DE102004004251A1

DE102004004251A1 - Faseranordnung

Info

Publication number: DE102004004251A1
Application number: DE102004004251A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Rennebeck
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-18
Also published as: EP1706524B1; US20060257598A1; WO2005071146A1; EP1706524A1; JP2007518894A; ATE377102T1; DE502005001822D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Faseranordnung (1), bestehend aus mindestens zwei Fasern (2, 3), wobei mindestens eine Faser (3) mit einem offenen Hohlprofil eine zweite Faser (2) zumindest teilweise umgreift und in ihrem Hohlraum aufnimmt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Faseranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bekannt sind Fasern aus zwei unterschiedlichen Materialien, die in einem Arbeitsgang hergestellt und fest miteinander verbunden sind, wobei ein Material auf der Innenseite des zweiten, mit einem sichelartigen Querschnitt ausgebildeten Materials angeordnet ist (vgl. EP 0 378 194 B1 ).

Ferner sind Faseranordnungen bekannt, bei denen die einzelnen Fasern im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend mehr oder weniger aneinander anliegend angeordnet sind.

Eine derartige Faseranordnung lässt noch Wünsche offen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Faseranordnung der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Faseranordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Faseranordnung bestehend aus mindestens zwei Fasern vorgesehen, wobei mindestens eine Faser mit einem offenen Hohlprofil eine zweite Faser zumindest teilweise umgreift und in ihrem Hohlraum aufnimmt. Bevorzugt ist die zweite Faser ebenfalls als eine Faser mit einem offenen Hohlprofil ausgebildet, und insbesondere weist die Faseranordnung insgesamt ein Hohlprofil auf.

Hierbei wird aus mehreren Fasern, bevorzugt aus zwei Fasern mit seitlich offenen Hohlprofilen, eine Faseranordnung zusammengesetzt, die vorzugsweise einen durchgehenden, endseitig offenen Hohlraum (Lumen) aufweist. Die Fasern sind hierbei vorzugsweise gegeneinander verspannt, vorzugsweise auf Grund einer elastischen Verformung, bevorzugt der äußeren Faser.

Fasern mit einem derartigen C-förmigen Profil, wie sie bei einer erfindungsgemäßen Faseranordnung verwendet werden, können beispielsweise gegossen, extrudiert oder gesponnen und gegebenenfalls anschließend gestreckt werden, so dass minimale Abmessungen bis hin zu Mikro- oder gar Nanofasern möglich sind. Die Fasern, sofern es sich um keramische Fasern handelt, können beispielsweise nach dem in der EP 1 015 400 B1 oder der DE 197 01 751 A1 offenbarten Verfahren hergestellt werden. Die Herstellung eines C-förmigen Profils kann auch durch Abschaben der Faser von einem massiven Block bestehend aus dem Ausgangsmaterial, vergleichbar mit dem Abschaben einer Butterflocke, erfolgen. Ebenfalls ist ein Rollen eines enstprechend ausgebildeten Folienstreifens oder einer Folie mit nachfolgendem Abtrennen des die Faser bildenden Streifens möglich. Ferner kann ein Ätzen einer Faser mit Voll- oder Hohlprofil erfolgen.

Plastische, grüne oder braune keramische Fasern oder Folien können oberflächenbehandelt werden und anschließend in einem thermischen Prozess getempert, geglüht, gebrannt oder gesintert und anschließend zur Faseranordnung zusammengesetzt werden.

Das Zusammenfügen der Fasern zu einer Faseranordnung erfolgt indem die äußere Faser aufgeweitet und die innere Faser eingezogen wird. Das Aufweiten und Einziehen im Falle von Mikro- und Nanostrukturen erfolgt insbesondere mittels einer Sonde eines Tunnelelektronenmikroskops (Kraftmikroskop), welche insbesondere eine Spitze bestehend aus einem einzigen Molekül hat.

Prinzipiell ist ein Auseinandernehmen der Faseranordnung, Behandeln der einzelnen Fasern und erneutes Zusammensetzen möglich.

Bei entsprechender Ausgestaltung der einzelnen Fasern können auch mehr als zwei Fasern zusammengefügt werden. Hierbei sollte jedoch die äußerste Faser derart bemessen sein, dass ein ausreichendes Umgreifen der nächstinneren Faser möglich ist.

Der Vorteil einer zusammengefügten Faseranordnung gegenüber einer Hohlfaser liegt insbesondere darin, dass verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Längenausdehnungen kombiniert und dass Strukturen einfacher auf der Innenmantelfläche angebracht werden können. Dabei wird eine Innenbeschichtung, insbesondere bei Mikro- und Nanostrukturen, vereinfacht oder in vielen Fällen auch erst möglich.

Die Fasern können auch vor oder nach dem Zusammenfügen bearbeitet und/oder mit Oberflächenbeschichtungen, beispielsweise mit bioaktiven und/oder elektrisch leitenden Oberflächenbeschichtungen, versehen werden. Insbesondere können elektrisch leitende Strukturen ein- und/oder aufgebracht werden.

So kann die erfindungsgemäße Faseranordnung bei entsprechender Ausgestaltung als Thermoelement, insbesondere als Thermogenerator, verwendet werden. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Bipolar-Ausführung, insbesondere mit zwei distanzierten Isolationsschicht-Flächenfolien. Zwischen den Folien befindet sich das oder die Thermoelemente und die sonstige Installation mit einer Höhe von vorzugsweise bis zu ca. 100 μm (Wandstärke), jedoch sind auch größere Abmessungen möglich. Dabei wird die Nano- oder Mikro-Röhrchen Ausformung durch eine erfindungsgemäße Faseranordnung gebildet, wobei eine entsprechende Kontaktierung vorgesehen ist. Insbesondere sind hierbei zwei Serien-Thermoelemente vorgesehen, wobei der Durchmesser einem hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von ca. 70 μm entspricht und hierbei noch textile Eigenschaften aufweist.

Die menschliche Hautoberflächen-Temperatur wird durch Direktkontaktauflage gefühlt und mit der distanzierten Folientemperatur (Umgebungstemperatur) verglichen. Als Ergebnis der Temperaturdifferenz fließt in Folge des Seebeck-Effekts ein elektrischer Strom. Mit bekannten Folien-Thermogeneratoren ist eine derartig große Ladungsdichte auf dem kleinen Raum nicht erreichbar und damit die textile erfindungsgemäße Ausführung eine wesentliche Verbesserung. Ferner behindert die isolierenden Folien gemäß dem Stand der Technik, direkt auf der menschlichen Haut angelegt, die Aspiration und ist für den Träger unangenehm. Durch einen aus erfindungsgemäßen Faseranordnungen hergestellten Stoff, insbesondere ein Gewebe, kann die Haut jedoch atmen und der Tragekomfort wird deutlich erhöht, so dass auch großflächige Textilien mit entsprechend höherer elektrischer Leistung ohne Störung des Komforts möglich sind. Die Thermogeneratoren gehören zu den besonders ökologischen Elektrostromerzeugern, ohne jede Emission. Das Halbleitermaterial, vorzugsweise Silizium, kommt nach Sauerstoff in der Erdrinde am zweithäufigsten vor und ist deshalb günstig. Silizium als Rein-Silizium weist einen besonders großen Seebeck-Koeffizienten auf, der bei der Thermogenerator-Nutzung wünschenswert ist.

Durch Umkehrung, d.h. durch die Anlegung einer entsprechenden elektrischen Spannung, lassen sich gezielt Flächen eines Stoffes erwärmen oder aber abkühlen (Thermoelement).

Mit Temperaturdifferenzen-Elektrostromgewinnung liegt die Thermogenerator-Technologie bei einem Tausendstel der heutigen spezifischen Feststoffelektrolyten der Brennstoffzellentechnologie-Oberfläche, wobei die Brennstoffzelle ca. 10 000 bis 15 000 W/m² liefert und durch C_nH_m-Aufoxidation auch Luft als Betriebsstoff benötigt. Im Vergleich hierzu liefert beispielsweise ein Quadratmeter Silizium Thermogenerator-Oberfläche 10 bis 15W, bei einer Temperaturdifferenz von ca. 5 K.

Bevorzugt werden auf elektrisch isolierenden Konfektions-Textilien n- und p-dotierte Thermogeneratoren an- bzw. aufgebracht und elektrisch in der textilen Struktur verschaltet. Vorzugsweise werden auf Synthese-Filament-Faser-Oberflächen die Hohlfilamentfasern angebracht, die aus erfindungsgemäßen anorganischen oder auch organischen Werkstoffen bestehen. Nano-, Mikro-Hohlfasern aus Nitritkeramik, Glas, Oxidkeramik und sterilisierbaren Polymeren sind bevorzugt.

Vorzugsweise werden für die Thermogeneratoren Silizium und andere geeignete Halbleiterwerkstoffe als Nano- oder Mikrofasern eingesetzt.

Die Textilien sind vorzugsweise hydrophil sensibilisiert um die Differenzen der aspirationspsychometrischen Daten von Trockenkugel- und Feuchtkugel-Temperaturen am Thermogenerator für die Elektrostromgewinnung mit verwerten zu können. So ist auch die Nutzung des Ambiente-Wärmeinhalt (Enthalpie) aus der Luft nach den h-x Diagrammdifferenzen zur Elektro-Gleichstromgewinnung möglich.

Vorzugsweise werden Silber oder Messing in Filamentfaserform als Elektrostrom-Ausleiter mit geeigneten physiologischen und hygienischen Eigenschaften an die Thermogeneratoren geführt. Silber und Messing haben fungizide, bakterizide und viruzide Eigenschaften, bei guter menschlicher Hautverträglichkeit.

Bevorzugt werden die n- und p-dotierten Thermogeneratoren in den Lumen, d.h. in das Innere, der Faseranordnung eingebracht, wobei die Faseranordnungs-Außenumfangsflächen die Isolierung der Thermogeneratoren im Filamentfaserlumen bilden.

Vorzugsweise kann der elektrische Ausleiter auch durch die Faserwandung durchgeleitet werden, vorzugsweise mit Silber- oder Messing-Filamenten im Nano- oder Mikro-Isolationsfilament-Hohlfaserlumen. Auch andere geeignete, elektrisch leitenden Werkstoffe sind möglich.

Bevorzugt ist der Faseranordnungs-Umfang in zwei Umfangoberflächen, vorzugsweise in Richtung der Längsachse, aufgeteilt, wobei jede Faser einen Teil hiervon bildet. Dabei bilden geometrische Längsverstärkungen die Wandungsverdickungen und beeinflussen so die Wärmeleitung. Auf diese erfindungsgemäße Art und Weise wird die warme und kalte Seite am Isolationsumfang aufgeteilt. Vorzugsweise ist eine Streifenversteifung am Umfang vorgesehen, die, vorzugsweise um 180° versetzt, parallel verstärkend als Längsstreifen aufgetragen oder ausgebildet ist, zur Aufteilung des Umfangs in eine kalte und eine warme Hälfte. Dies erfolgt vorzugsweise durch zwei Ausstülpungen der äußeren Faser.

Vorzugsweise werden als Trägeroberflächen für die n- und p-dotierten Thermogeneratoren vorzugsweise Materialien aus Silizium in/an Polyvinyl-, Alkoholate-, Zellulose-, Styrol-, Viskose-, Acryl-, Gelatine-, Gel-, Solgel- und Proteine-Nano- und Mikro-Hohlfasern eingesetzt. Als Trägerwerkstoffe sind Zirkoniumoxid mit anderen Oxiden besonders geeignet, sowie Aluminiumoxide und Mischoxide, Glas und Spinelle, und als elektrische Leiter auch Graphit, Ruß und Eisenbestandteile.

Gemäß einer anderen Verwendung wird der Thermogenerator zur Erzeugung von Energie für Implantate, z.B. Hör- oder Sehhilfen, vorgesehen.

Der Thermogenerator kann mit Betriebsstoff-Medien um- oder durchströmt werden, z.B. wie ein Wärmetauscher, um die kalte und warme Seite des Thermogenerators zu beeinflussen oder zu regeln in Hinblick auf die Strom- und Spannungserzeugung. Damit kann auch eine Funktions- und Betriebsüberwachung bzw. -sicherung erfolgen.

Ebenfalls können zwei Fasern Elektroden bilden und zwischen sich eine Feststoff-Elektrolyt-Membran, welche eine dritte Faser bildet oder als elastische Folie zwischen den beiden Fasern eingespannt ist, aufnehmen. Dies ermöglicht die Verwendung der erfindungsgemäßen Faseranordnung in einer Brennstoffzelle. Auch lassen sich so Oberflächenbeschichtungen auf dem Feststoff-Elektrolyten besser optimieren, verglichen mit einer Anordnung in einer Hohlfaser mit durchgehendem Hohlprofil.

Gemäß einer weiteren Verwendung der erfindungsgemäßen Faseranordnung ist die innere Faser mit einem Medium gefüllt und die äußere Faser dient als Verschluss. In Längsrichtung der Faseranordnung sind vorzugsweise Unterteilungen des Lumens vorgesehen, so dass die Faseranordnung als eine Reihe von Speichern dient. Dies ermöglicht beispielsweise bei der Verwendung im medizinischen Bereich eine schnelle Bestimmung der gewünschten Verabreichungsmenge. Die gewünschte Menge kann aseptisch abgetrennt und gegebenenfalls vereinzelt werden. Das Abtrennen kann durch Abschneiden oder Abreißen erfolgen. Zur einfachen Trennung sind vorzugsweise Perforationen und/oder Schlitze und/oder Einkerbungen oder Vertiefungen im Bereich zwischen zwei Speichern vorgesehen, welche Sollriß- oder Sollbruchstellen bilden. Auf diese Weise lässt sich einfach eine aseptische Trennung oder Vereinzelung ermöglichen. Sollbruchstellen zwischen einer bestimmten Anzahl von Speichern können als Dosierungshilfe andersartig ausge bildet sein, so dass die Trennung an diesen Stellen bevorzugt erfolgt. Ein Abzählen erübrigt sich. Vielmehr kann über eine Länge oder einen Längenvergleich mit einer Art Lehre die Dosierung bemessen werden.

Gemäß einer Ausführungsform ändert sich das Volumen der Speicher in Abhängigkeit von einer Veränderung der erforderlichen Dosierung, wobei die Volumenänderung durch eine Durchmesserveränderung und/oder eine Längenveränderung der einzelnen, miteinander verbundenen Speicher bewirkt werden kann. Im Falle einer Durchmesserveränderung ändern sich die Abmessungen der die Faseranordnung bildenden Fasern entsprechend. Eine zeitlich gestreckte Freigabe der Wirkstoffe kann durch eine gezielte Veränderung der Wandstärke ermöglicht werden.

Die einzelnen Speicher, d.h. die Faseranordnung, können auch Sollbruchstellen aufweisen, durch welche bei Bedarf der im Speicher enthaltene Stoff freigeben werden kann. Die Sollbruchstellen können bevorzugt gezielt geöffnet werden, beispielsweise durch ein Zusammenwirken mit einem entsprechenden Wirkstoff.

Bevorzugt werden als Stoffe biologische sowie medizinische Wirkstoffe und vorzugsweise homöopathische Wirkstoffe oder Nahrungsergänzungsmittel in den Speicher eingebracht. Die Einbringung anderer Stoffe/Wirkstoffe ist möglich. Besonders bevorzugt werden Zytostatika oder Virostatika, sowie Wirkstoffe zur Abwehr von Xenomikroorganismen verwendet. So sind Ribavirin, Azido-Azethyl-Thymidin, Cancerostatika, vorzugsweise mit Spindel, Boswellia Serrata, RFT RAS Farnesyltransferasehemmer bevorzugte Wirkstoffe, die im Speicher enthalten sind. Die Speicher sind unter anderem auch für die Vakzination, beispielsweise für die Malaria-Prophylaxe oder Influenz-Prophylaxe, geeignet. Ferner sind extrem geringe Mengen von Wirkstoffen, beispielsweise zum Intrazellzugang von Substanzen oder zum Verhindern von Zellteilungen möglich, die freigesetzte DNA und RNA blockiert hierbei bösartiges Wachstum sequentiell durch den freigesetzten Wirkstoff.

Die Speicher können ferner Leichtmetalle und/oder seltene Erden und/oder Leichtmetall-Salze und/oder deren Ionen und/oder fluoreszierende Wirkstoffe und/oder phosphoreszierende Wirkstoffe und/oder sulphonierende Wirkstoffe und/oder Hämatit und/oder Magnit und/oder Artemisinin und/oder Ionen- und/oder Protonenleiter enthalten. Die Verwendung von fluoreszierenden, phosphoreszierenden und/oder sulphonierenden Wirkstoffen ermöglicht die Spurenerkennung und kann die Überwachung der Funktion unterstützen.

Die Wirkstoffe, die in durch eine Faseranordnung gebildete Speichern abgefüllt und eingeschlossen sind, werden vorzugsweise in einem menschlichen oder tierischen Körper freigesetzt. Insbesondere soll nach Verabreichung die Reaktionszeit bestimmbar sein, die Wirksamkeit kalkulierbar sein und die Verabreichung in vivo oder korporal stattfinden. Eine intravenöse Verabreichung, insbesondere von vereinzelten Speichern, ist ebenso wie eine orale Verabreichung möglich. Die Speicher können auch in den menschlichen oder tierischen Körper eingesetzt werden, beispielsweise in einem Stent.

Bevorzugt liegen die Wirkstoffummantelungsstoffe, das heißt die Faseranordnung, in lysierbarer, d.h. auflösbarer, peptisierbarer, d.h. von Gelen in Sole rückverwandelbarer, Form vor, synthetisch hergestellt oder in natürlicher Form.

Gemäß einer weiteren Verwendung ist eine Strahlungsquelle mit Elektroden vorgesehen, wobei die Elektroden und gegebenenfalls auch ein Reflektor in einer erfindungsgemäßen Faseranordnung angeordnet sind, das heißt, die Strahlungsquelle hat die Form der Faseranordnung. Die Form der Faseranordnung ist nicht näher beschränkt. So können neben im Wesentlichen runden Faseranordnungen auch beispielsweise im Wesentlichen ovale oder mehreckig ausgebildete Faseranordnungen verwendet werden.

Bevorzugt hat die Faseranordnung einen Außendurchmesser oder im Falle einer nichtzylinderförmigen Ausgestaltung einen hydraulisch gleichwertigen Außendurchmesser von 0,1 μm bis 100 mm, insbesondere bevorzugt von 5 μm bis 200 μm. Bei derartigen Abmessungen sind Faseranordnungen mit textilen Eigenschaften möglich, so dass die Strahlungsquelle, gegebenenfalls auch gebündelt, beispielsweise verstrickt oder verwoben werden kann. Dabei ist ein derart exaktes Verstricken oder Verweben möglich, dass die Strahlung beispielsweise nur auf einer Seite eines Stoffes austritt, insbesondere bei entsprechend „flacher" Ausbildung der Faseranordnung.

Die Faseranordnung weist eine Ausstrahlöffnung auf, welche bevorzugt durch eine der Fasern gebildet ist und die bevorzugt mit Phosphor beschichtet ist. Eine Beschichtung mit anderen fluoreszierenden Materialien ist möglich. Die Beschichtung kann jedoch auch die gesamte Innenfläche der Faseranordnung bedecken. Insbesondere ist auch eine Beschichtung mit 1–3 Atomschichten Platin oder anderer Elemente der 8-ter-Nebengruppe möglich, welche in dieser Schichtdicke fluoreszierende Eigenschaften aufweisen. Im Bereich der Elektroden ist bevorzugt ein Dielektrikum vorgesehen. Dabei weist das Dielektrikum bevorzugt kleinste Öffnungen, insbesondere Bohrungen im nano-Bereich, auf.

Bevorzugt sind die Elektroden aus Molybdän oder einem Element der 8-ter Nebengruppe gefertigt. Die Elektroden können auch aus dotiertem Kohlenstoff, insbesondere dotiertem Diamant, oder aus elektrisch leitenden Polymeren bestehen.

Die Faser(n) besteht vorzugsweise aus SiO₂ + Al₂O₃, insbesondere Glas, Keramik, Porzellan, dotiertem Kohlenstoff, Diamant, Saphir, Leukosaphir, Opal, Smaragd, Spinell, Zirkonoxid, Polyester, Polymer, fluoriertem Polymer, PTFE, PEEK, Makrolon oder Plexiglas.

Der Reflektor besteht vorzugsweise aus Eloxal, Silber, Aluminium oder Platin. Er bedeckt bevorzugt mindestens die Hälfte der Innenfläche der Faseranordnung, wobei sich der Reflektor insbesondere in Längsrichtung der Faseranordnung erstreckt. Ein Reflektor ist insbesondere bei einer Verwendung als Laser erforderlich. Soll keine gerichtete Strahlung erzeugt werden, so kann auf einen Reflektor verzichtet werden und im Wesentlichen der gesamte Umfang der Faseranordnung als Ausstrahlöffnung verwendet werden.

Derartige Faseranordnungen können als Infrarot-Lichtquellen, UV-Lichtquellen oder Laser-Lichtquellen genutzt werden. Als Verwendung derartiger Faseranordnungen, insbesondere in Form von UV-Lichtquellen, kommt unter anderem die Herstellung von aseptischen Tischplatten für den OP-Bereich in Frage. Dabei können die Faseranordnungen beispielsweise räumlich verstrickt oder verwoben und anschließend eingegossen werden. Es können mittels Stricken räumliche, zum Beispiel bienenwabenartige, Formen erzeugt, mittels einer strahlungsdurchlässigen Gussmasse fixiert und oben und/oder unten mit strahlungsdurchlässigen Prepregs abgedeckt werden (Sandwich-Honeycomb), wobei die Faseranordnungen auch in den Prepregs vorgesehen sein können. Derartige Hohlkörper weisen ein geringes Gewicht bei hoher Festigkeit auf.

Ebenfalls ist die Herstellung von aseptischen Vorhängen, Beuteln, Zelten, Tüchern oder Verbandsmaterial möglich, wobei die Faseranordnungen beispielsweise als UV-Lichtquellen ausgebildet sind. Somit kann beispielsweise ein Verbandsmaterial zur Verfügung gestellt werden, das die Körpertemperatur eines Schwerstverletzten konstant hält.

Ebenfalls ist die Verwendung derartiger Faseranordnungen zur integrierten Beleuchtung bei Überdachungen, Dachelementen, Decken, blendfreien Raumausleuchtungen, Hinweis- oder Werbeschilder, Displays, Tastaturen, Vorhänge, Rollos, Planen, Abdeckungen, Textilien usw. möglich.

Die Verwendung derartiger Faseranordnungen für Vorrichtungen zum Entkeimen, insbesondere von Luft, Wasser, Lebensmitteln oder Blut, z.B. bei exkorporalen Blut-UV-Therapien, wie sie insbesondere zur Behandlung von Krebs verwendet werden, ist möglich. Vorrichtungen mit entsprechenden Faseranordnungen können auch in Venen eingeführt oder perkutan eingebracht und durch eine beispielsweise zeitabhängige Steuerung mit elektrischer Energie versorgt werden. Ist eine gesamte Behandlungsvorrichtung mit entsprechenden Strahlungsquellen versehen, so ist ein kontaminationsfreies Behandeln möglich, insbesondere in Verbindung mit Blut.

Durch entsprechende Vorrichtungen kann neben einer Entkeimung auch eine Ozonisierung, Ionisierung und/oder elektrische Aufladung zu behandelnder Stoffe erfolgen.

Die Faseranordnungen können zur besseren Handhabbarkeit auch gerahmt sein, was insbesondere bei kleinen Durchmessern sinnvoll ist.

Die Herstellung der Fasern für derartige Faseranordnungen kann beispielsweise mittels einer Mehr-Komponenten-Spinndüse erfolgen, wobei insbesondere die Elektroden und das Dielektrikum direkt in die Faser eingebracht werden können.

Gemäß einem anderen Herstellungsverfahren wird eine fertige Faseranordnung bereichsweise ionisiert, so dass in diesen Bereichen gezielt Material abgelagert werden kann.

Ebenfalls ist eine nass-chemische Beschichtung, gegebenenfalls unter Beeinflussung der Oberflächenspannung zur Erzeugung von Strukturen, wie der Elektroden, möglich. Hierbei wird auf einer Seite der Faseranordnung ein Vakuum angelegt, so dass eine Flüssigkeit in die Faseranordnung eingesaugt wird, welche sich an den Wänden oder Bereichen der Wände niederschlägt.

Auf Grund der Anforderungen sind in der Regel keine besonderen Ansprüche in Hinblick auf die Haftung eines gegebenenfalls vorgesehenen Reflektors an der Innenfläche der Faseranordnung erforderlich.

Die Faseranordnung kann bei entsprechender Ausgestaltung auch zur Herstellung eines bionischen Organersatzes verwendet werden, wobei auf der äußeren Oberfläche der Faseranordnung insbesondere Zellkulturen anzüchtbar sind. Hierfür wird auf die WO 00/06218 verwiesen.

Ebenfalls ist die Verwendung entsprechend der DE 199 08 863 A1 als Vorrichtung zur Gewinnung von Synthesegas und entsprechend der DE 100 16 591 C2 als Vorrichtung zur Gewinnung von Wasserstoff möglich.

Die Faseranordnung kann nach dem Zusammenfügen derart behandelt oder bearbeitet werden, dass die einzelnen Fasern fest miteinander verbunden sind, beispielsweise stoffschlüssig. Dabei kann auch eine Naht am Wandumfang vorgesehen sein.

Bevorzugt weist mindestens eine der Fasern der Faseranordnung einen Außendurchmesser oder hydraulisch gleichwertigen Außendurchmesser von unter 1 mm, insbesondere von 5 μm bis 500 μm auf, das heißt, es handelt sich vorzugsweise um sogenannte Mikrofasern oder gar Nanofasern, wobei insbesondere die Faseranordnung eine Mikro-Hohlfaser oder Nano-Hohlfaser bildet.

Die Fasern weisen vorzugsweise eine über die Länge etwa gleichbleibende Wandstärke auf, wobei der Wandverlauf gegebenenfalls auch nur bereichs- oder abschnittsweise durchaus faltenbalgartig oder sägezahnartig sein kann, so dass textile Eigenschaften ermöglicht oder unterstützt werden.

Die Faseranordnung weist vorzugsweise ein über die gesamte Länge der Fasern verlaufendes Hohlprofil auf.

Eine Mehrzahl von erfindungsgemäßen Faseranordnungen mit textilen Eigenschaften werden bevorzugt zu einem Stoff, insbesondere einem Gewebe, einem Gestrick oder zu einem Vlies, verarbeitet. Dabei können eine, mehrere oder eine Vielzahl von Faseranordnungen einen Faden bilden. Ferner sind, insbesondere bei der Verwendung in einem Kleidungsstück, Mischfasern oder die gemeinsame Verarbeitung mit herkömmlichen Fasern möglich.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Einzelnen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen schematisch dargestellten, stark vergrößerten Schnitt durch eine Faseranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang Linie I-I von 2, wobei nur die Schnittflächen dargestellt sind,
2 einen teilweise dargestellten, stark vergrößerten Längsschnitt der Faseranordnung von 1, und
3a–3i verschiedene Schnitte durch erfindungsgemäße Faseranordnungen.
1 zeigt einen Schnitt durch eine Faseranordnung 1 mit zwei als offene Hohlfasern ausgebildeten Fasern 2, 3, welche jeweils einen C-förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die offenen Seiten der Fasern 2 und 3 in entgegengesetzte Richtung zeigen. Hierbei umgreift die äußere Faser 3 die innere Faser 2 derart, dass die innere Faser 2 zu mehr als der Hälfte in der äußeren Faser 3, d.h. in einem durch das Hohl profil der äußeren Faser 3 definierten Hohlraum, aufgenommen ist und durch die Enden des Profils der Faser 3 gehalten wird. Die Faseranordnung 1 weist in Folge der entgegengesetzten Anordnung der beiden Fasern 2 und 3 und des Umgreifens der einen Faser 3 ein durchgehendes Hohlprofil auf. Vorliegend besteht keine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Fasern 2 und 3, sondern die Verbindung hält insbesondere auf Grund des Formschlusses im Endbereich der äußeren Faser 3, der Reibung in den Kontaktbereichen und der Federkraft der äußeren Faser 3. Dabei ist die Verbindung zwischen beiden Fasern 2 und 3 derart sicher, dass auch bei einer gewissen Druckdifferenz zwischen einem im Innenraum strömenden Fluid und einem die Faseranordnung 1 umströmenden Fluid kein Aus- oder Eintreten von Fluid erfolgt.
Die Abmessungen der Fasern 2 und 3 entsprechen einander, wobei beide Fasern 2 und 3 im getrennten, unverformten Zustand eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt mit einem Öffnungswinkel von ca. 45° und einen mittleren Außendurchmesser von ca. 0,5 min und eine Wandstärke von ca. 0,05 mm aufweisen.
Wie aus 2 zu entnehmen ist, weisen beide Fasern 2 und 3 über ihre Länge einen durchgehend faltenbalgartigen Verlauf auf, so dass sie textile Eigenschaften aufweisen, d.h. beispielsweise verknotbar sind. Hierfür schwankt der Außen- (und Innen-)Durchmesser um +/–0,1 mm, d.h. der maximale Außendurchmesser beträgt 0,6 mm und der minimale Außendurchmesser beträgt 0,4 mm, wobei die Wandstärke im Wesentlichen unverändert bleibt. Die faltenbalgartige Ausgestaltung beider Fasern bewirkt zudem, dass keine Verschiebung in Längsrichtung zueinander erfolgt.
Gemäß einem zweiten, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine längsseitig etwas offene Faser mit einem ovalen Hohlprofil mit einer entsprechend ausgebildeten, jedoch etwas geringere Abmessungen aufweisenden offenen Faser zu einer Faseranordnung verbunden. Hierbei weisen beide Fasern ein über die Länge im Wesentlichen gleichbleibendes Profil auf. Der maximale Außendurch messer der äußeren Hohlfaser beträgt ca. 0,1 mm, der minimale Außendurchmesser der äußeren Hohlfaser beträgt ca. 0,05 mm und die Wandstärke beträgt ca. 0,01 mm. Der maximale Außendurchmesser der inneren Hohlfaser beträgt ca. 0,99 mm, der minimale Außendurchmesser der inneren Hohlfaser beträgt ca. 0,04 mm und die Wandstärke beträgt ca. 0,01 mm, so dass die Abmessungen denen der äußeren Faser abzüglich einer Wandstärke entsprechen.
Gemäß einem dritten, ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist die innere Faser mit einem C-förmigen offenen Hohlprofil ausgebildet, wobei die Enden etwa parallel zueinander verlaufen. Die äußere Faser ist derart ausgebildet, dass sie die innere Faser entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen umgreift. Hierbei ist vorliegend die innere Faser mit einem Medium gefüllt und die äußere Faser dient als Verschluss.
Gemäß einem ersten Anwendungsbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels werden auf bekannte Weise die beiden Faser, vorliegend Mikrofasern, aus einem lysierbaren Material geformt, wobei die innere Faser eine hydraulisch gleichwirkenden Innendurchmesser von ca. 15 μm und eine Wandstärke von ca. 5 μm aufweist und die äußere Faser geringfügig größer ausgebildet ist. Diese innere Faser wird mit einem Zytostatika gefüllt und mit der äußeren Faser verschlossen. Anschließend wird in einem Abstand von 50 μm der zuvor durchgehende, gefüllte Hohlraum durch einen Umformvorgang verformt, wobei die einander gegenüberliegenden Innenwände miteinander im Kontaktbereich verbunden werden, so dass eine Vielzahl einzelner, miteinander verbundener Speicher gebildet werden. Dabei ist die Durchmesseränderung, das heißt die Verbreiterung, in Folge der Verformung nicht dargestellt. Die einzelnen Speicher können auf einfache Weise vereinzelt werden, ohne dass die Speicher beschädigt werden und der Wirkstoff aus dem Speicher austritt. Hierfür ist der Kontaktbereich entsprechend ausgebildet, gegebenenfalls sogar mit einer Perforation o.ä. versehen.
Bei einem zweiten Anwendungsbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels wird eine peptisierbare Folie derart zugeschnitten und gerollt, so dass sie eine Faser mit einem C-förmigen Profil bildet und durch eine entsprechende Faser abgedeckt. In der inneren Faser ist ein medizinischer Wirkstoff oder ein Nahrungsergänzungsmittel enthalten. Die Unterteilung in einzelne Speicher erfolgt gemäß dem zuvor beschriebenen Anwendungsbeispiel.
Die 3a bis 3i zeigen beispielhaft verschiedene Querschnitte von erfindungsgemäßen Faseranordnungen, wobei jeweils die innerste Faser auch eine Faser mit einem Vollprofil oder eine gefüllte Faser oder eine Faser mit offenem Hohlprofil sein kann.

Claims

Faseranordnung bestehend aus mindestens zwei Fasern (2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Faser (3) mit einem offenen Hohlprofil eine zweite Faser (2) zumindest teilweise umgreift und in ihrem Hohlraum aufnimmt.
Faseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Faser (3) ebenfalls als eine Faser mit einem offenen Hohlprofil ausgebildet ist.
Faseranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faseranordnung (1) ein Hohlprofil aufweist
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser (2; 3) einen Außendurchmesser oder hydraulisch gleichwertigen Außendurchmesser von unter 1 mm, insbesondere von 5 μm bis 500 μm aufweist.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (2, 3) eine über die Länge etwa gleichbleibende Wandstärke aufweisen.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Faseranordnung gebildete Hohlprofil durchgehend über die gesamte Länge der Fasern (2, 3) ausgebildet ist.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass beide Fasern eine faltenbalgartige oder sägezahnartige Gestalt haben, wobei die Durchmesseränderungen bei im Wesentlichen gleichbleibender Wandstärke derart sind, dass die Fasern textile Eigenschaften aufweisen.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fasern (2, 3) zumindest bereichsweise aus Glas, Keramik, Porzellan, dotiertem Kohlenstoff, Diamant, Saphir, Leukosaphir, Opal, Smaragd, Spinell, Zirkonoxid, Polyester, Polymer, fluoriertem Polymer, PTFE, PEEK, Makrolon oder Plexiglas besteht oder das Material der Faser (2, 3) in lysierbarer oder in peptisierbarer Form vorliegt.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fasern (2, 3) zumindest bereichsweise elektrisch leitend ist.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fasern (2, 3) zumindest bereichsweise elektrisch isolierend ausgebildet ist.
Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Fasern (2, 3) vorgesehen ist.
Verwendung einer Faseranordnung (1) nach einem der Ansprüch 1 bis 11, wobei eine Mehrzahl von Faseranordnungen (1) zu einem Stoff verarbeitet sind.