DE7809259U1 - Geraet zur herstellung von vorrichtungen mit hohlfasern - Google Patents

Description

Gerät zur Herstellung von Vorrichtungen mit Hohlfasern

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Herstellung von Vorrichtungen mit Hohlfasern zur Verwendung für die Fraktionierung von Fluiden, insbesondere für die Behandlung von Blut.

Die bisherigen Vorrichtungen enthalten im allgemeinen um einen Dorn herum angeordnete Hohlfasern und zwei dichte Endwände in unmittelbarer wane der Enden des Doms. Die Endwände halten die Hohlfasern und stellen die Abdichtung zwischen dem außerhalb der Hohlfasern zirkulierenden Fluid und dem innerhalb d-tv Hohl fasern zirkulierenden Fluid her. Jedoch sind bei den bisherigen Vorrichtungen, die einander gegenüberliegenden Stirnseiten der dichten Endwände senkrecht zur Längsachse des Doms. Diese Anordnung begünstigt nicht die Entgasung der innerhalb der Vorrichtung gelegenen Kammer zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der dichten Endwände, wenn eine Flüssigkeit außerhalb der Hohlfasern von einer Endwand zur anderen in Zirkulation versetzt wird, insbesondere wenn diese Flüssigkeit Blut ist. Überdies weist diese Anordnung der einander gegenüberliegenden Stirnseiten der bisherigen Vorrichtungen den Nachteil auf, keine gute Umspülung der Außenwand der Hohlfasern in unmittelbarer Nähe der einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Endwände zu ermöglichen.

Bin Ziel der Erfindung ist daher die Schaffung einer Vorrichtung, die die Nachteile der bisherigen Vorrichtungen mit Hohlfasern auf ein Minimum bringt.

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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mit Hohlfasern zur Fraktionierung von Fluiden, insbesondere für die Behandlung von Blut mit dessen Zirkulation außerhalb der Hohlfasern, wobei sich diese Vorrichtung auszeichnet durch einen Dorn, gegen dessen Enden sich zwei einen Dorn umgebende Endwände befinden, durch die die sich von einer Endwand zur anderen erstreckenden Hohlfasern gehalten werden, wobei wenigstens eine der beiden Endwände dicht ist, von den offenen Enden der Hohlfasern durchquert wird und deren der Stirnseite der anderen Endwand gegenüberliegende Stirnseite wenigstens teilweise gegenüber der Längsachse des Doms geneigt ist, durch ein Gehäuse, das wenigstens um die Hohlfasern und die Endwände herum angeordnet ist und zwischen seiner Innenwand, den gegenüberliegenden Stirnseiten der Endwände und dem Dom eine Kammer begrenzt, in der die Hohlfasern angeordnet sind, durch eine Einrichtung zur Einführung und/oder Entleerung des innerhalb der Hohlfasern zirkulierenden Fluids und durch eine Einrichtung zur Einführung und Entleerung des außerhalb der Hohlfasern innerhalb der Kammer zirkulierenden Fluids.

Der oben verwendete Ausdruck "Fraktionierung" umfaßt jeglichen Austausch oder jegliche Übertragung von Materie (oder sogar ▼on Wärme), wodurch nach Durchführung der Fraktionierung ein oder mehrere Fluide erhalten werden, die nicht dieselbe Zusammensetzung oder dieselben Eigenschaften wie das (die) in die Vorrichtung mit Hohlfasern eingeführte(-n) Fluid(-e). Die in Betracht gezogenen Fraktionierungsvorgänge sind im wesentlichen:

Austauschvorgänge (Dialyse, z.B. künstliche Niere, direkte Osmose, Austausch Gas-Gas, Austausch Gas-Flüssigkeit, z.B. Künstliche Lunge),

Trennvorgänge (Ultrafiltration, Umkehrosmose, Gaspermeatioi und sogar Mischvorgänge.

Die Vorrichtung mit Hohlfasern nach der Erfindung kann aber

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ebenfalls bei Vorgängen wie dem Wärmeaustausch zwischen zwei Fluiden, der Befeuchtung und/oder Konditionierung von Luft oder der Lösung von gewissen Gasen in Flüssigkeiten verwendet werden.

Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden mit "Hohlfasern" rohrförmige Fasern bezeichnet, d.h. solche, die in ihrer Mitte einen durchlaufenden Kanal aufweisen, der etwa längs der Achse der Faser verläuft. Die verwendbaren Hohlfasern können von jeder bekannten Art sein und aus jedem natürlichem, künstlichem oder synthetischem makromolekularen Material bestehen. Es kann sich insbesondere um die Fasern handeln, die in den FR-PS 1 307 979, 1 586 563, 2 017 387 und in der US-PS 3 674 erwähnt sind. Diese Fasern können erhalten werden auf geschmolzene, trockene (Verdampfung von Lösungsmittel) oder feuchte Veise (Koagulation)- Die genaue Art der Hohlfasern wird in Abhängigkeit von der in Betracht gezogenen Anwendung gewählt. Für einfache Wärmetauschvorgänge sind die verwendeten Hohlfasern natürlich gegenüber den an ihrer Innen- oder Außenwand zirkulierenden Fluiden undurchlässig und bestehen aus Materialarten, wie sie insbesondere in der US-PS 3 315 740 beschrieben sind.

Die in der Vorrichtung nach der Erfindung verwendbaren Fasern haben einen Außendurchmesser von im allgemeinen unter 1,5 mm, vorzugsweise unter 0,75 mm und im allgemeinen größer als 5 Mikron. Für eine Verwendung der Vorrichtung als Blutdialysator oder als künstliche Lunge beträgt der Außendurchmesser der Fasern vorzugsweise über 300 Mikron. Die Wanddicke der Fasern beträgt im allgemeinen 1 bis 100 Mikron.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 zwei Ausführungsarten von Vorrichtungen nach der Erfindung, von denen jede eine dichte Endwand aufweist, die gegenüber der Längsachse des Doms

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Fig.	5	und	8
Fig.	6	und	10
Fig.	7
Fig.	9

geneigt ist;

Fig. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen von Vorrichtungen nach der Erfindung, deren beide Abdichtungswände jeweils gegenüber der Längsachse des Doms geneigt sind;

einen Querschnitt des Doms längs der Linie V-V von Fig. 2;

eine Anlage zur Herstellung einer Vorrichtung mit Hohlfasern mit wenigstens einer gegenüber der Längsachse des Doras geneigten Wand;

eine Variante der Anlage nach Fig. 6;

eine weitere Ausführungsform einer geneigten Abdichtungswand in der Vorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung nach der Erfindung mit einem zylindrischen Dorn 1 mit vorteilhaft kreisförmigem Querschnitt, gegen dessen Enden 19 und 20 sich zwei dichte Endwände 2 befinden, die den Dorn umgeben und durch die die Hohlfasern 3 gehalten werden, die sich von einer Abdichtungswand zur anderen erstrecken. Die Hohlfasern 3 sind an jedem Ende offen, können zueinander und zur Längsachse des Doras beinahe parallel verlaufen und sind zwischen den beiden Endwänden durch vorzugsweise volle Bänder oder Fäden getrennt, die auf den Dorn gewickelt werden, wie es in den FR-PS 1 455 991 oder 2 126 beschrieben ist. Die Hohlfasern können aber auch vorteilhaft in Form von aneinander liegenden Verdriilungen angeordnet sein, insbesondere von Verdrillungen mit zwei Fasern oder von Verdrillungen, die ihrerseits jeweils zwei Verdrillungen von zwei Hohlfasern enthalten. Derartige Verdrillungen von Hohlfasern sind in den FR-PS 73/20 040 und 74/11 674 beschrieben. Jedes Ende der Hohlfasern 3 ist offen und. mündet in ein Abteil 4 oder 5 mit einer Einrichtung 9,10 zur Einführung und/oder

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Entleerung des innerhalb der Hohlfasern 3 zirkulierenden Fluids. Um die aus dem Dorn 1, der Abdichtungswand 2 und den Hohlfasern 3 bestehende Anordnung herum befindet sich ein Gehäuse 6, das an einem Ende eine ein Abteil begrenzende Einrichtung und am anderen Ende einen angesetzten Flansch 16 aufweist. Das Gehäuse 16 kann gegebenenfalls an jedem Ende einen angesetzten Flansch 16 aufweisen. Die Innenwand 11 des Gehäuses 6, der Dorn 1 und die gegenüberliegenden Stirnseiten 22 und 23 der Abdichtungswände 2 begrenzen eine Kammer 24 mit ringförmigem (oder ungefähr ringförmigem) Querschnitt, in welcher sich die Hohlfasern befinden. Wenn die Hohlfasern in Form von Verdrillungen vorliegen, stehen sie im allgemeinen unmittelbar in Berührung mit der Innenwand 11 des Gehäuses 6. Die Besonderheit der Vorrichtung nach Fig. 1 beruht darin, daß die innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite 22 einer der beiden Abdichtungswände 2 gegenüber der Längsachse des Doms geneigt ist. Im allgemeinen ist die dieser inneren Stirnseite 22 gegenüberliegende äußere Stirnseite 12 in gleicher Weise gegenüber der Achse des Doms geneigt, wobei die Neigungen im allgemeinen den gleichen Winkel haben. Jedenfalls kann die Stirnseite 12 gegebenenfalls senkrecht zur Längsachse des Doms verlaufen. Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 und bei den Vorrichtungen mit Hohlfasern der folgenden Figuren, die im folgenden in Betracht kommen, ist jede Stirnseite einer innerhalb der Kammer 24 gelegenen Abdichtungswand gegenüber der Längsachse des Doms unter einem Winkel geneigt, der ungefähr dasselbe in jeder Ebene ist, die durch die Längsachse des Doms für jeden Punkt dieser Stirnseite verläuft, d.h. die Längsachse enthält. Diese Punkte befinden sich entweder in gleichem Abstand von der Längsachse für den Fall, daß der Querschnitt des Doms gegen seine die Wände 2 tragenden Enden 19 und 20 kreisförmig ist, oder in gleichem Abstand vom Umfang des Doms gegen dessen Enden 19 und 20 für den Fall, daß der Dorn an diesen Stellen keinen kreisförmigen Querschnitt hat.

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Im Fall der Vorrichtung von Fig. 1 ist der Schnitt einer durch die Längsachse des Doms verlaufenden Ebene mit der geneigten inneren Stirnseite 22 der Abdichtungswand 2 durch zwei Geradenabschnitte beiderseits des Doms dargestellt. Diese Geradenabschnitte bilden mit der Längsachse einen spitzen Winkel, wenn dieser Winkel innerhalb der Kammer 24 gemessen wird. Im allgemeinen beträgt dieser Winkel 20 bis 88°, vorteilhaft 30 bis 70°. Die die Hohlfasern 3 haltenden Abdichtungswände 2 enthalten im allgemeinen verfestigten Klebstoff, wobei wenigstens die Abdichtungswand 2, deren innere Stirnseite 22 geneigt ist, vorteilhaft ein spiralförmig um den Dorn 1 gewickeltes Band, wobei die Hohlfasern 3 mit zwischen den Windungen dieses Bands befindlichem Klebstoff angeordnet sind. Als Klebstoffe, die zur Bildung der Abdichtungswände verwendet werden können, können z.B. die Klebstoffe auf der Basis von Epoxydharz, Polyurethan «der Silikon genannt werden. Das verwendete Band hat eine Dicke von im allgemeinen 0,005 bis 2 mm, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 mm. Die Breite der Bänder liegt im allgemeinen unter 5 cm, vorzugsweise unter 3 cm. Diese Bänder können aus synthetischem Material, etwa Polyamiden oder Polyestern, oder aus natürlichem Material, z.B. Baumwolle, bestehen. Diese Bänder können Filme sein und können geflochten, gewirkt, gewebt, ungewebt oder extrudiert sein und eine Vielzahl von kleinen Löchern aufweisen. Diese Bänder können ebenfalls aus elektrisch leitendem Material bestehen oder insbesondere wenigstens an einer ihrer Flächen derartige Materialien enthalten, die z.B. metallisch sein können. Diese Herstellungsart der Bänder ist besonders interessant, wenn sie mit einem festen Klebstoff (Heißschmelz-Klebstoff) bei gewöhnlicher Temperatur bedeckt sind, da sie ein Schmelzen dieses Klebstoffs, z.B. durch Wirbelströme, unmittelbar vor ihrem Wickeln auf die Enden des Doms ermöglichen. Als Variante kann gegebenenfalls die Wand 2, deren innere Stirnseite 22 gegenüber der Längsachse des Doms geneigt ist, an der Stelle eines spiralförmig um den Dom 1 gewickelten Bands Fäden enthalten, die zueinander parallel sind und spiralförmig

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um den Dorn gewickelt sind, wobei die Hohlfasern dann zwischen den Windungen dieser Fäden angeordnet sind. In unmittelbarer Nahe der geneigten Stirnseite 22 der Abdichtungswand 2 sind um den Dorn und in diesem Kanäle 21 angeordnet, deren Achse etwa parallel zur Neigung der Stirnseite 22 der geneigten Wand verläuft. Diese Kanäle 21 sind mit einer im allgemeinen in der Achse des Doms 1 verlaufenden Rohrleitung 8 verbunden.

Zur Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1, z.B. als Blutdialy-8ator, läßt man vorteilhaft das Blut über die Rohrleitung 7 ankommen. Das Blut zirkuliert dann innerhalb der Kammer 24 auf der Außenwand der Hohlfasern 3 und verläßt dann die Vorrichtung durch die Kanäle 21 und die Rohrleitung 8. Die Dialyseflüssigkeit tritt durch das Rohr 10 in die Vorrichtung ein, bewegt sich im Abteil 5, zirkuliert in den Hohlfasern auf deren gesamter Länge, tritt von den Hohlfasern in das Abteil 4 aus und tritt durch das Rohr 9 aus der Vorrichtung aus. In jeder eine Vorrichtung mit Hohlfasern darstellenden Figur haben die Pfeile In unmittelbarer Nähe jeder Rohrleitung oder jedes Rohrs zwei Spitzen, wenn sie den Zirkulationssinn des Fluids außerhalb der Hohlfasern angeben, während die Pfeile eine einzige Spitze haben, wenn sie den Zirkulationssinn eines Fluids innerhalb der Hohlfasern angeben.

Die Vorrichtungen nach Fig. 2,3 und 4 stellen weitere Ausführungsarten der Vorrichtung mit Hohlfasern nach Fig. ί dar. So stellt die Fig. 2 eine Vorrichtung dar, in der alle Elemente der Flg. 1 wiederzufinden sind, in der jedoch der Dorn 1 kegelstumpfförmig ist zwischen seinen beiden vorteilhaft zylindrischen Enden 19 und 20, die die beiden Endwände 2 tragen. Bei dieser Vorrichtung nach Fig. 2 ist die Innenwand 11 des Gehäuses ebenfalls kegelstumpfförmig über wenigstens dem größten Teil seiner dem kegelstumpfförmigen Teil des Doms 1 zugewandten Länge. Die Konizitäten des Doms 1 und der Innenwand 11 des Gehäuses 6 unterscheiden sich vorteilhaft geringfügig (wobei die Konizität

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der Innenwand des Gehäuses geringer ist), und zwar in der Weise, daß über dem größten Teil der kegelstumpffönnigen Länge des Doms ein etwa gleich großer Durohtri tts querschnitt für die Hohlfasern 3 beibehalten wird. Die Konizität des Doms (Scheitelwinkel) beträgt vorteilhaft 2 bis 100°. Im Fall von verhältnisnäßig langen Vorrichtungen (z.B. 15 cm oder mehr) beträgt die Konizität des Dorns (Scheitelwinkel) im allgemeinen 2 bis 15°, vorzugsweise 4 bis 10°. Diese Herstellungsart der Vorrichtung hat den Vorteil» das Anbringen des Gehäuses 6 um die aus dem Dorn 1, den Hohlfasern 3 und der Abdichtungswand 2 bestehenden Einheit zu begünstigen. Tatsächlich, und zwar insbesondere, wenn die Hohlfasern 3 in Form von Verdriilungen vorliegen, erfolgt die Berührung zwischen den Hohlfasern 3 und der Innenwand 11 des Gehäuses 6 bei der Montage der Vorrichtung nur auf einer !deinen Vorschubstrecke des Dorns 1 oder des Gehäuses 6 aufgrund ihrer Gegenseitigen Konizität, was die Zerstörung der Fasern vermeidet. Dadurch, daß bei dieser Vorrichtung jeder Querschnitt der Kammer 24 über etwa deren gesamten Länge im wesentlichen gleich groß ist, und daß außerdem das Gehäuse gegebenenfalls mit konstantem Druck um die Fasern herum angeordnet werden kann, wird eine maximale Verminderung der bevorzugten Wege zwischen der kegelstumpfförmigen Innenwand 11 des Gehäuses 6 und den in Berührung stehenden Hohlfasern und auch zwischen den Hohlfasern selbst ermöglicht. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 mündet die Rohrleitung 7, durch die das an der Außenwand der Hohlfasern zirkulierende Fluid in der Kammer 24 ankommt, vorteilhaft an der Innenwand des Gehäuses, wobei die Innenwand an dieser Stelle 13 einen größeren Querschnitt aufweist, was die Ver- und Zuteilung dieses Fluids begünstigt. Diese Rohrleitung 7 kann vorteilhaft tangential in den Teil 13 der Kammer 24 münden und somit tangential gegenüber dem Gehäuse 6 angeordnet sein. Die Kanäle 21 in Nähe der geneigten Stirnseite 22 der Abdichtungswand 2 verlaufen etwa radial zur Längsachse des Dorns 1. Fig. 5 ist ein Querschnitt des Dorns 1 längs V-V von Fig. 2 und zeigt, wie die Kanäle 8 um den Dorn

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herum verteilt werden können und in der Kammer 24 z.B. in eine um den Dorn 1 herum vorgesehene Ringnut 14 münden. Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 sind die dichten Endwände 2 durch eine Aufspritzung 17 von Klebstoff an. der Innenwand des Gehäuses 16 befestigt. Diese Aufspritzung erfolgt ausgehend vom Gehäuse zu Jeder dichten Endwand hin, und zwar durch Öffnungen 18, die über dem Gehäuse 6 z.B. in einer Ebene regelmäßig verteilt sind, die senkrecht zur Achse des Gehäuses verläuft.

Als Variante der Vorrichtungen nach Fig. 1 oder 2 sei angegeben, daß der Schnitt einer durch die Längsachse des Doms verlaufenden Ebene mit der geneigten Stirnseite 22 der Wand 2 nicht notwendigerweise durch zwei Geradenabschnitte beiderseits des Doms dargestellt wird, sondern daß gegebenenfalls dieser Schnitt durch zwei gekrümmte Abschnitte dargestellt werden kann, die etwa symmetrisch zur Längsachse des Doms angeordnet sind. Ein Beispiel einer solchen Abdichtungswand ist durch die Stirnseite 23 der Vorrichtung nach Fig. 3 dargestellt, die im folgenden genauer beschrieben wird. Im allgemeinen nimmt die Keigung der Stirnseite einer derartigen Wand bei einem allgemeinen Fall gegenüber der Längsachse des Doras in dem Maß ab, wie man sich von der diese Wand tragenden Einrichtung entfernt, oder in dem Maß ab, wie man sich bei dem Fall, in dem der Querschnitt des Doras kreisförmig ist, von der Längsachse des Doms entfernt. Der Winkel der Stirnseite einer derartigen Wand mit einer durch die Längsachse des Doms verlaufenden Ebene kann somit veränderlich sein und beträgt 90° (in Nähe des Doras) bis etwa 1° (wenn diese Stirnseite sich in Nähe der Innenwand des Gehäuses befindet).

Beide Vorrichtungen nach Fig. 3 und 4 haben Wände, deren einander zugewandte Stirnseiten 22 und 23 gegenüber der Längsachse des Doms geneigt sind. Wie bei den Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2, von denen oben die Rede war, kann die äußere Stirnseite Jeder Endwand, deren innere Stirnseite geneigt ist, etwa die-

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selbe Neigung wie diese letztere aufweisen. Jedenfalls kann diese Stirnseite senkrecht zur Längsachse des Dorns verlaufen. Im Fall der Vorrichtungen nach Fig. 3 und 4 haben die äußeren Stirnseiten 12 und 15 Jeder dichten Endwand etwa dieselbe Neigung wie diejenige der in Betracht kommenden äußeren Stirnseite 22 oder 23.

Unter Bezugnahme insbesondere auf die Vorrichtung nach Fig. 3 schließt die innere Stirnseite 22 der linken Endwand, gemessen in der Kammer 24, einen stumpfen Winkel mit der Längsachse des Dorns 1 ein, während die innere Stirnseite 23 der anderen Endwand einen spitzen Winkel einschließt, der in dem Maß abnimmt, wie man sich vom Dorn 1 entfernt. Die Pfeile in Nähe der Kanäle oder Rohrleitungen 7 bis 10 zeigen gemäß der obigen übereinkunf-t die möglichen Zirkulationsrichtungen der verschiedenen Fluide an. Wenn auch nicht in der Vorrichtung nach Fig. 3 dargestellt, kann bei dieser, wie in Fig. 2, die Innenwand 11 des Gehäuses in Nähe der Rohrleitung 7 einen größeren Durchmesser haben, um die Ver- und Zuteilung des in die Kammer 24 eingeführten Fluids zu begünstigen. Es ist bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ebenfalls möglich, daß .der Dorn 1 und die Innenwand 11 des Gehäuses 6 kegelstumpfförmig sind, und daß die dichten Endwände durch am Umfang erfolgendes Einspritzen von Klebstoff am Gehäuse befestigt sind, wie es bei der Vorrichtung nach Fig. 2 der Fall ist.

Die Vorrichtung nach Fig. 4 enthält dichte Endwände 2, deren jede innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite 22 und 23 geneigt ist und mit der Längsachse des Dorns einen stumpfen Winkel einschließt (bei Messung dieses Winkels in der Kammer 24). Bei dieser Herstellungsart der Vorrichtung nach Fig. 4 tritt das innerhalb der Fasern zirkulierende Fluid in die Vorrichtung durch eine am Gehäuse befindliche Rohrleitung 7 ein,um die Vorrichtung durch eine ebenfalls am Gehäuse befindliche weitere Rohrleitung 8 zu verlassen. Als Varianten können die Vorrichtun-

gen nach Fig. 3 und 4 jeweils einen kegelstumpfförmigen Dorn zwischen ihren Endwänden und ein Gehäuse-aufweisen, dessen Innenwand wie bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ebenfalls kegelstumpfförmig ist.

Wenn auch alle oben beschriebenen Vorrichtungen an jedem Ende ein Abteil 4 und 5 zur Einführung und/oder Entleerung des innerhalb der Fasern zirkulierenden Fluids aufweisen, ist es jedoch irö'glich, daß eine Vorrichtung nach der Erfindung nur ein Abteil 4 oder 5 an einem einzigen Ende aufweist. Diese Vorrichtung wird dann insbesondere für Trennvorgänge, wie die Ultrafiltration oder Umkehrosmose, verwendet mit Zirkulation des zu behandelnden Fluids außerhalb der Fasern, während das die Fasern durchquert habende Fluid durch dieses Abteil wiedergewonnen und entleert wird. Bei einer derartigen Ausführungsform der Vorrichtung können die Hohlfasern U-förmig und in der Endwand 2 gekrümmt sein, in dessen Nähe sich kein Abteil 4 oder 5 befindet. Die außerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite dieser Endwand steht im allgemeinen senkrecht zur Achse des Dorns und kann gegenüber dem außerhalb der Hohlfasern 3 zirkulierenden Fluid dicht oder nicht dicht sein. Andererseits können aber die Fasern z.B. jeweils ein in Klebstoff eingebettetes Ende haben. In diesem Fall befindet sich dieses Ende der Hohlfasern vorteilhaft in einer gegenüber dem außerhalb der Hohlfasern zirkulierendden Fluid dichten Endwand, deren äußere Stirnseite im allgemeinen senkrecht zur Achse des Dorns 1 verläuft.

Wenn auch diese Ausführungsfonn nicht dargestellt ist, kann der Dorn 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung auf seiner gesamten Fläche zwischen den beiden Endwänden 2 durchlöchert sein, wobei dieser Dorn an wenigstens einem Ende offen ist. Das Vorhandensein einer dichten Endwand, deren innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite geneigt ist, begünstigt die Entgasung dieser Vorrichtung im Augenblick ihrer Inbetriebsetzung, und zwar umso Hehr, wenn der Dorn dieser Vorrichtung gegenüber der Dicke der

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um ihn herum angeordneten Hohlfasern verhältnismäßig kurz ist.

Fig. 6 zeigt eine Anlage, die zur Herstellung der Vorrichtung mit Hohlfasern nach der Erfindung verwendbar ist und von der verschiedene Ausführungsfcrmen in Fig. 1 bis 5 dargestellt sind. Diese Anlage enthält eine Vorrichtung zum Wickeln wenigstens einer Hohlfaser 3b um eine Einrichtung, die es ermöglicht, mit dieser Hohlfaser einen Mantel 3e mit vieleckigem Querschnitt herzustellen. Diese Vorrichtung enthält einen sich um seine Achse drehenden Rahmen 25 mit Spulen 26 für Hohlfasern 3b. Die Fadenführungen der Spulen und die Antriebseinrichtung des Rahmens 25 sind zur Vereinfachung der Zeichnung nicht dargestellt. Jede Spule 26 hat wenigstens eine Hohlfaser 3b und kann gegebenenfalls davon mehrere haben. In diesem Fall sind die Fasern dann vorteilhaft verdrillt. Der Rahmen 25 wurde mit vier Spulen 26 dargestellt, kann aber davon nur eine oder zwei haben. Die Vorrichtung, die mit den Fasern 3b die Herstellung eines Mantels 3e mit vieleckigem Querschnitt ermöglicht, enthält wenigstens teilweise mit Gewinde versehene Stangen 27, die an jedem Ende der Dorne 1 angeordnet sind und auf deren Gewindeteil die Hohlfasern 3b angeordnet sind. Diese Stangen 27 künnen sich durch eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung um ihre Längsachse um sich selbst drehen. Die Stangen 27 haben vorteilhaft ein derartiges Profil (oder eine Positionierung), daß den Fasern des Mantels mit vieleckigem Querschnitt eine Entspannung im Verlauf ihres Vorschubs auf den Stangen 27 ermöglicht, was ein letzliches Zurückziehen der Hohlfasern, insbesondere nach ihrem Abschneiden, vermeidet. Die Stangen 27 können überdies ein derartiges Profil haben, daß der Mantel 3e aus Hohlfasern bei seinem Inberührung kommen mit jedem Dorn 1 sich an sein Längsprofil anpassen kann. Die Anlage nach Fig. 6 enthält acht mit Gewinde versehene Stangen 27 und vier Dorne 1, die dargestellt sind, wenn die gewünschte Anzahl von Hohlfasern um jeden Dorn beinahe erreicht ist. Die Längsachsen der Dorne 1 befinden sich in ein- und derselben zur Drehachse des Rahmens 25 senk-

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rechten Ebene. Die Anlage nach Fig. 6 enthält Einrichtungen zum Halten des Mantels 3e aus Hohlfasern vor dessen Abschneiden. Diese Einrichtungen sind vorteilhaft Bänder 28, die gegen jedes Ende des Doms (dessen innere Stirnseite der Abdichtungswand geneigt ist) angeordnet sind, auf wenigstens einem Teil ihrer Breite durch einen Durchgang in Klebebehältern 29 mit Klebstoff bedeckt sind und sich auf die Dorne 1 aufwickeln. Wenn die Vorrichtung mit Hohlfasern eine einzige innerhalb der Kammer gelegene und gegenüber der Längsachse des Doms geneigte Stirnseite aufweist (wie im Fall der Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2), kann die Endwand, deren innere Stirnseite nicht geneigt ist, gegebenenfalls erhalten werden nicht durch Wickeln eines Bands um den Dorn, sondern durch Wickeln von z.B. Rollen und zueinander etwa parallelen Fäden, die den Mantel 3e aus Hohlfasern vor dessen Abschnei den halten. Um den Berührungspunkt zwischen den Bändern 28 (oder gegebenenfalls den Fäden im Fall einer Wand, deren innere Stirnseite nicht geneigt ist) und den Dornen 1, die sich um ihre Längsachse drehen und sich mit Hohlfaserabschnitten 3 bedecken (wie im folgenden genauer ausgeführt), .st stets an derselben Stelle zu halten, kann die Vorrichtung eine nicht gezeigte Einrichtung aufweisen entweder zum gesteuerten Entfernen jedes Dorns 1 von den dann feststehenden Stangen 27 oder im Gegensatz hierzu zum gesteuerten Entfernen der Stangen 27 von den dann feststehenden Dornen 1.

Die Anlage nach Fig. 6 enthält Einrichtungen 30 zum Abschneiden des Mantels 3e aus Hohlfasern, während dieser von den Bändern 28 am Dorn 1 gehalten wird. Diese Abschneideeinrichtungen 30 befinden sich vorteilhaft in Nähe des Berührungspunkt der Bänder 28 mit dem Dorn gegen jedes Ende der ^orae. Die Abschneideeinrichtungen 30 für den Dorn können durch sich drehende kreisförmige Messer gebildet werden.

Zur Herstellung jeder innerhalb der Kammer 24 gelegenen geneigten Stirnseite einer Endwand 2, von denen oben für die Vorrich-

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tungen nach Fig. 1 bis 5 die Rede war, enthält die Anlage nach Fig. 6 nicht gezeigte Einrichtungen zinn gesteuerten Verschieben der Spulen 31 für die Bänder 28, der Bänder 28 und der Leihbehälter 29 entweder zum (gegenüber seiner Länge) mittlerer Teil jedes Doms 1 im Fall einer geneigten Stirnseite, die mit der Längsachse des Doms einen spitzen Winkel einschließt, oder gegen das Ende des Doms (oder darüberhinaus) in dem Fall, in dem die geneigte Stirnseite der Wand 2 mit der Längsachse des Doms einen stumpfen Winkel einschließt. Die Abschneideeinrichtungen 30 für den Mantel 3e können sich gegebenenfalls in derselben Richtung und mit derselben Bewegung wie diejenigen der Bänder 28 verschieben, und zwar für jede Endwand 2 mit einer Innerhalb der Kammer 24 gelegenen geneigten Stirnseite.

Für die Inbetriebsetzung der in Fig. 6 dargestellten Anlage wird auf folgende Weise vorgegangen:

Nach jedem Durchgang durch den Leimbehälter 29 wird jedes Band 28 an einem Ende des Doras 1 befestigt,

das Ende jeder von einer Spule 26 abgewickelten Hohlfaser 3b wird an einem festen Punkt der Anlage befestigt, nachdem die Hohlfaser eine Fadenführung durchlaufen hat (die Fadenführung und der feste Punkt sind nicht dargestellt),

die Dorne 1, der Rahmen 25 und die Stangen 27 werden um ihre Achsen in Drehung versetzt, und es werden die Abschneideeinrichtungen 30 für den Mantel in Betrieb genommen,

zur Herstellung jeder Endwand 2, deren innere Stirnseite gegenüber der Längsachse des Doms geneigt ist, werden die Einrichtungen in Bewegung gesetzt, die die gesteuerte Verschiebung der Bänder 28 nach Maßgabe ihrer Wicklung auf den Dorn ermöglichen.

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Gegebenenfalls werden die Einrichtungen in Bewegung gesetzt, die die Verschiebung der Abschneideeinrichtungen 30 in Nähe jeder Wand 2 ermöglichen, deren innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite geneigt ist.

- Wenn der Mantel 3e aus Hohlfasern in Berührung mit der Abschneideeinrichtung 30 kommt, werden vier Gruppen von Hohlfaserabschnitten erhalten, von denen jeder auf den entsprechenden Dorn gewickelt wird.

Die Bänder 31 werden abgeschnitten, wenn die Dicke (oder Anzahl) der Hohlfasern um die Dorne 1 als ausreichend angesehen wird. Nach Entfernen der von Hohlfasern 3 umgebenen Dorne 1 kann der Vorgang mit weiteren Dornen erneut begonnen werden.

jede Endwand, deren innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite gegenüber der Längsachse des Doras geneigt ist, ist es vorteilhaft, das Band 28 zu Beginn seiner Wicklung um den Dorn z.B. durch einen offenen elastischen Ring zu halten, der ein Klemmen des Bands in einer um den Dorn herum besonders vorgesehenen Ringnut ermöglicht.

Die Anlage nach Fig. 6 ermöglicht ein beliebiges und voneinander unabhängiges Verändern der Drehzahlen des Rahmens 25, der Stangen 27 und der Dorne 1. Dies ist besonders wichti s und vorteilhaft insbesondere am Ende der Wicklung der Hohlfaserabechnitte 3 um den Dorn 1. Auf diese Weist- können die Drehzahlen des Rahmens 25 und der Stangen 27 maximal vermindert und die Drehzahl der Dorne 1 erhöht werden, um die Wicklung durch einige Umdrehungen von Bändern 28 ohne Hohlfaserabschnitte 3 zu beenden. Diese Anlage eignet sich ebenfalls leicht für eine umfangreiche Automatisierung mit Möglichkeit der Programmierung der Drehzahlen des Rahmens 25, der Stangen 27 und des Doms 1, wobei der Dornwechsel sogar automatisch erfolgen kann.

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Im Bereich des Fachmanns liegen zahlreiche Varianten der obigen und in Fig. 6 dargestellten Anlage. Anstatt einer Gewindestange 27 an Jedem Ende jedes Doms 1 kann die Anlage eine einzige Gewindestange 27 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Dornen 1 aufweisen.

Es kann ebenfalls ein Wickeln von Zwischenfäden oder -bändern um die Dorne zwischen den Bändern 28 der Endwände 2 vorgesehen werden, wobei die Zwischen fäden oder -bänder sich voneinander im Abstand befinden mit dem Ziel, eine bessere Zirkulation und Verteilung des Fluids vor dem Zirkulieren außerhalb der Hohlfaserabschnitte 3 zu gewährleisten, insbesondere wenn die Hohlfasern 3 nicht verdrillt sind.

Als Variante ist es möglich, Gewindestangen 27 zu verwenden, die wie diejenigen der Anlage nach Fig. 10 angeordnet sind, die aber auf ihrer gesamten Länge zylindrisch sind, und eine Vorrichtung oder "Rampe" vorzusehen, die zwischen jeder Gruppe von zwei aufeinanderfolgenden benachbarten Stangen 27 angeordnet ist. Diese Rampe ist in der Weise positioniert (oder hat ein gewähltes Profil), das sie es den Fasern des vieleckigen Mantels 3e ermöglicht, sich im Verlauf ihres Vorschubs auf den Gewindestangen und auf den Rampen zu entspannen. Wenn die Dorne ein Längsprofil mit z.B. einer starken Querschnittsverminderung in Nähe ihrer Enden aufweisen, kann die obige Rampe ein derartiges Profil haben, daß sie es den Fasern des Mantels 3e ermöglicht, sich dem besonderen Profil der Dorne anzupassen, wenn sie mit ihnen in Berührung kommen.

Als nicht bevorzugte Variante der Anlage nach Fig. 6 kann eine Anlage her gestellt werden, bei der die Stangen 27 zwischen jedem Ende der Dorne durch ein System mit um zwei Riemenscheiben laufenden Riemen ersetzt werden, wobei sich die Hohlfasern 3b dann auf einem Trunmdes Riemens ablegen. Auf diese Weise wird der Mantel 3e aus Hohlfasern dann gebildet durch Ablage von

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Hohlfasern auf den beiden Trummgx jedes um zwei Riemenscheiben laufenden Riemens, der an jeder Ecke des Mantels aus Hohlfasern angeordnet ist.

Bei der Anlage nach Fig. 6 kann die Stange 27 überdies durch zwei benachbarte Elemente ersetzt werden, deren gegenseitige Bewegung der Bewegung der Antriebselemente von Stoffen unter dem Nähfuß einer Nähmaschine gleicht. Die Hohlfasern 3b werden auf diese Weise durch Wickeln auf den Elementen abgelegt, von denen oben die Rede war, und bewegen sich auf diesen aufgrund ihrer gegenseitigen Relativbewegung vorwärts. Was insbesondere die Einrichtung betrifft, die eine Verschiebung der Bänder 26 nach Maßgabe ihrer Wicklung um den Dorn ermöglicht, so enthält sie z.B. eine Steuerung durch einen Nocken, dessen Drehung vorteilhaft mit der Drehung des Doms synchronisiert ist oder eine Steuerung durch Gestänge und Gleitführung, betätigt durch eine Abweichung der Steuerung des relativen Abstands der Gewindestangen gegenüber den Dornen.

Als Variante ist anzugeben, wenn auch bereits oben ausgeführt, daß die Vorrichtungen für das Halten des Mantels 3e aus Hohlfasern vorteilhaft Bänder 28 sind, wenn die innerhalb dar Kammer 24 gelegene Stirnseite einer Endwand gegenüber der Längsachse des Dorns 1 geneigt ist, daß diese Einrichtungen gegebenenfalls (anstelle von Bändern) im allgemeinen volle und zueinander parallele Fäden aufweisen können, die einander genähert werden und vor dem Aufwickeln auf das Ende (oder die Enden) des Dorns einen Leimbehälter durchlaufen Können. Jede Endwand, deren innerhalb der Kammer gelegene Stirnseite gegenüber der Längsachse des Dorns geneigt ist, enthält somit den Klebstoff und die Fäden, in deren Windungen die Hohlfasern 3 angeordnet sind.

Wenn die Herstellung einer Vorrichtung mit Hohlfaser!* nach der Erfindung mit längs des Dorns 1 U-förmig angeordneten Fasern gewünscht ist, d.h., deren offene Enden mit einer einzigen dich-

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ten Endwand verbunden sind, kann die Anlage nach Fig. 7 und verwendet werden, die alle wesentlichen Elemente der Anlage nach Fig. 6 enthält. Diese Anlage nach Fig. 7 und 8 enthält lediglich zwei zum Dorn etwa tangentiale Gewindestangen 27, die im dargestellten Fall zylindrisch sind, und enthält zwei Ramper 33, die etwa in der durch die Achse der beiden Gewindestangen 27 verlaufenden Ebene angeordnet sind. Die Aufgabe dieser Rampen besteht darin, den Mantel 3e aus Hohlfasern sich im Verlaui seines Vorschubs auf den Stangen 27 und auf den Rampen 33 ausdehnen und gegebenenfalls sich an das Längsprofil des Doms anpassen zu lassen, wenn der Mantel seine Berührungsstelle erreicht. Auf diese Weise werden bei der ■Anlage nach Fig. 7 und 8 die von den Spulen 26 stammenden und über die Fadenführungen 32 verlaufenden Hohlfasern 3b durch Drehung des Rahmens 25 auf den Gewindestangen 27 und auf den Rampen 23 abgelegt zur Bildung eines Mantels 3e aus Hohlfasern. Dieser Mantel 3e verläuft dann zum Dorn 1 in Pfeilrichtung und wird auf diesen Dorn 1 aufgewickelt, wobei der Mantel 3e aus Hohlfasern durch die den Leimbehälter 29 durchlaufenden Bänder 28 um den Dorn herum gehalten wird. Gemäß Fig. 8 können die Bänder 28 innerhalb des Mantels 3e aus Hohlfasern verlaufen. Auf der Seite des Doms 1, deren Hohlfasern offen sind, kann der Mantel 3e nach Maßgabe seiner Wicklung auf den Dorn durch eine an dieser Stelle vorgesehene Abschneideeinrichtung 30 abgeschnitten werden. Mit dieser Vorrichtung ist es jedenfalls möglich, den Mantel nur am Ende des Aufwickeins der gewünschten Gesamtzahl von Hohlfasern um den Dorn abzuschneiden.

Die Anlage nach Fig. 7 und 8 enthält wie diejenige nach Fig. nicht dargestellte Einrichtungen zum Verschieben der Bänder 28, der Leimbehälter 29 und der Bandspulen 31 in Nähe jedes Endes des Doms mit einer Wand 2, deren innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite geneigt ist.

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*ls Variante kann die Anlage nach Fig. 7 und 8 nur eine einzige Rampe 33 aufweisen. Gegebenenfalls kann die Anlage nach Fig. 7 und 8 keine Rampe 33, sondern Stangen aufweisen, die wenigstens an der Stelle teilweise mit Gewinde versehen sind, wo die von den Spulen 26 stammenden Hohlfasern 3b abgelegt werden. Diese Stangen haben ein Profil, das dem Mantel 3e aus Hohlfasern im Verlauf seines Vorschubs auf den Stangen eine Entspannung ermöglich. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Anlage nach Fig. 7 und 8 keine Rampen 33 aufweisen, sondern zylindrische und über ihrer gesamten Länge mit Gewinde versehene Schrauben 27. Diese Schrauben werden dann vorteilhaft so positioniert, daß ihre Längsachsen zum Dorn hin leicht konvergieren, was es dem Mantel 3e aus Hohlfasern ermöglicht, sich während seiner Annäherung an den Dorn zu entspannen.

Als Variante und ebenso wie bei der Anlage nach Fig. 6 kann diejenige nach Fig. 7 und 8 anstelle von Bändern 28 im allgemeinen volle und zueinander parallele Fäden enthalten, die einander sehr nahe sein und vor dem Wickeln auf jedes Ende des Doms einen Leimbehälter durchlaufen können. Jede Endwand des Doms enthält somit Klebstoff und Fäden, in deren Windungen die Hohlfasern angeordnet sind.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit Hohlfasern, bei der für wenigstens eine Endwand 2 die innerhalb der Kammer 24 gelegene Stirnseite gegenüber der Längsachse des Doms 1 geneigt ist, während die außerhalb der Kammer gelegene Stirnseite senkrecht zu dieser Achse verläuft, kann z.B. durch die teilweise in Fig. 9 und 10 gezeigte Vorrichtung durchgeführt werden.

Zur Herstellung der geneigten inneren Stirnseite 22 wird auf folgende Weise vorgegangen:

- Man nimmt eine mit einem Gehäuse 6 versehene Vorrichtung ■it Hohlfasern, deren die Hohlfasern 3 haltende Endwand 2 bereits

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hergestellt ist, wobei die Endwand bereits dicht sein kann oder dies vielmehr nicht ist, und z.B. nur ein die Hohlfasern 3 haltendes Band oder Fäden aufweist. Der Dorn ist mit Löchern 34 versehen, die vorteilhaft in eine innerhalb der Rohrleitung 8 vorgesehenen Ringnut 35 münden. Die Rohrleitung 8 dient dem Kreislauf des Fluids außerhalb der Hohlfasern 3. Diese vorteilhaft um den Dorn herum verteilten Löcher 34 sind der Wand 2 näher gelegen als die Kanäle 21, vergl. Fig. 9.

- Die oben beschriebene Anordnung der Vorrichtung mit Hohlfasern wird um ihre Längsachse in Drehung versetzt, und es wird durch die Löcher 34 eine gesteuerte Masse, z.B. Klebstoff 35, eingespritzt, der durch die Löcher 34 durch die teilweise dargestellte, in die Rohrleitung 8 eingeführte Einspritzvorrichtung 36 eingeführt wird. Die Vorrichtung 36 enthält an ihrem Ende eine Einrichtung 38, damit der Klebstoff die Löcher 34 des Doms 1 erreichen kann.

Venn die gewünschte Menge an Klebstoff eingespritzt ist (z.B. durch einen nicht gezeigten Kolben), kann die Drehzahl der Vorrichtung vermindert und die Vorrichtung 36 der Rohrleitung 8 entfernt werden.

Danach kann man eine Drehung ausführen, bis die eingespritzte Klebstoffmasse mit dem Aushärten begonnen hat.

Die Drehung der Vorrichtung um die Längsachse des Doms verteilt den eingespritzten Klebstoff 37 in der Weise, daß er eine geneigte gekrümmte Stirnseite 22 ergibt, die die Wand 2 gegenüber \ dem in der Kammer 24 zirkulierenden Fluid dicht macht, wobei \ die Abdichtung gleichzeitig zwischen der Wand 2 und dem Gehäuse ] 6 hergestellt wird.

Die Achse des Doms kann während des Zentrifugiervorgangs des eingespritzten Klebstoffs waagerecht oder vorteilhaft senkrecht

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verlaufen.

Dieses Einsatzprodukt 37 kann überdies weitere Funktionen aufveisen. Es kann insbesondere eine Blutverträglichkeit begünstigen und/oder gegebenenfalls z.B. Heparin aussalzen.

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Claims (2)

1. SODIP S.A., Meyzieu, Frankreich Schutzansprüche

   Ί· Gerät zur Herstellung von Hohlfaservorrichtungen, von denen jede um einen zentralen Dorn angeordnete Hohlfasern und eine Endwand nahe jedem Domende aufweist, wobei die der anderen Endwand gegenüberliegende Stirnseite wenigstens einer Endwand zur Längsachse des Doms geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine um wenigstens zwei Träger (27) umlaufende Wickeleinrichtung (25) vorgesehen ist^ die wenigstens eine Hohlfaser (5b) in Form eines umhüllenden Mantels (3e) um die Träger wickelt, das wenigstens ein Dorn (1) mit seiner Längsachse im wesentlichen rechtwinkelig zur Rotationsachse der Wickeleinrichtung (25) angeordnet und um seine Längsachse drehbar ist, wobei der Mantel (3e) aus Hohlfasern durch Bewegen der Träger (27) in Richtung auf den Dorn (1) verschiebbar ist, daß zur Halterung des Mantels (3e) aus Hohlfasern beim Auflaufen auf den Dorn (1) wenigstens ein Band(28) oder Fäden vorgesehen sind, die sich um die Enden des Doms (1) wickeln, und daß das Band (28) oder die Fäden in Abhängigkeit von der Wicklung um den Dorn (1) zur Ausbildung einer geneigten Stirnwand seitlich verschiebbar sind.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (27) jeweils eine wenigstens teilweise mit Gewinde versehene Spindel aufweisen oder als solche ausgebildet sind.

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