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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen von Dialysefiltern mit einer Trockenkammer und einer Mikrowellenerzeugungseinrichtung, die Mikrowellen in die Trockenkammer sendet.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen von Dialysefiltern, bei dem ein Dialysefilter in eine Trockenkammer eingebracht und dort mit Mikrowellen beaufschlagt wird.
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Bei der Herstellung von Dialysefiltern muss zur Sicherstellung der Funktionsweise während des Produktionsprozesses die Dichtheit von Fasern im Filter und somit die Funktion des Dialysefilters geprüft werden. Eine bekannte Vorgehensweise ist, die Fasern im Dialysefilter mit entmineralisiertem Wasser zu füllen, um diese anschließend einem Diffusionstest zu unterziehen. Wenn der entsprechende Dialysefilter den Diffusionstest positiv durchlaufen hat, muss das im Filter befindliche Wasser wieder entfernt werden. Mit anderen Worten muss der Dialysefilter getrocknet werden.
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Es ist bekannt, den Dialysefilter zum Trocknen mit steriler Heißluft zu durchströmen. Dabei soll das Wasser im Filter verdampft und ausgetragen werden. Eine Schwierigkeit bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die Temperatur der Heißluft einerseits möglichst hoch sein sollte, andererseits aber 100° C nicht übersteigen sollte, um thermische Schäden am Dialysefilter zu verhindern. Darüber hinaus hat diese Vorgehensweise einen sehr hohen Energiebedarf.
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Es ist weiterhin bekannt, das im Dialysefilter befindliche Wasser mit Hilfe von Mikrowellen zu erwärmen, so dass es verdampft und ausgetragen werden kann. Der Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass lediglich das Wasser im Dialysefilter erwärmt werden muss, so dass keine zusätzliche Energie zur Erhitzung weiterer Teile notwendig ist.
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So ist aus der Druckschrift
DE 298 02 402 U1 Vorrichtung zur Trocknung von Membranmodulen vorbekannt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Membranmodule mit Kunststoffgehäuse und feuchten Membranen einem Mikrowellenfeld ausgesetzt werden und die dielektrische Erwärmung zu einer Verdunstung bzw. Verdampfung der Flüssigkeit führt.
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Problematisch bei dieser Vorgehensweise ist es, dass mit zunehmender Trocknung des Filters die Mikrowellen in stärkerem Maße auf andere Teile des Dialysefilters einwirken und diese anderen Teile u.U. beschädigen können. Beschädigte Dialysefilter können nicht verwendet werden und sind Ausschuss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnelle Trocknung von Dialysefiltern auf kostengünstige Weise zu bewirken.
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Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mikrowellenerzeugungseinrichtung eine veränderbare Frequenz aufweist.
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Mit einer derartigen Vorrichtung ist es daher möglich, die Frequenz der Mikrowellen genau auf die Art und/oder den Zustand des zu trocknenden Dialysefilters einzustellen. Ein trockenerer Dialysefilter benötigt beispielsweise eine etwas höhere Frequenz der Mikrowellen als ein feuchterer Dialysefilter.
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Erfindungsgemäß ist die Mikrowellenerzeugungseinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden, die die Frequenz der Mikrowellenerzeugungseinrichtung während eines Trocknungsvorgangs verändert. Während eines Trocknungsvorgangs nimmt die Feuchtigkeit des Dialysefilters ab. Die Steuereinrichtung kann dann während des Trocknungsvorgangs die Frequenz der Mikrowellen erhöhen, um für jeden Abschnitt des Trocknungsvorgangs die geeignete Frequenz der Mikrowellen verwenden zu können. Die Veränderung der Frequenz der Mikrowellen kann stufenweise oder kontinuierlich erfolgen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein vorbestimmtes Programm abarbeiten. Man kann durch Versuche oder Berechnungen den Trocknungsverlauf eines Dialysefilters herausfinden und die Frequenz der Mikrowellen an diesen Trocknungsverlauf anpassen.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die Steuereinrichtung mit einem Feuchtigkeitssensor verbunden ist und die Frequenz der Mikrowellenerzeugungseinrichtung in Abhängigkeit von einem vom Feuchtigkeitssensor ermittelten Feuchtigkeitswert verändert.
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Vorteilhafterweise ist der Feuchtigkeitssensor in einem Luftstrompfad angeordnet. Der Feuchtigkeitssensor kann beispielsweise die Feuchtigkeit der Luft in der Trockenkammer oder der Luft in einem Luftstrom ermitteln, mit dem der Dialysefilter beaufschlagt wird. Dieser Feuchtigkeitswert ist dann ein indirektes Maß für die Feuchtigkeit des Dialysefilters.
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Vorzugsweise ist die Mikrowellenerzeugungseinrichtung als Halbleiter-Baugruppe ausgebildet. Die Mikrowellen werden also durch Halbleiterbauelemente erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass zielgerichtete Mikrowellen erzeugt werden können. Diese sind regelbar in Frequenz und Leistung. Der Energieeintrag oder die Energiezufuhr kann in genauen Mustern erfolgen und die in der Trockenkammer reflektierende Energiemenge kann überwacht werden. Dadurch kann das Trocknen exakt gesteuert werden. Die Wellenlänge der Mikrowellen, die sich aus der Frequenz ergibt, kann auf die notwendige Wellenlänge zum Trocknen des Dialysefilters angepasst werden, indem man beispielsweise die Frequenz anpasst. Mit zunehmender Trocknung kann auch die Leistung vermindert werden. Somit können Algorithmen zum Einsatz gebracht werden, die die Feuchtigkeit oder über die Rückmeldung der reflektierten Leistung den Energieeintrag überwachen und die Wellenlängen an die sich ändernde Feuchte des trocknenden Dialysefilters anpassen. Hierdurch wird immer die maximal mögliche Energie zum Trocknen des Dialysefilters eingebracht, also eine zu große Energiezufuhr verhindert. Damit wird eine kurze Trocknungszeit bei gleichzeitig geringem Energieeintrag erreicht. Zudem wird die Gefahr eines Energieeintrages in andere Teile des Dialysefilters und somit die Zerstörung des Dialysefilters minimiert. Ein weiterer Vorteil der Erzeugung von Mikrowellen mit Hilfe von Halbleiter-Bauelementen liegt im mechanischen Aufbau, der zur Erzeugung der Mikrowellen notwendig ist. Sperrige Komponenten, wie ein Transformator, sowie Drehantriebe entfallen. Halbleitertechnik hat zudem üblicherweise eine relativ lange Lebensdauer.
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Vorzugsweise weist die Trockenkammer eine Konnektorenanordnung auf, die mit einer Luftstromerzeugungseinrichtung verbunden ist. Ein Dialysefilter hat üblicherweise zwei Paar Anschlüsse, die als „Hansen“-Anschluss und „Luer“-Anschluss bezeichnet werden. Man kann nun Luft durch ein oder beide Anschlusspaare leiten, um die beim Trocknen verdampfte Feuchtigkeit auszutragen. Der oben erwähnte Feuchtigkeitssensor kann dann, wie erwähnt, beispielsweise in dem Luftstrom angeordnet werden. In manchen Fällen kann der Dialysefilter auch schon getrocknet werden, wenn die Kappen, in denen die Luer-Anschlüsse angeordnet sind, noch nicht montiert sind. In diesem Fall steht ein größerer Querschnitt für die Luftstrom zur Verfügung, so dass man bei ansonsten gleichen Verhältnissen einen größeren Volumenstrom von Luft durch den Dialysefilter leiten kann, was die Trocknungszeit verkürzt.
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Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des unabhängigen, auf ein derartiges Verfahren gerichteten unabhängigen Anspruchs und insbesondere dadurch gelöst, dass man die Frequenz der Mikrowellen während des Trocknens verändert.
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Mit dieser Vorgehensweise lässt sich die Frequenz an den Trocknungsverlauf anpassen. Beispielsweise verwendet man mit zunehmender Trocknung eine höhere oder sich vergrößernde Frequenz der Mikrowellen, um eine bessere Trocknung zu erreichen und eine Beschädigung von anderen Elementen des Dialysefilters zu vermeiden.
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Auch ist von Vorteil, dass man eine Leistung der Mikrowellen während des Trocknens verändert. Während des Trocknens nimmt die Feuchtigkeit im Dialysefilter in Schwerkraftrichtung von oben nach unten ab, d. h. der Dialysefilter ist dann in einem oberen Bereich trockener als in einem unteren Bereich. Die Mikrowellen wirken hauptsächlich auf das Wasser im Dialysefilter. Wenn das Wasservolumen kleiner wird, reicht auch eine verringerte Leistung aus, um das Trocknen zu bewirken.
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Erfindungsgemäß leitet man während des Trocknens einen Luftstrom durch den Dialysefilter. Mit dem Luftstrom kann man die Feuchtigkeit aus dem Dialysefilter entfernen.
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Erfindungsgemäß ermittelt man eine Feuchtigkeit im Luftstrom und steuert die die Frequenz der Mikrowellen in Abhängigkeit von der ermittelten Feuchtigkeit. Die Feuchtigkeit im Luftstrom ist ein indirektes Maß für die Feuchtigkeit im Dialysefilter. Man kann die Frequenz und/oder die Leistung der Mikrowellen in Abhängigkeit von der ermittelten Feuchtigkeit steuern und damit zielgerichtet so viel Trocknungsleistung in den Dialysefilter eintragen, wie zum Trocknen aktuell erforderlich ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
- 1 eine stark schematisierte Darstellung einer Vorrichtung zum Trocknen von Dialysefiltern in Seitenansicht,
- 2 die Vorrichtung schematisiert in Vorderansicht,
- 3 ein Dialysefilter und
- 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Frequenzverschiebung.
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1 zeigt in stark schematisierter Form eine Vorrichtung 1 zum Trocknen von Dialysefiltern mit einer Trockenkammer 2 und einer Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3. Die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 sendet Mikrowellen in die Trockenkammer 2. Eine Steuereinrichtung 4 steuert die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 an, wobei die Steuereinrichtung 4 die Frequenz oder die Frequenz und die Leistung der Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 verändern kann.
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Die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 weist eine Mikrowellenquelle 5 auf, die als Halbleiter-Bauelemente oder als eine Anordnung von Halbleiter-Bauelementen ausgebildet ist, und Mikrowellen über eine schematisch dargestellte „Antenne“ 6 in die Trockenkammer einleitet. Die Mikrowellenquelle 5 kann auch von der Trockenkammer 2 entfernt angeordnet sein. In diesem Fall ist sie zweckmäßigerweise über ein Kabel oder eine andere Leitung mit der Antenne 6 verbunden. Die Frequenz der Mikrowellenquelle 5 und damit die Wellenlänge der erzeugten Mikrowellen lassen sich durch die Steuereinrichtung 4 verändern. Beispielsweise kann man die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 mit einer Frequenz von 2,4 GHz bis 2,5 GHz betreiben.
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Darüber hinaus ist die Steuereinrichtung 4 in der Lage, die Leistung der von der Mikrowellenquelle 5 erzeugten Mikrowellen einzustellen. Bei einem in Schwerkraftrichtung vertikal ausgerichteten Dialysefilter 8 (der in 3 dargestellt ist) erfolgt in der Regel eine Trocknung von oben nach unten, d. h. im unteren Bereich liegt nach einer gewissen Trocknungszeit eine größere Feuchtigkeit als im oberen Bereich vor. Die Mikrowellen wirken in erster Linie auf das im Dialysefilter 8 enthaltene Wasser solange dieses noch vorhanden ist. Durch die Verringerung der Leistung ist es möglich, dass die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 nur noch so viel Leistung in die Trockenkammer 2 einträgt, wie das verbleibende Wasser aufnehmen kann. Damit lässt sich der Energieeintrag in einen Dialysefilter gezielt steuern.
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Die Trockenkammer 2 ist durch eine Tür 9 verschlossen. Die Tür kann zum Einlegen und zum Entnehmen des Dialysefilters 8 geöffnet werden.
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Der Dialysefilter 8 weist zwei Anschlusspaare auf, nämlich mit einem ersten Anschluss „Luer“ 10 und einem zweiten Anschluss „Luer“ 11 im ersten Paar und einem ersten Anschluss „Hansen“ 12 und einem zweiten Anschluss „Hansen“ 13 im zweiten Paar.
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Dementsprechend ist die Trockenkammer 2 mit einer Konnektorenanordnung versehen, mit denen die Anschlüsse 10 bis 13 verbunden werden können. Im Einzelnen handelt es sich um einen Zuluftkonnektor „Luer“ 14, einen Abluftkonnektor „Luer“ 15, einen Zuluftkonnektor „Hansen“ 16 und einen Abluftkonnektor „Hansen“ 17.
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Die Luer-Anschlüsse 10, 11 sind in sogenannten Blutkappen angeordnet, die auf das Gehäuse des Dialysefilters 8 aufgeschraubt oder auf andere Weise mit dem Dialysefilter 8 verbunden sind. In manchen Fällen ist es günstig, wenn man den Dialysefilter 8 ohne diese Blutkappen trocknet. In diesem Fall stehen nicht nur die relativ kleinen Öffnungen der beiden Luer-Anschlüsse 10, 11 für den Luftstrom zur Verfügung, sondern ein relativ großer Querschnitt, der praktisch dem Querschnitt des Gehäuses des Dialysefilters 8 entspricht. Die Luer-Konnektoren 14, 15 müssen dann entsprechend angepasst werden.
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Eine Luftstromerzeugungseinrichtung 18, die lediglich schematisch dargestellt worden ist, kann über ein oder zwei der genannten Anschlusspaare, vorzugsweise über die Luer-Anschlüsse 10, 11, oder die Stirnseiten des Dialysefilters 8 bei Trocknung ohne Blutkappen, einen Luftstrom durch den Dialysefilter 8 erzeugen. Ein in der Trockenkammer 2 angeordneter Dialysefilter 8 wird dementsprechend von oben nach unten durchströmt. Mit dem Luftstrom kann Feuchtigkeit, die beim Beaufschlagen des Dialysefilters 8 mit den Mikrowellen aus der Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 verdampft, aus dem Dialysefilter 8 abgeführt werden.
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Ein schematisch dargestellter Feuchtigkeitssensor 19 kann dabei die Feuchtigkeit in der abgeführten Luft ermitteln. Der Feuchtigkeitssensor 19 ist mit der Steuereinrichtung 4 verbunden. Die Steuereinrichtung 4 kann dann die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 in Abhängigkeit von der Feuchte des Dialysefilters 8 steuern.
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2 zeigt die Vorrichtung 1 von vorne. Aus Gründen der Übersicht ist die Tür 9 weggelassen. Die Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 ist hier lediglich in Form der Antenne 6 dargestellt, die die Mikrowellen in die Trockenkammer 2 sendet.
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Im Übrigen sind in 2 die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen.
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Zu Beginn eines Trocknungsvorgangs erzeugt die Mikrowellenerzeugungseinrichtung Mikrowellen mit einer Frequenz beispielsweise von 2,4 GHz. Diese Mikrowellen können den Dialysefilter 8 auf seiner gesamten Länge beaufschlagen. Die Mikrowellenquelle 5 können hierbei mit einer vorgegebenen Leistung betrieben werden.
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Bei der angegebenen Frequenz von 2,4 GHz erfolgt am Anfang des Trocknungsvorgangs der maximale Energieeintrag. Die Trocknung kann also relativ schnell beginnen. Mit zunehmender Trocknung verschiebt sich jedoch die optimale Frequenz auf beispielsweise etwa 2,5 GHz, was in 4 durch einen Pfeil 21 symbolisiert ist. Die Steuereinrichtung 4 kann dies berücksichtigen und die Frequenz der Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 während des Trocknungsvorgangs verändern.
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Darüber hinaus kann man in der Regel beobachten, dass der Dialysefilter 8 im oberen Bereich (in Schwerkraftrichtung) schneller trocknet als im unteren Bereich. Würde man daher über den gesamten Trocknungsvorgang die gleiche Mikrowellenleistung oder Energie in den oberen Bereich eintragen, könnte es hier zu einer Überhitzung kommen. Die Steuereinrichtung 4 verringert daher die Mikrowellenleistung, um sie an die verbleibende Feuchtigkeit im Dialysefilter 8 anzupassen.
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Die Steuereinrichtung 4 kann zusätzlich auch die im Trockenraum 2 reflektierte Energiemenge überwachen und damit den Trocknungsprozess genau regeln. Mit anderen Worten wird die Wellenlänge der Mikrowellen auf die notwendige Wellenlänge zum Trocknen des Dialysefilters 8 angepasst, indem man Frequenz und gegebenenfalls Leistung adaptiv anpasst. Somit können auch oder nur Algorithmen zum Einsatz gebracht werden, die über die Rückmeldung der reflektierten Leistung den Energieeintrag überwachen und die Wellenlänge bzw. die Frequenz an die sich ändernde notwendige Frequenz des trocknenden Dialysefilters 8 anpassen. Hierdurch wird immer die maximal mögliche Energie zum Trocknen des Dialysefilters 8 eingebracht. Dies führt zu einer kürzeren Trocknungszeit bei gleichzeitigem geringen Energieeintrag in das Gesamtsystem.
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Da man die Energie gezielt lokal in den Dialysefilter 8 einträgt, wird zudem die Gefahr eines Energieeintrags in das Gehäusematerial des Dialysefilters 8 und somit die Zerstörung von Gehäuseteilen verhindert.
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Die Frequenz der Mikrowellenerzeugungseinrichtung 3 kann stufenweise, linear oder nach einer anderen Funktion verändert werden. Eine lineare Veränderung ist eine relativ einfache Möglichkeit.
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Die Luftstromerzeugungseinrichtung 18 kann mit sterilisierter Luft versorgt werden, so dass ein Eintrag von Keimen in dem Dialysefilter 8 verhindert wird.
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Zusätzlich kann im Bereich der Konnektoren 14-17 noch eine Abschirmung 22, 23 (nur in 2 dargestellt) vorgesehen sein, die die Anschlüsse 10-13 vor den Mikrowellen abschirmen.
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Die Trocknungsvorrichtung 1 bildet ein Modul mit einer einzelnen Trockenkammer 2. Zweckmäßigerweise wird man eine Gruppe derartiger Module zusammenbauen und als Einheit handhaben, so dass mehrere Trockenkammer gleichzeitig zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann eine derartige Einheit 4 Module nebeneinander aufweisen und man kann mehrere derartige Einheiten übereinander anordnen. Man kann die einzelnen Module oder Einheiten im Form eines „Baukastens“ verwenden, bei dem man bedarfsabhängig die notwendige Anzahl von Modulen zusammen baut.
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Die Beschickung des Beschickungsraums 2 kann manuell erfolgen. Es ist aber auch möglich, einen Handhabungsautomaten zu verwenden, beispielsweise einen Sechs-Achs-Roboter.
