CN108697986A - 具有三维卷曲部的空心纤维膜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空心纤维膜，具有呈第一波形部形状的至少一个第一卷曲部和呈第二波形部形状的至少一个第二卷曲部，该第一波形部通过第一振动平面和第一波长表征，该第二波形部通过第二振动平面和第二波长表征，其特征在于，所述第一振动平面和所述第二振动平面相互围成不同于零的角度。

Description

具有三维卷曲部的空心纤维膜
技术领域
本发明涉及一种具有三维卷曲部的空心纤维膜、一种用于制造所述纤维的方法、一种包括所述纤维的束以及一种包括该束的过滤器装置。过滤器装置优选是用于血液透析的空心纤维透析器。
背景技术
空心纤维透析器典型地具有空心纤维束，该空心纤维束布置在柱形的过滤器壳体中。在透析时血液流经纤维内部并且透析液在纤维和过滤器壳体之间的空间中相对于血液逆向地流动。透析液的任务是引起通过空心纤维的壁的物质交换。
已知的是，为了提升在用于血液透析的空心纤维中的物质交换效率，提供呈卷曲的空心纤维形状的空心纤维。
WO 01/60477涉及一种优选用于血液透析的过滤器装置，该过滤器装置由柱形的过滤器壳体和卷曲的(起绉的)空心纤维的束组成。
EP 2 119 494涉及空心纤维膜和包含空心纤维的模块。空心纤维具有卷曲部，其中，卷曲部的波长为15至25mm。
EP 1 714 692涉及一种透析过滤器，该透析过滤器具有呈波形的空心纤维。
DE 28 51 687涉及用于在流体分离时使用的空心的、半渗透的纤维，其中，纤维具有多个波形部。因为在那里所述的制造中施加到空心纤维上的力随着空心纤维在束内部的深度而改变，所以导致空心纤维上的不规律波形的构造，其中，束的外面部分具有比布置在束的内部中心处的空心纤维更小的、更广泛的起绉部。
EP 0 116 155涉及一种用于制造线束的方法和装置，其中，线具有卷曲部(波形部)。在这里，空心纤维曲折形状地围绕在两个平面中并且相对彼此间隔开布置的圆形杆受引导，所述杆以与空心纤维相同的速度持续地穿过固定区。线束可以用于材料和热量传递，例如用于血液透析。该文献也公开了，设置使空心线穿过两个啮合的但并不接触的齿轮的方法可能在技术上不利于制造卷曲的空心纤维。
发明内容
由于对适用于血液透析的新空心纤维膜的持续需求，本发明的任务是提供具有改善特性的空心纤维膜。
该任务可以通过如在权利要求1、11或13中任一项所限定的空心纤维膜解决。优选的实施方式在从属权利要求中限定。并列权利要求在使用所述空心纤维的情况下限定了本发明的其他方面。
下面在引号和结束符号中所使用的概念是在本发明的意义中定义的。
本发明在第一方面中限定了空心纤维膜，该空心纤维膜具有至少一个呈第一波形部形状的第一卷曲部和至少一个呈第二波形部形状的第二卷曲部，该第一波形部通过第一振动平面(Schwingungsebene)和第一波长表征，该第二卷曲部通过第二振动平面和第二波长表征，其特征在于，第一振动平面和第二振动平面围成不同于零的角度。
概念“空心纤维膜”表示具有由有机材料组成的膜状壁的空心纤维。这种空心纤维膜由现有技术已知并且可以根据已知的方法制造，例如通过喷丝方法。
合适的空心纤维膜的示例性实施方式由90％至99％重量百分比的疏水性第一聚合物和10％至1％重量百分比的亲水性第二聚合物组成。在此，疏水性第一聚合物例如从下列组中选择：聚芳砜、聚碳酸酯、聚酰胺、聚氯乙烯、改性丙烯酸、聚醚、聚氨酯或它们的共聚物。亲水性第二聚合物例如从下列组中选择：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙基乙二醇、聚乙二醇单酯、聚乙基乙二醇和聚丙二醇的共聚物、纤维素或聚山梨醇酯的水溶性衍生物。在优选实施方案中，纤维包括聚砜和聚乙烯吡咯烷酮这些材料。
概念“卷曲部”意味着，纤维沿着它的长度不完全是直的，而是具有相对于直线的偏移。概念“卷曲部”意味着在现有技术中所使用的概念如“鬈曲部”、“起绉部”、“波浪形部”、“波形部”或“纹理”的集合概念。
下面概念“卷曲部”参照概念“波形部”限定。因此，概念“卷曲部”包括一个波形部或周期性波形部或者与一个波形部或周期性波形部等同，即卷曲部以波形部的形状存在。
周期性波形部在物理意义上显示为与位置和时间有关的物理参数在空间上传播的振动，该振动至少通过振动平面和波长表征。
根据本发明，空心纤维膜具有至少两个不同的卷曲部，其中，所述卷曲部(因为所述卷曲部包括波形部或由波形部组成)中的每个卷曲部可以分别通过一个振动平面和一个波长来描述。
因此，呈第一波形部形状的第一卷曲部通过第一振动平面和第一波长表征，并且呈第二波形部形状的第二卷曲部通过第二振动平面和第二波长表征。
根据本发明，第一振动平面和第二振动平面相互围成不同于零的角度。
因此，概念“第一振动平面和第二振动平面相互围成不同于零的角度”也意味着，第一和第二振动平面可以相对彼此不平行或者不位于一个平面中。
在一实施方式中，所述角度为70°至110°。
在另一实施方式中，所述角度为85°至95°。
在另一实施方式中，所述角度为90°，即振动平面相互垂直。该实施方式是优选的，因为这种布置可以具有特别好的机械稳定性。
在另一实施方式中，根据本发明的空心纤维膜也可以具有在至少两个振动平面之间的不同的角度。
根据本发明，第一和第二波形部的波长相等或相对彼此不同。
优选地，在一实施方式中第一波形部的波长为3至15mm。在另一实施方式中，第一波形部的波长为4至10mm。在另一实施方式中，第一波形部的波长为6至8mm。
优选地，第二波形部的波长为20至50mm。在另一实施方式中，第二波形部的波长为25至40mm。在另一实施方式中，第二波形部的波长为25至35mm。
在一实施方式中，第一波形部的波长为3至15mm并且第二波形部的波长为20至50mm。
在另一实施方式中，第一波形部的波长为4至10mm并且第二波形部的波长为25至40mm。
在另一实施方式中，第一波形部的波长为6至8mm并且第二波形部的波长为25至35mm。
除了振动平面和波长之外，波形部也可以通过幅度表征。
在一实施方式中，第一幅度具有0.2至0.6mm的值。在另一实施方式中，第一幅度为0.3至0.5mm。
在一实施方式，第二幅度具有2.0至6.0mm的值。在另一实施方式中，第二幅度为2.5至4.5mm。
在一实施方式中，第一幅度为0.2至0.6mm并且第二幅度为2.0至6mm。
在另一实施方式中，第一幅度为0.3至0.5mm并且第二幅度为2.5至4.5mm。
在确定的实施方式中，空心纤维膜通过由第一波长和它的幅度、第二波长和它的幅度以及第一和第二波形部的振动平面相对彼此的角度的组合来表征。
在一实施方案中，第一空心纤维膜的波长为3至15mm，并且它的幅度为0.2至0.6mm，第二波形部的波长为20至50mm，它的幅度为2至6mm，并且通过波形部的振动平面围成的角度为70°至110°。
在另一实施方式中，空心纤维膜的第一波形部的波长为6至8mm，它的幅度为0.2至0.6mm，第二波形部的波长为25至35mm并且它的幅度为2至6mm，并且由波形部的振动平面围成的角度为80°至100°。
在另一实施方案中，纤维的第一波长为7mm，并且它的幅度为0.4mm。第二波长为30mm并且它的幅度为3.5mm。第一和第二波形部的振动平面具有90°的角度。
在一实施方式中，第一卷曲部和第二卷曲部包括周期性波形部形状或由周期性波形部形状组成。
典型的周期性波形部形状是三角形波、锯齿波、方波或正弦波(正弦曲线波)或者这些波中的两个或多个的叠加。
在一实施方式中，第一波形部和第二波形部均是正弦形(正弦曲线)。
相比于具有相对较简单的卷曲部的空心纤维，本发明的空心纤维具有改善的、例如抗扭绞的机械强度。结果，所述空心纤维能够更好地加工。例如所述空心纤维在切割时提供更整齐的切割棱边，这导致较少的废品。
在本发明的第二方面中，提供空心纤维膜，该空心纤维膜这样构造，使得当由此制造的空心纤维膜束接入到用于透析的空心纤维膜过滤器的柱形壳体中时，该束具有3.4至10N的尽可能高的脱模力。这类空心纤维膜是权利要求11至14的主题。在此，尤其涉及卷曲的空心纤维膜，所述卷曲的空心纤维膜同样是本发明的主题。
当空心纤维膜束从具有41.4mm的直径的柱形套管中脱模时，合成的空心纤维束具有作用在由此制造的具有16896个纤维的空心纤维膜束上的3.4至10N的脱模力。在本发明的第二方面中，优选的是产生3.4至7N的脱模力的空心纤维膜，进一步优选的是产生3.6至5N的脱模力的空心纤维膜。在一种实施方式中，空心纤维膜具有170至210μm的纤维直径。
通常地，空心纤维膜束可以沿径向方向压缩并且在制造空心纤维膜过滤器时在径向压缩的情况下引入到柱形过滤器壳体的柱形壳体中。在此，空心纤维膜束的复位力表现为力求使所述束转移到松弛的形状中。
空心纤维膜束的复位力越强，为了将空心纤维膜束从柱体中拉出所需的脱模力也越大。
最后，空心纤维膜束的复位能力可以通过纤维的卷曲部调节。根据卷曲部的波长和幅度可以产生空心纤维膜束的较强烈或不那么强烈的复位力，该复位力与较强烈或不那么强烈的脱模力相关联。
在本发明的第二方面中发现，束(所述束的脱模力由于卷曲部的类型而提高)在空心纤维膜传感器的制造过程中可以更好地处理，因为所述束具有更高的机械稳定性并且导致较低的产品废品率。更高的机械稳定性由空心纤维束中的纤维相对彼此的更强的支承而产生。因此，在空心纤维膜传感器的生产过程中发现，出现更少的纤维断裂。
本发明在第三方面中涉及一种用于制造根据本发明的空心纤维膜的方法。所述方法至少具有步骤(a)和(b)：
(a)提供空心纤维膜，该空心纤维膜具有呈第一波形部形状的第一卷曲部，该第一波形部通过第一振动平面和第一波长表征；
(b)以第二波形部形状的形式将第二卷曲部施加到在步骤(a)中提供的空心纤维膜上，该第二波形部通过第二振动平面和第二波长表征；
其中，步骤(b)的施加这样进行，使得在所述施加后第一振动平面和第二振动平面围成不同于零的角度。
在一个实施方式中，这样选择波长，使得第一波长短于第二波长。
在步骤(a)中可以提供卷曲的纤维，如由现有技术已知的那样。卷曲的纤维也可以根据由现有技术已知的方法来制造。
在此，在一实施方式中，在步骤(a)中提供的空心纤维膜的卷曲部通过以下方式产生：没有卷曲部的空心纤维膜穿过至少两个彼此反向旋转的齿轮。在此，如此选择所述齿轮的齿的形状、相邻齿相对彼此的距离以及齿的高度，使得调节第一波形部的所期望的波形部形状、所期望的第一波长和所期望的第一幅度。
在步骤(b)中将另外的卷曲部施加到在步骤(a)中已提供的该卷曲的纤维上。
在此，优选在步骤(b)中使步骤(a)的空心纤维膜穿过至少两个彼此反向旋转的齿轮。在此，齿轮的旋转轴线垂直于在步骤(a)中提供的空心纤维膜的第一振动平面地取向，即优选卷绕器齿轮相互平行地布置。
令人意外地已发现，在第一和第二步骤的卷绕器齿轮相互平行地布置的情况下，在波形压制的第一步骤之后的经波形压制的空心纤维膜的振动平面在所述空心纤维膜被拉入到第二步骤的卷绕器中时进行转动。在这种布置中，空心纤维膜的振动平面在第一步骤后进行90°的转动，以便被拉入到第二步骤中。在第一步骤中产生的波长越短，该效果越突出。
在此，如此选择所述齿轮的齿的形状、相邻齿的距离和齿的高度，使得调节第二波形部的所期望的波形部形状以及所期望的第二波长和所期望的第二幅度。
当然，也可以这样选择调节，使得形成偏离0°的角度。也可能是具有90°的角度的布置。
此外，根据本发明，优选如此选择第一和第二波形部的波长，使得第一波长短于第二波长。
具体实施方式
图1示意性地示出用于制造根据本发明的空心纤维的方法。在这里具有呈第一波形部形状的第一卷曲部的空心纤维(沿箭头方向)穿过至少两个彼此反向旋转的齿轮，该第一波形部通过第一振动平面和第一波长表征，其中，齿轮的旋转轴线不是垂直于第一振动平面地取向，而是平行于该第一振动平面地取向。在此，将第二卷曲部施加到空心纤维膜上，该第二卷曲部通过第二振动平面和第二波长表征。在此，步骤(b)的施加这样进行，使得在所述施加之后第一振动平面和第二振动平面围成不同于零的角度。在图1中所述角度应为大约90°。如此选择波长，使得第一波长短于第二波长。
为了施加卷曲部，可以提供呈如在现有技术中描述的那样的形式的空心纤维膜，即例如通过溶剂塑化加工。波形部可以由此固定，其方式是，使溶剂蒸发。
另一方面也可能的是，加热用于施加卷曲部所使用的齿轮，使得空心纤维膜热变形。
图2示意性地示出在步骤(a)中提供的空心纤维的制造，其中，该纤维的卷曲部通过以下方式制造，即基本上线性的空心纤维膜(沿箭头方向)穿过两个彼此反向旋转的齿轮。在这里，旋转轴线垂直于所形成的卷曲的空心纤维的振动平面，该空心纤维具有呈第一波形部形状的第一卷曲部，该第一波形部通过第一振动平面和第一波长表征。
如在图1和2中示意性示出，第一和第二卷曲部的波长能够通过齿轮的齿的形状、相邻齿相对彼此的距离和齿轮的高度调节，其中，第二卷曲部的波长必须大于第一卷曲部的波长。
本发明的空心纤维可以根据已知的方法加工成束。该已知的方法例如设置将空心纤维修剪成确定的长度。然后空心纤维可以成形为束，其中，纤维的端部浇注以合适的树脂如聚氨酯用于固定。
空心纤维膜线本身的制造可以根据已知的喷丝方法在相转变的情况下进行。下面说明用于空心纤维膜的喷丝过程的典型参数。这些条件导致根据本发明的空心纤维膜，然而不应理解为限制性的。
下面的参数“％”全部是重量百分比参数。
为此，对例如由16％至18％的聚砜、3％至6％的聚乙烯吡咯烷酮和76％至81％的二甲基乙酰胺组成的喷丝物质进行预处理并且调温处理到30至60℃。喷丝物质与由25％至40％的水和60％至75％的二甲基乙酰胺组成的凝固剂一起通过相应的环形喷嘴挤出。在此，喷丝物质与通过喷丝嘴的中心圆形开口出来的凝固剂一起通过环状间隙挤出。环状间隙可以具有典型的30至50μm的间隙宽度和150至300μm的内直径。
这样得到的喷丝线可以穿过具有40至100％、优选80至100％的相对湿度值和100至800mm、优选200至600mm的长度的气隙。随后喷丝线被导入到例如调温处理到60至80℃的、由水形成的凝固浴中并且凝结。这样得到的空心纤维膜用水在60℃至90℃的温度冲洗。随后使空心纤维膜在100至150℃的温度干燥1至10分钟。
这样得到的空心纤维膜的直径和膜的壁厚可以通过喷丝物质和内部凝固剂的挤出速率进行适配。这样得到的空心纤维膜的典型的内腔宽度处于150和350μm之间。这种空心纤维膜的典型的壁厚可以是30至50μm。
在所述喷丝方法之后通过相应的卷绕器将第一和第二卷曲部压制到空心纤维膜上。
显得重要的是，第一波形压制使波形部形状的空心纤维膜在波形部的振动平面中如此程度地加固，使得在转移到第二卷绕器步骤中时进行波形部形状的空心纤维膜的折叠。
已经示出，两个振动平面的定向可以取决于第一第二波形部相对彼此的波长。因此，在确定的实施方式中也可以发现振动平面的转动，该转动可以具有70°至110°的角度值。
因此，本发明在第四方面中涉及一种束，具有如在第一或第二方面中限定的空心纤维或者根据如在第三方面中限定的方法所制造的空心纤维。
本发明的空心纤维可以用于过滤目的。为此，所述空心纤维典型地优选以束的形状布置在壳体中。
由如在第一方面中限定的那样的纤维制成的空心纤维束尤其与传统的、由直的或简单地波形压制的空心纤维组成的空心纤维膜束相比显示出更大的预紧力。概念“预紧力”表明当束被压缩时所具有的复位力的程度。如在第一方面中限定的那样的纤维力求在空心纤维束中比传统的、直的或简单卷曲的纤维占据更大的空间。在相同纤维数量和相同壳体尺寸的情况下，由此需要比在纤维简单地波形压制的情况下更高的力，以便将纤维脱模到过滤器模块的柱形壳体中。在这里，脱模理解为将空心纤维束从围绕空心纤维束的柱形围绕部、例如透析器壳体或者包覆膜中推出或拉出。
相比于在简单地波形压制的空心纤维膜束的切割棱边中所观察到的，具有这种提高的预紧力的、根据现在通常的捆扎方法切成束区段的空心纤维膜束显示出均匀切割的切割棱边的优点。这尤其在以浇注物质来浇注纤维端部时做出贡献。用于浇注固定空心纤维束的纤维端部的典型方法例如在DE 10 2006 021 066 A1中说明。因此，在浇注固定空心纤维膜束的纤维端部时例如使用液态聚氨酯预聚物。在这样的过程中，浇注物质挤入到纤维束的端部区域中并且在预聚物硬化后将纤维端部固定到它的位置中。这导致所谓的“浇注楔(Vergusskeilen)”。不利的是，纤维的一部分从它的位置移动出来。这可能在进一步的制造中导致不可用的过滤器模块。已注意到，当空心纤维膜束的切割棱边可以制造得更均匀时，这种浇注楔的形成减少。
根据本发明的空心纤维膜的双重卷曲部的另一正面效果在于纤维在纤维束内部的更均匀的纤维分布。通过纤维的更均匀的间隔，空心纤维束中的纤维更少地倾向于堆集成所谓的绞股。在这些绞股的区域中，各个纤维在过滤条件下不能被自由地冲洗。绞股的形成总是伴随着过滤器模块的过滤效率的降低。在当前情况下可以通过根据本发明的双重卷曲部和与此有关的更均匀的纤维分布实现过滤的改善。
因此，本发明在第五方面中涉及一种过滤器装置，具有壳体和布置在壳体中的、如在第四方面中限定的束。
优选地，过滤器装置是用于血液透析的空心纤维透析器。
然而一般而言，如在第一方面或第二方面中限定的空心纤维膜、或者根据如在第三方面中限定的方法制造的空心纤维膜、或者如在第四方面限定的束、或者如在第五方面中限定的过滤器装置不仅可以用于血液透析而且可以用于所有的流体分离。
因此，本发明在第六方面中也涉及如在第一方面或第二方面中限定的空心纤维膜或者根据如在第三方面中限定的方法制造的空心纤维膜的使用、或者如在第四方面限定的束的使用、或者如在第五方面中限定的过滤器装置的使用，用于流体分离。
示例
所谓的清除率值用作为透析器的过滤效率的尺度，该清除率值如下面说明的那样确定。根据本发明的空心纤维束的清除率值按照标准DIN EN ISO 8637的规定测量。在此，在由空心纤维束构造的透析器上进行模拟透析期间，分别测量确定的铅物质的输入浓度和输出浓度，并且按照以下公式计算清除率：
Cl清除率[ml/min]
QB在血液侧的流速[ml/min]
QF滤液流量[ml/min]
CB,in血液侧输入浓度
CB,out血液侧输出浓度
总共在10个过滤器模块上确定清除率值并且对所得到的值求平均。
清除率测量如下实施：通过将待研究的空心纤维束模制来制造透析器，其方式是，将纤维端部在端侧浇注固定在透析器的壳体中。端侧浇注将透析器分成两个流动空间，一个包括纤维的空心空间的血液侧流动空间和一个包括围绕着纤维的空间的透析液侧流动空间。
透析器在血液侧具有供应端口和排出端口，以便将液体导入到纤维内部并且在纤维的另一端部上导出。此外，透析器在透析液侧具有供应端口和排出端口，以便在透析液侧使液体能够沿着纤维流动。
为了实施清除率测量，使透析液侧被1％含水量的氯化钾溶液在37℃的情况下以500ml/min的流速冲洗。血液侧被调温处理到37℃的测试液体以300ml/min的流速流经。
在测量钠清除率的情况下使用154mmol/l的氯化钠溶液作为测试液体。在测量维生素B12清除率的情况下使用36.07μmol/l的测试溶液。在两个流动侧被各自的液体流经10分钟之后，确定被分析物在血液侧的出口处和在透析液侧的出口处的浓度。
包到HDPE膜中的纤维束作为测试体用于测量脱模力。在此，围入到膜中的空心纤维膜束呈现柱形形状。
然后将纤维束从包覆膜中推出，使得空心纤维束超过包覆膜露出2cm。借助于粘接带将露出的束端部缠绕并且固定在拉力测量器具的记录单元上。这样围住的束端部具有与包入到薄膜中的束相同的直径。以该方式预处理的纤维束水平地定位在测试台上。薄膜通过相应的保持装置固定。
借助于拉力测量器具将纤维束从薄膜套管中拉出来。拉出速度为1cm/sec。在将纤维束的50％的长度从膜套管中拉出来时，脱模过程的力值被记录在拉力测量器具上。如此测量的力值表明纤维束的脱模力。
示例1
将根据本发明的具有双重卷曲部的纤维束模制到费森尤斯医疗公司的在市场上常见的F60S过滤器壳体中。关于空心纤维膜的纤维数量、活性的膜面积、纤维直径、壁厚和空心纤维膜在透析器壳体中的长度的规格说明在表1中示出。根据本发明的空心纤维膜束的纤维具有波长为3mm的第一卷曲部和波长为30mm的第二卷曲部。所述两个卷曲部的振动平面相互成90°的角度。
对于钠和维生素B12的清除率值根据前面所述的方法确定。钠清除率为253ml/min。维生素B12清除率为135ml/min。
对比例1
对比例的纤维根据与实施例的纤维相同的喷丝方法得到。因此，纤维尺寸和孔结构与实施例的所述纤维的纤维尺寸和孔结构一致。接下来，对实施例的纤维设置波长为30mm的单一卷曲部。将所述纤维结合成束并且根据与示例1中相同的方法模制并浇注固定到费森尤斯医疗公司的在市场上常见的F60S过滤器壳体中。
对于钠和维生素B12的清除率值根据前面所述的方法确定。钠清除率为238ml/min。维生素B12清除率为127ml/min。
表1
示例2
为了测量脱模力，制造由16896个具有280mm长度的纤维组成的纤维束。纤维的纤维内直径为183μm并且纤维的壁厚为38μm。纤维被围入到HDPE薄膜中成为具有41.4mm直径的柱形纤维束。脱模力根据前面所述的方法确定。脱模力分别在30个具有根据本发明的双重卷曲部的纤维束上测量，该卷曲部具有7mm的第一波长及0.4mm的幅度和30mm的第二波长及3.5mm的幅度。
为了比较，在30个仅由于卷曲部的类型而与根据本发明的纤维束不同的纤维束上测量脱模力。这些纤维具有单一卷曲部，所述卷曲部具有30mm的波长和3.5mm的幅度。
针对根据本发明的纤维束由30次测量得到4.2N的平均脱模力。对于具有单一卷曲的纤维的纤维束得到3.4N的用于纤维束的平均脱模力。

Claims (20)

1.空心纤维膜，具有呈第一波形部形状的至少一个第一卷曲部和呈第二波形部形状的至少一个第二卷曲部，该第一波形部通过第一振动平面和第一波长表征，该第二波形部通过第二振动平面和第二波长表征，其特征在于，所述第一振动平面和所述第二振动平面相互围成不同于零的角度。
2.根据权利要求1所述的空心纤维膜，其中，所述角度为70至110°。
3.根据权利要求1或2所述的空心纤维膜，其中，所述角度为85至95°。
4.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述角度为90°。
5.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述第一波长和所述第二波长彼此不同。
6.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述第一波形部的波长为3至15mm。
7.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述第二波形部的波长为20至50mm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述第一波形部具有在0.2至0.6mm范围内的第一幅度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述第二波形部具有在2.0至6.0mm范围内的第二幅度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其中，所述第一波形部和所述第二波形部是正弦形的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的空心纤维膜，其特征在于，当将由所述空心纤维膜制造的、具有16896个纤维的空心纤维膜束从具有41.4mm直径的柱形套管中脱出时，所述空心纤维膜具有作用在所述空心纤维膜束上的3.4至10.0N的脱模力。
12.根据权利要求11所述的空心纤维膜，其特征在于，所述脱模力为3.4至7.0N，优选为3.6至5.0N。
13.空心纤维膜，其特征在于，当由所述空心纤维膜制造的、具有16896个纤维的空心纤维膜束从具有41.4mm直径的柱形套管中脱出时，所述空心纤维膜具有作用在所述空心纤维膜束上的3.4至10.0N、优选3.4至7.0N、进一步优选3.6至5.0N的脱模力。
14.根据权利要求13所述的空心纤维膜，所述空心纤维膜具有170至210μm的纤维直径。
15.用于制造如在权利要求1至12的任一项中限定的空心纤维膜的方法，所述方法至少具有步骤(a)和(b)：
(a)提供空心纤维，该空心纤维具有呈第一波形部形状的第一卷曲部，该第一波形部通过第一振动平面和第一波长表征；
(b)以第二波形部形状的形式将第二卷曲部施加到在步骤(a)中提供的空心纤维膜上，该第二波形部通过第二振动平面和第二波长表征；
其中，所述步骤(b)的所述施加这样进行，使得在所述施加之后所述第一振动平面和所述第二振动平面围成不同于零的角度。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，如此选择所述第一波长和所述第二波长，使得所述第一波长短于所述第二波长。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，在步骤(b)中，所述步骤(a)的所述空心纤维膜穿过至少两个彼此反向旋转的齿轮，其中，所述齿轮的旋转轴线不垂直于所述第一振动平面。
18.束，具有如在权利要求1至14中任一项所限定的空心纤维。
19.过滤器装置、尤其是用于血液透析的空心纤维透析器，具有壳体和布置在该壳体中的、如在权利要求18中限定的束。
20.如在权利要求1至14中任一项所限定的空心纤维膜的使用，或者如在权利要求18中所限定的束的使用，或者如在权利要求19中所限定的过滤器装置的使用，用于流体分离，优选用于血液透析。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112915803A (zh) * 2021-01-12 2021-06-08 宁波方太厨具有限公司 一种微波浪形状中空纤维纳滤膜的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021214636A1 (de) 2021-12-17 2023-06-22 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Hohlfasermembranfilter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3616928A (en) * 1969-10-02 1971-11-02 Du Pont Permeation separation device for separating fluids
CH537874A (de) * 1971-10-06 1973-07-31 Teijin Ltd Als Füllmaterial geeignete, unveredelte Polyesterstapelfasern und Verfahren zu deren Herstellung
KR20020094675A (ko) * 2001-06-12 2002-12-18 이호성 금속섬유다발의 웨이브 성형방법 및 이를 구현하기 위한장치와 이에 의해 제조되는 금속섬유다발
CN1400920A (zh) * 2000-02-17 2003-03-05 弗雷森纽斯医疗护理德国有限责任公司 过滤装置,优选具有卷曲空心纤维的空心纤维渗析器
JP2005246192A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Toray Ind Inc 中空糸膜、中空糸膜モジュールおよびそれらの製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN149938B (zh) 1977-11-30 1982-06-12 Monsanto Co
DE3301268A1 (de) 1983-01-17 1984-07-26 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Verfahren und vorrichtung zum herstellen von hohlfadenbuendeln
KR100351886B1 (ko) * 1997-05-19 2002-09-12 아사히 메디칼 가부시키가이샤 혈액 정제용 폴리술폰형 중공사막 및 그의 제조 방법
JPH11247041A (ja) * 1998-03-04 1999-09-14 Maeda Kousen Kk 立体巻縮モノフィラメント及びその製造方法
EP1594807B1 (en) * 2003-02-13 2012-09-19 Zenon Technology Partnership Supported biofilm process
ATE500880T1 (de) 2005-04-20 2011-03-15 Braun B Avitum Ag Dialysefilter
DE102006021066B4 (de) 2006-05-05 2009-06-25 Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer Vergußmasse in eine Filtervorrichtung
JP2008155009A (ja) * 2006-11-27 2008-07-10 Toray Ind Inc 中空糸膜型血液浄化用モジュールおよびその製造方法
WO2008093654A1 (ja) 2007-01-30 2008-08-07 Toray Industries, Inc. 中空糸膜およびこれが内蔵された中空糸膜モジュール
JP4962029B2 (ja) * 2007-02-05 2012-06-27 東洋紡績株式会社 中空糸膜の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3616928A (en) * 1969-10-02 1971-11-02 Du Pont Permeation separation device for separating fluids
CH537874A (de) * 1971-10-06 1973-07-31 Teijin Ltd Als Füllmaterial geeignete, unveredelte Polyesterstapelfasern und Verfahren zu deren Herstellung
CN1400920A (zh) * 2000-02-17 2003-03-05 弗雷森纽斯医疗护理德国有限责任公司 过滤装置,优选具有卷曲空心纤维的空心纤维渗析器
KR20020094675A (ko) * 2001-06-12 2002-12-18 이호성 금속섬유다발의 웨이브 성형방법 및 이를 구현하기 위한장치와 이에 의해 제조되는 금속섬유다발
JP2005246192A (ja) * 2004-03-03 2005-09-15 Toray Ind Inc 中空糸膜、中空糸膜モジュールおよびそれらの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112915803A (zh) * 2021-01-12 2021-06-08 宁波方太厨具有限公司 一种微波浪形状中空纤维纳滤膜的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108697986B (zh) 2022-05-10
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