WO2006002769A2 - Hohlfaser und deren verwendung - Google Patents

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WO2006002769A2
WO2006002769A2 PCT/EP2005/006441 EP2005006441W WO2006002769A2 WO 2006002769 A2 WO2006002769 A2 WO 2006002769A2 EP 2005006441 W EP2005006441 W EP 2005006441W WO 2006002769 A2 WO2006002769 A2 WO 2006002769A2
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hollow
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Klaus Rennebeck
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Scheller, Albert
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    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
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    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/08—Patterned membranes

Definitions

  • the invention relates to a hollow fiber having the features of the preamble of claim 1.
  • EP 1 153 325 B1 discloses birefringent photonic crystal fibers having an amount of longitudinally extending openings (sea-in-island structure).
  • the preparation of the crystal fiber is accomplished by bundling tubes, at least some of which are capillaries, arranged to form a core region in the fiber, and tubes arranged to form a cladding region in the fiber , The tubes are then pulled into a fiber.
  • the opening sizes can be regulated by applying a pressure.
  • the material used is special doped silicon dioxide.
  • a hollow fiber with many ultrafine pores (sea-in-island structure) is known, which serves for blood purification.
  • a plurality of these fibers can be bundled.
  • the fibers are produced by means of spinning, wherein the cavities are formed by a plastic which melts at low temperature, which is removed after the spinning process.
  • From DE 101 18 651 Al an arrangement of a plurality of micro or nano-hollow fibers is known, which is part of a fuel cell.
  • the fuel cell consists of one or more individual cells, wherein a single cell comprises an electrolyte-electrode unit, means for gas distribution of the reactants to the electrodes, as well as an electrical contacting of the single cell.
  • the electrodes comprise electrically conductive, regularly arranged micro- or nanoscale needle-shaped or tubular electrode elements (nanowhiskers or nanotubes) which are anchored on a gas-permeable carrier substrate and coated with a catalyst.
  • the electrode elements are wholly or partly enclosed on the outside by the material of the electrolyte, and the catalytic reaction zones on the electrode elements are connected to the means for gas distribution via the gas-permeable support substrate, and the electrode elements are interconnected and with the electrical contacting of the single cell connected electrically conductive.
  • the invention is therefore based on the object to improve a hollow fiber of the type mentioned. This object is achieved by a hollow fiber with the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.
  • a hollow fiber which has a plurality of adjacent zuein ⁇ arranged side by side and separated by walls cavities having a hydraulically equivalent inner diameter of at most 1 mm, the walls of two adjacent cavities by a common wall and / or by two cohesively interconnected walls is formed, wherein centrally a further cavity is formed, which preferably has at least one corre sponding, in particular a larger hydraulically equivalent inner diameter than the surrounding cavities.
  • under lumen becomes a lumen understood, which is open on both sides.
  • lateral openings may be provided.
  • the shape of the cavity is application-dependent, but usually the cavity is approximately circular, such as oval, polygonal or honeycomb-shaped, ie hexagonal, optionally also four- or octagonal.
  • the cavities are arranged adjacent to one another around a central cavity, it also being possible for a multi-row cavity arrangement to be provided. Therefore, at least three cavities are arranged around a central cavity.
  • a plurality of cavities are arranged side by side in such a way that the central cavity has a larger hydraulically equivalent diameter than the individual cavities auf ⁇ .
  • a hollow fiber hereinafter also referred to as a second-order hollow fiber, which is preferably formed by a plurality of base hollow fibers, is considerably easier to handle than a corresponding number of individual base hollow fibers.
  • the walls may have a honeycomb-like shape, which is formed by a plurality of films which are in contact with each other in multiple, in particular material-locking, line contact, between which the cavities are formed.
  • the foils are arranged in such a way that, in addition to the adjacent cavities, they also form a central cavity which, in its hydraulically equivalent diameter, is preferably larger than that of the plurality of adjacent cavities.
  • the walls can be formed by hollow fibers arranged adjacently in one or more rows and standing by means of cohesive line or area contact.
  • the walls together with the cavities arranged between them can form a film in common, that is, there is a planar arrangement of the individual base hollow fibers.
  • the walls in combination with the cavities arranged therebetween together form a hollow fiber, in particular a hollow fiber of higher order.
  • a hollow fiber of higher order can be done by a direct corresponding arrangement of the individual base hollow fibers or by a Wi ⁇ ckel of a film formed from base hollow fibers.
  • the longitudinal axes of the cavities intersect approximately in the longitudinal axis of the fiber, wherein a plurality of base hollow fibers are provided in the longitudinal direction of the longitudinal axis, so that an "open" hollow fiber is formed from the base hollow fibers.
  • the longitudinal axes of the cavities may be parallel or helical with respect to the longitudinal axis of the fiber.
  • the walls preferably consist at least partially of carbon, of diamond, of boron-doped diamond, of zirconium oxide, aluminum oxide, sapphire and / or leuko sapphire, in particular coated with diamond, with boron-doped diamond or silicon, gold or platinum, cellulose, starch and / or proteins.
  • the choice of material depends on the intended use.
  • the outer dimensions of the second-order hollow fiber preferably correspond to a hydraulically equivalent diameter of up to a maximum of 10 mm, in particular of up to a maximum of 1 mm, so that it preferably has textile properties and can be further processed accordingly.
  • a hollow fiber is particularly preferably used for electrochemical water purification and / or wastewater treatment.
  • Such a hollow fiber may further be used in a fuel cell, an electrolyzer or a hydrogen storage.
  • the second-order hollow fiber can also be used for the production of a bionic organ replacement with a corresponding configuration, that is to say corresponding dimensions and materials used, it being possible in particular for cell cultures to be cultivated on the outer surface of the hollow fiber arrangement.
  • a bionic organ replacement with a corresponding configuration, that is to say corresponding dimensions and materials used, it being possible in particular for cell cultures to be cultivated on the outer surface of the hollow fiber arrangement.
  • At least one, optionally also all of the interconnected base hollow fibers consist of at least two fibers, wherein at least one fiber with an open hollow profile at least partially surrounds a second fiber and accommodates in its cavity.
  • the second fiber is also formed as a fiber having an open Hohl ⁇ profile.
  • a base hollow fiber is composed of a plurality of fibers, preferably of two fibers with laterally open hollow profiles, which preferably has a continuous cavity (lumen) which is open on the end side.
  • the fibers are preferably braced against each other, preferably due to an elastic deformation, preferably the outer fiber.
  • the composite base hollow fibers will also be referred to hereinafter as the fiber arrangement.
  • Fibers with such a C-shaped profile can be cast, extruded or spun and optionally subsequently stretched, so that minimum dimensions up to to micro or even nanofibers are possible.
  • the fibers if they are ceramic fibers, can be produced, for example, by the process disclosed in EP 1 015 400 B1 or DE 197 01 751 A1.
  • the production of a C-shaped profile can also be done by scraping off the fiber from a solid block consisting of the starting material, comparable to the scraping off of a butter flake. It is also possible to roll a correspondingly formed film strip or a film with subsequent striping of the strip forming the fiber. Furthermore, etching of a fiber with full or hollow profile can take place.
  • Plastic, green or brown ceramic fibers or films can be surface treated and then annealed, annealed, fired or sintered in a thermal process and then assembled into the base hollow fiber.
  • the joining of the fibers to a base hollow fiber is accomplished by expanding the outer fiber and drawing in the inner fiber.
  • the widening and contracting in the case of microstructures and nanostructures takes place in particular by means of a probe of a tunnel electron microscope (force microscope), which in particular has a tip consisting of a single molecule.
  • the outermost fiber should be dimensioned such that a sufficient encompassing of the next inner fiber is possible.
  • the advantage of an assembled base hollow fiber or fiber arrangement compared to a one-piece base hollow fiber lies in particular in the fact that different materials with different length expansions are combined and that structures can be applied more easily on the inner surface of the shell.
  • an inner coating in particular in the case of microstructures and nanostructures, is simplified or, in many cases, only possible.
  • the fibers may also be processed to a second-order hollow fiber before and after assembly and before or after joining together and / or provided with surface coatings, for example with bioactive and / or electrically conductive surface coatings.
  • electrically conductive structures can be applied and / or applied.
  • thermocouple in particular as a thermal generator.
  • This is, for example, a bipolar embodiment, in particular with two spaced-apart insulation layer surface films. Between the films is the or the Thermo ⁇ elements and other installation with a height of preferably up to about 100 microns (wall thickness), but larger dimensions are possible.
  • the nano- or micro-tube formation is formed by a previously mentioned fiber arrangement, wherein a corresponding contact is provided.
  • two series thermocouples are provided, wherein the diameter corresponds to a hydraulically equivalent diameter of about 70 microns and this still has textile properties.
  • the human skin surface temperature is sensed by direct contact coverage and compared to the distanced film temperature (ambient temperature). As a result of the temperature difference, an electric current flows as a result of the Seebeck effect.
  • film thermal generators With well-known film thermal generators, such a large charge density on the small space can not be achieved and thus the textile design is a significant improvement.
  • the insulating films according to the prior art applied directly on the human skin, hinder the aspiration and are unpleasant for the wearer.
  • the fabric can breathe through a fabric, in particular a fabric, made of before-mentioned fiber arrangements, and the wearing comfort is significantly increased, so that even large-surface textiles with a correspondingly higher electrical output are possible without disrupting comfort.
  • the thermal generators are among the most ecological Electric power generators, without any emission.
  • the semiconductor material preferably silicon, is the second most abundant in the earth's crust after oxygen and is therefore favorable. Silicon as pure silicon has a particularly large Seebeck coefficient, which is desirable in thermogenerator use.
  • inversion i. By applying a corresponding electrical voltage, can specifically heat surfaces of a substance or cool it (thermocouple).
  • thermogenerator technology is one thousandth of today's specific solid electrolyte of Brennstoffzellen ⁇ technology surface, wherein the fuel cell about 10,000 to 15,000 W / m 2 supplies and by C n H m -Avemoxidation and air as fuel needed.
  • one square meter of silicon thermal generator surface provides 10 to 15 W, with a temperature difference of about 5 K.
  • N- and p-doped thermal generators are preferably applied or applied to electrically insulating ready-to-wear textiles and interconnected electrically in the textile structure.
  • the hollow filament fibers are made of synthetic filament fiber surfaces, which consist of the aforementioned inorganic or organic materials. Nano-, micro-hollow fibers of nitrite ceramics, glass, oxide ceramics and sterilizable polymers are preferred.
  • silicon and other suitable semiconductor materials are used as nano- or microfibers for the thermal generators.
  • the textiles are preferably sensitized hydrophilic in order to be able to utilize the differences in the aspiration psychometric data of dry bulb and wet bulb temperatures at the thermal generator for electric current generation.
  • the use of the ambient heat content (enthalpy) from the air according to the hx Diagrammdif ⁇ ferenzen for DC electric power generation is possible.
  • silver or brass in filament fiber form are passed to the thermogenerators as electric current arresters with suitable physiological and hygienic properties.
  • Silver and brass have fungicidal, bactericidal and virucidal properties, with good human skin compatibility.
  • Other electrically conductive materials, such as gold, are also possible.
  • the n- and p-doped thermogenerators in the lumens i. into the interior of the fiber assembly, with the fiber assembly outer peripheral surfaces forming the insulation of the thermal generators in the filament fiber lumen.
  • the electrical conductor can also be passed through the fiber wall, preferably with silver or brass filaments. in the nano- or micro-insulation filament hollow fiber lumen.
  • Other suitable, electrically conductive materials are possible.
  • the fiber assembly perimeter is divided into two circumferential surfaces, preferably in the direction of the longitudinal axis, each fiber forming part of it.
  • Geometric longitudinal reinforcements form the wall thickenings and thus influence the heat conduction.
  • the warm and cold side is divided at the insulation circumference.
  • a strip stiffening is provided on the circumference, which, preferably offset by 180 °, applied in parallel reinforcing as longitudinal strips or aus ⁇ is formed, for dividing the circumference in a cold and a warm half. This is preferably done by two protuberances of the outer fiber.
  • the carrier surfaces for the n- and p-doped thermogenerators are preferably materials of silicon in / at polyvinyl, alcoholate, cellulose, styrene, viscose, acrylic, gelatin, gel, sol gel and protein nano and micro-hollow fibers are used.
  • Zirconium oxide with other oxides are particularly suitable as carrier materials. such as aluminas and mixed oxides, glass and spinels, and as electrical conductors also graphite, soot and iron components.
  • thermogenerator is used to generate energy for implants, e.g. Hearing or visual aids, provided.
  • thermogenerator can be circulated or flowed through with fuel media, e.g. like a heat exchanger, to influence or regulate the cold and warm sides of the thermal generator with regard to the generation of power and voltage. This can also be a function and operation monitoring or backup done.
  • fuel media e.g. like a heat exchanger
  • two fibers may form electrodes and receive between them a solid electrolyte membrane, which forms a third fiber or is clamped as an elastic film between the two fibers.
  • a solid electrolyte membrane which forms a third fiber or is clamped as an elastic film between the two fibers.
  • Faseran ⁇ order in a fuel cell.
  • surface coatings on the solid electrolyte can be better optimized compared to an arrangement in a hollow fiber with a continuous hollow profile.
  • the inner fiber is filled with a medium and the outer fiber serves as a closure.
  • Subdivisions of the lumen are preferably provided in the longitudinal direction of the fiber arrangement, so that the fiber arrangement serves as a series of stores.
  • perforations and / or slots and / or indentations or depressions are preferably provided in the area between two stores, which form predetermined tear or predetermined breaking points.
  • Sollbruch ⁇ make between a certain number of memories may be designed differently as dosing aid, so that the separation is preferably carried out at these locations.
  • a counting is unnecessary. Rather, the dosage can be measured over a length or a length comparison with a kind of teaching.
  • the volume of the reservoirs changes in response to a change in the required dosage, wherein the volume change may be effected by a change in diameter and / or a change in length of the individual, interconnected reservoirs.
  • the volume change may be effected by a change in diameter and / or a change in length of the individual, interconnected reservoirs.
  • the dimensions of the fiber array forming fibers change accordingly.
  • the dosage of the individual active substances can be coordinated with one another as desired.
  • a time-extended release of the active ingredients can be made possible by a specific change in the wall thickness.
  • the individual memory ie the second-order hollow fiber, can also have predetermined breaking points, by means of which, if required, the substance contained in the memory can be released.
  • the predetermined breaking points can preferably be selectively opened, for example by interaction with a corresponding active substance.
  • Biological and medicinal active substances and preferably homeopathic active substances or dietary supplements are preferably introduced into the store as substances.
  • the introduction of other substances / active substances is possible.
  • Particular preference is given to using cytostatics or antivirals as well as active substances for the defense against xenomicroorganisms.
  • cytostatics or antivirals as well as active substances for the defense against xenomicroorganisms.
  • ribavirin, azido-acetyl-thymidine, cancerostatic agents, preferably with spindle, Boswellia Serrata, RFT RAS farnesyltransferase inhibitors are preferred active substances which are contained in the reservoir.
  • the stores are also suitable for vaccination, for example for malaria prophylaxis or influenza prophylaxis.
  • the storages may also include light metals and / or rare earths and / or light metal salts and / or their ions and / or fluorescent active substances and / or phosphorescent active substances and / or sulphonating agents and / or hematite and / or magnit and / or arte-misinin and / or ion and / or proton conductors.
  • fluorescing, phosphorescent and / or sulphonating active substances makes it possible to detect traces and can support monitoring of the function.
  • the active ingredients which are filled into and sealed in stores formed by a second-order hollow fiber, are preferably set free in a human or animal body.
  • the reaction time should be determinable after administration, the effectiveness should be calculable and the administration should take place in vivo or corporally.
  • An intravenous administration, in particular of isolated stores, is just as possible as an oral administration.
  • the reservoirs can also be used in the human or animal body, for example in a stent.
  • the active substance coating materials that is to say the hollow fibers, are preferably present in lysable, ie dissolvable, peptizable, ie reverse-gelable form of gels in brine, synthetically produced or in natural form.
  • a radiation source is provided with electrodes, wherein the electrodes and possibly also a reflector are arranged in a fiber arrangement or a base hollow fiber of the second order hollow fiber, that is, the radiation source has the shape of the fiber arrangement or the base hollow fiber.
  • the shape of the fiber arrangement / base hollow fiber is not restricted in any more detail.
  • the second-order hollow fiber preferably has an outer diameter or, in the case of a non-cylindrical configuration, a hydraulically equivalent outer diameter of 0.1 ⁇ m to 10 mm, particularly preferably 5 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • Hollow fibers having textile properties are possible with such dimensions, so that the radiation source, if appropriate also bundled, is entangled or interwoven, for example can. In this case, such an exact entangling or weaving is possible that the radiation exits, for example, only on one side of a substance, in particular in accordance with "flaccid" design of the fiber arrangement.
  • the fiber arrangement which is part of a second-order hollow fiber, has a discharge opening, which is preferably formed by one of the fibers and which is preferably coated with phosphorus. Coating with other fluorescent materials is possible. However, the coating may also cover the entire inner surface of the fiber assembly. In particular, a coating with 1-3 atomic layers of platinum or other elements of the 8th subgroup is possible which have fluorescent properties in this layer thickness.
  • a dielectric is preferably provided in the region of the electrodes. In this case, the dielectric preferably has the smallest openings, in particular holes in the nano range, on. With appropriate orientation of the Aus ⁇ beam opening, for example, a medium flowing in the interior of the second-order hollow fiber, are selectively irradiated.
  • the electrodes are made of molybdenum or an element of the 8th subgroup.
  • the electrodes can also consist of doped carbon, in particular doped diamond, or of electrically conductive polymers.
  • the fiber (s) consists preferably of SiO 2 + Al 2 O 3 , in particular glass, ceramic, porcelain, doped carbon, diamond, sapphire, leucosine, opal, emerald, spinel, zirconium oxide, polyester, polymer, fluorinated polymer, PTFE , PEEK, Makrolon or Plexiglas.
  • the reflector is preferably made of anodized, silver, aluminum or platinum.
  • Such second-order hollow fibers with integrated fiber arrangements can be used as infrared light sources, UV light sources or laser light sources.
  • the use of such hollow fibers, in particular in the form of UV light sources, includes, inter alia, the production of aseptic tabletops for the surgical area.
  • the hollow fibers can be spatially entangled or interwoven, for example, and subsequently cast in.
  • aseptic curtains, bags, tents, wipes or bandages the fiber arrangements being designed, for example, as UV light sources.
  • a bandage material can be provided that keeps the body temperature of a seriously injured constant.
  • hollow fibers with integrated fiber arrangements for devices for sterilization, in particular of air, water, food or blood, eg in the case of extracorporeal blood UV therapies, as used in particular for the treatment of cancer, is possible.
  • Devices with corresponding hollow fibers can also be introduced into veins or inserted percutaneously and supplied with electrical energy by, for example, time-dependent control. If an entire treatment device is provided with corresponding radiation sources, a contamination-free treatment is possible, in particular in conjunction with blood.
  • appropriate devices in addition to sterilization, ozonation, ionization and / or electrical charging of the substances to be treated can take place.
  • the production of the fibers for such fiber arrangements, which is used in a second-order hollow fiber can be effected, for example, by means of a multi-component spinneret, wherein in particular the electrodes and the dielectric can be introduced directly into the fiber.
  • a finished fiber arrangement is ionized in regions, so that material can be deposited in these areas in a targeted manner.
  • a wet-chemical coating optionally under the influence of the surface tension for the production of structures, such as the electrodes, possible.
  • a vacuum is applied to one side of the fiber assembly, so that a liquid is sucked into the fiber assembly, which is deposited on the walls or areas of the walls.
  • the fiber arrangement can be treated or processed during or after the joining in such a way that the individual fibers are firmly connected to each other, in particular cohesively.
  • a seam may be provided on the wall circumference.
  • At least one of the fibers of the fiber arrangement has an outer diameter or hydraulically equivalent outer diameter of less than 1 mm, in particular from 5 .mu.m to 500 .mu.m, that is, preferably so-called microfibers or even nanofibers, wherein in particular the fiber arrangement is a micro-hollow fiber or nano-hollow fiber forms.
  • the fibers forming the base hollow fiber preferably have a wall thickness that remains approximately constant over the length, wherein the course of the wall may possibly also be entirely bellows-like or sawtooth-like, even in sections or sections, so that textile properties are made possible or supported.
  • the fiber assembly used in a second order hollow fiber preferably has a substantially uniform hollow profile running the entire length of the fibers.
  • a plurality of interconnected fiber assemblies and / or otherwise formed hollow fibers having textile properties are preferably processed into a fabric, in particular a woven fabric, a knitted fabric or a nonwoven.
  • a fabric in particular a woven fabric, a knitted fabric or a nonwoven.
  • one, several or a multiplicity of interconnected fiber arrangements connected to a hollow fiber can be part of a thread.
  • mixed fibers or the common processing with conventional fibers are possible.
  • Fig. 1 is a schematically illustrated, greatly enlarged section through a hollow fiber according to the first embodiment along
  • Hollow fiber of Fig. 1, Fig. 3 is a view of a helically wound hollow fiber according to the second embodiment, wherein the winding seams to
  • FIG. 4 is a section through an exploded arrangement of
  • Nano and micro voids formed by four films before forming a second order hollow fiber according to the third embodiment are described in detail below.
  • FIG. 5 shows a schematically enlarged, greatly enlarged section through a fiber arrangement, which may be part of the second-order hollow fiber according to the invention, along line V-V of FIG. 6, only the sectional areas being shown;
  • FIG. 5 shows a schematically enlarged, greatly enlarged section through a fiber arrangement, which may be part of the second-order hollow fiber according to the invention, along line V-V of FIG. 6, only the sectional areas being shown;
  • Fig. 6 is a partially illustrated, greatly enlarged longitudinal section of.
  • FIG. 8 is a partial plan view of a hollow fiber second order according to another embodiment.
  • FIG 9 shows a partially illustrated section across the longitudinal axis of a second-order hollow fiber according to a last embodiment.
  • a hollow fiber 1 according to the invention is formed by a plurality of interconnected hollow fibers 2 of significantly smaller diameter, for which reason the hollow fiber 1 is also considered second-order hollow fiber, while the hollow fibers 2 , which form the second-order hollow fiber, hereinafter also referred to as base hollow fibers.
  • the base hollow fibers each have a lumen open on both sides, hereinafter referred to as cavity 3, which is surrounded in the radial direction by the base hollow fiber-forming wall 4.
  • a further cavity 5 is provided centrally, which is formed by the arrangement of the base hollow fibers.
  • the longitudinal axes of the base hollow fibers extend parallel to the longitudinal axis of the hollow fiber of second order.
  • other arrangements of the base hollow fibers or comparable structures having one or more lumens are also possible.
  • Such a hollow fiber 1 of second order has a significantly larger surface than conventional hollow fibers, which is advantageous for a large number of applications. Furthermore, it is lighter than comparable conventional hollow fibers. The same applies to a design as a solid fiber, which is formed by a multiplicity of appropriately arranged base hollow fibers.
  • the preparation of the base hollow fibers can take place in any manner known in principle, depending on the desired dimensions and materials used.
  • the hollow fibers disclosed in EP 1 015 400 A1 have an outer diameter of 0.5 to 35 ⁇ m and a wall thickness of 0.01 to 15 ⁇ m, but these figures are preferred dimensions but not absolute limit values with regard to the present invention represents.
  • hollow fibers having an inner diameter of 1 to 100 nm and a length of, for example, 30 to 40 cm can be produced by using an electro spinning method. This method allows an exact definition of internal and external morphologies.
  • a later to be removed core is coated, which may have been coated before applying the actual wall-forming layer, for example with a semi-metal or a metal-containing layer.
  • Suitable wall materials are, for example, plastics and bipolymers, as well as glass, ceramic materials, metals, metal oxides and alloys.
  • nano-hollow fibers can also be produced by means of 3D lithography.
  • an organically functionalized Si-O-Si network can be built up (storage-stable resin).
  • the size of the inorganic-oxide units is usually between 1 and 10 nm, depending on the starting materials used and the reaction conditions used (eg catalyst, concentration, temperature).
  • the resin is then organically crosslinked, for example, by methacrylic or styrene groups.
  • Their functionality makes it possible to structure the resulting materials, for example, by conventional photolithography or by femtosecond laser pulses.
  • This 3D manufacturing principle is known, for example, from the article "Nanotechnik" from a publication of AT-Fachverlag GmbH, June 2004, No. 3. Instead of the described method, other printing methods are also possible.
  • the individual base hollow fibers are arranged side by side according to the desired arrangement and optionally with the aid of a corresponding Dosing a suitable Amsterdams ⁇ means, which is preferably already added during the production of base hollow fibers - stoff ⁇ conclusively connected to a hollow fiber 1 second order.
  • the base hollow fibers can be continuously extruded from a plurality of nozzles and positioned directly corresponding to one another, so that an "endless" second-order hollow fiber 1 is produced
  • an "endless" base hollow fiber can be formed from a single nozzle are extruded, which is laid meandering to a hollow fiber 1 second order.
  • the upper and lower sheets are separated, so that the base hollow fibers are open on both sides.
  • the hollow fibers at the end are then connected to the other, to which the base hollow fiber arrangement is bent accordingly, which will also be referred to as winding below.
  • the base hollow fibers can be stretched individually or the interconnected base hollow fibers, ie the hollow fiber according to the invention, wherein an internal pressure is applied to the base hollow fibers and / or the central hollow space of the hollow fiber according to the invention as required bar, wherein, for example, a protective gas, in particular argon, can be used, whereby the wall thickness can be additionally reduced.
  • a protective gas in particular argon
  • This method is preferably used in conjunction with hollow fibers / base hollow fibers produced in a spinning process, in particular melt spinning, but can also be applied to other hollow fibers / base hollow fibers produced in the case of corresponding material properties.
  • To reduce the wall thickness can also be applied only an internal pressure.
  • the change in shape preferably takes place at high temperatures.
  • a plurality of base hollow fibers are bonded together to form a kind of base hollow fiber sheet.
  • This foil can be cut to size if required.
  • the outermost base hollow fibers are provided with a solvent for winding a second-order hollow fiber in the region of the later connecting surfaces. Then winding takes place, wherein the base hollow fibers can extend in the longitudinal direction of the central axis of the second-order hollow fiber.
  • a helical winding can take place, so that a hollow fiber 1 results, as shown in FIG. 3.
  • a base “full” fiber can be formed from a multiplicity of base hollow fibers, and this base “full” fiber can again serve as base hollow fiber for a hollow fiber of higher order according to the invention.
  • the multilayered, in particular parallel arrangement of base hollow fibers is possible, which are processed into a second-order hollow fiber.
  • the hollow fibers can also be formed by a plurality of honeycomb-bonded foils, as shown in section in FIG. 4, FIG. 4 showing the stretched state before the formation of a second-order hollow fiber.
  • the manufacture of such honeycomb base hollow fibers can also be carried out, for example, by lithography.
  • These honeycomb base hollow fibers can also be shaped into a second-order hollow fiber, which has the advantage over the aforementioned second-order multilayer hollow fiber that no gussets are arranged between the individual base hollow fibers / honeycombs, so that the available surface area is optimized.
  • the honeycomb base hollow fibers can be formed into a second-order hollow fiber, for example, by winding. In this case, when winding possibly also a mounting, so an expansion of the honeycomb, when the end-side films are connected together.
  • Another embodiment is described as a penultimate embodiment with reference to FIG. 8 Be ⁇ .
  • the second or higher order hollow fibers 1 preferably have textile properties, that is to say they can be entangled, for example, into spatial formations which can be used, for example, in brake disks or cylinders for motors in, for example, an aluminum alloy.
  • textile properties that is to say they can be entangled, for example, into spatial formations which can be used, for example, in brake disks or cylinders for motors in, for example, an aluminum alloy.
  • the purification of water and in particular the purification of wastewater and / or brackish water takes place with the aid of second-order hollow fibers 1.
  • the walls have a polycrystalline diamond coating, which is doped with boron, so that it is electrically conductive and serves as electrodes.
  • Application can be by means of CVD spielnem, wherein a thin crystalline diamond layer is deposited on a conductive support material at 2500 0 C of methane and hydrogen.
  • a carrier material that is as a material or at least outermost layer of the hollow fibers. 1 second order, in particular can serve a ceramic material, silicon or Mob.
  • the voltage can be applied with reverse polarity.
  • the hollow fiber 1 second order which is coated accordingly, forms an electrode with altered properties, the electrolysis only at much higher voltages than otherwise used ("overvoltage") - Before hydrogen and oxygen formation other substances, especially hydroxyl radicals These hydroxyl radicals destroy all carbon-containing substances, leaving behind only harmless salts and carbon dioxide escaping after the electrolysis of organic substances.
  • second-order hollow fibers 1 which preferably have nanotubes or honeycombs with corresponding internal dimensions as base hollow fibers, for high-power transistors or LEDs is also possible, as well as for a variety of other applications in the field of microelectronics, energy or hydrogen production, such as in DE 198 60 056 A1 (fuel cell) or in DE 199 08 863 A1 (electrolyser), up to biochemistry, such as, for example, in the form of a bionic organ replacement, as disclosed in WO 00/06218.
  • Fig. 5 shows a section through a fiber assembly 11, as it may also be part of an inventive arrangement of nano and micro cavities, with two formed as open hollow fibers fibers 12, 13, each having a C-shaped cross-section, wherein the open sides the fibers 12 and 13 in ent ⁇ opposite direction show.
  • the outer fiber 13 surrounds the inner fiber 12 such that the inner fiber 12 is more than half in the outer fiber 13, that is, in a cavity defined by the hollow profile of the outer fiber 13, taken and through the ends of the profile of the Fiber 13 is held.
  • the fiber assembly 11 has in consequence of the opposite arrangement of the two fibers 12 and 13 and the encompassing the one fiber 13 a continuous hollow profile.
  • connection between the two fibers 12 and 13 there is no material-coherent connection between the two fibers 12 and 13, but the connection holds in particular due to the positive connection in the end region of the outer fiber 13, the friction in the contact areas and the spring force of the outer fiber 13.
  • connection between the two Fibers 12 and 13 so sure that even at a certain pressure difference between a fluid flowing in the interior and a voltage 11 flowing around the Faseranord ⁇ no fluid fluid is discharged or entered.
  • the dimensions of the fibers 12 and 13 correspond to each other, wherein both fibers 12 and 13 in the separate, undeformed state, a substantially hollow cylindrical shape with an opening angle of about 45 ° and an average outer diameter of about 0.5 mm and a wall thickness of approx 0.05 mm.
  • both fibers 12 and 13 over their length on a continuous bellows-like course, so that they have textile properties, i. for example, knottable.
  • the outer (and inner) diameter varies by +/- 0.1 mm, i. the maximum outer diameter is 0.6 mm and the minimum outer diameter is 0.4 mm, the wall thickness remaining essentially unchanged.
  • the bellows-like configuration of both fibers also causes no displacement in the longitudinal direction relative to one another.
  • the design of one or more base hollow fibers, which form a hollow fiber according to the invention is a longitudinally slightly open fiber with an oval hollow profile with a correspondingly trained, but slightly lower Ab ⁇ measurements having open fiber connected to a fiber assembly.
  • both fibers have over the length substantially constant profile.
  • the maximum outer diameter of the outer hollow fiber is about 0.1 mm
  • the minimum outer diameter of the outer hollow fiber is about 0.05 mm
  • the wall thickness is about 0.01 mm.
  • the maximum outer diameter of the inner hollow fiber is about 0.99 mm
  • the minimum outer diameter of the inner hollow fiber is about 0.04 mm and the Wand ⁇ strength is about 0.01 mm, so that the dimensions correspond to those of the outer fiber minus a wall thickness.
  • the inner fiber is formed with a C-shaped hollow profile, the ends being approximately parallel to each other.
  • the outer fiber is designed such that it encompasses the inner fiber according to the embodiments described above.
  • the inner fiber is filled with a medium and the outer fiber serves as a closure.
  • the two fibers in the present case microfibers, are formed in known manner from a lysable material, wherein the inner fiber has a hydraulically equivalent inner diameter of about 15 ⁇ m and a wall thickness of approx. 5 microns and the outer fiber is slightly larger.
  • This inner fiber is filled with a Zy tostatika and sealed with the outer fiber.
  • the previously continuous, filled cavity is deformed by a forming process, wherein the mutually opposite inner walls are connected to one another in the contact area, so that a plurality of individual, interconnected memories are formed.
  • the fiber arrangements are then connected to form a hollow fiber according to the invention, wherein the central cavity is filled with another active substance.
  • the individual memories, or rather storage rings can be separated in a simple manner, without the memory being damaged and the active ingredient being discharged from the memory.
  • the contact area is designed accordingly, possibly even provided with a perforation or the like.
  • the separation of the individual storage / storage rings can also take place after the production of the second-order hollow fiber, with measures being taken to simplify the separation of individual storage rings.
  • Such a memory allows a time-delayed release of the active ingredients contained, wherein It is also possible to influence the release time by using different base hollow fibers.
  • a peptizable film is cut and rolled in such a way that it forms a fiber with a C-shaped profile and covers it with a corresponding fiber.
  • the inner fiber contains a medicinal substance or a dietary supplement.
  • the subdivision into individual memories takes place before or after the composition to a second-order hollow fiber according to the invention according to the application example described above.
  • FIGS. 7a to 7i show, by way of example, different cross-sections of fiber arrangements, which may be base hollow fibers for a second-order hollow fiber according to the invention.
  • the lumen of the second-order hollow fiber is closed by the walls of the base hollow fibers, although it can also be porous walls, so that in this case a medium can penetrate the walls .
  • the base hollow fibers can also be arranged in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the second-order hollow fiber or be arranged obliquely with a radial component.
  • FIG. 4 when a significantly larger number of foils, which are connected accordingly, are provided, a connection of the uppermost and lower The earliest film possible, with a pulling apart and then connecting the top with the bottom film in principle as in a lantern, but a hollow fiber 1 with a central cavity 5 forming takes place.
  • a partial plan view is shown in Fig. 8.
  • the individual base hollow fibers 2 are arranged in a star shape in the radial direction with respect to the longitudinal axis of the hollow fiber 1 of second order.
  • base hollow fibers 2 for example, gold fibers with 0.6 nm outer diameter and 6 nm length are used, but also significantly larger Ab ⁇ measurements of the base hollow fibers 2 are possible, whereby the previously described Faseranord ⁇ calculations 11 may form the base hollow fibers 2.
  • Such a structure or a corresponding honeycomb-shaped structure can be used, for example, in place of the needle or tube electrodes of a fuel cell used in DE 101 18 651 A1, where, for example, the PEM layer in the central cavity and the gas-permeable metal foil and GLD may be provided on the outer surface of the second-order hollow fiber.
  • GLD and metal foil can be arranged on the inside and the PEM layer on the outside.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hohlfaser (1), wobei die Hohlfaser (1) eine Mehrzahl von benachbart zueinander angeordneten, nebeneinander verlaufenden und durch Wände (4) voneinander getrennte Hohlräume (3) mit einem hydraulisch gleichwertigen Innendurchmesser von maximal 1 mm aufweist, und die Wände (4) zweier benachbarter Hohlräume (3) durch eine gemeinsame Wand (4) und/oder durch zwei stoffschlüssig miteinander verbundene Wände (4) gebildet ist, wobei zentral ein weiterer Hohlraum (5) ausgebildet ist.

Description

Hohlfaser und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft eine Hohlfaser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die EP 1 153 325 Bl offenbart doppelbrechende photonische Kristallfasern mit einer An¬ zahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Öffnungen (sea-in-island Struktur). Die Her¬ stellung der Kristallfaser erfolgt durch Bündeln von Röhrchen, von denen mindestens einige Kapillaren sind, und die so angeordnet sind, dass sie in der Faser einen Kernbereich bilden, sowie Röhrchen, die so angeordnet sind, dass sie in der Faser einen Mantelbereich bilden. Anschließend werden die Röhrchen zu einer Faser gezogen. Hierbei werden lassen sich die Öffnungsgrößen durch das Anlegen eines Drucks regeln. So kollabieren die Löcher zwi¬ schen den Röhrchen und die Kapillare, an denen kein Druck anliegt. Als Material ist ins¬ besondere dotiertes Siliziumdioxid vorgesehen.
Aus der JP 58197311 A ist eine Hohlfaser mit vielen ultrafeinen Poren (sea-in-island Struk¬ tur) bekannt, die zur Blutreinigung dient. Dabei können auch eine Mehrzahl dieser Fasern gebündelt werden. Die Herstellung der Fasern erfolgt mittels Spinnen, wobei die Hohlräu¬ me durch einen bei geringer Temperatur schmelzenden Kunststoff gebildet sind, welcher nach dem Spinnvorgang entfernt wird. Aus der DE 101 18 651 Al ist eine Anordnung einer Vielzahl von Mikro- oder Nano-Hohl- fasern bekannt, welche Teil einer Brennstoffzelle ist. Dabei besteht die Brennstoffzelle aus einer oder mehreren Einzelzellen, wobei eine Einzelzelle eine Elektrolyt-Elektrodeneinheit, Mitteln zur Gasverteilung der Reaktanten an die Elektroden, sowie eine elektrische Kon- taktierung der Einzelzelle umfasst. Dabei umfassen die Elektroden elektrisch leitfähige, regelmäßig angeordnete mikro- oder nanoskalige nadel- oder röhrchenförmige Elektroden¬ elemente (Nanowhisker bzw. Nanotubes), welche auf einem gasdurchlässigen Trägersub¬ strat verankert und mit einem Katalysator beschichtet sind. Dabei sind die Elektroden¬ elemente außen ganz oder teilweise vom Material des Elektrolyten umschlossen und die ka- talytischen Reaktionszonen an den Elektrodenelementen sind über das gasdurchlässige Trä¬ gersubstrat mit den Mitteln zur Gasverteilung verbunden, und die Elektrodenelemente sind untereinander und mit der elektrischen Kontaktierung der Einzelzelle elektrisch leitfähig verbunden.
Eine derartige Anordnung lässt noch Wünsche offen, insbesondere in Hinblick auf die Her¬ stellung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Hohlfaser der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hohlfaser mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Un¬ teransprüche.
Erfindungsgemäß ist eine Hohlfaser vorgesehen, die eine Mehrzahl von benachbart zuein¬ ander angeordneten, nebeneinander verlaufenden und durch Wände voneinander getrennte Hohlräume mit einem hydraulisch gleichwertigen Innendurchmesser von maximal 1 mm aufweist, wobei die Wände zweier benachbarter Hohlräume durch eine gemeinsame Wand und/oder durch zwei stoffschlüssig miteinander verbundene Wände gebildet ist, wobei zentral ein weiterer Hohlraum ausgebildet ist, der vorzugsweise mindestens einen entspre¬ chenden, insbesondere einen größeren hydraulisch gleichwertigen Innendurchmesser als die ihn umgebenden Hohlräume aufweist. Im Folgenden wird unter Hohlraum ein Lumen verstanden, das beidseitig offen ist. Gegebenenfalls können auch seitliche Öffnungen vorgesehen sein. Die Gestalt des Hohlraums ist anwendungsfallabhängig, in der Regel ist der Hohlraum jedoch etwa kreisförmig, etwa oval, mehreckig oder wabenförmig, d.h. sechseckig, gegebenenfalls auch vier- oder achteckig. Dadurch, dass die einzelnen Wände miteinander verbunden sind, ergibt sich ein guter Zusammenhalt, und die Position der Hohlräume ist festgelegt. Die Wandstärke im Verbindungsbereich kann hierbei verringert ausgebildet sein, so dass - trotz der stoffschlüssigen Verbindung zweier getrennt herge¬ stellter Wände - sich beim Verbinden insgesamt eine etwa gleichbleibende Wandstärke er¬ gibt. Die Hohlräume sind benachbart zueinander um einen zentralen Hohlraum angeordnet, wobei ggf. auch eine mehrreihige Hohlraumanordnung vorgesehen sein kann. Es sind daher mindestens drei Hohlräume um einen zentralen Hohlraum angeordnet. Bevorzugt sind eine Mehrzahl von Hohlräumen nebeneinander derart angeordnet, dass der zentrale Hohlraum einen größeren hydraulisch gleichwertigen Durchmesser als die einzelnen Hohlräume auf¬ weist. Eine derartige Hohlfaser, im Folgenden auch als Hohlfaser zweiter Ordnung bezeich¬ net, die bevorzugt durch eine Mehrzahl von Basishohlfasern gebildet ist, ist deutlich einfa¬ cher handhabbar als eine entsprechende Anzahl einzelner Basishohlfasern.
Die Wände können eine wabenförmige Gestalt aufweisen, welche durch eine Mehrzahl mit¬ einander in mehrfachem, insbesondere stoffschlüssigem Linienkontakt stehenden Folien ge¬ bildet ist, zwischen denen die Hohlräume ausgebildet sind. Die Folien sind hierbei derart angeordnet, dass sie neben den benachbarten Hohlräumen auch einen zentralen Hohlraum bilden, der bevorzugt in seinem hydraulisch gleichwertigen Durchmesser größer als der¬ jenige der Mehrzahl von benachbarten Hohlräumen ist.
Alternativ können die Wände durch in einer oder mehreren Reihen benachbart angeordnete und mittels stoffschlüssigem Linien- oder Flächenkontakt stehenden Hohlfasern gebildet sein. Die Wände können in Verbindung mit den dazwischen angeordneten Hohlräumen gemein¬ sam eine Folie bilden, das heißt, es erfolgt eine flächige Anordnung der einzelnen Basis¬ hohlfasern.
Bevorzugt bilden die Wände in Verbindung mit den dazwischen angeordneten Hohlräumen gemeinsam eine Hohlfaser, insbesondere eine Hohlfaser höherer Ordnung. Dies kann durch eine direkte entsprechende Anordnung der einzelnen Basishohlfasern oder durch ein Wi¬ ckeln einer aus Basishohlfasern gebildeten Folie erfolgen.
Besonders bevorzugt schneiden sich die Längsachsen der Hohlräume etwa in der Längsachse der Faser, wobei eine Vielzahl von Basishohlfasern in Längsrichtung der Längsachse vorgesehen sind, so dass eine „offene" Hohlfaser aus den Basishohlfasern ge¬ bildet wird.
Alternativ können die Längsachsen der Hohlräume parallel oder wendeiförmig bezüglich der Längsachse der Faser angeordnet sein.
Die Wände bestehen vorzugsweise zumindest bereichsweise aus Kohlenstoff, aus Diamant, aus mit Bor dotiertem Diamant, aus Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Saphir und/oder Leu- kosaphir, insbesondere beschichtet mit Diamant, mit Bor dotiertem Diamant oder Silizium, Gold oder Platin, Zellulose, Stärke und/oder Proteinen. Dabei hängt die Materialauswahl von dem Verwendungszweck ab.
Bevorzugt entsprechen die Außenabmessungen der Hohlfaser zweiter Ordnung einem hy¬ draulisch gleichwertigen Durchmesser von bis zu maximal 10 mm, insbesondere von bis zu maximal 1 mm, so dass sie bevorzugt textile Eigenschaften aufweist und entsprechend wei¬ terverarbeitet werden kann. Besonders bevorzugt wird eine derartige Hohlfaser, zur elektrochemischen Wasserreinigung und/oder Abwasserbehandlung verwendet. Eine derartige Hohlfaser kann ferner in einer Brennstoffzelle, einem Elektrolyseur oder einem Wasserstoffspeicher verwendet werden.
Die Hohlfaser zweiter Ordnung kann bei entsprechender Ausgestaltung, das heißt entspre¬ chenden Abmessungen und verwendeten Materialien, auch zur Herstellung eines bionischen Organersatzes verwendet werden, wobei auf der äußeren Oberfläche der Hohlfaseranord¬ nung insbesondere Zellkulturen anzüchtbar sind. Hierfür wird auf die WO 00/06218 Al verwiesen.
Ebenfalls ist die Verwendung entsprechend der DE 199 08 863 Al als Vorrichtung zur Ge¬ winnung von Synthesegas und entsprechend der DE 100 16 591 C2 als Vorrichtung zur Ge¬ winnung von Wasserstoff möglich.
Dabei kann mindestens eine, gegebenenfalls auch alle der miteinander verbundenen Basis¬ hohlfasern aus mindestens zwei Fasern bestehen, wobei mindestens eine Faser mit einem offenen Hohlprofil eine zweite Faser zumindest teilweise umgreift und in ihrem Hohlraum aufnimmt. Bevorzugt ist die zweite Faser ebenfalls als eine Faser mit einem offenen Hohl¬ profil ausgebildet.
Hierbei wird aus mehreren Fasern, bevorzugt aus zwei Fasern mit seitlich offenen Hohlpro¬ filen, eine Basishohlfaser zusammengesetzt, die vorzugsweise einen durchgehenden, end- seitig offenen Hohlraum (Lumen) aufweist. Die Fasern sind hierbei vorzugsweise gegenein¬ ander verspannt, vorzugsweise auf Grund einer elastischen Verformung, bevorzugt der äußeren Faser. Auf die zusammengesetzten Basishohlfasern wird im Folgenden auch als Fa¬ seranordnung Bezug genommen.
Fasern mit einem derartigen C-förmigen Profil, wie sie bei einer entsprechenden Faseran¬ ordnung verwendet werden, können beispielsweise gegossen, extrudiert oder gesponnen und gegebenenfalls anschließend gestreckt werden, so dass minimale Abmessungen bis hin zu Mikro- oder gar Nanofasern möglich sind. Die Fasern, sofern es sich um keramische Fa¬ sern handelt, können beispielsweise nach dem in der EP 1 015 400 Bl oder der DE 197 01 751 Al offenbarten Verfahren hergestellt werden. Die Herstellung eines C-förmigen Profils kann auch durch Abschaben der Faser von einem massiven Block bestehend aus dem Aus¬ gangsmaterial, vergleichbar mit dem Abschaben einer Butterflocke, erfolgen. Ebenfalls ist ein Rollen eines enstprechend ausgebildeten Folienstreifens oder einer Folie mit nach¬ folgendem Abtrennen des die Faser bildenden Streifens möglich. Ferner kann ein Ätzen einer Faser mit Voll- oder Hohlprofil erfolgen.
Plastische, grüne oder braune keramische Fasern oder Folien können oberflächenbehandelt werden und anschließend in einem thermischen Prozess getempert, geglüht, gebrannt oder gesintert und anschließend zur Basishohlfaser zusammengesetzt werden.
Das Zusammenfügen der Fasern zu einer Basishohlfaser erfolgt, indem die äußere Faser aufgeweitet und die innere Faser eingezogen wird. Das Aufweiten und Einziehen im Falle von Mikro- und Nanostrukturen erfolgt insbesondere mittels einer Sonde eines Tunnel¬ elektronenmikroskops (Kraftmikroskop), welche insbesondere eine Spitze bestehend aus einem einzigen Molekül hat.
Bei entsprechender Ausgestaltung der einzelnen Fasern können auch mehr als zwei Fasern zu Basishohlfasern zusammengefügt und anschließend zu einer Hohlfaser zweiter Ordnung verbunden werden. Hierbei sollte jedoch die äußerste Faser derart bemessen sein, dass ein ausreichendes Umgreifen der nächstinneren Faser möglich ist.
Der Vorteil einer zusammengefügten Basishohlfaser oder Faseranordnung gegenüber einer einstückigen Basishohlfaser liegt insbesondere darin, dass verschiedene Materialien mit un¬ terschiedlichen Längenausdehnungen kombiniert und dass Strukturen einfacher auf der In¬ nenmantelfläche angebracht werden können. Dabei wird eine Innenbeschichtung, insbeson¬ dere bei Mikro- und Nanostrukturen, vereinfacht oder in vielen Fällen auch erst möglich. Diese Vorteile gelten entsprechend bei einer aus mehreren Faseranordnungen gebildeten Hohlfaser zweiter oder gar höherer Ordnung.
Die Fasern können auch vor oder nach dem Zusammenfügen sowie vor oder nach dem Zu¬ sammenfügen zu einer Hohlfaser zweiter Ordnung bearbeitet und/oder mit Oberf lächenbe- schichtungen, beispielsweise mit bioaktiven und/oder elektrisch leitenden Oberflächenbe- schichtungen, versehen werden. Insbesondere können elektrisch leitende Strukturen ein- und/oder aufgebracht werden.
So kann eine derartige Hohlfaser zweiter Ordnung bei entsprechender Ausgestaltung als Thermoelement, insbesondere als Thermogenerator, verwendet werden. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Bipolar-Ausführung, insbesondere mit zwei distanzierten Iso¬ lationsschicht-Flächenfolien. Zwischen den Folien befindet sich das oder die Thermo¬ elemente und die sonstige Installation mit einer Höhe von vorzugsweise bis zu ca. 100 μm (Wandstärke), jedoch sind auch größere Abmessungen möglich. Dabei wird die Nano- oder Mikro-Röhrchen Ausformung durch eine zuvor genannte Faseranordnung gebildet, wobei eine entsprechende Kontaktierung vorgesehen ist. Insbesondere sind hierbei zwei Serien- Thermoelemente vorgesehen, wobei der Durchmesser einem hydraulisch gleichwertigen Durchmesser von ca. 70 μm entspricht und hierbei noch textile Eigenschaften aufweist. Die menschliche Hautoberflächen-Temperatur wird durch Direktkontaktauflage gefühlt und mit der distanzierten Folientemperatur (Umgebungstemperatur) verglichen. Als Ergebnis der Temperaturdifferenz fließt in Folge des Seebeck-Effekts ein elektrischer Strom. Mit bekann¬ ten Folien-Thermogeneratoren ist eine derartig große Ladungsdichte auf dem kleinen Raum nicht erreichbar und damit die textile Ausführung eine wesentliche Verbesserung. Ferner behindert die isolierenden Folien gemäß dem Stand der Technik, direkt auf der menschli¬ chen Haut angelegt, die Aspiration und ist für den Träger unangenehm. Durch einen aus zu¬ vor genannten Faseranordnungen hergestellten Stoff, insbesondere ein Gewebe, kann die Haut jedoch atmen und der Tragekomfort wird deutlich erhöht, so dass auch großflächige Textilien mit entsprechend höherer elektrischer Leistung ohne Störung des Komforts möglich sind. Die Thermogeneratoren gehören zu den besonders ökologischen Elektrostromerzeugern, ohne jede Emission. Das Halbleitermaterial, vorzugsweise Silizi¬ um, kommt nach Sauerstoff in der Erdrinde am zweithäufigsten vor und ist deshalb günstig. Silizium als Rein-Silizium weist einen besonders großen Seebeck-Koeffizienten auf, der bei der Thermogenerator-Nutzung wünschenswert ist.
Durch Umkehrung, d.h. durch die Anlegung einer entsprechenden elektrischen Spannung, lassen sich gezielt Flächen eines Stoffes erwärmen oder aber abkühlen (Thermoelement).
Mit Temperaturdifferenzen-Elektrostromgewinnung liegt die Thermogenerator-Technologie bei einem Tausendstel der heutigen spezifischen Feststoffelektrolyten der Brennstoffzellen¬ technologie-Oberfläche, wobei die Brennstoffzelle ca. 10 000 bis 15 000 W/m2 liefert und durch CnHm-Aufoxidation auch Luft als Betriebsstoff benötigt. Im Vergleich hierzu liefert beispielsweise ein Quadratmeter Silizium Thermogenerator-Oberfläche 10 bis 15 W, bei einer Temperaturdifferenz von ca. 5 K.
Bevorzugt werden auf elektrisch isolierenden Konfektions-Textilien n- und p-dotierte Thermogeneratoren an- bzw. aufgebracht und elektrisch in der textilen Struktur verschaltet. Vorzugsweise werden auf Synthese-Filament-Faser-Oberflächen die Hohlfilamentfasern angebracht, die aus den zuvor genannten anorganischen oder auch organischen Werkstoffen bestehen. Nano-, Mikro-Hohlfasern aus Nitritkeramik, Glas, Oxidkeramik und sterilisierba¬ ren Polymeren sind bevorzugt.
Vorzugsweise werden für die Thermogeneratoren Silizium und andere geeignete Halblei¬ terwerkstoffe als Nano- oder Mikrofasern eingesetzt.
Die Textilien sind vorzugsweise hydrophil sensibilisiert, um die Differenzen der aspira- tionspsychometrischen Daten von Trockenkugel- und Feuchtkugel-Temperaturen am Thermogenerator für die Elektrostromgewinnung mit verwerten zu können. So ist auch die Nutzung des Ambiente-Wärmeinhalts (Enthalpie) aus der Luft nach den h-x Diagrammdif¬ ferenzen zur Elektro-Gleichstromgewinnung möglich. Vorzugsweise werden Silber oder Messing in Filamentfaserform als Elektrostrom-Ausleiter mit geeigneten physiologischen und hygienischen Eigenschaften an die Thermogeneratoren geführt. Silber und Messing haben fungizide, bakterizide und viruzide Eigenschaften, bei guter menschlicher Hautverträglichkeit. Andere entsprechend elektrisch leitende Materiali¬ en, wie beispielsweise Gold, sind ebenfalls möglich.
Bevorzugt werden die n- und p-dotierten Thermogeneratoren in den Lumen, d.h. in das In¬ nere, der Faseranordnung eingebracht, wobei die Faseranordnungs-Außenumfangsflächen die Isolierung der Thermogeneratoren im Filamentfaserlumen bilden.
Vorzugsweise kann der elektrische Ausleiter auch durch die Faserwandung durchgeleitet werden, vorzugsweise mit Silber- oder Messing-Filamenten. im Nano- oder Mikro-Iso- lationsfilament-Hohlfaserlumen. Auch andere geeignete, elektrisch leitenden Werkstoffe sind möglich.
Bevorzugt ist der Faseranordnungs-Umfang in zwei Umfangoberflächen, vorzugsweise in Richtung der Längsachse, aufgeteilt, wobei jede Faser einen Teil hiervon bildet. Dabei bilden geometrische Längsverstärkungen die Wandungsverdickungen und beeinflussen so die Wärmeleitung. Auf diese Art und Weise wird die warme und kalte Seite am Isolations- umfang aufgeteilt. Vorzugsweise ist eine Streifenversteifung am Umfang vorgesehen, die, vorzugsweise um 180° versetzt, parallel verstärkend als Längsstreifen aufgetragen oder aus¬ gebildet ist, zur Aufteilung des Umfangs in eine kalte und eine warme Hälfte. Dies erfolgt vorzugsweise durch zwei Ausstülpungen der äußeren Faser.
Vorzugsweise werden als Trägeroberflächen für die n- und p-dotierten Thermogeneratoren vorzugsweise Materialien aus Silizium in/an Polyvinyl-, Alkoholate-, Zellulose-, Styrol-, Viskose-, Acryl-, Gelatine-, Gel-, Solgel- und Proteine-Nano- und Mikro-Hohlfasern einge¬ setzt. Als Trägerwerkstoffe sind Zirkoniumoxid mit anderen Oxiden besonders geeignet, so- wie Aluminiumoxide und Mischoxide, Glas und Spinelle, und als elektrische Leiter auch Graphit, Russ und Eisenbestandteile.
Gemäß einer anderen Verwendung wird der Thermogenerator zur Erzeugung von Energie für Implantate, z.B. Hör- oder Sehhilfen, vorgesehen.
Der Thermogenerator kann mit Betriebsstoff-Medien um- oder durchströmt werden, z.B. wie ein Wärmetauscher, um die kalte und warme Seite des Thermogenerators zu be¬ einflussen oder zu regeln in Hinblick auf die Strom- und Spannungserzeugung. Damit kann auch eine Funktions- und Betriebsüberwachung bzw. -Sicherung erfolgen.
Ebenfalls können zwei Fasern Elektroden bilden und zwischen sich eine Feststoff- Elektrolyt-Membran, welche eine dritte Faser bildet oder als elastische Folie zwischen den beiden Fasern eingespannt ist, aufnehmen. Dies ermöglicht die Verwendung der Faseran¬ ordnung in einer Brennstoffzelle. Auch lassen sich so Oberflächenbeschichtungen auf dem Feststoff-Elektrolyten besser optimieren, verglichen mit einer Anordnung in einer Hohlfaser mit durchgehendem Hohlprofil.
Gemäß einer weiteren Verwendung der Faseranordnung ist die innere Faser mit einem Me¬ dium gefüllt und die äußere Faser dient als Verschluss. In Längsrichtung der Faseranord¬ nung sind vorzugsweise Unterteilungen des Lumens vorgesehen, so dass die Faseranord¬ nung als eine Reihe von Speichern dient. Bei einer Verwendung von Faseranordnungen in einer Hohlfaser zweiter Ordnung können unterschiedliche Stoffe, insbesondere Wirkstoffe, getrennt eingebracht und getrennt voneinander bis zur Verwendung aufbewahrt werden. Dies ermöglicht beispielsweise bei der Verwendung im medizinischen Bereich eine schnelle Bestimmung der gewünschten Verabreichungsmenge. Die gewünschte Menge kann aseptisch abgetrennt und gegebenenfalls vereinzelt werden. Das Abtrennen kann durch Ab¬ schneiden oder Abreißen erfolgen. Zur einfachen Trennung sind vorzugsweise Perfora¬ tionen und/oder Schlitze und/oder Einkerbungen oder Vertiefungen im Bereich zwischen zwei Speichern vorgesehen, welche Sollriß- oder Sollbruchstellen bilden. Auf diese Weise lässt sich einfach eine aseptische Trennung oder Vereinzelung ermöglichen. Sollbruch¬ stellen zwischen einer bestimmten Anzahl von Speichern können als Dosierungshilfe andersartig ausgebildet sein, so dass die Trennung an diesen Stellen bevorzugt erfolgt. Ein Abzählen erübrigt sich. Vielmehr kann über eine Länge oder einen Längenvergleich mit einer Art Lehre die Dosierung bemessen werden.
Gemäß einer Ausführungsform ändert sich das Volumen der Speicher in Abhängigkeit von einer Veränderung der erforderlichen Dosierung, wobei die Volumenänderung durch eine Durchmesserveränderung und/oder eine Längenveränderung der einzelnen, miteinander verbundenen Speicher bewirkt werden kann. Im Falle einer Durchmesserveränderung ändern sich die Abmessungen der die Faseranordnung bildenden Fasern entsprechend. Auch kann bei einer gleichzeitigen Verabreichung unterschiedlicher Wirkstoffe die Do¬ sierung der einzelnen Wirkstoffe beliebig aufeinander abgestimmt sein. Eine zeitlich ge¬ streckte Freigabe der Wirkstoffe kann durch eine gezielte Veränderung der Wandstärke ermöglicht werden. Die einzelnen Speicher, d.h. die Hohlfaser zweiter Ordnung, können auch Sollbruchstellen aufweisen, durch welche bei Bedarf der im Speicher enthaltene Stoff freigeben werden kann. Die Sollbruchstellen können bevorzugt gezielt geöffnet werden, beispielsweise durch ein Zusammenwirken mit einem entsprechenden Wirkstoff. Bevorzugt werden als Stoffe biologische sowie medizinische Wirkstoffe und vorzugsweise homöopa¬ thische Wirkstoffe oder Nahrungsergänzungsmittel in den Speicher eingebracht. Die Ein¬ bringung anderer Stoffe/Wirkstoffe ist möglich. Besonders bevorzugt werden Zytostatika oder Virostatika, sowie Wirkstoffe zur Abwehr von Xenomikroorganismen verwendet. So sind Ribavirin, Azido-Azethyl-Thymidin, Cancerostatika, vorzugsweise mit Spindel, Bos- wellia Serrata, RFT RAS Farnesyltransferasehemmer bevorzugte Wirkstoffe, die im Spei¬ cher enthalten sind. Die Speicher sind unter anderem auch für die Vakzination, beispiels¬ weise für die Malaria-Prophylaxe oder Influenz-Prophylaxe, geeignet. Ferner sind extrem geringe Mengen von Wirkstoffen, beispielsweise zum Intrazellzugang von Substanzen oder zum Verhindern von Zellteilungen möglich, die freigesetzte DNA und RNA blockiert hier¬ bei bösartiges Wachstum sequentiell durch den freigesetzten Wirkstoff. Die Speicher können ferner Leichtmetalle und/oder seltene Erden und/oder Leichtmetall-Salze und/oder deren Ionen und/oder fluoreszierende Wirkstoffe und/oder phosphoreszierende Wirkstoffe und/oder sulphonierende Wirkstoffe und/oder Hämatit und/oder Magnit und/oder Arte- misinin und/oder Ionen- und/oder Protonenleiter enthalten. Die Verwendung von fluores¬ zierenden, phosphoreszierenden und/oder sulphonierenden Wirkstoffen ermöglicht die Spurenerkennung und kann die Überwachung der Funktion unterstützen. Die Wirkstoffe, die in durch eine Hohlfaser zweiter Ordnung gebildete Speichern abgefüllt und einge¬ schlossen sind, werden vorzugsweise in einem menschlichen oder tierischen Körper frei¬ gesetzt. Insbesondere soll nach Verabreichung die Reaktionszeit bestimmbar sein, die Wirk¬ samkeit kalkulierbar sein und die Verabreichung in vivo oder korporal stattfinden. Eine in¬ travenöse Verabreichung, insbesondere von vereinzelten Speichern, ist ebenso wie eine ora¬ le Verabreichung möglich. Die Speicher können auch in den menschlichen oder tierischen Körper eingesetzt werden, beispielsweise in einem Stent. Bevorzugt liegen die Wirkstof- fummantelungsstoffe, das heißt die Hohlfaser, in lysierbarer, d.h. auflösbarer, peptisierbarer, d.h. von Gelen in Sole rückverwandelbarer, Form vor, synthetisch hergestellt oder in natürli¬ cher Form.
Gemäß einer weiteren Verwendung ist eine Strahlungsquelle mit Elektroden vorgesehen, wobei die Elektroden und gegebenenfalls auch ein Reflektor in einer Faseranordnung oder einer Basishohlfaser der Hohlfaser zweiter Ordnung angeordnet sind, das heißt, die Strah¬ lungsquelle hat die Form der Faseranordnung oder der Basishohlfaser. Die Form der Faser¬ anordnung/Basishohlfaser ist nicht näher beschränkt. So können neben im Wesentlichen runden Faseranordnungen/Basishohlfasern auch beispielsweise im Wesentlichen ovale oder mehreckig ausgebildete Faseranordnungen/Basishohlfasern verwendet werden, natürlich auch in Wabenform.
Bevorzugt hat die Hohlfaser zweiter Ordnung einen Außendurchmesser oder im Falle einer nichtzylinderförmigen Ausgestaltung einen hydraulisch gleichwertigen Außendurchmesser von 0,1 μm bis 10 mm, insbesondere bevorzugt von 5 um bis 200 um. Bei derartigen Ab¬ messungen sind Hohlfasern mit textilen Eigenschaften möglich, so dass die Strahlungs¬ quelle, gegebenenfalls auch gebündelt, beispielsweise verstrickt oder verwoben werden kann. Dabei ist ein derart exaktes Verstricken oder Verweben möglich, dass die Strahlung beispielsweise nur auf einer Seite eines Stoffes austritt, insbesondere bei entsprechend „fla¬ cher" Ausbildung der Faseranordnung.
Die Faseranordnung, welche Teil einer Hohlfaser zweiter Ordnung ist, weist eine Ausstrahl¬ öffnung auf, welche bevorzugt durch eine der Fasern gebildet ist und die bevorzugt mit Phosphor beschichtet ist. Eine Beschichtung mit anderen fluoreszierenden Materialien ist möglich. Die Beschichtung kann jedoch auch die gesamte Innenfläche der Faseranordnung bedecken. Insbesondere ist auch eine Beschichtung mit 1-3 Atomschichten Platin oder anderer Elemente der 8-ter-Nebengruppe möglich, welche in dieser Schichtdicke fluores¬ zierende Eigenschaften aufweisen. Im Bereich der Elektroden ist bevorzugt ein Dielektrikum vorgesehen. Dabei weist das Dielektrikum bevorzugt kleinste Öffnungen, ins¬ besondere Bohrungen im nano-Bereich, auf. Bei entsprechender Orientierung der Aus¬ strahlöffnung kann beispielsweise ein Medium, das im Innenraum der Hohlfaser zweiter Ordnung strömt, gezielt bestrahlt werden.
Bevorzugt sind die Elektroden aus Molybdän oder einem Element der 8-ter Nebengruppe gefertigt. Die Elektroden können auch aus dotiertem Kohlenstoff, insbesondere dotiertem Diamant, oder aus elektrisch leitenden Polymeren bestehen. Die Faser(n) besteht vorzugs¬ weise aus Siθ2 + AI2O3, insbesondere Glas, Keramik, Porzellan, dotiertem Kohlenstoff, Diamant, Saphir, Leukosaphir, Opal, Smaragd, Spinell, Zirkonoxid, Polyester, Polymer, fluoriertem Polymer, PTFE, PEEK, Makrolon oder Plexiglas. Der Reflektor besteht vorzugsweise aus Eloxal, Silber, Aluminium oder Platin. Er bedeckt bevorzugt mindestens die Hälfte der Innenfläche der Faseranordnung, wobei sich der Reflektor insbesondere in Längsrichtung der Faseranordnung erstreckt. Ein Reflektor ist insbesondere bei einer Verwendung als Laser erforderlich. Soll keine gerichtete Strahlung erzeugt werden, so kann auf einen Reflektor verzichtet werden und im Wesentlichen der gesamte Umfang der Faser¬ anordnung als Ausstrahlöffnung verwendet werden. Derartige Hohlfasern zweiter Ordnung mit integrierten Faseranordnungen können als Infra¬ rot-Lichtquellen, UV-Lichtquellen oder Laser-Lichtquellen genutzt werden. Als Verwendung derartiger Hohlfasern, insbesondere in Form von UV-Lichtquellen, kommt un¬ ter anderem die Herstellung von aseptischen Tischplatten für den OP-Bereich in Frage. Dabei können die Hohlfasern beispielsweise räumlich verstrickt oder verwoben und an¬ schließend eingegossen werden. Es können mittels Stricken räumliche, zum Beispiel bienenwabenartige, Formen erzeugt, mittels einer strahlungsdurchlässigen Gussmasse fi¬ xiert und oben und/oder unten mit strahlungsdurchlässigen Prepregs abgedeckt werden (Sandwich-Honeycomb), wobei die Hohlfasern auch in den Prepregs vorgesehen sein können. Derartige Hohlkörper weisen ein geringes Gewicht bei hoher Festigkeit auf.
Ebenfalls ist die Herstellung von aseptischen Vorhängen, Beuteln, Zelten, Tüchern oder Verbandsmaterial möglich, wobei die Faseranordnungen beispielsweise als UV-Licht¬ quellen ausgebildet sind. Somit kann beispielsweise ein Verbandsmaterial zur Verfügung gestellt werden, das die Körpertemperatur eines Schwerstverletzten konstant hält.
Ebenfalls ist die Verwendung derartiger Hohlfasern mit integrierten Faseranordnungen zur integrierten Beleuchtung bei Überdachungen, Dachelementen, Decken, blendfreien Raum- ausleuchtungen, Hinweis- oder Werbeschilder, Displays, Tastaturen, Vorhänge, Rollos, Planen, Abdeckungen, Textilien usw. möglich.
Die Verwendung derartiger Hohlfasern mit integrierten Faseranordnungen für Vorrich¬ tungen zum Entkeimen, insbesondere von Luft, Wasser, Lebensmitteln oder Blut, z.B. bei exkorporalen Blut-UV-Therapien, wie sie insbesondere zur Behandlung von Krebs verwendet werden, ist möglich. Vorrichtungen mit entsprechenden Hohlfasern können auch in Venen eingeführt oder perkutan eingebracht und durch eine beispielsweise zeitabhängige Steuerung mit elektrischer Energie versorgt werden. Ist eine gesamte Behandlungsvorrich¬ tung mit entsprechenden Strahlungsquellen versehen, so ist ein kontaminationsfreies Be¬ handeln möglich, insbesondere in Verbindung mit Blut. Durch entsprechende Vorrichtungen kann neben einer Entkeimung auch eine Ozonisierung, Ionisierung und/oder elektrische Aufladung zu behandelnder Stoffe erfolgen.
Die Herstellung der Fasern für derartige Faseranordnungen, welche in einer Hohlfaser zwei¬ ter Ordnung verwendet wird, kann beispielsweise mittels einer Mehr-Komponenten-Spinn¬ düse erfolgen, wobei insbesondere die Elektroden und das Dielektrikum direkt in die Faser eingebracht werden können.
Gemäß einem anderen Herstellungsverfahren wird eine fertige Faseranordnung bereichs¬ weise ionisiert, so dass in diesen Bereichen gezielt Material abgelagert werden kann.
Ebenfalls ist eine nass-chemische Beschichtung, gegebenenfalls unter Beeinflussung der Oberflächenspannung zur Erzeugung von Strukturen, wie der Elektroden, möglich. Hierbei wird auf einer Seite der Faseranordnung ein Vakuum angelegt, so dass eine Flüssigkeit in die Faseranordnung eingesaugt wird, welche sich an den Wänden oder Bereichen der Wände niederschlägt.
Auf Grund der Anforderungen sind in der Regel keine besonderen Ansprüche in Hinblick auf die Haftung eines gegebenenfalls vorgesehenen Reflektors an der Innenfläche der Fa¬ seranordnung erforderlich.
Die Faseranordnung kann während oder nach dem Zusammenfügen derart behandelt oder bearbeitet werden, dass die einzelnen Fasern fest miteinander verbunden sind, insbesondere stoffschlüssig. Dabei kann auch eine Naht am Wandumfang vorgesehen sein.
Bevorzugt weist mindestens eine der Fasern der Faseranordnung einen Außendurchmesser oder hydraulisch gleichwertigen Außendurchmesser von unter 1 mm, insbesondere von 5 um bis 500 um auf, das heißt, es handelt sich vorzugsweise um sogenannte Mikrofasern oder gar Nanofasern, wobei insbesondere die Faseranordnung eine Mikro-Hohlfaser oder Nano-Hohlfaser bildet. Die die Basishohlfaser bildenden Fasern weisen vorzugsweise eine über die Länge etwa gleichbleibende Wandstärke auf, wobei der Wandverlauf gegebenenfalls auch nur bereichs- oder abschnittsweise durchaus faltenbalgartig oder sägezahnartig sein kann, so dass textile Eigenschaften ermöglicht oder unterstützt werden.
Die Faseranordnung, welche in einer Hohlfaser zweiter Ordnung verwendet wird, weist vorzugsweise ein über die gesamte Länge der Fasern verlaufendes im Wesentlichen gleichbleibendes Hohlprofil auf.
Eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Faseranordnungen und/oder auf sonstige Weise ausgebildeten Hohlfasern mit textilen Eigenschaften werden bevorzugt zu einem Stoff, insbesondere einem Gewebe, einem Gestrick oder zu einem Vlies, verarbeitet. Dabei können eine, mehrere oder eine Vielzahl von miteinander verbundenen zu einer Hohlfaser verbundener Faseranordnungen Teil eines Fadens sein. Ferner sind, insbesondere bei der Verwendung in einem Kleidungsstück, Mischfasern oder die gemeinsame Verarbeitung mit herkömmlichen Fasern möglich.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, teilweise unter Be¬ zugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Einzelnen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen schematisch dargestellten, stark vergrößerten Schnitt durch eine Hohlfaser gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang
Linie I-I von Fig. 2, Fig. 2 einen teilweise dargestellten, stark vergrößerten Längsschnitt der
Hohlfaser von Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht einer wendeiförmig gewickelten Hohlfaser gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Wickelnähte zur
Verdeutlichung dicker dargestellt sind, Fig. 4 einen Schnitt durch eine auseinandergezogene Anordnung von
Nano- und Mikrohohlräumen, die durch vier Folien gebildet ist, vor Bildung einer Hohlfaser zweiter Ordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 einen schematisch dargestellten, stark vergrößerten Schnitt durch eine Faseranordnung, welche Teil der erfindungsmäßen Hohlfa¬ ser zweiter Ordnung sein kann, entlang Linie V-V von Fig. 6, wobei nur die Schnittflächen dargestellt sind, ;
Fig. 6 einen teilweise dargestellten, stark vergrößerten Längsschnitt der.
Faseranordnung von Fig. 5,
Fig. 7a-7i verschiedene Schnitte durch Faseranordnungen, welche Teil einer erfindungsgemäßen Hohlfaser sein können,
Fig. 8 eine ausschnittsweise dargestellte Draufsicht auf eine Hohlfaser zweiter Ordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
Fig. 9 einen teilweise dargestellten Schnitt quer durch die Längsachse einer Hohlfaser zweiter Ordnung gemäß einem letzten Ausfüh¬ rungsbeispiel.
Gemäß dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist eine er¬ findungsgemäße Hohlfaser 1 durch eine Mehrzahl miteinander verbundener Hohlfasern 2 von deutlich geringerem Durchmesser gebildet, weshalb auf die Hohlfaser 1 auch als Hohl¬ faser zweiter Ordnung eingegangen wird, während die Hohlfasern 2, welche die Hohlfaser zweiter Ordnung bilden, im Folgenden auch als Basishohlfasern bezeichnet werden.
Die Basishohlfasern weisen jeweils ein beidseitig offenes Lumen, im Folgenden als Hohl¬ raum 3 bezeichnet auf, das in radialer Richtung von der die Basishohlfaser bildenden Wand 4 umgeben ist. Zentral ist ein weiterer Hohlraum 5 vorgesehen, welcher durch die Anord¬ nung der Basishohlfasern gebildet wird. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verlaufen die Längsachsen der Basishohlfasern parallel zur Längsachse der Hohlfaser zweiter Ord- nung, jedoch sind, wie an späterer Stelle beschrieben, auch andere Anordnungen der Basis¬ hohlfasern oder vergleichbarer, ein oder mehrere Lumen aufweisender Strukturen, möglich.
Eine derartig ausgebildete Hohlfaser 1 zweiter Ordnung weist eine deutlich größere Ober¬ fläche als herkömmliche Hohlfasern auf, was für eine Vielzahl von Anwendungsfällen von Vorteil ist. Ferner ist sie leichter als vergleichbare herkömmliche Hohlfasern. Entspre¬ chendes gilt auch für eine Ausbildung als Vollfaser, die durch eine Vielzahl entsprechend angeordneter Basishohlfasern gebildet ist.
Die Herstellung der Basishohlfasern kann auf eine beliebige im Prinzip bekannte Weise er¬ folgen, abhängig von den gewünschten Abmessungen und verwendeten Materialien. Dies¬ bezüglich wird ausdrücklich auf die EP 1 015 400 Al verwiesen, deren Offenbarungsgehalt, insbesondere in Hinblick auf die Herstellung und die offenbarten Materialien, wie ins¬ besondere oxidische, nitridische und/oder karbidische Materialien, vorzugsweise Zirkoni¬ umoxid, Aluminiumoxid, insbesonder in der Form von Saphir oder Leukosaphir, Magnesi¬ umoxid, Siliziumoxid, Titandioxid und/oder Berylliumoxid, ausdrücklich mit einbezogen wird. Die in der EP 1 015 400 Al offenbarten Hohlfasern haben einen Außendurchmesser von 0,5 bis 35 μm und eine Wandstärke von 0,01 bis 15 um, jedoch stellen diese Angaben zu bevorzugende Abmessungen aber keine absoluten Grenzwerte in Hinblick auf die vor¬ liegende Erfindung dar.
Ebenso können Hohlfasern mit einem Innendurchmesser von 1 bis 100 nm und einer Länge von beispielsweise 30 bis 40 cm unter Verwendung eines Elektrospinnverfahrens (electro spinning) hergestellt werden. Dieses Verfahren ermöglicht eine exakte Definition innerer und äußerer Morphologien. Dabei wird ein später zu entfernender Kern beschichtet, wobei dieser vor Aufbringen der eigentlichen wandbildenden Schicht beschichtet worden sein kann, beispielsweise mit einem Halbmetall oder einer metallhaltigen Schicht. Als Wandma¬ terialien kommen beispielsweise Kunststoffe und Bipolymere, wie auch Glas, keramische Materialien, Metalle, Metalloxide und Legierungen in Frage. Insbesondere Nano-Hohlfasern können auch mit Hilfe von 3D-Lithographie hergestellt werden. So kann in einem ersten Schritt, ausgehend von Alkoxysilanen durch Hydrolyse/Polykondensationsreaktionen zunächst ein organisch funktionalisiertes Si-O-Si- Netzwerk aufgebaut werden (lagerstabiles Harz). Die Größe der anorganisch-oxidischen Einheiten liegt üblicherweise zwischen 1 und 10 nm, je nach den verwendeten Ausgangssi- lanen und verwendeten Reaktionsbedingungen (z.B. Katalysator, Konzentration, Tempera¬ tur). In einem zweiten Schritt wird das Harz dann zum Beispiel durch Methacryl- oder Sty- rylgruppen organisch vernetzt. Deren Funktionalität gestattet es, die resultierenden Mate¬ rialien beispielsweise durch konventionelle Photolithographie oder auch durch Femtose- kunden-Laserimpulse zu strukturieren. Dieses 3D-Herstellungsprinzip ist beispielsweise aus dem Artikel „Nanotechnik" aus einer Publikation der AT-Fachverlag GmbH, Juni 2004, Nr. 3 bekannt. Anstelle des beschriebenen Verfahrens sind auch andere Druckverfahren möglich.
Anschließend an die Herstellung der Basishohlfasern, insbesondere direkt im Anschluss und vor einem vollständigen Erstarren der Außenflächen der Basishohlfasern, insbesondere noch bei Vorhandensein einer offenzelligen, spongiösen Haut, werden die einzelnen Basis¬ hohlfasern entsprechend der gewünschten Anordnung nebeneinander angeordnet und - gegebenenfalls unter Hilfe einer entsprechenden Dosierung eines geeigneten Lösungs¬ mittels, das bevorzugt bereits beim Herstellen der Basishohlfasern zugefügt wird - stoff¬ schlüssig miteinander zu einer Hohlfaser 1 zweiter Ordnung verbunden.
Dabei können die Basishohlfasern gemäß einem ersten Herstellungsverfahren kontinuierlich aus einer Mehrzahl von Düsen extrudiert und direkt entsprechend zueinander positioniert werden, so dass eine „endlose" Hohlfaser 1 zweiter Ordnung entsteht. Gemäß einem alternativen Herstellungsverfahren kann aus einer einzigen Düse eine „endlose" Basishohl¬ faser extrudiert werden, die mäanderförmig zu einer Hohlfaser 1 zweiter Ordnung gelegt wird. Anschließend werden die oberen und unteren Bögen abgetrennt, so dass die Basis¬ hohlfasern beidseitig offen sind. Die endseitigen Hohlfasern werden anschließend mitein- ander verbunden, wozu die Basishohlfaseranordnung entsprechend gebogen wird, worauf im Folgenden auch als Wickeln Bezug genommen wird.
Zur Verringerung des Durchmessers und zur Kalibrierung der Wandstärke können die Ba¬ sishohlfasern einzeln oder die miteinander verbundenen Basishohlfasern, also die er¬ findungsgemäße Hohlfaser, gereckt werden, wobei bei Bedarf an die Basishohlfasern und/oder den zentralen Hohlraum der erfindungsgemäßen Hohlfaser ein Innendruck anleg¬ bar ist, wobei bspw. ein Schutzgas, insbesondere Argon, verwendet werden kann, wodurch die Wandstärke zusätzlich verringert werden kann. Dieses Verfahren wird bevorzugt in Ver¬ bindung mit in einem Spinnverfahren, insbesondere Schmelzspinnverfahren, hergestellten Hohlfasern/Basishohlfasern verwendet, kann jedoch bei entsprechenden Materialeigen¬ schaften auch bei anders hergestellten Hohlfasern/Basishohlfasern angewandt werden. Zur Verringerung der Wandstärke kann auch ausschließlich ein Innedruck angelegt werden. Die Formänderung erfolgt bevorzugt bei hohen Temperaturen.
Gemäß einem weiteren Herstellungsverfahren werden eine Mehrzahl von Basishohlfasern miteinander verbunden, so dass eine Art Folie aus Basishohlfasern gebildet wird. Diese Fo¬ lie kann bei Bedarf zugeschnitten werden. Die äußersten Basishohlfasern werden zum Wi¬ ckeln einer Hohlfaser zweiter Ordnung im Bereich der späteren Verbindungsflächen mit einem Lösungsmittel versehen. Anschließend erfolgt ein Wickeln, wobei die Basishohlfa¬ sern sich in Längsrichtung der Mittelachse der Hohlfaser zweiter Ordnung erstrecken können. Alternativ kann, zur Bildung einer „endlosen" Hohlfaser 1, ein wendelartiges Wi¬ ckeln erfolgen, so dass sich eine Hohlfaser 1 ergibt, wie in Fig. 3 dargestellt.
Ebenfalls kann aus einer Vielzahl von Basishohlfasern eine Basis-„Voll"-Faser gebildet werden. Auch diese Basis-„Voll"-Faser kann wiederum als Basishohlfaser für eine er¬ findungsgemäße Hohlfaser höherer Ordnung dienen.
Ebenfalls ist auch die mehrschichtige, insbesondere parallele Anordnung von Basishohlfa¬ sern möglich, welche zu einer Hohlfaser zweiter Ordnung verarbeitet werden. Die Hohlfasern können auch durch eine Mehrzahl wabenartig miteinander verbundener Fo¬ lien gebildet werden, wie in Fig. 4 im Schnitt dargestellt, wobei in Fig. 4 der gestreckte Zu¬ stand vor der Bildung einer Hohlfaser zweiter Ordnung dargestellt ist. Die Herstellung der¬ artiger Waben-Basishohlfasern kann beispielsweise auch litographisch erfolgen. Auch diese Waben-Basishohlfasern lassen sich entsprechend zu einer Hohlfaser zweiter Ordnung formen, wobei diese gegenüber der zuvor genannten mehrschichtigen Hohlfaser zweiter Ordnung den Vorteil hat, dass keine Zwickel zwischen den einzelnen Basishohlfasern/Waben angeordnet sind, so dass die verfügbare Oberfläche optimiert ist. Die Waben-Basishohlfasern lassen sich beispielsweise durch Wickeln zu einer Hohlfaser zweiter Ordnung formen. Dabei erfolgt beim Wickeln gegebenenfalls auch ein Aufziehen, also eine Expansion der Waben, wenn die endseitigen Folien miteinander verbunden werden. Eine andere Ausgestaltung ist als vorletztes Ausführungsbeispiel unter Be¬ zugnahme auf Fig. 8 beschrieben.
Die Hohlfasern 1 zweiter oder höherer Ordnung weisen vorzugsweise textile Eigenschaften auf, das heißt sie sind beispielsweise zu räumlichen Gebilden verstrickbar, welche beispiels¬ weise bei Bremsscheiben oder Zylindern für Motoren in beispielsweise einer Aluminiumle¬ gierung eingespritzter Form Verwendung finden können. Im Folgenden werden beispielhaft verschiedene Verwendungen erfindungsgemäßer Hohlfasern näher erläutert.
Gemäß einer ersten Verwendung derartiger Hohlfasern 1 zweiter Ordnung, wobei alle vor¬ liegend beschriebenen Ausführungsbeispiele bei entsprechender Ausgestaltung verwendet werden können, erfolgt mit Hilfe der Hohlfasern 1 zweiter Ordnung die Reinigung von Wasser und insbesondere die Reinigung von Abwasser und/oder brackigem Wasser. Hierfür weisen die Wände eine polykristalline Diamant-B eschichtung auf, welche mit Bor dotiert ist, so dass sie elektrisch leitfähig ist und als Elektroden dienen. Die Aufbringung kann bei¬ spielsweise mittels CVD erfolgen, wobei bei 25000C aus Methan und Wasserstoff eine dünne kristalline Diamantschicht auf ein leitfähiges Trägermaterial aufgebracht wird. Als Trägermaterial, das heißt als Material oder zumindest äußerste Schicht der Hohlfasern 1 zweiter Ordnung, kann insbesondere ein keramisches Material, Silizium oder Mob dienen. Zur Reinigung der Elektroden kann die Spannung mit umgekehrter Polung angelegt werden.
Die Hohlfaser 1 zweiter Ordnung, die entsprechend beschichtet ist, bildet eine Elektrode mit veränderten Eigenschaften, wobei die Elektrolyse erst bei wesentlich höheren Spannungen als sonst einsetzt („Überspannung")- Vor einer Wasserstoff- und Sauerstoff- Bildung entstehen andere Substanzen, vor allem Hydroxylradikale, die das Abwasser ohne weiteres Zutun reinigen und desinfizieren. Diese Hydroxylradikale zerstören alle koh¬ lenstoffhaltigen Substanzen. Zurück bleiben im Idealfall nach der Elektrolyse organischer Stoffe nur harmlose Salze und Kohlendioxid, das entweicht.
Die Verwendung von Hohlfasern 1 zweiter Ordnung, welche bevorzugt als Basishohlfasern Nanotubes oder Waben mit entsprechenden Innenabmessungen aufweisen, für Hochleis¬ tungstransistoren oder LEDs ist ebenso möglich, wie auch für eine Vielzahl anderer Anwendungen vom Bereich der Mikroelektronik, der Energie- oder Wasserstofferzeugung, wie beispielsweise in der DE 198 60 056 Al (Brennstoffzelle) oder in der DE 199 08 863 Al (Elektrolyseur) offenbart, bis hin zur Biochemie, wie beispielsweise in der Form eines bionischen Organersatzes, wie in der WO 00/06218 offenbart.
Bei einer, mehreren oder allen Basishohlfasern kann es sich auch um zusammengesetzte Fa¬ seranordnungen 11 handeln. Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Faseranordnung 11, wie sie auch Teil einer erfindungsgemäßen Anordnung von Nano- und Mikrohohlräumen sein kann, mit zwei als offene Hohlfasern ausgebildeten Fasern 12, 13, welche jeweils einen C- förmigen Querschnitt aufweisen, wobei die offenen Seiten der Fasern 12 und 13 in ent¬ gegengesetzte Richtung zeigen. Hierbei umgreift die äußere Faser 13 die innere Faser 12 derart, dass die innere Faser 12 zu mehr als der Hälfte in der äußeren Faser 13, d.h. in einem durch das Hohlprofil der äußeren Faser 13 definierten Hohlraum, aufgenommen ist und durch die Enden des Profils der Faser 13 gehalten wird. Die Faseranordnung 11 weist in Folge der entgegengesetzten Anordnung der beiden Fasern 12 und 13 und des Umgreifens der einen Faser 13 ein durchgehendes Hohlprofil auf. Vorliegend besteht keine stoff¬ schlüssige Verbindung zwischen den beiden Fasern 12 und 13, sondern die Verbindung hält insbesondere auf Grund des Formschlusses im Endbereich der äußeren Faser 13, der Reibung in den Kontaktbereichen und der Federkraft der äußeren Faser 13. Dabei ist die Verbindung zwischen beiden Fasern 12 und 13 derart sicher, dass auch bei einer gewissen Druckdifferenz zwischen einem im Innenraum strömenden Fluid und einem die Faseranord¬ nung 11 umströmenden Fluid kein Aus- oder Eintreten von Fluid erfolgt.
Die Abmessungen der Fasern 12 und 13 entsprechen einander, wobei beide Fasern 12 und 13 im getrennten, unverformten Zustand eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt mit einem Öffnungswinkel von ca. 45° und einen mittleren Außendurchmesser von ca. 0,5 mm und eine Wandstärke von ca. 0,05 mm aufweisen.
Wie aus Fig. 6 zu entnehmen ist, weisen beide Fasern 12 und 13 über ihre Länge einen durchgehend faltenbalgartigen Verlauf auf, so dass sie textile Eigenschaften aufweisen, d.h. beispielsweise verknotbar sind. Hierfür schwankt der Außen- (und Innen~)Durchmesser um +/-0,1 mm, d.h. der maximale Außendurchmesser beträgt 0,6 mm und der minimale Außendurchmesser beträgt 0,4 mm, wobei die Wandstärke im Wesentlichen unverändert bleibt. Die faltenbalgartige Ausgestaltung beider Fasern bewirkt zudem, dass keine Ver¬ schiebung in Längsrichtung zueinander erfolgt.
Gemäß einem zweiten, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Faseranordnung, also auf die Ausgestaltung einer oder mehrerer Basishohlfasern, welche eine erfindungsgemäße Hohlfaser bilden, ist eine längsseitig etwas offene Faser mit einem ovalen Hohlprofil mit einer entsprechend ausgebildeten, jedoch etwas geringere Ab¬ messungen aufweisenden offenen Faser zu einer Faseranordnung verbunden. Hierbei weisen beide Fasern ein über die Länge im Wesentlichen gleichbleibendes Profil auf. Der maximale Außendurchmesser der äußeren Hohlfaser beträgt ca. 0,1 mm, der minimale Außendurchmesser der äußeren Hohlfaser beträgt ca. 0,05 mm und die Wandstärke beträgt ca. 0,01 mm. Der maximale Außendurchmesser der inneren Hohlfaser beträgt ca. 0,99 mm, der minimale Außendurchmesser der inneren Hohlfaser beträgt ca. 0,04 mm und die Wand¬ stärke beträgt ca. 0,01 mm, so dass die Abmessungen denen der äußeren Faser abzüglich einer Wandstärke entsprechen.
Gemäß einem dritten, ebenfalls nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in Bezug auf die Faseranordnung ist die innere Faser mit einem C-förmigen offenen Hohlpro¬ fil ausgebildet, wobei die Enden etwa parallel zueinander verlaufen. Die äußere Faser ist derart ausgebildet, dass sie die innere Faser entsprechend den zuvor beschriebenen Ausfüh¬ rungsbeispielen umgreift. Hierbei ist vorliegend die innere Faser mit einem Medium gefüllt und die äußere Faser dient als Verschluss.
Gemäß einem ersten Anwendungsbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels in Bezug auf die Faseranordnung werden auf bekannte Weise die beiden Fasern, vorliegend Mikrofasern, aus einem lysierbaren Material geformt, wobei die innere Faser eine hydraulisch gleich¬ wertigen Innendurchmesser von ca. 15 μm und eine Wandstärke von ca. 5 μm aufweist und die äußere Faser geringfügig größer ausgebildet ist. Diese innere Faser wird mit einem Zy¬ tostatika gefüllt und mit der äußeren Faser verschlossen. Anschließend wird in einem Ab¬ stand von 50 um der zuvor durchgehende, gefüllte Hohlraum durch einen Umformvorgang verformt, wobei die einander gegenüberliegenden Innenwände miteinander im Kontaktbe¬ reich verbunden werden, so dass eine Vielzahl einzelner, miteinander verbundener Speicher gebildet werden. Die Faseranordnungen werden danach zu einer erfindungsgemäßen Hohl¬ faser verbunden, wobei der zentrale Hohlraum mit einem anderen Wirkstoff gefüllt wird. Die einzelnen Speicher oder vielmehr Speicherringe können auf einfache Weise vereinzelt werden, ohne dass die Speicher beschädigt werden und der Wirkstoff aus dem Speicher aus¬ tritt. Hierfür ist der Kontaktbereich entsprechend ausgebildet, gegebenenfalls sogar mit einer Perforation o.a. versehen. Die Abtrennung der einzelnen Speicher/Speicherringe kann auch nach der Herstellung der Hohlfaser zweiter Ordnung erfolgen, wobei ebenfalls Ma߬ nahmen zur Vereinfachung der Abtrennung einzelner Speicherringe möglich sind. Ein der¬ artiger Speicher ermöglicht eine zeitversetzte Freisetzung der enthaltenen Wirkstoffe, wobei auch durch die Verwendung unterschiedlicher Basishohlfasern Einfluss auf den Frei¬ setzungszeitpunkt genommen werden kann.
Bei einem zweiten Anwendungsbeispiel des dritten Ausführungsbeispiels in Bezug auf die Faseranordnung wird eine peptisierbare Folie derart zugeschnitten und gerollt, so dass sie eine Faser mit einem C-förmigen Profil bildet und durch eine entsprechende Faser abge¬ deckt. In der inneren Faser ist ein medizinischer Wirkstoff oder ein Nahrungsergänzungs- mittel enthalten. Die Unterteilung in einzelne Speicher erfolgt vor oder nach dem Zu¬ sammensetzen zu einer erfindungsgemäßen Hohlfaser zweiter Ordnung gemäß dem zuvor beschriebenen Anwendungsbeispiel.
Die Figuren 7a bis 7i zeigen beispielhaft verschiedene Querschnitte von Faseranordnungen, welche Basishohlfasera für eine erfindungsgemäße Hohlfaser zweiter Ordnung sein können.
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Lumen der Hohlfaser zweiter Ordnung, das heißt der zentrale Hohlraum, durch die Wände der Basishohlfasern ge¬ schlossen, wobei es sich jedoch auch um poröse Wände handeln kann, so dass in diesem Fall ein Medium die Wände durchdringen kann. In bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch erwünscht sein, dass über die durch die Basishohlfasern gebildete Wand das Lumen der Hohlfaser zweiter Ordnung mit der Umgebung in Verbindung steht, dass die Wand der Hohlfaser zweiter Ordnung für Stoffströme durchlässig ist, und/oder dass die Hohlfaser zweiter Ordnung eine möglichst große Oberfläche zur Verfügung stellen soll. In diesem Fall können die Basishohlfasern auch in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Hohlfaser zweiter Ordnung angeordnet sein oder schräg mit radialer Komponente angeord¬ net sein.
Eine derartige Anordnung ist insbesondere mit der zuvor beschriebenen wabenförmigen Ausgestaltung möglich. Bezug nehmend auf Fig. 4 ist bei Vorsehen einer deutlich größeren Anzahl von Folien, die entsprechend verbunden sind, eine Verbindung der obersten und un- tersten Folie möglich, wobei ein Auseinanderziehen und anschließendes Verbinden der obersten mit der untersten Folie im Prinzip wie bei einem Lampion, jedoch eine Hohlfaser 1 mit einem zentralen Hohlraum 5 bildend, erfolgt. Eine ausschnittsweise dargestellte Draufsicht ist in Fig. 8 dargestellt.
Gemäß dem in Fig. 9 dargestellten, letzten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Basis¬ hohlfasern 2 sternförmig in radialer Richtung bezüglich der Längsachse der Hohlfaser 1 zweiter Ordnung angeordnet. Als Basishohlfasern 2 können beispielsweise Goldfasern mit 0,6 nm Außendurchmesser und 6 nm Länge dienen, jedoch sind auch deutlich größere Ab¬ messungen der Basishohlfasern 2 möglich, wobei auch die zuvor beschriebenen Faseranord¬ nungen 11 die Basishohlfasern 2 bilden können.
Eine derartige Struktur oder eine entsprechende wabenförmige Struktur lässt sich beispiels¬ weise an Stelle der in der DE 101 18 651 Al verwendeten, einzeln stehenden Nadel- oder Röhrchenelektroden einer Brennstoffzelle verwenden, wobei beispielsweise die PEM- Schicht im zentralen Hohlraum und die gasdurchlässige Metallfolie und GLD auf der Außenfläche der Hohlfaser zweiter Ordnung vorgesehen sein kann. Alternativ kann auch GLD und Metallfolie innen und die PEM-Schicht außen angeordnet sein. Unter Berück¬ sichtigung dieser geometrischen Veränderungen gegenüber der DE 101 18 651 Al wird de¬ ren Offenbarungsgehalt, insbesondere in Hinblick auf die verwendeten Materialien, die Ab¬ messungen, ausdrücklich mit einbezogen.

Claims

Patentansprüche
1. Hohlfaser (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (1) eine Mehrzahl von be¬ nachbart zueinander angeordneten, nebeneinander verlaufenden und durch Wände (4) voneinander getrennte Hohlräume (3) mit einem hydraulisch gleichwertigen In¬ nendurchmesser von maximal 1 mm aufweist, und dass die Wände (4) zweier benach¬ barter Hohlräume (3) durch eine gemeinsame Wand (4) und/oder durch zwei stoff¬ schlüssig miteinander verbundene Wände (4) gebildet ist, wobei zentral ein weiterer Hohlraum (5) ausgebildet ist.
2. Hohlfaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Hohlraum (5) einen größeren hydraulisch gleichwertigen Innendurchmesser als die ihn umgebenden Hohlräume (3) aufweist.
3. Hohlfaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (4) eine wabenförmige Gestalt aufweisen, welche durch eine Mehrzahl miteinander in mehrfa¬ chem Linien- oder Flächenkontakt, insbesondere stoffschlüssigem Linien- oder Flä¬ chenkontakt, stehenden Folien gebildet ist, oder dass die Wände (4) durch in einer oder mehreren Reihen benachbart angeordnete und mittels Linien- oder Flächenkon¬ takt, insbesondere stoffschlüssigem Linien- oder Flächenkontakt, stehenden Hohlfa¬ sern (3) gebildet sind.
4. Hohlfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (4) in Verbindung mit den dazwischen angeordneten Hohlräumen (3) ge¬ meinsam eine Hohlfaser (1) bilden.
5. Hohlfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Hohl¬ räume (3) sich etwa in der Längsachse der Faser (1) schneiden.
6. Hohlfaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen der Hohl¬ räume (3) parallel oder wendeiförmig bezüglich der der Längsachse der Hohlfaser (1) angeordnet sind.
7. Hohlfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände zumindest bereichsweise aus Kohlenstoff, aus Diamant, aus mit Bor do¬ tiertem Diamant, aus Silizium, aus Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid, Saphir und/oder Leukosaphir, Saphir und/oder Leukosaphir beschichtet mit Diamant, mit Bor do¬ tiertem Diamant oder Silizium, Gold oder Platin, Zellulose, Stärke und/oder Proteinen bestehen.
8. Hohlfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (1) mindestens eine Faseranordnung (11) aufweist, bestehend aus mindestens zwei Fasern (12, 13), wobei mindestens eine Faser (13) mit einem offenen Hohlprofil eine zweite Faser (12) zumindest teilweise umgreift und in ihrem Hohl¬ raum aufnimmt.
9. Hohlfaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenabmessungen der Hohlfaser (1) einem hydraulisch gleichwertigen Durch¬ messer von bis maximal 10 mm, insbesondere von bis maximal 1 mm, entsprechen.
10. Verwendung einer Hohlfaser gemäß einem Ansprüche 1 bis 9, zur elektrochemischen Wasserreinigung und/oder Abwasserbehandlung und/oder in einer Brennstoffzelle, einem Elektrolyseur oder einem Wasserstoffspeicher.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008143487A1 (es) * 2007-05-21 2008-11-27 Plasencia Moeller, Carlos Arturo Aparato electroestimulador de baja frecuencia para la prevención y curación de heridas crónicas

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008028832A1 (de) * 2008-06-19 2009-12-24 Carl Freudenberg Kg Befeuchter

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62206009A (ja) * 1986-03-05 1987-09-10 Teijin Ltd 捲縮多孔中空繊維
EP0317192A1 (de) * 1987-11-13 1989-05-24 E.I. Du Pont De Nemours And Company Polyester-Füllfasern
JPH04272662A (ja) * 1991-02-27 1992-09-29 Yuasa Corp 固体電解質燃料電池装置
US5538735A (en) * 1993-02-19 1996-07-23 Ahn; Sam S. Method of making a drug delivery system using hollow fibers
GB2329633A (en) * 1997-09-24 1999-03-31 Nikko Kogyo Kk Sterilizing system and system for recovering genes
WO2001002085A1 (en) * 1999-07-01 2001-01-11 S. Search B.V. Method for manufacturing multiple channel membranes, multiple channel membranes and the use thereof in separation methods
DE10241786A1 (de) * 2002-09-06 2004-03-18 Rennebeck, Klaus, Dr. Thermoelement, insbesondere Thermogenerator, sowie Verwendung hiervon
US20040096173A1 (en) * 2002-11-18 2004-05-20 Fekety Curtis R. Methods for manufacturing microstructured optical fibers with arbitrary core size

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58197311A (ja) * 1982-05-13 1983-11-17 Toray Ind Inc 超微細多孔連続中空繊維及びその束とそれらの製造方法
JPS616306A (ja) * 1985-05-31 1986-01-13 Toray Ind Inc ウルトラフアインプラスチツクチユーブ構造物及びその製法
JPS62110916A (ja) * 1985-11-08 1987-05-22 Toray Ind Inc 複合繊維

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62206009A (ja) * 1986-03-05 1987-09-10 Teijin Ltd 捲縮多孔中空繊維
EP0317192A1 (de) * 1987-11-13 1989-05-24 E.I. Du Pont De Nemours And Company Polyester-Füllfasern
JPH04272662A (ja) * 1991-02-27 1992-09-29 Yuasa Corp 固体電解質燃料電池装置
US5538735A (en) * 1993-02-19 1996-07-23 Ahn; Sam S. Method of making a drug delivery system using hollow fibers
GB2329633A (en) * 1997-09-24 1999-03-31 Nikko Kogyo Kk Sterilizing system and system for recovering genes
WO2001002085A1 (en) * 1999-07-01 2001-01-11 S. Search B.V. Method for manufacturing multiple channel membranes, multiple channel membranes and the use thereof in separation methods
DE10241786A1 (de) * 2002-09-06 2004-03-18 Rennebeck, Klaus, Dr. Thermoelement, insbesondere Thermogenerator, sowie Verwendung hiervon
US20040096173A1 (en) * 2002-11-18 2004-05-20 Fekety Curtis R. Methods for manufacturing microstructured optical fibers with arbitrary core size

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 012, Nr. 059 (C-478), 23. Februar 1988 (1988-02-23) -& JP 62 206009 A (TEIJIN LTD), 10. September 1987 (1987-09-10) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 017, Nr. 069 (E-1318), 10. Februar 1993 (1993-02-10) -& JP 04 272662 A (YUASA BATTERY CO LTD), 29. September 1992 (1992-09-29) & GB 2 329 633 A (* NIKKO KOGYO KABUSHIKI KAISHA) 31. März 1999 (1999-03-31) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008143487A1 (es) * 2007-05-21 2008-11-27 Plasencia Moeller, Carlos Arturo Aparato electroestimulador de baja frecuencia para la prevención y curación de heridas crónicas

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Publication number Publication date
WO2006002769A3 (de) 2008-12-24
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