DE2705811A1

DE2705811A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hohlfadenbuendeln fuer hohlfadendialysatoren

Info

Publication number: DE2705811A1
Application number: DE19772705811
Authority: DE
Inventors: Harry Webb Cromie; James A Fitzgerald; Clinton Virgil Kopp; Freddie L Washington
Original assignee: Baxter Travenol Laboratories Inc
Current assignee: Baxter International Inc
Priority date: 1976-02-13
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1977-08-25
Also published as: ES467473A1; FR2340892B1; FR2340892A1; GB1583016A; ES455887A1; IL51345A; CA1063575A; ES467472A1; IL51345A0; JPS52101674A; SE7701542L; DK57477A; AU2216877A; IT1104570B; CH612893A5; NL7701446A; NO770433L

Description

Henket Kern, Feuer fr Hinzel Patentanwälte

* 2'/0b8ll

Möhlstraße 37 D-8000 München 80 Baxter Travenol Laboratories

n._awf4e1l, _ΤΊ1 να+» Tel: 089/982085-87

Deerfield, 111., V.St.A· Telex: 0529802 hnkld

———————^—————————— Telegramme: ellipsoid

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlfadenbündeln für Hohlfadendialysatoren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlfadendialysatoren der bei sog» "künstlichen Nieren" verwendeten Art.

Künstliche Nieren weisen Dialysatoren oder Membrandiffusionsvorrichtungen auf, durch welch· um* Blut eines Patienten zur Behandlung hindurchströmt· Ein· spezielle Art eines Dialysators ist ein Hohlfadendlalysator·

Ein Hohlfadendialysator weist ein langgestrecktes, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse auf, in welchem zahlreiche sehr feine, hohle, halbdurchlässige Fäden oder Fasern angeordnet und mit ihren Enden am Gehäuse befestigt sind. Das vom Patienten kommende Blut durchströmt den Dialysator durch das Innere der Fäden hindurch. Die den Dialysator durchströmende Dialyseflüssigkeit strömt mit den Fäden in Berührung um diese herum, wobei sie die Körper-Ausscheidungsstoffe aus dem Blut aufnimmt und diese Stoffe aus dem Dialysator austrägt.

Ke/Bl/ro 709334/0880 " ²

Die Fäden bestehen dabei aus einem langen Hohlfaden aus Zellophan- bzw. Zellglas oder einem Zellulosederivat, wie es z.B, unter der Handelsbezeichnung Cuprophan vertrieben wird. Das Fadenmaterial wird in ununterbrochener Form auf einer Spule geliefert.

Bei der Fertigung des Dialysators ist es in der Praxis unvorteilhaft, den Faden durch Einzelschnitte in Einzelfäden zu unterteilen, die Einzelfäden zu Gruppen zusammenzustellen oder zu bündeln und dann den Dialysator zusammenzubauen. Ein bereits vorgeschlagenes Verfahren zum Bündeln der Fäden besteht darin, das Fadenmaterial durch Aufwickeln desselben auf ein Rad bzw. eine Spule zu einem Strang zu formen, das aufgewickelte Fadenmaterial an zwei Stellen zu erfassen oder zu verspannen und den Strang von der Spule abzunehmen. Hierauf wird der Strang in ein zylindrisches Gehäuse eingezogen. In dieser Form ist das Fadenmaterial immer noch ununterbrochen, wobei nach weiterer Vorbereitung die Schlingenenden des Strangs aufgeschnitten werden, so daß die offenendigen Fäden gebildet werden. Ersichtlicherweise kann in diesem Fall aus jedem Strang jeweils nur eine Vorrichtung hergestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Faden- bzw. Faserbündeln, die sich für die Massenfertigung von Hohlfadendialysatoren eignen.

Bei einer anderen, bisher üblichen Spulvorrichtung wird das Fadenmaterial auf einen Träger aufgewickelt, der schließlich zu einem Teil der Vorrichtung wird₀ Ungünstig ist dabei, daß der Träger im Dialysator ein inaktives Element darstellt, das Einbauraum benötigt und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung vermindert»

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Die Erfindung bezweckt daher die Schaffung einer Spulmaschine, bei welcher der Wickelträger nicht zu einem Teil des Dialysators wird.

Die genannte Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Maßnahmen gelöst·

Mit der Erfindung werden also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Fadenmaterials für die Herstellung einer Anzahl von Faserbündeln geschaffen, die für die Herstellung von Hohlfadendialysatoren geeignet sind.

Die Vorrichtung weist dabei einen Sockel, mindestens eine Vorratsspule für ununterbrochenes (endloses) Fadenmaterial und eine Aufwickelspule mit mehreren auf Radialabstand angeordneten Trägern auf, um welche das Fadenmaterial herumgewickelt wird und zwischen denen das Fadenmaterial gebündel werden kann· Zwischen Vorrats- und Aufnahmespule ist ein bewegbarer Fadenführer angeordnet, welcher die Querausrichtung des Fadenmaterials kontinuierlich in der Weise steuert, daß ein lockeres Aufwickeln des Fadenmaterials in der Weise gewährleistet wird, daß eine obere Wicklungslage des Fadenmaterials eine untere Wicklungslage überkreuzt. Durch dieses lockere Packen und Uberkreuzen wird eine effektive Strömung der Dialyselösung im Dialysator unter Maximierung seines Wirkungsgrads gewährleistet. Der Fadenführer bewegt sich oder schwingt in Quer- bzw· Axialrichtung gegenüber der Aufnahmespule mit einer von der Drehbewegung dieser Spule abhängenden Geschwindigkeit, wodurch das einwandfreie Überkreuzen sichergestellt wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der einen Seite der Spulvorrichtung zur Veranschaulichung der Aufnahmespule, zweier Fadenmaterial-Vorratsspulen und des Fadenführers,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer

Antriebsanordnung zum Antreiben der Aufnahmespule und zum Bewegen des Fadenführers,

Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gehaltene perspektivische

Darstellung einer zwei (Herz-)Steuerkurven verwendenden Einrichtung zur Steuerung der Bewegung von Fadenführern auf beiden Seiten der Vorrichtung,

Fig. 3a eine perspektivische Darstellung einer wahlweise verwendbaren, eine einzige Steuerkurve aufweisenden Einrichtung zur Steuerung der Fadenführer,

Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene perspektivische Darstellung einer Fadenführeranordnung,

Fig. 5 eine Seitenansicht der Aufnahmespule,

Fig. 6 einen in vergrößertem Naßstab gehaltenen Teilschnitt längs der Linie 6-6 in Fig· 5 zur Veranschaulichung eines Naben/Sperrmechanismus der Aufnähmespule,

Fig. 7 eine in weiter vergrößertem Maßstab gehaltene Teilseitenansi cht eines Abschnitts der Aufnähmespule,

Fig. 8 einen in stark vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 7 zur Darstellung der Fadenüberkreuzung,

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Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer geteilten

Hülse zur Bündelung des Fadenmaterials zum Zurechtschneiden für die Herstellung der Einzel-Hohlfäden und

Fig. 10 eine Stirnseitenansicht der an der einen Seite geöffneten geteilten Hülse.

Gemäß Fig. 1 weist die Spulvorrichtung 10 einen Körper bzw. Sockel 12 auf, der auf beiden Seiten je einen Spulmechanismus trägt. Der Sockel bzw. Vorrichtungskörper umfaßt einen kastenförmigen Hauptteil 14, der von zwei Füßen 16 und 18 getragen wird. Am hinteren Ende des Hauptteils 14 sind eine Steuerkonsole und ein Vorratsspulen-Halterungsabschnitt 20 frei auskragend angebracht.

An den beiden Seiten des Sockels sind zwei einander praktisch identische Spulmechanismen vorgesehen« Infolgedessen können gewUnschtenfalls zwei Aufwickel- bzw. Spulvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden·

Jeder Spulmechanismus weist eine obere und eine untere Spulenträge rwe He 22 bzw. 24 auf, die vom Halterungsabschnitt 20 seitlich abstehen· Auf die Wellen 22 und 24 sind zwei Fadenmaterial-Vorratsspulen 26 bzw, 28 aufgesetzt, auf die jeweils ein ununterbrochener Hohlfaden aufgewickelt ist« Die Fadenmaterialien 30 und 32 verlaufen dabei von den Spulen über eine FadenfUhreranordnung 34 zur betreffenden» angetriebenen Aufnahmespule 36. Ein vom Vorrichtungs-Haupttell getragenes, durchsichtiges Schutzgehäuse 38 mit zwei Zugangstüren 38a und 38b umschließt die FadenfUhreranordnung sowie die Aufnahmespule ·

Die Drehbewegung der Aufnahmespule 36 sowie die Bewegung der

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Padenführeranordnung 34 werden durch eine Antriebsanordnung gesteuert, die im Vorrichtungs-Hauptteil 14 angeordnet ist. Diese Anordnung umfaßt einen Elektromotor 40, welcher sowohl die Aufnahmespule als auch den Fadenführer antreibt und dessen Drehzahl im Bereich von 0 - 2000 U/min regelbar ist.

Der Elektromotor 40 ist auf noch näher zu beschreibende Weise mit der Aufnahmespule über ein Zahnrad und einen Steuer- bzw. Zahnriemen verbunden. Dabei ist der Elektromotor 40 mit einem 5:1 untersetzten Schnecken/Schneckenrad-Untersetzungsgetriebe 42 mit einem Abtriebsrad 44 verbunden. Ein Abtriebs-Zahnriemen 46 ist um das Rad 44 sowie um ein auf einer Querwelle 50 sitzendes Abtriebsrad 48 herumgelegt· Daneben sitzt auf der Querwelle 50 ein Abnahmerad 52, das mittels eines Zahnriemens 56 mit einem Drehzahlzähler bzw. -regler 54 verbunden ist. Diese Antriebsanordnung ist so ausgelegt, daß der Zähler bzw· Regler mit der Aufnahmespule synchronisiert ist und somit deren Drehzahl anzeigt.

Weiterhin sitzt auf der Querwelle 50 ein Spulen-Antriebsrad 58, das über ein Zahnrad bzw. eine Zahnriemenscheibe 62 auf einer Spulen-Antriebswelle 60 und einen Zahnriemen 64 mit der Welle 60 verbunden ist. Die Aufnahmespulenanordnung 36 ist dabei am einen Ende der Welle befestigt. Der Antrieb der Aufnahmespule erfolgt daher durch den Elektromotor 40 über das Untersetzungsgetriebe 42, das Zahnrad 44, den Riemen 46 und das Zahnrad 48, die Welle 50, das Zahnrad 58, den Zahnriemen 64 und das Zahnrad 62 sowie die Welle 60. Mittels dieser Anordnung kann die Aufnahmespule mit Drehzahlen im Bereich von 0 - 400 U/min angetrieben werden.

Die Fadenführeranordnung 34 ist so ausgelegt, daß das Fadenmaterial mit einer auf die Drehbewegung der Aufnahmespule bezogenen Geschwindigkeit in hin- und hergehende Schwingung bzw.

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Querbewegung relativ zur Aufnahmespulenanordnung 36 versetzt wird. Der Fadenführer wird dabei durch den Elektromotor angetrieben. Am Elektromotor 40 ist ein Drehzahlregler 64 angebracht, der eine Hand-Drehzahleinstellung 65 und ein Abtriebszahnrad 66 aufweist. Die Drehzahl des Zahnrads 66 ist dabei im Bereich von 0 - 400 U/min regelbar. Der Antriebszahnriemen 68 verläuft um das Abtriebsrad 66 und ein kleineres, angetriebenes Zahnrad 70. Bei jeder Umdrehung des Abtriebsrads 66 führt das angetriebene Zahnrad 70 2,25 Umdrehungen durch, so daß ein Übersetzungsverhältnis von 2,25s1 hergestellt ist. Das Zahnrad 70 sitzt an einem Ende einer Welle 72, die in ein Getriebegehäuse 74 eintritt. Aus dem Getriebegehäuse erstreckt sich eine zweite, mit der Welle 72 fluchtende Welle 76 nach außen, an deren Außenende ein Zahnrad bzw. eine Zahnriemenscheibe 78 befestigt ist. Aus dem Getriebegehäuse erstreckt sich eine drehbare, durch die Welle 72 angetriebene Steuerkurven-Antriebswelle 80 nach oben. Im Getriebegehäuse befindet sich eine nicht dargestellte Kegelradanordnung für den Antrieb der Welle 76 und 80.

Ein weiterer Zahnriemen 82 ist um das Rad 78 und um ein Rad 84 herumgelegt, von denen letzteres über eine Getriebeanordnung 89, welche dem vorher beschriebenen Getriebegehäuse im wesentlichen entspricht, eine zweite drehbare Steuerkurven-Antriebswelle 86 und einen Drehzahlzähler' antreibt. Der Drehzahlzähler 88 ist mit der Drehbewegung der Wellen 80 und 86 synchronisiert, deren Drehung wiederum auf die Hin- und Herbewegungsgeschwindigkeit des Fadenführeranns bezogen ist, so daß der Zähler die Geschwindigkeit der Schwingbewegung des Fadenführe rarms angibt.

Gemäß Fig. 3 tragen die Wellen 80 und 86 an ihrem oberen Ende jeweils eine Steuerkurve 90 bzw. 92, durch welche dLe Schwingbzw. Traversierbewegung des Fadenführers 34 und der Fadenmate-

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ralien gesteuert wird· Eine sich durch eine Seitenwand I4a aus dem Vorrichtungssockel 14 nach außen erstreckende, hin- und hergehende Steuerstange 94 ist an ihrem Außenende mit der Fadenführeranordnung 34 verbunden. Am Innenende trägt die Stande 94 einen Kurvenfühler 96, der durch eine sich an einer Andruckplatte 100 und am Kurvenfühler 96 abstutzende Schraubendruckfeder 98 gegen die Steuerkurve 90 vorbelastet ist. Bei der Drehung der Steuerkurve 90 wird die Stange 94 in hin- und hergehende Bewegung versetzt. Ersichtlicherweise wird der an der anderen Seite der Vorrichtung vorgesehene, nicht dargestellte Fadenführerarm auf ähnliche Weise gesteuert.

Mittels der beschriebenen Anordnung kann die Schwingungsfrequenz des Fadenführerarms im Bereich von 0 - 900 Schwingungen pro Minute geregelt werden.

Bei der abgewandelten Steuerkurvenkonstruktion gemäß Fig. 3a ist eine einzige Rillen- bzw. Innensteuerkurve XEA vorgesehen· Hierbei ist nur eine einzige Antriebswelle 80a zum Antreiben der einzigen Steuerkurve vorgesehen, die ihrerseits die beiden Steuerstangen 93a und 94a steuert.

Ersichtlicherweise kann die Drehzahl der Steuerkurven-Antriebswelle 80 relativ zur Aufnahmespulen-Antriebswelle 60 mit Hilfe der Drehzahleinstellung 65 geregelt und eingestellt werden· Falls keine Einstellung erfolgt, bleibt das Verhältnis zwischen der Schwingbewegung des Fadenführerarms und der Drehbewegung der Aufnahmespule unabhängig von der Drehzahl der Aufnahmespule konstant. Mit Hilfe der Drehzahleinstellung 65 läßt sich jedoch dieses Verhältnis beliebig einstellen und regeln.

Die Fadenführeranordnung 34 ist an der Außenseite der Seitenwand 14a mittels einer lotrecht verstellbaren Montageplatte 101, einer schwenkbar verstellbaren Seitenplatte 102 und einer

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rückwärts verstellbaren, quer verlaufenden bzw. seitlichen Tragplatte 104 montiert. An der Oberseite der Platte 104 ist ein oberer Faden-FUhlschalter 106 vorgesehen, während an der Unterseite der Platte 104 von dieser ein unterer Faden-Fühlschalter 108 getragen wird. Jeder dieser Schalter weist ein blatt- bzw. zungenartiges Element 110 auf, das gegen den Faden vorbelastet ist und an diesem angreift, so daß es das Vorhandensein des Fadens, etwa des Fadens 30, feststellt. Bei einem Fadenbruch während des Aufspulvorgangs verlagert sich das Element 110 nach oben und betätigt dabei eine nicht dargestellte Einrichtung zum Abschalten der Antriebsanordnung und zur Ausübung einer kontrollierten Bremswirkung auf die Vorratsspulenwellen sowie auf die Aufnahmespule, um einen Fadenbruch an anderen Spulen möglichst auszuschließen.

Ein langgestreckter, schwenkbarer Führungsarm 112 ist an seinem hinteren Ende vorderhalb des Schalters 106 mit Hilfe eines Zapfens 114 an der Tragplatte 104 angelenkt. Die Steuerstange 94 ist dabei an einer zwischen den Enden des Führungsarms gelegenen Stelle mit Hilfe eines Universal- bzw. Kardangelenks 116 mit dem Führungsarm verbunden. Ein Kopf 112a am Vorderende des Führungsarms trägt obere und untere, federartige Fadenführer 118, die mit anderen, den Schaltern zugeordneten, federartigen FadenfUhrern 119 zusammenwirken« Bei der hin- und hergehenden Bewegung der Steuerstange schwingt der Kopf 112a unter der Steuerung durch die Steuerkurve 90 hin und her.

Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Aufnahmespulenanordnung 36 umfaßt eine Fadenspulplatte 120 sowie eine Naben/Sperreinrichtung 122 zur abnehmbaren Anbringung der Spulplatte an der Vorrichtung.

Die Spulplatte 120 weist eine große, kreisförmige, zentral angeordnete öffnung mit einer Innenkante 124 und sechs Tragteile 126, 128, 130, 132, 134 und 135 auf. Die einzelnen Trag-

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teile sind dabei vom Zentrum der Platte radial nach außen gerichtet und um ihren Umfang herum auf gleiche Abstände voneinander verteilt.

An jedem Tragteil, beispielsweise am Tragteil 126, ist jeweils ein V-förmiger Fadenhalter 136 angebracht, von denen jeder zwei nach außen ragende, U-förraige Fadenhalteelemente 138 und 140 aufweist, die ihrerseits jeweils in einer unteren Schrägkante 138a, 14Oa auslaufen. Jedes Element 138 und 140 ist an in der Platte 120 vorgesehenen Gewindebohrungen mit der Platte verschraubt. Gemäß Fig. 5 sind die Fadenhalter in eine von drei verschiedenen Radialpositionen verstellbar. Bei der dargestellten Ausführungsform können die Fadenhalteelemente 138 und 140 aus der dargestellten inneren Stellung in eine Zwischenstellung bei 142 und 144 oder in eine äußere Stellung bei 146 und 148 verstellt werden.

Ersichtlicherweise kann durch diese Lagenänderungen die Länge der Fadenbündel zwischen den verschiedenen Fadenhaltersätzen vergrößert oder verkleinert werden. Indem die Fadenhalter beispielsweise radial nach außen versetzt werden, wird die Größe der Fadenbündel zwischen den einander benachbarten Fadenhaltern vergrößert. Auf diese Weise ist die Herstellung von Hohlfaserdialysatoren unterschiedlicher Länge möglich.

Die Naben/Sperreinrichtung 122 zur Befestigung der Spulplatte 1?0 an der Vorrichtung ist in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht. Diese Einrichtung umfaßt eine Nabenanordnung 150, die mittels einer Stellschraube 151 am einen finde der Spulwelle 60 befestigt ist. Die Nabenanordnunp weist ein mit FJansch versehenes, angußorti^es Element 15? auf, an dem eine sciieibenartige Tragplatte 154 befestigt ist. Letztere weist ihrerseits drei radiale Speichen 156, 158 und 160 auf, von denen jede mit einem Führungslangloch 162 versehen ist. Der- Außenumfang der Platte be-

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sitzt einen L-förmigen Querschnitt, welcher eine axial bzw. quer verlaufende Schulter 164 und eine Umfangsschulter 166 festlegt.

Die Spulplatte 120 für die Aufnahmespule ist so ausgelegt, daß ihre Innenkante 124 auf die Schulter 164 aufgesetzt werden kann, wobei die Platte an der Umfangsschulter 166 anliegt. Durch diesen Sitz wird eine Radialverschiebung der Spulplatte 120 relativ zur Nabe 150 verhindert. Die abnehmbare, antriebsmäßige Befestigung der Spulplatte 120 an der Nabenanordnung erfolgt durch sechs Bolzen 167a, die von der Schulter 166 nach außen ragen und in sechs entsprechende Bohrungen 167b in der Spulplatte eingreifen.

Drei im wesentlichen radial verlaufende Sperrarme 168, 170 und 172 dienen zur Befestigung der Spulplatte 120 an der Tragplatte 154 unter Verhinderung einer Axialverschiebung der Spulplatte gegenüber der Tragplatten-Schulter 166. Die Sperrarme sind dabei jeweils an ihrem Innenende mit Hilfe eines Stifts 174 und eines drehbaren, mansehettenförmigen Elements 176 an der Nabe 150 befestigt. Jeder Sperrarm trägt einen Führungsblock 178, der in zugeordneten Langloch 162 im Arm verschiebbar ist. Der Führungsblock 178 ist mit Hilfe eines Stifts 180 am Arm und im Langloch festgelegt. Die einzelnen Sperrarme besitzen jeweils eine solche Länge, daß sich in der ausgestreckten, radial ausgerichteten Sperrstellung der Sperrarme das Außenende jedes Sperrarms radial über die Schulter 164 hinaus erstreckt und die Spulplatte 120 übergreift. Aufgrund dieser Konstruktion vermögen die Sperrarme die Spulplatte an der Spulvorrichtung in fester Lage relativ zur Welle 60 zu arretieren und zu sichern.

Die Manschette 176 ist relativ zur Welle 60 und zu den Tragarmen drehbar» Gemäß Fig. 5 begrenzt ein Anschlagstift 182

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die Bewegung der Manschette 176, Die Manschette wird hierbei durch eine federbelastete, nicht dargestellte Rasteinrichtung in der Sperrstellung gehalten. In der in Fig. 5 in ausgezogenen Linien eingezeichneten Position sind die Arme so ausgerichtet, daß sie die Spulplatte in ihrer Lage sichern. Beim Verdrehen der Manschette 176 werden die Arme zurückgezogen, wobei sich die Führungselemente, etwa der Führungsblock 178, in den Langlöchern 162 verschieben, bis die Außenenden der Sperrarme innerhalb der Innenkante der Schulter 164 zu liegen kommen. Bei zurückgezogenen Sperrarmen kann die Spulplatte 120 axial nach außen gezogen und von der Vorrichtung abgenommen werden.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind zwei Vorratsspulen für Hohlfadenmaterial auf die Wellen 22 und 2.h aufgesetzt, wobei jeder Hohlfaden durch die Fadenführeranordnung 2k hindurchgezogen und zum Aufwickeln an der Aufnahmespule 36 befestigt wird. Hierauf wird die Vorrichtung in Betrieb gesetzt, wobei der Elektromotor die Aufnahmespulenanordnunp. 36 in Drehung versetzt. Infolgedessen zieht die Aufnahmespule das Hohlfadenmaterial über die FadenfUhreranordnung von der Vorratsspule ab. Aufgrund der Wirkung der Steuerkurven, etwa der Steuerkurve 90, bewegt sich der Führungsarm 112 bei der Drehung der Aufnahmespule schwingend bzw. hin- und hergehend abwechselnd nach innen und außen. Die Steuerkurve ist dabei so ausgelegt, daß eine gleichmäßige Verteilung des Fadenraaterials auf den Fadenführern bzw. durch diese gewährleistet wird. Infolge der Form der Steuerkurve wird eine Anhäufung des Fadenmaterials an den Rändern der Fadenhalter verhindert, indem die Geschwindigkeit des Fadenführerarms an ,jedem Ende seiner .Schwingbewegung beschleunigt wird. Außerdem verhindert die

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Steuerkurve ein zu festes Aufwickeln der Fadenmateriallagen, während gleichzeitig die einzelnen Windungslagen des aufgespulten Fadenmaterials die jeweils vorhergehende Windungslage überkreuzen. Diese überkreuzende Wicklungsart ist in Fig. 8 schematisch veranschaulicht, aus welcher hervorgeht, daß eine obere Fadenwindungslage 190 eine untere Fadenwindungslage unter einem bestimmten Winkel überkrenzt.

Es hat sich weiterhin herausgestellt, daß die Verwendung der beiden Spulen (Vorratsspulen) insofern vorteilhaft ist, als die Aufnahmespule der Vorrichtung hierbei kontinuierlich mit einer ausreichenden Menge an Fadenmaterial beschickt und dadurch die Notwendigkeit vermieden wird, den AufspulVorgang zu unterbrechen und eine zweite Vorratsspule in Betrieb zu nehmen. Eine solche Betriebsunterbrechung hat sich nämlich für die Wirksamkeit des Dialysators als nachteilig erwiesen, da an der Stelle, an welcher die eine Spule auslief und die nächste anlief, unerwünscht große Strömungskanäle gebildet werden können. Es wird in diesem Zusammenhang angenommen, daß sich derartige Strömungskanäle infolge der Unterschiede in der Fadenspannung am Ende der ersten Vorratsspule und am Anfang der zweiten Vorratsspule bilden können.

Beim AufspulVorgang hat es sich als wünschenswert erwiesen, die Aufnahmespule mit einer größeren (Umfangs-)Geschwindigkeit als der Schwingbewegungsgeschwindigkeit des Fadenführerarms anzutreiben« In spezieller Ausführungsform wird die Aufnahmespule mit einer Drehzahl von 200 U/min angetrieben, während der FadenfUhrerarm mit 16O Schwingungen/min betrieben wird.

Im Falle einer unterschiedlichen Geometrie der Aufnähmespule, beispielsweise bei unterschiedlicher Größe und unterschiedlichem Durchmesser der Aufnahmespule, muß ersichtlicherweise

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auch die Schwingungszahl des Fadenführerarms entsprechend geändert werden, um eine einwandfreie Kreuzspulwirkung zu gewährleisten.

Sobald das Fadenmaterial auf die Aufnahmespule aufgespult worden ist und die Fadenbündel eine für die Verwendung bei Hohlfadendialysatoren ausreichende Größe erreicht haben, wird der Aufspulvorgang unterbrochen.

Im folgenden ist nunmehr die Fertigung der Fadenbündel näher erläutert.

Eine langgestreckte, geteilte Hülse 200 der in Fig. 9 dargestellten Art wird für die Anfertigung der Fadenbündel aus dem Fadenmaterial und zur Abnahme der Fadenbündel von der Aufnahmespule verwendet. Die geteilte Hülse weist ein oberes und ein unteres halbkreisförmiges Element 202 bzw. 204 auf, die durch zwei flexible Scharniere bzw. Gelenke 206 und 208 miteinander verbunden sind. Gemäß Fig. 10 können die Hülsenteile geöffnet,

ein
um aufgespulten Fadenmaterialbündel herumgelegt und gegen diese: Bündel verklemmt werden.

Wenn die Hülsenteile gemäß Fig. 7 angebracht worden sind, verspannen sie das Fadenbündel mit festem Griff zwischen sich, worauf das Fadenmaterial an beiden Enden der Hülse geschnitten werden kann, so daß offenendige Fasern bzw. Fäden gebildet werden und die Fadenbündel von der Spule abgenommen werden können. Durch das Durchtrennen wird das endlose Fadenmaterial in die einzelnen Hohlfäden für die Verwendung beim Dialysator umgewandelt. Nach dem Durchtrennen und Abnehmen werden die einzelnen Fadenbündel entsprechend behandelt und zu Hohlfadendialysatoren umgeformt.

Ersichtlicherweise sind dem Fachmann verschiedene Änderungen

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und Abwandlungen der vorstehend offenbarten Ausführungsformen möglich, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

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Claims

Patentanwälte HENKEL, KERN, FEILER & HÄNZEL

2706811

BAXTER TRAVENOL LABORATORIES, Inc.

Deerfield / Illinois 2 2. ί·«1ΓΖ 1977

P 27 o5 811.3 G 77 o4 118.ο

Patentansprüche

1. Langgestrecktes, kernloses Bündel aus im wesentlichen längsverlaufenden, halbdurchlässigen, nicht unmittelbar mechanisch miteinander verbundenen Hohlfaden oder -fasern zur Verwendung als Strömungsmittel-Trennelement bei einer Di ffusionsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Fasern so im Bündel angeordnet sind, daß alle Fadenlängen und ihre Gesamterstreckung (overall direction) einen Winkel zur Längsachse des Fadenbündels festlegen, und daß die Fäden oder Fasern in überkreuzender und übergreifender Beziehung zu angrenzenden Fäden oder Fasern angeordnet sind, wodurch die Packungsdichte der Fäden oder Fasern im Bündel im Vergleich zu einem entsprechenden Bündel aus axial gerichteten Fäden oder Fasern verringert ist.

2. Hohl fadenbündel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Fasern so im Bündel angeordnet sind, daß sie mit dem größten Teil Ihrer Länge und Axialerstreckung einen Winkel zur

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ORIGINAL INSPECTED

Längsachse des Fadenbündels festlegen, daß die Fäden oder Fasern in überkreuzender und übergreifender Beziehung zu angrenzenden Fäden oder Fasern angeordnet sind, daß die Fäden oder Fasern im wesentlichen einzelne oder getrennte, parallele, flache Ebenen einnehmen und einen ersten Satz von im wesentlichen parallelen Fäden oder Fasern, die in einer ersten Winkelbeziehung zur Längsachse stehen, und einen zweiten Satz von im wesentlichen parallelen Fäden oder Fasern bilden, die im Vergleich zum ersten Satz in entgegengesetzter fiinkelbeziehung zur Längsachse stehen, und daß die Faden- oder Fasersätze in folgender Beziehung zueinander angeordnet sind : ein erster Faden bzw. eine erste Faser des ersten Satzes ist von einem ersten Faden des zweiten Satzes überspannt, der seinerseits von einem zweiten Faden des ersten Satzes überspannt ist; der zweite Faden des ersten Satzes ist seinerseits von einem zweiten Faden des zweiten Satzes überspannt, und diese Beziehung setzt sich über den größten Teil der Fäden bzw. Fasern des ersten und des zweiten Satzes unter Bildung einer verflochtenen bzw. verschachtelten (interleaving) Anordnung fort, in welcher jeder Faden jedes Satzes den unmittelbar vorhergehenden Faden des anderen Satzes übergreift und vom unmittelbar folgenden Faden des anderen Satzes überspannt wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines praktisch ununterbrochenen, halbdurchlässigen Hohl fadenbündels insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung bei einem Hohlfaden-

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dialysator, der eine Vielzahl von jeweils praktisch gleiche Länge besitzenden, offenendigen Fasern oder Fäden aus dem ununterbrochenen Fadenmaterial besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Vorratsspule des Fadenmaterials vorgesehen wird, daß das Fadenmaterial von der Vorratsspule abgespult wird, daß das Fadenmaterial auf eine Aufnahmespule mit mehreren auf Abstände verteilten Fadentragmitteln aufgespult wird, so daß das Fadenmaterial mehrere längliche Abschnitte mit jeweils einer Vielzahl von Wicklungslagen bildet, daß jeder dieser Abschnitte verspannt wird und daß das Fadenmaterial in der Nähe der Tragmittel durchgetrennt und dadurch eine Anzahl von offenendigen Faserbündeln gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η-zeichnet, daß das Fadenmaterial beim Aufspulen auf die Aufnahmespule so geführt wird, daß ein zu festes Aufwickeln der Fadenwicklungslagen verhindert und eine lockere Häufung der Wicklungslagen gewährleistet wird.

5. Verfahren nach Anspruch- 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenmaterial derart geführt wird, daß jede obere Wicklungslage eine angrenzende, untere Wicklungslage überkreuzt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenmaterial senkrecht zur Ebene der Aufnahmespule hin- und hergehend bzw. schwingend in Bewegung versetzt, d.h. changiert wird, und daß die Aufnahmespule mit einer größeren Geschwindigkeit bzw. Drehzahl als der Größe der Schwingbewegung in Drehung versetzt wird.

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insbesondere 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens/nach einem der Ansprüche 3 bis 6, mit einem Körper bzw. Sockel, mindestens einer am Sockel drehbar gelagerten Vorratsspule für Fadenmaterial, einer Aufnahmespule mit mindestens zwei auf Radialabstand voneinander angeordneten Tragmitteln, um welche das Fadenmaterial herumgewickelt wird, wobei die Aufnahmespule am Vorrichtungs-Sockel drehbar gelagert ist, und einer Antriebseinrichtung zum Drehen der Aufnahmespule, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Fadenmaterial (3o) zusammenwirkender Fadenführer (34) vorgesehen ist, der am Sockel (12) zwischen der Aufnahmespule (36) und der Vorratsspule (26, 28) angeordnet und ersterer betrieblich zugeordnet ist, um die Querausrichtung des Fadenmaterials auf den Tragmitteln der Aufnahmespule bei deren Drehbewegung zu steuern und dabei ein zu festes Aufwickeln zu verhindern und ein lockeres Anhäufen der Fadenwindungen zu gewährleisten.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenführer zwischen einer ersten und einer zweiten Querposition schwingt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingbewegungsgeschwindigkeit des Fadenführers auf die Drehzahl der Aufnahmespule abgestimmt ist.

lo. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Einrichtung zum Einstellen der Schwingbewegungsgeschwindigkeit des Fadenführers in bezug auf die Drehzahl der Aufnahmespule vorgesehen ist.

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JJ. Vorrichtung zur Herstellung eines ununterbrochenen, halbdurchlässigen Hohl fadenbündels zur Verwendung bei einem Hohlfaden-Dialysator mit einer Vielzahl von aus dem Fadenmaterial hergestellten, praktisch gleiche Länge besitzenden, offenendigen Fasern, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis lo, mit einem Sockel, mindestens einer drehbar am Sockel gelagerten Vorratsspule für das Fadenmaterial, einer drehbar am Sockel gelagerten Aufnahmespule mit mindestens zwei auf Radialabstand angeordneten Tragmitteln, um welche das Fadenmaterial herumgewickelt wird, und einer Antriebseinrichtung zum Drehen der Aufnahmespule, gekennzeichnet durch eine der Antriebseinrichtung antriebsmäßig zugeordnete Naben/Sperreinrichtung für die Aufnahmespule und durch eine Spulplatteneinrichtung zur Halterung der Fadentragmittel, die mit der Naben/Sperreinrichtung lösbar in Antriebsverbindung bringbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragmittel so ausgebildet sind, daß sie das Fadenmaterial aufnehmen und die Fadenstränge zwischen benachbarten Tragmitteln jeweils zu einem Einzelbündel formen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die Tragmittel zwecks Ermöglichung einer Eins te llung der Länge des Fadenbündels zwischen benachbarten Tragmitteln radial verstellbar sind.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e η nze ichnet, daß die Spulplatte eine große zentrale Anbauöffnung aufweist und daß die Naben/Sperreinrichtung eine an die Anbauöffnung zu deren Aufnahme angepaßte Umfangsschulter, Sperrarme, die zwischen einer vorgeschobenen Arretierstellung zur Halterung der Spulplatte in der aufgesetzten Position und einer zurückgezogenen Freigabestellung bewegbar sind, und eine den Sperrarmen zugeordnete, zentrale, drehbare Manschette zur Bewegung der Sperrarme zwischen Arretier- und Freigabestellung aufweist.

15. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Fadenmaterial (3o) zusammenwirkender Fadenführer (34) vorgesehen ist, der am Sockel (12) zwischen der Aufnahmespule (36) und der Vorratsspule (26, 28) angeordnet und ersterer betrieblich zugeordnet ist, um die Querausrichtung des Fadenmaterials auf den Tragmitteln der Aufnahmespule bei deren Drehbewegung zu steuern und dabei ein zu festes Aufwickeln zu verhindern und ein lockeres Anhäufen der Fadenwindungen zu gewährleisten, und daß der Fadenführer einen langgestreckten Arm, dessen hinteres Ende an der Vorrichtung angelenkt ist und an dessen bewegbarem Vorderende Fadenführerelemente montiert sind, sowie eine hin- und herbewegbare Stange aufweist, deren eines Ende an einer zwischen den Enden des Arms liegenden Stelle an letzterem befestigt ist, um das Vorderende des Arms in schwingende bzw. hin- und hergehende Bewegung zu versetzen.

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16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der hin- und hergehenden Stange eine Steuerkurve zur Hervorbringung der hin- und Herbewegung der Stange zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Steuerkurve so ausgebildet ist, daß der Arm zur Verteilung des Fadenmaterials auf den Tragmitteln und zur Verhinderung einer Anhäufung des Fadenmaterials an den Rändern der Tragmittel in Bewegung versetzt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jeder Steuerkurve der Aufnahmespulen-Antriebseinrichtung betrieblich und steuerbar so zugeordnet ist, daß die Hin- und Herbewegung der Stange auf die Drehung der Aufnahmespule abgestimmt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm Mittel zur Führung mehrerer Fäden aufweist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Arm eine Fühleinrichtung zur Feststellung des Vorhandenseins von Fadenmaterial am Arm und zum Abschalten der Antriebseinrichtung bei einem Nichtvorhandensein des Fadenmaterials am Arm zugeordnet ist.

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