用于将联结的中空纤维卷绕到卷绕芯上的卷绕系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于将联结的(verketteten)中空纤维、尤其是物质和/或能量可渗透的中空纤维卷绕到卷绕芯上的卷绕系统。


背景技术：

2.在现有技术中已知将物质或能量可渗透的中空纤维、尤其是那些用经纱连接成垫的中空纤维卷绕到芯体上，以便将卷绕的中空纤维包插入用于尤其是在氧合器和/或热交换器中在两种介质之间进行物质交换和/或能量交换的交换装置中，这例如由公开文件ep 0 089 122 a2和ep 0 285 812 a1示出。
3.为此，将卷绕的中空纤维包插入交换装置的壳体中并且随后将中空纤维端部彼此粘合并与壳体粘合，这也称为灌封(verpottung)。随后在壳体内在打开中空纤维端部之后，即去除端侧的粘合之后，两种介质可以通过中空纤维壁被分开引导，即一种介质如血液在外部从中空纤维旁流过并且另一种介质如气体或气体混合物或调温的流体流过中空纤维。
4.在此情况下可以通过中空纤维、尤其是对于物质交换而言通过半透性中空纤维进行交换，例如在氧合器中交换氧气和二氧化碳。这种卷绕的中空纤维包也可以在用于透析目的或消除一氧化碳的物质交换装置中使用。


技术实现要素：

5.将中空纤维卷绕到芯体上并且将所形成的卷集成到交换装置中是一个复杂的过程并且应通过本发明简化。尤其是本发明的另一个任务是这样简化卷绕，使得用于卷绕的卷绕芯一方面可以简单地适配于驱动器，借助该驱动器可进行电动卷绕，并且另一方面也可以直接插入交换装置中。尤其是一个任务是使卷绕芯这样适配驱动器，使得可实现快速适配以及无残留的移除适配。
6.所述任务通过一种用于将联结的中空纤维、尤其是物质和/或能量可渗透的中空纤维卷绕到卷绕芯上的卷绕系统来解决，该卷绕系统包括用于在尤其是氧合器和/或热交换器的两种介质之间进行物质交换和/或热交换的交换装置的卷绕芯，联结的中空纤维可以卷绕在该卷绕芯上并且该卷绕芯设置、尤其是构造用于连同卷绕在其上的中空纤维一起插入装置的壳体中并保留在其中，并且还包括至少一个联接元件、优选两个联接元件，所述至少一个联接元件具有两个轴向相对置的连接区域并且可以临时以第一连接区域与卷绕芯不可相对转动地连接并且以第二连接区域与驱动器不可相对转动地连接，借助于该驱动器可以使卷绕芯围绕卷绕轴线旋转，所述联接元件的第一连接区域包括膨胀元件，尤其是该膨胀元件的外横截面可以通过膨胀扩大，以及卷绕芯在至少一个轴向端面中、优选在两个轴向端面中具有围绕卷绕轴线设置的凹口，联接元件的第一连接区域可以插入该凹口中并且通过膨胀元件的膨胀卷绕芯可以与联接元件不可相对转动地连接。
7.因此，该卷绕系统的核心思想基于：与该卷绕系统一起使用的卷绕芯可以在卷绕中空纤维或中空纤维垫之后作为中空纤维的载体直接用于交换装置、如物质交换装置的壳
体中并且为了卷绕、尤其是电动卷绕，卷绕芯可以以简单且快速的方式联接到驱动器。
8.为此，根据本发明的卷绕系统使用一个联接元件或优选两个围绕卷绕芯在一个共同的旋转轴线上彼此相对置的联接元件，借助所述一个或两个联接元件可实现与驱动器的适配。在此，通过相应联接元件在其朝向卷绕芯或与该卷绕芯共同作用的第一连接区域上的膨胀在卷绕芯与联接元件之间建立不可相对转动的固定。
9.这种膨胀例如可以在两个膨胀位置之间进行，在一个膨胀位置中联接元件和卷绕芯之间的连接分离并且在另一个膨胀位置中实现不可相对转动的连接，使得联接到联接元件的第二连接区域上的驱动器能够旋转卷绕芯并且卷绕被引导到卷绕芯上的中空纤维垫。
10.在下文中进一步说明卷绕芯和联接元件的范围内，应指出，如果卷绕芯上可以在两个相对置的轴向端侧/端面上分别固定一个联接元件，则该说明也适用。这本就是一种优选实施方式。在此情况下，对于卷绕芯的说明适用于两个端侧/端面并且适用于两个可使用的联接元件的每一个，所述联接元件尤其是可以设计成相同的。
11.在卷绕芯和联接元件之间的膨胀连接具有以下优点：连接这样进行，即两个待连接的元件在建立连接时不会相对于彼此进行轴向、即平移或旋转运动。
12.相反，在膨胀连接下优选实现了相互作用的接触表面通过膨胀元件的膨胀朝向彼此运动并且彼此接触，由此实现摩擦锁合和/或力锁合。
13.与其它连接方式相比，这是有利的，因为如此避免了两个连接配合件之间的材料磨损，这种磨损例如在将联接元件旋入卷绕芯中时可能在它们之间发生。如果这种可能的磨损通过卷绕芯在物质交换装置中的使用而转移到该物质交换装置中并且可能进入患者的血液循环中，则这种磨损会产生负面影响。此外，根据本发明的膨胀连接具有可通过注塑成型技术制造的优点。
14.在卷绕系统中使用以及在卷绕过程之后插入交换装置的壳体中并保留在其中以用于装置的运行的卷绕芯例如可以下述方式构造用于这种用途，即，卷绕芯在其几何形状和/或其尺寸方面最终与壳体适配，以使它可以插入壳体而无需修改，除了移除联接元件之外。此外，优选卷绕芯为此目的也可以在卷绕芯的内部具有至少一个通道，在晚些时候的运行中介质可以流过该通道。
15.在另一种被认为是有利的实施方式中，卷绕芯用于此目的的设置或适用性还可以在于，卷绕芯中用于容纳联接元件的一个凹口(尤其是两个凹口)由一个至少部分地穿过卷绕芯的通道形成，该通道在卷绕芯插入物质交换装置的壳体中之后可以被介质、尤其是血液穿流。这种通道因此具有两个功能，即在卷绕系统中用于固定联接元件并且在晚些时候的物质交换装置中用于介质传输。
16.通道例如可以沿轴向完全穿过卷绕芯，尤其是使得两个联接元件可以在两侧放置在卷绕芯上。在用于容纳联接元件的两个凹口的情况下，仅一个凹口可以由用于输送介质的通道形成，该通道尤其是不完全轴向穿过卷绕芯。
17.上述通道可以在一侧通入用于固定联接元件的凹口中并且在其另一端部通入卷绕芯周面上的一个或多个开口中，尤其是如果该通道不完全轴向穿过卷绕芯。
18.贯通通道也可以有分支，这些分支通入卷绕芯的外周面中。
19.通过卷绕芯周面中的孔口可以实现：在晚些时候的运行中，介质如血液可以通过这些孔口——优选以径向流入分量——进入卷绕的中空纤维包中。
20.此外，也可以规定，卷绕芯中用于容纳联接元件的一个(相应)凹口被一个与凹口至少部分地同轴延伸的通道包围，该通道在卷绕芯插入物质交换装置的壳体中之后可以被介质、尤其是血液穿流。对于这种同轴通道，上述说明同样使用，尤其是该通道因此通入卷绕芯的周面中或具有通入其中的分支。
21.独立于上述获得卷绕芯对于物质交换装置的适用性的可能性，本发明可以规定，所述至少一个联接元件在其第一连接区域上具有柄，该柄在轴向方向上分成至少两个轴向平行的地并排的柄部分，在柄部分之间设有一个可以沿轴向移动到所述柄部分之间的楔形元件作为膨胀元件。当使楔形元件轴向移动到柄部分之间时，所述柄部分因此径向向外运动。
22.优选柄具有至少三个柄部分。楔形元件优选可以构造成锥形或锥段形的在其用于膨胀的轴向运动中，楔形元件优选可以从第一连接区域向第二连接区域方向运动。为了使运动力作用于楔形元件，楔形元件可以被引导通过柄的中空区域，例如进入第二连接区或离开第二连接区域。
23.在另一种实施方式中可以规定，所述至少一个联接元件在其第一连接区域处具有柄，该柄具有一个柄区段，由弹性材料、尤其是由弹性体、优选由硅橡胶或天然橡胶的硫化物制成的套筒作为膨胀元件围绕该柄区段设置，所述套筒可以通过其端面朝向彼此的轴向运动、尤其是通过在轴向方向上作用于套筒的环形端面上的力而在径向方向上改变其尺寸。尤其是可以规定，套筒在联接元件和卷绕芯之间的未连接状态中是无力的或处于松弛状态并且被施加轴向力以进行连接，该轴向力使套筒的轴向端面朝向彼此运动并且由此套筒径向变厚。
24.在一种可能的实施方式中可以规定，套筒以其两个轴向端部的第一端部贴靠在联接元件的相对于柄区域位置固定的第一施力面上并且套筒以第二轴向端部贴靠在联接元件的第二施力面上，所述第二施力面相对于第一施力面在套筒的轴向方向上可运动，尤其是可以在柄上运动，优选借助于设置在联接元件上的操作元件运动。位置固定的第一施力面可以设置在第一连接区域的自由端部上，该自由端部插入卷绕芯的凹口中。施力面的外横截面/外径优选大于或等于松弛的套筒在其轴向端部上的直径并且小于或等于卷绕芯中的凹口的内横截面/内径。
25.与膨胀的方式无关地，本发明优选可以规定，在膨胀状态中，联接元件的位置可以相对于卷绕芯轴向规定，优选也相对于与卷绕芯分开的辅助元件轴向固定，该辅助元件在联接元件的第一连接区域插入卷绕芯的凹口中之后可以穿过联接元件靠置在卷绕芯的一个轴向端面上。
26.使用辅助元件将联接元件固定在卷绕芯的凹口中可以有多个优点。
27.例如辅助元件可以由在径向方向上突出于卷绕芯的横截面/直径的盘形成。这种盘优选可以用于在卷绕时将中空纤维垫相对于卷绕芯定位，尤其是对中，特别是如果在卷绕芯两侧联接元件借助相应盘固定，使得卷绕的中空纤维垫在卷绕时被置于盘之间。
28.此外，所述辅助元件可以形成用于套筒的第二施力面，套筒以第二轴向端部、尤其是套筒的朝向联接元件的第二连接区域的端部与该第二施力面接触，套筒的朝向联接元件的第二连接区域的第二端部在联接元件插入卷绕芯的状态中突出于卷绕芯的轴向端面并且通过放置辅助元件可以向套筒施加力，尤其是由此套筒的第二端部可以向套筒的第一端
部方向移动。
29.也可以规定，套筒的朝向联接元件的第二连接区域的第二端部在联接元件插入卷绕芯的状态中位于卷绕芯的轴向端面以下或轴向端面的平面中并且在放置辅助元件之后可以通过联接元件的轴向运动、尤其是通过从卷绕芯出来的运动引起力施加，尤其是由此套筒的第一端部可以向套筒的第二端部方向移动。
30.在这两种情况下，辅助元件或盘与套筒的轴向端面之一的相互作用引起套筒的两个端面朝向彼此运动，从而导致套筒径向变厚。
31.与膨胀元件的设计方式无关地，本发明可以规定，联接元件的位置例如可以通过可嵌入联接元件上的环形凹槽中的止动环轴向固定，借助该止动环联接元件可以支撑在辅助元件的表面上。
32.该环形凹槽优选可以位于联接元件的两个连接区域之间，尤其是位于联接元件的一部分中，该部分过渡到包括或形成膨胀元件的区域中，即优选过渡到柄区域中，该柄区域带有套筒或过渡到楔形元件中。
33.此外，在所有可能的实施方式中规定，在所述联接元件上设置有操作元件，借助该操作元件可以引起第一连接区域的膨胀和/或联接元件的轴向固定，尤其是该操作元件支撑在辅助元件上或具有第二施力面的元件上或设置在联接元件上的支撑元件上。
34.操作元件在此例如可以构造为联接元件的与膨胀元件连接的螺纹区段上的螺母。螺纹区段例如可以过渡到柄区域中，该柄区域带有套筒或过渡到楔形元件中。
35.操作元件例如也可以构造为可以借助杆运动的偏心轮，该偏心轮可以围绕轴线旋转并且支撑在联接元件或辅助元件上，具有轴线的部分过渡到柄区域中，该柄区域带有套筒或过渡到楔形元件中。因此，通过偏心运动，在联接元件内的轴线可以移动并且膨胀元件可以被操作，尤其是套筒可以受到压缩或楔形元件可以轴向移动。
附图说明
36.下面参考附图详细阐述本发明的实施例。附图如下：
37.图1示出卷绕系统的部件的概览。
具体实施方式
38.所述卷绕系统包括卷绕芯1，在此未示出的中空纤维或者说中空纤维垫可以卷绕在该卷绕芯上。卷绕芯1优选在其两个相对置的端面上具有围绕卷绕轴线a设置的中心凹口1a，优选所述凹口分别从端面开始延伸到卷绕芯中。所述凹口由卷绕芯中的一个通道形成。凹口1a还被一个通道1b同轴地包围，尤其是在两个通道1a、1b的壁之间设有径向支杆的情况下。这种设计不是绝对必须的。
39.在这里构造有圆形横截面的凹口1a中可以插入联接元件2。该联接元件具有配合到凹口1a中的第一连接区域2a和设计用于与在此未进一步示出的驱动器连接的第二连接区域2b。该第二连接区域因此构造用于与驱动器、如驱动器的联轴器不可相对转动地连接。
40.联接元件2还具有一个柄区域2c，由弹性体、如硅制成的套筒2d作为膨胀元件围绕该柄区域设置。在第一连接区域2a的自由端部上，所述套筒以第一轴向端部2d1贴靠在联接元件的施力面2e上。套筒2d的第二轴向端部2d2是自由的。通过轴向压缩套筒2d，即通过施
加使所述轴向端部2d1和2d2朝向彼此移动的力，可以使套筒2d径向变厚。
41.卷绕系统还可以包括辅助元件3，该辅助元件可以构造为盘3。该盘具有一个内部开口3a，该开口可以被推过联接元件2的第二连接区域2b。盘3的外径大于卷绕芯1的外径。
42.在一种可能的实施方式中，卷绕系统还包括止动环4，该止动环可以嵌入在联接元件2的连接区域2a和2b之间的环形凹槽2f中。
43.图1的右侧示出了在联接元件2插入卷绕芯1的凹口1a并且盘3被推过联接元件2并靠置在卷绕芯1的端面上之后的组装的卷绕系统。
44.图2以剖面示出处于两种状态的组装的卷绕系统。
45.在图2的左侧可以看到，联接元件2被插入卷绕芯1的凹口1a中，而膨胀元件2d，在此是套筒2d没有膨胀，即变厚。盘3靠置在卷绕芯1的端面上并且优选已经可以在未被夹紧的状态中接触套筒2d的第二轴向端面2d2。为此，套筒的第二轴向端部2d2位于卷绕芯端面的平面中。作为替代方案，套筒的第二轴向端部2d2也可以位于卷绕芯端面的平面以下并且最初不与辅助元件接触。
46.联接元件2的环形凹槽2f位于盘3表面以下并且不能被止动环4接近。
47.连接区域2a完全、但未连接地位于卷绕芯1中。连接区域2b位于卷绕芯1之外并且可以被接近以便联接到未示出的驱动器上。
48.为了将联接元件2固定在卷绕芯1中，以下述方式使套筒膨胀，即，将联接元件部分地从凹口中拉出，至少直到可在盘3上方接近环形凹槽。由此，施力面2e向盘3方向运动。由于套筒2d夹在施力面2e和盘3之间，通过施力面2e的运动套筒2d受到轴向压缩并由此变厚。由此套筒2d的周面被压紧到凹口1a的内表面上，从而通过径向作用力f1产生力锁合连接，如图2中的右侧所示。
49.在图2的右侧，止动环4嵌入环形凹槽2f中，使得联接元件2不能再次后退回凹口1a中。由此，力f1继续静态作用并且联接元件固定配合在卷绕芯1的凹口1a中。
50.此外，力f2作用，该力通过套筒2d基于其轴向压缩将联接元件2拉回凹口1a中产生，但这由于止动环4支撑在盘3上而无法实现。因此，力f2经由止动环4作用在盘3上并且附加地将该盘压到卷绕芯1的端面上。
51.在图2右侧的膨胀状态中，卷绕芯1可以在两侧与驱动器连接，以便将所述至少一个中空纤维垫卷绕到卷绕芯上。
52.在这完成之后，可以将卷绕芯与驱动器分离，将止动环4从相应联接元件2取下并将联接元件与盘3一起从卷绕芯1中移除。
53.然后可以将卷绕芯连同所载有的中空纤维插入交换装置的壳体中并且中空纤维因此可以被灌封/封装。卷绕芯中的通道1a和/或1b优选可以用于将介质如血液输送通过卷绕芯。
54.图3右侧示出一种实施方式，在其中在未膨胀状态中套筒2d在联接元件2插入卷绕芯1之后以轴向端部2d2突出于卷绕芯1的端面并且因此通过放置作为辅助元件的盘3套筒受到轴向压缩，由此套筒变厚并且产生力锁合连接。在图3左侧示出如此实现的位置借助止动环4的轴向固定，如在图2右侧的情况。在其它方面，图3相应于图2的实施方式。
55.图4示出一种替代实施方式，以实现联接元件2的固定。
56.联接元件2在用于与驱动器连接的连接区域2b和套筒2d的轴向端部2d2之间具有
外螺纹区段，具有相应内螺纹的环5或螺母5可以拧到该外螺纹区段上，例如在盘3被推过连接区域2b并靠置在卷绕芯1的端面上之后。当环5在拧上时与盘3接触之后，环5将联接元件2从卷绕芯沿轴向方向部分地拉出，由此以其上轴向端部2d2贴靠在盘3上的套筒2d受到轴向压缩并且径向膨胀/变厚。由此建立力锁合连接。图4右侧示出未膨胀状态，图4左侧则示出膨胀状态。
57.图5示出一种可能的实施方式，其可独立于可能的膨胀方式来选择。示例性所示的膨胀与图2中的相同。参考图5，卷绕芯1中的上凹口1a构造为通道6，该通道从卷绕芯1的上端面开始延伸到该卷绕芯中并分支成通道区段6a，所述通道区段通入卷绕芯1的周面中。因此，通过该通道引导的介质可以从径向内部流向中空纤维。在图5的左侧联接元件2膨胀，而在右侧则未膨胀。