaufes; - In
1 ist die Draufsicht eines Hohlfaser-Bündels1 mit der Längsachse2 dargestellt. Die oberste Lage3 , von der hier wegen der besseren Übersicht nur9 Einzelfäden dargestellt sind, ist schraubenlinienförmig mit dem Steigungswinkel α um die bereits aufgehaspelten Fäden angeordnet, darunter liegen z. B. die Lage4 mit entgegengesetzter Steigung und die Lage5 mit geradlinig angeordneten Einzelfäden. -
2a und2b zeigen schematisch einen Strang6 mit seiner Längsachse7 , der zwischen den beiden Zinken8a und8b gebildet wird. Der Abstand der Zinken ist so bemessen, dass später aus dem Strang mehrere Hohlfaserbündel mit der Länge „L” abgetrennt werden können. Die Zinken8a und8b sind hier verbunden mit einer Haspel9 , die um eine Achse10 rotieren kann. Die Haspel ist hier dargestellt in einer Position vor Beginn von Schritt 4.3 oder 4.5 laut Patentanspruch 4, nachdem bereits mehrere Lagen aufgewickelt wurden. Das Hohlfaserband11 , das über eine Umlenkrolle12 zugeführt wird, bildet mit der Längsachse7 zu diesem Zeitpunkt den Winkel „β”. -
3 zeigt schematisch eine Momentaufnahme der Haspelvorrichtung während der Verfahrensschritte 4.3 oder 4.5. Die Zinken8a und8b sind nicht mehr mit der Haspel9 verbunden, sondern werden von den Greifereinrichtungen13a und13b synchron um die Längsachse7 gedreht, wodurch das Hohlfaserband11 schraubenlinienförmig um die bereits vorhandenen Lagen des Strangs6 geschlungen wird. Die Längsachse7 bildet mit dem zugeführten Hohlfaserband11 momentan den Winkel „γ”, der durch Drehung der Haspel9 um Achse10 oder durch Verschiebung der Umlenkrolle12 so gesteuert werden kann, dass der Steigungswinkel auf dem Strang über der gesamten Länge möglichst gleich bleibt. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hohlfaser-Bündel
- 2
- Längsachse des Hohlfaser-Bündels
- 3; 4; 5
- verschiedene Lagen aus Hohlfasern
- 6
- Strang, gebildet aus mehreren Lagen
- 7
- Längsachse des Strangs
- 8a; 8b
- Zinken einer Haspel
- 9
- Haspel
- 10
- Drehachse der Haspel
- 11
- Band aus einzelnen Hohlfasern
- 12
- Umlenkrolle
- 13a; 13b
- Greifereinrichtung
- L
- Länge eines Hohlfaser-Bündels
- α
- Steigungswinkel einer Schraubenlinie
- β; γ
- Winkel zwischen Längsachse
7 und zugeführtem Band11 - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 3102331 A1 [0007]
- EP 0621047 B1 [0007, 0007]
- EP 1714692 A1 [0007]
- US 4975247 [0007]
- EP 0652779 B1 [0007]
- DE 69422952 T2 [0007, 0007]
- DE 102009038673 A1 [0007]
- WO 03/053553 A1 [0008]
- DE 102006057101 A1 [0008]
Claims (7)
- Hohlfaserbündel, – aus einer Vielzahl einzelner Hohlfasern, die vorzugsweise als Wellenlinie geformt sind, – das in Filtervorrichtungen, insbesondere Dialysatoren, eingebaut wird, – das aus einem größeren Strang abgelängt wird, der zuvor auf einer 2-Zinken-Haspel gebildet wurde, – das aus mehreren Lagen mit jeweils einer bestimmten Anzahl von Hohlfasern besteht, – und bei dem jede Lage die Querschnittsform eines flachen Bandes hat, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) einzelne Lagen des Hohlfaserbündels sind in der Form einer Schraubenlinie im Uhrzeigersinn (= Rechtssteigung) um die weiter innen liegenden Hohlfasern herum angeordnet, b) andere Lagen des Hohlfaserbündels sind als Schraubenlinie im Gegenuhrzeigersinn (= Linkssteigung) angeordnet; c) Lagen mit Links- und Rechtssteigung wechseln sich ab, dazwischen können Lagen mit parallel in Richtung der Längsachse verlaufenden Fasern angeordnet sein; d) der Steigungswinkel einer einzelnen Lage ist über die ganze Bündellänge annähernd konstant;
- Hohlfaserbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigungswinkel der verschiedenen Lagen variieren, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 75° und 89°;
- Hohlfaserbündel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Kern des Hohlfaserbündels eine oder mehrere Lagen parallel zur Längsachse angeordnet sind;
- Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels nach den Ansprüchen 1. bis 3. – wobei eine Haspel mit zwei Zinken verwendet wird, – ein Band aus einer vorgegebenen Anzahl von Hohlfasern an die Haspel herangeführt und an einem der beiden Zinken z. B. mittels Klemmung befestigt wird, und – durch Rotation der Haspel zwischen den Zinken ein Strang gebildet wird, dem bei jeder halben Umdrehung eine neue Lage aus Hohlfasern zugefügt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: 4.1 Nachdem das Hohlfaserband an einer der Zinken befestigt worden ist, beginnt die Haspel 9 um Achse
10 zu drehen und macht eine halbe oder ganze oder anderthalb oder zwei Umdrehungen usw., abhängig von der Anzahl Lagen mit paralleler Faser-Anordnung, die entsprechend Anspruch 3. vorgesehen sind; 4.2 Sobald die Anzahl der Umdrehungen It. 4.1 erreicht oder fast erreicht ist, stoppt die Haspel in einer Stellung, die durch den Winkel β (zwischen zugeführtem Hohlfaser-Band und Strang-Längsachse) gekennzeichnet ist, wobei vorzugsweise ein spitzer Winkel im Bereich zwischen 1° und 15° zu wählen ist; Alternativ zu einem Stopp in der angegebenen Winkelstellung kann auch eine reduzierte Haspel-Drehzahl in diesem Winkelbereich vorgesehen werden; 4.3 Die beiden Zinken werden von der Haspel abgekoppelt und drehen sich dann synchron zueinander um die Strang-Längsachse, wodurch das zugeführte Hohlfaser-Band zwangsläufig schraubenlinienförmig um die bereits vorhandenen Lagen des Hohlfaser-Strangs gewickelt wird; Der Drehwinkel der Zinken liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,5 und ca. 6 Umdrehungen, abgestuft jeweils in 180°-Schritten; 4.4 Die Haspel macht eine halbe Umdrehung um Achse10 und stoppt dann bei dem gleichen Winkel α wie bei Schritt 4.2 (bzw. verlangsamt ab da die Drehgeschwindigkeit) 4.5 Die beiden Zinken drehen sich wie in Schritt 4.3, jedoch in entgegengesetzter Richtung; die Anzahl der Zinken-Umdrehungen kann gleich bleiben oder variieren; 4.6 Soll zwischen den beiden Schritten 4.3 und 4.5 eine Lage mit paralleler Faser-Anordnung liegen, macht die Haspel in Schritt 4.4 eine volle Umdrehung, bevor mit Schritt 4.5 fortgefahren wird; 4.7 Die Schritte 4.3 bis 4.5 bzw. 4.6 werden so oft wiederholt, bis der Faserstrang auf der Haspel die gewünschte Anzahl an Hohlfasern enthält; 4.8 Anschließend wird die Haspel angehalten, und der Faserstrang wird nach einem der in der Praxis bekannten Verfahren manuell oder automatisch fixiert und in einzelne Hohlfaser-Bündel der gewünschten Länge aufgeteilt. - Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels gemäß Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkrolle
12 ihre Position zur Haspel während der Schritte 4.3 bzw. 4.5 verändert, und so die Größe des momentanen Winkels „γ” bzw. die momentane Steigung der Schraubenlinie beeinflusst; - Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels gemäß Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, dass die Haspel während der Schritte 4.3 und 4.5 ihre Winkelstellung verändert und so die Größe des momentanen Winkels „γ” bzw. die momentane Steigung der Schraubenlinie beeinflusst;
- Verfahren zur Herstellung eines Hohlfaserbündels gemäß Anspruch 4., 5. und 6., dadurch gekennzeichnet, dass die Zinken ihren Abstand am Beginn der Schritte 4.3 und 4.5 vergrößern und nach Abschluss dieser Schritte jeweils wieder verkleinern und so die Fadenspannung in der im jeweiligen Schritt aufgewickelten Hohlfaser-Lage reduzieren;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011018925.4A DE102011018925B4 (de) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Hohlfaser-Anordnung für Dialysatoren und ähnliche Filtervorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102011018925.4A DE102011018925B4 (de) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Hohlfaser-Anordnung für Dialysatoren und ähnliche Filtervorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102011018925A1 true DE102011018925A1 (de) | 2012-10-31 |
DE102011018925B4 DE102011018925B4 (de) | 2015-03-26 |
Family
ID=47007678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102011018925.4A Active DE102011018925B4 (de) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | Hohlfaser-Anordnung für Dialysatoren und ähnliche Filtervorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102011018925B4 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109364760A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-22 | 华电水务膜分离科技(天津)有限公司 | 一种卷绕式超滤膜组件及其制备方法 |
DE102018008459A1 (de) * | 2018-10-29 | 2020-04-30 | Enmodes Gmbh | Vorrichtung für den Stoffaustausch zwischen Blut- und wenigstens einem Gas/Gasgemisch |
WO2023108947A1 (zh) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | 创脉医疗科技(上海)有限公司 | 中空纤维膜组件、编织垫及其编织方法 |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2900603A1 (de) * | 1978-01-10 | 1979-07-12 | Toyo Boseki | Hohlfaservorrichtung in form eines spulenartigen koerpers zur trennung von fluessigkeiten und verfahren zu ihrer herstellung |
DE3102331A1 (de) | 1979-05-21 | 1982-09-02 | Baxter Travenol Laboratories, Inc., 60015 Deerfield, Ill. | "hohlfiberbuendel fuer diffusionsgeraet und verfahren zu seiner herstellung sowie ein solches buendel enthaltendes dialysegeraet |
US4666543A (en) * | 1982-08-06 | 1987-05-19 | Kasasumi Laboratories, Inc. | Hollow fiber device for removing waste material in the blood and a process of manufacture thereof |
US4975247A (en) | 1985-01-08 | 1990-12-04 | Medtronic, Inc. | Mass transfer device having a microporous, spirally wound hollow fiber membrane |
EP0309331B1 (de) * | 1987-09-23 | 1992-06-03 | SOCIETE LYONNAISE DES EAUX Société Anonyme | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Fadenbündels, insbesondere von halbdurchlässigen Hohlfasern |
DE4129400A1 (de) * | 1991-09-04 | 1993-03-11 | Akzo Nv | Verfahren zum herstellen eines hohlfadenwickelkoerpers |
JPH05161830A (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-29 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 中空糸膜束とその製造方法、および中空糸膜巻き取り用枠 |
US5230862A (en) * | 1991-08-16 | 1993-07-27 | Cardiopulmonics, Inc. | Apparatus for extracorporeal blood oxygenation |
DE4210154A1 (de) * | 1992-03-27 | 1993-09-30 | Akzo Nv | Hohlfadenbündel sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung |
EP0621047B1 (de) | 1993-04-22 | 1996-12-11 | Cobe Laboratories, Inc. | Blutoxygenator mit Hohlfasern |
US5897729A (en) * | 1996-03-29 | 1999-04-27 | Praxair Technology, Inc. | Process of making a structure enhancing hollow fiber module |
EP0652779B1 (de) | 1993-05-19 | 2000-02-09 | Avecor Cardiovascular Inc. | Hohlfaser-blutoxygenerator |
WO2003053553A1 (en) | 2001-12-11 | 2003-07-03 | Zenon Environmental Inc. | Methods of making stretched filtering membranes and membrane modules |
EP1714692A1 (de) | 2005-04-20 | 2006-10-25 | B. Braun Medizintechnologie GmbH | Dialysefilter |
DE102006057101A1 (de) | 2006-12-04 | 2008-06-05 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Faserbündeln |
WO2010128044A1 (de) * | 2009-05-04 | 2010-11-11 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines hohlfaserbündels mit gewellten, phasenvershobenen hohlfasern |
DE102009038673A1 (de) | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co.Kg | Flechten der Hohlfaser bei Stoff-(Energie) Transportvorgängen in Austauscher-(Hohlfaser-)Modulen |
-
2011
- 2011-04-28 DE DE102011018925.4A patent/DE102011018925B4/de active Active
Patent Citations (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2900603A1 (de) * | 1978-01-10 | 1979-07-12 | Toyo Boseki | Hohlfaservorrichtung in form eines spulenartigen koerpers zur trennung von fluessigkeiten und verfahren zu ihrer herstellung |
DE3102331A1 (de) | 1979-05-21 | 1982-09-02 | Baxter Travenol Laboratories, Inc., 60015 Deerfield, Ill. | "hohlfiberbuendel fuer diffusionsgeraet und verfahren zu seiner herstellung sowie ein solches buendel enthaltendes dialysegeraet |
US4666543A (en) * | 1982-08-06 | 1987-05-19 | Kasasumi Laboratories, Inc. | Hollow fiber device for removing waste material in the blood and a process of manufacture thereof |
US4975247A (en) | 1985-01-08 | 1990-12-04 | Medtronic, Inc. | Mass transfer device having a microporous, spirally wound hollow fiber membrane |
EP0309331B1 (de) * | 1987-09-23 | 1992-06-03 | SOCIETE LYONNAISE DES EAUX Société Anonyme | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Fadenbündels, insbesondere von halbdurchlässigen Hohlfasern |
US5230862A (en) * | 1991-08-16 | 1993-07-27 | Cardiopulmonics, Inc. | Apparatus for extracorporeal blood oxygenation |
DE4129400A1 (de) * | 1991-09-04 | 1993-03-11 | Akzo Nv | Verfahren zum herstellen eines hohlfadenwickelkoerpers |
JPH05161830A (ja) * | 1991-11-19 | 1993-06-29 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 中空糸膜束とその製造方法、および中空糸膜巻き取り用枠 |
DE4210154A1 (de) * | 1992-03-27 | 1993-09-30 | Akzo Nv | Hohlfadenbündel sowie Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung |
EP0621047B1 (de) | 1993-04-22 | 1996-12-11 | Cobe Laboratories, Inc. | Blutoxygenator mit Hohlfasern |
EP0652779B1 (de) | 1993-05-19 | 2000-02-09 | Avecor Cardiovascular Inc. | Hohlfaser-blutoxygenerator |
DE69422952T2 (de) | 1993-05-19 | 2000-10-05 | Avecor Cardiovascular Inc., Minneapolis | Hohlfaser-blutoxygenerator |
US5897729A (en) * | 1996-03-29 | 1999-04-27 | Praxair Technology, Inc. | Process of making a structure enhancing hollow fiber module |
WO2003053553A1 (en) | 2001-12-11 | 2003-07-03 | Zenon Environmental Inc. | Methods of making stretched filtering membranes and membrane modules |
EP1714692A1 (de) | 2005-04-20 | 2006-10-25 | B. Braun Medizintechnologie GmbH | Dialysefilter |
DE102006057101A1 (de) | 2006-12-04 | 2008-06-05 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Faserbündeln |
WO2010128044A1 (de) * | 2009-05-04 | 2010-11-11 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines hohlfaserbündels mit gewellten, phasenvershobenen hohlfasern |
DE102009038673A1 (de) | 2009-08-24 | 2011-03-03 | Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co.Kg | Flechten der Hohlfaser bei Stoff-(Energie) Transportvorgängen in Austauscher-(Hohlfaser-)Modulen |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018008459A1 (de) * | 2018-10-29 | 2020-04-30 | Enmodes Gmbh | Vorrichtung für den Stoffaustausch zwischen Blut- und wenigstens einem Gas/Gasgemisch |
US12016988B2 (en) | 2018-10-29 | 2024-06-25 | Enmodes Gbmh | Device for exchanging substances between blood and at least one gas/gas mixture |
CN109364760A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-02-22 | 华电水务膜分离科技(天津)有限公司 | 一种卷绕式超滤膜组件及其制备方法 |
WO2023108947A1 (zh) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | 创脉医疗科技(上海)有限公司 | 中空纤维膜组件、编织垫及其编织方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102011018925B4 (de) | 2015-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0442147B1 (de) | Gewebtes Hohlfadenband | |
DE2900603C2 (de) | ||
DE2208587C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines selektiv durchlässigen Membrankörpers | |
DE2426591C3 (de) | Vorrichtung zum Behandeln von Fluid in einer künstlichen Niere oder künstlichen Lunge | |
DE69232436T2 (de) | Gewebekartuschen mit spiralförmig gewickelten Hohlfasermembranen und Module mit strömungsableitenden Einbauten | |
DE3587074T2 (de) | Massenfoerdervorrichtung. | |
DE2151511A1 (de) | Diffusionstrennorgan | |
DE3039873C2 (de) | Verfahren zum Herstellen eines mit Füllmaterial versehenen Siebbandes | |
DE2721044A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur gleichzeitigen herstellung mehrerer vorrichtungen mit hohlfasern | |
DE2402455A1 (de) | Vorrichtung zum trennen von stroemungsmitteln | |
DE3686513T2 (de) | Anordnung bestehend aus einem durchlochten kern, einer harzhaltigen rohrplatte und einem selbstfixierenden spiralfoermig gewickelten hohlfaserbuendel. | |
EP0632742A1 (de) | Hohlfadenbündel sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung. | |
DE2542438A1 (de) | Dialysator, insbesondere fuer die haemodialyse und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2811826A1 (de) | Vorrichtung mit ebenen membranen und verfahren zur herstellung der vorrichtung | |
EP3436183B1 (de) | Hohlfasermembranvorrichtung für den stoffaustausch und verfahren zur herstellung | |
DE7026643U (de) | Vorrichtung zur durchfuehrung der umgekehrten osmose. | |
DE2744855A1 (de) | Vorrichtung mit hohlfasern zur fraktionierung eines fluids sowie verfahren und anlage zur herstellung der vorrichtung | |
DE3105192A1 (de) | Hohlfasermodul sowie verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung | |
DE1817233B2 (de) | Hochdruckschlauch | |
DE102011018925B4 (de) | Hohlfaser-Anordnung für Dialysatoren und ähnliche Filtervorrichtungen und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
DE4308850A1 (de) | Hohlfadenmatte | |
DE2721008A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von vorrichtungen mit hohlfasern | |
EP0443206B1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Hohlfadenstapeln | |
DE2839937A1 (de) | Hohlfaserdialysator mit dialysatfuehrung | |
DE19532365C2 (de) | Hohlfaseroxygenator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |