DIALYSATOR - virtuelle Produktentwicklung

Strömungsanalyse und Gestaltung von Dialysatoren
Der gegenwärtige Stand in der Dialysatorenentwicklung ist durch weitgehend experimentelle Methoden für Analyse, Optimierung und Neuentwicklung geprägt. Diese lassen infolge ihres integralen Charakters der Bewertung nur ungenügende Aussagen über die lokalen, räumlich verteilten Vorgänge im Inneren des Systems zu.

"Der virtuelle Dialysator"
Die Mitarbeiter der ASD GmbH haben ein numerisches Modell zur Simulation von Strömung und Stofftransport unter den spezifischen Bedingungen des Dialysators entwickelt, mit dem das Innenleben verschiedenster Ausführungsformen von Dialysatoren analysiert und charakterisiert werden kann.
Numerisches Gitter eines Dialysators	Grundlegend ist, daß die Clearance Rate moderner Dialysatoren von zwei wesentlichen Faktoren beeinflußt wird, der Permeabilität der Membran und der Umströmung aller Hohlfasern. Eine unzureichend umströmte Faser nimmt nicht im vollen Umfang am Stoffaustausch teil, unabhängig von der Qualität ihrer Permeabilitätseigenschaft. Somit ist bei ungünstigen Umströmungsverhältnissen die geforderte Gesamtleistung des Dialysators nicht bzw. nur mit unproportional großer Faseroberfläche zu erreichen.

Mittels unserer numerischen Dialysatorsimulation können die lokalen Vorgänge nun über die gesamte Länge des Dialysators differenziert berechnet und zielgerichtet analysiert werden.		DOWNLOAD hochaufgelöstes MPEG-Video Animierte Simulation von Partikelbahn und -geschwindigkeit [MPEG-File 2,54MB]
Dabei fließen die im globalen Modell ermittelten Größen, wie Druckverlust und Geschwindigkeitsverteilung, als Ausgangswerte ins dreidimensionale lokale Submodell ein, welches die diffusiven und konvektiven Transport- und Austauschvorgänge an der Membran, im Blut und im Dialysat simultan über die gesamte Länge der Faser auf der Basis einer Strömungssimulation berechnet.


	Darstellung der 3D Strömungsverteilung und des Massenaustausches

Somit ist die realistische Vorhersage von Clearance Raten zu untersuchender Substanzen und von konstruktiv bedingten Blutschädigungspotentialen am virtuellen Dialysator möglich. Mit den an diesem numerischen Modell durchführbaren systematischen Parameter- bzw. Geometriestudien kann im Ergebnis eine Effizienzsteigerung von Dialysatoren erzielt werden. Für Hersteller ergibt sich auf diese Weise die Möglichkeit der Beurteilung und Optimierung bestehender Konstruktionen, aber auch ein schneller und kostengünstiger Weg zu neuen konstruktiven Ansätzen.

Strömungsanalyse und Gestaltung von Dialysatoren