Dializador de fibra hueca con fibras huecas rizadas.

Dispositivo de filtración compuesto por una carcasa de filtro cilíndrica y un haz dentro de dicha carcasa de fibrashuecas rizadas

, con lo cual todas las fibras huecas presentan una morfología textural periódica y rizada según elsiguiente principio geométrico:**Fórmula**

en la que λ representa la longitud de onda de la fibra hueca rizada, del diámetro exterior de la fibra hueca, L lalongitud efectiva de las fibras huecas, D el diámetro del haz de fibras,

y en donde el dispositivo de filtración consiste en un dializador de fibra hueca para la hemodiálisis, que presenta unaconstrucción de tal manera que la sangre fluye por dentro de las fibras y el dializado fluye a lo largo de las fibras endirección axial a contracorriente de la sangre en el espacio entre las fibras y la carcasa de filtro, y de tal manera quela ocupación de las fibras en la carcasa de filtro cilíndrica se encuentra entre el 60,5% y el 70%.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E06002619.

Solicitante: FRESENIUS MEDICAL CARE DEUTSCHLAND GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ELSE-KRONER-STRASSE 1 61352 BAD HOMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: HEILMANN, KLAUS, FRITZSCHE, STEFFEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D69/00 (Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos o a los aparatos de separación, caracterizadas por su forma, por su estructura o por sus propiedades; Procedimientos especialmente adaptados para su fabricación)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D69/08 (Membranas con fibras huecas (fabricación de fibras huecas D01D 5/24, D01F 1/08))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D71/54 (Poliureas; Poliuretanos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > B01D65/00 (Accesorios u operaciones auxiliares, en general, para los procedimientos o aparatos de separación que utilizan membranas semipermeables)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DISPOSITIVOS PARA INTRODUCIR AGENTES EN EL CUERPO... > Dispositivos de succión o de bombeo de uso médico;... > A61M1/18 (en forma de fibras huecas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimiento de separación que utilizan membranas... > B01D61/28 (Aparatos para ello)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Aparatos en general para los procedimientos de separación... > B01D63/02 (Módulos con fibras huecas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D71/68 (Polisulfonas; Polietersulfonas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D71/56 (Poliamidas, p. ej. poliesteramidas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D71/40 (Polímeros de ácidos insaturados o de sus derivados, p. ej. sales, amidas, imidas, nitrilos, anhídridos, ésteres)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D71/50 (Policarbonatos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Membranas semipermeables destinadas a los procedimientos... > B01D71/30 (Polihalogenuros alquenílicos)

PDF original: ES-2447019_T3.pdf

 

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Dializador de fibra hueca con fibras huecas rizadas.

Fragmento de la descripción:

Dializador de fibra hueca con fibras huecas rizadas La presente invención trata de un dispositivo de filtración para la hemodiálisis.

Los dializadores de fibra hueca del tipo habitual muestran un haz de fibras cilíndrico colocado en una carcasa de filtro cilíndrica. La sangre fluye por dentro de las fibras y, en el espacio entre las fibras y la carcasa de filtro, el dializado fluye a contracorriente de la sangre. La función de un dializador consiste en intercambiar la sustancia a través de la pared de las fibras huecas. En el interior de todas las fibras, la sangre fluye generalmente a una velocidad constante. Debe reemplazarse continuamente el dializado en el exterior de las fibras huecas para conseguir un efecto óptimo de intercambio. De este modo, puede garantizarse una diferencia de concentración alta y duradera entre el interior de la fibra y el exterior de la fibra como fuerza impulsora para un intercambio de sustancia por difusión.

En un dializador habitual, tanto la entrada como la salida del dializado están unidas a las fibras exteriores del haz de fibras. Por lo tanto, no puede garantizarse desde el principio que todas las fibras del haz de fibras se laven a su alrededor con la misma cantidad de dializado. Bajo el flujo laminar del dializado en el compartimento del dializado, puede fluir teóricamente todo el dializado entre el haz de fibras y la carcasa sin entrar en el interior del haz. De este modo, no se utilizaría la superficie de intercambio puesta a disposición a través del haz de fibras huecas. En este caso, el dializado fluye por el camino de menor resistencia de entrada a lo largo de las fibras (con respecto al dializador) en dirección axial a la salida.

Se conoce por la DE 2851687 C2 que las fibras huecas puedan tener forma corrugada u ondulada, con el fin de mejorar la penetración del haz de fibras huecas a través del líquido que fluye por el exterior de las fibras huecas, .

También se conoce por la US3616928 un aparato de intercambio de sustancia con haces de fibras huecas de forma corrugada.

En la EP 314581 B1 se describe un instrumento de oxigenación que muestra, en la carcasa cilíndrica, un haz de membranas de fibra hueca, que asimismo es de forma corrugada.

La solicitud JP H62-45709A revela un dializador de fibra hueca, cuyo haz de fibras contiene fibras curvadas, estando su grado de curvatura entre 2 y 100 mm.

En los dializadores conocidos, se utilizan fibras rizadas o de forma corrugada con una longitud de onda de 28 mm aprox. Las fibras huecas según el estado de la técnica se emplean normalmente de forma corrugada o rizada independientemente de las características geométricas presentes en el dializador.

Para aumentar el rendimiento de un dializador, ya existían preparaciones de disolución, en las que en el haz de las fibras de diálisis se introducían otras fibras.

Otras soluciones están orientadas a envolver o enlazar pequeños haces de fibras de diálisis con un hilo y unir estos pequeños haces con grandes haces. De esta forma, debería ser posible la mejora del flujo del haz de fibras huecas a través del líquido que lava alrededor de las fibras huecas, es decir, en este caso el dializador del dializado.

La función de la presente invención consiste en ofrecer un dispositivo de filtración de uso común, como un dializador de fibra hueca, en el que el haz de fibras transcurre, si es posible, de forma constante por el exterior de las fibras huecas y de este modo se optimiza el intercambio de sustancias.

Según la presente invención, esta función se resuelve a partir del dispositivo de filtración según la reivindicación 1.

Gracias a la definición en referencia a la geometría de la onda de cada fibra hueca del haz de fibras huecas, se consigue que la resistencia al flujo en dirección axial, es decir, a lo largo de las fibras, aumente con respecto a la resistencia al flujo en el interior del haz. En general, con esto se reduce, incluso por completo, el último valor de resistencia al flujo. Así se consigue que, durante la diálisis, la parte del dializado que fluye a través del interior del haz, aumente y que las fibras huecas interiores se utilicen mejor. De esta manera, se obtiene un aumento de la capacidad de intercambio de sustancia en comparación con las fibras rizadas con ondas largas o con fibras sin ninguna onda. La causa puede deberse a la generación de un flujo turbulento del fluido que circula por la fibra hueca, así como a la distribución del líquido resultante como tal. La invención se basa en el conocimiento de que la relación entre la corriente parcial del líquido, que fluye por fuera del haz de fibras, con la corriente parcial del líquido que fluye por el haz, depende de la relación entre el diámetro del haz de fibras con la longitud utilizada, así como de las resistencias al flujo en dirección axial (a lo largo de las fibras) y en dirección radial (transversalmente a las fibras, en dirección al medio del haz) .

Además de la longitud de onda A, la amplitud a juega otro papel en la efectividad de la onda de las fibras huecas. Por esto, según una forma de aplicación preferente de la presente invención, las fibras huecas muestran la siguiente amplitud a de la onda, en gran parte sinusoidal, de acuerdo a la ecuación:

Si a está por debajo del valor de d/5, el espacio intermedio entre dos ondas que están juntas (vientre de la onda) será demasiado pequeño para llevar la cantidad de dializado necesario al interior del haz de fibras. Si, por el contrario, se selecciona a > A/5, el dializador perderá efectividad, lo que en una determinada carcasa de dializador disminuye la posible densidad de relleno del haz de fibras.

Según un acondicionamiento especial de la presente invención, la onda de la fibra hueca puede mostrar una orientación tridimensional de acuerdo a la siguiente fórmula:

en la que 0, 05 < u < 0, 14 y

(z) representa el vector espacial entre el origen de coordenadas y la posición espacial de una fibra hueca que se extiende a lo largo del eje z, y

u, el número de revoluciones por longitud de onda A.

Según la ecuación mencionada anteriormente, la onda de la fibra hueca transcurre circularmente. Esto significa que el vector matemático de la amplitud, que sale del eje z y termina en la fibra, pasa por un área de ángulo determinado dentro del segmento A. De esta manera, se crea una estructura tridimensional parecida a una hélice. Mientras que, en una estructura tridimensional, puede ocurrir que todas las fibras “se caigan” y formen una estructura anisótropa, que haga entrar el dializado en el haz dependiendo de la dirección, un haz de fibras rizado en tres dimensiones es isotrópico y garantiza que entre, de forma uniforme por todos los lados, el dializado en el interior del haz.

La ocupación de fibras puede estar en la carcasa de filtro cilíndrica entre el 60, 5% y el 70%, y más ventajosamente entre el 60, 5% y 67, 5%. Con esta densidad de relleno, es posible un relleno denso con una cierta densidad mediante el llenado en el área final del haz de fibras huecas.

Resulta especialmente ventajoso que la ocupación de fibras en la carcasa de filtro cilíndrica pueda estar entre el 63, 5% y el 65, 5%. La ocupación de fibras se calcula a partir de los porcentajes del área de superficie efectiva ocupada por fibras por cada área de superficie efectiva utilizable en la carcasa de filtro. El área de superficie efectiva utilizable es el 0, 907 de la misma. Este valor resulta de la densidad de llenado máxima (disposición hexagonal) que debe corresponder a una ocupación del 100%. Los datos de ocupación aportados más arriba pueden alcanzarse especialmente al utilizar las dimensiones de las fibras huecas según la invención.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de filtración compuesto por una carcasa de filtro cilíndrica y un haz dentro de dicha carcasa de fibras huecas rizadas, con lo cual todas las fibras huecas presentan una morfología textural periódica y rizada según el siguiente principio geométrico:

en la que A representa la longitud de onda de la fibra hueca rizada, d el diámetro exterior de la fibra hueca, L la longitud efectiva de las fibras huecas, D el diámetro del haz de fibras,

y en donde el dispositivo de filtración consiste en un dializador de fibra hueca para la hemodiálisis, que presenta una construcción de tal manera que la sangre fluye por dentro de las fibras y el dializado fluye a lo largo de las fibras en dirección axial a contracorriente de la sangre en el espacio entre las fibras y la carcasa de filtro, y de tal manera que la ocupación de las fibras en la carcasa de filtro cilíndrica se encuentra entre el 60, 5% y el 70%.

2. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1, caracterizado porque la amplitud a de la onda resulta de la siguiente ecuación:

3. Dispositivo de filtración según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la onda de las fibras huecas muestra una orientación tridimensional según la siguiente fórmula.

en la que 0, 05 < u < 0, 14 y (z) representa el vector espacial entre el origen de coordenadas y la posición espacial de una fibra hueca que se extiende a lo largo del eje z, y u, el número de revoluciones por longitud de onda A.

4. Dispositivo de filtración según una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado porque la ocupación de las fibras en la carcasa de filtro cilíndrica se encuentra entre el 63, 5% y el 65, 5%.

5. Dispositivo de filtración según una de las reivindicaciones de 1 a 4, caracterizado porque al menos el 10% de las fibras huecas son fibras huecas rizadas en tres dimensiones.