DE102014106665A1

DE102014106665A1 - Hohlfaser, Hohlfaseranordnung, Filtermodul mit Hohlfaser, und Hohlfaser-Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102014106665A1
Application number: DE102014106665.0A
Authority: DE
Inventors: Manuel Goldstein
Original assignee: B Braun Avitum AG
Current assignee: B Braun Avitum AG
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-11-12

Abstract

Es wird eine Hohlfaser (14) eines Hohlfaserbündels aus einem semipermeablen Membranmaterial vorgeschlagen, die einen Hohlfaserschaft mit einem vorbestimmten Faser-Innendurchmesser (DFas) aufweist. Erfindungsgemäß bildet die Hohlfaser (14) an zumindest einem axialen Faserende, vorzugsweise beiden Faserenden eine Öffnung aus, deren Öffnungsdurchmesser (DFas,SE) kleiner ist als der Faser-Innendurchmesser (DFas).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlfaser aus semipermeablem Membranmaterial, eine aus solchen Hohlfasern bestehende Hohlfaseranordnung, ein solche Hohlfasern enthaltendes Hohlfaser-Filtermodul für (Ultra-)Filtrationsprozesse mit zentralem Flüssigkeitseinstrom und zentralem Flüssigkeitsausstrom, und ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlfaser bzw. einer Hohlfaseranordnung, sie bezieht sich insbesondere auf im Hinblick auf eine optimierte Flüssigkeitsverteilung in Hohlfaser-Filtermodulen zweigstromoptimierte Hohlfasern mit stirnseitig variablem Faserdurchmesser, sowie Vorrichtungen der vorgenannten Art, die solche Hohlfasern verwenden, und ein Herstellungsverfahren für solche Hohlfasern.
In beispielsweise einem Dialysator zur Blutreinigung finden bei der Hämodialyse die Transportprozesse zur Reinigung des Bluts von Toxinen und zur Filtration von Wasser statt. Eine häufig verwendete Bauform eines Dialysators ist der sogenannte Kapillar- oder Hohlfaserdialysator, bei dem eine große Anzahl von Hohlfasern oder Lumen dicht an dicht im Inneren eines von beidseitig mit Deckeln oder Kappen verschlossenen Modulgehäuses, meist eines starren, zylindrischen Kunststoffgehäuses oder Filtermoduls mit jeweils zwei Anschlüssen für das Blut und die Dialysierflüssigkeit aneinandergereiht sind. Das zu reinigende Blut fließt bei Hohlfaserdialysatoren in den Kapillaren im jeweiligen Flüssigkeitsgegenstrom zur Dialysierflüssigkeit und wird währenddessen durch Ablauf der Transportprozesse über die Kapillarmembran bzw. deren Oberfläche gereinigt.
Bei zur Blutreinigung verwendeten zylindrischen Filtermodulen (z.B. Dialysatoren) erfolgt eine zufuhr- oder feedseitige Aufteilung des Blut- oder Flüssigkeitsstroms in die Lumen von bis zu mehreren tausend zylindrischen Hohlfasermembranen aus semipermeablem Membranmaterial. Diese Aufteilung oder Verzweigung (ersatzweise als Parallelschaltung zu betrachten) beginnt im Flüssigkeitsverteilungsbereich im Deckel bzw. in der Verteilerkappe des Filtermoduls und findet sodann unmittelbar vor der sogenannten Schnittfläche (einer näherungsweise kreisrunden Ebene, in die alle Hohlfaseröffnungen münden) statt.
In der Regel ist eine solche Verteilerkappe mit einem Fluidanschluss ausgebildet, der bezüglich des Filtergehäuses im Wesentlichen auf der Gehäusemittelachse (zentral) platziert ist. Je dezentraler, d.h. weiter außen in dem Filtermodul, Hohlfasermembranen in der Schnittebene daher angeordnet sind, desto größer ist die Wegstrecke, die darauf entfallende Flüssigkeitsströme zwischen Fluidanschluss und Öffnungen der randseitigen Hohlfasermembranen zurücklegen müssen. Diese Wegstrecke kann als zusätzlicher Strömungswiderstand betrachtet werden. In einer Parallelschaltung ist sodann jener Zweigstrom am größten, dessen Widerstand am geringsten ist. Im betrachteten Fall sind somit die Zweigflüssigkeitsströme in jene Hohlfasern im Zentrum der Schnittfläche, d.h. diejenigen in der koaxialen Mitte des zylindrischen Filtermoduls, am größten, wobei die radial außen liegenden Fasern die kleinsten Flüssigkeitsströme führen. Infolge dieser Flussratenunterschiede zwischen einzelnen Hohlfasern im Zentrumsbereich und im Randbereich ist die Reinigungsleistung innerhalb des Filtermoduls entsprechend ortsabhängig und daher nicht homogen.
Als optimal ist jedoch ein Filtermodul anzusehen, bei dem alle Hohlfasern im Wesentlichen die gleiche Flussrate führen. Je geringer Flussratenunterschiede zwischen den Hohlfasern in dem Filtermodul demnach ausfallen, desto höher wird die Filtereffektivität.
Aus dem Stand der Technik sind daher Ansätze zur Strömungsoptimierung von Dialysatordeckeln bekannt.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift DD 243 857 A1 einen Verteiler für Hohlfasermembranapparate, der eine gleichmäßige Verteilung einer Lösung auf alle Einzelfasern eines Faserbündels gewährleisten soll. Dazu ist in einem Raum zwischen einem Deckel und einer Zuströmfläche zu einer Faserpackung ein Formstück vorgesehen, dessen Gestalt zwischen Deckel und Formstück einen zum äußeren Rand der Zuströmfläche führenden Spalt annähernd konstanten Querschnittes erzeugt und zwischen Zuströmflächen und Formstück einen Spalt bildet, dessen Höhe zur Mitte hin abnimmt.
Ferner offenbaren die Druckschriften DE 33 33 361 A1 und DE 33 33 462 A1 einen strömungsangepassten Dialysatordeckel mit einem stromliniengeformten Übergang von einer zentralen Stutzenströmung auf eine radiale Verteilungsströmung. Die Deckelkontur soll dabei zu einer Minimierung der Geschwindigkeitsvariation für die Blutströmung im Verteilungsraum führen.
Außerdem beziehen sich die Druckschriften DE 31 44 552 A1 und DE 31 44 553 A1 ebenfalls auf Dialysatoren mit Hohlfaserbündeln und neuartigen Deckelkonturen mit besseren Eigenschaften, wobei Strömungsfelder einer der rotationssymmetrischen Stauströmung und einer ausgebreiteten kreisförmigen Senkenströmung miteinander kombiniert werden, und wonach die Schar der Stromlinien durch den Rand des Senkenbereiches als Deckelkontur gewählt wird, das auch hier zu einer Minimierung der Geschwindigkeitsvariation für die Blutströmung im Verteilungsraum führen soll.
Diese vorbekannten Lösungen sind jedoch dahingehend nachteilig, dass sie entweder eine zusätzlich notwendige aufwändige Gehäuseform und damit hohen Fertigungs- und Materialaufwand notwendig machen, und darüber hinaus unerwünscht eine zusätzliche extrakorporale Kontaktfläche im Falle der Blutbehandlung ausbilden, oder zwar auf eine konstante Strömungsgeschwindigkeit über den Radius der Blutkappe abzielen, jedoch die Flüssigkeitsverteilung auf Faserbündel nicht beeinflussen.
Die Druckschrift DE 10 2007 009 208 A1 schließlich offenbart vor dem Hintergrund einer zu verbessernden Backfiltration bzw. Erhöhung des transmembranen Drucks bei der Dialyse eine geometrisch veränderte Hohlfaser mit, im Zusammenhang ausschließlich sinnvoll, genau einer endenfern und fasermittig angeordneten Engstelle bzw. Verringerung des Faserdurchmessers entlang ihrer Längsrichtung. Die Verengung wird während der Herstellung der Hohlfaser durch periodisches Senken des Extrusionsdrucks des inneren Fällmediums während des Extrudierens aus einer Polymerlösung, durch periodisch kurzfristiges Erhöhen der Abzugsgeschwindigkeit einer Aufrollanordnung für den extrudierten Polymerlösungsfaden, der dadurch in die Länge gezogen und in seinem Innendurchmesser verringert wird, oder durch mechanisches Prägen oder Walzen der Faser erzeugt.
Derart vorbekannte Hohlfasern, oder Bündel aus solchen Hohlfasern, sind mit gewünschten Eigenschaften nicht nur aufwändig herzustellen, sondern beschleunigen aufgrund ihrer genau einen fasermittig liegenden Engstelle mit verringertem Innendurchmesser nachteilig durch die Engstelle strömendes Blut. Durch eine zu starke Blutbeschleunigung besteht die Gefahr, dass durch Reibung mit der Faserinnenwand Blutzellen zerstört werden und Hämolysereaktionen auftreten. Diese Hohlfasern führen insoweit bereits zu einem bewussten Kompromiss in Form der gefordert genau einen Engstelle und lassen insoweit keinen Raum für weitere Modifikationen.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hohlfaser aus semipermeablem Membranmaterial, eine aus solchen Hohlfasern bestehende Hohlfaseranordnung, ein solche Hohlfasern enthaltendes Hohlfaser-Filtermodul vorzugsweise für einen Dialysator und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Hohlfaser bzw. einer Hohlfaseranordnung aus solchen Hohlfasern zu schaffen, bei welchen eine gleichmäßigere Verteilung eines Feedflüssigkeitsstroms auf Hohlfasermembranen die Filtereffektivität verbessert und Flüssigkeitsstagnationsbereiche minimiert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hohlfaser mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Hohlfaseranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 3, ein Filtermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 5, und ein Herstellungsverfahren für Hohlfasern mit den Schritten des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, den Strömungswiderstand für Flüssigkeit nach dem Eintritt in ein Filtermodul oder Filtrationsmodul lokal zu erhöhen/zu verringern, um den zum Randbereich des Filtermoduls hin längeren Wegstrecken gegenüber den Wegstrecken zum Zentrum des Filtermoduls Rechnung zu tragen. Erreicht wird dies prinzipiell dadurch, dass zumindest die Öffnungsdurchmesser jener Hohlfasern, die nahe einem (zentral platzierten) Flüssigkeitsanschluss vorzugsweise in der Endkappe (Verteilerkappe) des Filtermoduls zu liegen kommen, kleiner sind als zumindest die Öffnungsdurchmesser jener Hohlfasern, die weiter entfernt von diesem Flüssigkeitsanschluss sind. Auf diese Weise lässt sich der Strömungswiderstandsunterschied aufgrund unterschiedlich langer Strömungswege zwischen dem Flüssigkeitsanschluss und den einzelnen Hohlfasern zumindest teilweise kompensieren. Anders ausgedrückt ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem Bereich einer vorzugsweise rundförmigen (Quer-)Schnittfläche als Bereich der fluiddichten Einbettung der Hohlfasern im Inneren des Filtermoduls der Flüssigkeits-Eintrittswiderstand von Hohlfasern, die näher zum Zentrum (näher zum jeweiligen Flüssigkeitsanschluss) des Filtermoduls hin liegen, höher ausgebildet wird als derjenige von weiter außen liegenden Hohlfasern.
Es wird dazu gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, unterschiedliche Querschnittsflächen (Durchmesser) der Hohlfaser-Innenlumina (ausschließlich) im (Quer-)Schnittebenenbereich (entspricht dem axialen Ende der Hohlfasern) derart zu erzeugen, dass die Durchmesser der stirnseitigen Hohlfasereinströmbereiche an dem einen Hohlfaserende und/oder Hohlfaserausströmbereiche an dem anderen Hohlfaserende kleiner werden, je zentraler sich die jeweiligen Hohlfasern im (Quer-)Schnittebenenbereich befinden. Der stirnseitige Hohlfaserdurchmesser der jeweiligen Hohlfasern ist damit von der Ortslage der Faser innerhalb der Schnittebene abhängig: D_Faser = f(r_Schnittebene).
In anderen Worten wird der Feedflüssigkeitsstrom eines Filtermoduls durch in Radialrichtung des Filtermoduls variable stirnseitige Faserdurchmesser (Faseröffungsdurchmeser) zu möglichst gleichen Teilen (im Wesentlichen homogen) in die einzelnen Hohlfasern verteilt. Die Größe und/oder die axiale Tiefe der Querschnittsänderung des Hohlfasereingangs und/oder des Faserausgangs gegenüber einem Holfasermittenabschnitt sind somit von der radialen Ortslage der jeweiligen Hohlfaser im Filtermodul bzw. in der Schnittebene bezüglich der Mittelachse (Position des Fluidanschlusses) abhängig. Ein zum Öffnungsquerschnitt zusätzlicher Parameter zur Regelung des Strömungswiderstands ist die axiale Länge (und ggf. die Form, nämlich konisch, gestuft, etc.) des jeweiligen querschnittsminimierten Bereichs jeder Hohlfaser. Ebenfalls denkbar sind unterschiedliche Faserquerschnitte über die gesamte Faserlänge (also auch im Mittenabschnitt bzw. Hohlfaserschaft und nicht nur im axialen Öffnungsbereich der jeweiligen Hohlfaser).
Die unterschiedlichen Querschnittsflächen der Hohlfaser-Innenlumina im axial endseitigen Schnittebenen-Bereich werden zu deren Herstellung vorzugsweise durch einen zielgeführten Wärmeeintrag beispielsweise durch berührungsloses Aufheizen mittels IR-bzw. Infrarotstrahlung bearbeitet, wobei genutzt wird, dass synthetische Hohlfasermembranen aus polymeren Kunststoffen bzw. Thermoplasten wie etwa Polysulfon, Polyacrylnitril, Polyamid und Polycarbonat ein definiertes Schrumpfungsverhalten (Querschnittsminderung) unter erhöhter Temperatureinwirkung zeigen. Die Wärmeeinwirkung wird so gewählt, dass vorbestimmte ortsabhängige Querschnittsunterschiede und jeweilige axiale Längen der Querschnittsänderung in den entsprechenden Hohlfasern ausgebildet werden. Die Herstellung von Ausgangsmaterial für die erfindungsgemäßen Hohlfasern bildenden Rohfasern kann beispielsweise analog zu dem in der Druckschrift DE 10 2007 009 208 A1 beschriebenen Verfahren unter Entfall der Schritte und Vorgehensweisen zur Erzeugung der endenfern und fasermittig angeordneten Engstellen erfolgen.
Insgesamt werden erfindungsgemäß Vorteile dahingehend erzielt, dass eine optimierte Filterleistung bereitgestellt wird, und durch gegenüber dem Stand der Technik höhere randseitige Strömungsgeschwindigkeiten Stagnationsbereiche im Bereich des Flüssigkeitszustroms und/oder des Flüssigkeitsabstroms des Filter-Feedkompartiments (Filter-Durchströmungsraums) minimiert werden. Insbesondere vorteilhaft ist dies bei einem zur Dialysebehandlung bzw. Blutbehandlung vorgesehenen Filtermodul. In diesem Fall treten keine oder nur minimiert Bereiche "stehenden" bzw. langsam fließenden Blutes auf, so dass eine bei dieser Behandlungsart unerwünschte Blutaggregation minimiert wird.
Die Aufgabe wird somit gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Hohlfaser aus einem semipermeablen Membranmaterial, mit zumindest einer faserendseitigen Verjüngung als Hohlfaseröffnung (Einlass und/oder Auslass), wobei die zumindest eine faserendseitige Verjüngung ausgehend von einem größten Durchmesser (in Richtung Hohlfasermitte/Hohlfaserschaft) bis zu einem kleinsten Durchmesser der Hohlfaser (in Richtung Hohlfaserende) eine axiale Länge (Konuslänge) aufweist, die bezogen auf zumindest eine die Hohlfaserendabschnitte fluiddicht ummantelnde Hohlfasereinbettung kleiner ist als die axiale Dicke der zumindest einen Hohlfasereinbettung, und eine Gesamtlänge der Hohlfaser derart bemessen ist, dass sich die Hohlfaser an der zumindest einen faserendseitigen Verjüngung mit dem kleinsten Durchmesser an einer Schnittebene (entspricht der axial endseitigen Stirnfläche der zumindest einen Hohlfasereinbettung) öffnet.
Die Aufgabe wird alternativ gelöst durch eine Hohlfaseranordnung mit einer Vielzahl von in Längsrichtung näherungsweise zueinander parallelen Hohlfasern der vorgenannten Art, wobei zumindest der kleinste Durchmesser jeder Hohlfaseröffnung (ggf. auch die Konuslänge der Öffnung) an der axial endseitigen Schnittebene in Abhängigkeit von der Lage der jeweiligen Hohlfaser in der Hohlfaseranordnung in Radialrichtung variabel ist und sich ausgehend von einem minimalen Durchmesser nahe einer zu der Längsrichtung parallelen Mittenachse der Hohlfaseranordnung (entspricht der Position des Fluidanschlusses) zu einem maximalen Durchmesser nahe einem Umfang der Hohlfaseranordnung ändert.
Bevorzugt ist dabei, wenn die Hohlfaseranordnung ein rundzylinderförmiges Faserbündel mit einer darin zusammengefassten Vielzahl von Hohlfasern bildet.
Die Aufgabe wird weiter alternativ gelöst durch ein Hohlfaser-Filtermodul mit einem zylinderförmigen Gehäuse mit einem ersten und einem zweiten Ende; eine axiale Verteilerkappe mit einer ersten Öffnung (Fluidanschluss) zur Zufuhr von zu filternder Flüssigkeit in einen Verteilungsraum der Verteilerkappe; eine Sammelkappe mit einer zweiten Öffnung (Fluidanschluss) zur Ausleitung von gefilterter Flüssigkeit aus einem Sammelraum der Sammelkappe; jeweils eine Hohlfasereinbettung an dem ersten und zweiten axialen Ende des Gehäuses; und eine Vielzahl von in Längsrichtung des Gehäuses näherungsweise zueinander parallelen Hohlfasern, die an ihren jeweiligen Endabschnitten in den Einbettungen (Dichtungen) fluiddicht eingebettet(eingegossen) sind, wobei die Vielzahl von Hohlfasern jeweils zumindest eine faserendseitige Verjüngung (Konusform) mit, ausgehend von einem größten Durchmesser (im Bereich des Fasermittenabschnitts) bis zu einem kleinsten Durchmesser der Hohlfaser (Öffnung), einer axialen Länge aufweist, die kleiner (kürzer) ist als die axiale Dicke der jeweiligen Hohlfasereinbettung, und eine Gesamtlänge der Hohlfaser derart bemessen ist, dass sich die Hohlfaser an der zumindest einen faserendseitigen Verjüngung mit dem kleinsten Durchmesser an einer Schnittebene der zumindest einen Hohlfasereinbettung (äußere Stirnseite der Hohlfasereinbettung) in den Verteilungsraum und/oder den Sammelraum öffnet.
Bevorzugt ist der Durchmesser, mit dem sich eine Hohlfaser an der Schnittebene in den Verteilungsraum und/oder den Sammelraum öffnet, in Abhängigkeit von einer radialen Lage der jeweiligen Hohlfaser in dem Gehäuse variabel und ändert sich ausgehend von einem minimalen Durchmesser nahe einer zu der Längsrichtung parallelen Mittenachse des Gehäuses zu einem maximalen Durchmesser nahe einem Umfang des Gehäuses.
Weiter bevorzugt ändert sich der Durchmesser um die Mittenachse über die Vielzahl von Hohlfasern derart, dass eine nahe dem Umfang liegende Hohlfaser als den maximalen Öffnungsdurchmesser und den geringsten Einströmwiderstand gegenüber Flüssigkeit aus dem Verteilungsraum und/oder den geringsten Ausströmwiderstand in den Sammelraum aufweist, wobei der Durchmesser über weiter zur Mittenachse hin liegende Hohlfasern stetig oder schrittweise abnimmt, wodurch sich der Einströmwiderstand und/oder der Ausströmwiderstand stetig oder schrittweise radial einwärts erhöht, und eine nahe der Mittenachse liegende Hohlfaser den minimalen Öffnungsdurchmesser und somit den höchsten Einströmwiderstand und/oder den höchsten Ausströmwiderstand aufweist. Dabei ist eine Durchmesserverteilung über alle Hohlfasern hinweg so gewählt, dass sich in den einzelnen Hohlfasern eine annähernd konstante Flussrate Q_Fas(r_SE) = const zueinander einstellt.
Vorteilhaft ändert sich der Öffnungsdurchmesser der Hohlfasern in radialer Richtung und/oder konzentrisch um die Mittenachse (für den Fall, dass der Fluidanschluss im Wesentlichen mittig angeordnet ist). Bevorzugt ist das Hohlfaser-Filtermodul ein Hohlfaser-Dialysator.
Die Aufgabe wird außerdem alternativ gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlfaseranordnung, bestehend aus einer zusammengefassten Vielzahl einzelner Hohlfasern aus semipermeablem, thermoplastischem Membranmaterial und mit zumindest einer geometrischen Veränderung, gekennzeichnet durch die Schritte:
Herstellen einer Hohlfaser mit vorbestimmtem Innendurchmesser im Bereich ihres Hohlfaserschafts/Hohlfasermittenabschnitts;
Verbringen der Hohlfaser in eine Raumform, bestehend aus einer Vielzahl von (parallel) nebeneinander liegenden Hohlfasern;
Erzeugen eines Hohlfaserbündels vorbestimmter Länge und mit zumindest einer axialen End-Schnittebene aus der Raumform; und
Erzeugen, als die geometrische Veränderung, von Öffnungsquerschnitten der Hohlfasern mit in radialer Richtung des Hohlfaserbündels lokal unterschiedlichen Öffnungsdurchmessern an zumindest einem Ende (einer End-Schnittfläche) der Hohlfasern des Hohlfaserbündels durch gezielten (ortsabhängig/in Radialrichtung variierenden) Wärmeeintrag in die zumindest eine Schnittebene des Hohlfaserbündels, wobei der Wärmeeintrag wahlweise vor dem Schritt des Verbringens der Hohlfaser in die Raumform oder vor dem Schritt des Erzeugens der End-Schnittebene oder nach dem Schritt des Erzeugens der End-Schnittebene erfolgt.
Bevorzugt erfolgt das Erzeugen der geometrischen Veränderung als zumindest eine endseitige Verjüngung jeweils einer einzelnen Hohlfaser derart, dass sich die einzelne Hohlfaser ausgehend von einem kleinsten Durchmesser an der zumindest einen Schnittebene über eine axiale Länge, die kleiner ist als eine Dicke einer Hohlfasereinbettung, auf einen größten Durchmesser der einzelnen Hohlfaser (Schaftdurchmesser) aufweitet.
Vorteilhaft erfolgt dazu der gezielte Wärmeeintrag mittels Infrarot-Strahlung.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.
Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Filtermodul mit Hohlfasern mit in Radialrichtung variablen stirnseitigen Faserdurchmessern (Faseröffnungsdurchmessern) gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch ein Filtermodul 1 mit Hohlfasern bzw. ein Hohlfaser-Filtermodul mit in Radialrichtung variablen (unterschiedlichen) stirnseitigen Faserdurchmessern (Öffnungsdurchmessern) gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Das Filtermodul 1 kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise ein patronen- oder kartuschenförmiger Dialysator bzw. Hohlfaserdialysator für eine Dialyseanwendung sein. Eine Beschränkung auf diese konkrete Ausformung und/oder diesen konkreten Anwendungsfall besteht jedoch nicht. Die in der Figur gezeigte Breite und Länge des Filtermoduls 1 sind ferner nicht maßstäblich dargestellt. Ein tatsächliches Filtermodul 1 kann länger und/oder breiter oder kürzer und/oder schmaler sein.
Zunächst besteht das Filtermodul 1 gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus einem zylinderförmigen bzw. im Wesentlichen rund-/kreisförmigen, sich koaxial in Längsrichtung erstreckenden röhrenförmigen Gehäuse 2. Das Gehäuse 2 kann vorzugsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein und ist an einem ersten offenen Ende und an einem zweiten offenen Ende jeweils fluiddicht mit einer ersten Kappe bzw. einem ersten Deckel und einer zweiten Kappe bzw. einem zweiten Deckel verschlossen, die bzw. der ebenfalls aus einem Kunststoff bestehen kann.
Der erste bzw. der zweite Deckel bilden jeweils eine (gemäß der Figur oberseitige) Verteilerkappe 4, über welche dem Filtermodul 1 zu filternde Flüssigkeit zugeführt wird, und eine (gemäß der Figur unterseitige) Sammelkappe 6, über welche in dem Filtermodul 1 gefilterte Flüssigkeit ausgeleitet bzw. abgeführt wird. Die Verteilerkappe 4 und die Sammelkappe 6 umgreifen jeweils fluiddicht das erste bzw. das zweite axiale Ende des Gehäuses 2 an seinem Außenumfang und verschließen dieses fluiddicht.
Die Verteilerkappe 4 hat eine zum rohrförmigen Gehäuse 2 hin offene, näherungsweise teller- oder trichterförmige Form mit einem Innenradius r_SE (SE: Schnittebene) und einen beispielsweise zentral und koaxial um eine Mittenachse des Gehäuses 2 liegenden ersten Fluidanschluss 8 als Flüssigkeitszufuhröffnung (Q_Feed), und bildet im Flüssigkeitszufuhrbereich einen Verteilungsraum 28 (Feed) für die in dem Filtermodul 1 zu filternde Flüssigkeit aus.
Die Sammelkappe 6 hat ebenfalls eine zum rohrförmigen Gehäuse 2 hin offnene, näherungsweise teller- oder trichterförmige Form mit dem Innenradius r_SE (SE: Schnittebene) und einen beispielsweise ebenfalls zentral und koaxial um die Mittenachse des Gehäuses 2 liegenden zweiten Fluidanschluss 20 als Flüssigkeitszufuhröffnung (Q_Feed), und bildet in einem Flüssigkeitsausleitbereich einen Sammelraum 30 für die in dem Filtermodul 1 gefilterte Flüssigkeit aus.
Innenseitig des Gehäuses 2 sind an dessen erstem und zweitem axialen Ende und dieses näherungsweise bündig abschließend jeweils eine erste und eine zweite Vergussschicht bzw. Hohlfasereinbettung 10, 12 einer jeweils vorbestimmten Dicke angeordnet, in die eine Vielzahl von Lumen bzw. Kapillaren bzw. Hohlfasern 14 parallel zur Längsrichtung des Gehäuses 2 durch einen Filtratraum 32 verlaufend eingebettet sind. Die Hohlfasern 14 können bündelförmig zusammengefasst sein, beispielsweise als wenigstens ein für Zusammenhalt mit einer geeigneten Folie aus etwa Kunststoff umwickeltes Bündel aus einer Vielzahl einzelner Hohlfasern 14. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Bündel einschließlich der axial endseitigen Einbettungen vorgefertigt und sodann als Ganzes in das Gehäuse 2 eingesetzt ist.
In das Gehäuse 2 eingesetzte Hohlfasern 14 bzw. ein daraus bestehendes Bündel verlaufen zwischen der ersten Hohlfasereinbettung 10 und der zweiten Hohlfasereinbettung 12 in Längsrichtung durch das Gehäuse 2. Die erste Hohlfasereinbettung 10 und die zweite Hohlfasereinbettung 12 sind dazu beispielsweise aus einem geeigneten Harz hergestellt und halten die Hohlfasern 14 mit einer vorbestimmten Faserlänge in sich eingebettet an Ort und Stelle. Die außenendseitigen Stirnflächen der ersten und der zweiten Hohlfasereinbettung 10, 12 bilden eine erste bzw. eine zweite Schnittfläche(-ebene) 16, 18, welche entsprechend der Form des Gehäuses 2 rundförmige Stirnseiten sind, in die alle Öffnungen der Hohlfasern 14 münden.
Die Zufuhr der das Filtermodul 1 durchströmenden, zu filternden Flüssigkeit (auch als Feed bezeichnet und in der Figur als Q_Feed gezeigt), bei einer Dialyseanwendung beispielsweise Blut, erfolgt durch die erste (Einlass-)Öffnung 8. Die Flüssigkeit verteilt sich in der näherungsweise trichterförmigen Verteilerkappe 4 mit dem Radius r_SE (SE: Schnittebene) innerhalb von deren Verteilerraum 28 von innen nach radial außen, wie in der Figur durch die Pfeile innerhalb der Verteilerkappe 4 angedeutet ist. Nach Durchlaufen der Hohlfasern 14 tritt die gefilterte Flüssigkeit an zweiten Enden bzw. Öffnungen 24 aus den Hohlfasern 14 in den Sammelraum 30 der Sammelkappe 6 aus, wird dort zu dem zweiten Fluidanschluss 20 hin zusammengeführt und an der zweiten Öffnung 20 aus dem Filtermodul 1 ausgeleitet.
Da das Filtermodul 1 in der Regel mit Dialysierflüssigkeit im Gegenstrom zu der zu filternden Flüssigkeit (Blut) arbeitet, sind üblicherweise zwei weitere Anschlüsse zur Zufuhr und Ausleitung der Dialysierflüssigkeit vorgesehen, die aus Vereinfachungsgründen in der Figur nicht dargestellt sind.
Gemäß der Figur werden zur weiteren Beschreibung des Ausführungsbeispiels als Parameter eine Flussrate Q, ein Durchmesser D, die Schnittebene SE, der Radius r, eine Hohlfaser Fas, ein Minimum min, ein Maximum max, eine Konstante const, und eine Tiefe bzw. axiale Länge z eines im Durchmesser minimierten Hohlfaserbereichs herangezogen.
Dementsprechend gibt

– ein Parameter Q_Fas die Flussrate durch eine jeweilige Hohlfaser 14 an,
– ein Parameter D_Fas den Durchmesser einer jeweiligen Hohlfaser 14 an,
– ein Parameter D_Fas,SE den Durchmesser einer Hohlfaser 14 an der Schnittebene an, mithin eine jeweilige Weite der ersten bzw. zweiten Öffnung 22, 24 einer Hohlfaser 14, und
– ein Parameter r_SE den Radius der Schnittebene an, in der die ersten bzw. zweiten Öffnungen 22, 24 der einzelnen Hohlfasern 14 liegen mit vorzugsweise 0 < r_se < max (mit max = r_{Verteilerkappe}).

Um eine optimierte Flüssigkeitsverteilung über alle Hohlfasern 14 des Filtermoduls 1 hinweg zu erzielen, d.h. für Q_Fas(r_SE) = const, ist an den einzelnen Hohlfasern 14 und über alle Hohlfasern 14 hinweg jeweils ein entsprechend auf der Länge bzw. Tiefe z in der ersten bzw. zweiten Hohlfasereinbettung 10, 12 im Durchmesser minimierter Bereich der Hohlfaser 14 als variabler Strömungswiderstand vorgesehen.
In anderen Worten laufen in der ersten und/oder der zweiten Hohlfasereinbettung 10, 12 auf einer Länge z der Hohlfasern 14 deren Enden in Abhängigkeit von der radialen Position einer Hohlfaser 14 mehr oder weniger stark kegel- oder konusförmig in Richtung Axialende zu, d.h. die endseitig geänderte Hohlfasergeometrie ist zu einem oder beiden Enden einer Hohlfaser 14 hin ortsabhängig (in Radialrichtung gesehen) variabel. Je weiter radial außen eine Hohlfaser 14 in dem Filtermodul 1 damnach angeordnet ist, d.h. je weiter sie von dessen Mittenachse entfernt ist, desto geringer ist ihre Verjüngung ausgeprägt, und desto größer ist ihre Öffnung (desto kleiner ist der dadurch erzeugte Strömungswiderstand) in der Schnittebene SE. In einem maximalen Fall verjüngen sich weitest möglich radial außen zum Umfang der Schnittebene SE liegende Hohlfasern 14 nicht, d.h. die Öffnungsweite dieser Hohlfasern 14 ist maximal groß, so dass diese Hohlfasern 14 keine Engstelle oder Verengung in ihrem End- oder Öffnungsbereich aufweisen. Je weiter radial innen eine Hohlfaser 14 in dem Filtermodul 1 angeordnet ist, d.h. je näher sie an dessen Mittenachse (am Fluidanschluss) liegt, desto stärker kann ihre endseitige Verjüngung ausgeprägt sein, und desto enger kann ihre Öffnungsweite bzw. Öffnung in der Schnittebene SE sein.
In anderen Worten stellt eine weitere Öffnung einer Hohlfaser 14 in einem weiter außen liegenden Abschnitt des Filtermoduls 1 für die einströmende Flüssigkeit einen kleineren Strömungswiderstand dar, und stellt eine engere Öffnung einer Hohlfaser 14 in einem weiter innen liegenden Abschnitt des Filtermoduls 1 für die einströmende Flüssigkeit einen größeren Strömungswiderstand dar.
Die Optimierung der Flüssigkeitsverteilung ist somit derart ausgelegt, dass aufgrund eines Durchmessers D_FAS,SE(r_SE = 0) = min der Öffnung einer Hohlfaser 14 an oder nahe der Mittenachse (r_SE = 0) des Filtermoduls 1, d.h. am/nahe Radius 0 der Schnittebene, der größte Öffnungswiderstand auf die Fluidströmung erhalten wird, und aufgrund eines Durchmessers D_Fas,SE(r_SE = max) = D_Fas der Öffnung einer Hohlfaser 14 an oder nahe dem Umfang der Schnittebene SE (r_SE = max) des Filtermoduls 1, d.h. am maximalen Radius der Schnittebene, der kleinste Öffnungswiderstand auf die Strömung erhalten wird. Die im äußeren Randbereich des Filtermoduls 1 angeordneten Hohlfasern 14 nehmen dadurch bei theoretisch gleichen/konstanten Druckverhältnissen eine größere Flüssigkeitsmenge aus dem Verteilerraum 28 auf als die weiter innen zentraler angeordneten Hohlfasern 14, so dass insgesamt die von der Flüssigkeit im äußeren Randbereich zurückzulegenden längeren Wegstrecken (verbunden mit entsprechendem Druckverlust gegenüber den radial innen liegenden Fasern) zugunsten eines radial vergleichmäßigten, optimalerweise konstanten Flusses durch alle Hohlfasern 14 ausgeglichen werden. In anderen Worten ausgedrückt, bewirken die unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser und die damit verbundenen unterschiedlichen Öffnungswiderstände auf die Fluidströmung, dass alle Fasern über den gesamten Durchmesser des Faserbündels im Wesentlichen gleichermaßen mit Flüssigkeit durchströmt werden (obgleich der Fluiddruck von radial innen nach radial außen in der Verteilerkappe abnimmt), wodurch sich eine nahezu optimale Flüssigkeitsverteilung durch die Hohlfasern ergibt.
Ähnliche Verhältnisse gelten an der stromabseitigen Sammelkappe 6, so dass anwendungsabhängig denkbar ist, die Flussraten alternativ nur mittels Verjüngungen bzw. die Öffnungen 24 im Bereich der Schnittebene 18 zu vergleichmäßigen und zu optimieren, oder weiter alternativ Verjüngungen beidseitig der Hohlfaser 14 vorzusehen. Im letztgenannten Fall kann es zur weiteren Optimierung der Flussraten durch die einzelnen Fasern anwendungsabhängig, beispielsweise entsprechend einer geänderten Kappengeometrie, zweckmäßig sein, die Öffnungen 22, 24 beidseitig jeweils gleich groß, d.h. durch auf beiden Seiten ortsabhängig gleichen Wärmeeintrag in die Hohlfaser 14, oder unterschiedlich groß, d.h. durch auf beiden Seiten ortsabhängig unterschiedlichen Wärmeeintrag in die Hohlfaser 14, auszuführen. So kann es beispielsweise möglich sein, Einflüsse aufgrund einer aus bestimmten Gründen oder zwischen einzelnen Serien von Filtermodulen anderen Kappengeometrie durch jeweils entsprechende Anpassung der geänderten Hohlfasergeometrie zu kompensieren.
Die Verteilung der Öffnungsweiten über alle Hohlfasern 14 hinweg ist optimalerweise derart, dass über alle Hohlfasern 14 hinweg abhängig von der Lage einer Hohlfaser 14 entlang des Radius r_SE der Schnittebene ein im Wesentlichen konstanter Fluss Q_Fas(r_SE) = const der Flüssigkeit durch die Filterpatrone erhalten wird und so durch gezielten Querschnittsänderungen bzw. veränderte Faserquerschnitte von Hohlfasern 14 im Bereich der Schnittebene(n) die zum Außenbereich des Filtermoduls 1 hin zunehmend längeren Wegstrecken für die einströmende bzw. ausströmende Flüssigkeit gegenüber den kürzeren Wegstrecken im Innenbereich des Filtermoduls 1 zugunsten einer vergleichmäßigten Durchströmung bzw. Strömungsverteilung des Filtermoduls 1 kompensiert werden.
In anderen Worten können veränderte Faserquerschnitte der einzelnen Hohlfasern 14 in der ersten Hohlfasereinbettung 10 oder in der zweiten Hohlfasereinbettung 12, oder in der ersten Hohlfasereinbettung 10 und in der zweiten Hohlfasereinbettung 12 vorgesehen sein.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Danach wird eine Hohlfaser 14 vorgeschlagen, mit zumindest einer faserendseitigen Verjüngung 26, wobei die zumindest eine faserendseitige Verjüngung 26 ausgehend von einem größten Durchmesser D_Fas und bis zu einem kleinsten Durchmesser D_Fas,SE der Hohlfaser 14 eine axiale Länge z aufweist, bezogen auf eine zumindest eine Hohlfasereinbettung 10, 12, in welche die Hohlfaser 14 einbettbar ist, die axiale Länge z kleiner ist als die Dicke der zumindest einen Hohlfasereinbettung 10, 12, und eine Gesamtlänge der Hohlfaser 14 derart vorgesehen ist, dass sich die Hohlfaser 14 an der zumindest einen faserendseitigen Verjüngung 26 mit dem kleinsten Durchmesser D_Fas,SE an einer Schnittebene 16, 18 der zumindest einen Hohlfasereinbettung 10, 12 öffnet. Eine Hohlfaseranordnung beinhaltet eine Vielzahl solcher Hohlfasern, wobei der kleinste Durchmesser D_Fas,SE an der Schnittebene 16, 18 in Abhängigkeit von der Lage einer Hohlfaser 14 in der Hohlfaseranordnung variabel ist und sich ausgehend von einem minimalen Durchmesser D_Fas,SE (r_SE = 0) nahe einer zu der Längsrichtung parallelen Mittenachse der Hohlfaseranordnung zu einem maximalen Durchmesser D_Fas,SE (r_SE,max) nahe einem Umfang der Hohlfaseranordnung ändert. Ein Hohlfaser-Filtermodul 1 ist mit solchen Hohlfasern 14 und/oder dieser Hohlfaseranordnung versehen. Die Hohlfaser 14 wird mittels eines einen definierten Wärmeeintrag an der Schnittebene 16, 18 nutzenden Verfahrens hergestellt.
Es versteht sich, dass eine konkrete Beschränkung auf das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht besteht, und dass sich dem Fachmann im Rahmen des durch die beigefügten Ansprüche definierten Gegenstands Änderungen und Modifikationen ohne weiteres erschließen. Beispielsweise besteht insoweit keine Beschränkung auf Ultrafiltrationsprozesse und/oder Dialyseanwendungen bzw. einen Dialysator, sondern können die zugrunde liegenden Prinzipien auch in anderen, aus großer Membranseparationsfläche und gleichförmigem Flüssigkeitsdurchstrom Nutzen ziehenden Filtrationsprozessen zur Anwendung kommen. Als konkrete weitere Beispiele sind Anwendungen zur Wasseraufbereitung, Trinkwassergewinnung, oder die Klärung von Getränken und anderen Flüssigkeiten im Lebensmittelbereich denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Hohlfaser-Filtermodul
2: Gehäuse
4: Verteilerkappe
6: Sammelkappe
8: Öffnung (Fluidanschluss)
10: Hohlfasereinbettung
12: Hohlfasereinbettung
14: Hohlfaser
16: Schnittebene
18: Schnittebene
20: Öffnung (Fluidanschluss)
22: Öffnung Hohlfaser
24: Öffnung Hohlfaser
26: Verjüngung (Konus)
28: Verteilungsraum
30: Sammelraum
32: Filtratraum
Q: Flussrate
Fas: Faser
D: Durchmesser
SE: Schnittebene
r: Radius
min: minimal
max: maximal
const: konstant
z: Tiefe/axiale Länge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DD 243857 A1 [0007]
DE 3333361 A1 [0008]
DE 3333462 A1 [0008]
DE 3144552 A1 [0009]
DE 3144553 A1 [0009]
DE 102007009208 A1 [0011, 0018]

Claims

Hohlfaser eines Hohlfaserbündels aus einem semipermeablen Membranmaterial, die einen Hohlfaserschaft mit einem vorbestimmten Faser-Innendurchmesser (D_Fas) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (14) an zumindest einem axialen Faserende, vorzugsweise beiden Faserenden eine Öffnung ausbildet, deren Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE) kleiner ist als der Faser-Innendurchmesser (D_Fas).
Hohlfaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eine faserendseitige, die zumindest eine Öffnung ausbildende Verjüngung (26), die ausgehend von einem größten Durchmesser entsprechend dem Faser-Innendurchmesser (D_Fas) und bis zu einem kleinsten Durchmesser entsprechend dem Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE) der Hohlfaser (14) eine axiale Länge (z) aufweist, bezogen auf zumindest eine Hohlfasereinbettung (10, 12) des Hohlfaserbündels, in welche die Hohlfaser (14) einzubetten ist, die axiale Länge (z) kleiner ist als die Dicke der zumindest einen Hohlfasereinbettung (10, 12), und eine Gesamtlänge der Hohlfaser (14) derart vorgesehen ist, dass sich die Hohlfaser (14) an der zumindest einen faserendseitigen Verjüngung (26) mit dem kleinsten Durchmesser (D_Fas,SE) an einer vorzugsweise ebenen oder gewölbten Schnittfläche (16, 18) der zumindest einen Hohlfasereinbettung (10, 12) öffnet.
Hohlfaseranordnung eines Filtermoduls vorzugsweise Dialysators mit einer Vielzahl von in Längsrichtung näherungsweise zueinander parallelen Hohlfasern (14) aus einem semipermeablen Membranmaterial vorzugsweise gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, die zu einem Hohlfaserbündel zusammengefasst sind, dadurch gekennzeichnet, dass deren stirnseitige Öffnungen auf zumindest einer axialen Seite, vorzugsweise auf beiden axialen Seiten der Hohlfaseranordnung zueinander unterschiedliche Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE) aufweisen, derart, dass sich die Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE) ausgehend von einem Zentrum des Hohlfaserbündels radial nach Außen kontinuierlich oder schrittweise aufweiten.
Hohlfaseranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlfaserbündel rundzylinderförmig mit einer darin zusammengefassten Vielzahl von Hohlfasern (14) ist, deren axiale Endabschnitte in jeweils einer Hohlfasereinbettung (10, 12) aufgenommen sind.
Hohlfaser-Filtermodul mit einem zylinderförmigen Gehäuse (2) dessen eines Axialende durch eine Verteilerkappe (4) mit einer ersten Öffnung (8) zur Zufuhr von vorzugsweise zu filternder Flüssigkeit (Q_Feed) in einen Verteilungsraum (28) der Verteilerkappe (6) verschlossen ist und dessen andere Axialende durch eine Sammelkappe (6) mit einer zweiten Öffnung (20) zur Ausleitung von vorzugsweise gefilterter Flüssigkeit aus einem Sammelraum (30) der Sammelkappe (6) verschlossen ist, gekennzeichnet durch eine Hohlfaseranordnung gemäß Anspruch 3 oder 4, die in einem Gehäusemittenabschnitt zwischen der Verteilerkappe (4) und der Sammelkappe (6) positioniert ist, derart, dass sich die Hohlfasern in den Verteilungsraum (28) und den Sammelraum (30) öffnen, wohingegen die Hohlfasereinbettungen (10, 12) den Gehäusemittenabschnitt vom Verteilungsraum (28) und Sammelraum (30) fluiddicht trennt.
Hohlfaser-Filtermodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE), mit dem sich eine Hohlfaser (14) an der Schnittfläche (16, 18) in den Verteilungsraum (28) und/oder den Sammelraum (30) öffnet, in Abhängigkeit von einer radialen Lage einer Hohlfaser (14) in dem Gehäuse (2) variabel ist und sich ausgehend von einem minimalen Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE (r_SE = 0)) nahe einer zu der Längsrichtung parallelen Mittenachse des Gehäuses (2) zu einem maximalen Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE (r_SE,max)) nahe einem Umfang des Gehäuses (2) ändert.
Hohlfaser-Filtermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE) um die Mittenachse über die Vielzahl von Hohlfasern (14) derart ändert, dass eine nahe dem Umfang liegende Hohlfaser (14) als den maximalen Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE (r_SE,max)) den Faser-Innendurchmesser (D_Fas) und den geringsten Einströmwiderstand gegenüber Flüssigkeit aus dem Verteilungsraum (28) und/oder den geringsten Ausströmwiderstand in den Sammelraum (30) aufweist, der Durchmesser (D_Fas,SE (r_SE)) über weiter zur Mittenachse hin liegende Hohlfasern (14) stetig oder schrittweise abnimmt und sich der Einströmwiderstand und/oder der Ausströmwiderstand stetig oder schrittweise erhöht, und eine nahe der Mittenachse liegende Hohlfaser (14) den minimalen Durchmesser (D_Fas,SE (r_SE = 0)) und den höchsten Einströmwiderstand und/oder den höchsten Ausströmwiderstand aufweist, wobei eine Durchmesserverteilung über alle Hohlfasern (14) hinweg so gewählt ist, dass sich in den einzelnen Hohlfasern (14) eine annähernd konstante Flussrate Q_Fas(r_SE) = const einstellt.
Hohlfaser-Filtermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Öffnungsdurchmesser (D_Fas,SE) in radialer Richtung und/oder konzentrisch um die Mittenachse ändert.
Hohlfaser-Filtermodul nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlfaser-Filtermodul (1) ein Hohlfaser-Dialysator ist.
Verfahren zur Herstellung einer Hohlfaseranordnung, bestehend aus einer zu einem Hohlfaserbündel zusammengefassten Vielzahl einzelner Hohlfasern aus semipermeablem, thermoplastischem Membranmaterial und mit zumindest einer geometrischen Veränderung in Radialrichtung des Hohlfaserbündels, gekennzeichnet durch die Schritte: Herstellen einer Hohlfaser mit vorbestimmtem Faser-Innendurchmesser; Verbringen der Hohlfaser in eine Raumform, bestehend aus einer Vielzahl von vertikal und horizontal nebeneinander liegenden Hohlfasern; Erzeugen eines Hohlfaserbündels vorbestimmter Länge und mit zumindest einer axialen Schnittfläche (16, 18) aus der Raumform; und Erzeugen von Hohlfaser-Querschnittsflächen mit in radialer Richtung des Hohlfaserbündels lokal unterschiedlichen Durchmessern (D_Fas,SE) an zumindest einem axialen Ende der Hohlfasern (14) des Hohlfaserbündels als die geometrische Veränderung durch gezielten Wärmeeintrag in die zumindest eine Schnittfläche (16, 18) des Hohlfaserbündels, wobei der Wärmeeintrag wahlweise vor dem Schritt des Verbringens der Hohlfaser in die Raumform oder vor dem Schritt des Erzeugens der End-Schnittebene oder nach dem Schritt des Erzeugens der End-Schnittebene erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den Schritt: Erzeugen der geometrischen Veränderung als zumindest eine endseitige Innendurchmesserverjüngung (26) einer einzelnen Hohlfaser (14) derart, dass sich die einzelne Hohlfaser (14) ausgehend von einem kleinsten Durchmesser (D_Fas,SE) an der zumindest einen Schnittebene (16, 18) über eine axiale Länge (z), die kleiner ist als eine Dicke einer Hohlfasereinbettung (10, 12), auf einen größten Durchmesser (D_Fas) der einzelnen Hohlfaser (14) aufweitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gezielte Wärmeeintrag mittels Infrarot-Strahlung erfolgt.