WO2014177697A1 - Dialyzer for hemodialysis having capillary membranes, spinning system for capillaries, and method for producing capillaries - Google Patents

Dialyzer for hemodialysis having capillary membranes, spinning system for capillaries, and method for producing capillaries Download PDF

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WO2014177697A1
WO2014177697A1 PCT/EP2014/058994 EP2014058994W WO2014177697A1 WO 2014177697 A1 WO2014177697 A1 WO 2014177697A1 EP 2014058994 W EP2014058994 W EP 2014058994W WO 2014177697 A1 WO2014177697 A1 WO 2014177697A1
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outlet opening
membrane
cross
longitudinal direction
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PCT/EP2014/058994
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Oliver GOTTSCHALK
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Nephro-Solutions Ag
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    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1621—Constructional aspects thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B01D69/082—Hollow fibre membranes characterised by the cross-sectional shape of the fibre
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B01D69/085—Details relating to the spinneret

Definitions

  • the invention relates to a dialyzer for blood washing according to the preamble of claim 1 and to a spinning system for producing capillaries in a dialyzer according to the invention and to a method for producing the capillaries according to the invention.
  • Dialyzers are basically known in the art. Dialysis patients suffering from chronic renal insufficiency are treated in specialized clinics with the help of so-called hemodialysis HD. HD is by far the most common procedure in renal replacement therapy, accounting for more than 89% of the world's treatments. Another method of renal replacement therapy is the so-called peritoneal or peritoneal PD.
  • Hemodialysis requires the use of hemodialysis machines and dialyzers, which are connected to the device as "artificial kidneys" with the help of extracorporeal blood circulation and must also be replaced as consumables, so-called disposable articles, which can be used to remove uremic retention products and water (Ultrafiltration) from the Patient's Blood (Bloodwash)
  • dialyzers contain more than 10,000 hollow fibers whose wall is formed as a membrane and which are called capillary membranes.
  • micro-hollow fibers are used in gas separation processes.
  • application of a profile to the outer wall of a hollow micro-fiber is disclosed so as not to drop the distance between the micro-hollow fibers to increase efficiency at a minimum distance.
  • the article in the appendix discloses a profile on an inner wall of a hollow micro-fiber, it is only disclosed for use in gas separation processes in which the micro hollow fibers are produced in a spinning process from a solution of PEI / PVP / NMP in a ratio of 19/1 1/70 wt% and water is used as coagulum
  • These micro hollow fibers are already suitable for use in dialyzers in no case suitable. It is therefore a first object of the invention to provide a dialyzer for the blood washing available, which has an improved effect with the same size.
  • a dialyzer for the blood scrubbing is provided with a plurality of capillaries each extending in a longitudinal direction, each having a semipermeable capillary membrane 7 each having a membrane inner surface and a membrane outer surface.
  • a wall of the capillary represents the semipermeable capillary membrane, wherein a membrane exchange surface enlarging profile is provided on the membrane inner surface.
  • the membrane inner surface is enlarged in comparison with a circular in the cross-section perpendicular to the longitudinal direction membrane inner surface which has a same average inner diameter.
  • the mean inner diameter is a diameter that results from complete leveling or smoothing of the peaks and valleys of the profile.
  • the membrane inner surface is geometrically differently realized to increase the membrane exchange area.
  • the semipermeable membranes are conveniently polysulfone (PSu) and / or polyethersulfone (PES). These are materials that have been clinically tested and approved and approved for use in dialyzers.
  • the semipermeable membrane may consist entirely of polysulfone and / or polyethersulfone.
  • the profile extends along the entire extent in the longitudinal direction of the membrane inner surface of each of the capillaries. According to the invention, it is provided to make the membrane inner surface as large as possible with the same mean inner diameter. This is preferably achieved in that the Membraninnenfiambae has a profile which extends conveniently along the entire capillary in the longitudinal direction.
  • each of the capillaries has a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • the profile has a wave shape which extends in the cross section along an entire circumference of the membrane inner surface.
  • the waveform can be a sinusoidal wave, but also other types of waveforms, such as rectangular waves, sawtooth profiles, or the like. act, preferably each having rounded edges.
  • the profile is translation invariant in the longitudinal direction, d. H. the profile has an identical shape in several cross sections along the longitudinal direction of the capillary.
  • the undulating profile along the circumference at least 10, preferably at least 30, more preferably at least 60 peaks.
  • it also discloses any other number of waves.
  • only one wave or only two waves can be provided, which already enlarge the membrane inner surface.
  • the intended peaks and valleys are designed in height / depth so that when perfused with blood as few blood cells are adsorbed.
  • the object is achieved by a spinning system having the features of claim 6.
  • the spinning system comprises a multiplicity of spinnerets, each having a longitudinal direction and a respective first outlet opening for a temporary filling medium and a second outlet opening for a polymer solution, the second outlet opening preferably completely surrounding the first outlet opening in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and the first and second outlet openings are opened in the longitudinal direction, preferably in such a way that the temporary filling medium and the polymer solution both emerge together in the same direction in the longitudinal direction from the outlet openings of the spinneret.
  • an inner wall of the second outlet opening in the cross-section has a complementary profile surrounding the first outlet opening.
  • the complementary profile completely circumscribes the first outlet opening.
  • an outlet nozzle is provided between the two outlet openings, which is preferably annular in shape in the cross section.
  • an outer wall of the outlet nozzle on the complementary profile which is then applied during the manufacturing process of the capillary as a profile on the inner membrane surface.
  • an inner wall of the preferably annular outlet nozzle is smooth and in the cross section circular, preferably exactly circular, while the outer wall has the complementary profile.
  • the first outlet opening is circular in cross-section and the second outlet opening is annular and preferably concentrically surrounds the first outlet opening, and the outlet nozzle annular in cross-section is arranged between the two outlet openings and the complementary profile is provided on the outer wall of the outlet nozzle.
  • This preferred embodiment of the invention allows a particularly simple production of the spinning system according to the invention, by using conventional spinning plants, in which the spinnerets are replaced.
  • the spinnerets each have an outlet nozzle, which separates the two outlet openings from each other and on the outer wall of a complementary profile is applied.
  • the complementary profile is undulating in the cross-section and extends along the entire circumference of the outer wall of the outlet nozzle.
  • the complementary profile is preferably provided at least at the exit point of the spinneret, i. H. at the point where the exiting from the spinneret polymer solution still touches the outer wall of the outlet, to accommodate there on the embankment wall, the complementary profile as a profile can.
  • noses protrude from the outlet point in the longitudinal direction.
  • These lugs are part of the complementary profile and can be used to form, for example, elongated wave troughs in the profile of the membrane inner wall.
  • an inner wall of the outlet nozzle in the cross section is smooth and strictly circular.
  • the spinning plant has a first container which is filled with the temporary filling medium and a second container which is filled with the polymer solution.
  • the polymer solution is preferably a polysulfone (PSu) and / or polyethersulfone solution (PES).
  • PSu polysulfone
  • PES polyethersulfone solution
  • other polymers can be used.
  • the preferred solvents for PSu or PES are N-methyl-2-pyrrolidone and dimethylacetamide.
  • membrane polymers can also be used to construct the semipermeable membrane be chosen and appropriate solutions are kept.
  • all membrane polymers suitable for dialysis can be used, in particular membrane polymers based on modified celluloses, such as, for example, cellulose acetate and / or based on polyacrylonitrile and / or polyamide.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 16.
  • a polymer solution for forming a semi-permeable membrane of a first outlet opening of a spinneret is fed, and at the same time a filling medium for forming a temporary soul of a second outlet opening of the spinneret is supplied.
  • a capillary-shaped endless tube continuously leaves the spinneret, and at least at the exit point the polymer solution passes over a complementary profile, which is preferably attached to an outlet spout of the spinneret, and when passing over a profile forms on a membrane inner surface.
  • the profile on the inner surface of the membrane is kept in shape by the temporary soul.
  • the temporary core preferably generates a variable internal pressure with which the membrane inner surface is pressed from the inside, so that the membrane does not coincide with one another and does not change or lose its profile achieved by the complementary profile, or at least only very slowly.
  • the polymer solution coagulates, whereby the profile is already stabilized directly after the exit point of the spinneret and is prevented from bleeding.
  • Coagulation in this application is understood to mean the dimensionally stable solidification of the polymer solution.
  • the capillary endless tube is guided after exiting through a coagulation bath and coagulates there to the endless capillary, d. H. that forms a dimensionally stable semipermeable membrane with the profile on the membrane inner surface, which can then be summarized in bundles and cut, and then install the capillary bundles in a dialyzer.
  • polysulfone solution PSu
  • polyethersulfone solution PES
  • solutions with other membrane polymers can also be used in the process according to the invention. All membrane polymers suitable for dialysis can be used for this, in particular membrane polymers based on modified celluloses, such as, for example, cellulose acetate and / or based on polyacrylonitrile and / or polyamide.
  • modified celluloses such as, for example, cellulose acetate and / or based on polyacrylonitrile and / or polyamide.
  • FIG. 2a shows a basic structure of a dialyzer
  • FIG. 2b shows a basic structure of a semipermeable membrane
  • FIG. 3 shows a schematic view of a spinning system for carrying out a method according to the invention for producing capillaries according to the invention
  • FIG. 4 shows a sectional view along the line IV-IV in FIG. 3, FIG.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a spinneret according to the invention
  • FIG. 7 shows a perspective view of the capillary according to the invention, in FIG. 6.
  • Fig. 1 shows schematically the basic structure of a dialysis machine for performing hemodialysis on a patient 1.
  • the patient's blood is washed extracorporeally.
  • Fig. 1 shows only the forearm of a patient 1.
  • the blood is removed from the patient 1 via an access 2 on the forearm of the patient 1 by means of a shunt and pumped by a blood pump 3 via the access 2 and fed to a dialyzer 4.
  • Blood taken from the patient 1 is additionally supplied with a coagulation inhibitor in a feeder 6, and the blood enriched with the coagulation inhibitor is pumped into the dialyzer 4 and washed in the dialyzer 4.
  • the dialyzer 4 serves as the actual "artificial kidney", which washes waste products from the patient's blood and extracts water from the organism.
  • the dialyzer 4 is in a separated from a circulatory system 7 Diaiysat Vietnameselauf 8 Dialysier crampkeit, also called dialysate supplied.
  • the blood circulation 7 and the Diaiysat Vietnameselauf 8 are in the dialyzer 4 in opposite directions and separated by semipermeable membranes 9.
  • the semipermeable membranes 9 are shown in Fig. 1 only very schematically by an oblique contact surfaces between the two circuits 7, 8. Their actual shape is described below.
  • the dialyzer 4 essentially comprises a multiplicity of capillaries 20 arranged parallel to one another in the longitudinal direction L.
  • Capillaries 20 are small, hair-thin tubes having an inner diameter of between 150 ⁇ m and 240 ⁇ m and an outer diameter between 200 pm and> 300 pm.
  • the capillaries 20 are arranged parallel to one another in the dialyzer 4, preferably without direct contact with one another.
  • a respective lumen 21 of each of the capillaries 20, d. H. through the respective free inner tube of the capillary 20 the blood of the circulatory system 7 flows in the longitudinal direction L of each of the capillaries 20.
  • an outer space 22 of each capillary 20 flows in the opposite direction, ie opposite to the longitudinal direction L, the dialysate in Diaiysat Vietnameselauf 8 at the capillaries 20 outside over.
  • the membrane 9 of each capillary wall is semipermeable.
  • the principal mode of action of the semipermeable membrane 9 is shown in FIG. 2b.
  • 2 b shows on the left side the blood flowed through lumen 21 of the capillary 20 and on the right side of the outer space 22 of the capillary 20, which is flowed through by the dialysate.
  • the patient's blood 1 has a number of different sized substances, only a few of which are shown.
  • the semipermeable membrane 9 has a pore size that does not allow large molecules to pass therethrough. In this sense, large molecules are red blood cells 23 (erythrocytes) and large protein molecules such as albumin 24.
  • the concentration of the substances in the dialysate is selected such that water diffuses through the semipermeable membrane 9 from the blood in the lumen 21 through the semipermeable membrane 9 into the dialysate due to the transmembrane pressure applied via the machine.
  • small molecule retention products such as uric acid, urea, creatinine and phosphate ions diffuse from the blood compartment in lumen 21 into the dialysate compartment.
  • electrolytes 25 diffuse from the dialysate into the blood because the dialysate has a correspondingly higher electrolyte concentration individually set for the patient 1.
  • the molecular flow J for each type of molecule is critically dependent on the size of the exchange surface A, d. H. of the size of the surface of the semipermeable membrane 9 formed by a membrane inner surface 9a. There is also a dependence on the gradient of the concentration of this substance along the path x in the radial direction.
  • the invention makes use of the idea to increase the size of the exchange surface A with otherwise constant outer dimensions of the capillaries 20 and thus to increase the molecular flow, thereby increasing the effect of the capillaries 20, so the volume passed through the semipermeable membrane 9 per unit length of the capillary 20, enlarged. This is made possible by the fact that the restriction of the diffusion by a periodic change in thickness of the membrane linearly the area obtained, but square.
  • the capillaries 20 according to the invention are produced in the form of hair-thin Kapillarendlosschläuchen 20a in spinning units 30.
  • the basic structure of a spinning system 30 is shown in Fig. 3a.
  • the spinning system 30 has a plurality of juxtaposed, aligned in the longitudinal direction L spinnerets 31, one of which is shown in Fig. 3 in principle.
  • the longitudinal direction L corresponds to the direction of gravitational force.
  • the spinneret 31 are fed two media, on the one hand a polymeric solution 32, which coagulates in the further course of the process to the semipermeable membrane 9, and a temporary filling medium 33, such as water or air, the During the manufacturing process, a soul 38 temporarily forms and keeps the capillary endless tube 20a open until the capillary endless tube 20a has gained sufficient stability through coagulation in order to no longer change or collapse its shape.
  • the pressure with which the temporary filling medium is conveyed into the spinneret 31 is variably controlled so as to facilitate the formation of the desired cross-section.
  • the spinneret 31 has a first, in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L circular outlet opening 34, which is intended for the supply of the temporary filling medium 33, and a cross-section perpendicular to the longitudinal direction L annular second outlet opening 35, the first outlet opening 34 substantially surround concentrically and which is intended for discharging the polymer solution 32.
  • the polymer solution 32 and the filling medium 33 meet. At this moment, coagulation of the polymer solution 32 on the membrane inner surface 9a to the semipermeable membrane 9 already begins.
  • FIG. 4 shows, in principle, the structure of the capillary endless tube 20a coagulating on the membrane inner surface 9a but not yet completely coagulated directly after it leaves the spinneret 31
  • the capillary endless tube 20a has at this point an outer annular partially coagulated polymer solution 32a, which forms by further continuous coagulation to the semipermeable membrane 9 and then forms the actual capillary 20.
  • An inner surface of the partially coagulated polymer solution 32a which already corresponds to the structure of the membrane inner surface 9a, has a wave-shaped profile 37a, which is in cross section perpendicular to the longitudinal direction L of the capillary 20 along the entire circumference of the inner surface of the partially coagulated polymer solution 32a, already in the construction of Membrane inner surface 9a corresponds, extends.
  • the temporary core 38 of the capillary endless tube 20a is formed by the temporary filling medium 33. This may be, for example, water which keeps the capillary endless tube 20a open by a variable internal pressure and which stabilizes the shape of the membrane inner surface 9a by the coagulation which already forms when the temporary filling medium 33 and polymer solution 32 meet.
  • the filling medium 33 is of a temporary nature, ie it leaves the capillary 20 in the further course of the method, preferably after it has been completely coagulated.
  • the spinneret 31 is arranged as shown in FIG. 3 about a felling distance I above a coagulation bath 39.
  • the capillary endless tube 20a emerging from the spinneret 31 drops by gravity into the coagulation bath 39. There, too, a membrane outer surface 9b coagulates.
  • the capillary endless tube 20a is led out by deflection rollers 40 from the coagulation 39 and in several, continuously arranged Washed baths.
  • the coagulated capillary endless tube 20a is wound up so that capillaries 20 arranged parallel to one another are formed as bundles.
  • the capillaries 20 are processed in a conventional manner and arranged parallel to each other in and to the dialyzer 4.
  • FIG. 5 shows an enlarged view of the exit point 36 of the spinneret 31 according to the invention.
  • the first outlet opening 34 and the second outlet opening 35 are shown.
  • the two outlet openings 34, 35 are separated by a substantially annular nozzle 50 from each other.
  • the temporary filling medium 33 is let out through the first outlet opening 34 and the polymer solution 32 through the second outlet opening 35.
  • a wave-shaped complementary profile 37b is applied to an outer wall 50b of the outlet nozzle 50.
  • the wave-shaped complementary profile 37b is provided in particular directly at the exit point 36, d. H.
  • the wave-shaped complementary profile 37b extends a distance, preferably 0.5 mm, 1 mm or 1, 5 mm against the longitudinal direction L along the outer wall 50b of the outlet nozzle 50.
  • the length of the wave-shaped complementary profile 37b is dimensioned the polymer solution 32, which flows along the outer wall 50b of the outlet nozzle 50, can assume a corrugated profile 37a, which is just complementary to the corrugated complementary profile 37b.
  • an inner wall 50a of the outlet nozzle 50 is circular in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L.
  • the wave-shaped complementary profile 37b and the wave-shaped profile 37a need not necessarily have a sinusoidal waveform in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L. It can also rectangular sawtooth shapes or waveforms that are not sinusoidal, for example, rectangular shapes with rounded corners o. ⁇ , find use.
  • the outer wall 50b of the outlet nozzle 50 of the spinneret 31 can, for example, in lithographic printing process with the wave-shaped complementary profile 37b be provided.
  • Processes for producing such micro- or nanostructures are known, for example, from WO 02/43937 A2.
  • extending on the outer wall 50b of the outlet 50 in the longitudinal direction L extending complementary waveforms can be printed.
  • other techniques for generating the wave-shaped complementary profile 37b conceivable, such. B. the milling of depressions in the outer wall 50 b of the outlet nozzle 50th
  • FIG. 6 shows the membrane inner surface 9a of the capillary 20 with the wave-shaped profile 37a.
  • FIG. 6 shows a wave profile with 64 sine waves.
  • the sinusoidal wave-shaped profile of FIG. 6 causes, compared to a circular cross-section, an enlargement of the membrane inner surface 9a of 350%. For 41 waves, the increase in the size of the membrane inner surface 9a would be 285%.
  • all other wave numbers are possible; it is even possible that the capillary 20 comprises only one wave or two waves and any other number of waves and also a significantly higher number than the above-mentioned 68 waves.
  • FIG. 7 shows the capillary 20 according to the invention in a perspective basic view. Due to the significant increase in the size of the membrane inner surface 9a with a constant length and the same average inner diameter of the capillary 20, the effect of the capillaries 20 is increased accordingly. Since the molecular current J is proportional to the size of the exchange surface A according to Fick's law mentioned above, an increase in the effect of the capillary 20 at the same length corresponding to the increase of the membrane inner surface 9b in the above examples by 285% and 350, respectively %.

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Abstract

The invention relates to a dialyzer, comprising a plurality of capillaries (20), which each extend in a longitudinal direction (L) and are arranged next to each other. Each capillary has a semipermeable membrane (9), which has an inner membrane surface (9a) and an outer membrane surface. The inner membrane surface (9a) is characterized by a profile (37a) that enlarges the inner membrane surface.

Description

Dialysator für die Blutwäsche mit Kapillarmembranen, Spinnanlage für Kapillaren und Verfahren zur Herstellung von Kapillaren Die Erfindung betrifft einen Dialysator für die Blutwäsche nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Spinnanlage zur Herstellung von Kapillaren in einem erfindungsgemäßen Dialysator sowie ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kapillaren. Dialysatoren sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. An chronischer Niereninsuffizienz erkrankte Dialysepatienten werden in dafür spezialisierten Kliniken mit Hilfe der sogenannten Hämodialyse HD behandelt. Mit einem Anteil an den Behandlungen von weltweit über 89 % ist die HD das weitaus häufigste Verfahren in der Nierenersatztherapie. Ein weiteres Verfahren der Nierenersatztherapie ist die sogenannte Bauchfell- bzw. Peritonealdialyse PD. Die Hämodialyse erfordert den Einsatz von Hämodialysemaschinen und Dialysatoren, die als „künstliche Nieren" mit Hilfe eines extrakorporalen Blutkreislaufs an das Gerät angeschlossen . werden und auch als Verbrauchsteile, sogenannte Einmalartikel ersetzt werden müssen. Mit ihrer Hilfe gelingt die Entfernung von urämischen Retentionsprodukten sowie von Wasser (Ultrafiltration) aus dem Blut des Patienten (Blutwäsche). Die Mehrzahl der kommerziell erhältlichen Dialysatoren enthält mehr als 10.000 Hohlfasern, deren Wand als Membran ausgebildet ist und die als Kapillarmembranen bezeichnet werden.  The invention relates to a dialyzer for blood washing according to the preamble of claim 1 and to a spinning system for producing capillaries in a dialyzer according to the invention and to a method for producing the capillaries according to the invention. Dialyzers are basically known in the art. Dialysis patients suffering from chronic renal insufficiency are treated in specialized clinics with the help of so-called hemodialysis HD. HD is by far the most common procedure in renal replacement therapy, accounting for more than 89% of the world's treatments. Another method of renal replacement therapy is the so-called peritoneal or peritoneal PD. Hemodialysis requires the use of hemodialysis machines and dialyzers, which are connected to the device as "artificial kidneys" with the help of extracorporeal blood circulation and must also be replaced as consumables, so-called disposable articles, which can be used to remove uremic retention products and water (Ultrafiltration) from the Patient's Blood (Bloodwash) The majority of the commercially available dialyzers contain more than 10,000 hollow fibers whose wall is formed as a membrane and which are called capillary membranes.
Darüber hinaus sind Verfahren zur Herstellung von Querschnittsprofilen aufweisenden Mikrohohlfasern bekannt. So sind Verfahren zur Vergrößerung der Außenfläche von Hohlfasermembranen aus dem Artikel „High Performance micro-engineered hollow fiber membranes by smart spinneret design" in: Journal of Membrane Science, 256 (2005) 209- 215 bekannt. Die Mikrohohlfasern finden in Gasseparationsverfahren Anwendung. Dort ist insbesondere das Aufbringen eines Profils auf die Außenwandung einer Mikrohohlfaser offenbart, um den Abstand zwischen den Mikrohohlfasern zur Effizienzerhöhung nicht unter einen Mindestabstand fallenzulassen. Zwar ist in dem Artikel im Appendix auch ein Profil auf einer Innenwandung einer Mikrohohlfaser offenbart jedoch nur für deren Anwendung in Gasseparationsverfahren, wobei die Mikrohohlfasern in Spinnverfahren aus einer Lösung aus PEI/PVP/NMP in einem Verhältnis von 19/1 1/70 wt% hergestellt werden und Wasser als Koagulat verwendet wird. Diese Mikrohohlfasern sind schon auf Grund ihrer Materialbeschaffenheit für den Einsatz in Dialysatoren in keinem Fall geeignet. Es ist in einem ersten Aspekt daher Aufgabe der Erfindung, einen Dialysator für die Blutwäsche zur Verfügung zu stellen, der eine verbesserte Wirkung bei gleicher Baugröße aufweist. In einem zweiten Aspekt ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spinnanlage zur Herstellung von Kapillarmembranen für erfindungsgemäße Dialysatoren zur Verfügung zu stellen sowie in einem dritten Aspekt ein Verfahren zur Herstellung der Kapillarmembranen. In addition, methods for the production of cross-sectional micro hollow fibers are known. Thus, methods for enlarging the outer surface of hollow-fiber membranes are known from the article "High Performance micro-engineered hollow fiber membranes by smart spinneret design" in: Journal of Membrane Science, 256 (2005) 209-215 The micro-hollow fibers are used in gas separation processes In particular, the application of a profile to the outer wall of a hollow micro-fiber is disclosed so as not to drop the distance between the micro-hollow fibers to increase efficiency at a minimum distance. Although the article in the appendix discloses a profile on an inner wall of a hollow micro-fiber, it is only disclosed for use in gas separation processes in which the micro hollow fibers are produced in a spinning process from a solution of PEI / PVP / NMP in a ratio of 19/1 1/70 wt% and water is used as coagulum These micro hollow fibers are already suitable for use in dialyzers in no case suitable. It is therefore a first object of the invention to provide a dialyzer for the blood washing available, which has an improved effect with the same size. In a second aspect, it is an object of the invention to provide a spinning plant for the production of capillary membranes for dialyzers according to the invention and, in a third aspect, a process for producing the capillary membranes.
In ihrem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch einen Dialysator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird ein Dialysator für die Blutwäsche mit einer Vielzahl von sich jeweils in einer Längsrichtung erstreckenden, nebeneinander angeordneten Kapillaren zur Verfügung gestellt mit jeweils einer semipermeablen Kapillarmembran7 die jeweils eine Membraninnenfläche und eine Membranaußenfläche aufweist. Vorzugsweise stellte eine Wand der Kapillare die semipermeable Kapillarmembran dar, wobei ein eine Membran- austauschfläche vergrößerndes Profil auf der Membraninnenfläche vorgesehen ist. Die Membraninnenfläche ist vergrößert im Vergleich mit einer im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung kreisförmigen Membraninnenfläche, die einen gleichen durchschnittlichen Innendurchmesser aufweist. Wobei unter dem mittleren Innendurchmesser ein Durchmesser zu verstehen ist, der durch vollständige Einebnung bzw. Glättung der Gipfel und Täler des Profils entsteht. In its first aspect, the object is achieved by a dialyzer having the features of claim 1. According to the invention, a dialyzer for the blood scrubbing is provided with a plurality of capillaries each extending in a longitudinal direction, each having a semipermeable capillary membrane 7 each having a membrane inner surface and a membrane outer surface. Preferably, a wall of the capillary represents the semipermeable capillary membrane, wherein a membrane exchange surface enlarging profile is provided on the membrane inner surface. The membrane inner surface is enlarged in comparison with a circular in the cross-section perpendicular to the longitudinal direction membrane inner surface which has a same average inner diameter. Where the mean inner diameter is a diameter that results from complete leveling or smoothing of the peaks and valleys of the profile.
Die Membraninnenfläche ist geometrisch zur Vergrößerung der Membranaustauschfläche unterschiedlich realisierbar. Die semipermeablen Membranen bestehen günstigerweise aus Polysulfon (PSu) und/oder Polyethersulfon (PES). Dabei handelt es sich um Materialien, die klinisch getestet und für den Einsatz in Dialysatoren geeignet und zugelassen sind. Die semipermeable Membran kann vollständig aus Polysulfon und/oder Polyethersulfon bestehen. Es können aber auch andere Membranpolymere zum Aufbau der semipermeablen Membran gewählt werden. Es sind dafür alle für die Dialyse geeigneten Membranpolymere verwendbar, insbesondere auch Membranpolymere auf der Basis von modifizierten Cellulosen, wie beispielsweise Cellulose- Azetat und/oder Polyacrylnitril und/oder Polyamid. The membrane inner surface is geometrically differently realized to increase the membrane exchange area. The semipermeable membranes are conveniently polysulfone (PSu) and / or polyethersulfone (PES). These are materials that have been clinically tested and approved and approved for use in dialyzers. The semipermeable membrane may consist entirely of polysulfone and / or polyethersulfone. However, it is also possible to choose other membrane polymers for the construction of the semipermeable membrane. All membrane polymers suitable for dialysis can be used for this, in particular also membrane polymers based on modified celluloses, such as, for example, cellulose acetate and / or polyacrylonitrile and / or polyamide.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dialysators erstreckt sich das Profil entlang der gesamten Ausdehnung in Längsrichtung der Membraninnenfläche jeder der Kapillaren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Membraninnenfläche bei einem gleichen mittleren Innendurchmesser möglichst groß zu gestalten. Dieses wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass die Membraninnenfiäche ein Profil aufweist, das sich günstigerweise entlang der gesamten Kapillare in Längsrichtung erstreckt. In a preferred embodiment of the dialyzer according to the invention, the profile extends along the entire extent in the longitudinal direction of the membrane inner surface of each of the capillaries. According to the invention, it is provided to make the membrane inner surface as large as possible with the same mean inner diameter. This is preferably achieved in that the Membraninnenfiäche has a profile which extends conveniently along the entire capillary in the longitudinal direction.
Jede der Kapillaren weist einen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Profil eine Wellenform auf, die sich in dem Querschnitt entlang eines gesamten Umfanges der Membraninnenfläche erstreckt. Bei der Wellenform kann es sich um eine sinusförmige Welle, aber auch um andersartige Wellenformen, wie rechteckförmige Wellen, Sägezahnprofile o. Ä. handeln, die vorzugsweise jeweils abgerundete Kanten aufweisen. Besonders bevorzugt ist das Profil in Längsrichtung translationsinvariant, d. h. dass das Profil in mehreren Querschnitten entlang der Längsrichtung der Kapillare eine identische Form aufweist. Each of the capillaries has a cross section perpendicular to the longitudinal direction. In a particularly preferred embodiment of the invention, the profile has a wave shape which extends in the cross section along an entire circumference of the membrane inner surface. The waveform can be a sinusoidal wave, but also other types of waveforms, such as rectangular waves, sawtooth profiles, or the like. act, preferably each having rounded edges. More preferably, the profile is translation invariant in the longitudinal direction, d. H. the profile has an identical shape in several cross sections along the longitudinal direction of the capillary.
Günstigerweise weist das wellenförmige Profil entlang des Umfangs wenigstens 10, vorzugsweise wenigstens 30, besonders bevorzugt wenigstens 60 Wellenberge auf. Es ist jedoch auch jede andere Anzahl an Wellen mitoffenbart. Insbesondere können auch nur eine Welle oder nur zwei Wellen vorgesehen sein, die die Membraninnenfläche bereits vergrößern. Die vorgesehenen Wellenberge und Täler sind in ihrer Höhe/Tiefe so gestaltet, dass bei der Perfusion mit Blut möglichst wenige Blutzellen adsorbiert werden. In ihrem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Spinnanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 6 erfüllt. Conveniently, the undulating profile along the circumference at least 10, preferably at least 30, more preferably at least 60 peaks. However, it also discloses any other number of waves. In particular, only one wave or only two waves can be provided, which already enlarge the membrane inner surface. The intended peaks and valleys are designed in height / depth so that when perfused with blood as few blood cells are adsorbed. In its second aspect, the object is achieved by a spinning system having the features of claim 6.
Die Spinnanlage umfasst eine Vielzahl an Spinndüsen mit jeweils einer Längsrichtung und jeweils einer ersten Auslassöffnung für ein temporäres Füllmedium und einer zweiten Auslassöffnung für eine Polymerlösung, wobei die zweite Auslassöffnung die erste Auslassöffnung in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung vorzugsweise vollständig umläuft und die erste und zweite Auslassöffnung in Längsrichtung geöffnet sind, vorzugsweise in der Weise, dass das temporäre Füllmedium und die Polymerlösung beide gemeinsam in Längsrichtung aus den Auslassöffnungen der Spinndüse in die gleiche Richtung austreten. Erfindungsgemäß weist eine Innenwandung der zweiten Auslassöffnung in dem Querschnitt ein die erste Auslassöffnung umlaufendes komplementäres Profil auf. Vorzugsweise umläuft das komplementäre Profil die erste Auslassöffnung vollständig. The spinning system comprises a multiplicity of spinnerets, each having a longitudinal direction and a respective first outlet opening for a temporary filling medium and a second outlet opening for a polymer solution, the second outlet opening preferably completely surrounding the first outlet opening in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and the first and second outlet openings are opened in the longitudinal direction, preferably in such a way that the temporary filling medium and the polymer solution both emerge together in the same direction in the longitudinal direction from the outlet openings of the spinneret. According to the invention, an inner wall of the second outlet opening in the cross-section has a complementary profile surrounding the first outlet opening. Preferably, the complementary profile completely circumscribes the first outlet opening.
Vorzugsweise ist zwischen den beiden Auslassöffnungen ein Auslassstutzen vorgesehen, der vorzugsweise in dem Querschnitt ringförmig ausgeformt ist. Günstigerweise weist eine Außenwandung des Auslassstutzens das komplementäre Profil auf, das dann während des Herstellungsverfahrens der Kapillare als Profil auf die Membraninnenfläche aufgebracht wird. Günstigerweise ist eine Innenwandung des vorzugsweise ringförmigen Auslassstutzens glatt und in dem Querschnitt kreisförmig, vorzugsweise exakt kreisförmig, während die Außenwandung das komplementäre Profil aufweist. Preferably, an outlet nozzle is provided between the two outlet openings, which is preferably annular in shape in the cross section. Conveniently, an outer wall of the outlet nozzle on the complementary profile, which is then applied during the manufacturing process of the capillary as a profile on the inner membrane surface. Conveniently, an inner wall of the preferably annular outlet nozzle is smooth and in the cross section circular, preferably exactly circular, while the outer wall has the complementary profile.
Vorzugsweise ist die erste Auslassöffnung in dem Querschnitt kreisförmig ausgebildet und die zweite Auslassöffnung ringförmig ausgebildet und umgibt die erste Auslassöffnung vorzugsweise konzentrisch, und der in dem Querschnitt ringförmige Auslassstutzen ist zwischen den beiden Auslassöffnungen angeordnet, und das komplementäre Profil ist an der Außenwandung des Auslassstutzens vorgesehen. Preferably, the first outlet opening is circular in cross-section and the second outlet opening is annular and preferably concentrically surrounds the first outlet opening, and the outlet nozzle annular in cross-section is arranged between the two outlet openings and the complementary profile is provided on the outer wall of the outlet nozzle.
Diese bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Spinnanlage, indem herkömmliche Spinnanlagen verwendet werden können, in denen die Spinndüsen ersetzt werden. Die Spinndüsen weisen jeweils einen Auslassstutzen auf, der die beiden Auslassöffnungen voneinander trennt und auf dessen Außenwandung ein komplementäres Profil aufgebracht ist. Günstigerweise ist das komplementäre Profil in dem Querschnitt wellenförmig ausgeformt und erstreckt sich entlang des gesamten Umfangs der Außenwandung des Auslassstutzens. Entlang der Längsrichtung des Auslassstutzens ist das komplementäre Profil vorzugsweise zumindest an der Austrittsstelle der Spinndüse vorgesehen, d. h. an der Stelle, an der die aus der Spinndüse austretende Polymerlösung noch die Außenwandung des Auslassstutzens berührt, um dort an der embraninnenwandung das komplementäre Profil als Profil aufnehmen zu können. Günstigerweise stehen von der Auslassstelle Nasen in Längsrichtung ab. Diese Nasen sind Teil des komplementären Profils und können zur Ausbildung von beispielsweise langgezogenen Wellentälern im Profil der Membraninnenwandung verwendet werden. This preferred embodiment of the invention allows a particularly simple production of the spinning system according to the invention, by using conventional spinning plants, in which the spinnerets are replaced. The spinnerets each have an outlet nozzle, which separates the two outlet openings from each other and on the outer wall of a complementary profile is applied. Conveniently, the complementary profile is undulating in the cross-section and extends along the entire circumference of the outer wall of the outlet nozzle. Along the longitudinal direction of the outlet nozzle, the complementary profile is preferably provided at least at the exit point of the spinneret, i. H. at the point where the exiting from the spinneret polymer solution still touches the outer wall of the outlet, to accommodate there on the embankment wall, the complementary profile as a profile can. Conveniently, noses protrude from the outlet point in the longitudinal direction. These lugs are part of the complementary profile and can be used to form, for example, elongated wave troughs in the profile of the membrane inner wall.
Vorzugsweise ist eine Innenwandung des Auslassstutzens in dem Querschnitt glatt und streng kreisförmig ausgebildet. Preferably, an inner wall of the outlet nozzle in the cross section is smooth and strictly circular.
Günstigerwiese weist die Spinnanlage ein erstes Behältnis auf, das mit dem temporären Füllmedium befüllt ist und ein zweites Behältnis, das mit der Polymerlösung befüllt ist. Die Polymerlösung ist vorzugsweise eine Polysulfon (PSu) und/oder Polyethersulfonlösung (PES). Auch andere Polymere können jedoch eingesetzt werden. Die bevorzugten Lösungsmittel für PSu oder PES sind N-Methyl-2-pyrrolidon und Dimethylacetamid. Es können aber auch andere Membranpolymere zum Aufbau der semipermeablen Membran gewählt werden und entsprechende Lösungen bereitgehalten werden. Es sind dafür grundsätzlich alle für die Dialyse geeigneten Membranpolymere verwendbar, insbesondere auch Membranpolymere auf der Basis von modifizierten Cellulosen, wie beispielsweise Cellulose-Azetat und/oder auf der Basis von Polyacrylnitril und/oder Polyamid. Auspiciously, the spinning plant has a first container which is filled with the temporary filling medium and a second container which is filled with the polymer solution. The polymer solution is preferably a polysulfone (PSu) and / or polyethersulfone solution (PES). However, other polymers can be used. The preferred solvents for PSu or PES are N-methyl-2-pyrrolidone and dimethylacetamide. However, other membrane polymers can also be used to construct the semipermeable membrane be chosen and appropriate solutions are kept. For this purpose, all membrane polymers suitable for dialysis can be used, in particular membrane polymers based on modified celluloses, such as, for example, cellulose acetate and / or based on polyacrylonitrile and / or polyamide.
In dem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 erfüllt. In the third aspect, the object is achieved by a method having the features of claim 16.
Dabei wird zur Durchführung des Verfahrens eine Polymerlösung zur Ausbildung einer semipermeablen Membran einer ersten Auslassöffnung einer Spinndüse zugeführt, und gleichzeitig wird ein Füllmedium zur Ausbildung einer temporären Seele einer zweiten Auslassöffnung der Spinndüse zugeführt. An einer Austrittsstelle der Spinndüse verlässt ein kapillarförmiger Endlosschlauch kontinuierlich die Spinndüse, und zumindest an der Austrittsstelle überstreicht die Polymerlösung ein komplementäres Profil, das vorzugsweise an einem Auslassstutzen der Spinndüse angebracht ist, und beim Überstreichen bildet sich ein Profil an einer Membraninnenfläche aus. Das Profil an der Membraninnenfläche wird durch die temporäre Seele in seiner Form gehalten. Die temporäre Seele erzeugt vorzugsweise einen variablen Innendruck, mit dem von innen auf die Membraninnenfläche gedrückt wird, so dass die Membran zum einen nicht zusammenfällt und zum anderen ihr durch das komplementäre Profil erzieltes Profil nicht oder zumindest nur sehr langsam ändert oder verliert. Durch den Kontakt des Füllmediums mit der Polymerlösung koaguliert die Polymerlösung, wodurch das Profil bereits direkt nach der Austrittsstelle der Spinndüse stabilisiert wird und an einem Verlaufen gehindert wird. Unter Koagulieren wird in dieser Anmeldung die formstabile Verfestigung der Polymerlösung verstanden. In this case, to carry out the method, a polymer solution for forming a semi-permeable membrane of a first outlet opening of a spinneret is fed, and at the same time a filling medium for forming a temporary soul of a second outlet opening of the spinneret is supplied. At an exit point of the spinneret, a capillary-shaped endless tube continuously leaves the spinneret, and at least at the exit point the polymer solution passes over a complementary profile, which is preferably attached to an outlet spout of the spinneret, and when passing over a profile forms on a membrane inner surface. The profile on the inner surface of the membrane is kept in shape by the temporary soul. The temporary core preferably generates a variable internal pressure with which the membrane inner surface is pressed from the inside, so that the membrane does not coincide with one another and does not change or lose its profile achieved by the complementary profile, or at least only very slowly. As a result of the contact of the filling medium with the polymer solution, the polymer solution coagulates, whereby the profile is already stabilized directly after the exit point of the spinneret and is prevented from bleeding. Coagulation in this application is understood to mean the dimensionally stable solidification of the polymer solution.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der kapillare Endlosschlauch nach dem Austritt durch ein Koaguiationsbad geführt und koaguliert dort zur Endloskapillare, d. h. dass sich eine formstabile semipermeable Membran ausbildet mit dem Profil an der Membraninnenfläche, die anschließend in Bündeln zusammengefasst und geschnitten werden kann, um dann die Kapillarbündel in einen Dialysator einzubauen. In a preferred embodiment of the method according to the invention, the capillary endless tube is guided after exiting through a coagulation bath and coagulates there to the endless capillary, d. H. that forms a dimensionally stable semipermeable membrane with the profile on the membrane inner surface, which can then be summarized in bundles and cut, and then install the capillary bundles in a dialyzer.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird gleichfalls eine Polysulfonlösung (PSu) oder eine Polyethersulfonlösung (PES) als Polymerlösung verwendet. Es können aber auch Lösungen mit anderen Membranpolymeren in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Es sind dafür alle für die Dialyse geeigneten Membranpolymere verwendbar, insbesondere auch Membranpolymere auf der Basis von modifizierten Cellulosen, wie beispielsweise Cellulose-Azetat und/oder auf der Basis von Polyacrylnitril und/oder Polyamid. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in acht Figuren beschrieben. Dabei zeigen: In the process of the present invention, polysulfone solution (PSu) or polyethersulfone solution (PES) is also used as the polymer solution. However, solutions with other membrane polymers can also be used in the process according to the invention. All membrane polymers suitable for dialysis can be used for this, in particular membrane polymers based on modified celluloses, such as, for example, cellulose acetate and / or based on polyacrylonitrile and / or polyamide. The invention will be described with reference to an embodiment in eight figures. Showing:
Fig. 1 ein Flussschema einer herkömmlichen Hämodialyse, 1 is a flowchart of a conventional hemodialysis,
Fig. 2a einen Prinzipaufbau eines Dialysators, Fig. 2b einen Prinzipaufbau einer semipermeablen Membran, 2a shows a basic structure of a dialyzer, FIG. 2b shows a basic structure of a semipermeable membrane,
Fig. 3 eine Prinzipansicht einer Spinnanlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung erfindungsgemäßer Kapillaren, Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, 3 shows a schematic view of a spinning system for carrying out a method according to the invention for producing capillaries according to the invention, FIG. 4 shows a sectional view along the line IV-IV in FIG. 3, FIG.
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Spinndüse, 5 shows a perspective view of a spinneret according to the invention,
Fig. 6 Schnitt entlang einer erfindungsgemäßen Kapillare, 6 shows a section along a capillary according to the invention,
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Kapillare, in Fig. 6. 7 shows a perspective view of the capillary according to the invention, in FIG. 6.
Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau eines Dialysegerätes zur Durchführung einer Hämodialyse an einem Patienten 1. Dabei wird das Blut des Patienten extrakorporal gewaschen. Fig. 1 shows schematically the basic structure of a dialysis machine for performing hemodialysis on a patient 1. The patient's blood is washed extracorporeally.
Fig. 1 zeigt nur den Unterarm eines Patienten 1. Das Blut wird dem Patienten 1 über einen Zugang 2 am Unterarm des Patienten 1 mittels eines Shunts entnommen und mittels einer Blutpumpe 3 über den Zugang 2 abgepumpt und einem Dialysator 4 zugeführt. Dem Patienten 1 entnommenen Blut wird in einer Zuführeinrichtung 6 zusätzlich ein Gerinnungshemmer zugeführt, und das mit dem Gerinnungshemmer angereicherte Blut wird in den Dialysator 4 gepumpt und im Dialysator 4 gewaschen. Der Dialysator 4 dient als die eigentliche„künstliche Niere", der Abfallprodukte aus dem Blut des Patienten wäscht sowie dem Organismus Wasser entzieht. Dem Dialysator 4 wird dazu in einem von einem Blutkreislauf 7 separierten Diaiysatkreislauf 8 Dialysierflüssigkeit, auch Dialysat genannt, zugeführt. Der Blutkreislauf 7 und der Diaiysatkreislauf 8 sind im Dialysator 4 gegenläufig und durch semipermeable Membranen 9 voneinander getrennt. Die semipermeablen Membranen 9 sind in Fig. 1 nur sehr schematisch durch eine schräge Kontaktflächen zwischen den beiden Kreisläufen 7, 8 dargestellt. Ihre tatsächliche Ausformung wird weiter unten beschrieben. Fig. 1 shows only the forearm of a patient 1. The blood is removed from the patient 1 via an access 2 on the forearm of the patient 1 by means of a shunt and pumped by a blood pump 3 via the access 2 and fed to a dialyzer 4. Blood taken from the patient 1 is additionally supplied with a coagulation inhibitor in a feeder 6, and the blood enriched with the coagulation inhibitor is pumped into the dialyzer 4 and washed in the dialyzer 4. The dialyzer 4 serves as the actual "artificial kidney", which washes waste products from the patient's blood and extracts water from the organism. The dialyzer 4 is in a separated from a circulatory system 7 Diaiysatkreislauf 8 Dialysierflüssigkeit, also called dialysate supplied. The blood circulation 7 and the Diaiysatkreislauf 8 are in the dialyzer 4 in opposite directions and separated by semipermeable membranes 9. The semipermeable membranes 9 are shown in Fig. 1 only very schematically by an oblique contact surfaces between the two circuits 7, 8. Their actual shape is described below.
Durch die semipermeablen Membranen 9 findet ein kleinmolekularer Konzentrationsausgleich zwischen Blut und Dialysat statt. Durch das Konzentrationsgefälle zwischen Blut- und Dialysatkompartiment diffundieren die betreffenden Moleküle vom Blut durch die semipermeablen Membranen 9 in das Dialysat und werden durch das Dialysat im Diaiysatkreislauf 8 aus dem Dialysator 4 abtransportiert. Das auf diese Weise gewaschene Blut wird dem Patienten wieder zugeführt. Der Dialysator 4 besteht gemäß Fig. 2a im Wesentlichen aus einer Vielzahl von parallel nebeneinander in Längsrichtung L angeordneter Kapillaren 20. Unter Kapillaren 20 sind im Durchmesser kleine, haarfeine Röhrchen zu verstehen, die einen Innendurchmesser von zwischen 150 pm und 240 pm und einen Außendurchmesser zwischen 200 pm und > 300 pm aufweisen. Die Kapillaren 20 sind parallel nebeneinander, vorzugsweise ohne direkten Kontakt zueinander, in dem Dialysator 4 angeordnet. Durch jeweils ein Lumen 21 jeder der Kapillaren 20, d. h. durch die jeweils freie Innenröhre der Kapillare 20 fließt das Blut des Blutkreislaufs 7 in Längsrichtung L jeder der Kapillaren 20. In einem Außenraum 22 jeder der Kapillaren 20 fließt in die entgegengesetzte Richtung, also entgegen der Längsrichtung L, das Dialysat im Diaiysatkreislauf 8 an den Kapillaren 20 außen vorbei. Die Membran 9 jeder Kapillarwand ist semipermeabel ausgebildet. Due to the semipermeable membranes 9, a small-molecule concentration balance between blood and dialysate takes place. As a result of the concentration gradient between the blood and dialysate compartments, the molecules in question diffuse from the blood through the semipermeable membranes 9 into the dialysate and are removed from the dialyzer 4 by the dialysate in the dialyzate cycle 8. The blood washed in this way is returned to the patient. According to FIG. 2 a, the dialyzer 4 essentially comprises a multiplicity of capillaries 20 arranged parallel to one another in the longitudinal direction L. Capillaries 20 are small, hair-thin tubes having an inner diameter of between 150 μm and 240 μm and an outer diameter between 200 pm and> 300 pm. The capillaries 20 are arranged parallel to one another in the dialyzer 4, preferably without direct contact with one another. By a respective lumen 21 of each of the capillaries 20, d. H. through the respective free inner tube of the capillary 20, the blood of the circulatory system 7 flows in the longitudinal direction L of each of the capillaries 20. In an outer space 22 of each capillary 20 flows in the opposite direction, ie opposite to the longitudinal direction L, the dialysate in Diaiysatkreislauf 8 at the capillaries 20 outside over. The membrane 9 of each capillary wall is semipermeable.
Die prinzipielle Wirkweise der semipermeablen Membran 9 ist in Fig. 2b dargestellt. Fig. 2b zeigt auf der linken Seite das vom Blut durchströmte Lumen 21 der Kapillare 20 und auf der rechten Seite den Außenraum 22 der Kapillare 20, der von dem Dialysat durchströmt wird. Das Blut des Patienten 1 weist eine Reihe von Stoffen unterschiedlicher Größe auf, von denen nur einige dargestellt sind. Die semipermeable Membran 9 weist eine Porengröße auf, die es großen Molekülen nicht gestattet, durch sie hindurchzutreten. In diesem Sinne große Moleküle sind rote Blutkörperchen 23 (Erythrozyten) und große Eiweißmoleküle wie Albumin 24. Wasser und auch Elektrolyte 25, Harnstoff, Kreatinin und Phosphationen sowie mittelgroße Moleküle wie beispielsweise ß2-Mikroglobulin 26 können durch die semipermeable Membran 9 hindurchtreten. Durch entsprechende Präparation des Dialysats ist für jedes Molekül separat ein Konzentrationsgefälle einstellbar. Für jedes Molekül entwickelt sich aufgrund des Konzentrationsgefälles nach dem Fick'schen Gesetz J = - D * A de The principal mode of action of the semipermeable membrane 9 is shown in FIG. 2b. 2 b shows on the left side the blood flowed through lumen 21 of the capillary 20 and on the right side of the outer space 22 of the capillary 20, which is flowed through by the dialysate. The patient's blood 1 has a number of different sized substances, only a few of which are shown. The semipermeable membrane 9 has a pore size that does not allow large molecules to pass therethrough. In this sense, large molecules are red blood cells 23 (erythrocytes) and large protein molecules such as albumin 24. Water and also electrolytes 25, urea, creatinine and phosphate ions as well as medium molecules such as β 2 microglobulin 26 can pass through the semipermeable membrane 9. By appropriate preparation of the dialysate, a concentration gradient can be set separately for each molecule. For every molecule develops due to the concentration gradient according to Fick's law J = - D * A de
* — ein Molekülstrom durch die semipermeable Membran 9 hindurch, wenn die semipermeable Membran für die jeweiligen Moleküle durchlässig ist. Dabei meint J den Molekülstrom, D ist eine Diffusionskonstante, A die Größe der Austauschfläche der  * - A molecular flow through the semipermeable membrane 9 through when the semipermeable membrane is permeable to the respective molecules. Here, J means the molecular flow, D is a diffusion constant, A is the size of the exchange surface of the
de  de
semipermeablen Membran 9 und— das Konzentrationsgefälle des jeweiligen Moleküls. semipermeable membrane 9 and the concentration gradient of the respective molecule.
Die Konzentration der Stoffe im Dialysat ist so gewählt, dass Wasser aufgrund des über die Maschine angelegten Transmembrandrucks durch die semipermeable Membran 9 aus dem Blut im Lumen 21 durch die semipermeable Membran 9 hindurch in das Dialysat diffundiert. Ebenfalls diffundieren kleinmolekulare Retentionsprodukte, wie Harnsäure, Harnstoff, Kreatinin und Phosphationen, aus dem Blutkompartiment im Lumen 21 in das Dialysatkompartiment. Umgekehrt diffundieren Elektrolyte 25 vom Dialysat in das Blut hinein, weil das Dialysat eine entsprechend höhere, auf den Patienten 1 individuell eingestellte Elektrolytkonzentration aufweist. Durch das Dialysat werden die aufgenommenen Stoffe im vom Blutkreislauf 7 separierten Dialysatkreislauf 8 abtransportiert. The concentration of the substances in the dialysate is selected such that water diffuses through the semipermeable membrane 9 from the blood in the lumen 21 through the semipermeable membrane 9 into the dialysate due to the transmembrane pressure applied via the machine. Also, small molecule retention products such as uric acid, urea, creatinine and phosphate ions diffuse from the blood compartment in lumen 21 into the dialysate compartment. Conversely, electrolytes 25 diffuse from the dialysate into the blood because the dialysate has a correspondingly higher electrolyte concentration individually set for the patient 1. By the dialysate the absorbed substances are transported away in the separated from the circulation 7 Dialysatkreislauf 8.
Nach dem Fick'schen Gesetz ist der Molekülstrom J für jeden Molekültyp kritisch abhängig von der Größe der Austauschfläche A, d. h. von der Größe der Fläche der semipermeablen Membran 9, die durch eine Membraninnenfläche 9a ausgebildet ist. Es besteht ebenfalls eine Abhängigkeit zum Gradienten der Konzentration dieses Stoffes entlang der Wegstrecke x in radialer Richtung. Die Erfindung macht von der Idee Gebrauch, die Größe der Austauschfläche A bei sonst gleichbleibenden Außenabmessungen der Kapillaren 20 zu vergrößern und damit den Molekülstrom zu vergrößern, wodurch sich die Wirkung der Kapillaren 20, also das durch die semipermeable Membran 9 hindurchgetretene Volumen pro Längeneinheit der Kapillare 20, vergrößert. Das wird dadurch ermöglicht, dass die Einschränkung der Diffusion durch eine periodische Dickenänderung der Membran linear die gewonnene Fläche, aber quadratisch eingeht. According to Fick's law, the molecular flow J for each type of molecule is critically dependent on the size of the exchange surface A, d. H. of the size of the surface of the semipermeable membrane 9 formed by a membrane inner surface 9a. There is also a dependence on the gradient of the concentration of this substance along the path x in the radial direction. The invention makes use of the idea to increase the size of the exchange surface A with otherwise constant outer dimensions of the capillaries 20 and thus to increase the molecular flow, thereby increasing the effect of the capillaries 20, so the volume passed through the semipermeable membrane 9 per unit length of the capillary 20, enlarged. This is made possible by the fact that the restriction of the diffusion by a periodic change in thickness of the membrane linearly the area obtained, but square.
Die erfindungsgemäßen Kapillaren 20 werden in Form von haarfeinen Kapillarendlosschläuchen 20a in Spinnanlagen 30 hergestellt. Der prinzipielle Aufbau einer Spinnanlage 30 ist in Fig. 3a dargestellt. Die Spinnanlage 30 weist eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten, in Längsrichtung L ausgerichteten Spinndüsen 31 auf, von denen in Fig. 3 eine im Prinzip dargestellt ist. Die Längsrichtung L entspricht der Richtung der Erdanziehungskraft. Der Spinndüse 31 werden zwei Medien zugeführt, zum einen eine polymere Lösung 32, die im weiteren Verlauf des Verfahrens zur semipermeablen Membran 9 koaguliert, sowie ein temporäres Füllmedium 33, wie beispielsweise Wasser oder Luft, das während des Herstellungsverfahrens eine Seele 38 temporär ausbildet und den kapillaren Endlosschlauch 20a geöffnet hält bis der kapillare Endlosschlauch 20a durch Koagulation eine hinreichende Stabilität gewonnen hat, um seine Form nicht mehr zu verändern oder zusammenzufallen. Der Druck, mit der das temporäre Füllmedium in die Spinndüse 31 gefördert wird, wird variabel gesteuert, um so die Ausbildung des gewünschten Querschnitts zu erleichtern. Die Spinndüse 31 weist eine erste, im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L kreisförmige Auslassöffnung 34 auf, die für das Zuführen des temporären Füllmediums 33 bestimmt ist, und eine im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L ringförmige zweite Auslassöffnung 35 auf, die die erste Auslassöffnung 34 im Wesentlichen konzentrisch umgibt und die zum Auslassen der Polymerlösung 32 bestimmt ist. An einer Austrittsstelle 36 der Spinndüse 31 treffen die Polymerlösung 32 und das Füllmedium 33 aufeinander. In diesem Moment beginnt bereits eine Koagulation der Polymerlösung 32 an der Membraninnenfläche 9a zur semipermeablen Membran 9. Fig. 4 zeigt im Prinzip den Aufbau des an der Membraninnenfläche 9a koagulierenden, aber noch nicht vollständig koagulierten kapillaren Endlosschlauches 20a direkt nach dem Austreten aus der Spinndüse 31. Der kapillare Endlosschlauch 20a weist an dieser Stelle eine äußere ringförmige teilkoagulierte Polymerlösung 32a auf, die sich durch weitere fortlaufende Koagulation zur semipermeablen Membran 9 ausbildet und danach die eigentliche Kapillare 20 bildet. Eine Innenfläche der teilkoagulierten Polymerlösung 32a, die bereits im Aufbau der Membraninnenfläche 9a entspricht, weist ein wellenförmiges Profil 37a auf, das sich im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L der Kapillare 20 entlang des gesamten Umfangs der Innenfläche der teilkoagulierten Polymerlösung 32a, die bereits im Aufbau der Membraninnenfläche 9a entspricht, erstreckt. Die temporäre Seele 38 des kapillaren Endlosschlauches 20a wird durch das temporäre Füllmedium 33 ausgebildet. Dabei kann es sich beispielsweise um Wasser handeln, das den kapillaren Endlosschlauch 20a durch einen variablen Innendruck geöffnet hält und das das durch die sich bereits beim Aufeinandertreffen von temporärem Füllmedium 33 und Polymerlösung 32 ausbildende Koagulation wellenförmige Profil 37a der Membraninnenfläche 9a in seiner Form stabilisiert. Das Füllmedium 33 ist temporärer Natur, d. h. es verlässt die Kapillare 20 im weiteren Verlauf des Verfahrens, vorzugsweise nachdem diese vollständig koaguliert ist. The capillaries 20 according to the invention are produced in the form of hair-thin Kapillarendlosschläuchen 20a in spinning units 30. The basic structure of a spinning system 30 is shown in Fig. 3a. The spinning system 30 has a plurality of juxtaposed, aligned in the longitudinal direction L spinnerets 31, one of which is shown in Fig. 3 in principle. The longitudinal direction L corresponds to the direction of gravitational force. The spinneret 31 are fed two media, on the one hand a polymeric solution 32, which coagulates in the further course of the process to the semipermeable membrane 9, and a temporary filling medium 33, such as water or air, the During the manufacturing process, a soul 38 temporarily forms and keeps the capillary endless tube 20a open until the capillary endless tube 20a has gained sufficient stability through coagulation in order to no longer change or collapse its shape. The pressure with which the temporary filling medium is conveyed into the spinneret 31 is variably controlled so as to facilitate the formation of the desired cross-section. The spinneret 31 has a first, in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L circular outlet opening 34, which is intended for the supply of the temporary filling medium 33, and a cross-section perpendicular to the longitudinal direction L annular second outlet opening 35, the first outlet opening 34 substantially surround concentrically and which is intended for discharging the polymer solution 32. At an exit point 36 of the spinneret 31, the polymer solution 32 and the filling medium 33 meet. At this moment, coagulation of the polymer solution 32 on the membrane inner surface 9a to the semipermeable membrane 9 already begins. FIG. 4 shows, in principle, the structure of the capillary endless tube 20a coagulating on the membrane inner surface 9a but not yet completely coagulated directly after it leaves the spinneret 31 The capillary endless tube 20a has at this point an outer annular partially coagulated polymer solution 32a, which forms by further continuous coagulation to the semipermeable membrane 9 and then forms the actual capillary 20. An inner surface of the partially coagulated polymer solution 32a, which already corresponds to the structure of the membrane inner surface 9a, has a wave-shaped profile 37a, which is in cross section perpendicular to the longitudinal direction L of the capillary 20 along the entire circumference of the inner surface of the partially coagulated polymer solution 32a, already in the construction of Membrane inner surface 9a corresponds, extends. The temporary core 38 of the capillary endless tube 20a is formed by the temporary filling medium 33. This may be, for example, water which keeps the capillary endless tube 20a open by a variable internal pressure and which stabilizes the shape of the membrane inner surface 9a by the coagulation which already forms when the temporary filling medium 33 and polymer solution 32 meet. The filling medium 33 is of a temporary nature, ie it leaves the capillary 20 in the further course of the method, preferably after it has been completely coagulated.
Die Spinndüse 31 ist gemäß Fig. 3 um eine Fällstrecke I oberhalb eines Koagulationsbades 39 angeordnet. Der aus der Spinndüse 31 austretende kapillare Endlosschlauch 20a fällt durch Schwerkrafteinwirkung in das Koagulationsbad 39. Dort koaguliert auch eine Membranaußenfläche 9b. Der kapillare Endlosschlauch 20a wird durch Umlenkrollen 40 aus dem Koagulationsbad 39 herausgeführt und in mehreren, kontinuierlich angeordneten Bädern gewaschen. Der koagulierte kapillare Endlosschlauch 20a wird aufgewickelt, so dass parallel nebeneinander angeordnete Kapillaren 20 als Bündel ausgeformt werden. Die Kapillaren 20 werden in herkömmlicher Weise weiterbearbeitet und parallel nebeneinander in dem und zu dem Dialysator 4 angeordnet. The spinneret 31 is arranged as shown in FIG. 3 about a felling distance I above a coagulation bath 39. The capillary endless tube 20a emerging from the spinneret 31 drops by gravity into the coagulation bath 39. There, too, a membrane outer surface 9b coagulates. The capillary endless tube 20a is led out by deflection rollers 40 from the coagulation 39 and in several, continuously arranged Washed baths. The coagulated capillary endless tube 20a is wound up so that capillaries 20 arranged parallel to one another are formed as bundles. The capillaries 20 are processed in a conventional manner and arranged parallel to each other in and to the dialyzer 4.
Fig. 5 zeigt in einer vergrößerten Ansicht die Austrittsstelle 36 der erfindungsgemäßen Spinndüse 31. Dort sind die erste Auslassöffnung 34 sowie die zweite Auslassöffnung 35 dargestellt. Die beiden Auslassöffnungen 34, 35 sind durch einen im Wesentlichen ringförmigen Stutzen 50 voneinander getrennt. Durch die erste Auslassöffnung 34 wird das temporäre Füllmedium 33 herausgelassen, durch die zweite Auslassöffnung 35 die Polymerlösung 32. Erfindungsgemäß ist auf einer Außenwandung 50b des Auslassstutzens 50 ein wellenförmiges komplementäres Profil 37b aufgebracht. Dabei handelt es sich um ein sich im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L entlang des gesamten Umfangs der Außenwandung 50b erstreckendes wellenförmiges komplementäres Profil 37b. Das wellenförmige komplementäre Profil 37b ist insbesondere direkt an der Austrittsstelle 36 vorgesehen, d. h. an der Stelle, an der die Polymerlösung 32 die Spinndüse 31 verlässt und wo sie bereits mit dem temporären Medium 33 in Kontakt kommen kann. Das wellenförmige komplementäre Profil 37b erstreckt sich ein Stück weit, vorzugsweise 0,5 mm, 1 mm oder 1 ,5 mm entgegen der Längsrichtung L entlang der Außenwandung 50b des Auslassstutzens 50. In jedem Fall ist die Länge des wellenförmigen komplementären Profils 37b so bemessen, dass die Polymerlösung 32, die an der Außenwandung 50b des Auslassstutzens 50 entlangfließt, ein wellenförmiges Profil 37a annehmen kann, das dem wellenförmigen komplementären Profil 37b gerade komplementär entgegengesetzt ist. Eine Innenwandung 50a des Auslassstutzens 50 ist im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L hingegen kreisrund ausgeformt. 5 shows an enlarged view of the exit point 36 of the spinneret 31 according to the invention. There, the first outlet opening 34 and the second outlet opening 35 are shown. The two outlet openings 34, 35 are separated by a substantially annular nozzle 50 from each other. The temporary filling medium 33 is let out through the first outlet opening 34 and the polymer solution 32 through the second outlet opening 35. According to the invention, a wave-shaped complementary profile 37b is applied to an outer wall 50b of the outlet nozzle 50. This is a wave-shaped complementary profile 37b extending in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L along the entire circumference of the outer wall 50b. The wave-shaped complementary profile 37b is provided in particular directly at the exit point 36, d. H. at the point where the polymer solution 32 leaves the spinneret 31 and where it may already come in contact with the temporary medium 33. The wave-shaped complementary profile 37b extends a distance, preferably 0.5 mm, 1 mm or 1, 5 mm against the longitudinal direction L along the outer wall 50b of the outlet nozzle 50. In each case, the length of the wave-shaped complementary profile 37b is dimensioned the polymer solution 32, which flows along the outer wall 50b of the outlet nozzle 50, can assume a corrugated profile 37a, which is just complementary to the corrugated complementary profile 37b. On the other hand, an inner wall 50a of the outlet nozzle 50 is circular in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L.
Es sind auch diverse andere Ausführungsformen des wellenförmigen komplementären Profils 37b bzw. des wellenförmigen Profils 37a denkbar. Das wellenförmige Profil 37a muss nicht unbedingt eine sinusförmige Wellenform im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung L aufweisen. Es können auch rechteckige Sägezahnformen oder Wellenformen, die kein Sinusprofil sind, beispielsweise Rechteckformen mit abgerundeten Ecken o. Ä, Verwendung finden. There are also various other embodiments of the wave-shaped complementary profile 37b and the wave-shaped profile 37a conceivable. The wave-shaped profile 37a need not necessarily have a sinusoidal waveform in cross-section perpendicular to the longitudinal direction L. It can also rectangular sawtooth shapes or waveforms that are not sinusoidal, for example, rectangular shapes with rounded corners o. Ä, find use.
Die Außenwandung 50b des Auslassstutzens 50 der Spinndüse 31 kann beispielsweise in lithographischem Druckverfahren mit dem wellenförmigen komplementären Profil 37b versehen werden. Verfahren zur Herstellung derartiger Mikro- oder Nanostrukturen sind beispielsweise aus der WO 02/43937 A2 bekannt. Dabei können auch an der Außenwandung 50b des Auslassstutzens 50 sich in Längsrichtung L erstreckende komplementäre Wellenformen aufgedruckt werden. Es sind natürlich auch andere Techniken zur Erzeugung der wellenförmigen komplementären Profils 37b denkbar, wie z. B. das Einfräsen von Vertiefungen in die Außenwandung 50b des Auslassstutzens 50. The outer wall 50b of the outlet nozzle 50 of the spinneret 31 can, for example, in lithographic printing process with the wave-shaped complementary profile 37b be provided. Processes for producing such micro- or nanostructures are known, for example, from WO 02/43937 A2. In this case, extending on the outer wall 50b of the outlet 50 in the longitudinal direction L extending complementary waveforms can be printed. Of course, other techniques for generating the wave-shaped complementary profile 37b conceivable, such. B. the milling of depressions in the outer wall 50 b of the outlet nozzle 50th
Fig. 6 zeigt die Membraninnenfläche 9a der Kapillare 20 mit dem wellenförmigen Profil 37a. In Fig. 6 ist ein Wellenprofil mit 64 Sinuswellen dargestellt. Das sinuswellenförmige Profil der Fig. 6 bewirkt gegenüber einem kreisrunden Querschnitt eine Vergrößerung der Membraninnenfläche 9a von 350 %. Bei 41 Wellen wäre der Zuwachs der Größe der Membraninnenfläche 9a 285 %. Es sind natürlich auch alle anderen Wellenanzahlen denkbar; es ist sogar möglich, dass die Kapillare 20 lediglich eine Welle oder zwei Wellen umfasst sowie jede andere Anzahl an Wellen und auch eine deutlich höhere Anzahl als die oben genannten 68 Wellen. FIG. 6 shows the membrane inner surface 9a of the capillary 20 with the wave-shaped profile 37a. FIG. 6 shows a wave profile with 64 sine waves. The sinusoidal wave-shaped profile of FIG. 6 causes, compared to a circular cross-section, an enlargement of the membrane inner surface 9a of 350%. For 41 waves, the increase in the size of the membrane inner surface 9a would be 285%. Of course, all other wave numbers are possible; it is even possible that the capillary 20 comprises only one wave or two waves and any other number of waves and also a significantly higher number than the above-mentioned 68 waves.
Fig. 7 zeigt die erfindungsgemäße Kapillare 20 in einer perspektivischen Prinzipansicht. Aufgrund des erheblichen Zuwachses der Größe der Membraninnenfläche 9a bei gleichbleibender Länge und gleichem durchschnittlichen Innendurchmesser der Kapillare 20, wird die Wirkung der Kapillaren 20 entsprechend erhöht. Da der Molekülstrom J proportional zur Größe der Austauschfläche A gemäß dem oben genannten Fick'schen Gesetz ist, ergibt sich eine Steigerung der Wirkung der Kapillare 20 bei gleicher Länge entsprechend der Vergrößerung der Membraninnenfläche 9b bei den oben genannten Beispielen um 285 % bzw. um 350 %. FIG. 7 shows the capillary 20 according to the invention in a perspective basic view. Due to the significant increase in the size of the membrane inner surface 9a with a constant length and the same average inner diameter of the capillary 20, the effect of the capillaries 20 is increased accordingly. Since the molecular current J is proportional to the size of the exchange surface A according to Fick's law mentioned above, an increase in the effect of the capillary 20 at the same length corresponding to the increase of the membrane inner surface 9b in the above examples by 285% and 350, respectively %.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Patient 1 patient
2 Zugang  2 access
3 Biutpumpe 3 biofuel pump
4 Dialysator  4 dialyzer
Zuführeinrichtung feeding
Blutkreislauf  blood flow
Dialysekreislauf  Dialysis circuit
semipermeable Membran  semipermeable membrane
Membraninnenfläche  Membrane inner surface
Membranaußenfläche 20 Kapillaren  Membrane outer surface 20 capillaries
20a (koagulierter) Kapillarendlosschlauch 20a (coagulated) Kapillarendlosschlauch
21 Lumen 21 lumens
22 Außenraum Kapillare  22 outdoor space capillary
23 rote Blutkörperchen  23 red blood cells
24 Albumin 24 albumin
25 Elektrolyte  25 electrolytes
26 ß2-Mikroglobulin  26 β2-microglobulin
30 Spinnanlage 30 spin line
31 Spinndüsen 31 spinnerets
32 Polymerlösung  32 polymer solution
32a teilkoagulierte Polymerlösung  32a partially coagulated polymer solution
33 temporäres Füllmedium  33 temporary filling medium
34 erste Auslassöffnung, kreisförmig 35 zweite Auslassöffnung, ringförmig 34 first outlet opening, circular 35 second outlet opening, ring-shaped
36 Austrittsstelle der Spinndüse 36 exit point of the spinneret
37a (wellenförmiges) Profil 37a (wavy) profile
37b (wellenförmiges) komplementäres Profil  37b (wavy) complementary profile
38 Seele 38 soul
39 Koagulationsbad 40 Umlenkrollen 39 coagulation bath 40 pulleys
50 Stutzen 50 nozzles
50a Innenwandung des Stutzens 50a inner wall of the nozzle
50b Außenwandung des Stutzens 50b outer wall of the nozzle
I Fällstrecke I felling range
x Wegstrecke in radialer Richtung x distance in the radial direction
A (Größe der) Austauschfläche der semipermeablen Membran D Diffusionskonstante A (size of) the exchange surface of the semipermeable membrane D diffusion constant
J Molekülstrom L Längsrichtung dc/dx Konzentrationsgefälle des jeweiligen Moleküls J molecular flow L longitudinal direction dc / dx concentration gradient of the respective molecule

Claims

Patentansprüche claims
Dialysator für die Blutwäsche mit Dialyzer for the blood wash with
einer Vielzahl von sich jeweils in einer Längsrichtung (L) erstreckenden, a plurality of each extending in a longitudinal direction (L),
nebeneinander angeordneten Kapillaren (20) mit jeweils einer semipermeablen Membran (9) mit einer Membraninnenfläche (9a) und einer Membranaußenfläche, gekennzeichnet durch ein die Membraninnenfläche (9a) vergrößerndes Profil (37a). arranged side by side capillaries (20) each having a semipermeable membrane (9) with a membrane inner surface (9a) and a membrane outer surface, characterized by a membrane inner surface (9a) enlarging profile (37a).
Dialysator nach Anspruch 1 , Dialyzer according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass sich das Profil (37a) entlang der gesamten Ausdehnung in Längsrichtung (L) der Membraninnenfläche (9a) jeder der Kapillaren (20) erstreckt. characterized in that the profile (37a) extends along the entire extent in the longitudinal direction (L) of the membrane inner surface (9a) of each of the capillaries (20).
Dialysator nach Anspruch 1 oder 2, Dialyzer according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kapillaren (20) einen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (L) aufweist und dadurch, dass das Profil (37a) eine Wellenform aufweist, die sich in dem Querschnitt entlang eines gesamten Umfanges der characterized in that each of the capillaries (20) has a cross section perpendicular to the longitudinal direction (L), and in that the profile (37a) has a wave shape extending in the cross section along an entire circumference of the
Membraninnenfläche (9a) erstreckt. Membrane inner surface (9a) extends.
Dialysator nach Anspruch 3, Dialyzer according to claim 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das wellenförmige Profil (37a) entlang des Umfanges wenigstens 10, vorzugsweise wenigstens 30, besonders bevorzugt wenigstens 60, besonders bevorzugt wenigstens 90 Wellenberge aufweist. characterized in that the wave-shaped profile (37a) along the circumference at least 10, preferably at least 30, more preferably at least 60, more preferably at least 90 peaks has.
Dialysator nach einem der vorstehenden Ansprüche, Dialyzer according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die semipermeablen Membranen (9) Polysulfon (PSu) und/oder Polyethersulfon (PES) und/oder modifizierte Cellulosen, insbesondere Cellulose-Azetat, und/oder Polyacrylnitril und/oder Polyamid aufweisen oder daraus bestehen. characterized in that the semipermeable membranes (9) polysulfone (PSu) and / or polyethersulfone (PES) and / or modified celluloses, in particular cellulose acetate, and / or polyacrylonitrile and / or polyamide have or consist of.
Spinnanlage mit Spinning plant with
einer Vielzahl an Spinndüsen (31) mit a plurality of spinnerets (31) with
jeweils einer Längsrichtung (L) und mit in each case a longitudinal direction (L) and with
jeweils einer ersten Auslassöffnung (34) für ein temporäres Füllmedium (33) und einer zweiten Auslassöffnung (35) für eine Polymerlösung (32), wobei die zweite Auslassöffnung (35) die erste Auslassöffnung (34) in einem Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung (L) umläuft und die erste und zweite Auslassöffnung (34, 35) in Längsrichtung (L) geöffnet sind und eine Innenwandung der zweiten Auslassöffnung (35) in dem Querschnitt ein die erste Auslassöffnung (34) umlaufendes in each case a first outlet opening (34) for a temporary filling medium (33) and a second outlet opening (35) for a polymer solution (32), the second outlet opening (35) having the first outlet opening (34) in a cross section perpendicular to the longitudinal direction (L) revolves and the first and second outlet opening (34, 35) in Lenght (L) are open and an inner wall of the second outlet opening (35) in the cross section of a first outlet opening (34) encircling
komplementäres Profil (37b) aufweist.  has complementary profile (37b).
7. Spinnanlage nach Anspruch 6, 7. spinning system according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das komplementäre Profil (37b) die Innenwandung der zweiten Auslassöffnung (35) in dem Querschnitt vollständig umläuft.  characterized in that the complementary profile (37b) completely circumscribes the inner wall of the second outlet opening (35) in the cross-section.
8. Spinnanlage nach Anspruch 6 oder 7, 8. spinning system according to claim 6 or 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auslassöffnung (34) im Querschnitt kreisförmig ausgebildet ist und die zweite Auslassöffnung (35) ringförmig ausgebildet ist und die erste Auslassöffnung (34) umgibt und ein im Querschnitt ringförmiger Auslassstutzen (50) zwischen den beiden Auslassöffnungen (34, 35) angeordnet ist und das komplementäre Profil (37b) an einer Außenwandung (50b) des  characterized in that the first outlet opening (34) is circular in cross section and the second outlet opening (35) is annular and surrounds the first outlet opening (34) and an outlet nozzle (50) annular in cross section between the two outlet openings (34, 35) ) and the complementary profile (37b) on an outer wall (50b) of the
Auslassstutzens (50) vorgesehen ist.  Outlet nozzle (50) is provided.
9. Spinnanlage nach Anspruch 6, 7 oder 8, 9. spinning system according to claim 6, 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das komplementäre Profil (37b) in dem Querschnitt wellenförmig ausgeformt ist und sich in dem Querschnitt entlang des gesamten Umfanges der Außenwandung (50b) des Auslassstutzens (50) erstreckt.  characterized in that the complementary profile (37b) is wave-shaped in the cross section and extends in the cross section along the entire circumference of the outer wall (50b) of the outlet nozzle (50).
10. Spinnanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, 10. spinning plant according to one of claims 6 to 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Auslassstutzen (50) das komplementäre Profil (37b) wenigstens an einer Austrittsstelle (36) der Spinndüsen (31) aufweist.  characterized in that the outlet nozzle (50) has the complementary profile (37b) at least at an exit point (36) of the spinnerets (31).
11. Spinnanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, 11. Spin plant according to one of claims 6 to 10,
dadurch gekennzeichnet, dass in Längsrichtung (L) Nasen von der Auslassstelle der Außenwandung (50b) des Auslassstutzens (50) abgehen. 12. Spinnanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 11 ,  characterized in that in the longitudinal direction (L) lugs of the outlet point of the outer wall (50b) of the outlet nozzle (50) depart. 12. spinning system according to one of claims 6 to 11,
dadurch gekennzeichnet, dass sich das komplementäre Profil (37b) entgegen der Längsrichtung (L) von der Austrittsstelle (36) der Spinndüse entlang der  characterized in that the complementary profile (37b) extends counter to the longitudinal direction (L) of the exit point (36) of the spinneret along the
Außenwandung (50b) des Auslassstutzens (50) erstreckt. 13. Spinnanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 12,  Outer wall (50b) of the outlet nozzle (50) extends. 13. Spin plant according to one of claims 6 to 12,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwandung (50a) des Auslassstutzens (50) in dem Querschnitt glatt und kreisförmig ausgebildet ist. Spinnanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 13, characterized in that an inner wall (50a) of the outlet nozzle (50) is smooth and circular in cross-section. Spinning plant according to one of claims 6 to 13,
gekennzeichnet durch ein erstes Behältnis, das mit dem temporären Füllmedium befüllt ist, und ein zweites Behältnis, das mit der Polymerlösung befüllt ist.  characterized by a first container filled with the temporary filling medium and a second container filled with the polymer solution.
Spinnanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 14, Spinning plant according to one of claims 6 to 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerlösung eine Polysulfon- (PSu) und/oder Polyethersulfonlösung (PES) und/oder eine modifizierte Celluloselösung, insbesondere eine Cellulose-Azetatlösung, und/oder eine Polyacrylnitril- und/oder Polyamidlösung ist. characterized in that the polymer solution is a polysulfone (PSu) and / or polyethersulfone solution (PES) and / or a modified cellulose solution, in particular a cellulose acetate solution, and / or a polyacrylonitrile and / or polyamide solution.
Verfahren zur Herstellung von Kapillarmembranen (20) indem, Process for producing capillary membranes (20),
eine Polymerlösung (32) zur Ausbildung einer semipermeablen Membran (9) einer ersten Auslassöffnung (34) einer Spinndüse (31) zugeführt wird, a polymer solution (32) for forming a semi-permeable membrane (9) is fed to a first outlet opening (34) of a spinneret (31),
gleichzeitig ein Füllmedium (33) zur Ausbildung einer temporären Seele (38) unter variablem Druck einer zweiten Auslassöffnung (35) der Spinndüse (31) zugeführt wird, ein kapillarförmiger Endlosschlauch (20a) die Austrittsstelle (36) der Spinndüse (31) kontinuierlich verlässt und die Polymerlösung (32) ein komplementäres Profil (37b) an einem Auslassstutzen (50) der Spinndüse (31) überstreicht und sich beim simultaneously a filling medium (33) for forming a temporary core (38) under variable pressure of a second outlet opening (35) of the spinneret (31) is supplied, a capillary-shaped endless tube (20a), the exit point (36) of the spinneret (31) continuously leaves and the polymer solution (32) sweeps over a complementary profile (37b) on an outlet nozzle (50) of the spinneret (31) and moves during the
Überstreichen ein Profil (37a) an einer Membraninnenfläche (9a) ausbildet und das Scraping a profile (37 a) on a membrane inner surface (9 a) is formed and the
Profil (37a) durch die temporäre Seele (38) in seiner Form gehalten wird. Profile (37a) is held by the temporary soul (38) in its shape.
Verfahren nach Anspruch 16, Method according to claim 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerlösung (32) unter Beibehaltung des wellenförmigen Profils (37a) durch Kontakt mit dem Füllmedium (33) koaguliert. characterized in that the polymer solution (32) coagulates while maintaining the wave-shaped profile (37a) by contact with the filling medium (33).
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17 A method according to claim 16 or 17
dadurch gekennzeichnet, dass der kapillare Endlosschlauch (20a) durch ein characterized in that the capillary endless tube (20a) by a
Koagulationsbad (39) geführt wird und dort vollständig unter Beibehaltung der Coagulation (39) is performed there and completely while maintaining the
Geometrie des Profils koaguliert. Geometry of the profile coagulates.
Verfahren nach Anspruch 16, 17 oder 18, Method according to claim 16, 17 or 18,
dadurch gekennzeichnet, dass der kapillare Endlosschlauch (20a) in Kapillaren (20) geeigneter Länge für einen Einbau in einen Dialysator (4) abgelängt wird. characterized in that the capillary endless tube (20a) in capillaries (20) of suitable length is cut to length for installation in a dialyzer (4).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, Method according to one of claims 16 to 19,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Polysulfonlösung (PSu) oder eine characterized in that a polysulfone solution (PSu) or a
Polyethersulfonlösung (PES) und/oder eine auf modifizierten Cellulosen basierende Lösung, insbesondere Cellulose-Azetatlösung, und/oder Polyacrylnitril- und/oder Polyamidlösung verwendet wird. Polyethersulfone solution (PES) and / or a modified celluloses based Solution, in particular cellulose acetate solution, and / or polyacrylonitrile and / or polyamide solution is used.
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