DE102021132060A1

DE102021132060A1 - Filtermodul

Info

Publication number: DE102021132060A1
Application number: DE102021132060.7A
Authority: DE
Inventors: Steffen Tschentscher; Falk Kästner
Original assignee: B Braun Avitum AG
Current assignee: B Braun Avitum AG
Priority date: 2021-12-06
Filing date: 2021-12-06
Publication date: 2023-06-07
Also published as: WO2023104739A1

Abstract

Filtermodul (1) mit einem Gehäuse (2) aus einem zylindrischen Gehäusemittelteil (4) und zwei an den jeweiligen Enden des Gehäusemittelteils (4) angebracht Gehäuseendkappen (6) sowie einem Bündel aus längs des Gehäusemittelteils (4) sich erstreckenden, semipermeablen Hohlfasern (10), das innerhalb des Gehäuses (2) eingesetzt ist, wodurch sich eine erste Flüssigkeits-Kammer (11) innerhalb der Hohlfasern (10) und eine zweite Flüssigkeits-Kammer (13) innerhalb des Gehäuses (2) aber außerhalb der Hohlfasern (10) ergeben. Eine mit im Endbereich des Gehäusemittelteils (4) und im Bereich der Gehäuseendkappen (6) vergossene Vergussmasse (12) bildet eine Trenndichtung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer (11, 13). Die Gehäuseendkappen (6) weisen jeweils einen auf das zylindrische Gehäusemittelteil (4) unter Ausbildung einer inneren umlaufenden Aufnahmekontur (15) aufsteckbaren Zylinderstumpf (14) auf, der über eine konvexe Rundung in eine stirnseitige Endkontur (16) übergeht, die eine sich axial erstreckende, mittige Durchgangsöffnung hat, welche von einem das Hohlfaserbündel (10) aufnehmenden Ringkranz (17) ausgekleidet ist, der einen axial zumindest in Richtung hin zum Gehäusemittelteil (4) sich erstreckenden Ringfortsatz (18) bildet. Durch den Ringfortsatz (18) formt sich im Innenbereich der konvexen Rundung zwischen der umlaufenden Aufnahmekontur (15) und dem Ringfortsatz (18) ein Aufnahmeraum (20) für die Vergussmasse (12).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Filterkartusche bzw. ein Filtermodul zur Verwendung bei einer Blutreinigung mit einer aus einem Mittelteil und zwei Endstücken zusammengesetzten Gehäusekomponente, ein Verfahren zur Herstellung des Filtermoduls sowie eine Gehäuseendkappe für ein Filtermodul.
Filterkartuschen bzw. Filtermodule zur Verwendung bei einer extrakorporalen Blutreinigung sind allgemein bekannt. Ein bekanntes Filtermodul weist im Wesentlichen ein rohrförmiges Gehäuse mit semipermeablen Hohlfasern im Gehäuse auf. Eine erste Flüssigkeit (Blut) fließt durch die Hohlfasern, während eine zweite Flüssigkeit (Dialysierflüssigkeit) an einer Außenseite der Hohlfasern (im Gegenstromprinzip) fließt. Die Flüssigkeiten fließen jeweils durch getrennte Einlässe in das Filtermodul hinein und durch ebenfalls getrennte Auslässe aus dem Filtermodul heraus. Durch die semipermeablen Membranen der Hohlfasern finden sowohl ein Wasser- als auch ein Stoffaustausch statt. Insbesondere werden dem Blut eines Patienten Wasser und Schadstoffe entzogen.
Die Hohlfasern sind endseitig in dem Gehäuse derart vergossen, dass die Vergussmasse eine dichte Trennung zwischen dem Bereich der ersten Flüssigkeit und dem Bereich der zweiten Flüssigkeit darstellt. Die Trennung der Flüssigkeitsräume entsteht durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Gehäusewandung und Vergussmasse, sowie Hohlfaser-Außendurchmesser und Vergussmasse. Die Vergussmasse stellt also eine Flüssigkeits-Raumtrennung zwischen den beiden Flüssigkeiten dar. Durch Schrumpfung der Vergussmasse und/oder einwirkender mechanischer und/oder thermischer Belastungen kann sich die Vergussmasse jedoch (partiell) von dem Gehäuse ablösen, wobei das Verlorengehen des Stoffschlusses vorrangig an der Verbindungsstelle Vergussmasse und Gehäuseinnenseite zu beobachten ist. D.h. die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse und einer Gehäuseinnenseite ist nicht mehr vollständig vorhanden. Damit ist die Flüssigkeits-Raumtrennung durch die Vergussmasse nicht mehr sicher gegeben und die beiden Flüssigkeiten kommen ggf. miteinander in Kontakt.
Stand der Technik
Die EP 0 305 687 A1 löst das vorstehend beschriebene Problem durch eine Dichtung zwischen den beiden Flüssigkeitskammern. Aus der EP 1 323 462 A2 ist ein Filtermodul mit einem zusätzlichen Ring bekannt. Der Ring hat eine derartige Geometrie, dass ein Ablösen der Vergussmasse an definierten (harmlosen) Stellen stattfinden kann, derart, dass keine Verbindung zwischen den Flüssigkeitskammern bewirkt wird. Die JP 2010 - 234 308 A offenbart ein Filtermodul mit einem Gehäuseendstück. Dieses Gehäuseendstück weist einen Abschnitt auf, der parallel zu den Hohlfasern verläuft. Dieser Abschnitt wird beim Vergießen mit Vergussmasse gefüllt. Das Gehäuseendstück kann einen Durchbruch aber nicht vollständig verhindern. Aus der JP 2019 - 055 010 A ist ebenfalls ein Filtermodul mit einem Gehäuseendstück bekannt. Das Gehäuseendstück ist als ein elastischer Ring ausgeführt, der die Hohlfasern im Gehäuse zentriert, und wird nach dem Vergießen abgenommen.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Filtermodule haben gemeinsam, dass ein Durchbruch durch die Trennung der Flüssigkeitskammern beim Schrumpfen der Vergussmasse und/oder einwirkender mechanischer und/oder thermischer Belastungen nicht vollständig verhindert werden kann.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die Aufgabe der Offenbarung ist es deshalb, ein Filtermodul bereitzustellen, das die Nachteile des Stands der Technik überwindet und insbesondere bei welchem selbst bei (partiellem) Verlust der stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäuse und den in die Vergussmasse eingebetteten Hohlfasern die Flüssigkeitsräume weiter getrennt bleiben oder in anderen Worten ein Durchbrechen von Flüssigkeit ggf. bei (partiellem) Ablösen der Vergussmasse von der Gehäuseinnenseite verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Filtermodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren nach Anspruch 7 und eine Gehäuseendkappe nach Anspruch 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.
Die vorliegende Offenbarung betrifft demzufolge ein Filtermodul mit einem Gehäuse aus einem zylindrischen Gehäusemittelteil und zwei an den jeweiligen Enden des Gehäusemittelteils angebrachten Gehäuseendkappen sowie einem Bündel aus sich längs des Gehäusemittelteils erstreckenden, semipermeablen Hohlfasern, das innerhalb des Gehäuses eingesetzt ist. Dadurch ergibt sich eine erste Flüssigkeits-Kammer innerhalb der Hohlfasern und eine zweite Flüssigkeits-Kammer innerhalb des Gehäuses aber außerhalb der Hohlfasern. Eine im Endbereich des Gehäusemittelteils und im Bereich der Gehäuseendkappen eingefüllte Vergussmasse bildet eine Trenndichtung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer. Offenbarungsgemäß weisen die Gehäuseendkappen jeweils einen auf/außenseitig über das zylindrische Gehäusemittelteil unter Ausbildung eine inneren umlaufenden Aufnahmekontur aufsteckbaren Zylinderstumpf auf (entweder die Stirnseite des Gehäusemittelteils selbst oder eine in der jeweiligen Gehäuseendkappe ausgeformte innerer umlaufende Aufnahmegeometrie für die Stirnseite des Gehäusemittelteils bilden demnach die umlaufende Aufnahmekontur), der über eine nach außen konvexe Rundung in eine stirnseitige, zylindrisch bzw. kegelförmig ausgeprägte Endkontur übergeht, die eine sich axial erstreckende, mittige Durchgangsöffnung hat. Die Durchgangsöffnung ist von einem das Hohlfaserbündel aufnehmenden zylindrisch bzw. kegelförmig ausgeprägten Ringkranz ausgekleidet, der einen sich axial zumindest in Richtung hin zum Gehäusemittelteil erstreckenden Ringfortsatz bildet, wodurch sich im Innenbereich der konvexen Rundung zwischen der umlaufenden Aufnahmekontur und dem Ringfortsatz ein Aufnahmeraum für die Vergussmasse ausformt.
In anderen Worten ausgedrückt weist das Filtermodul Hohlfasern auf, die in Längsrichtung des Gehäuses angeordnet sind. Das Gehäuse weist den zylindrischen bzw. rohrförmigen Gehäusemittelteil und an jeder (End-)Seite des Gehäusemittelteils die zwei Gehäuseendkappen auf. Durch die konstruktive Ausgestaltung der Gehäuseendkappen wird zwischen dem Ringfortsatz und dem Zylinderstumpf der (im Längsschnitt durch den Filter hufeisenförmige) Ring-Aufnahmeraum für die Vergussmasse gebildet. Dieser Aufnahmeraum wird beim Vergießen der Hohlfasern mit Vergussmasse gefüllt. In einem Längsschnitt betrachtet, ist der Aufnahmeraum also eine Vergusstasche bzw. ein Freiraum. Durch den Ringfortsatz wird eine Hinterschneidung gebildet, in die die Vergussmasse fließen kann. Der Aufnahmeraum wird durch den Gehäusemittelteil, den Zylinderstumpf und den Ringfortsatz begrenzt. Durch den Zylinderstumpf hat die Vergussmasse, die in dem Aufnahmeraum angesammelt ist, keine direkte Verbindung zu der zweiten Flüssigkeits-Kammer. D.h. die Vergussmasse in dem Aufnahmeraum steht nicht unmittelbar mit der zweiten Flüssigkeits-Kammer in Kontakt bzw. berührt die zweite Flüssigkeits-Kammer nicht. Die Vergussmasse ist stirnseitig durch die Gehäuseendkappe abgeschirmt.
In nochmals anderen Worten ausgedrückt weist ein Gehäusekopf-Design eine speziell ausgeführte Innenkontur auf. Die Innenkontur kann die durch den Schrumpf der Vergussmasse und/oder einwirkender mechanischer und/oder thermischer Belastungen entstehenden Kräfte besser aufnehmen. Nach der Befüllung der Filtermodule mit der Vergussmasse verhindert die Innenkontur aufgrund ihrer Formgebung ein Verlorengehen der Trennung der Flüssigkeitsräume bei partiellen Ablösungen der Vergussmasse im Bereich der Gehäusewandung. Bei dem Gehäusekopf-Design handelt es sich um ein aus einem Mittelteil und zwei Endstücken zusammengesetztes Gehäuse, in welches das Hohlfaserbündel eingezogen wird. Beim nachfolgenden Verguss wird die sich stirnseitig verjüngende Gehäusekontur mit speziellem Innendesign mit der Vergussmasse ausgefüllt, wobei die Gehäuseenden zusätzlich die Beibehaltung der zentrischen Faserbündellage sicherstellen.
Wenn sich nun die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse und der Gehäuseinnenseite in diesem Fall die Innenseite des Gehäusemittelteils oder der Gehäuseendkappe löst, entsteht keine Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer. Der sich zwischen dem Ringfortsatz der Endkappe und dem Zylinderstumpf des Gehäusemittelteils mit Vergussmasse ausgefüllte Aufnahmeraum (Vergusstasche) stützt hierbei den Vergussmasse-Block Richtung Gehäusemitte ab und die durch den Ringfortsatz der Endkappen ausgebildete Innenkontur (Hinterschneidung) sichert als Folge der Kontur sowie der wirkenden Schwindungskräfte das Bestehenbleiben einer intakten Dichtkontur ab oder in anderen Worten, durch die spezielle Formkontur der Vergusstasche und der angrenzenden Formteilgeometrien wird ein Durchbrechen von Flüssigkeit bei (partiellem) Ablösen der Vergussmasse von der Gehäuseinnenseite verhindert. Wenn die Vergussmasse von der Gehäuseendkappe abschert, bildet sich ein Spalt zwischen der Gehäuseendkappe und der Vergussmasse. Dieser Spalt kann sich nicht über den Ringfortsatz hinwegziehen. Durch die Hinterschneidung, die durch den Ringfortsatz gebildet wird, kann also kein Durchbruch zwischen den zwei Flüssigkeits-Kammern stattfinden. Der Aufnahmeraum bietet damit eine „fail safe“-Funktion.
Die Gehäuseendkappen sind derart ausgeführt, dass sie die folgenden Funktionen in sich vereinen:

- Vermeidung des Verlorengehens der Trennung der Flüssigkeits-Kammern
- Zentrierung der Hohlfaserbündel
- Kontur einer Vergusskappe
- Laserschweißfähigkeit angrenzender Gehäusebaugruppenkomponenten

Das offenbarungsgemäße Filtermodul hat die folgenden Vorteile:

• Die Ausgestaltung ermöglicht eine bessere Aufnahme der durch den Schrumpf der Vergussmasse und/oder einwirkender mechanischer und/oder thermischer Belastungen entstehenden Kräfte;
• die Formgebung der speziell ausgeführten Innenkontur verhindert eine „Kanalbildung“ bzw. ein „Durchreißen“ des Vergussbereiches (partielle Teilablösungen führen nicht zum Versagen der Flüssigkeits-Raumtrennung);
• Realisierung einer Hohlfaserbündelzentrierung im Kopfbereich/ an den Stirnseiten der Filtermodule;
• Das Hohlfaserbündel füllt den bei der Filteranwendung angeströmten Kopfbereich nahezu vollständig aus;
• Verringerung/Reduzierung der Menge der Vergussmasse, die benötigt wird, um eine Trenndichtung zwischen den zwei Flüssigkeits-Kammern zu bilden durch Verjüngung der Komponentenkontur am Baugruppenende;
• Gehäuseendbereiche fungieren beim Aufbringen eines Deckels gleichzeitig als Vergusskappe;
• Für Laserschweißfähigkeit müssen nur die Gehäuseendkappen mit einem laserstrahlabsorbierenden Additiv compoundiert werden

Die Aufgabe der Offenbarung wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf. Zuerst werden die Gehäuseendkappen auf das Gehäusemittelteil aufgesetzt und stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem selbigen verbunden. Nachfolgend werden die Hohlfasern in das Gehäuse eingezogen. Das Verschließen der Faserenden erfolgt vorzugsweise mit einem Verfahren, bei dem wärmeiniziert ein Aufbringen von Deckeln auf die Gehäuseendkappen erfolgt, wobei die Wärmewirkung ein Verschließen der Faserenden und ein Verschweißen/Verkleben des Deckels mit der Gehäuseendkappen-Stirnseite in einem Prozessschritt bewirkt. Bei den Deckeln kann es sich beispielsweise um dünne Metallfolien, besonders Aluminiumfolien handeln. Alternativ ist das Verschließen der Faserenden und das Aufsetzen eines Deckels zum Ausprägen eines nach außen abgeschlossenen Vergussraumes in zwei getrennten Prozessschritten möglich, wobei andere gebräuchliche Versiegelungstechnologien sowie andere Deckelmontagetechnologien, bei denen die Deckel kraftschlüssig, stoffschlüssig oder formschlüssig auf die jeweilige Stirnseite der Gehäuseendkappen aufgesetzt werden, zur Anwendung kommen. Anschließend werden die Hohlfasern an den Enden des Gehäuses, d.h. an den Enden des Gehäusemittelteils und den Gehäuseendkappen, mit der Vergussmasse eingegossen/ vergossen. Die verschlossenen und mit der Vergussmasse gefüllten Gehäuseenden und die Hohlfasern werden freigeschnitten. Abschließend werden zwei Anschlusskappen/ Blutanschlusskappen auf die Gehäuseendkappen aufgesetzt. Die Anschlusskappen werden stoffschlüssig mit den Gehäuseendkappen verbunden.
Durch das offenbarungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Filtermoduls wird ein Filtermodul bereitgestellt, das die vorstehend genannten Vorteile aufweist. Diese sind insbesondere, dass die Kombination aus der Vergussmasse und den Gehäuseendkappen eine Flüssigkeitstrennung aufrechterhält, auch wenn eine (partielle) Ablösung der Vergussmasse von der Gehäusewand auftritt.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung sind die Gehäuseendkappen kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäusemittelteil verbunden. Der jeweilige Zylinderstumpf mitsamt der umlaufenden Aufnahmekontur an den Gehäuseendkappen ist derart ausgeführt, dass er den Gehäusemittelteil von radial außen verschließt. Die umlaufende Aufnahmekontur passt formschlüssig zu der Form des Endes des Gehäusemittelteils. Die Verbindung zwischen der Gehäuseendkappe und dem Gehäusemittelteil kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen oder jede andere stoffschlüssige Fügetechnik realisiert werden. Dadurch sind die Gehäuseendkappen fest und unlösbar mit dem Gehäusemittelteil verbunden und können nicht abfallen.
Die Gehäuseendkappen können auch derart ausgeführt werden, dass sie auch kraftschlüssig mit dem Gehäusemittelteil verbunden werden können. Die Dichtheit nach Außen ist nach dem Verguss durch die die nachfolgend mit Vergussmasse ausgefüllten Hohlräume und die Formkontur der zu fügenden Teile gegeben.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung werden die Hohlfasern bzw. das Hohlfaserbündel in dem Gehäuse durch die sich verjüngende Ausgestaltung der Gehäuseendkappen zentriert. Die stirnseitige Endkontur der Gehäuseendkappe, verjüngt sich stirnseitig wobei eine stirnseitige Durchgangsöffnung gebildet wird. An der Stirnseite der Gehäuseendkappe ist der Ringkranz ausgebildet, der mit den Hohlfasern in Berührung steht. Durch den Ringkranz wird das Bündel der Hohlfasern in dem Gehäuse zentriert.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung sind Deckel kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig auf die Gehäuseendkappen aufgesetzt. Die Gehäuseendkappen dienen zusammen mit den Deckeln als Verschlusskappen. D.h. der Arbeitsschritt des Verschließens/ Versiegelns der Hohlfasern kann durch das Aufsetzten der Deckel als Verschlusskappen erfolgen. Die Gehäuseendkappen können also derart ausgeführt werden, dass sie nach stirnseitigem Verschließen mittels aufgesetzter Deckel als Vergusskappen fungieren. Das Aufsetzen der Deckel erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig, kann abhängig von der Faser-Versiegelungstechnologie aber auch kraftschlüssig oder formschlüssig erfolgen.
Das Verschließen der Hohlfasern kann durch Laserversieglung, Wärmeversiegelung, Rondenversiegelung oder eine andere gebräuchliche Versiegelungstechnologie erfolgen.
Die verschlossenen Hohlfasern, die mit der Vergussmasse in den Gehäuseenden vergossen sind und die Gehäuseenden werden in nachfolgenden Fertigungsprozessschritten freigeschnitten. Der Schnitt kann abhängig von der Ausführung der Gehäuseendkappen und abhängig von der Art der aufgesetzten Deckel direkt durch die Kontur der Gehäuseendkappen oder durch den Block aus Vergussmasse und verschlossenen Hohlfaserbündel erfolgen.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung werden nach dem Freischneiden der Gehäuseendkappen mitsamt den verschlossenen Hohlfasern und der Vergussmasse Anschlusskappen auf die abgeschnittenen Gehäuseendkappen aufgesetzt. Die Anschlussklappen ermöglichen den Anschluss von Schläuchen, vorzugsweise Blutschläuchen, an das Filtermodul.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung können die Anschlusskappen schlüssig, stoffschlüssig oder formschlüssig mit den Gehäuseendkappen verbunden werden. Dadurch wird ein fester Sitz der Anschlusskappen auf den Gehäuseendkappen ermöglicht.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung verringert/reduziert sich durch die sich stirnseitig verjüngenden Gehäuseendkappen das Volumen, das für die Vergussmasse zur Verfügung steht, derart, dass weniger Vergussmasse benötigt wird, um die Trenndichtung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer zu bilden. Die Gehäuseendkappen verjüngen sich zur Stirnseite hin. Dadurch verringert/reduziert sich das Volumen, das die Vergussmasse auffüllt, wenn die Hohlfasern in dem Gehäuse vergossen werden. Durch das Vergießen der Hohlfasern bildet die Vergussmasse die Trenndichtung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer. Durch die sich stirnseitig verjüngenden Gehäuseendkappen wird weniger Vergussmasse benötigt, um die Trenndichtung zu realisieren. Dadurch wird Material und damit Kosten eingespart.
Nach einem weiteren Merkmal der Offenbarung können die Hohlfasern verschlossen werden, bevor die Deckel auf die Gehäuseendkappen aufgesetzt werden. D.h. die Hohlfasern werden nicht durch die Deckel verschlossen, sondern die Hohlfasern werden in einem separaten Fertigungsschritt verschlossen. Das Verschließen der Hohlfasern kann beispielsweise durch Verschweißen oder Verkleben der Hohlfasern realisiert werden. Die Hohlfaserenden können zum Verschließen auch in einen Klebstoff oder einen aufgeschmolzenen Kunststoff eingetaucht werden.
Die vorliegende Offenbarung betrifft ferner eine Gehäusekappe zur Verwendung in einem Filtermodul gemäß einem der vorstehenden Aspekte. Die Gehäuseendkappe weist einen Zylinderstumpf auf, der eine innere umlaufende Aufnahmekontur ausbildet und über eine nach außen konvexe Rundung in eine stirnseitige Endkontur übergeht. Die stirnseitige Endkontur hat eine sich axial erstreckende, mittige Durchgangsöffnung, welche von einem Ringkranz ausgekleidet ist. Der Ringkranz ist dafür vorgesehen und ausgebildet, das Hohlfaserbündel aufzunehmen und bildet einen sich axial zumindest in Richtung hin zum Zylinderstumpf erstreckenden Ringfortsatz. Dadurch formt sich im Innenbereich der konvexen Rundung zwischen der umlaufenden Aufnahmekontur und dem Ringfortsatz ein Aufnahmeraum für die Vergussmasse aus.
Figurenliste

1 zeigt ein Filtermodul nach dem Stand der Technik mit Hohlfasern, die mit Vergussmasse in ein Gehäuse des Filtermoduls vergossen sind;
2 zeigt einen Längsschnitt durch ein offenbarungsgemäßes Filtermodul mit einem Gehäusemittelteil;
3 zeigt einen Längsschnitt des offenbarungsgemäßen Filtermoduls mit einem Deckel;
4 zeigt einen Längsschnitt des offenbarungsgemäßen Filtermoduls in einem freigeschnittenen Zustand;
5 zeigt einen Längsschnitt des offenbarungsgemäßen Filtermoduls mit einer Anschlusskappe;
6 zeigt einen Längsschnitt einer Unterseite des offenbarungsgemäßen Filtermoduls mit Anschlusskappe; und
7 zeigt einen Längsschnitt durch das offenbarungsgemäße Filtermodul mit den zwei Gehäuseendkappen und den zwei Anschlusskappen.

Detaillierte Beschreibung der Offenbarung
1 zeigt ein Filtermodul 1 gemäß dem Stand der Technik. Das Filtermodul 1 weist ein an den Enden offenes, im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 weist einen Zu- oder Abfluss 8 auf, durch den eine erste Flüssigkeit zu- oder abfließen kann. Innerhalb des Gehäuses 2 sind in Längsrichtung semipermeable Hohlfasern 10 angeordnet. Die Hohlfasern 10 sind derart durch eine Vergussmasse 12 in dem Gehäuse 2 vergossen, dass die Vergussmasse 12 eine Verbindung zwischen dem Hohlfaserbündel und der Innenseite des Gehäuses 2 darstellt. Die Hohlfasern 10 bilden eine erste Flüssigkeits-Kammer 11. An den Hohlfasern 10 fließt eine zweite Flüssigkeit vorbei, die sich von der ersten Flüssigkeit unterscheidet. Dadurch wird eine zweite Flüssigkeits-Kammer 13 gebildet. Die Vergussmasse 12 trennt die beiden Flüssigkeiten. D.h. die Vergussmasse 12 trennt die zwei Flüssigkeits-Kammern 11 und 13, in denen jeweils eine unterschiedliche Flüssigkeit fließt. Bei den Flüssigkeiten handelt es sich insbesondere um Blut und Dialysierflüssigkeit.
Die Vergussmasse 12 kann sich durch Schrumpfen und/oder unter Einwirkung mechanischer und/oder thermischer Belastungen partiell von dem Gehäuseinneren lösen und damit eine Verbindung zwischen den beiden Flüssigkeits-Kammern 11 und 13 ermöglichen. Das bekannte Filtermodul 1 hat den Nachteil, dass Ablösungserscheinungen an den Verklebungsstellen zu Durchbrüchen (Verlorengehen der stoffschlüssigen Verbindung) von einer Flüssigkeits-Kammer zur anderen Flüssigkeits-Kammer führen können, die einen bestimmungsgemäßen Gebrauch der Filterkartusche/des Filtermoduls verhindern. Unter anderem führt das Schrumpfverhalten der Vergussmasse inklusive der eingegossenem/verklebten Fasern des Hohlfaserbündels an der Verbindungsstelle Gehäusewandung/Vergussmasse zum Auftreten von Druck- und Zugspannungen. Diese können dazu führen, dass die Haftkraft der Vergussmasse an der Fügestelle zur Gehäusewandung nicht ausreicht, in Folge dessen partiell von dieser abreißt und die Abdichtung versagt.
2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Stirnseite des offenbarungsgemäßen Filtermoduls 1. Das Filtermodul 1 weist, wie vorstehend beschrieben, ein Gehäuse 2 mit einem Abfluss 8 und Hohlfasern 10 auf, die in das Gehäuse vergossen sind. Im Unterschied zum Stand der Technik ist das Gehäuse 2 aber in einen Gehäusemittelteil 4 und zwei Gehäuseendkappen 6 geteilt. Jede Gehäuseendkappe 6 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und dafür vorbereitet, an dem Gehäusemittelteil 4 befestigt zu werden. Auf der Seite, die zu dem Gehäusemittelteil 4 zeigt, weist die Gehäuseendkappe 6 einen Zylinderstumpf 14 auf, der den Gehäusemittelteil 4 radial nach außen umfasst. Der Zylinderstumpf 14 bildet eine innere umlaufende Aufnahmekontur 15 aus und verbindet die jeweilige Gehäuseendkappe 6 mit dem Gehäusemittelteil 4. Der Zylinderstumpf 14 und der Gehäusemittelteil 4 sind stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Gehäuseendkappe 6 verjüngt sich stirnseitig zur Mitte, d.h. in Richtung der Hohlfasern 10, hin. An dem stirnseitigen Ende bildet die Gehäuseendkappe 6 eine zylindrisch ausgeprägte Endkontur 16, die im Wesentlichen zu den Hohlfasern 10 parallel ist, sich aber stirnseitig verjüngt. An der Stirnseite bildet die stirnseitige Endkontur 16 eine Durchgangsöffnung, welche einen zylindrisch bzw. kegelförmig ausgeprägten Ringkranz 17 bildet, der das Hohlfaserbündel aufnimmt und zentriert. Die stirnseitige Endkontur 16 wird durch einen Ringfortsatz 18 in Richtung des Gehäusemittelteils 4 verlängert. Dadurch bildet die Gehäuseendkappe 6 einen Aufnahmeraum 20 zwischen dem Ringfortsatz 18 und der umlaufenden Aufnahmekontur 15.
Der Aufnahmeraum 20 weist die folgenden Vorteile auf:

Durch den Aufnahmeraum 20 ergibt sich eine definierte Zone, durch die aufgrund ihrer Formkontur ein partielles Verlorengehen der stoffschlüssigen Verbindung zwischen der Vergussmasse 12 und der Gehäuseinnenseite ohne Konsequenzen bleibt. Der mit Vergussmasse ausgefüllte Aufnahmeraum 20 stützt hierbei die Vergussmasse 12 Richtung Gehäusemitte ab und die durch den Ringfortsatz 18 der Endkappen ausgebildete Innenkontur sichert als Folge der Konturausführung sowie der wirkenden Schwindungskräfte das Bestehenbleiben einer intakten Dichtkontur ab. D.h. die stoffschlüssige Verbindung kann sich lösen, ohne, dass die Trennung der Flüssigkeits-Kammern 11 und 13 verloren geht.

Am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 2 ist eine weitere Gehäuseendkappe 6 vorhanden, sodass das Filtermodul 1 zwei Gehäuseendkappen 6 aufweist. Die beiden Gehäuseendkappen 6 sind identisch.
3 zeigt einen Längsschnitt durch das Filtermodul 1 mit einem Deckel 22 als eine Vergusskappe. Hierbei handelt es sich um einen wärmeiniziert auf die Gehäuseendkappen 6 aufgebrachten Deckel 22, wobei die Wärmewirkung ein gleichzeitiges Verschließen der Faserenden und stoffschlüssiges Fügen des Deckels mit der Gehäuseendkappen-Stirnseite bewirkt. Die Gehäuseendkappe 6 mit dem aufgesetzten Deckel 22 dient als die Vergusskappe. Alternativ ist das Verschließen der Faserenden und das Aufsetzen des Deckels zum Ausprägen eines nach außen abgeschlossenen Vergussraumes in zwei getrennten Prozessschritten möglich, wobei andere gebräuchliche Versiegelungstechnologien sowie andere Deckelmontagetechnologien, bei denen die Deckel kraftschlüssig, stoffschlüssig oder formschlüssig auf die jeweilige Stirnseite der Gehäuseendkappen aufgesetzt werden, zur Anwendung kommen können.
4 zeigt einen Längsschnitt durch das Filtermodul 1 in einem freigeschnittenen Zustand. Die stirnseitig verschlossenen Hohlfasern 10, die in die mit der Vergussmasse 12 gefüllten Gehäuseendkappen 6 eingebettet sind, werden freigeschnitten. Der Schnitt kann abhängig von der Ausführung der Gehäuseendkappen 6 und abhängig von der Art der aufgesetzten Deckel 22 direkt durch die Kontur der Gehäuseendkappen 6 oder durch den Block aus Vergussmasse 12 und Hohlfaserbündel erfolgen.
5 zeigt einen Längsschnitt durch ein Filtermodul mit einer Anschlusskappe/ Blutkappe 24. Nach dem Freischneiden der Faserenden wird die Anschlusskappe 24 auf die Gehäuseendkappe 6 aufgesetzt. Diese Anschlusskappe 24 ist zum Anschluss von Schläuchen (nicht dargestellt), insbesondere von Blut transportierenden Schläuchen an das Filtermodul 1 vorbereitet. Die Anschlusskappe 24 kann beispielsweise einen Luer-Lock-Anschluss aufweisen. Auf beiden Gehäuseendkappen 6 ist jeweils eine Anschlusskappe 24 aufgesetzt. Die zweite Anschlusskappe 24 ist in der 6 gezeigt.
7 zeigt das komplette Filtermodul 1 mit jeweils einer Gehäuseendkappe 6 und einer Anschlusskappe 24 auf jeder Seite des zylindrischen Gehäusemittelteils 4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0305687 A1 [0004]
EP 1323462 A2 [0004]
JP 2010234308 A [0004]
JP 2019055010 A [0004]

Claims

Filtermodul (1) mit - einem Gehäuse (2) aus einem zylindrischen Gehäusemittelteil (4) und zwei an den jeweiligen Enden des Gehäusemittelteils (4) angebrachte Gehäuseendkappen (6) sowie - einem Bündel aus längs des Gehäusemittelteils (4) sich erstreckenden, semipermeablen Hohlfasern (10), das in das Gehäuse (2) eingesetzt ist, wodurch sich eine erste Flüssigkeits-Kammer (11) innerhalb der Hohlfasern (10) und eine zweite Flüssigkeits-Kammer (13) innerhalb des Gehäuses (2) aber außerhalb der Hohlfasern (10) ergeben und - einer im Endbereich des Gehäusemittelteils (4) und im Bereich der Gehäuseendkappen (6) vergossenen Vergussmasse (12), welche eine Trenndichtung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer (11, 13) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseendkappen (6) jeweils einen auf das zylindrische Gehäusemittelteil (4) unter Ausbildung einer inneren umlaufenden Aufnahmekontur (15) aufgesteckten Zylinderstumpf (14) aufweisen, der über eine nach außen konvexe Rundung in eine stirnseitige Endkontur (16) übergeht, die eine axial sich erstreckende, mittige Durchgangsöffnung hat, welche von einem das Hohlfaserbündel (10) aufnehmenden Ringkranz (17) ausgekleidet ist, der einen axial zumindest in Richtung hin zum Gehäusemittelteil (4) sich erstreckenden Ringfortsatz (18) bildet, wodurch sich im Innenbereich der konvexen Rundung zwischen der umlaufenden Aufnahmekontur (15) und dem Ringfortsatz (18) ein Aufnahmeraum (20) für die Vergussmasse (12) ausformt.
Filtermodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseendkappen (6) kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Gehäusemittelteil (4) verbunden sind.
Filtermodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Deckel (22) kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig auf die Gehäuseendkappen (6) aufgesetzt sind.
Filtermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Freischneiden der Gehäuseendkappen (6) mitsamt den verschlossenen Hohlfasern (10) und der Vergussmasse (12) Anschlusskappen (24) auf die abgeschnittenen Gehäuseendkappen (6) aufgesetzt sind.
Filtermodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskappen (24) kraftschlüssig, stoffschlüssig oder formschlüssig mit den Gehäuseendkappen verbunden sind.
Filtermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die sich stirnseitig verjüngenden Gehäuseendkappen (6) das Volumen, das für die Vergussmasse (12) zur Verfügung steht, derart verringert/reduziert, dass weniger Vergussmasse (12) benötigt wird, um die Trenndichtung zwischen der ersten und der zweiten Flüssigkeits-Kammer (11, 13) zu bilden.
Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten: - Aufsetzen der Gehäuseendkappen (6) auf den Gehäusemittelteil (4); - Einsetzen der Hohlfasern (10) in das Gehäuse (2); - Aufsetzen der Deckel (22) auf die Gehäuseendkappen (6); -Verschließen der Hohlfasern (10); - Vergießen der Hohlfasern (10) in dem Gehäuse (2) mit der Vergussmasse (12); - Freischneiden der Hohlfaserenden und der Gehäuseendkappen (6); - Aufsetzen von Anschlussklappen (24) auf die Gehäuseendkappen (6).
Verfahren zur Herstellung eines Filtermoduls (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten: -Aufsetzen der Gehäuseendkappen (6) auf den Gehäusemittelteil (4); - Einsetzen der Hohlfasern (10) in das Gehäuse (2); -Verschließen der Hohlfasern (10); - Aufsetzen der Deckel (22) auf die Gehäuseendkappen (6); - Vergießen der Hohlfasern (10) in dem Gehäuse (2) mit der Vergussmasse (12); - Freischneiden der Hohlfaserenden und der Gehäuseendkappen (6); - Aufsetzen von Anschlussklappen (24) auf die Gehäuseendkappen (6).
Gehäuseendkappe (6) zur Verwendung in einem Filtermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet, durch einen Zylinderstumpf (14), der eine innere umlaufende Aufnahmekontur (15) ausbildet und über eine nach außen konvexe Rundung in eine stirnseitige Endkontur (16) übergeht, die eine axial sich erstreckende, mittige Durchgangsöffnung hat, welche von einem Ringkranz (17) ausgekleidet ist, der dafür vorgesehen und ausgebildet ist, das Hohlfaserbündel (10) aufzunehmen und einen sich axial zumindest in Richtung hin zum Zylinderstumpf (14) sich erstreckenden Ringfortsatz (18) bildet, wodurch sich im Innenbereich der konvexen Rundung zwischen der umlaufenden Aufnahmekontur (15) und dem Ringfortsatz (18) ein Aufnahmeraum (20) für die Vergussmasse (12) ausformt.