过滤元件和用于其制造的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的过滤元件、尤其是血液过滤元件，其袋形或管形地构造有在纵向方向上延伸的内部空间，并且具有多层结构，该结构具有可渗透的(或称为可穿透的，即)外层、可渗透的内层和至少一个布置在外层和内层之间的中间层，该中间层构造为有细孔的过滤元件，其中，过滤元件具有预设的轴向长度，并且其中，外层和内层具有预设的轴向长度。本发明还涉及一种根据权利要求13所述的用于制造这样的过滤元件、尤其是血液过滤元件的方法。

背景技术：

1、用作血液过滤器的这种过滤元件尤其是在所谓的心肺机中用于净化循环血液和截留血液中的过大的气泡。

2、由wo98/15302a1已知一种具有三个层的血液过滤元件，其中，各个层安设在刚性的基体或框架处。通过框架来预设柱状形状。

3、由de 2530413 c3得知一种包形血液过滤器，该血液过滤器通过焊接不同层而形成。

技术实现思路

1、本发明的任务是说明一种简单且牢固地构建的过滤元件、尤其是血液过滤元件以及一种用于其制造的方法，利用它们可以执行特别高效的过滤、尤其是血液的过滤。

2、该任务一方面通过具有权利要求1的特征的过滤元件并且另一方面通过具有权利要求13的特征的方法来解决。本发明的优选实施方式在从属权利要求中说明。

3、根据本发明的过滤元件的特征在于，中间层在构造溢流区域的情况下比外层和内层轴向更短地构造，该溢流区域布置在过滤元件的轴向上部端部区域处，其中，中间层的上棱边与外层和内层的上棱边轴向向下间隔开，外层、内层和中间层在构造纵向连接缝边的情况下沿着至少一个纵向边缘固定地相互连接，并且外层和内层在构造上部横向连接缝边的情况下沿着其上棱边固定地相互连接，其中，中间层的上棱边在外层和内层之间自由且不连接地布置。

4、本发明的基本构思在于，在袜形或管形过滤元件的多层结构中，过滤元件被构造为外层和内层之间的中间层，但构造有与它们不同的长度。中间层在此以限定的方式轴向较短地实施，使得中间层的上棱边在构造自由空间的情况下与外层和内层的上棱边间隔开。因此，在过滤元件的上部区段中，产生仅两层的结构，由此形成溢流区域。没有中间层的溢流区域具有较低的通流阻力。如此，在特定情形下，多余的流体可以经由溢流区域快速且高效地引走，其中，通过外层和内层确保了最小过滤效果。

5、本发明的另一个方面在于，如果中间层与外层和内层的固定连接至少沿着具有纵向连接缝边的纵向边缘存在，则对于中间层在过滤元件中的位置固定来说是足够的。尤其是，本发明基于如下认知，即，中间层的上棱边可以保持自由且不连接的。如此，在制造过滤元件时，尤其是可以省去使用附加的熔接箔来连接位于内部的层。通过将中间层沿着纵向边缘与其它两个层连接以及将外层与内层连接在上棱边处，实现足够牢固的结构。通过较少数量的连接缝边，实现较高的且有效的过滤面积。

6、因此，可以在高效制造的情况下获得过滤元件的特别有利的且有功能性的结构。

7、根据本发明的过滤元件原则上如此进行安装，使得待净化的流体、尤其是血液到内部空间中的流入从上方或前方进行。为了净化，流体径向向外通过过滤元件的近似空心柱状的周缘壁。过滤元件在此可以管形地设有上部和下部的开口，或者备选地具有袋形状或袜形状，其中下部开口封闭。过滤元件在此总体上如此运行，使得在正常的过滤运行中，待净化的流体、尤其是血液通过三层构造的下部和中部区域穿过过滤元件的壁。通过内层的相应构造，可以获得附加的过滤效果、尤其是与中间层一起的级联过滤。如果流体中的意外堵塞或起泡在该区域中出现，则流体的溢出也可以经由两层溢流区域径向向外进行。由此，尤其是在过滤元件用作血液过滤元件时确保足够的血液循环，例如通过心肺机，并且因此用于病人。

8、原则上，在一个备选的设计方案中，待净化的流体(如血液)也可以从外向内径向流动。

9、本发明的一个优选的实施方式在于，外层、内层和/或中间层在构造下部横向连接缝边的情况下在其下棱边处固定地相互连接。在此，仅两个层或所有层可以分别环形地相互连接。由此，可以提高结构的稳定性。对于袋形过滤元件来说，下部横向连接缝边如此构造，使得内部空间的开口向下完全封闭。

10、一般来说，根据本发明的过滤元件可以如此构建，使得具有根据期望长度和双倍宽度裁剪(或称为制作，即konfektioniert)的三个相叠布置的层的初始材料被对折一次并且相互交叠。为了形成尤其是管形的过滤元件，固定连接于是可以沿着纵向棱边进行，从而形成了具有仅一个纵向连接缝边的过滤元件。管形状可以是柱状或锥状的。

11、本发明的一个特别稳定的设计方案在于，设置有由两个半部构成的结构，并且两个半部在构造两个纵向连接缝边的情况下沿着两个纵向边缘固定地相互连接。相应的半部在此可以相同地进行裁剪，并且分别具有三个层。在此，根据本发明，中间层比外层和内层轴向更短地限定。

12、本发明的另一个优选的实施方式在于，溢流区域的轴向长度为过滤元件的轴向长度的5％至30％之间。在实际的过滤区域中，过滤元件的侧壁三层地构造，而在溢流区域中，在没有中间层的情况下形成了由外层和内层构成的两层结构。

13、原则上，层的连接可以利用任何合适的连接方法进行。在制造技术上特别有利的是，至少一个连接缝边通过超声波焊接形成。由此，具有较小连接宽度的聚合物材料尤其是能够高效且可靠地在较窄且干净的连接缝边的情况下固定地相互连接。

14、为了形成袋形过滤元件、尤其是血液过滤元件，根据本发明的一个实施变体设置成，下部横向连接缝边构造用于形成闭合底部。由此，可以防止流体(如血液)向下从过滤元件出来自由穿通。如此，可以确保进入过滤元件中的所有流体的净化。

15、一般来说，用于过滤的有细孔的中间层可以以任何合适的方式构造。根据本发明的一个改进方案特别适宜的是，过滤元件具有过滤机织物、过滤膜片、过滤针织物和/或过滤无纺布(或称为过滤非织料，即filtervlies)。根据所设置的过滤任务，可选择孔大小或开口大小、过滤面积的开口份额以及过滤性能或穿流阻力。

16、根据本发明的一个改进方案特别有利的是，过滤元件的开口大小或孔大小在10μm和400μm之间、尤其是25μm和60μm之间。这尤其是可以通过将过滤元件构造为过滤机织物来实现，其中优选地，可以实现总过滤面积30％至60％之间的开口份额。这尤其是通过使用非常细的线实现，该线优选介于10μm至30μm之间、尤其是18μm至28μm之间。

17、原则上，外层和内层具有可渗透的结构，其尤其是具有比中间层更大的开口大小或孔大小。根据本发明的一个构造变体有利的是，外层和/或内层构造为机织物(gewebe)、针织物(gewirk)、网、格栅和/或无纺布。特别适宜的是机织物或针织物(其优选形成有单丝或多丝的线)的使用。由此，在很大程度上防止部件从层中的松脱。

18、特别良好的净化效果由此来实现，即，中间层、外层和内层的材料是聚合物材料、尤其是聚酯或聚酰胺。该材料是在医学上许可的、特别纯的聚合物材料。

19、此外，根据本发明的一个改进方案特别适宜的是，中间层、外层和内层的材料相同。相同材料的使用改善了在医学领域中的可应用性，并且也易于作为医学产品的许可。尤其是在与焊接、尤其是超声波焊接结合的情况下，可以形成种类纯粹的过滤元件，该过滤元件没有附加的粘合剂或其它材料。由此，可以确保特别高的产品安全性。

20、本发明的另一个有利的实施方式在于，外层和/或内层的开口大小介于100μm和400μm之间、尤其是150μm和300μm之间。由此，就主要进行过滤的中间层而言，几乎不影响过滤元件中的穿流阻力。此外，在该大小范围内尤其是外层和内层中的开口份额超过50％的情况下，实现针对溢流区域的良好的溢流功能。

21、关于用于制造过滤元件、尤其是血液过滤元件的方法，本发明的特征在于，使外层和内层在构造上部横向连接缝边的情况下在其上棱边处固定地相互连接，其中，中间层布置在外层和内层之间的中间空间中，并且中间层的上棱边保持自由且不连接。由此，通过仅双层结构可以在上部区域中实现具有溢流功能的过滤元件，其中，进行过滤的中间层的上棱边在外层和内层之间保持自由且不连接。

22、通过该方法尤其是可以高效地制造之前描述的过滤元件，如血液过滤元件，其中，实现之前描述的优点。

23、根据本发明的一个改进方案，在各个柔性层之间的特别良好的连接可以由此来提供，即，外层、内层和/或中间层在其外边缘处的连接经由超声波焊接、热焊接、粘合和/或热粘合进行。尤其是在超声波焊接和热焊接的情况下，可以省去粘合剂或附加成分的使用。

24、根据本发明的另一个方法变体适宜的是，通过连接柔性层来形成具有位于外部的连接缝边的袋形或管形的中间形状，并且将中间形状翻转(或称为反卷，即gestülpt)以形成过滤元件，其中，使连接缝边向内转动。由此，可以获得连接缝边在中间产品处的受保护的布置。此外，在从内入流过滤元件时确保，即使在最小的组成部件从连接缝边中松脱的情况下，这些组成部件也不可以在用作血液过滤元件的情况下到达实际的血液循环中，因为它们于是由在流动方向上随后的进行过滤的中间层捕获。

25、如已经提到的那样，本发明的过滤元件优选可以用作例如心肺机中的血液过滤元件。但它也适用于过滤其它流体，其中根据本发明尤其是可以理解为具有或不具有固体以及具有或不具有气体份额的流体。