EP4196250A1 - Trocknung von filtermodulen und filtergehäusen mit einem frequenzgeführten mikrowellenprozess - Google Patents

Trocknung von filtermodulen und filtergehäusen mit einem frequenzgeführten mikrowellenprozess

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Publication number
EP4196250A1
EP4196250A1 EP21770123.4A EP21770123A EP4196250A1 EP 4196250 A1 EP4196250 A1 EP 4196250A1 EP 21770123 A EP21770123 A EP 21770123A EP 4196250 A1 EP4196250 A1 EP 4196250A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
microwave
frequency
chamber
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21770123.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcel Mallah
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH
Original Assignee
Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH filed Critical Fricke und Mallah Microwave Technology GmbH
Publication of EP4196250A1 publication Critical patent/EP4196250A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0095—Drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347—Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B9/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards
    • F26B9/06—Machines or apparatus for drying solid materials or objects at rest or with only local agitation; Domestic airing cupboards in stationary drums or chambers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing filter units containing a plurality of diaphragms or membranes, and a method and a device for drying such filter units after their functional testing.
  • Dialysis filter cartridges and their manufacture are known from EP 1 631 152 B1 and DE 102013 006 507 B4.
  • the dialysis filter cartridges are required for blood washing. They usually contain a bundle of hollow fibers that provide a fluid path for blood. The space between the outer sides of the hollow fibers and the cartridge housing provides a second liquid path through which the treatment or washing liquid flows. The wall of the hollow fiber separates the fluid paths and allows an osmotic exchange of substances between blood and washing fluid.
  • the bundle of hollow fibers is inserted into a housing and the ends of the housing are sealed using synthetic resin or a sealing compound.
  • each individual filter cartridge must therefore be individually checked for permeability of the liquid paths and tightness, in accordance with the guidelines for quality assurance of the production processes and environment for medical products.
  • the openness of the liquid paths and the tightness of the filter cartridges are tested with sterile water over a specified temperature range.
  • the wet dialysis filter cartridge must be dried.
  • the filter cartridge is currently dried by blowing warm air through it, optionally supported by microwaves. This step is time-consuming and complex because moisture can collect in places that are less exposed to airflow. In addition, the dipole moment of the water molecules and the high surface tension of water make drying more difficult.
  • microwaves The support of drying by microwaves is problematic because the microwave chambers have power-free areas, which is why food is usually heated on a turntable.
  • the microwaves are reflected by the walls of the chamber and can penetrate each other wipe out
  • the seal of the filter cartridge or the sealing compound must not be damaged by the microwave, for example due to overheating.
  • the candle filter usually consists of a filter housing and one or more candles inserted in it, through which the liquid flows from the outside to the inside.
  • Closed single-use cartridge filters are common in the pharmaceutical industry, which have to be washed free of pyrogens and tested for leaks after manufacture for quality assurance.
  • a typical design of the filter cartridges are wound cartridges, which are wound from a synthetic thread, e.g. from propylene, or a filter medium made from glass fiber, fleece, or a textile material.
  • the advantages of such candle filters in a closed filter system are the low risk of contamination and no loss of fluid.
  • the individual candle filters also have to be dried again after washing and testing, with the same problems to be overcome as with the dialysis filter cartridges. They are usually vacuum dried, which requires a considerable amount of equipment and time. The alternative use of warm, sterile air is comparatively energy-intensive and very expensive.
  • a method for drying closed filter systems especially after a functional test or a Washing comprising providing a chamber having a microwave antenna adapted to receive a filter module, wherein high and low microwave power zones are established in the chamber; providing means for generating microwaves of a discrete frequency in the range of 2.3 to 2.6 GHz in the chamber; the provision of a device which determines the reflected microwave power; the introduction of microwaves of a discrete frequency at which the highest power is converted in the liquid water, hereinafter also referred to as power loss; passing air or gas through the filter module so that evaporated water is removed from the system; and further determining and readjusting the microwave frequency at which the highest power is lost in the water (power dissipation) until the closed filter system is dry.
  • the method according to the invention is particularly suitable for closed filter systems and single-use filters which, because of their quality, have to be washed again after manufacture, or have to be checked individually for function and tightness for quality assurance.
  • Typical examples of such filter systems are dialysis filters for blood washing or candle filters for the production of particle-free or pyrogen-free pharmaceutical liquids and drugs.
  • dialysis filters for blood washing or candle filters for the production of particle-free or pyrogen-free pharmaceutical liquids and drugs.
  • the humidity of the gas emerging from the filter module or the filter system is also determined.
  • the chamber is also designed in such a way that areas of the filter with a bond or seal are in zones with low microwave power. This serves to protect the bonds from damage
  • the means for generating microwaves of a discrete frequency is a semiconductor microwave generator, i.e. a solid-state based microwave generator instead of a magnetron and electron tubes.
  • the frequency spectrum from 2.3 to 2.6 GHz is examined to determine at which discrete frequency the absorbed microwave power is greatest—that is, the power converted in the water or the microwave energy introduced in the water hereinafter also referred to as power loss for short.
  • This discrete frequency is then used as the starting value for drying. This frequency depends on the size of the filter, with the aforementioned spectrum being valid for filters with approx. 30 cm.
  • the filter systems (closed candle filters and dialysis filter cartridges) contain adhesives and sealing materials, it is also important to pay attention to the discrete frequencies at which these materials absorb. Their absorption will usually be outside the range of the different states of the water in and on the fibers of the diaphragm or the filter material, i.e. outside the range of 2.3 to 2.6 GHz, but this should be checked and adjusted if necessary.
  • the device for drying closed filter systems such as filter cartridges and dialysis filters comprises a chamber for receiving a filter system such as a dialysis filter cartridge;
  • Means for determining the reflected microwave power and the frequency at which the reflected power is lowest or the energy converted in the water is greatest e.g. the S-parameter
  • the device for generating microwaves of a discrete frequency is preferably a semiconductor microwave generator. This can preferably also contain a device for determining the converted energy or the reflected power at a discrete frequency.
  • the device for drying filters also includes devices for feedback determination and tracking of the frequency to a frequency at which the reflected power is minimal and no other damage to the filter module occurs.
  • the device for drying closed filter systems and dialysis filter cartridges is preferably designed in such a way that the chamber is divided into zones with high and low microwave power without contact.
  • the chamber is divided into high and low microwave power zones and is also designed so that once the closed filter system or the filter module, the areas with bonding or sealing come to rest in zones with low microwave power.
  • the device for drying filter modules and dialysis filter cartridges can also have devices for determining the humidity in the exhaust air or in the exhaust gas. Furthermore, there can preferably be devices which determine the microwave energy absorbed in the chamber and optionally also the scattering parameters for the power input.
  • the use of the device is particularly helpful and preferred for dialysis filter cartridges, housings with filter cartridges, and other closed filter systems that are sealed with synthetic resin and/or adhesive.
  • the advantage of frequency-guided microwave treatment is that the "free water" in the center of the filter cartridge or filter module is first evaporated with the frequency starting value, then the water bound to the various surfaces is heated and evaporated and finally, via the frequency shift, the water that has accumulated in remote corners and niches of the filter housing.
  • the frequency control also changes the wave pattern in the chamber and in a way looks for all free water in the housing or the module.
  • the areas with adhesive bonds and seals also contain water, according to the invention these are in areas or zones with lower microwave radiation.
  • FIGS. 3 and 4 show the change in the resonant frequency and the effective power introduced as a function of the frequency adjustment for a dialysis filter cartridge, the curves showing the different states of drying.
  • Fig. 2 is an illustration of a dialysis filter cartridge and the power introduced by microwaves in the water in the dry filter at resonant frequency, with the mid-range microwave power being absorbed by the wet fibers;
  • FIG. 3 shows diagrams (A) of the course of the resonant frequency and (B) of the applied effective power in watts with the frequency adjustment over time;
  • FIG. 4 shows a diagram with the time course of the input (absorbed) power in percent and the reflected power in percent together with the percentage of air humidity in the sight glass and the measured air temperature of the outflow in degrees Celsius;
  • FIG. 5 is a front view (cutaway) of the microwave chamber: (A) with and (B) without the dialysis filter cartridge inserted, the sealed ends of the cartridge being partially protected from microwave power; (C) rear view of the microwave chamber with connection to the microwave generator, (D) sectional view of the microwave chamber with microwave antenna;
  • FIG. 6 shows a detailed view of the compressed air connection to the dialysis filter cartridge in the microwave chamber
  • Fig. 7 shows a diagram of the scattering parameters S1,1 of the chamber (largest version of type A) with an inserted wet dialysis filter cartridge (start of the process) over the frequency band (2.3 - 2.6 GHz) or the frequency band used (2.4 - 2 .5 GHz);
  • FIG. 8 shows a diagram of the scattering parameters S 1 ,1 of the chamber of type A with a dry dialysis filter cartridge or at the end of the process;
  • FIG. 9 shows a diagram of the scattering parameters S1,1 of the chamber with a wet dialysis filter cartridge of the smallest type B (start of the process) over the frequency band (2.3-2.6 GHz) or the frequency band used;
  • FIG. 10 shows a diagram of the scattering parameters S1,1 of the type B chamber with a dry dialysis filter cartridge (at the end of the process);
  • FIG. 12 shows the distribution of the power converted in the water in the respective filters of type B (smallest version) at different resonance frequencies;
  • Fig. 13 Graphs comparing S-parameters for a type B (smallest design) and type A (largest design) filter.
  • a microwave chamber which has a resonant frequency at the lower limit of the relevant frequency band (2.3 to 2.6 GHz) when a closed filter module is used, such as a dialysis filter cartridge or a candle filter when wet.
  • the relevant frequency band is between 2.4 and 2.5 GHz, corresponding to medium-sized filter modules with a diameter of 10 to 30 cm.
  • correspondingly higher or lower frequency bands are suitable.
  • the device and the method are described by way of example for filter systems with a hollow fiber module. However, the device and the method are equally suitable for modules with candle filters and other membrane filters.
  • the aforementioned resonant frequency stands for the frequency at which the power reflection of the chamber is minimal and the power consumption takes place in the water; see FIG. 1. It is taken into account that the filters or the filter modules can have different diameters and therefore also contain different amounts of water.
  • the chamber is selected in such a way that the largest filter unit, the largest filter module, the largest filter cartridge, which contains the most water and thus has the lowest resonance frequency in the chamber, is still within a usable frequency band of 2.4 GHz - 2.5 GHz , i.e. just above 2.4 GHz
  • the resonant frequency of the wet filter is determined by the equipment or the microwave generator, preferably in a scan run, and the determined resonant frequency for drying is taken as the starting value for the microwave.
  • This preliminary step can be omitted and is optional if the filter modules are manufactured with very tight tolerances and a constant frequency start value can be used for the microwave generator. Nevertheless, the determination of the starting parameters can represent an optimization of the method.
  • the microwave generator begins to deliver power at this frequency into the chamber.
  • the use of a warm through-air flow allows drying to take place more quickly, but is not absolutely necessary and very energy-consuming. Sterile warm clean air is very expensive and complex to produce.
  • the resonant frequency increases. According to the invention, this change in the resonance is detected by the equipment, for example using the microwave reflection, and the emitted microwave frequency is tracked or increased accordingly.
  • the generator follows the change in frequency by adapting the frequency to the absorbed power. This minimizes reflected power and maximizes power input into the water.
  • the microwave generator follows the resonant frequency change by adjusting the frequency of the power delivered so that the absorbed power is maximum; see Figure 3. In this way, the reflected power is minimized and the power input into the water is maximized.
  • the change in frequency stagnates at a point since most of the water has been discharged (see FIG. 3, after approx. 460 seconds). There is then only water in appreciable amounts in the shielded areas with the sealing material or in the bonding of the filter module (filter cartridge, candle filter, disposable filter)
  • the chamber shows the picture shown in FIG.
  • the chamber is selected in such a way that the resonances at which the microwave power couples significantly into the areas of the filter to be protected are outside the ISM band of 2.4 to 2.5 GHz and therefore cannot be inadvertently hit by the generators (see Fig. 11 for type A dry dialysis filter cartridges - largest version).
  • the middle image shows the rest of the resonance with coupling into the middle range. This is the mode illustrated in the latter half of the power versus time diagram of Figure 3B.
  • the implementation of the filter in the simulation can deviate minimally from the real filter.
  • the middle image shows that some power couples into the sealing and bonding areas to be protected when the water is pushed out of the middle area.
  • this power is not very high due to the low adjustment of less than -1dB, since the microwave generator automatically regulates its output power.
  • the power ratio between the central area and the ends differs by more than a factor of 2, so that this is tolerated by the splices, and moisture removal from the splices is also accelerated. through further shielding only a small part of the power reaches this area.
  • the use of warm air significantly shortens the final drying step as it drives the remaining water out of the shielded seal very efficiently. The process ends as soon as the measured humidity in the exhaust air falls below a target value; see figure 4.
  • the chamber is designed or designed in such a way that the resonance of the chamber when power is input into the water in a type A filter (largest version) when wet is still within the usable frequency band, and that the resonance of the chamber when power is input in the areas to be protected with a type B filter (smallest version) - i.e. in the areas with the adhesive and sealing compound - is outside the usable frequency band when dry.
  • the method is specially developed for the drying of filters with a focus on dialysis filters and candle filters. Because of the variable microwave frequency emitted, the process requires that the microwaves be generated by semiconductors or solid-state technology. Magnetrons can only generate and emit microwaves of a fixed specific frequency or a chaotic frequency. A controllable drying process can be achieved according to the invention through the use of solid-state microwave generators, which allow a very precise setting of power and frequency. The entire drying process can be achieved entirely by microwaves without additional drying by hot air. Power adjustment is not possible with conventional magnetron-based microwave technology.
  • the drying application can have a modular structure, so that the application is scalable in parallel and individually adaptable.
  • the filter modules dialysis filter and candle filter cartridges
  • the filter modules can be inserted into the drying chambers manually or fully automatically using a robot, as is currently the case.
  • a microwave chamber with non-contact separation of the zones corresponding to the functionally different areas of the filter cartridges and modules is presented.
  • the drying chamber offers the advantage that it can be equipped with filter cartridges to be dried via a door.
  • the person skilled in the art recognizes that the assembly can be carried out from the front, from behind, from the side or also from above or below.
  • a chamber which allows the use of robots for equipping the drying chamber is preferred.
  • the separation of the zones corresponds to the areas with high and low power absorption.
  • the chamber requires a connection for discharging the water.
  • the power introduced by the microwave generator and converted in the water occurs primarily in the central area of the filter, where most of the water is present. Due to the design and the non-contact separation of the zones, protective caps for the areas to be protected on the filter modules are no longer required. This increases the reproducibility of drying and makes the drying process considerably easier. Microwave drying is made even safer by the fact that the resonances with losses in the zones to be protected are outside the ISM band. Furthermore, the fact that the resonance of the chamber changes due to the loss of water is used. This fact, and by measuring and tracking the resonance, one can introduce microwave power into the water at low reflection.
  • the water is also bound differently in the filter material or on the fibers of a dialysis filter cartridge: as "free" water or absorbed on a surface. These different states cause different resonance frequencies or peaks in the curve with the resonance frequency.
  • a gas preferably compressed air, to discharge the evaporated water accelerates the drying process. This actively dries the microwave-sensitive areas with sealing and adhesive mass.
  • a device for drying closed filter systems with a hollow fiber or candle filter module comprising a microwave chamber that can be equipped with a filter cartridge or a filter module.
  • the microwave chamber distinguishes itself by dividing zones of high and low microwave absorption without contact.
  • the zone with high absorbed power corresponds to the central area of the filter module, where the bundle of hollow fibers or the filter material is located.
  • the zones with low microwave absorption correspond to the end areas of the filter cartridge, which are more sensitive to microwaves, where there are further seals and adhesives.
  • the microwave frequency with the highest absorbed power is first determined, then microwave power is introduced at this frequency, and while the filter module is drying, the reflected microwave power is continuously determined by the equipment and kept as low as possible by tracking the microwave frequency.
  • the water is also discharged from the filter with a stream of air or gas.
  • the process requires a generator whose frequency can be adjusted - in practice a microwave generator on solid state technology. It then allows quick and gentle drying. In particular, rejects due to accidental overheating of temperature-sensitive areas of the filter system and at the seals and bonds are avoided.

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Abstract

Vorrichtung zum Trocknen von Dialysefilterpatronen, Kerzenfiltern und anderen geschlossenen Filtersystemen, umfassend eine Mikrowellenkammer, die mit einem Filtermodul bestückt wird. Die Mikrowellenkammer zeichnet sich aus, dass sie Bereiche mit hoher und niedriger Mikrowellenabsorption berührungsfrei unterteilt. Die Bereiche mit hoher Energieabsorption korrespondieren in der Regel zum mittleren Bereich des Filters, wo sich das Bündel Hohlfasern bzw. das Filtermaterial befindet. Die Bereiche mit geringer Absorption korrespondieren mit den mikrowellenempfindlichen Endbereichen des Filtermoduls. Zum Trocknen des nassen Filtermoduls wird die Mikrowellenfrequenz mit der höchsten umgesetzten Leistung ermittelt, dann bei dieser Frequenz Mikrowellenenergie eingebracht, und während des Trocknens des Filters kontinuierlich die reflektierte Mikrowellenleistung ermittelt und durch Nachführen der Mikrowellenfrequenz kleinstmöglich gehalten. Das Wasser wird gleichzeitig mit einem Luft- oder Gasstrom aus dem Modul ausgetragen. Das Verfahren verlangt einen in der Frequenz einstellbaren Mikrowellengenerator auf Solid-State-Technologie, erlaubt aber dann eine schnelle und schonende Trocknung von Filterpatronen und anderen geschlossenen Filtereinheiten wie Kerzenfilter. Insbesondere wird ein Ausschuss durch zufällige Überhitzung der temperaturempfindlichen Endbereichen der Filtergehäuse- und -module mit den Abdichtungen und Verklebungen vermieden.

Description

TROCKNUNG VON FILTERMODULEN UND FILTERGEHÄUSEN MIT EINEM FREQUENZGEFÜHRTEN MIKROWELLENPROZESS
[001] Die Erfindung betrifft Verfahren zum Herstellen von Filtereinheiten, die eine Vielzahl Diaphragmen oder Membranen enthalten, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trocknen derartiger Filtereinheiten nach deren Funktionsprüfung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
[002] Dialysefilterpatronen und deren Herstellung sind aus EP 1 631 152 B1 und DE 102013 006 507 B4 bekannt. Die Dialysefilterpatronen werden für die Blutwäsche benötigt. Sie enthalten in der Regel ein Bündel von Hohlfasern, die einen Flüssigkeitspfad für das Blut stellen. Der Raum zwischen den Außenseiten der Hohlfasern und dem Patronengehäuse stellt einen zweiten Flüssigkeitspfad, durch den die Behandlungs- bzw. Waschflüssigkeit fließt. Die Wand der Hohlfaser trennt die Flüssigkeitspfade und erlaubt einen osmotischen Austausch von Substanzen zwischen Blut und Waschflüssigkeit. Zur Herstellung einer derartigen Dialysefilterpatrone wird das Bündel Hohlfasern in ein Gehäuse eingesetzt, und die Enden des Gehäuses mithilfe von Kunstharz bzw. einer Dichtungsmasse versiegelt. Dieser Schritt ist kompliziert, da die Dichtungsmasse nicht in das Innere der Hohlfasern gelangen und diese verschließen darf, andererseits muss das Gehäuse bzw. die Patrone absolut dicht sein. Zur Qualitätssicherung muss daher jede einzelne Filterpatrone individuell auf Durchlässigkeit der Flüssigkeitspfade und Dichtigkeit geprüft werden, und dies gemäß den Richtlinien zur Qualitätssicherung der Produktionsabläufe und -Umgebung für medizinische Erzeugnisse. Die Offenheit der Flüssigkeitspfade und die Dichtheit der Filterpatronen wird mit sterilem Wasser über einen vorgegebenen Temperaturbereich getestet. Danach muss die nasse Dialysefilterpatrone getrocknet werden. Das Trocknen der Filterpatrone erfolgt derzeit durch Durchblasen von warmer Luft, gegebenenfalls unterstützt durch Mikrowelle. Dieser Schritt ist zeitaufwendig und komplex, da sich die Feuchtigkeit an Stellen ansammeln kann, die weniger von der Luft angeströmt werden. Zudem erschweren das Dipolmoment der Wassermoleküle und die hohe Oberflächenspannung von Wasser die Trocknung. Die Unterstützung der Trocknung durch Mikrowelle ist problematisch, weil die Mikrowellenkammern leistungsfreie Stellen aufweisen, weshalb auch Speisen in der Regel auf einem Drehteller erwärmt werden. Zudem werden die Mikrowellen von den Wänden der Kammer reflektiert und können sich gegenseitig auslöschen. Auch darf die Abdichtung der Filterpatrone bzw. die Dichtungsmasse durch die Mikrowelle nicht beschädigt werden, beispielsweise durch Überhitzung.
[003] Die beschriebene Filtration bei der Blutwäsche erfolgt osmotisch (chemisch) über mehrere Diaphragmen bzw. Hohlfasern in der Filterpatrone. Daneben gibt es auch viele rein physikalische (mechanische) Membrantrennverfahren, welche nach dem Prinzip des mechanischen Größenausschlusses trennen. Es werden also alle Partikel in der Flüssigkeit, die größer als die Membranporen sind, von der Membran zurückgehalten. Treibende Kraft bei diesem Trennverfahren ist der Differenzdruck zwischen Zulauf und Ablauf der Filterfläche, der in Regel zwischen 0,1 und 20 bar liegt, somit zumeist in einem dichten Gehäuse erfolgt. Die Mikrofiltration (Porengröße > 0,1 Mikrometer) bzw. die Ultrafiltration (Porengröße < 0,1 Mikrometer) wird vielfach in der Getränkeindustrie und in der pharmazeutischen Industrie angewendet, aber auch in anderen Bereichen, wo partikelfreie Fluide (z.B. Öl) benötigt werden. Der Kerzenfilter besteht in der Regel aus einem Filtergehäuse und einer oder mehreren darin eingesetzten Kerzen, durch die die Flüssigkeit von außen nach innen strömt. In der Pharmazie sind geschlossene Einmalkerzenfilter üblich, die zur Qualitätssicherung nach Herstellung pyrogenfrei gewaschen und auf Dichtheit geprüft werden müssen. Eine typische Ausführung der Filterkerzen sind Wickelkerzen, die aus einem Synthetikfaden gewickelt sind, z.B. aus Propylen, oder ein Filtermedium aus Glasfaser, Vlies, oder oder einem Textilmaterial. Die Vorteile derartiger Kerzenfilter in einem geschlossenen Filtersystem sind die geringe Kontaminationsgefahr und kein Fluidverlust. Auch die einzelnen Kerzenfilter müssen nach dem Waschen und Prüfen wieder getrocknet werden, wobei die gleichen Probleme zu bewältigen sind wie bei den Dialysefilterpatronen. Sie werden in der Regel vakuumgetrocknet, was mit einem beträchtlichen Geräte- und Zeitaufwand verbunden ist. Auch der alternative Einsatz von warmer steriler Luft ist vergleichsweise einergieaufwändig und sehr teuer..
[004] Weiterer relevanter Stand der Technik zur Herstellung von Dialysefilterpatronen ist enthalten in der DE 10 2007 035 583 A1 , US 2012/0234 745 A1 , US 5 556 591 A, JP H04-371 219 A. Der Stand der Technik zur Herstellung, Funktionsprüfung und Trocknung von geschlossenen Filtersystemen repräsentiert somit ein Problem.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[005] Das Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Trocknen von geschlossenen Filtersystemen, insbesondere nach einer Funktionsprüfung oder einem Waschen, umfassend das Bereitstellen einer Kammer mit Mikrowellenantenne, ausgelegt zur Aufnahme eines Filtermoduls, wobei in der Kammer Zonen mit hoher und geringer Mikrowellenleistung hergestellt werden; das Bereitstellen einer Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz im Bereich von 2,3 bis 2,6 GHz in der Kammer; das Bereitstellen einer Einrichtung, welche die reflektierte Mikrowellenleistung ermittelt; das Einbringen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz, bei der die höchste Leistung im flüssigen Wasser umgesetzt wird, nachstehend auch als Verlustleistung bezeichnet; das Durchleiten von Luft oder Gas durch das Filtermodul, so dass verdampftes Wasser aus dem System ausgetragen wird; und weiteres Ermitteln und Nachregeln der Frequenz der Mikrowelle, bei der die höchste Leistung im Wasser (Verlustleistung) verloren geht, bis das geschlossene Filtersystem trocken ist.
[006] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für geschlossene Filtersysteme und Einmalfilter, die wegen ihrer Qualität nach der Herstellung nochmals gewaschen werden müssen, oder zur Qualitätssicherung einzeln auf Funktion und Dichtheit geprüft werden müssen. Typische Beispiele derartiger Filtersysteme sind die Dialysefilter für die Blutwäsche oder auch die Kerzenfilter für die Herstellung von partikel- bzw. pyrogenfreien pharmazeutischen Flüssigkeiten und Arzneimitteln. Daneben gibt es viele Bereiche für geschlossene Filtersysteme mit erhöhten Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen und insbesondere dürfen nach der Funktionsprüfung bzw. dem Waschen beim oder durch das Trocknen nicht beschädigt werden.
[007] In einigen Ausführungsformen des Verfahrens wird zudem die Feuchtigkeit des aus dem Filtermodul bzw. dem Filtersystem austretenden Gases ermittelt. In einigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Kammer zudem so ausgelegt, dass Bereiche des Filters mit einer Verklebung oder Abdichtung in Zonen mit geringer Mikrowellenleistung liegen. Dies dient dem Schutz der Verklebungen vor Beschädigung
[008] In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist die Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz ein Halbleiter-Mikrowellengenerator, also ein Mikrowellengenerators auf Solid-State-Basis anstelle eines Magnetrons und Elektronenröhren. [009] In einigen Ausführungsformen wird vor dem Trocknen des Filtersystems das Frequenzspektrum von 2,3 bis 2,6 GHz darauf untersucht, bei welcher diskreten Frequenz die absorbierte Mikrowellenleistung am größten ist - also die im Wasser umgesetzte Leistung bzw. die im Wasser eingebrachte Mikrowellenenergie nachstehend kurz auch Verlustleistung genannt. Diese diskrete Frequenz wird dann als Startwert für die Trocknung verwendet. Diese Frequenz ist abhängig von der Größe des Filters, wobei vorgenannte Spektum für Filter mit ca. 30 cm gilt. Da die Filtersysteme (geschlossene Kerzenfilter und Dialysefilterpatronen) Verklebungen und Dichtmaterialien enthalten, ist auch darauf zu achten, bei welchen diskreten Frequenzen diese Materialien absorbieren. Deren Absorption wird in der Regel außerhalb des Bereichs der verschiedenen Zustände des Wassers in und an den Fasern des Diaphragmas bzw. des Filtermaterials liegen, also außerhalb des Bereichs von 2,3 bis 2,6 GHz, was aber zu prüfen und gegebenenfalls einzustellen ist.
[0010] Die Vorrichtung zum Trocknen von geschlossenen Filtersystemen wie Filterkerzen und Dialysefiltem, umfasst erfindungsgemäß eine Kammer zur Aufnahme eines Filtersystems wie einer Dialysefilterpatrone;
Einrichtungen zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz im Bereich von 2,3 bis 2,6 GHz;
Einrichtungen zum Einbringen von Mikrowellen in die Kammer mit dem Filtersystem ;
Einrichtungen zum Ermitteln der reflektierten Mikrowellenleistung und der Frequenz, bei der die reflektierte Leistung am geringsten ist oder die im Wasser umgesetzte Energie am größten ist, bspw. der S-Parameter;
Einrichtungen zum Durchleiten von Luft oder Gas durch das Filtersystem.
[0011] Die Vorrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz ist bevorzugt ein Halbleiter-Mikrowellengenerator. Dieser kann bevorzugt zudem Einrichtung enthalten zum Bestimmen der umgesetzten Energie oder der reflektierten Leistung bei einer diskreten Frequenz.
[0012] In einigen bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung zum Trocknen von Filtern zudem Einrichtungen zum rückgekoppelten Ermitteln und Nachführen der Frequenz auf eine Frequenz, bei der die reflektierte Leistung minimal ist und bei keine sonstigen Beschädigungen des Filtermoduls aufttreten. Die Vorrichtung zum Trocknen von geschlossenen Filtersystemen und Dialysefilterpatronen ist bevorzugt so ausgelegt, dass die Kammer berührungsfrei in Zonen mit hoher und niedriger Mikrowellenleistung unterteilt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Kammer in Zonen mit hoher und niedriger Mikrowellenleistung unterteilt und zudem so ausgelegt, dass nach Einsetzen des geschlossenen Filtersystems beziehungsweise des Filtermoduls die Bereiche mit Verklebung oder Abdichtung in Zonen mit niedriger Mikrowellenleistung zum Liegen kommen.
[0013] In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtung zum Trocknen von Filtermodulen und Dialysefilterpatronen zudem Einrichtungen aufweisen zum Ermitteln der Feuchtigkeit in der Abluft oder im Abgas. Weiterhin können bevorzugt Einrichtungen vorhanden sein, welche die in der Kammer absorbierte Mikrowellenenergie bestimmen und optional auch die Streu parameter für den Leistungseintrag.
[0014] Die Verwendung der Vorrichtung ist besonders hilfreich und bevorzugt für Dialysefilterpatronen, Gehäusen mit Filterkerzen, und anderen geschlossenen Filtersystemen, die durch Kunstharz und/oder mit Klebstoff abgedichtet sind. Die Frequenzgeführte Mikrowellenbehandlung hat den Vorteil, dass mit dem Frequenz-Startwert zunächst das „freie Wasser“ in der Mitte der Filterpatrone beziehungsweise des Filtermoduls verdampft wird, dann das an den verschiedenen Oberflächen gebundene Wasser erhitzt und verdampft wird und schließlich über die Frequenzverschiebung das Wasser, das sich in abseitigen Ecken und Nischen des Filtergehäuses angesammelt hat. Die Frequenzführung verändert zudem das Wellenbild in der Kammer und sucht so gewissermaßen alles freie Wasser in dem Gehäuse bzw. dem Modul. Die Bereiche mit Verklebungen und Abdichtungen enthalten zwar auch Wasser, jedoch liegen diese erfindungsgemäß in Bereichen oder Zonen mit geringerer Mikrowellenbestrahlung. Diese Bereiche werden erreicht, aber gegenüber herkömmlichen Mikrowellenverfahren nur mit einem Bruchteil der Leistung belastet. Zudem trocknet das erwärmte durchgeleitete Gas - in der Regel entfeuchtete sterile Druckluft - die Bereiche mit Verklebungen und Abdichtungen. Das erfindungsgemäße Verfahrung und die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung mit Frequenz-geführter Mikrowellenleistung trocknet somit geschlossene Filtersysteme wie Dialysefilterpatronen und Kerzenfilter weit schonender als bislang, so dass die Ausfallrate geringer ist. Dieser Vorteil ist eklatant. Die Figuren 3 und 4 zeigen beispielhaft an einer Dialysefilterpatrone die Änderung der Resonanzfrequenz und die eingebrachte Effektivleistung in Abhängigkeit von der Frequenzanpassung, wobei den Kurven die unterschiedlichen Zustände der Trocknung zu entnehmen sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
[0015] Es zeigt: Fig. 1 eine Darstellung einer Dialysefilterpatrone und der durch Mikrowelle im Wasser eingebrachten Leistung im nassen Filter bei Verwendung der Resonanzfrequenz;
Fig. 2 eine Darstellung einer Dialysefilterpatrone und der durch Mikrowelle im Wasser eingebrachten Leistung im trockenen Filter bei Resonanzfrequenz, wobei die Mikrowellenleistung im mittleren Bereich mit den nassen Fasern absorbiert wird;
Fig. 3 Diagramme (A) des Verlaufs der Resonanzfrequenz und (B) der eingebrachten Effektivleistung in Watt mit der Frequenzanpassung über die Zeit;
Fig. 4 ein Diagramm mit dem Zeitverlauf der eingebrachten (absorbierten) Leistung in Prozent und der reflektierten Leistung in Prozent zusammen mit der prozentualen Luftfeuchtigkeit im Schauglas und der gemessenen Lufttemperatur des Abstroms in Grad Celsius;
Fig. 5 eine Darstellung in Frontansicht (aufgeschnitten) der Mikrowellenkammer: (A) mit und (B) ohne eingelegter Dialysefilterpatrone, wobei die abgedichteten Enden der Patrone partiell vor Mikrowellenleistung geschützt sind; (C) Rückansicht der Mikrowellenkammer mit Anschluss an den Mikrowellengenerator, (D) Schnittansicht der Mikrowellenkammer mit Mikrowellenantenne;
Fig. 6 eine Detailansicht des Druckluftanschlusses an die Dialysefilterpatrone in der Mikrowellenkammer;
Fig. 7 ein Diagramm der Streuparameter S1,1 der Kammer (größte Ausführung des Typs A) bei eingelegter nasser Dialysefilterpatrone (Prozessbeginn) über das Frequenzband (2,3 - 2,6 GHz) bzw. das genutzte Frequenzband (2,4 - 2,5 GHz);
Fig. 8 ein Diagramm der Streuparameter S 1 ,1 der Kammer des Typs A bei trockener Dialysefilterpatrone bzw. zu Prozessende;
Fig. 9 ein Diagramm der Streuparameter S1,1 der Kammer bei nasser Dialysefilterpatrone des kleinsten Typs B (Prozessbeginn) über das Frequenzband (2, 3-2, 6 GHz) bzw. das genutzte Frequenzband;
Fig. 10 ein Diagramm der Streuparameter S1,1 der Kammer des Typs B bei trockener Dialysefilterpatrone (zu Prozessende);
Fig. 11 die Verteilung der im Wasser umgesetzten Leistung in den jeweiligen Filtern des Typs A (größte Ausführung) bei verschiedenen Resonanzfrequenzen;
Fig. 12 die Verteilung der im Wasser umgesetzten Leistung in den jeweiligen Filtern des Typs B (kleinste Ausführung) bei verschiedenen Resonanzfrequenzen; Fig. 13 Diagramme mit einem Vergleich der S-Parameter bei einem Filter des Typs B (kleinste Ausführung) und des Typs A (größte Ausführungsform).
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[0016] Es wird erfindungsgemäß eine Mikrowellenkammer bereitgestellt, welche bei einem eingesetzten geschlossenen Filtermodul wie einer Dialysefilterpatrone oder einem Kerzenfilter im nassen Zustand eine Resonanzfrequenz an der unteren Grenze des relevanten Frequenzbandes (2,3 bis 2,6 GHz) hat. In den gezeigt Fällen liegt das relevante Frequenzband zwischen 2,4 bis 2,5 GHz, entsprechend mittelgroßen Filtermodulen mit 10 bis 30 cm Durchmesser. Bei sehr großen oder sehr kleinen Filtermodul sind entsprechend höher oder tiefer liegende Frequenzbänder geeignet. Im Folgenden wird die Vorrichtung und das Verfahren beispielhaft für Filtersysteme mit einem Hohlfasermodul beschrieben. Die Vorrichtung und das Verfahren eignet sich aber gleichermaßen auch für Module mit Kerzenfilter und andere Membranfilter.
[0017] Die vorgenannte Resonanzfrequenz steht hier für die Frequenz, bei der die Leistungsreflektion der Kammer minimal ist und die Leistungsaufnahme im Wasser erfolgt; siehe Figur 1. Es wird berücksichtigt, dass die Filter bzw. die Filtermodule unterschiedliche Durchmesser haben können und somit auch unterschiedlich viel Wasser enthalten. Die Kammer ist so gewählt, dass die größte Filtereinheit, das größte Filtermodul, die größte Filterpatrone, die das meiste Wasser enthält und somit die tiefste Resonanzfrequenz in der Kammer hat, noch innerhalb eines nutzbaren Frequenzbandes von 2,4 GHz - 2,5 GHz liegt, also kurz oberhalb 2,4 GHz
[0018] Zu Beginn der Trocknung wird die Resonanzfrequenz des nassen Filters durch das Equipment bzw. den Mikrowellengenerator ermittelt, bevorzugt in einem Scan- Durchlauf, und die ermittelte Resonanzfrequenz für die Trocknung als Startwert für die Mikrowelle genommen. Dieser Vorlaufschritt kann entfallen und ist optional, wenn die Filtermodule mit sehr engen Toleranzen gefertigt sind und ein gleichbleibender Frequenzstartwert für den Mikrowellengenerator verwendet werden kann. Trotzdem kann die Ermittlung der Startparameter eine Optimierung des Verfahrens darstellen.
[0019] Steht der Startwert für die Mikrowelle fest, beginnt der Mikrowellengenerator Leistung bei dieser Frequenz in die Kammer abzugeben. Zugleich wird kontinuierlich ermittelt, ob und wie sich die Resonanzfrequenz verändert, denn es wird Wasser aufgrund der absorbierten Mikrowellenleistung verdampfen und vom zugleich angelegten Luftstrom aus dem Filtermodul, der Filterpatrone ausgetragen. Die Verwendung eines warmen Durchluftstroms lässt die Trocknung schneller erfolgen, ist aber nicht zwingend notwendig und sehr energieaufwändig. Sterile warme Reinluft ist sehr teuer und aufwändig herzustellen. Mit Verminderung der Wassermenge in dem Filtermodul bzw. der Dialysefilterpatrone steigt die Resonanzfrequenz an. Diese Veränderung der Resonanz wird erfindungsgemäß durch das Equipment erfasst, beispielsweise anhand der Mikrowellenreflektion, und entsprechend die abgegebene Mikrowellenfrequenz nachgeführt bzw. erhöht. Der Generator folgt also der Frequenzänderung, indem er die Frequenz der absorbierten Leistung angleicht. Dadurch wird die reflektierte Leistung minimiert und der Leistungseintrag in das Wasser maximiert.
[0020] Der Mikrowellengenerator folgt der Resonanzfrequenzänderung, indem er die Frequenz der abgegebenen Leistung so angleicht, dass die absorbierte Leistung maximal ist; siehe Figur 3. So wird die reflektierte Leistung minimiert und der Leistungseintrag in das Wasser maximiert. Ab einem Punkt stagniert die Frequenzänderung, da das Wasser größtenteils ausgetragen ist (siehe Figur 3, nach ca. 460 Sekunden). Es befindet sich dann nur noch Wasser in nennenswerten Mengen in den abgeschirmten Bereichen mit dem Dichtungsmaterial bzw. in der Verklebung des Filtermoduls (Filterpatrone, Kerzenfilter, Einmalfilter)
[0021] Durch die weitere Verwendung der Mikrowellen wird nun, mangels Wasser im Filter bzw. im Bündel der Hohlfasern, die Abdichtungs- und Klebermasse und das darin enthaltene Wasser erwärmt. Für denselben Filter in trockener Ausführung zeigt die Kammer das in Figur 2 dargestellte Bild. Die Kammer ist so gewählt, dass die Resonanzen, bei denen die Mikrowellenleistung signifikant in die zu schützenden Bereiche des Filters einkoppelt, außerhalb des ISM-Bandes von 2.4 bis 2.5 GHz liegen und somit auch nicht versehentlich von den Generatoren angefahren werden können (siehe Fig. 11 für trockene Dialysefilterpatronen des Typs A- größte Ausführung). Im mittleren Bild ist der Rest der Resonanz mit Einkopplung in den mittleren Bereich dargestellt. Dies ist der Modus, der in der letzten Hälfte des Leistung/Zeit-Diagramms von Fig. 3B dargestellt ist. Die Umsetzung der Filter in der Simulation kann minimal vom realen Filter abweichen. Das Prinzip bleibt aber unangetastet. Das mittlere Bild zeigt, dass etwas Leistung in die zu schützenden Dicht- und Klebestellen einkoppelt, wenn das Wasser aus dem mittleren Bereich verdrängt ist. Diese Leistung ist aber durch die geringe Anpassung von unter -1dB nicht sehr hoch, da der Mikrowellengenerator automatisch seine Ausgangsleistung abregelt. Zudem ist das Verhältnis der Leistung zwischen dem mittleren Bereich und den Enden um mehr als den Faktor 2 verschieden, so dass dies von den Klebestellen vertragen wird, und zudem ist der Feuchtigkeitsaustrag aus den Klebestellen beschleunigt. Durch die weitere Abschirmung gelangt nur ein kleiner Teil der Leistung in diesen Bereich. Die Verwendung von warmer Luft verkürzt den letzten T rocknungsschritt signifikant, da hierdurch das restliche Wasser sehr effizient aus der abgeschirmten Abdichtung ausgetrieben wird. Der Prozess ist beendet, sobald die gemessene Feuchtigkeit in der Abluft unter einen Zielwert sinkt; siehe Figur 4.
[0022] Die Kammer ist so ausgelegt bzw. gestaltet, dass die Resonanz der Kammer bei Leistungseintrag in das Wasser bei einem Filter des Typs A (größte Ausführung) im nassen Zustand noch innerhalb des nutzbaren Frequenzbandes liegt, und dass die Resonanz der Kammer bei Leistungseintrag in die zu schützenden Bereiche bei einem Filter des Typs B (kleinste Ausführung) - also in die Bereiche mit der Verklebung und Dichtmasse - im trockenen Zustand außerhalb des nutzbaren Frequenzbandes liegt.
[0023] Das Verfahren ist speziell für die Trocknung von Filtern mit Schwerpunkt Dialysefilter und Kerzenfilter entwickelt. Das Verfahren verlangt wegen der veränderlich abgegebenen Mikrowellenfrequenz, dass die Mikrowellen durch Halbleiter bzw. Solid- State-Technologie erzeugt werden. Magnetrons können nur Mikrowellen einer festen bestimmten Frequenz oder einer chaotischen Frequenz erzeugen und abgeben. Durch den Einsatz von Solid-State-Mikrowellengeneratoren, die eine sehr genaue Leistungsund Frequenzeinstellung erlauben, ist ein kontrollierbarer Trocknungsprozess erfindungsgemäß erreichbar. Der gesamte Trocknungsprozess kann komplett durch Mikrowellen ohne zusätzliche Trocknung durch Heißluft erreicht werden. Eine Leistungsanpassung ist mit konventioneller Magnetron basierter Mikrowellentechnologie nicht möglich.
[0024] Die Trocknungsanwendung kann modular aufgebaut sein, so dass die Anwendung parallel skalierbar und individuell anpassbar ist. Die Filtermodule (Dialysefilter- und Kerzenfilterpatronen) können manuell oder vollautomatisch mittels Roboter in die Trocknungskammern eingesetzt werden, wie es derzeit bereits üblich ist.
[0025] Es wird eine Mikrowellenkammer mit berührungsloser Trennung der Zonen entsprechend den funktional unterschiedlichen Bereichen der Filterpatronen und -module vorgestellt. Die Trockenkammer bietet den Vorteil, dass sie über eine Türe mit zu trocknenden Filterpatrone bestückt werden kann. Der Fachmann erkennt, dass die Bestückung von vorne, von hinten, von der Seite oder auch von oben oder unten erfolgen kann. Bevorzugt ist eine Kammer, welche die Verwendung von Robotern für die Bestückung der Trockenkammer erlaubt. Die Trennung der Zonen entspricht den Bereichen mit hoher und niedriger Leistungsabsorption. Bei Dialysefilterpatronen enthalten diese nach Dichtheitsprüfung im Bereich des Bündels der Hohlfasern besonders viel Wasser. Dagegen müssen die Bereiche mit dem Kunstharz oder der Dichtungsmasse vor zu hoher Mikrowellenleistung geschützt werden. Ähnlich auch bei geschlossenen Gehäusen mit Kerzenfiltern. Weiterhin benötigt die Kammer einen Anschluss für ein Austragen des Wassers. Die durch den Mikrowellengenerator eingebrachte um im Wasser umgesetzte Lleistung erfolgt primär im mittleren Bereich des Filters, wo das meiste Wasser vorhanden ist. Durch das Design bzw. die berührungsfreie Trennung der Zonen sind Schutzkappen für die zu schützenden Bereiche an den Filtermodulen nicht mehr erforderlich. Dies erhöht die Reproduzierbarkeit der Trocknung und erleichtert erheblich den Trocknungsvorgang. Die Mikrowellentrocknung wird dadurch noch sicherer, dass die Resonanzen mit Verlusten in den zu schützenden Zonen außerhalb des ISM-Bandes liegen. Weiterhin wird genutzt, dass durch den Wasserverlust die Resonanz der Kammer sich verändert. Diese Tatsache, und durch das Messen und Verfolgen der Resonanz, kann man Mikrowellenleistung in das Wasser bei geringer Reflektion einbringen. Das Wasser ist zudem im Filtermaterial bzw. an den Fasern einer Dialysefilterpatrone unterschiedlich gebunden: als „freies“ Wasser oder absorbiert an einer Oberfläche. Diese unterschiedlichen Zustände bedingen unterschiedliche Resonanzfrequenzen bzw. Peaks in der Kurve mit der Resonanzfrequenz. Die Verwendung eines Gases, bevorzugt Druckluft, für ein Austragen des verdampften Wassers beschleunigt den Trocknungsvorgang. Die mikrowellenempfindlichen Bereiche mit Dichtungs- und Klebmasse werden hierdurch aktiv getrocknet.
[0026] Es wurde beschrieben eine Vorrichtung zum Trocknen von geschlossenen Filtersystemen mit einem Hohlfaser- oder Kerzenfiltermodul, umfassend eine Mikrowellenkammer, die mit einer Filterpatrone bzw. einem Filtermodul bestückt werden kann. Die Mikrowellenkammer zeichnet sich aus, dass sie Zonen hoher und niedriger Mikrowellenabsorption berührungsfrei unterteilt. Die Zone mit hoher absorbierter Leistung korrespondiert mit dem mittleren Bereich des Filtermoduls, wo sich das Bündel Hohlfasern bzw. das Filtermaterial befindet. Die Zonen mit geringer Mikrowellenabsorption korrespondieren mit den mikrowellenempfindlicheren Endbereichen der Filterpatrone, wo weitere Abdichtungen und Verklebungen liegen. Zum Trocknen des nassen Filtermoduls wird zunächst die Mikrowellenfrequenz mit der höchsten absorbierten Leistung ermittelt, dann bei dieser Frequenz eine Mikrowellenleistung eingebracht, und während des Trocknens des Filtermoduls kontinuierlich die reflektierte Mikrowellenleistung durch das Equipment ermittelt und durch Nachführen der Mikrowellenfrequenz kleinstmöglich gehalten. Das Wasser wird zudem mit einem Luft- oder Gasstrom aus dem Filter ausgetragen. Das Verfahren verlangt einen Generator, dessen Frequenz einstellbar ist - in der Praxis einen Mikrowellengenerator auf Solid-State-Technologie. Er erlaubt dann eine schnelle und schonendere Trocknung. Insbesondere wird ein Ausschuss durch zufällige Überhitzung von temperaturempfindlichen Bereichen des Filtersystems und an den Abdichtungen und Verklebungen vermieden.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Dialysefilterpatrone
12 Druckluftanschluss (Zu- und Abluft)
14 Anschluss Filterpatrone (Blut, Waschflüssigkeit)
16 Dichtung, Verklebung
52 Bereiche mit geringer Mikrowellenleistung im verwendeten Mikrowellenband
54 Antenne mit außenliegendem Anschluss
56 Mikrowellenkammer
58 Zone mit geringer Mikrowellenbeaufschlagung
62 Außenliegender Patronenanschluss
64 Vertikal beweglicher Druckuftanschluss (oben) zur Fixierung der Filterpatrone und dicht gegenüber kalter und warmer Druckluft;
66 Seitlicher Druckluftanschluss für kalte und warme Druckluft, einschließlich Dichtung, und für die Ausrichtung/Zentrierung der Filterpatrone;
72 Resonanz der Kammer mit nassem Filter des Typs A (größte Ausführung)
74 Nutzbares Frequenzband
76 Resonanz der Kammer mit nassem Filter des Typs B (kleinste Ausführung)
82 Resonanz der Kammer mit trockenem Filter des Typs A
84 Nutzbares Frequenzband
86 Resonanz der Kammer mit trockenem Filter des Typs B

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Trocknen von geschlossenen Filtersystemen, insbesondere nach einem Waschen oder einer Funktionsprüfung, gekennzeichnet durch
Bereitstellen einer Kammer mit Mikrowellenantenne, ausgelegt zur Aufnahme eines Filtermoduls, wobei in der Kammer Zonen mit hoher und geringer Mikrowellenleistung hergestellt;
Bereitstellen einer Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz im Bereich von 2,3 bis 2,6 GHz in der Kammer;
Bereitstellen einer Einrichtung, welche die reflektierte Mikrowellenleistung ermittelt;
Einbringen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz, bei der die höchste Absorption von Leistung eintritt;
Durchleiten von Luft oder Gas durch den Filter, so dass verdampftes Wasser aus dem Gehäuse ausgetragen wird; weiteres Ermitteln und Nachregeln der Frequenz der Mikrowelle, bei der der höchste Energieeintrag in das vorhandere Wasser erfolgt, bis das Filtermodul trocken ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Feuchtigkeit des aus dem Filtermodul austretenden Gases ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kammer so ausgelegt ist, dass Bereiche des Filtermoduls mit einer Verklebung oder Abdichtung in Zonen mit geringer Mikrowellenleistung liegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz ein Halbleiter-Mikrowellengenerator ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Frequenzspektrum von 2,3 bis 2,6 GHz darauf untersucht wird, bei welcher diskreten Frequenz die vom Wasser absorbierte Mikrowellenleistung am größten ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das geschlossene Filtersystem ausgewählt ist aus Hohlfasermodulen für die Plasmapherese und Blutwäsche, Kerzenfilter für die Partikel- und Sterilfiltration, Einmalfiltermodulen.
7. Vorrichtung zum Trocknen von geschlossenen Filtersystemen, gekennzeichnet durch eine Kammer zur Aufnahme eines Filtermoduls; eine Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz im Bereich von 2,3 bis 2,6 GHz; eine Einrichtung zum Einbringen von Mikrowellen in die Kammer mit dem Filtermodul;
Einrichtungen zum Ermitteln der reflektierten Mikrowellenleistung und der Frequenz, bei der die reflektierte Leistung am geringsten ist; und
Einrichtungen zum Durchleiten von Luft oder Gas durch das Filtermodul. Vorrichtung zum Trocknen nach Anspruch 7, umfassend Einrichtungen zum rückgekoppelten Ermitteln und Nachführen der Frequenz auf eine Frequenz, bei der die reflektierte Leistung minimal ist. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Kammer berührungsfrei in Zonen mit hoher und niedriger Mikrowellenleistung unterteilt ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Kammer in Zonen mit hoher und niedriger Mikrowellenleistung unterteilt ist und so ausgelegt, dass nach Einsetzen des Filtermoduls die Bereiche mit Verklebung oder Abdichtungen in Zonen mit niedriger Mikrowellenleistung liegen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend Einrichtungen zum Ermitteln der Feuchtigkeit der Abluft oder des Abgases. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz ein Halbleiter- Mikrowellengenerator ist. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen einer diskreten Frequenz integriert Einrichtungen aufweist zum Bestimmen der absorbierten Leistung oder der reflektierten Leistung bei einer diskreten Frequenz. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die in der Kammer absorbierte Mikrowellenenergie anhand eines Streuparameters bestimmt wird. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14 zum Trocknen von Filtermodulen, die mit Kunstharz und/oder Klebstoff abgedichtet sind.
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