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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung für den Stoffaustausch zwischen zwei Medien, bei dem auf einen Wickelkern, der in seiner äußeren Oberfläche wenigstens eine Kernöffnung für ein erstes ein- oder ausströmendes Medium aufweist, wenigstens eine Matte von semipermeablen Hohlfasern aufgewickelt wird, und der Wickelkern in einem axial erstreckten Gehäuse angeordnet, bevorzugt koaxial angeordnet wird, welches wenigstens eine Gehäuseöffnung für das erste ein- oder ausströmende Medium aufweist, und die axialen Endbereiche des Gehäuses mit einem um die Hohlfasern angeordneten Klebemittel gedichtet werden, insbesondere an den axialen Endbereichen des Gehäuses mit einem Klebemittel die aufgewickelten Hohlfasern mit dem Kern, untereinander und mit dem Gehäuse verklebt werden, wobei durch die Verklebung zwischen den axialen Endbereichen des Gehäuses und zwischen dem Wickelkern und dem Gehäuse wenigstens ein die Hohlfasern umgebender Kammerbereich gebildet wird, der über die Kernöffnung und die Gehäuseöffnung mit dem ersten Medium durchströmbar ist. Weiterhin wird mit dem Verfahren bevorzugt erzielt, dass die Hohlfasern in ihrer Erstreckung zwischen den axialen Endbereichen des Gehäuses in ihrem Inneren mit einem zweiten Medium durchströmbar sind. Ggfs. sind die Hohlfasern nach dem Verkleben hierfür an ihren axialen Endbereichen von dem Klebemittel zu befreien, z.B. durch Freischneiden.
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Verfahren dieser Art sind zur Herstellung von Vorrichtungen für den Stoffaustausch im Stand der Technik allgemein bekannt. Üblicherweise werden solche Vorrichtungen für den Stoffaustausch zwischen zwei Medien hiermit hergestellt, die dazu dienen, Blut von ungewünschten Stoffen abzureichern und gegebenenfalls mit gewünschten Stoffen anzureichern.
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Vorrichtungen für den Stoffaustausch, die mittels eines solchen Verfahrens hergestellt werden, werden üblicherweise als Oxygenator bezeichnet, wenn diese Vorrichtungen eingesetzt werden, um Blut von Kohlendioxid abzureichern und mit Sauerstoff anzureichern. Ebenso können solche Vorrichtungen für den Stoffaustausch auch als Dialysatoren eingesetzt werden.
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Das durch den gebildeten Kammerbereich strömende erste Medium ist in diesen Anwendungen, insbesondere in der Anwendung als Oxygenator üblicherweise Blut, wobei durch die semipermeablen Hohlfasern Gas strömt, insbesondere Sauerstoff.
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Die Kernöffnung im Wickelkern ist im Wesentlichen dafür vorgesehen, dass das Medium bei einer typischen Anwendung aus dieser Kernöffnung aus dem Wickelkern austreten und von Innen auf den darauf aufgewickelten Wickel von Hohlfasern auftreffen kann. Die benannte wenigstens eine Kernöffnung ist üblicherweise mit einem inneren hohlen Bereich des Kernes verbunden, um über diesen hohlen Bereich die Blutzufuhr zu realisieren. Der innere hohle Bereich kann dafür z. B. in einen Schlauchanschluss münden.
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Unter einer semipermeablen Hohlfaser wird im Rahmen dieser Erfindung eine solche Hohlfaser verstanden, die es gestattet, dass über das Hohlfasermaterial hinweg zwischen dem Inneren der Hohlfaser und dem Äußeren der gewünschte Stoffaustausch stattfinden kann. Im Wesentlichen ist somit also eine semipermeable Hohlfaser permeabel, also durchlässig für eines der beiden Medien, insbesondere Gas, wie in der Oxygenatoranwendung Sauerstoff und Kohlendioxid und nicht-permeabel, also undurchlässig für das andere Medium, in der genannten beispielhaften Anwendung somit für Blut. Solche semipermeablen Hohlfasern können beispielsweise aus Silikon, Polypropylen (PP) oder Polymethylpentene (PMP) ausgebildet sein. Der Stofftransport durch das Hohlfasermaterial findet dabei üblicherweise durch Diffusion statt. Ebenso ist es möglich einen konvektiven Stoffaustausch vorzusehen, wenn die semipermeablen Hohlfasern Poren aufweisen, die für das eine Medium durchgängig und für das andere Medium nicht durchgängig sind. Beispielsweise können solche porösen Hohlfasern zum Einsatz kommen, deren Poren < 200 nm sind.
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Die Art der konkret eingesetzten semipermeablen Hohlfasern kann je nach Anwendung der Vorrichtung für den Stoffaustausch unterschiedlich sein.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, dass eine Behandlung verschiedener Personengruppen mit verschieden großen Vorrichtungen für den Stoffaustausch stattfinden muss. Unter verschieden großen Vorrichtungen wird im Wesentlichen verstanden, dass diese Vorrichtungen unterschiedlich große Stoffaustauschflächen aufweisen und/oder unterschiedlich große Volumina aufweisen. So müssen beispielsweise für Säuglinge solche Vorrichtungen eingesetzt werden, die deutlich geringere Stoffaustauschflächen und geringere Volumina aufweisen als vergleichbare Vorrichtungen für Erwachsene oder Kinder. Im Stand der Technik ist es üblicherweise vorgesehen, zumindest drei verschiedene Größen von solchen Vorrichtungen für die Behandlung vorrätig zu halten, nämlich eine Größe für Erwachsene, eine Größe für Kinder und eine Größe für Säuglinge.
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Dies impliziert, dass dementsprechend unterschiedlich große Vorrichtungen hergestellt und bevorratet werden müssen, was einen erhöhten Kostenaufwand bei der Herstellung und der Lagerung nach sich zieht. So müssen bereits für die Herstellung unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt werden, um die verschiedenen Größen realisieren zu können.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung für Vorrichtungen für den Stoffaustausch der eingangs genannten gattungsgemäßen Art bereitzustellen, mittels dem die Möglichkeit besteht, Vorrichtungen verschiedener Größen kostengünstig, bevorzugt bei Verwendung von zumindest identischen Gehäusen und identischen Wickelkernen, herzustellen, die verschieden große Stoffaustauschflächen bzw. interne Volumina aufweisen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren vorsieht, dass durch eine axiale Verschiebung des Wickelkerns gegenüber dem um den Wickelkern angeordneten Hohlfaserwickel und gegenüber dem Gehäuse der axiale Abstand zwischen der Kernöffnung und der Gehäuseöffnung auf einen gewünschten Wert von mehreren möglichen Werten eingestellt wird und an der zur Gehäuseöffnung nahen Seite des Gehäuses die Hohlfasern in einem Bereich zwischen der axialen Stirnfläche des Gehäuses und der Gehäuseöffnung verklebt werden und an der zur Kernöffnung nahen Seite des Gehäuses die Hohlfasern in einem Bereich zwischen der axialen Stirnfläche des Gehäuses und der Kernöffnung verklebt werden, insbesondere nämlich in axialer Richtung bis an die Kernöffnung heran verklebt werden.
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Bei der zuvor benannten Verschiebung des Wickelkerns in axialer Richtung zur Einstellung einer gewünschten axialen Position der Kernöffnung und damit zur Erzielung eines gewünschten Abstandes zwischen Kernöffnung und Gehäuseöffnung ist es bevorzugt vorgesehen, dass das um den bei der Verschiebung bewegten Wickelkern angeordnete Hohlfaserwickel relativ zum Gehäuse axial ortsfest bleibt.
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Erfindungsgemäß besteht ein wesentlicher Kerngedanke darin, dass mit einer Menge von identischen Gehäusen und einer Menge von identischen Wickelkernen durch die unterschiedliche Verschiebung der Wickelkerne und damit verschieden eingestellte Positionen der Kernöffnungen mehrere Vorrichtungen zum Stoffaustausch zwischen zwei Medien hergestellt werden können, die aus zumindest ursprünglich identischen Bauteilen bestehen, jedoch verschieden große wirksame Stoffaustauschoberflächen und/oder verschieden große interne Volumina aufweisen.
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Diese verschieden großen wirksamen Stoffaustauschoberflächen / Volumina werden dadurch erzielt, dass der axiale Abstand zwischen der Kernöffnung und der Gehäuseöffnung, somit also die axiale Länge des durchströmten Kammerbereiches, trotz Verwendung identischer Bestandteile der Vorrichtungen verschieden gewählt werden kann. Es werden demnach gleichsam unterschiedliche axiale Längen der Hohlfasern von dem in der Kammer geführten Medium, wie beispielsweise Blut kontaktiert, insbesondere wenn die jeweils jenseits von der Gehäuse- bzw. Kernöffnung liegenden Bereiche, betrachtet aus dem Inneren der Vorrichtung in Richtung zur Gehäusestirnfläche, durch das zuvor beschriebene Klebemittel in der axialen Richtung abgesperrt sind.
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Dafür sieht es die Erfindung bevorzugt vor, so wie es eingangs beschrieben wurde, dass an der einen Seite des Gehäuses, die zur Kernöffnung nahe ist, das Klebemittel bevorzugt mit einer solchen Menge zur Verklebung in diesem Endbereich vorgesehen wird, die ausreichend ist um eine Verklebung in der axialen Richtung bis an die Kernöffnung heran vorzunehmen.
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Dies soll im Wesentlichen bedeuten, dass die Menge an Klebemittel so bemessen ist, dass bei der Verklebung die Kernöffnung frei bleibt, somit also die axiale Position der Klebemitteloberfläche hinter der axialen Position der Kernöffnung in der axialen Richtung zurücksteht.
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Der Abstand zwischen der Klebemitteloberfläche und der Kernöffnung in der axialen Richtung ist dabei grundsätzlich irrelevant. Bevorzugt ist jedoch ein Abstand vorgesehen, der im Bereich von 1% bis 10% des Abstandes der Kernöffnung zu der naheliegenden axialen Stirnfläche des Gehäuses liegt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit erzielt werden, dass durch das Verschieben der Kernöffnung des Wickelkernes in eine Richtung weiter in das Innere des Gehäuses hinein und durch Verwendung einer größeren Menge an Klebemittel eine geringere Stoffaustauschoberfläche und ein geringeres internes Kammervolumen der Vorrichtung erzielt werden kann, im Vergleich zur weiter zur Stirnfläche verlagerten axialen Position der Kernöffnung und einer demgegenüber geringeren Menge an Klebemittel.
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Die Erfindung kann vorsehen, dass es zwei beabstandete maximale axiale Positionen gibt, zwischen denen die Kernöffnung durch Verschiebung des Wickelkerns innerhalb des Gehäuses positioniert werden kann, wobei in allen Positionen zwischen diesen maximalen Positionen funktionstüchtige Vorrichtungen durch Verkleben hergestellt werden können, die sich in der Größe der Stoffaustauschfläche und/oder dem Volumen unterscheiden. Je weiter die Kernöffnung von der axialen Stirnfläche des Gehäuses in Richtung zum Inneren des Gehäuses verschoben wird, umso mehr Klebemittel wird zur Verklebung verwendet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den großen Vorteil, dass für die Bereitstellung von Vorrichtungen unterschiedlicher Größen der Stoffaustauschfläche bzw. der Volumina keine verschiedenen Werkzeuge und Herstellprozesse bereitgehalten werden müssen, sondern diese verschiedenen Größen mit denselben Werkzeugen und jeweils identischen Gehäusen und Wickelkernen erreicht werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erzielt durch die Anordnung des Wickelkernes in dem Gehäuse den benannten Kammerbereich, der zwischen dem Wickelkern und dem Gehäuse angeordnet ist und zumindest im Wesentlichen mit dem Hohlfaserwickel ausgefüllt ist. Bei Verwendung von lediglich einem Wickelkern wird demnach eine Kammer bereitgestellt, in welcher das Medium zwischen der Kernöffnung und der Gehäuseöffnung fließen kann.
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Die Erfindung kann in einer Weiterbildung auch vorsehen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vorrichtung hergestellt wird, die zwei oder mehr ineinander liegende Wickelkerne aufweist, auf die jeweils ein Hohlfaserwickel aufgewickelt ist, sodass es auch wenigstens ein Hohlfaserwickel gibt, das zwischen zwei Kernen angeordnet ist. So können dementsprechend auch mehrere ineinander liegende Kammerbereiche realisiert sein, zwischen denen das Medium übertreten kann, nämlich insbesondere jeweils durch die Kernöffnungen der in Strömungsrichtung aufeinander folgenden Wickelkerne.
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So kann auch eine einfache oder mehrfache Strömungsrichtungsumkehr in erfindungsgemäß hergestellten Vorrichtungen erzielt werden. Insbesondere kann die Erfindung auch vorsehen, in den verschiedenen Kammern zwischen zwei Wickelkernen bzw. zwischen einem Wickelkern und dem Gehäuse, verschiedene Arten von Hohlfasern einzusetzen.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem zuvor benannten Wickelkern wenigstens ein weiterer Wickelkern mit einer Kernöffnung für ein- oder ausströmendes Medium angeordnet wird, dessen aufgewickelte Hohlfasern somit zwischen diesen zwei Wickelkernen angeordnet ist, wobei durch die axiale Verschiebung wenigstens eines Wickelkerns, bevorzugt zumindest des äußeren Wickelkerns, gegebenenfalls auch des wenigstens einen weiteren Wickelkerns, der axiale Abstand zwischen den Kernöffnungen der ineinander liegenden Wickelkerne auf einen gewünschten Wert von mehreren möglichen Werten eingestellt wird. So besteht demnach die Möglichkeit, durch eine axiale Verschiebung z.B. des äußeren Wickelkernes die axiale Kammerlänge, insbesondere die nach dem Verklebungsprozess daraus resultierende Kammerlänge, zu variieren, die sich zwischen diesem Kern und der Gehäusewandung ergibt, ebenso wie auch die axiale Kammerlänge zu beeinflussen, von derjenigen Kammer, die zwischen den ineinander angeordneten Kernen ausgebildet ist.
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Die Erfindung kann in einer Weiterbildung vorsehen, dass der Wickelkern, insbesondere der einzige Wickelkern oder zumindest einer von mehreren Wickelkernen, eine axiale Länge aufweist, die größer ist als die axiale Länge des Gehäuses. So wird hierdurch sichergestellt, dass die Kernöffnung eines solchen Wickelkernes zwischen zwei maximal möglichen axialen Endpositionen beliebig verschoben werden kann, wobei es in jeder dieser möglichen Lagen in radialer Richtung eine Überdeckung des Wickelkerns mit dem Gehäuse gibt, sodass eine Abdichtung mit dem Klebemittel in jeder der möglichen Lagen der Kernöffnung durchgeführt werden kann. Durch eine derart gewählte axiale Länge des Wickelkernes kann es sodann vorkommen, dass nach der Verschiebung zur Einstellung der gewünschten axialen Position der Kernöffnung zumindest einseitig der Wickelkern über eine axiale Stirnfläche des Gehäuses übersteht.
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Sofern dieser Überstand geringer ist als die axiale innere freie Länge eines auf dem axialen Endbereich des Gehäuses zu befestigenden Gehäusedeckels bedarf es im Wesentlichen keiner weiteren Maßnahmen, da ein solcher Gehäusedeckel in diesem Fall problemlos auf den axialen Endbereich des Gehäuses aufgesetzt und mit diesem verbunden werden kann, beispielsweise durch Verschrauben.
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Ist der überstehende Bereich jedoch zu lang, insbesondere länger als eine innere freie axiale Länge eines Gehäusedeckels, so kann die Erfindung vorsehen, dass dieser überstehende Bereich nach der Verklebung abgeschnitten wird, insbesondere nahe der axialen Stirnfläche und sodann ein axialer Gehäusedeckel den überstehenden Bereich überdeckend mit dem axialen Endbereich des Gehäuses verbunden wird, insbesondere gedichtet verbunden wird.
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Es besteht auch alternativ oder kumulativ mit der vorherigen Ausführung die Möglichkeit, dass ein axialer Gehäusedeckel eine durchgehende Ausnehmung aufweist und mit dieser Ausnehmung über den überstehenden Bereich des Wickelkerns herübergeschoben und mit dem axialen Endbereich des Gehäuses, insbesondere auch mit dem überstehenden Bereich gedichtet verbunden wird.
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Besonders bevorzugt ist es für das erfindungsgemäße Verfahren, wenn das Verschließen der axialen Endbereiche des Gehäuses mit identischen axialen Gehäusedeckeln erfolgt.
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Die Erfindung kann bevorzugt vorsehen, dass der Wickelkern zumindest einseitig immer in der axialen Richtung über eine der axialen Stirnflächen des Gehäuses übersteht, bevorzugt nämlich mit einem solchen axialen Endbereich des Wickelkernes, der zum Anschließen eines Schlauches zur Zuführung des Mediums in das Innere des Wickelkerns versehen ist. Ein solcher Endbereich kann z. B. im Durchmesser verjüngt ausgebildet sein gegenüber den ansonsten, insbesondere mit überwiegender axialer Länge, im Gehäusebereich angeordneten Restbereich des Wickelkerns.
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Die Erfindung kann vorsehen, dass die identischen Gehäusedeckel jeweils eine durchgehende Ausnehmung aufweisen, wobei zumindest einer der Deckel mit seiner Ausnehmung über einen überstehenden Bereich des Wickelkerns geschoben wird, nämlich bevorzugt zumindest einen solchen überstehenden Bereich, der zur Zuführung des Mediums dient und die Ausnehmung im anderen Deckel mit einem Verschlusselement verschlossen wird. So wird erzielt, dass auch alle einzusetzenden Deckel zur Herstellung einer Vorrichtung grundsätzlich identisch ausgebildet sein können.
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Die Erfindung erzielt somit als besonderen Vorteil, dass eine beliebige Menge von mehreren Vorrichtungen für den Stoffaustausch zwischen zwei Medien mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können, wobei alle Vorrichtungen zumindest identische Gehäuse und zumindest bereichsweise identische Wickelkerne umfassen. Die Wickelkerne sind im Sinne der Erfindung zumindest bereichsweise identisch, da sie ursprünglich exakt identisch sind und gegebenenfalls im Rahmen des Herstellungsprozesses an einem überstehenden Bereich abgeschnitten wurden. So sind bei den sodann hergestellten Vorrichtungen die Wickelkerne jeweils zumindest abgesehen von solchen abgeschnittenen Anteilen identisch. Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass auch die Wickel von Hohlfasern jeweils identisch sind.
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Bei einer solchen Menge von mehreren Vorrichtungen liegen jedoch durch das Verschieben der Kernöffnungen während des Herstellungsprozesses eben diese Kernöffnungen der Wickelkerne an verschiedenen axialen Positionen, sodass in Verbindung mit verschiedenen Mengen von Klebemitteln die Vorrichtungen dieser Menge verschieden große wirksame Stoffaustauschflächen und/oder Volumina aufweisen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung, insbesondere die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vorrichtungen werden anhand der nachfolgend diskutierten Figuren näher beschrieben.
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Die 1 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Vorrichtung, die z. B. für den Stoffaustausch zwischen Blut und einem Gas, insbesondere somit zur Oxygenierung von Blut eingesetzt werden kann. Die 1 zeigt ein axial erstrecktes Gehäuse 1 mit einer Gehäuseöffnung 1a. Diese Gehäuseöffnung 1a geht hier in diesem Beispiel in radialer Richtung in der Form eines Schlauchanschlusses vom Gehäuse 1 ab.
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In das Gehäuse 1 ist ein Wickelkern 2 eingesetzt, hier insbesondere koaxial zum Gehäuse 1, der eine Kernöffnung 2a aufweist. Diese Kernöffnung 2a kann durch einem im Wesentlichen ringförmig verlaufenden Spalt ausgebildet sein, der im inneren des Wickelkerns in einen Schlauchanschluss 2b mündet. Auf dem Wickelkern 2 ist eine Hohlfasermatte von mehreren verketteten Hohlfasern 3 aufgewickelt, wobei in dieser Darstellung der 1 lediglich eine Hohlfaser 3 symbolisch aus Gründen besserer Übersichtlichkeit dargestellt ist. Diese Hohlfaser 3 ist darüber hinaus zum Zweck der besseren Verdeutlichung nicht-maßstäblich vergrößert dargestellt.
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Im Bereich der axialen Enden 1b und 1c des Gehäuses 1 sind die Hohlfasern 3 mit einem Klebemittel 4 sowohl untereinander als auch mit dem Wickelkern 2 und dem Gehäuse 1 verklebt. Die Gehäuseenden sind dadurch für das in der Kammer 5 fließende Medium nach außen gedichtet.
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Diese Verklebung, die im Fachterminus auch als Verpotten bezeichnet wird, kann z. B. in einer Zentrifuge durchgeführt werden, um durch die wirkenden Zentrifugalkräfte eine Begrenzung des Klebemittels auf den jeweiligen axialen Endbereich des Gehäuses zu beschränken. Die Verpottung bzw. Verklebung der Hohlfasern 3 erfolgt in einer solchen Zentrifuge für die axialen Endbereiche 1b und 1c demnach nacheinander, wobei bei den jeweiligen Verklebungen der aktuell zu verklebende Endbereich bezogen auf den Zentrifugenradius radial außenliegend angeordnet ist.
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Durch die Herstellung dieser Art ergibt sich ein innerer Kammerbereich 5, der sich in axialer Richtung zwischen den verklebten Endbereichen 1b und 1c erstreckt und der sich in radialer Richtung zwischen der äußeren Mantelfläche des Wickelkerns 2 und der inneren Wandfläche des Gehäuses 1 erstreckt. In diesem Kammerbereich 5 liegen somit die von einem Medium umströmten semipermeablen Hohlfasern 3. Erkennbar ist hier, dass durch den Schlauchanschluss 2b des Wickelkerns zugeführtes Medium durch die Kernöffnung 2a in die Kammer 5 eintreten kann, dass Hohlfaserwickel, somit also alle Hohlfasern außen umströmen kann und nach axialer Durchströmung des Kammerbereiches 5 durch die Gehäuseöffnung 1a austreten kann. Die Strömungsrichtung ist hier beispielsweise von der Kammeröffnung 2a zur Gehäuseöffnung 1a angegeben und kann ebenso umgekehrt ausgeführt sein.
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Die axialen Stirnflächen der semipermeablen Hohlfasern 3, nämlich die Stirnflächen 3a und 3b sind aus der axialen Richtung zugänglich, so dass die Hohlfasern 3 von einem zweiten Medium durchströmt werden können, wie beispielsweise in der Anwendung als Oxygenator von einem Gas. Dieses Gas kann über entsprechende Anschlüsse 6a in axialen Deckeln 6 in das Innere der Hohlfasern 3 zugeführt und abgeführt werden.
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Gegebenenfalls müssen hierfür die axialen Stirnflächenbereiche 3a, 3b der Hohlfasern 3 nach dem Verkleben freigeschnitten werden, sofern diese durch das Verkleben verstopft sein sollten.
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Die hier gezeigten axialen Deckel 6 weisen identische Bauform auf und haben jeweils eine durchgehende Ausnehmung 6b, die beim oberen Deckel der 1 zu verschließen ist, hier jedoch im geöffneten Zustand gezeigt ist, und die beim unteren Deckel 6 den Wickelkern 2 bzw. dessen verjüngten Schlauchanschluss 2b gedichtet umgibt. So können identische axiale Gehäusedeckel 6 eingesetzt werden, wobei lediglich bei einem der Deckel die nicht genutzte Ausnehmung 6b mit einem weiteren hier nicht gezeigten Verschlusselement zu verschließen ist.
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Bei Betrachtung der 1 zeigt sich, dass durch den axialen Abstand zwischen der Kernöffnung 2a und der Gehäuseöffnung 1a insgesamt im Wesentlichen die axial durchströmte Länge des Kammerbereiches 5 definiert ist und somit auch die axiale angeströmte Länge der darin angeordneten Hohlfasern 3, sodass hiermit gleichsam die insgesamt umströmte am Stoffaustausch teilnehmende Fläche der Hohlfasern 3 definiert ist.
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Die 2 zeigt eine erfindungsgemäß hergestellte Vorrichtung, welche im Vergleich zu der Vorrichtung der 1 exakt die identischen Bauteile, d. h. Gehäuse, Wickelkern und Deckel aufweist. Bei der 2 ist lediglich das Wickel der Hohlfasern 3 nicht visualisiert, aber natürlich ebenso vorhanden.
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Gegenüber der 1 ergibt sich durch die Kernverschiebung beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eine andere axiale Positionierung der Kernöffnung 2a, weil hier vor der Durchführung der Verklebung durch Verschiebung des Kerns 2 in axialer Richtung bezogen auf die 2 nach oben die Position der Kernöffnung 2a weiter in das Innere des Gehäuses 1 verlagert ist im Vergleich zur 1.
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Durch die weitere Verlagerung der Kernöffnung 2a in das Innere des Gehäuses 1 ergibt sich ein geringerer axialer Abstand zwischen der Kernöffnung 2a und der Gehäuseöffnung 1a und demnach auch eine geringere axiale umströmte Länge des hier nicht gezeigten Wickels von Hohlfasern 3.
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Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird bei der Herstellung der Vorrichtung gemäß der 2 eine größere Menge an Klebemittel 4 eingesetzt, um eine größere Füllhöhe am hier unteren axialen Bereich 1c der Vorrichtung zu erzielen. Wie auch bei der 1 ist es bei der 2 vorgesehen, die Bemessung der Menge von zu verwendendem Klebemittel 4 so vorzunehmen, dass bei der Verklebung der Hohlfasern am hier unteren Endbereich 1c des Gehäuses erreicht wird, dass die hier axial zum Inneren des Gehäuses 1 weisende Oberfläche 4a des Klebemittels 4 bis zur Position der Kernöffnung 2a angehoben ist, ohne dass die Kernöffnung 2a hierdurch verschlossen wird oder Klebemittel dort hineinläuft.
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Die Erfindung kann vorsehen, zwischen der Oberfläche 4a des Klebemittels 4 und der Unterkante der Kernöffnung 2a einen axialen Sicherheitsabstand einzuhalten, wie beispielsweise 1 % bis 10 % des Abstandes zwischen der Kernöffnung 2a und der hier untenliegenden Stirnfläche 1e des Endbereiches 1c.
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Erkennbar ist deutlich an der Schraffierung des Klebemittels 4 in der 2 gegenüber dem Klebemittel 4 in der 1, dass die Füllhöhe und somit die Füllmenge des Klebemittels 4 bei der Ausführung gemäß der 2 vergrößert ist im Vergleich zur 1.
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In beiden Fällen wird erzielt, dass die aus dem Inneren der Kammer 5 betrachteten Bereiche jenseits der Kernöffnung 2a durch das Klebemittel 4 aus dem Kammerbereich 5 ausgegrenzt sind. Somit ist sowohl das Kammervolumen der Kammer 5 in der 2 geringer als bei der 1 als auch die aktiv wirksame Fläche der Hohlfasern, die am Stoffaustausch teilnimmt.
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Erkennbar ist hier, dass bei der 2 gegenüber der 1 das axial hier obenliegende Ende des Wickelkerns 2 über die obere Stirnfläche 1e des oberen Endbereiches 1b vorsteht. Der axiale Überstand über die Stirnfläche 1e ist hier jedoch geringer als die innere freie axiale Länge des Deckels 6, sodass der überstehende Endbereich des Wickelkerns 2 mit dem Deckel 6 vollständig überdeckt werden kann.
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Es zeigt sich demnach bei der Betrachtung der Ausführung von 1 und 2 im Vergleich, dass durch die bloße axiale Verlagerung der Position der Kernöffnung 2a und die Änderung der Menge an Klebemittel 4 im Bereich der Verklebung nahe dieser Kernöffnung 2a bezüglich des Volumens und der Austauschfläche verschieden große Vorrichtungen hergestellt werden können, obwohl diese identische Komponenten aufweisen.
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Die 3 zeigt eine andere Ausbildung des Verfahrens bzw. der damit hergestellten Vorrichtung, bei welcher der Wickelkern 2 im Vergleich zu der Ausführung bei den 1 und 2 eine deutlich vergrößerte axiale Länge aufweist. Hierdurch wird erzielt, dass die Kernöffnung 2a in der 4 gegenüber der 3 deutlich näher an die Gehäuseöffnung 1a durch Verschiebung bei der Herstellung vor der Verklebung herangeführt werden kann und somit noch deutlich geringere Größen beim internen Volumen der Kammer 5 bzw. bei der aktiven Stoffaustauschfläche erzielt werden können.
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Auch hier ist es erkennbar, bei der vergleichenden Betrachtung der 4 mit der 3, dass in der 4 die Menge an Klebemittel 4 aufgrund der höheren axialen Lage der Kernöffnung 2a größer ist als bei der 3. In beiden Figuren ist die zum Inneren der Kammer 5 weisende Oberfläche 4a des Klebemittels bis an die Unterkante der Kernöffnung 2a angehoben, insbesondere jedoch ohne das bei dem Verkleben das Klebemittel in die Kernöffnung 2a eindringen kann. Auch hier kann ein Sicherheitsabstand wie eingangs beschrieben eingehalten sein.
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Durch die deutlich vergrößerte axiale Länge des Wickelkerns 2 ist es hier vorgesehen, dass zumindest der oben am axialen Endbereich 1b des Gehäuses 1 überstehende Bereich des Wickelkerns 2 vor dem Aufsetzen eines Deckels 6 abgeschnitten werden kann, wie es durch die symbolisierte Schere an der gestrichelten Linie oberhalb der axialen Stirnfläche 1e des Gehäuses 1 symbolisch dargestellt ist.
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Alternativ kann die Erfindung jedoch auch vorsehen, dass bei Verwendung von Gehäusedeckeln 6 mit einer Ausnehmung 6b, die groß genug ist, um den im Querschnitt oben größeren Bereich des Wickelkerns 2 gedichtet zu umgeben, ein Abschneiden nicht zwingend erforderlich ist, sodass hier in den Darstellungen der 3 und 4 der axial obenliegende Wickelkernbereich auch durch die Öffnung 6b aus dem Deckel 6 hervorstehen kann. Die Erfindung kann hier vorsehen, dass in die Ausnehmung 6b am unteren Bereich, wo diese Ausnehmung den im Querschnitt verjüngten Schlauchanschlussbereich 2b des Wickelkerns 2 umgibt, ein zusätzliches Dichtelement eingesetzt wird.
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Die 5 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zwei ineinander liegende Kerne Verwendung finden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der hier radial weiter außenliegenden Wickelkern 2 mit seiner radial nach außen weisenden im wesentlichen ringförmigen Kernöffnung 2a derjenige Kern, der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens in axialer Richtung verschoben wird, um die Länge des Kammerbereiches 5 verschieden zu definieren. Auch hier ist das Klebemittel 4 bis an die Unterkante der Kernöffnung 2a herangeführt, sodass im Wesentlichen die axiale Länge der außenliegenden Kammer 5 durch den Abstand der sich gegenüberliegenden und aufeinander zuweisenden Oberflächen des Klebemittels 4 definiert ist bzw. durch den axialen Abstand von Kernöffnung 2a und Gehäuseöffnung 1a.
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Innerhalb des Kerns 2 ist ein weiterer Kern 2' angeordnet, der ebenfalls von einem hier nicht gezeigten Wickel von Hohlfasern umgeben ist, wobei dieser Kern eine Kernöffnung 2'a aufweist, die von der Kernöffnung 2a axial entfernt ist und die bevorzugt in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen an der axialen Position der Gehäuseöffnung 1a angeordnet ist.
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Der Wickelkern 2' entspricht hier im Wesentlichen den Ausführungen des Wickelkerns 2 der 1 und 2, abgesehen von der Lage der Kernöffnung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht hier beim Vergleich der Ausführungen von 5 und 6 vor, dass bei der Herstellung die axiale Lage des innenliegenden Wickelkerns 2' bei den verschiedenen Ausführungen von 5 und 6 gleich bleibt, wohingegen die axiale Lage des außenliegenden Wickelkerns 2 bei der 6 gegenüber der 5 derart verschoben ist, dass die Kernöffnung 2a des außenliegenden Kerns 2 bei der 6 näher an der Gehäuseöffnung 1a liegt als bei der Ausführung der 5.
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Dies wird dadurch erzielt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so wie es auch zu den anderen Figuren beschrieben wurde der Kern 2 mit seiner Kernöffnung 2a weiter in das Innere des Gehäuses 1 hineingeschoben wird und bei der 6 sodann eine größere Menge an Klebemittel eingesetzt wird, um die Hohlfasern am hier unteren axialen Endbereich 1b des Gehäuses 1 untereinander mit dem Gehäuse und den Kernen zu verkleben.
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Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, den inneren Wickelkern 2' ebenso zwischen zwei maximalen Positionen verschieben zu können, wie den äußeren Wickelkern 2.
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Bei den Ausführungen von 5 und 6 ergeben sich somit zwei radial ineinander liegende Kammerbereiche 5 und 5', die in Strömungsrichtung nacheinander von dem zugeführten Medium durchströmt werden, wobei in diesen Kammerbereichen 5 und 5' identische Hohlfasern aber auch unterschiedliche Hohlfasern angeordnet sein können.
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Der Strömungsweg wird hier im Wesentlichen derart sein, dass durch den Schlauchanschluss 2'b des innenliegenden Wickelkerns 2' das Medium zugeführt wird, aus dessen Kernöffnung 2'a in den innenliegenden Kammerbereich 5' überströmt, somit in das Innere des Kernes 2 gelangt, aus dessen Kernöffnung 2a ausströmt, hierdurch in den außenliegenden Kammerbereich 5 gelangt und von dort aus zur Gehäuseöffnung 1a strömt.
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Durch die Verschiebung der Kernöffnung 2a des außenliegenden Kerns bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor der Verklebung wird erzielt, dass der Abstand zwischen den Kernöffnungen 2a und 2'a von außen und innen liegenden Kernen variabel eingestellt werden kann, was sich somit auf die Stoffaustauschflächen der Hohlfasern in den Kammerbereichen 5 und 5' in gleicher Weise auswirkt.
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Bei der 5 ist es erkennbar, dass der Wickelkern 2a nach unten hin über die axiale Stirnfläche 1e des Gehäuses 1 übersteht, sodass es erfindungsgemäß vorgesehen sein kann, bei der Ausführung der 5 mit dem höheren Volumen und der größeren Austauschfläche den Kern 2 in seinem unteren Bereich abzulängen, wohingegen bei der Ausführung der 6 derselbe außenliegende Kern 2 mit seinem oberen axialen Endbereich über die axiale Stirnfläche 1e des Gehäuses 1 übersteht, und somit hier dieser obere Endbereich abgelängt werden kann, an der symbolisierten Schnittlinie.
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Die zusätzlich vorgesehenen Deckel, die in den 1 bis 4 dargestellt sind, sind in den Darstellungen der 5 und 6 entfallen, kommen jedoch grundsätzlich ebenso zum Einsatz, um die Gaszuführung in das Innere der Hohlfasern vorzunehmen. Auch hier können entsprechend den Ausführungen der zuvor diskutierten Figuren die Deckel Ausnehmungen aufweisen, die entweder an den größeren Querschnitt des außenliegenden Wickelkerns oder an den inneren Anschlussquerschnitt des innenliegenden Wickelkerns angepasst sind.
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Alle Figuren verdeutlichen, dass bei der Herstellung trotz Einsatz identischer Komponenten, insbesondere identischer Gehäuse und Wickelkerne, verschieden große Vorrichtungen hinsichtlich Volumen und Stoffaustauschfläche realisiert werden können, lediglich durch das Verschieben der Kernöffnungen hinsichtlich von deren axialer Position und Verwendung unterschiedlicher Mengen von Klebemittel 4.
