EP4536382A1 - Beschichtung von hohlfasermembranen in der medizintechnik - Google Patents

Beschichtung von hohlfasermembranen in der medizintechnik

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Publication number
EP4536382A1
EP4536382A1 EP23729788.2A EP23729788A EP4536382A1 EP 4536382 A1 EP4536382 A1 EP 4536382A1 EP 23729788 A EP23729788 A EP 23729788A EP 4536382 A1 EP4536382 A1 EP 4536382A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
coating material
coating
line
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
EP23729788.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Klewinghaus
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.)
Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Original Assignee
Fresenius Medical Care Deutschland 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 Fresenius Medical Care Deutschland GmbH filed Critical Fresenius Medical Care Deutschland GmbH
Publication of EP4536382A1 publication Critical patent/EP4536382A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • 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
    • B01D67/0088—Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
    • B01D69/106—Membranes in the pores of a support, e.g. polymerized in the pores or voids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/70—Polymers having silicon in the main chain, with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/28—Degradation or stability over time

Definitions

  • the present invention relates to a method for coating a, preferably porous and/or hydrophilic, hollow fiber membrane with a coating material according to claim 1, a hollow fiber membrane according to claim 21, a dialyzer according to claim 22 and a device according to claim 23 or according to the preamble or generic terms of these claims.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a hollow fiber membrane suitable for this treatment method.
  • a method for coating a, preferably porous and/or hydrophilic, hollow fiber membrane with a coating material is proposed.
  • the method according to the invention includes providing at least one hollow fiber membrane with a coating side to be coated and a secondary side opposite this, as well as providing the coating material.
  • hollow fiber membrane here, what has been said in this regard also applies in some embodiments to a large number of mostly parallel hollow fiber membranes, which, for. B. bundled, for example in a common housing, for example the filter housing, approximately as shown in section in Fig. 2B of US 10,583,458 B2. They can be coated simultaneously using the present invention. If there are several hollow fibers or hollow fiber membranes, the coating side can correspond to the side facing the inner lumen of the hollow fiber; the secondary side would be the outer lateral surface of the hollow fibers, alternatively the entire space within the housing, which is formed by the inner walls of the housing and the outer lateral surfaces of the Hollow fibers are formed or (co-)limited.
  • a dialyzer with a hollow fiber membrane according to the invention is proposed.
  • the coating side may be the blood side in these or any other embodiments.
  • a device for coating a hollow fiber membrane is proposed, which is configured to carry out the method according to the invention.
  • the object according to the invention has one or more features in a specific embodiment, it is also disclosed here that the object according to the invention expressly does not have exactly this or these features in other embodiments also according to the invention, e.g. B. in the sense of a disclaimer.
  • the opposite embodiment for example formulated as a negation, is also disclosed.
  • the device according to the invention is configured in some embodiments to carry out one, several or all of these method steps, in particular if these are steps that can be carried out automatically, in any combination or corresponding devices, which are preferably based on the name of the respective method step (e.g. "determination” as a method step and “device for determining” for the device, etc.) and which can also be part of the device (s) according to the invention or be connected to it in a signal connection, to be controlled accordingly.
  • the at least one hollow fiber membrane is arranged in a housing, such as a filter housing.
  • the at least one hollow fiber membrane is arranged in the housing, or filter housing, of a dialyzer.
  • the volume adjacent to or surrounding the side of the hollow fiber membrane that is not to be coated, also referred to herein as the secondary side, is in these embodiments preferably fluidically separated from an exterior of the housing or the dialyzer, e.g. B. by means of the housing.
  • the housing can have fluid line connections such as the compressed gas inlet or compressed gas outlet mentioned below, but can otherwise be fluidically separated.
  • the method of the invention further comprises exposing the hollow fiber membrane to centrifugal force during application of the coating material.
  • the hollow fiber membrane has a longitudinal direction with two longitudinally opposite ends, referred to herein as the first and second ends, respectively, wherein the coating material is brought into contact with the hollow fiber membrane at the first end for its application to the hollow fiber membrane for coating thereof .
  • the first end is or is placed closer to a rotation axis of the centrifugation than the second end.
  • the hollow fiber membrane is held in or on a first holding device for its coating.
  • the coating material is arranged in such a way that it moves along an inlet line, e.g. B. to be guided along the first holding device, for example through a lumen of the inlet line or the first holding device, to the first end of the hollow fiber membrane.
  • the inlet line can run inside or outside the first holding device. It can be identical to the first holding device or part of it.
  • the course of the inlet line has the height difference, or a part thereof.
  • a height difference can be an inclination of the inlet pipe relative to a horizontal or can be caused by this.
  • the inclination can refer to the entire inlet line, e.g. B. rising from bottom to top.
  • the inclination can refer to a section of the inlet line in which the inlet line, e.g. B. in side view, S-shaped, curved, etc.
  • the hollow fiber membrane is held in or on a second holding device for its coating.
  • a drain line is arranged, via which excess coating material is removed along the drain line, e.g. B. along the second holding device, for example through a lumen of the inlet line or the second Holding device, via the second end of the hollow fiber membrane is removed from this.
  • the drain line can run inside or outside the second holding device. It can be identical to the second holding device or part of it.
  • first height difference (the inlet line) also applies in some embodiments to the second height difference (the outlet line), and vice versa.
  • the inlet line and/or the outlet line have a first ventilation connection or a second ventilation connection through which gas is passively introduced into the inlet line during coating, e.g. B. as atmospheric air, can flow in or be actively supplied and / or gas can flow out passively or be actively removed from the drain line.
  • the first ventilation connection and/or the second ventilation connection is in fluid communication with the inlet line or the outlet line in each case in the upper half of the cross section of the inlet line or the outlet line. This means that the gas is supplied or removed in the upper half of the cross section of the inlet line or the outlet line.
  • the design and/or arrangement of the ventilation connections in the upper half of the inlet line or the outlet line can advantageously help prevent coating material from escaping via these ventilation connections while the centrifugal force acts on the coating material.
  • an advantageous angle of inclination of at least 10° of the ventilation connections relative to the vertical or vertical e.g. B. inclined towards, or away from, the axis of rotation of the centrifuge.
  • a purge gas is introduced into the hollow fiber membrane along the longitudinal direction of the hollow fiber membrane and in contact with the coating side to remove excess coating material from the
  • the purge gas is introduced during centrifugation or during a time during which no or no longer centrifugation is taking place.
  • the purging gas is introduced via a rotary feedthrough or by means of a line arranged according to the “Adams unique jump rope” principle.
  • the purging gas can be introduced via a guide that is resistant to rotation during rotation.
  • a rotary union allows fluids (gases, liquids) to pass in a sealed manner between a stationary body and a rotating body, or between bodies rotating in opposite directions.
  • a sliding seal-free flow centrifuge having a line for supplying and/or discharging at least one fluid from the separation unit to a fixed connection point is disclosed, for example, in EP 0 933133 B1 from Fresenius AG, the relevant disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the blood flow can be achieved in an ultra-low flow process of e.g. B. less than 1000 ml/min or even less than 500 ml/min, but is not limited to this, so that treatment is “minimally invasive” compared to standard treatment (low-flow ECMO) because it uses a smaller catheter for vascular access than with ECMO, which is also used for dialysis (e.g. Shaldon catheter (11-13.5 Fr).
  • Gas exchangers are usually manufactured in much smaller quantities than dialyzers. Their production therefore only has a low degree of automation. For this reason, gas exchangers are comparatively expensive to manufacture.
  • An advantage of the present invention can therefore be that the coating process can be automated, i.e. in particular without human intervention. This can help save time and costs.
  • a further advantage may be that a large number of coated dialyzers according to the invention can be produced, since several modules can be coated at the same time using the present invention. Since this can speed up the production of dialyzers suitable for gas exchange, this can also help save time and costs.
  • a further advantage of the present invention can be that solvent from the coating material, which filters through the hollow fiber membrane towards the secondary side and evaporates there when coating the coating side, can escape from the housing. This means that solvent residues that would otherwise remain in the dialyzer housing can be avoided. This can also help to increase patient safety and optimize the quality of the coating.
  • Fig. 2 shows an exemplary arrangement for carrying out the method according to the invention in an embodiment using a Device according to the invention in a first exemplary embodiment
  • Fig. 4b shows the arrangement of Fig. 4a in a second position
  • Fig. 5 shows the sequential principle of the anti-twist mechanism, also known as "Adam's unique jump rope"; and 6 shows an exemplary procedure within the framework of an embodiment of the method according to the invention, whereby only the expulsion of excess coating material B by introducing flushing gas S is described here.
  • FIG. 1 shows an exemplary sequence of a method according to the invention for coating a, preferably porous and/or hydrophilic, hollow fiber membrane 1 with a coating material B in an exemplary embodiment.
  • Method step M1 represents providing the hollow fiber membrane 1.
  • the hollow fiber membrane 1 can be arranged in a housing, such as a filter housing 50, for example of a dialyzer, for example as shown in the following figures.
  • the method step M3 includes that the hollow fiber membrane 1 is exposed to a centrifugal force during the application of the coating material B to one or at least one side of the hollow fiber membrane 1.
  • the coating material B is preferably only brought into contact with the hollow fiber membrane 1 when the centrifugal force begins, represented by method step M4. This can include that the coating material B cannot come into contact with the hollow fiber membrane 1, for example, before the onset of the centrifugal force, or not before at least 10% of the later maximum value of the centrifugal force is reached. For this purpose, in some embodiments of the method it can be provided that the coating material B must first overcome a first height difference H1 in order to reach the first end 10 of the hollow fiber membrane 1.
  • the drain line 75 is arranged and/or designed in such a way that the coating material B overcomes a second height difference H2 when flowing away from the second end 20 of the hollow fiber membrane 1, which results in a backflow of the coating material B to the second end 20 of the hollow fiber membrane 1 (after overcoming the second Height difference H2) prevented. It can be provided that the arrangement (see FIG. 2) of the drain line 75 or the design of the drain line 75 or its lumen (see FIG. 3) represents the second height difference H2 that has to be overcome for the coating material B.
  • the inlet line 65 and/or the outlet line 75 can each have a ventilation connection 80, in particular in the upper half of the cross section which is in fluid communication with the ventilation connection 80, with gas being supplied into the inlet line 65 during coating and/or where Gas is discharged from the drain line 75.
  • a purge gas S is introduced in the longitudinal direction L into the hollow fiber membrane 1 along the coated side in order to displace excess coating material B from the hollow fiber membrane 1.
  • This step can be done during centrifugation, i.e. H. while the centrifuge is still running and a centrifugal force is still acting.
  • the purge gas S can be supplied via an optional rotary feedthrough at the ventilation connection 80 or a line, which is optionally arranged at the ventilation connection 80 according to the “Adams unique jump rope” principle.
  • FIG. 2 shows an exemplary arrangement for carrying out the method according to the invention in one embodiment using a device 100 according to the invention in a first exemplary embodiment.
  • At least one, preferably porous and/or hydrophilic, hollow fiber membrane 1 is arranged in a filter housing 50. It has a longitudinal direction L with two ends 10, 20 opposite one another in the longitudinal direction L. At its first end 10, the hollow fiber membrane 1 is connected to a first holding device 60. The hollow fiber membrane 1 is fluidly connected to an inlet line 65. In this feed line 65, at least at the beginning of the method according to the invention, a coating material B, which can be or comprise silicone or a silicone solution, is provided. At its second end 20, the hollow fiber membrane 1 is optionally connected to a second holding device 70. The hollow fiber membrane 1 is optionally fluidly connected to a drain line 75. The drain line 75 will be discussed in more detail below.
  • the device 100 shown is now rotated about an axis of rotation R, i.e. here, for example, in a plane which is perpendicular to the plane of the drawing, with the first end 10 being arranged closer to the axis of rotation R than the second end 20, a centrifugal force acts on the in the coating material B provided to the inlet line 65 and presses it outwards and upwards against the first end 10 of the hollow fiber membrane 1.
  • This is shown by the upward-pointing white block arrow in FIG on the right side shows, one at the first end 10, one at the beginning of the feed line 65.
  • the coating material B continues to find its way along the coating side of the hollow fiber membrane 1 and through the filter housing 50 to the second end 20. Part of the coating material B remains as a coating on the coating side of the hollow fiber membrane 1. Coating material B that is not required for this purpose, i.e. excess coating material B, is pressed by means of the centrifugal force over the second end 20 of the hollow fiber membrane 1 and the second holding device 70 into the drain line 75 and is advantageously collected there. This is represented by the white block arrow pointing downwards.
  • the inlet line 65 is arranged and/or designed to rise from bottom to top.
  • the coating material B in order to reach the first end 10 of the hollow fiber membrane 1 from the right (e.g. from a container or a source) in FIG. 2, the coating material B must first overcome a first height difference H1. For example, a minimum flow is required - and thus a minimum filling height regarding the coating material B - and / or a minimum centrifugal force so that the coating material B can get into the clamped hollow fiber membrane 1. This advantageously prevents the coating material B from coming into contact with the hollow fiber membrane 1 before the device 100 starts rotating.
  • the drain line 75 is arranged and/or designed to slope down from top to bottom.
  • the coating material B emerges from the second end 20 of the hollow fiber membrane 1, it initially overcomes a second height difference H2. This advantageously prevents the coating material B from flowing back to or into the hollow fiber membrane 1 when the rotation of the device 100 is slowed down or stopped.
  • the inlet line 65 further has a first ventilation connection 80 on its upper cross section
  • the outlet line 75 also has a second ventilation connection 90 on its upper cross section.
  • gas e.g. B. as atmospheric air
  • flow in or actively e.g. B. as purge gas S as designated in Fig. 6, and / or gas passively flows out of the drain line 75 through the second ventilation connection 90 or is actively removed.
  • the arrangement and fluidic connection of the ventilation connections 80, 90 with the inlet line 65 and the outlet line 75 in each case in the upper half of the cross section can advantageously help prevent coating material B from escaping via these ventilation connections 80, 90 while the centrifugal force acts on the coating material B .
  • the possibility of passive ventilation can serve to avoid negative pressure, which could make it more difficult for coating material B to flow in the direction of the hollow fiber membrane 1.
  • the possibility of active ventilation can serve to expel excess coating material B from the hollow fiber membrane 1.
  • a control device 101 for carrying out the method and/or for controlling and/or regulating the device 100 is arranged next to it. This can be or include controlling or regulating the centrifugation, the introduction of the coating material B, the gas, the flushing gas S and/or the compressed gas D (see FIG. 6), in particular as described herein.
  • FIG. 2a shows a characteristic curve diagram determined in the experiment, which can help in designing the construction of the device 100 according to the invention in FIG. 2.
  • the distance radius r of the working point A from the rotation axis R is noted on the x-axis in the unit millimeters [mm], and on the y-axis the inclination angle of the inlet pipe in degrees [°].
  • the characteristic curves shown K1 to result For different rotation speeds in the unit revolution per minute [rpm], the characteristic curves shown K1 to result
  • Fig. 2b shows an exemplary arrangement of the
  • the height differences H1 and H2 also serve the purpose stated in FIG. 2 in the embodiment of FIG. 3.
  • the hollow fiber membrane 1 in the housing 50 is held in a first, here upright, position before centrifugation, and placed on a container with coating material B and fluidly connected to it.
  • the container can function as an inlet line 65 and have a first ventilation connection 80.
  • Figure 4b is supplemented by a drain line 75 at the second end 20 of the hollow fiber membrane 1, which was omitted from Figure 4a for reasons of space.
  • the drain line 75 has a second ventilation connection 90, which in this arrangement is preferably arranged in the lower cross section of the drain line 75 in order to prevent coating material B from escaping during centrifugation.
  • the hollow fiber membrane 1 can come into contact or come into contact for the first time with the coating material B, for example at its first end.
  • the hollow fiber membrane 1 is arranged more upright or vertically in the first position than in the second position.
  • Fig. 5 shows a sketch of the sequential principle of the anti-rotation mechanism.
  • the rotating disk was marked with an arrow and the front and back of the "rope" were each contrasted differently from one another.
  • the arrangement in a corresponds to the arrangement when the disk rotates by 0°, in b by 90°, in c from 180° etc. to i from 720°. It can be seen from the figure that the Arrangement at 0° (a) corresponds to the arrangement at 720° (i), i.e. the “rope” is not twisted any further.
  • the disk, or other rotating structure can be non-rotatably connected on its top side to the “rope”, a band, a cord, a line, or the like in a first connection point, while the “rope” is on the underside (or vice versa).
  • the disk rotating around its longitudinal axis during use is stationary with z.
  • a stationary housing section, directly or indirectly the footprint on the floor, etc. is connected in a second connection point.
  • the “rope” is guided at least in sections past a peripheral surface of the disc between these two connection points without being connected to the peripheral surface of the disc.
  • Fig. 6 shows an exemplary procedure within the framework of an embodiment of the method according to the invention, whereby only the expulsion of excess coating material B by introducing flushing gas S is described here, a process that follows or completes the actual coating.
  • a compressed gas outlet 95 for the compressed gas D is shown in FIG. 6 downstream of the compressed gas inlet 85.
  • the compressed gas outlet 95 is not closed. It can, as also shown as an example in FIG. 6, with be provided with a flow-limiting or slowing element, which here z. B. is designed as a throttle 97.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran (1) mit einem Beschichtungsmaterial (B), mit den Schritten : Bereitstellen der Hohlfasermembran (1) mit einer zu beschichtenden Beschichtungsseite und einer dieser entgegengesetzten Sekundärseite; Bereitstellen des Beschichtungsmaterials (B) und Aufbringen des Beschichtungsmaterials (B) auf die Beschichtungsseite, oder nur auf diese.

Description

Beschreibung
Beschichtung von Hohlfasermembranen in der Medizintechnik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran mit einem Beschichtungsmaterial gemäß Anspruch 1, eine Hohlfasermembran gemäß Anspruch 21, einen Dialysator gemäß Anspruch 22 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 23 bzw. gemäß jeweils der Oberbegriffe oder Gattungsbegriffe dieser Ansprüche.
Beim ECLS (extracorporeal lung support) wird dem in einer Gasaustauschvorrichtung extrakorporal fließenden Blut in Abhängigkeit von der Blutflussgeschwindigkeit Sauerstoff zugeführt (ECMO = extracorporeal membrane oxygenation) und/oder CO2 entzogen (ECCO2R = extracorporeal CO2 removal). Das Verfahren stellt für den Patienten eine in vielerlei Hinsicht vorteilhafte Alternative und/oder Ergänzung zur herkömmlichen mechanischen Beatmung dar.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Fertigen einer für diese Behandlungsmethode geeigneten Hohlfasermembran anzugeben.
Ferner sollen eine Membran, insbesondere eine Hohlfasermembran, ein Dialysator und eine Vorrichtung angegeben werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mittels des Verfahrens zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran mit einem Beschichtungsmaterial mit den Merkmalen des Anspruchs 1, mittels der Hohlfasermembran mit den Merkmalen des Anspruchs 21 und mittels des Dialysators mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst. Zudem wird sie gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 23.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran mit einem Beschichtungsmaterial vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst das Bereitstellen wenigstens einer Hohlfasermembran mit einer zu beschichtenden Beschichtungsseite und einer, dieser entgegengesetzten, Sekundärseite sowie das Bereitstellen des Beschichtungsmaterials.
Ferner ist von dem Verfahren das Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf genau eine oder wenigstens eine Seite der Hohlfasermembran, nämlich die Beschichtungsseite, oder nur auf diese Seite, nicht auch auf die Sekundärseite, umfasst. Das Beschichtungsmaterial kann geeignet sein und aufgebracht werden, um in einem späteren Gebrauch das Übertreten von Blutplasma durch die Poren der Hohlfasermembran in ihrem Gebrauch zu verringern.
Wenn hierin von einer Hohlfasermembran die Rede ist, so gilt das hierzu Ausgeführte in manchen Ausführungsformen auch für eine Vielzahl von zumeist parallel zueinander verlaufenden Hohlfasermembranen, die z. B. gebündelt, etwa in einem gemeinsamen Gehäuse, beispielsweise dem Filtergehäuse, vorliegen, etwa wie in Fig. 2B der US 10,583,458 B2 im Schnitt gezeigt. Sie können mittels der vorliegenden Erfindung gleichzeitig beschichtet werden. Liegen mehrere Hohlfasern oder Hohlfasermembranen vor, so kann die Beschichtungsseite jeweils die dem inneren Lumen der hohlen Faser zugewandten Seite entsprechen, die Sekundärseite wäre dabei die äußere Mantelfläche der Hohlfasern, alternativ der gesamte Raum innerhalb des Gehäuses, welcher durch die Gehäuseinnenwände und die äußeren Mantelflächen der Hohlfasern gebildet oder (mit-)begrenzt wird.
Erfindungsgemäß wird eine Hohlfasermembran vorgeschlagen, welche mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichtet wurde.
Erfindungsgemäß wird ein Dialysator mit einer erfindungsgemäßen Hohlfasermembran vorgeschlagen. Die Beschichtungsseite kann in diesen oder beliebigen anderen Ausführungsformen die Blutseite sein.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Beschichten einer Hohlfasermembran vorgeschlagen, welche zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert ist.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen können manche, einige oder alle der folgenden Merkmale in beliebiger Kombination aufweisen, soweit dies für den Fachmann nicht erkennbar technisch unmöglich ist.
Bei allen folgenden Ausführungen ist der Gebrauch des Ausdrucks „kann sein" bzw. „kann haben" usw. synonym zu „ist vorzugsweise" bzw. „hat vorzugsweise" usw. zu verstehen und soll erfindungsgemäße Ausführungsformen erläutern.
Wann immer hierin Zahlenworte genannt werden, so versteht der Fachmann diese als Angabe einer zahlenmäßig unteren Grenze. Sofern dies zu keinem für den Fachmann erkennbaren Widerspruch führt, liest der Fachmann daher beispielsweise bei der Angabe „ein" oder „einem" stets „wenigstens ein" oder „wenigstens einem" mit. Dieses Verständnis ist ebenso von der vorliegenden Erfindung mit umfasst wie die Auslegung, dass ein Zahlenwort wie beispielsweise „ein" alternativ als „genau ein" gemeint sein kann, wo immer dies für den Fachmann erkennbar technisch möglich ist. Beides ist von der vorliegenden Erfindung umfasst und gilt für alle hierin verwendeten Zahlenworte.
Wann immer hierin von Raumangaben, wie z. B. von „oben", „unten", „links" oder „rechts", die Rede ist, versteht der Fachmann hierunter die Anordnung in den hier angehängten Figuren und/oder im Gebrauchszustand. „Unten" ist dem Erdmittelpunkt oder dem unteren Rand der Figur näher als „oben".
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der vorliegenden Erfindung sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen und Ausführungsformen.
Wenn hierin von einer Ausführungsform die Rede ist, so stellt diese eine erfindungsgemäße, beispielhafte Ausführungsform dar, die nicht als beschränkend zu verstehen ist.
Wenn hierin offenbart ist, dass der erfindungsgemäße Gegenstand ein oder mehrere Merkmale in einer bestimmten Ausführungsform aufweist, so ist hierin jeweils auch offenbart, dass der erfindungsgemäße Gegenstand genau dieses oder diese Merkmale in anderen, ebenfalls erfindungsgemäßen Ausführungsformen ausdrücklich nicht aufweist, z. B. im Sinne eines Disclaimers. Für jede hierin genannte Ausführungsform gilt somit, dass die gegenteilige Ausführungsform, beispielsweise als Negation formuliert, ebenfalls offenbart ist.
Wenn hierin Verfahrensschritte genannt oder offenbart sind, so ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einigen Ausführungsformen konfiguriert, um einen, mehrere oder alle dieser Verfahrensschritte, insbesondere wenn dies automatisch durchführbare Schritte sind, in beliebiger Kombination auszuführen oder entsprechende Vorrichtungen, welche sich vorzugsweise namentlich an die Bezeichnung des jeweiligen Verfahrensschritts anlehnen (z. B. „Ermitteln" als Verfahrensschritt und „Vorrichtung zum Ermitteln" für die Vorrichtung, usw.) und welche ebenfalls Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung (en) sein oder hiermit in Signalverbindung verbunden sein können, entsprechend anzusteuern.
Wenn hierin von programmiert oder konfiguriert die Rede ist, so können diese Begriffe in manchen Ausführungsformen gegeneinander austauschbar sein.
Die Steuervorrichtung kann die Ausführung aller oder im Wesentlichen aller Verfahrensschritte veranlassen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Wesentlichen oder vollständig von der Steuervorrichtung ausgeführt werden. Es kann teilweise von der Steuervorrichtung ausgeführt werden, insbesondere können jene Schritte von der Steuervorrichtung ausgeführt werden, welche ein menschliches Zutun und/oder ein Bereitstellen nicht erfordern oder betreffen. Die Steuervorrichtung kann als reine Steuervorrichtung oder auch als Regelvorrichtung dienen. In manchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist oder umfasst das Beschichtungsmaterial eine Lösung, vorzugsweise eine Silikonlösung.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens ist die wenigstens eine Hohlfasermembran in einem Gehäuse, etwa einem Filtergehäuse, angeordnet.
In manchen Ausführungsformen ist die wenigstens eine Hohlfasermembran im Gehäuse, oder Filtergehäuse, eines Dialysators angeordnet.
Das der nicht zu beschichtenden Seite der Hohlfasermembran, hierin auch Sekundärseite genannt, anliegende oder diese umgebende Volumen ist in diesen Ausführungsformen vorzugsweise gegenüber einem Äußeren des Gehäuses oder des Dialysators fluidisch abgetrennt, z. B. mittels des Gehäuses. Das Gehäuse kann dabei Fluidleitungsanschlüsse wie den weiter unten genannten Druckgaszulauf oder Druckgasablauf aufweisen, im Übrigen aber fluidisch abgetrennt sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das erfindungsgemäße Verfahren weiter das Aussetzen der Hohlfasermembran während des Aufbringens des Beschichtungsmaterials einer Zentrifugalkraft.
In manchen Ausführungsformen weist die Hohlfasermembran eine Längsrichtung auf mit zwei einander in Längsrichtung gegenüberliegenden Enden, hierin als das erste bzw. das zweite Ende bezeichnet, wobei das Beschichtungsmaterial zu seinem Aufbringen auf die Hohlfasermembran zu deren Beschichten am ersten Ende mit der Hohlfasermembran in Kontakt gebracht wird. In einigen Ausführungsformen wird oder ist das erste Ende näher an einer Rotationsachse der Zentrifugation platziert als das zweite Ende.
In manchen Ausführungsformen des Verfahrens wird das Beschichtungsmaterial erst mit Einsetzen der Zentrifugalkraft, z. B. nicht vor, oder nicht, bevor mindestens 10 % des späteren Maximalwertes der Zentrifugalkraft erreicht wurde, mit der Hohlfasermembran in Kontakt gebracht. Von Vorteil kann hier weiter sein, dass das Beschichtungsmaterial zeitlich nicht zu früh mit der Hohlfasermembran in Kontakt kommt und nicht unkontrolliert in das zu beschichtende Membranmaterial eindringt.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens wird die Hohlfasermembran zu ihrem Beschichten in oder an einer ersten Haltevorrichtung gehalten. Dabei ist das Beschichtungsmaterial derart angeordnet, um mittels der Zentrifugalkraft entlang einer Zulaufleitung, z. B. entlang der ersten Haltevorrichtung, etwa durch ein Lumen der Zulaufleitung oder der ersten Haltevorrichtung, an das erste Ende der Hohlfasermembran geführt zu werden. Die Zulaufleitung kann innerhalb oder außerhalb der ersten Haltevorrichtung verlaufen. Sie kann mit der ersten Haltevorrichtung identisch oder Teil hiervon sein.
In manchen Ausführungsformen ist die Zulaufleitung derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass das Beschichtungsmaterial, um zum ersten Ende der Hohlfasermembran zu gelangen, zunächst eine erste Höhendifferenz überwinden muss. So bedarf es beispielsweise eines Mindestflusses - und damit einer Mindestfüllhöhe das Beschichtungsmaterial betreffend - und/oder einer Mindestzentrifugalkraft, damit das Beschichtungsmaterial unter Überwinden der Höhendifferenz in die eingespannte Hohlfasermembran hineingelangen kann.
In einigen Ausführungsformen weist der Verlauf der Zulaufleitung die Höhendifferenz, oder einen Teil hiervon, auf. Eine solche Höhendifferenz kann eine Neigung der Zulaufleitung bezogen auf eine Horizontale sein oder hierdurch bewirkt werden. Die Neigung kann sich auf die gesamte Zulaufleitung beziehen, die z. B. von unten nach oben ansteigend verläuft. Die Neigung kann sich auf einen Abschnitt der Zulaufleitung beziehen, in dem die Zulaufleitung, z. B. in Seitenansicht, S-förmig verläuft, gekrümmt verläuft, usw.
In manchen Ausführungsformen ist die Höhendifferenz, oder ein Teil hiervon, im Lumen der Zulaufleitung vorgesehen (im Sinne von vorhanden) oder durch dessen Ausgestaltung bewirkt. Die Höhendifferenz kann eine Stufe, eine Barriere oder dergleichen sein, oder hiervon bedingt sein, die es zu überwinden gilt. Die Höhendifferenz kann z. B. eine Lumenverengung, vor allem im unteren Bereich des die Verengung aufweisenden Querschnitts sein oder hierdurch bedingt sein.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens wird die Hohlfasermembran zu ihrem Beschichten in oder an einer zweiten Haltevorrichtung gehalten. Eine Ablaufleitung ist angeordnet, über welche mittels der Zentrifugalkraft überschüssiges Beschichtungsmaterial entlang der Ablaufleitung, z. B. entlang der zweiten Haltevorrichtung, etwa durch ein Lumen der Zulaufleitung oder der zweiten Haltevorrichtung, über das zweite Ende der Hohlfasermembran aus dieser abgeführt wird. Die Ablaufleitung kann innerhalb oder außerhalb der zweiten Haltevorrichtung verlaufen. Sie kann mit der zweiten Haltevorrichtung identisch oder Teil hiervon sein.
In manchen Ausführungsformen ist die Ablaufleitung derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass das Beschichtungsmaterial beim Abfließen, oder nach dem Abfließen, vom zweiten Ende der Hohlfasermembran eine zweite Höhendifferenz überwindet.
In einigen Ausführungsformen weist der Verlauf der Ablaufleitung die zweite Höhendifferenz, oder einen Teil hiervon, auf oder bewirkt diese.
In manchen Ausführungsformen ist die zweite Höhendifferenz, oder ein Teil hiervon, im Lumen der Ablaufleitung vorgesehen.
Was hierin zur ersten Höhendifferenz (der Zulaufleitung) ausgeführt ist, trifft in einigen Ausführungsformen auch auf die zweite Höhendifferenz (der Ablaufleitung) zu, und umgekehrt.
In einigen Ausführungsformen weisen die Zulaufleitung und/oder die Ablaufleitung einen ersten Belüftungsanschluss bzw. einen zweiten Belüftungsanschluss auf, durch welche beim Beschichten in die Zulaufleitung Gas passiv, z. B. als Atmosphärenluft, einströmen oder aktiv zugeführt werden kann und/oder aus der Ablaufleitung Gas passiv ausströmen oder aktiv abgeführt werden kann. In manchen Ausführungsformen steht der erste Belüftungsanschluss und/oder der zweite Belüftungsanschluss jeweils in der oberen Hälfte des Querschnitts der Zulaufleitung bzw. der Ablaufleitung mit der Zulaufleitung bzw. der Ablaufleitung in Fluidverbindung. Das heißt, das Gas wird jeweils in der oberen Hälfte jenes Querschnitts der Zulaufleitung bzw. der Ablaufleitung zu- bzw. abgeführt.
Diese Möglichkeit der passiven oder aktiven Be- und Entlüftung kann dem Vermeiden von Unterdrück dienen, welcher ein Nachströmen von Beschichtungsmaterial in Richtung Hohlfasermembran erschweren könnte.
Die Ausgestaltung und/oder Anordnung der Belüftungsanschlüsse in der oberen Hälfte der Zulaufleitung bzw. der Ablaufleitung kann vorteilhaft verhindern helfen, dass Beschichtungsmaterial über diese Belüftungsanschlüsse austritt, während die Zentrifugalkraft auf das Beschichtungsmaterial wirkt. Hierzu kann beispielsweise ein vorteilhafter Neigungswinkel von wenigstens 10° der Belüftungsanschlüsse gegenüber der Senkrechten oder der Vertikalen, z. B. geneigt hin zu, oder weg von, der Rotationsachse der Zentrifuge, gewählt sein.
Eventuell vorhandene Anschlüsse des Dialysierflüssigkeitskompartiments können dabei offen oder geschlossen sein.
In einigen Ausführungsformen des Verfahrens wird ein Spülgas entlang der Längsrichtung der Hohlfasermembran und in Kontakt mit der Beschichtungsseite in die Hohlfasermembran eingebracht, um überschüssiges Beschichtungsmaterial aus der
Hohlfasermembran zu verdrängen. In manchen Ausführungsformen wird das Spülgas während des Zentrifugierens oder während einer Zeit, während welcher nicht oder nicht mehr zentrifugiert wird, eingebracht.
In einigen Ausführungsformen wird das Spülgas über eine Drehdurchführung oder mittels einer nach dem „Adams unique jump rope"-Prinzip angeordneten Leitung eingebracht. Die Spülgaseinbringung kann über eine während der Rotation verdrehsichere Führung erfolgen.
Eine Drehdurchführung ermöglicht Fluiden (Gasen, Flüssigkeiten) den abgedichteten Übergang zwischen einem feststehenden Körper und einem rotierenden Körper, oder zwischen gegeneinander rotierenden Körpern.
Eine gleitdichtungsfreie Durchflusszentrifuge aufweisend eine Leitung zum Zu- und/oder Abführen mindestens eines Fluids von der Separationseinheit zu einer ortsfesten Anschlussstelle ist beispielsweise in der EP 0 933133 B1 der Fresenius AG offenbart, auf deren diesbezügliche Offenbarung hier vollumfänglich Bezug genommen wird.
In manchen Ausführungsformen wird das überschüssige Beschichtungsmaterial zunächst mittels des Spülgases mit einem ersten Druck, z. B. über eine vorbestimmte erste Dauer, ausgetrieben, anschließend mit einem zweiten Druck, z. B. über eine vorbestimmte zweite Dauer.
In manchen Ausführungsformen des Verfahrens wird unter Umgehung der Zulaufleitung mittels Druckgas ein Druck auf die Hohlfasermembran aufgebracht, welcher z. B. entlang der Umfangsrichtung der Hohlfasermembran auf diese wirkt, vorzugsweise also auf jener Seite der Hohlfasermembran, welche nicht die Beschichtungsseite ist. Hierzu kann Druckgas in das hierin beschriebene Gehäuse oder Filtergehäuse derart eingebracht werden, dass dieses über die Sekundärseite der Hohlfasermembran Druck auf die Hohlfasermembran ausübt. Das Druckgas kann dabei entlang der Längsrichtung der Hohlfaser an dieser entlangströmen und Druck entlang der Längs- und/oder Umfangsrichtung ausüben. Das Druckgas strömt dabei nicht durch die Zulaufleitung, oder nicht nur.
In einigen Ausführungsformen wird das Druckgas unter Umgehung der Ablaufleitung abgeführt, etwa aus dem die Hohlfasermembran umgebenden Gehäuse. Das Druckgas strömt dabei nicht durch die Ablaufleitung ab, oder nicht nur.
In manchen Ausführungsformen wird das Druckgas über einen Druckgaszulauf auf die Hohlfasermembran auf- oder z. B. in das Gehäuse eingebracht und über einen Druckgasablauf wieder ausgeleitet. Ist das Gehäuse als Dialysatorgehäuse ausgestaltet, so können Druckgaszulauf und Druckgasablauf die Zu- bzw. Ablaufleitung des Dialysierflüssigkeitskompartiments oder die Anschlüsse hierfür sein.
In einigen Ausführungsformen wird der Druckgasablauf zum oder beim Ausleiten des Druckgases nicht verschlossen, sondern allenfalls gedrosselt, etwa mittels einer Drossel. In das Gehäuse, welches die Hohlfasermembran umgibt, einströmendes Druckgas steht somit in einigen Ausführungsformen nicht im Gehäuse, sondern durchströmt dieses. Es ist in manchen Ausführungsformen am Ausströmen aus dem Gehäuse zu keinem Zeitpunkt gehindert. Das Vorbeistreichenlassen von Gas entlang der Membran der Hohlfaser, also auf der Sekundärseite, dient dem sofortigen Entfernen von Substanzen oder Produkten des Beschichtungsvorgangs aus der der Sekundärseite zugewandten Seite der Hohlfasermembran aus dem Gehäuse. Diese Substanzen, welche im späteren Gebrauch der Hohlfasermembran nicht mehr im Gehäuse vorliegen sollen, können auf diese Weise bereits teilweise aus dem Gehäuse entfernt werden, was ein anschließendes Primen oder Spülen zeitlich verkürzen kann. Erfolgt das Vorbeistreichen unter erhöhtem Druck, so kann dies bereits einem Übertreten von Beschichtungsmaterial von der Beschichtungsseite auf die Sekundärseite entgegenwirken.
Auf diese Weise kann in manchen Ausführungsformen die Eindringtiefe des Beschichtungsmaterials auf der Beschichtungsseite und in diese hinein kontrolliert beeinflusst werden. Weiterhin kann die erforderliche Zeit für einen Beschichtungsvorgang vorteilhaft verkürzt werden, indem Gasflussraten erhöht werden, was zunächst wegen des Flusswiderstands eine Druckerhöhung mit sich bringt. Durch Erhöhen des Drucks ebenfalls auf der Sekundärseite kann somit einer veränderten Eindringtiefe vorteilhaft entgegengewirkt werden.
In manchen Ausführungsformen wird die Hohlfasermembran vor dem Zentrifugieren in einer ersten Position gehalten, um mit dem Beschichtungsmaterial in Kontakt oder erstmals in Kontakt gebracht zu werden, etwa an ihrem ersten Ende. Zum Zentrifugieren und/oder durch das Zentrifugieren wird die Hohlfasermembran in eine hiervon verschiedene zweite Position gebracht.
In einigen Ausführungsformen ist die Hohlfasermembran in der ersten Position aufrechter oder vertikaler angeordnet als in der zweiten Position. In manchen Ausführungsformen des Verfahrens wird überschüssiges Beschichtungsmaterial mittels des Spülgases mit einem ersten Druck, beispielsweise über eine vorbestimmte erste Dauer, ausgetrieben. Der erste Druck kann z. B. zwischen 100 hPa und 400 hPa (0,1 bar und 0,4 bar) liegen, z. B. bei 200 hPa (0,2 bar). Bei Verdünnung z. B. des Silikons als Beschichtungsmaterial oder Teilen hiervon mit Lösungsmittel, oder auch bei manch anderen Beschichtungsmaterialien, wird in einigen Ausführungsformen das Lösungsmittel anschließend mit einem zweiten Druck, beispielsweis über eine vorbestimmte zweite Dauer, ausgetrieben. Dies erfolgt, um beim vorliegenden Beispiel die Vernetzung des Silikons über Luft- bzw. Umgebungsfeuchte voranzutreiben. Der zweite Druck kann z. B. über 400 hPa (0,4 bar) und z. B. unter 1000 hPa (1 bar) liegen, z. B. bei 500 hPa (0,5 bar). Dieser Druck kann zu einem Staudruck vor der Hohlfasermembran führen, der beiträgt, um einen Volumenstrom zu erzeugen.
In manchen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese eine Steuervorrichtung auf zum Steuern oder Regeln des Zentrifugierens, des Einbringens des Beschichtungsmaterials, des Gases, des Spülgases und/oder des Druckgases, insbesondere wie hierin beschrieben.
In einigen Ausführungsformen ist der erfindungsgemäße Dialysator zu seiner Verwendung bei der Dialyse, Hämodialyse, Hämofiltration oder Hämodiafiltration, insbesondere für die akute, die chronische Nierenersatztherapie oder für die kontinuierliche Nierenersatztherapie (CKRT = continuous kidney replacement therapy) ausgestaltet. In manchen Ausführungsformen wird zum Einbringen des Beschichtungsmaterials in oder an die Hohlfasermembran keine Pumpe verwendet.
In einigen Ausführungsformen besteht die Hohlfasermembran aus Polysulfon, aus Polyvinylpyrrolidon oder eine Mischung hieraus, oder weist wenigstens eines dieser Materialien oder die Mischung auf, insbesondere vor ihrer Beschichtung.
In manchen Ausführungsformen ist die Hohlfasermembran wie in der DE 10034 098 C2 ausgebildet, auf deren diesbezügliche Offenbarung hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
Manche oder alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen können einen, mehrere oder alle der oben und/oder im Folgenden genannten Vorteile aufweisen.
In den letzten Jahren ist nicht zuletzt aufgrund der Covidl9- Pandemie und aufgrund der weiter steigenden Bedeutung der COPD Erkrankung die CO2-Elimination aus dem Blut zunehmend in den Fokus gerückt. Der Blutfluss kann bei Verwendung einer erfindungsgemäß beschichteten Hohlfasermembran in einem Ultra-Low-Flow-Verfahren von z. B. weniger als 1000 ml/min oder sogar weniger als 500 ml/min betragen, ist darauf aber nicht limitiert, so dass eine Behandlung im Vergleich zur Standardbehandlung (Low-Flow ECMO) „minimalinvasiv", da mit einem kleineren Katheter für den Gefäßzugang als bei der ECMO, wie er auch für die Dialyse verwendet wird (z. B. Shaldon Katheter (11-13,5 Fr), durchgeführt werden kann.
Das Einsatzfeld der vorliegenden Erfindung kann daher insbesondere die Behandlung von Patienten mit dauerhaft atemwegsverengenden Lungenerkrankungen (Chronic Obstructive Pulmonary Disease/COPD) sein, darunter auch solche, die unter einer akuten Exazerbation, also einer deutlichen Verschlechterung des Krankheitsbilds, ihrer Erkrankung leiden. Die vorliegende Erfindung und ihre Vorzüge können somit einer Vielzahl von Patienten zugutekommen.
Zur Behandlung dieser Patienten können Gasaustauscher des Standes der Technik zum Einsatz kommen. Üblicherweise werden Gasaustauscher in wesentlich kleineren Stückzahlen als Dialysatoren hergestellt. Deren Herstellung weist daher nur einen geringen Automatisierungsgrad auf. Aus diesem Grund sind Gasaustauscher vergleichsweise teuer in der Herstellung. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung kann somit darin bestehen, dass das Beschichtungsverfahren automatisiert, also insbesondere ohne menschliches Zutun erfolgen kann. Dies kann helfen Zeit und Kosten einzusparen.
Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass eine hohe Stückzahl von erfindungsgemäßen, beschichteten Dialysatoren hergestellt werden kann, da mittels der vorliegenden Erfindung mehrere Module gleichzeitig beschichtet werden können. Da hierdurch die Herstellung der zum Gasaustausch geeigneten Dialysatoren beschleunigt werden kann, kann dies ebenfalls helfen, Zeit und Kosten einzusparen.
Während der Beschichtung der Beschichtungsseite der Hohlfasermembran wird die dort befindliche Luft über die Membran in Richtung Sekundärseite verdrängt. Würde ein Abströmen von der Sekundärseite aus dem Gehäuse verhindert, könnte es zu Lufteinschlüssen in der Hohlfasermembran kommen, welche für einen Patienten während einer späteren Behandlung mittels der beschichteten Hohlfasermembran gefährlich werden könnten. Mit der vorliegenden Erfindung kann dies vorteilhaft verhindert oder zumindest verringert werden. Dies kann zu einer erhöhten Patientensicherheit beitragen.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung kann darin bestehen, dass Lösungsmittel aus dem Beschichtungsmaterial, welches beim Beschichten der Beschichtungsseite über die Hohlfasermembran in Richtung Sekundärseite filtriert und dort verdampft, aus dem Gehäuse entweichen kann. Damit können Lösungsmittelrückstände, die sonst im Dialysatorgehäuse verbleiben würden, vermieden werden. Auch dies kann vorteilhaft dazu beitragen, die Patientensicherheit zu erhöhen sowie die Qualität der Beschichtung zu optimieren.
Alle mit den erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Vorteile lassen sich in bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ungeschmälert auch mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen erzielen, und umgekehrt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren rein exemplarisch beschrieben. In ihnen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten. Es gilt:
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran mit einem Beschichtungsmaterial in einer beispielhaften Ausführungsform;
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten beispielhaften Ausführungsform;
Fig. 2a zeigt ein im Versuch ermitteltes Kennliniendiagramm, welches bei der Auslegung der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise der Fig. 2, helfen kann;
Fig. 2b zeigt eine beispielhafte Anordnung der Zulaufleitung zur Veranschaulichung des Arbeitspunkts;
Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Ausfuhren des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform;
Fig. 4a zeigt eine weitere beispielhafte Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Ausführungsform unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten beispielhaften Ausführungsform, wobei diese in einer ersten Position gezeigt ist;
Fig. 4b zeigt die Anordnung der Fig. 4a in einer zweiten Position;
Fig. 5 zeigt das sequenzielle Prinzip des Verdrehschutzmechanismus, bekannt auch als „Adams unique jump rope"; und Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes Vorgehen im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei hier nur das Austreiben von überschüssigem Beschichtungsmaterial B durch Einbringen von Spülgas S beschrieben wird.
Fig. 1 zeigt einen beispielhaften Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran 1 mit einem Beschichtungsmaterial B in einer beispielhaften Ausführungsform.
Hierbei wird auf die Bezugszeichen der Vorrichtung 100 und Komponenten in den folgenden Figuren Bezug genommen.
Verfahrensschritt M1 repräsentiert ein Bereitstellen der Hohlfasermembran 1. Die Hohlfasermembran 1 kann in einem Gehäuse, etwa einem Filtergehäuse 50, beispielsweise eines Dialysators, angeordnet sein, beispielsweise wie in den folgenden Figuren dargestellt.
Verfahrensschritt M2 repräsentiert ein Bereitstellen des Beschichtungsmaterials B. Das Beschichtungsmaterial B kann hierbei eine Lösung, vorzugsweise eine Silikonlösung, sein oder umfassen.
Ein Aufbringen des Beschichtungsmaterials B auf genau eine oder wenigstens eine Seite der Hohlfasermembran 1, welche als Beschichtungsseite dient, ist im Verfahrensabschnitt MA repräsentiert. Der Verfahrensabschnitt MA kann aus einem oder mehreren der folgenden Verfahrensschritte bestehen oder diese umfassen. Hierbei sei angemerkt, dass die Begriffe „Seite" und „Ende" jeweils der Hohlfasermembran 1 hierin verschiedene Bedeutungen haben, wie hierin erläutert ist, und daher nicht gleichzusetzen sind.
Das der nicht zu beschichtenden Sekundärseite der Hohlfasermembran 1 anliegende Volumen ist vorzugsweise gegenüber einem Äußeren eines Gehäuses, z. B. des Filtergehäuses 50, oder eines Dialysators getrennt.
Der Verfahrensschritt M3 umfasst, dass die Hohlfasermembran 1 während des Aufbringens des Beschichtungsmaterials B auf eine oder wenigstens eine Seite der Hohlfasermembran 1, einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird.
Die Zentrifugalkraft bewirkt, dass das Beschichtungsmaterial B, das zu seinem Aufbringen zuerst mit einem ersten Ende 10 der Hohlfasermembran 1 in Kontakt gebracht wird, welches näher an einer Rotationsachse R der Zentrifugation liegt als ein zweites Ende 20 der Hohlfasermembran 1, sich auf das zweite Ende 20 hinzubewegt. Das zweite Ende 20 ist dabei in Längsrichtung L der Hohlfasermembran 1 dem ersten Ende 10 gegenüberliegend angeordnet.
Das Beschichtungsmaterial B wird vorzugsweise erst mit Einsetzen der Zentrifugalkraft mit der Hohlfasermembran 1 in Kontakt gebracht, dargestellt durch den Verfahrensschritt M4. Dies kann umfassen, dass das Beschichtungsmaterial B beispielsweise nicht vor Einsetzen der Zentrifugalkraft, oder nicht, bevor mindestens 10 % des späteren Maximalwertes der Zentrifugalkraft erreicht ist, mit der Hohlfasermembran 1 in Kontakt kommen kann. Zu diesem Zweck kann in einigen Ausführungsformen des Verfahrens vorgesehen sein, dass das Beschichtungsmaterial B zunächst eine erste Höhendifferenz H1 überwinden muss, um zum ersten Ende 10 der Hohlfasermembran 1 zu gelangen.
In manchen Ausführungsformen kann die Hohlfasermembran 1 zu ihrem Beschichten in oder an einer ersten Haltevorrichtung 60 gehalten werden, wobei das Beschichtungsmaterial B angeordnet ist, um mittels der Zentrifugalkraft entlang einer Zulaufleitung 65, z. B. entlang der ersten Haltevorrichtung 60, etwa durch ein Lumen der Zulaufleitung 65, an das erste Ende 10 der Hohlfasermembran 1 geführt zu werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Anordnung (siehe Fig. 2) der Zulaufleitung 65 oder die Ausgestaltung der Zulaufleitung 65 oder deren Lumens (siehe Fig. 3) die erste Höhendifferenz H1 darstellt, die es für das Beschichtungsmaterial B zu überwinden gilt.
In diesem Verfahrensschritt M4 wird die Hohlfasermembran 1 optional ferner in oder an einer zweiten Haltevorrichtung 70 gehalten, wobei in oder an dieser eine Ablaufleitung 75 angeordnet ist, über welche mittels der Zentrifugalkraft das Beschichtungsmaterial B, entlang der Ablaufleitung 75, z. B. entlang der zweiten Haltevorrichtung 70 vom zweiten Ende 20 der Hohlfasermembran 1 abgeführt wird.
Die Ablaufleitung 75 ist in manchen Ausführungsformen derart angeordnet und/oder ausgestaltet, dass das Beschichtungsmaterial B beim Abfließen vom zweiten Ende 20 der Hohlfasermembran 1 eine zweite Höhendifferenz H2 überwindet, welche einen Rückfluss des Beschichtungsmaterials B zum zweiten Ende 20 der Hohlfasermembran 1 (nach Überwinden der zweiten Höhendifferenz H2) verhindert. Es kann vorgesehen sein, dass die Anordnung (siehe Fig. 2) der Ablaufleitung 75 oder die Ausgestaltung der Ablaufleitung 75 oder deren Lumens (siehe Fig. 3) die zweite Höhendifferenz H2 darstellt, die es für das Beschichtungsmaterial B zu überwinden gilt.
Die Zulaufleitung 65 und/oder die Ablaufleitung 75 können in manchen Ausführungsformen jeweils einen Belüftungsanschluss 80 aufweisen, insbesondere in deren oberen Hälfte jenes Querschnitts, welcher in Fluidverbindung mit dem Belüftungsanschluss 80 steht, wobei beim Beschichten in die Zulaufleitung 65 Gas zugeführt wird und/oder wobei aus der Ablaufleitung 75 Gas abgeführt wird.
Im optionalen Verfahrensschritt M5 wird ein Spülgas S in Längsrichtung L in die Hohlfasermembran 1 entlang der beschichteten Seite eingebracht, um überschüssiges Beschichtungsmaterial B aus der Hohlfasermembran 1 zu verdrängen. Dieser Schritt kann noch während des Zentrifugierens erfolgen, d. h. während die Zentrifuge noch läuft und eine Zentrifugalkraft noch wirkt. Hierbei kann das Spülgas S über eine optionale Drehdurchführung am Belüftungsanschluss 80 oder eine Leitung, welche optional nach dem „Adams unique jump rope"-Prinzip am Belüftungsanschluss 80 angeordnet wird, zugeführt werden.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 in einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
Wenigstens eine, vorzugsweise poröse und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran 1 ist in einem Filtergehäuse 50 angeordnet. Sie weist eine Längsrichtung L mit zwei einander in Längsrichtung L gegenüberliegenden Enden 10, 20 auf. An ihrem ersten Ende 10 ist die Hohlfasermembran 1 mit einer ersten Haltevorrichtung 60 verbunden. Die Hohlfasermembran 1 steht fluidisch mit einer Zulaufleitung 65 in Verbindung. In dieser Zulaufleitung 65 wird zumindest zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Beschichtungsmaterial B, welches Silikon oder eine Silikonlösung sein oder umfassen kann, bereitgestellt. An ihrem zweiten Ende 20 ist die Hohlfasermembran 1 optional mit einer zweiten Haltevorrichtung 70 verbunden. Die Hohlfasermembran 1 steht optional fluidisch mit einer Ablaufleitung 75 in Verbindung. Auf die Ablaufleitung 75 wird im Folgenden detaillierter eingegangen.
Wird die gezeigte Vorrichtung 100 nun um eine Rotationsachse R rotiert, also hier exemplarisch in einer Ebene, welche senkrecht zur Zeichenebene steht, wobei das erste Ende 10 näher an der Rotationsachse R angeordnet ist als das zweite Ende 20, so wirkt eine Zentrifugalkraft auf das in der Zulaufleitung 65 bereitgestellte Beschichtungsmaterial B und drückt es nach außen und oben gegen das erste Ende 10 der Hohlfasermembran 1. Dies ist durch den nach oben weisenden weißen Blockpfeil in der Fig. 2 dargestellt, wobei Fig. 2 nicht ganz zutreffend zwei Volumen an Beschichtungsmaterial B auf der rechten Seite zeigt, eines am ersten Ende 10, eines zu Beginn der Zulaufleitung 65. Tatsächlich wäre während der Rotation eher ein durchgehender Film zwischen diesen beiden Volumina, nicht jedoch eine Unterbrechung des durch die Zentrifugation zu entstehenden Stroms an Beschichtungsmaterial B zwischen ihnen zu erwarten. Das Beschichtungsmaterial B findet weiter seinen Weg entlang der Beschichtungsseite der Hohlfasermembran 1 und durch das Filtergehäuse 50 hindurch bis zum zweiten Ende 20. Dabei bleibt ein Teil des Beschichtungsmaterials B als Beschichtung auf der Beschichtungsseite der Hohlfasermembran 1 haften. Hierzu nicht benötigtes, also überschüssiges Beschichtungsmaterial B wird mittels der Zentrifugalkraft über das zweite Ende 20 der Hohlfasermembran 1 und die zweite Haltevorrichtung 70 hinweg in die Ablaufleitung 75 gedrückt und dort vorteilhafterweise aufgefangen. Dies ist durch den nach unten weisenden weißen Blockpfeil dargestellt.
Im Beispiel der Fig. 2 ist die Zulaufleitung 65 von unten nach oben ansteigend angeordnet und/oder ausgestaltet. Somit muss das Beschichtungsmaterial B, um in Fig. 2 von rechts (etwa aus einem Behälter oder einer Quelle) kommend, zum ersten Ende 10 der Hohlfasermembran 1 zu gelangen, zunächst eine erste Höhendifferenz H1 überwinden. Es bedarf also beispielsweise eines Mindestflusses - und damit einer Mindestfüllhöhe das Beschichtungsmaterial B betreffend - und/oder einer Mindestzentrifugalkraft, damit das Beschichtungsmaterial B in die eingespannte Hohlfasermembran 1 hineingelangen kann. Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass das Beschichtungsmaterial B vor Einsetzen der Rotation der Vorrichtung 100 mit der Hohlfasermembran 1 in Kontakt kommt.
Dies kann ein unkontrolliertes, auch zeitlich bedingtes Eindringen des Beschichtungsmaterials in das zu beschichtende Membranmaterial verhindern. Erreicht werden kann hiermit, dass möglichst alle Fasern der Hohlfasermembran 1 gleichzeitig oder aber unmittelbar nacheinander in Kontakt mit dem Beschichtungsmaterial B kommen. Das im Beschichtungsmaterial enthaltene Lösungsmittel filtriert sonst möglicherweise unkontrolliert über die Hohlfasern der Hohlfasermembran 1 ab und führt zu einem Eindicken des zumeist als Lösung vorliegenden Beschichtungsmaterials B.
Weiter ist im Beispiel der Fig. 2 die Ablaufleitung 75 von oben nach unten abfallend angeordnet und/oder ausgestaltet. Somit überwindet das Beschichtungsmaterial B, wenn es am zweiten Ende 20 der Hohlfasermembran 1 austritt, zunächst eine zweite Höhendifferenz H2. Dadurch wird vorteilhaft vermieden, dass das Beschichtungsmaterial B beim Verlangsamen oder Beenden der Rotation der Vorrichtung 100 zur oder in die Hohlfasermembran 1 zurückfließt.
Die Zulaufleitung 65 weist im Beispiel der Fig. 2 an ihrem oberen Querschnitt weiter einen ersten Belüftungsanschluss 80 auf, die Ablaufleitung 75 einen zweiten Belüftungsanschluss 90 ebenfalls an ihrem oberen Querschnitt. Durch den ersten Belüftungsanschluss 80 kann beim Beschichten in die Zulaufleitung 65 passiv Gas, z. B. als Atmosphärenluft, einströmen oder aktiv, z. B. als Spülgas S wie in Fig. 6 bezeichnet, zugeführt werden und/oder durch den zweiten Belüftungsanschluss 90 aus der Ablaufleitung 75 Gas passiv ausströmen oder aktiv abgeführt werden.
Die Anordnung und fluidische Verbindung der Belüftungsanschlüsse 80, 90 mit der Zulaufleitung 65 bzw. der Ablaufleitung 75 jeweils in der oberen Hälfte des Querschnitts kann vorteilhaft verhindern helfen, dass Beschichtungsmaterial B über diese Belüftungsanschlüsse 80, 90 austritt, während die Zentrifugalkraft auf das Beschichtungsmaterial B wirkt. Die Möglichkeit der passiven Be- und Entlüftung (in der Fig. 2 dargestellt durch schwarze Blockpfeile) kann dem Vermeiden von Unterdrück dienen, welcher ein Nachströmen von Beschichtungsmaterial B in Richtung Hohlfasermembran 1 erschweren könnte. Die Möglichkeit der aktiven Be- und Entlüftung (in der Fig. 2 dargestellt durch schwarze Blockpfeile) kann dem Austreiben von überschüssigem Beschichtungsmaterial B aus der Hohlfasermembran 1 dienen.
Schematisch stark vereinfacht ist eine Steuervorrichtung 101 zum Durchführen des Verfahrens und/oder zum Steuern und/oder Regeln der Vorrichtung 100 neben dieser angeordnet. Dies kann ein Steuern oder Regeln des Zentrifugierens, des Einbringens des Beschichtungsmaterials B, des Gases, des Spülgases S und/oder des Druckgases D (siehe hierzu Fig. 6), insbesondere wie hierin beschrieben, sein oder umfassen.
Fig. 2a zeigt ein im Versuch ermitteltes Kennliniendiagramm, welches bei der Auslegung der Konstruktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 der Fig. 2 helfen kann.
Der maximale Steigungswinkel der Zulaufleitung 65, der dabei vom Beschichtungsmaterial B überwunden werden kann, wird über eine Formel durch Gleichsetzen der horizontalen Komponente der Hangabtriebskraft an der Steigung mit der Zentrifugalkraft an diesem Arbeitspunkt A (siehe Fig. 2b) ermittelt.
Auf der x-Achse ist der Entfernungsradius r des Arbeitspunkts A von der Rotationsachse R in der Einheit Millimeter [mm] notiert, auf der y-Achse der Steigungswinkel der Zulaufleitung in Grad [°]. Für verschiedene Rotationsgeschwindigkeiten in der Einheit Umdrehung pro Minute [U/min] ergeben sich die gezeigten Kennlinien K1 bis
K8.
So entspricht im Diagramm der Fig. 2a:
K1 50 U/min,
K2 100 U/min,
K3 150 U/min,
K4 200 U/min,
K5 250 U/min,
K6 300 U/min,
K7 350 U/min, und
K8 400 U/min.
Fig. 2b zeigt eine beispielhafte Anordnung der
Zulaufleitung 65 zur Veranschaulichung des Arbeitspunkts A.
Der Arbeitspunkt A bildet den höchsten Kontaktpunkt des Beschichtungsmaterials B im Vorratsbehälter 30, wenn Rotation vorliegt. Es bildet sich eine parabolische Füllkurve im Vorratsbehälter 30 aus, die ebenfalls von x und der Rotationsgeschwindigkeit abhängt. Der Arbeitspunkt A beschreibt den Punkt, ab dem diese Füllhöhe überschritten wird und das Beschichtungsmaterial B vom Vorratsbehälter 30 in die Zulaufleitung 65 übertritt.
Fig. 3 zeigt eine weitere beispielhafte Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
Es wird auf die Bezugszeichen und die Beschreibung zur Fig. 2 Bezug genommen. Im Gegensatz zur Fig. 2 sind im Beispiel der Fig. 3 exemplarisch beide der Höhendifferenzen H1, H2 im Lumen der Zulaufleitung 65 bzw. der Ablaufleitung 75 vorgesehen. Die Höhendifferenz H1, H2 kann eine Stufe, eine Barriere oder dergleichen sein, oder hiervon bedingt sein, die es zu überwinden gilt. Die Höhendifferenz H1, H2 kann z. B. eine Lumenverengung, vor allem im unteren Bereich des die Verengung aufweisenden Querschnitts sein oder hierdurch bedingt sein. In den Beispielen der Fig. 2 und der Fig. 3 gilt H1 = H2, dies kann in anderen Ausführungsformen anders sein.
Die Höhendifferenzen H1 bzw. H2 dienen auch in der Ausführungsform der Fig. 3 dem zu Fig. 2 angegebenen Zweck.
Fig. 4a zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ausführungsform unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 in einer dritten beispielhaften Ausführungsform.
Es wird auf die Bezugszeichen und Ausführungen der Fig. 2 und Fig. 3 Bezug genommen.
Im Beispiel der Fig. 4a wird die Hohlfasermembran 1 im Gehäuse 50 vor dem Zentrifugieren in einer ersten, hier aufrechten, Position gehalten, und auf einen Behälter mit Beschichtungsmaterial B gesetzt und mit diesem fluidisch verbunden. Der Behälter kann als Zulaufleitung 65 fungieren und einen ersten Belüftungsanschluss 80 aufweisen.
Zum Zentrifugieren und/oder durch das Zentrifugieren wird die
Hohlfasermembran 1 in eine hiervon verschiedene zweite Position gebracht (siehe Fig. 4b), dargestellt durch den geschwungenen Pfeil.
Fig. 4b zeigt die Anordnung der Fig. 4a in der zweiten Position, in welche sie zum Zentrifugieren und/oder durch das Zentrifugieren gebracht wurde.
Die Figur 4b ist ergänzt um eine Ablaufleitung 75 am zweiten Ende 20 der Hohlfasermembran 1, welche in der Fig. 4a aus Platzgründen weggelassen wurde. Die Ablaufleitung 75 weist einen zweiten Belüftungsanschluss 90 auf, welcher in dieser Anordnung vorzugsweise im unteren Querschnitt der Ablaufleitung 75 angeordnet ist, um ein Austreten von Beschichtungsmaterial B während des Zentrifugierens zu vermeiden.
In der zweiten Position kann die Hohlfasermembran 1 mit dem Beschichtungsmaterial B in Kontakt oder erstmals in Kontakt kommen, etwa an seinem ersten Ende.
Den Fig. 4a und Fig. 4b ist zu entnehmen, dass die Hohlfasermembran 1 in der ersten Position aufrechter oder vertikaler angeordnet ist als in der zweiten Position.
Fig. 5 zeigt eine Skizze des sequenziellen Prinzips des Verdrehschutzmechanismus.
Zur besseren Übersichtlichkeit wurde die rotierende Scheibe mit einem Pfeil versehen und die Vorder- und Rückseite des „rope" jeweils voneinander verschieden kontrastiert. Die Anordnung in a entspricht dabei der Anordnung bei einer Rotation der Scheibe von 0°, in b von 90°, in c von 180° usw. bis in i von 720°. Es ist der Figur zu entnehmen, dass die Anordnung bei 0° (a) der Anordnung bei 720° (i) entspricht d. h. das „rope" nicht weiter verdreht ist.
Die Scheibe, oder andere rotierende Struktur, kann dabei auf ihrer Oberseite mit der „rope", einem Band, einer Schnur, einer Leitung, oder dergleichen drehfest in einer ersten Verbindungsstelle verbunden sein, während die „rope" auf der Unterseite (oder umgekehrt) der im Gebrauch um ihre Längsachse rotierenden Scheibe ortsfest mit z. B. einem ruhenden Gehäuseabschnitt, direkt oder indirekt der AufStellfläche auf dem Boden, usw. in einer zweiten Verbindungsstelle verbunden ist. Die „rope" wird dabei zumindest abschnittsweise an einer Umfangsfläche der Scheibe vorbei zwischen diesen beiden Verbindungsstellen vorbeigeführt ohne hierbei mit der Umfangsfläche der Scheibe verbunden zu sein.
Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes Vorgehen im Rahmen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei hier nur das Austreiben von überschüssigem Beschichtungsmaterial B durch Einbringen von Spülgas S beschrieben wird, ein Vorgang, der sich an das eigentliche Beschichten anschließt oder dieses abschließt.
Beim Vorgehen gemäß Fig. 6 wird ein äußerer Druck P an die Spülgasleitung angelegt, welche über den ersten Belüftungsanschluss 80 stromauf der Hohlfasermembran 1 mit der Zulaufleitung 65 in Fluidverbindung steht.
Zugleich wird ein äußerer Druck P an den Druckgaszulauf 85 angelegt, welcher nicht über den ersten
Belüftungsanschluss 80 stromauf der Hohlfasermembran 1 mit der Zulaufleitung 65 in Fluidverbindung steht, sondern direkt mit der Hohlfasermembran 1, hier bevorzugt mit deren Sekundärseite.
Auf diese Weise wird ein Gas, welches nicht zum Ausspülen von überschüssigem Beschichtungsmaterial B dient, zum Erzeugen von Druck auf die Sekundärseite aufgebracht, weshalb es hierin auch als Druckgas D bezeichnet wird.
Der äußere Druck P, wie in den beiden vorangegangenen Absätzen genannt, kann derselbe sein, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Ist gewünscht, dass der äußere Druck P sowohl in der Zulaufleitung 65 als auch im Druckgaszulauf 85 derselbe ist, so bietet sich z. B. die in Fig. 6 gezeigt Leitungskoppelung an, mittels welcher sowohl das Spülgas S als auch das Druckgas D über eine gemeinsame Quelle geliefert wird und folglich unter demselben Druck P stehen. In Fig. 6 ist dies erkennbar der Fall, was zudem aus dem eine Gasströmung andeutenden Pfeil mit Bezugszeichen D+S erkennbar ist, der stromab in einen Pfeil für eine Strömung nur von D sowie in einen Pfeil für eine Strömung nur von S zerfällt.
Damit herrscht auf beiden Seiten der Hohlfasermembran 1 ein nahezu einheitlicher Druck P, was vor Leckagen wie auch vor weiterem Eindringen des Beschichtungsmaterials B auf die Beschichtungsseite schützt.
Ein Druckgasablauf 95 für das Druckgas D ist in Fig. 6 stromab des Druckgaszulaufs 85 gezeigt. In der hier gezeigten Ausführungsform ist der Druckgasablauf 95 nicht verschlossen. Er kann, wie in Fig. 6 ebenfalls exemplarisch gezeigt, mit einem strömungsbegrenzenden oder -verlangsamenden Element versehen sein, das hier z. B. als Drossel 97 ausgeführt ist.
Bezugszeichenliste
1 Hohlfasermembran
10 erstes Ende
20 zweites Ende
30 Vorratsbehälter
50 Filtergehäuse
60 erste Haltevorrichtung
65 Zulaufleitung
70 zweite Haltevorrichtung
75 Ablaufleitung
80 erster Belüftungsanschluss für Spülgas
85 Druckgaszulauf für Druckgas
90 zweiter Belüftungsanschluss für Spülgas
95 Druckgasablauf für Druckgas
97 Drossel
100 Vorrichtung
101 Steuervorrichtung
A Arbeitspunkt
B Beschichtungsmaterial
D Druckgas H1 erste Höhendifferenz
H2 zweite Höhendifferenz
K1 bis K8 Kennlinien
L Längsrichtung
MA Verfährensabschnitt;
Aufbringen des Beschichtungsmaterials
M1 bis M5 Verfährensschritte
P äußerer Druck
R Rotationsachse r Entfernungsradius zur Rotationsachse
S Spülgas

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Beschichten einer, vorzugsweise porösen und/oder hydrophilen, Hohlfasermembran (1) mit einem Beschichtungsmaterial (B), mit den Schritten: - Bereitstellen der Hohlfasermembran (1) mit einer zu beschichtenden Beschichtungsseite und einer dieser entgegengesetzten Sekundärseite; - Bereitstellen des Beschichtungsmaterials (B); und - Aufbringen des Beschichtungsmaterials (B) auf die Beschichtungsseite der Hohlfasermembran (1) oder nur auf diese.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschichtungsmaterial (B) eine Lösung, vorzugsweise eine Silikonlösung, ist oder umfasst.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Hohlfasermembran (1) in einem Gehäuse, etwa einem Filtergehäuse (50), angeordnet ist.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend den Schritt: - Aussetzen der Hohlfasermembran (1) einer Zentrifugalkraft während des Aufbringens des Beschichtungsmaterials (B).
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Hohlfasermembran (1) eine Längsrichtung (L) aufweist mit zwei einander in Längsrichtung (L) gegenüberliegenden ersten und zweiten Enden (10, 20), wobei das Beschichtungsmaterial (B) zu seinem Aufbringen am ersten Ende (10) mit der Hohlfasermembran (1) in Kontakt gebracht wird und wobei das erste Ende (10) näher an einer Rotationsachse (R) der Zentrifugation platziert wird als das zweite Ende (20).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das Beschichtungsmaterial (B) erst mit Einsetzen der Zentrifugalkraft mit der Hohlfasermembran (1) in Kontakt gebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Hohlfasermembran (1) zu ihrem Beschichten in oder an einer ersten Haltevorrichtung (60) gehalten wird, wobei das Beschichtungsmaterial (B) angeordnet ist, um mittels der Zentrifugalkraft entlang einer Zulaufleitung (65) an das erste Ende (10) der Hohlfasermembran (1) geführt zu werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Zulaufleitung (65) derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass das Beschichtungsmaterial (B), um zum ersten Ende (10) der Hohlfasermembran (1) zu gelangen, zunächst eine erste Höhendifferenz (H1) überwinden muss.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Verlauf der Zulaufleitung (65) die Höhendifferenz (H1), oder einen Teil hiervon, aufweist.
10. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Höhendifferenz (H1), oder ein Teil hiervon, im Lumen der Zulaufleitung (65) vorgesehen oder vorhanden ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Hohlfasermembran (1) zu ihrem Beschichten in oder an einer zweiten Haltevorrichtung (70) gehalten wird, wobei eine Ablaufleitung (75) angeordnet ist, über welche mittels der Zentrifugalkraft überschüssiges Beschichtungsmaterial (B) entlang der Ablaufleitung (75) über das zweite Ende (20) der Hohlfasermembran (1) aus dieser abgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Ablaufleitung (75) derart angeordnet und/oder ausgestaltet ist, dass das Beschichtungsmaterial (B), beim Abfließen, oder nach dem Abfließen, vom zweiten Ende (20) der Hohlfasermembran (1) eine zweite Höhendifferenz (H2) überwindet.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Verlauf der Ablaufleitung (75) die zweite Höhendifferenz (H2), oder einen Teil hiervon, aufweist.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die zweite Höhendifferenz (H2), oder ein Teil hiervon, im Lumen der Ablaufleitung (75) vorgesehen oder vorhanden ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei die Zulaufleitung (65) und/oder die Ablaufleitung (75) einen ersten Belüftungsanschluss (80) bzw. einen zweiten Belüftungsanschluss (90) aufweist, wobei einem Gas ermöglicht wird, beim Beschichten in die Zulaufleitung (65) einzuströmen, oder dieser zugeführt zu werden und/oder wobei dem Gas ermöglicht wird, aus der Ablaufleitung (75) auszuströmen, oder aus dieser abgeführt zu werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der erste Belüftungsanschluss (80) und/oder der zweite Belüftungsanschluss (90) in der oberen Hälfte des Querschnitts der Zulaufleitung (65) bzw. der
Ablaufleitung (75) mit der Zulaufleitung (65) bzw. der Ablaufleitung (75) in Fluidverbindung steht.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Spülgas (S) in Längsrichtung (L) der Hohlfasermembran (1) in die Hohlfasermembran (1) entlang und in Kontakt mit der Beschichtungsseite eingebracht wird, um überschüssiges Beschichtungsmaterial (B) aus der Hohlfasermembran (1) zu verdrängen.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 17, wobei mittels Druckgas (D), z. B. senkrecht zur Längsrichtung (L) der Hohlfasermembran (1), Druck auf Letztere aufgebracht wird, welches unter Umgehung der Zulaufleitung (65) eingebracht wird, vorzugsweise auf der Sekundärseite der Hohlfasermembran (1).
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei ein Druckgasablauf (95) zum oder beim Ausleiten des Druckgases (D) aus dem Gehäuse nicht verschlossen, sondern allenfalls gedrosselt wird, etwa mittels einer Drossel (97).
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 19, wobei die Hohlfasermembran (1) vor dem Zentrifugieren in einer ersten Position gehalten wird, um mit dem Beschichtungsmaterial (B) in Kontakt gebracht zu werden, und wobei die Hohlfasermembran (1) zum Zentrifugieren in eine zweite Position gebracht wird, wobei die Hohlfasermembran (1) in der ersten Position aufrechter angeordnet ist als in der zweiten.
21. Hohlfasermembran (1), beschichtet mittels des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
22. Dialysator mit einer Hohlfasermembran (1) nach Anspruch 21.
23. Vorrichtung (100) zum Beschichten einer Hohlfasermembran (1), konfiguriert zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
24. Vorrichtung (100) nach Anspruch 23, aufweisend eine Steuervorrichtung (101) zum Steuern oder Regeln des Zentrifugierens, des Einbringens des Beschichtungsmaterials (B), des Gases, des Spülgases (S) und/oder des Druckgases (D).
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