NO780441L - Langstrakt kjerneloes bunt av hule, semipermeable filamenter til bruk som fluidumatskillende element i et diffusjonsapparat, samt fremgangsmaate til fremstilling av samme - Google Patents

Abstract

Viktig informasjon. Av arkivmessige grunner har Patentstyret for denne allment tilgjengelige patentsøknad kun tilgjengelig dokumenter som inneholder håndskrevne anmerkninger, kommentarer eller overstrykninger, eller som kan være stemplet "Utgår" eller lignende. Vi har derfor måtte benytte disse dokumentene til skanning for å lage en elektronisk utgave.Håndskrevne anmerkninger eller kommentarer har vært en del av saksbehandlingen, og skal ikke benyttes til å tolke innholdet i dokumentet.Overstrykninger og stemplinger med "Utgår" e.l. indikerer at det under saksbehandlingen er kommet inn nyere dokumenter til erstatning for det tidligere dokumentet. Slik overstrykning eller stempling må ikke forstås slik at den aktuelle delen av dokumentet ikke gjelder.Vennligst se bort fra håndskrevne anmerkninger, kommentarer eller overstrykninger, samt eventuelle stemplinger med "Utgår" e.l. som har samme betydning.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en langstrakt, kjerneløs bunt av hule, semipermeable filamenter til bruk som fluidumatskillende element i et diffusjonsapparat, samt én fremgangsmåte til fremstilling av samme.

Kunstige nyresystemer omfatter dialysatorer eller membran-diffusjonsinnretninger hvorigjennom blod fra en pasient strømmer til behandling. En dialysatortype er kjent som en hulfiber-dialysator.

En hulfiber-dialysator omfatter et langstrakt hus med

stort sett sylindrisk form hvori mange meget fine, hule og semipermeable fibrer er anbrakt og festet til huset ved deres ender. Blod fra pasienten strømmer gjennom dialysatoren i fibrenes indre. Dialyseoppløsning strømmer gjennom dialysatoren om og i berøring med fibrene, slik at avfallsprodukter opptas fra blodet og fjernes fra dialysatoren.

Fibrene fremstilles ut fra et langt, hult filament av cello-fan eller av et cellulosederivat såsom "Cuprophan". Filamentet er kontinuerlig og leveres på en spole.

Under fremstilling av dialysatoren er det upraktisk å skjære over filamentet til individuelle fibrer, gruppere eller bunte fibrene og deretter sette sammen dialysatoren. Ifølge en kjent fremgangsmåte til bunting av fibrene utformes filamentet til en spolebunt ved å vikle filamentet på et hjul, gripe det oppviklete filament ved to punkter, hvoretter spolebunten tas av hjulet. Spolebunten trekkes deretter inn i et sylindrisk hus. I denne form er filamentet stadig kontinuerlig, men etter ytterligere bearbeidelse skjæres spolebuntens ombøyete ender av på en slik måte at det dannes fibrer med åpne ender. Som det vil fremgå kan det bare fremstilles ett apparat av hver spolebunt.

I andre kjente viklesystemer vikles filamentet opp på en bæreinnretning som til slutt blir en del av apparatet. I dia- lyseapparatet er denne bæreinnretning imidlertid et inaktivt element som opptar plass og derved minsker apparatets effek^-tivitet.

Hulfiberdialysatorer i diffusjonsapparater fremstilles

av fiberbunter som er anbrakt stort sett parallelt med buntens lengdeakse. Som følge av dette dannes det ved bruk forholdsvis uhomogene strømningsmellomrom om fibrenes ytre, hvor dialyse^eller andre oppløsninger, som passerer utvendig på fibrene,

kan utføre shuntstrømninger, hvorved det frembringes uensartede og dårlige dialyseresultater. Det dannes også stagnasjonsområder i dialysatoren, noe som kan fremme blodstørkning.

I visse handelsvanlige hulfiberdialysatorer anvendes det fibrer fremstilt av celluloseacetat, som deretter regenereres til cellulose. Disse fibrer er når de er våte meget bløte, og de danner ikke en god og stort sett selvbærende fibermatriks til dannelse av stort sett homogene strømningskanaler gjennom fiberbunten.

Følgelig har de langsgående anordnete og parallelle fibere bunter, særlig når de er fremstilt av cellulose regenerert av en celluloseester, oppvist frirom for dialyse samt egenskaper med hensyn til blodstørkning, som ligger under det optimale.

Dessuten sammenpakkes de bløte cellulosefilamenter slik at det frembringes en uønsket lav "tomromsandel" (som er den andel av fiberbunten som ikke er opptatt av fibrer og som i en dialysator utgjør strømningsbanen for dialysef luidet).. Idet de våte og bløte filamenter ikke er særlig selvbærende dersom det skal anvendes en tomromsandel på helt opp til 0,4, blir de bløte filamenters tendens til å muliggjøre dannelse av fluidum-shuntbaner gjennom rommet mellom filamentene meget uttalt.

Stivere, hule cellulosefilamenter kan oppnås ved hjelp av den såkalte kuprammoniumregenererte celluloseprosess, som er en velkjent prosess. Slike filamenter er kommersielt tilgjengelige, f.eks. fra Enka GlansztoffA.G. i Wuppertal, Forbundsrepublikken Tyskland. Disse fibrer har imidlertid vært vanskelig å samle

på kommersiell basis til en effektiv dialysator.

Ifølge oppfinnelsen er det frembrakt en filamentbunt som kan fremstilles slik som beskrevet og samles til en dialysator eller et annet diffusjonsapparat, såsom en oksygenator, et apparat for omvendt osmose, et ultrafiltreringsapparat eller liknende. Filterbunten ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at dens tomromsandel er større enn 0,4, fortrinnsvis minst 0,6.

Derved oppnås det et ønskelig stort volum for dialyseopp-løsningen, slik at denne kan sive gjennom bunten utvendig på filamentene, slik at diffusjonsbetingelsene bedres. Fortrinnsvis anvendes det forholdsvis stive filamenter, såsom filamenter av kuprammoniumregenert cellulose, polykarbonatfilamenter eller andre filamenter med liknende stivhet, for å oppnå selvbærende filamenter i bunten, når filamentene er våte.

Dessuten inneholder filamentbunten ifølge oppfinnelsen filamenter hvorav størstedelen danner en vinkel (fortrinnsvis på

ca. 1-5°) i forhold til buntens lengdeakse, og filamentene krysser nabofilamenter uten å være sammenvevet med disse,

idet hvert av filamentene stort sett inntar individuelle, parallelle og flate plan. Resultatet av dette er at det dannes en meget god og stort sett mer ensartet konfigurasjon i strøm-ningsrommet utvendig på filamentene i bunten, noe som resulterer i en vesentlig forbedring av diffusjons- og dialysebeting-elsene.

Ifølge oppfinnelsen er det frembrakt en langstrakt og kjerneløs bunt av hule, stort sett langsgående og semipermeable filamenter som er uten direkte mekanisk fastgjøring til hverandre, og som er velegnet som det fluidumatskillende element i et diffusjonsapparat. Filamentene er anbrakt i bunten slik at størstedelen og fortrinnsvis så å si alle fiberlengdene og filamentenes hovedretning danner en vinkel i forhold til filamentbuntens lengdeakse, idet filamentene er anbrakt kryssende og liggende henover tilstøtende filamenter. Videre løper størstedelen av de individuelle filamenter i bunten fortrinnsvis henover ca. 15-50% av filamentbuntens bredde.

Filamentenes kryssende og vinkelmessig forskjøvne forhold frembringer følgelig en spesiell struktur i forbindelse med langsgående og ikke sammenføyete filamentbunter, hvorved det frembringes en vesentlig forbedring med hensyn til dialyseopp-løsningens strømningsforhold i mellomrommet mellom filamentene i bunten.

Fortrinnsvis løper de individuelle filamenter henover ca. 2-3 5% av buntens bredde.

Som et ytterligere kjennetegnende trekk ved den ovenfor omtalte struktur er størstedelen og fortrinnsvis så å si alle filamenter anbrakt under stort sett samme vinkel i forhold til buntens lengdeakse og også under en vinkel i forhold til et plan gjennom buntens lengdeakse, hvilket plan står vinkelrett på de plan som inneholder de individuelle filamenter. Fortrinnsvis vil et slikt sentralplan som står vinkelrett på de individuelle filamenters plan skjære fra 20 til 35% av filamentene med henblikk på å frembringe en bunt, som har meget god fluidum-strømningsbane, særlig for dialyseoppløsning, gjennom bunten og utvendig på filamentene.

Et ytterligere kjennetegnende trekk ved de foretrukne filamentbunter ifølge oppfinnelsen består i at disse oppviser en økt motstand mot å bli trukket fra hverandre på grunn av buntenes spesielle struktur, i en retning på tvers av lengdeaksen og parallelt med de plan som inneholder de individuelle filamenter, sammenliknet med retningen på tvers av lengdeaksen og vinkelrett på de plan som inneholder de individuelle filamenter. Filamentbuntene ifølge oppfinnelsen oppviser således en økt og selvstendig selvbærende egenskap til tross for at filamentene er ikke-vevete og uten direkte mekanisk fastgjøring til hverandre. Filamentene søker derfor å forbli sammen i en sammenhengende og velordnet bunt, mens denne samles til en dialysator.

Fortrinnsvis er tomromsandelen som nevnt ovenfor i bunten ifølge oppfinnelsen større enn 0,4, og fortrinnsvis ligger andelen mellom ca. 0,6 og 0,8. Som følge av dette er det mer plass for dialyseoppløsning eller et annet fluidum som passerer gjennom bunten mellom filamentene, og derved frembringes det en forbedret strømningsbane, som særlig frembringer god adgangs-mulighet for dialyseoppløsningen til filamentene i buntens sentrale område. I kjente filamentbunter kan tomromsandelen være så lav som 0,1.

Fortrinnsvis er skjæringsvinkelen mellom filamentene og et annet sett av parallelle plan, som står vinkelrett på det sett plan som inneholder de individuelle filamenter, ca. 1-5° og helst 2-3°.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et perspektivriss av den ene side av et vikleapparat til bruk ved fremstilling av filamentbunter ifølge oppfinnelsen og viser et oppspolingshjul, to filamentforsynings-spoler samt en filamentføring. Fig. 2 viser et skjematisk perspektivriss ay et driysystem for drift av oppspolingshjulet samt for bevegelse av filament-føringen. Fig. 3 viser et perspektivriss, delvis i snitt, av et system med to kamskiver til styring av bevegelsene for fila-mentføringene på hver side av apparatet. Fig. 3a viser et alternativt system med bare en kamskive til styring av føringene. Fig. 4 viser et forstørret perspektivriss av en filament-føringskonstruksjon.

Fig. 5 viser et sideriss av oppspolingshjulet.

Fig. 6 viser et snitt etter linjen 6-6 i fig. 5 og viser en nav- og låsemekanisme for oppspolingshjulet. Fig. 7 viser et sterkt forstørret sideriss av en del av oppspolingshjulet. Fig. 8 viser et snitt etter linjen 8-8- i fig. 7 og viser filamentoverkryssingen. Fig. 9 viser et perspektivriss av en delt bøssing til bruk ved bunting av filamentet med henblikk på avskjæring til fibrer. Fig. 10 viser et enderiss av den delte bøssing med den ene side åpnet. Fig. 11 viser et skjematisk riss av en filamentbunt ifølge oppfinnelsen og viser det typiske arrangement av noen få av filamentene i bunten.

Fig. 12 viser et snitt etter linjen 12-12 i fig. 11.

Fig. 13 viser et perspektivriss av en dialysator hvori

en filamentbunt ifølge oppfinnelsen blir anvendt.

Fig. 1 viser et vikleapparat 10 som omfatter et stativ 12 som på begge sider er utstyrt med en viklemekanisme. Stativet omfatter en kasseliknende hovedseksjon 14 som er understøttet av to ben 16 og 18. En styrekonsoll og monteringsseksjon 20 for tilførselsspoler blir båret på en konsolliknende måte fra den bakre ende av stativets hovedseksjon 14.

To stort sett like viklemekanismer er anordnet på hver sin side av stativet. Dersom det er ønskelig kan det således utføres to vikleoperasjoner samtidig.

Hver viklemekanisme omfatter en øvre og en nedre spole-bæreaksel 22 respektivt 24, som rager utad til siden fra mon-teringsseks jonen 20. To filamenttilførselsspoler 26 og 28, som hver bærer et påviklet, kontinuerlig og hult filament, er mon tert på akslene 22 og 24. Filamenter 30 og 32 løper fra spolene gjennom en filamentfører 34 og til et drevet oppspolingshjul 36. En transparent beskyttelsesskjerm 38 med to adgangsdører 38a og 38b blir båret av stativets hovedseksjon slik at før-ingen og oppspolingshjulet er innelukket.

Oppspolingshulets 36 dreining og filamentføringens 34 bevegelser styres av et drivsystem som er omsluttet av stativets hovedseksjon 14. Drivsystemet omfatter en elektromotor 40 som driver både oppspolingskonstruksjonen og føringskonstruksjonen. Motorens omløpstall kan variere mellom 0 og 2000 omdr./min.

Motoren 4 0 er forbundet med oppspolingshjulet via et gear og et registerreimsystem slik som beskrevet nedenfor. Motoren 4 0 er forbundet med et reduksjonsgear 4 2 av snekketype, som har et utvekslingsforhold på 5:1 og som har et utgangstannhjul

44. En fortannet utgangsdrivreim 46 er ført om tannhjulet 44

og om et drevet tannhjul 48, som er montert på en tverr- eller mellomaksel 50. Et utgangstannhjul 52 er montert på tverr-akselen 50 og er forbundet med en omløpstallteller 54 ved hjelp av en reim 56. Gearsystemet er anordnet slik at telleren er synkronisert med oppspolingshjulet, slik at telleren angir oppspolingshjulets omløpstall.

Et oppspolingshjul-drivtannhjul 58 er også montert på akselen 50 og er forbundet med en oppspolingshjul-drivaksel 60 ved hjelp av et tannhjul 62 på akselen 50 samt en registerreim 64. Oppspolingshjulet 36 er montert på den ene ende av akselen 60. Oppspolingshjulet drives således av motoren 4 0 via reduk-sjonsgearet 42, tannhjulet 44, reimen 46 og tannhjulet 48, via akselen 50, tannhjulet 58, reimen 64 og tannhjulet 62 samt via akselen 60. Ved hjelp av dette system kan omløpshjulet drives med omløpstall mellom 0 og 4 00 omdr./min.

Filamentføringen 34 er montert slik at den bringer filamentet til å bevege seg frem og tilbake eller i sideretningen i-forhold til oppspolingshjulet 36 med en hastighet som står i forhold til oppspolingshjulets dreining. Motoren 4 0 driver filamentføringen via en variabel hastighetsregulering 64 som er montert på motoren 40. Hastighetsreguleringen omfatter en manuell hastighetsinnstiller 65 og et utgangstannhjul 66, og utgangshjulets 66 omløpstall kan innstilles mellom 0 og 400 omdr./min. En registerdrivreim 68 er ført om utgangshjulet 66 og om et mindre, drevet hjul 70. For hvert omløp av utgangs-

tannhjulet 66 dreier det drevne tannhjul 70 seg 2,25 ganger,

og det er således frembrakt et utvekslingsforhold på 2,25:1. Det drevne tannhjul 70 er festet på den ene ende av en aksel 72 som løper inn i en gearkasse 74. En annen aksel 76, som flukter med akselen 72, løper ut av gearkassen, og et tannhjul 78 er festet til den ytterste ende av akselen 76. En dreibar kamdrivaksel 80 løper oppad fra gearkassen 74 og drives av akselen 72. Et ikke vist konisk tannhjulsarrangement er anordnet inne i gearkassen for drift av akslene 76 og 80.

En annen registerreim 82 er ført om tannhjulet 78 og et tannhjul 84 for drift av en annen dreibar kamdrivaksel 86 samt en teller 88 gjennom et gearkassearrangement 89, som er anordnet på liknende måte som den som nettopp er beskrevet i forbindelse med gearkassen 74. Telleren 88 er synkronisert med akslenes 80 og 86 dreining, som i sin tur står i forhold til førearmens svingehastighet, slik at telleren angir hastigheten for fila-mentførearmens frem- og tilbakebevegelse eller svinging.

Fig. 3 viser at hver av akslene 8 0 og 8 6 øverst bærer en kamskive 90 respektivt 92, som styrer svingingen av føringen 34 samt filamentene. En støtstang 94 løper fra det indre av stativ^seksjonen 14 gjennom en sidevegg 14a og er i sin ytre ende forbundet med føringen 34. I den indre ende danner stangen 94 anlegg mot en kamfølger 96 som er forspent mot kammen 90 ved hjelp av en skruetrykkfjær 98 som danner anlegg mot en lager-plate 100 og kamfølgeren 96. Dreining av kamskiven 90 bringer stangen 94 til å bevege seg frem og tilbake, og den ikke viste filamentførearm på apparatets annen side er styrt på liknende måte av kamskiven 92.

Med dette arrangement kan førearmens svingningshastighet reguleres mellom 0 og 900 svingninger pr. min.

Ifølge en alternativ kamskivekonstruksjon som er vist i fig. 3a anvendes det bare én kamskive 102 som er utstyrt med et spor. I denne konstruksjon inngår det bare en drivaksel 80a som driver kamskiven som på sin side styrer to støtstenger 93a og 94a.

Som det vil fremgå kan kamdrivakselens 8 0 hastighet i forhold til oppspolingshjulets drivaksel 60 reguleres og innstilles ved hjelp av hastighetsinnstilleren 65. Dersom det ikke foretas en innstilling eller regulering, vil forholdet mellom førearmens svinging og oppspolingshjulets dreining bli konstant uansett oppspolingshjulets hastighet. Bruken av innstilleren 65 muliggjør imidlertid en innstilling og styring av forholdet mellom førearmens svinging og oppspolingshjulets dreining.

Førearmkonstruksjonen 34 er montert på yttersiden av side-veggen 14a ved hjelp av en vertikalt innstillbar monteringsplate 101, en dreibart regulerbar sideplate 102 samt en frem- og til-bakeinnstillbar bæreplate 104. En øvre filamentfølerkontakt 106 er montert på oversiden av platen 104, mens en nedre filament-følerkontakt 108 blir båret av og er anbrakt under platen 104. Hver av disse kontakter omfatter et bladliknende organ 110 som er forspent i retning mot filamentet og som er i berøring med filamentet 30 eller 32 og avføler dettes nærvær. I tilfelle av at filamentet brister under oppspolingen, beveger organet 110 seg .oppad og aktiverer derved ikke viste innretninger til utkopling av drivsystemet og til pålegging av en styrt bremse-virkning på tilførselsspoleakslene samt på oppspolingshjulet for å nedbringe brudd i filamenter på andre oppspolingshjul til et minimum.

En langstrakt og svingbar førearm 112 er dreibart montert i sin bakre ende på bæreplaten 104 foran kontakten 106 ved hjelp av en tapp 114. Støtstangen 94 er forbundet med armen i et punkt mellom armens ender ved hjelp av et universalledd 116. Et hode

112a på førearmens fremre ende bærer øvre og nedre fjærliknende filamentføringer, såsom en føring 118, som samvirker med andre fjærliknende filamentføringer, såsom en føring 119, som er forbundet med kontaktene 106 og 108. Når støtstangen 94 beveger seg frem og tilbake, svinger hodet 112 frem og tilbake på en måte som styres av kamskiven 90.

Oppspolingshjulet 36 omfatter som vist i fig. 5 og 6 en filamentoppspolingsplate 120 samt et nav- og låsesystem 122 til avtakbar festing av platen på apparatet.

Platen 120 har en stor, sirkelformet og sentralt anbrakt åpning som avgrenser en innvendig kant 124, og platen har seks bæreseksjoner 126, 128, 130, 132, 134 og 135. Hver av disse seksjoner er anbrakt radialt utad fra platens sentrum og jevnt fordelt langs platens omkrets.

På hver av platens bæreseksjoner er det montert en V-formet filamentbærekonstruksjon, såsom en konstruksjon 136 på seksjonen 126. Hver av disse bærekonstruksjoner omfatter to utadragende, U-formete filamentstøtter 138 og 14 0 som hver avsluttes i en nedre eller indre avfaset kant 138a og 140a. Hver av støttene er festet til platen 120 ved hjelp av skrueopptakende åpninger i denne. Som det fremgår av fig. 5 kan filamentbærekonstruksjonene være flyttbart anbrakt i en av tre forskjellige radiale stillinger. Filamentstøttene 138 og 140 kan således flyttes fra den viste indre stilling til en mellomstilling ved 142 og 144 eller til en ytterstilling ved 146 og 148. Ved slike forandringer av stillingene kan lengden av filamentbuntene mellom støtteinn-rethingene minskes ellerøkes. F.eks. kan lengden av buntene mellom to på hverandre følgende støtteinnretninger økes ved å bevege støttene radialt utad. Dette muliggjør fremstilling av hulfiber-dialysatorer av forskjellig lengde.

Systemet 122 til festing av platen 120 på maskinen er

vist både i fig. 5 og i fig. 6. Dette system omfatter en nav-konstruksjon 150 som er festet på den ene ende av akselen 60

ved hjelp av en settskrue 151. Navkonstruksjonen omfatter et knappliknende legeme 152 som er utstyrt med en flens og som en hjulliknende bæreplate 154 er festet til. Bæreplaten omfatter tre radiale eiker 156, 158 og 160 som hver er utstyrt med en langstrakt førespalte 162. Platens ytterste omkrets er L-formet i snitt og avgrenser en aksial eller sideveis løpende ansats 164 samt en ringformet ansats 166.

Oppspolingsplaten 120 for oppspolingshjulet er anordnet slik at innerkanten 124 kan innpasses på ansatsen 164 slik at platen danner anlegg mot den ringformete ansats 166. Denne pasning hindrer radiale bevegelser av platen 120 i forhold til navet 150. Platen 120 er avtagbart festet, men i drivforbindelse med navkonstruksjonen ved hjelp av seks tapper, såsom en tapp 167a, som løper utad fra ansatsen 166 og som står i inngrep med seks åpninger, såsom en åpning 167b, i platen 120.

Tre stort sett radiale låsearmer 168, 170 og 172 er inn-rettet til å feste oppspolingsplaten 120 til bæreplaten 154 ved å hindre aksiale bevegelser av oppspolingsplaten i forhold til ansatsen 166. Disse armer er festet i deres indre ender til navet 150 ved hjelp av en tapp, såsom en tapp 174 i fig. 6,

samt et dreibart krageliknende legeme 176. Hver av armene bærer en føreblokk, såsom en blokk 178 i fig. 6, som beveger seg radialt i spalten 162 i bæreplaten 154. Føreblokken 178

er festet til armen og ligger i spalten ved hjelp av en tapp 180. Hver av disse låsearmer har en slik lengde at når armene

er i den radialt utadskjøvete og låsende stilling, er den ytre ende av hver arm anbrakt radialt utad over ansatsen 164, og armenden ligger hen over platen 120. Med denne innretning kan armen låse og holde fast oppspolingsplaten 120 på opp-spolingsmaskinen i fast forbindelse med akselen 60.

Kragen 176 er dreibar i forhold til akselen 60 og bære-armene, såsom armen 160 i fig. 6. Som det fremgår av fig. 5 fastlegger en stoppetapp 18 2 grensene for kragens 17 6 bevegelser, og kragen kan holdes fast i den låste stilling av en ikke vist, fjærbelastet hakemekanisme. I den i fig. 5 med heltrukne linjer viste stilling er arraene anbrakt for fastlåsing av platen i stilling. En dreining av kragen 17 6 bringer armene til å trekke seg tilbake og føreblokkene, såsom blokken 178 i fig. 6, glir i spalten 162 inntil armenes ytre ender beveger seg innenfor den indre kant av ansatsen 164. Med låsearmene trukket tilbake kan oppspolingsplaten 120 tas av fra apparatet ved å trekke den aksialt utad.

Under oppspolingsapparatets betjening og funksjon monteres de to filamentspoler på akslene 22 og 24, og hvert filament trekkes gjennom filamentføringen 34 og startes på oppspolingshjulet 36. Maskinen igangsettes slik at motoren dreier oppspolingshjulet 36, og når dette skjer, trekker oppspolingshjulet filament fra tilførselsspolene gjennom filamentføringen. Kamskivens 90 funksjon bringer førearmen 112 til å svinge eller bevege seg innad og utad i sideretningen, mens oppspolingshjulet dreier. Kamskiven er anordnet på en slik måte at den frembringer en jevn fordeling av filamentet på føringene. Kamskivens form medvirker til å hindre opphopning av filament ved føringens kanter ved å øke armhastigheten i hver ende av svingningen. Dessuten hindrer kamskiven en tettpakking av filamenttørnene,

og kamskiven bringer det filament som er under påvikling til å krysse over den tidligere pålagte tørn av filamentet. Denne overkryssing er vist skjematisk i fig. 8, hvorav det fremgår at en øvre filamenttørn 190 krysser henover en nedre filament-tørn 192.

Det har vist seg å være hensiktsmessig å anvende to til-førselsspoler ut fra det synspunkt at det derved kan tilføres en tilstrekkelig filamentmengde til å mate oppspolingshjulet kontinuerlig, og derved unngår man å måtte stanse oppspolingsoperasjonen og starte en ny tilførselsspole. En slik stansing har vist seg å være skadelig for dialysatorens effektivitet, idet det kan dannes uønskete store strømningskanaler der hvor en tilførselsspole slapp opp og en annen begynner. Det antas at denne strømningskanal kan dannes som følge av forskjeller . i filamentspenningen i enden av den første spole og ved begyn-nelsen av den annen spole.

Under oppspolingen har det vist seg å være hensiktsmessig å dreie oppspolingshjulet med en hastighet som er større enn førearmens svingningshastighet. Maksimalt kan dette frembringe individuelle filamenter som etter skjæring av 10% av buntens lengde under avtaingen fra spolen, opptar 30% av buntens bredde. I en bestemt driftstilstand kan oppspolingshjulet drives med et omløpstall på 200 omdr./min., mens førearmen utfører 160 eller 180 svingninger pr. minutt. Generelt fore-trekkes det at det foregår ca. 0,45-1,7 frem- og tilbake-svingninger pr. omdreining av oppspolingshjulet, særlig i forbindelse med et hjul av den viste utforming, hvormed det fremstilles seks bunter samtidig. De ovenfor angitte verdier kan variere tilsvarende i forbindelse med oppspolingshjul som fremstiller andre antall filamentbunter.

Etter hvert som oppspolingshjulets geometri, f.eks. med hensyn til størrelse og diameter for oppspolingshjulet, for-andrer seg, må førearmens svingninger også forandres for å frembringe en riktig overkryssing.

Når filamentene er spolt opp på oppspolingshjulet og buntene på dette har tilstrekkelig størrelse til bruk i hulfiber-dialysatorer, stoppes oppspolingsoperasjonen.

Ved fremstillingen av fiberbunter anvendes det en langstrakt, delt muffe 200, som den som er vist i fig. 9, til å danne fiberbuntene ut fra filamentene og til å fjerne buntene fra oppspolingshjulet. Den delte muffe omfatter en øvre, halvsylindrisk del 202 og en nedre, halvsylindrisk del 204, som er sammenføyet ved hjelp av to fleksible hengsler 206 og 208. Som det fremgår av fig. 10 kan muffedelene eller -seksjonene åpnes og bringes til å klemme om de oppspolte filamentbunter.

Når muffene er i den i fig. 7 viste stilling griper de

stramt om de mellomliggende filamentbunter, og filamentet kan deretter skjæres over i begge ender av muffen til dannelse av fibrer med åpne ender, og buntene kan fjernes fra oppspolingshjulet. Overskjæringene omdanner det kontinuerlige filament

til individuelle, hule fibrer som anvendes i dialysatoren. Etter overskjæring og uttaing behandles de enkelte fiberbunter, og de utformes til hulfiber-dialysatorer.

Det henvises nå til fig. 11 som skjematisk viser en filamentbunt 210 ifølge oppfinnelsen med størstedelen av filamentene utelatt for å vise filamentforholdene tydeligere. Som hoved-trekk passer de fleste av de i bunten 210 viste filamenter inn i de generelle forhold mellom filamentene i bunten som er vist skjematisk i fig. 8 og som er et resultat av den benyttete og beskrevne vikleteknikk. Viklespenningen er fortrinnsvis fra ca. 0,5 til 5 g pr. filament som vikles og er fortrinnsvis mindre enn 1 g pr. filament.

Det bør også tilføyes at når to eller flere filamenter vikles på oppspolingshjulet på en gang slik som beskrevet ovenfor, vil de to filamenter ligge side ved side i et forhold hvor hvert filament som vist i fig. 8 og 11 kan representere separate multiple og parallelle filamentorganer anbrakt ved siden av hverandre i filamentbunten. Uttrykket "filament" skal også oppfattes som omfattende en slik flerfoldig struktur.

Filamentbunten 210 kan i en utførelsesform være minst 5.000 stort sett langsgående, semipermeable og individuelle filamenter som er uten mekanisk fastgjøring til hverandre og som er fremstilt av cellulose med henblikk på dialyse eller av et vilkårlig annet egnet materiale for andre diffusjonsformål. Dialysefilamentene er fortrinnsvis fremstilt av kuprammonium-regenerert cellulose, idet de individuelle filamenter har en tilstrekkelig strekkfasthet i våt tilstand (f.eks. minst 100 g), og de kan fortsatt stort sett opprettholde den kryssende og overliggende struktur hvor de er utformet som vist i fig. 8 og 11. "Bløtere" fibrer, såsom celluloseacetatavledete filamenter, kan når de er våte bøyes ned tilfeldig gjennom bunten til dannelse av uensartede strømningsbaner utvendig på filamentene.

De individuelle cellulosefilamenter har fortrinnsvis en ytterdiameter på 100-400 mikron, og det er fortrinnsvis minst ca. 9000 separate filamenter som har et samlet overflateareal på o minst 0,5 m 2 , fortrinnsvis 1-2 m 2. Veggtykkelsen i de individuelle filamenter er fortrinnsvis fra 10-30 mikron, f.eks.

16 mikron.

Som vist i fig. 8 ligger filamentgruppene 190 og 192 under en vinkel i forhold til hverandre og i forhold til filament buntens lengdeakse 212 (fig. 11). Under fremstilling av filamentbunten ifølge oppfinnelsen legges filamentene 190 ned mens førearmen 112 svinger på tvers av lengdeaksen 212 i den ene retning. Filamentene 192 legges ned mens førearmen 112 svinger den motsatte, tverrgående retning.

Som vist i detaljen i fig. 8 legges et filament 190a

ned under en første svingning av førearmen 112 i en første tverrgående retning, mens oppspolingshjulet 36 roterer. Et filament 192a legges deretter ned oppå filamentet 190a under den fortsatte rotasjon av oppspolingshjulet 36 og mens armen 112 svinges tilbake i den motsatte tverretning, slik at filamentet 192a ligger henover filamentet 190a. Under den neste omdreining av oppspolingshjulet 36, og mens førearmen igjen svinger tilbake i den første tverretning, legges et filament 190b henover filamentet 192a. Deretter og mens førearmen 112 svinger tilbake igjen i den motsatte tverretning, mens oppspolingshjulet roterer, legges et filament 192b ned, slik at det ligger henover filamentet 190b, og slik fortsettes det gjennom hele apparatets funksjon til dannelse av den resulterende filamentbuntsløyfe som skjæres opp til seks filamentbunter 210 i den viste uførelsesform.

I sin ferdige form kan filamentbunten 210 ha en lengde på ca. 15-25 cm, særlig 20,5 cm, før bunten innsettes i et dialysator-hus, og bunten kan inneholde ca. 11.500 individuelle filamenter med en ytterdiameter på 247 mikron og en innerdiameter på 215 mikron, slik at det dannes en dialysatorenhet med et effektivt overflateareal på 1,5 m 2. Hvert filament kan løpe i ca. 27%

av buntens bredde med unntagelse av de vinkelbøyete filamenter 216.

Det bør bemerkes at krysningspunktene 214 for de respek-tive filamenter som vist i fig. 8 ligger i et stort sett lineært arrangement med hverandre. Dette behøver ikke nødvendigvis å

være tilfelle. Arrangementet av de forskjellige krysningspunkter er avhengig av oppspolingshjulets omløpstall sammenliknet med antallet svingninger pr. minutt utført av armen 112. Det fore-trekkes faktisk at krysningspunktene ligger i forskjellige stillinger i forbindelse med hver omdreining av hjulet for å

unngå en uensartet fiberopphopning eller "resonans".

Filamentene 216 (fig. 11) er en filamentkategori som sannsynligvis vil finnes i de fleste filamentbunter 210. Som

man vil se legges disse filamenter ned på oppspolingshjulet på

et tidspunkt hvor førearmen 112 når frem til en yttergrense for sin svingning og begynner å svinge tilbake på nytt i den motsatte retning, hvorved det resulterende filament først bringes til å løpe i en retning under den første vinkel i forhold til aksen 212 og deretter vendes og orienteres i en retning under en motsatt og liknende vinkel i forhold til aksen 212, slik at det dannes en spiss 218 ved buntens kant. I bunten ifølge oppfinnelsen kan visse slike filamenter eller fibrer rette seg ut og danne andre bølgete bøyninger til en viss grad, og derved inntar de ikke den individuelle struktur som er vist i fig. 11. Likevel har bunten som helhet de ovenfor beskrevne og vesent-lige trekk med hensyn til struktur, egenskaper og fordeler.

Fortrinnsvis ligger de ideelle vinkler for filamentene

190, 192 og 216 i forhold til aksen 212 konstant på 2-3°, f.eks. 2,15° eller 2,59°.

I den spesielle og her beskrevne filamentbunt kan tomromsandelen være ca. 0,64, noe som resulterer i en meget vesentlig økning av dialysefrirommet når bunten er anbrakt i et dialysator-hus. En dialysator hvor det gjøres bruk av en filamentbunt ifølge oppfinnelsen, fremstilt av kuprammonium-regenererte cellulosefilamenter, kan også oppvise liten blodstørkning.

Filamentbunten ifølge oppfinnelsen har den bemerkelses-verdige egenskap at den motvirker en atskillelse ved strekk i sideretningen 219 (fig. 12) i en grad som er merkbart og klart større enn den grad hvormed bunten motstår en atskillelse ved strekk i sideretningen 220. Motstanden mot å bli trukket fra hverandre i retningen 220 er stort sett lik den tilsvarende motstand i konvensjonelle filamentbunter, som faktisk er meget lav. Selv om filamentbunten ifølge oppfinnelsen krever en viss ytre holdevirkning for å bli holdt sammen, har filamentbunten,

en bedre tendens til å opprettholde sin struktur ved innsettelse i en dialysator, enn konvensjonelle filamentbunter.

Fig. 13 viser en dialysator for blod, hvor det er anordnet en filamentbunt 210 ifølge oppfinnelsen. Selve dialysatoren kan om ønsket være en konvensjonell innretning som for tiden anvendes for filamentbunter.

Bunten 210 er innsatt i et rørformet hus 222 som omslutter den firkantete bunt 210 i dennes viklete form (som i fig. 12)

og holder bunten i en sylindrisk struktur med henblikk på optimale

strømningsbetingelser. Filamentene i bunten 210 løper gjennom herdete forseglingsorganer 224 som hvert har form av en skive og er innsatt tettsluttende innvendig i utvidete kammerender 226 i huset 222, slik at filamentene i bunten 210 løper gjennom de skiveformete forseglingsorganer 224 og muliggjør strømning gjennom filamentene.

Hetter 2 28 er anbrakt tettsluttende på enden av det rør-formete hus 222, og hver hette er utstyrt med en port 230. Skiv-ene 224 er atskilt litt fra de innvendige ender av hettene 228

for å frembringe et manifoldkammer som gir mulighet til en forseglet fluidumstrømningsbane mellom portene 23 0 og gjennom de hule filamenter i bunten 210.

En annen strømningsbane er frembrakt i dialysatoren ved hjelp av andre porter 23 2 som kan vare anbrakt ut til siden ved endene av huset 220 på motstående sider av huset slik som vist.

De utvidete deler 226 av huset tjener som et andre manifoldkammer, slik at fluidum kan fordeles jevnt om det ytre av bunten 210 i det ringformete kammer som er avgrenset mellom bunten og husets innervegg i dette område. I den sentrale og innsnevrete del av huset 222 er bunten 210 innpasset stramt-sluttende i husveggen uten et omliggende rom slik som til-

fellet er i de utvidete kammerdeler 226.

Følgelig løper en andre fluidumstrømningsbane fra den

ene port 23 2, gjennom et utvidet kammer 226 og deretter i en gjennomsivende strøm gjennom de kryssende filamenter i bunten 210 og til det andre, utvidete kammer 226 samt den andre port 232.

Strømningsbanen mellom portene 23 0 anvendes typisk for

blod, mens strømningsbanen mellom portene 232 er for dialyse-oppløsning .

De to strømningsbaner er forseglet fra hverandre, slik at det ikke foregår noen som helst blanding av de to fluider som passerer gjennom strømningsbanene, men med unntagelse av den diffusjon som foregår gjennom veggene i filamentene i bunten 210.

Fortrinnsvis benyttes det et strømningsmønster med mot-strøm, hvor blodet strømmer i den ene retning gjennom dialysatoren, mens dialyseoppløsning strømmer i den motsatte retning.

Dialysatorer fremstilt slik som beskrevet ovenfor har ca. 11.500 tynnveggete kapillarrør med en tykkelse på ca. 16.mikron, og det dannes et aktivt overflateareal på ca. 1,5 m , og slike dialysatorer har vist seg å ha ekstra gode friromsegenskaper i molekylområdene med liten og middels størrelse, og dessuten oppnås et bredt område av oppnåelige muligheter for ultra-filtrering. Fyllingsvolumet for en slik dialysator fremstilt ifølge.oppfinnelsen kan være 125 ml i blodkammeret, og med en volumforandring som er forholdsvis ufølsom overfor trykk-variasjoner.

En dialysator hvor det anvendes kuprammoniumavledete cellulosefibrer kan pakkes tørt uten behov for den gjennom-skylling med formaldehyd som anvendes i forbindelse med visse kjente dialysatorer.

Claims (14)

1. Langstrakt, kjerneløs bunt av hule, hovedsakelig langsgående og semipermeable filamenter til bruk som et fluidumatskillende element i et diffusjonsapparat, hvor filamentene er anbrakt i bunten på en slik måte at størstedelen av filamentenes lengder samt deres hovedretning danner en vinkel med filamentbuntens lengdeakse og hvor filamentene er anbrakt kryssende og overliggende i forhold til tilstøtende filamenter og uten direkte mekanisk fastgjø ring til hverandre, karakterisert ved at filamentbuntens tomromsandel er større enn 0,4, fortrinnsvis minst 0,6.

2. Filamentbunt i samsvar med krav 1, karakterisert ved at størstedelen av de individuelle filamenter i bunten løper i 15-50%, fortrinnsvis 20-35%, av buntens bredde.

3. Filamentbunt i samsvar med krav 1 eller 2, fremstilt.av cellulose, fortrinnsvis kuprammonium-regenerert cellulose, karakterisert ved at filamentene har tilstrekkelig høy strekkfasthet i våt tilstand, fortrinnsvis minst 100 g, slik at de ikke mister deres kryssende og overliggende forhold til tilstøtende filamenter i våt tilstand.

4. Filamentbunt i samsvar med krav 1, 2 eller 3, hvor filamentene hovedsakelig er anbrakt i individuelle og parallelle plan, karakterisert ved at skjæringsvinkelen mellom filamentene og et plan som står vinkelrett på filamentenes plan og som inneholder buntens lengdeakse er 1-5°, fortrinnsvis 2-3°.

5. Filamentbunt i samsvar med et av kravene 1-4, karakterisert ved at de hule filamenter har en ytterdiameter på 100-400 mikron og en veggtykkelse på 10-30 mikron.

6. Filamentbunt i samsvar med krav 5, karakterisert ved at det er minst 5000 filamenter i bunten som frembringer et'filamentoverflateareal på minst 0,5. m 2, fortrinnsvis minst 9000 separate filamenter som har et samlet overflateareal på 1-2 m 2.

7. Filamentbunt i samsvar med et av kravene 1-6, karakterisert ved at hvert filament inneholder en gruppe av separate og parallelle filamentorganer anbrakt ved hverandre.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av kjerneløse bunter av hule, stort sett langsgående og semipermeable filamenter ifølge et av kravene 1-7, omfattende oppspoling av et filament på et oppspolingsorgan under svinging av filamentet i sideretningen frem og tilbake henover oppspolingsorganets omkretsflate til fremstilling av en langstrakt og ringformet filamentbunt hvor størstedelen av lengdene av de individuelle strenger danner en vinkel i forhold til filamentbuntens omkrets og hvor filamentstrengene er anbrakt kryssende og overliggende i forhold til tilstøtende filamentstrenger, og overskjæring av den ringformete filamentbunt til individuelle filamentbunter, karakterisert ved at det frembringes fra 0,4 5 til 1,7 svingninger frem og tilbake av filamentet pr. omløp av oppspolingsorganet på en slik måte at størstedelen av de enkelte filamenter i hver individuell filamentbunt bringes til å løpe henover 15-50% av filamentbuntens bredde.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, karakter isert ved at de enkelte filamenter bringes til å løpe henover 20-3 5% av buntens bredde.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at oppspolingsorganet roteres og filamentet svinges frem og tilbake i en slik grad at det frembringes en tomromsandel i den resulterende ringformete filamentbunt og i de individuelle filamentbunter på 0,6-0,8.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, 9 eller 10, karakterisert ved at filamentstrengene vikles i den ringformete filamentbunt på en slik måte at det med et plan som står vinkelrett på filamentstrengenes individuelle plan frembringes en skjæringsvinkel på fra 1° til 5°, fortrinnsvis fra 2° til 3°.

12. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-11, karakterisert ved at den ringformete filamentbunt skjæres opp til individuelle filamentbunter med en lengde på 15-25 cm.

13. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-12, karakterisert ved at hvert filament inneholder en gruppe separate og parallelle filamentorganer som er anbrakt ved hverandre.

14. Fremgangsmåte i samsvar med et av kravene 8-13, karakterisert ved at de avskårete individuelle ^ filamentbunter tas av oppspolingsorganet ved å inneslutte hver individuell filamentbunt i et delt hylster som omfatter en øvre og en nedre halvsylindrisk del som er hengselforbundet med hverandre for omslutning av en seksjon av den ringformete filamentbunt før overskjæringen av denne.