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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe eines fliessfähigen Mediums mit zumindest einem Behälter zur Aufnahme des Mediums und zumindest einem Ventil je Behälter zur Abgabe des Mediums.
Oftmals stellt sich bei einfachen Tätigkeiten in einer ärztlichen Praxis oder in einem Labor, bei welchen sauberes Arbeiten das oberste Prinzip ist, das Problem, dass ein Beträufeln von Oberfla- chen eines Gegenstandes, wie beispielsweise einem saugfähigen Material (Wattekügelchen), Objektträger für mikroskopische Untersuchungen oder dergl relativ aufwendig ist Bei den heutzu- tage verwendeten Apparaturen ist meist der Einsatz beider Hände des Arztes oder Laboranten erforderlich, um die Abgabe von Flüssigkeiten aus einem Behälter auf einen Träger durchführen zu können. Zudem ergibt sich das Problem, dass eine Verunreinigung der abzugebenden Flüssigkeit oder des Trägers nur schwer verhindert werden kann.
Zur Lösung dieses Problems sind Träger bekannt, welche bereits mit dem fliessfähigen Medium versehen und von einer Schutzhülle umge- ben sind Kurz vor Verwendung des Trägers wird die Schutzhülle entfernt, so dass eine saubere Anwendung möglich ist. Beispielsweise beschreibt die EP 0 895 943 B1 eine derartige Vorrichtung, bei der ein fliessfähiges Medium zusammen mit einem Träger in einer Art Blisterpackung angeord- net ist. Die Handhabung derartiger Vorrichtungen erfordert jedoch wieder beide Hände des Benut- zers. Darüber hinaus ist die Herstellung derartiger Wegwerfartikel relativ aufwendig und somit teuer
Beispielsweise wird in Zahnarztpraxen häufig ein steriles Wattekügelchen mittels einer Pinzette oder eines ähnlichen Instruments festgehalten und in einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser- stoffdioxid, Natriumhypochlorid oder Alkohol getränkt.
Danach wird die zu behandelnde Stelle, beispielsweise die kariesbefreite Kavität eines Zahns, mit dem getränkten Wattekügelchen betupft, wodurch die entsprechende Flüssigkeit, beispielsweise ihre desinfizierende Wirkung, ausüben kann. Ein derartiger Vorgang erfordert eine Reihe von Arbeitsschritten, für welche der behandelnde Zahnarzt beide Hände benötigt. Zudem wird bei mehrmaliger Anwendung die Pinzette oder das vergleichbare Instrument, welches das Wattekügelchen trägt, zwischendurch nicht gewechselt, weshalb die zu applizierende Flüssigkeit durch Eintauchen eines Teils der Pinzette oder des In- struments verunreinigt werden kann und somit die Sterilität nicht gegeben ist.
Um ein saubereres Arbeiten zu ermöglichen, wurden daher Behälter geschaffen, welche durch eine elastische Membran abgedeckt sind und einen ventilartigen Ausgang aufweisen. Zur Abgabe der im Behälter befindlichen Flüssigkeit wird mit einer Hand bzw. einem Finger des Anwenders auf die Membran gedrückt, wodurch die Flüssigkeit durch das Abgaberohr und das Ventil gedrückt wird und in Form eines Tropfens auf den Träger tropft oder fliesst. Die Menge der abgegebenen Flüssig- keit wird durch die Dauer und die Kraft des Drucks auf die Membran bestimmt.
Mit einer derartigen Vorrichtung wird zwar eine Verunreinigung der im Behälter befindlichen Flüssigkeit durch das Eintauchen eines Gegenstands verhindert, allerdings sind dennoch beide Hände des Benutzers erforderlich, und ist zudem eine genaue Dosierung der Menge der abgegebenen Flüssigkeit nicht möglich
Die US 6 186 971 B1 beschreibt eine Einrichtung zur Benetzung von Wattestäbchen mit einer Flüssigkeit, wobei der Wattestab durch eine Öffnung im Deckel des Behälters gesteckt wird und in die darin befindliche Flüssigkeit getaucht wird. Beim Herausziehen des benetzten Wattestäbchens wird überschüssige Flüssigkeit abgestreift. Nachteilig dabei ist, dass wiederum der gesamte Trä- ger, im gegebenen Fall das Wattestäbchen, in die Flüssigkeit eingetaucht wird und somit eine Verschmutzung derselben hervorrufen kann.
Ein zahnärztliches Instrument zum Einbringen und Auftragen eines Fluids in die Mundhöhle ei- nes Patienten wird beispielsweise in der DE 39 37 030 A1 beschrieben, wobei zur Verringerung von Sterilisationsproblemen am hinteren Ende eines zahnärztlichen Instruments ein aufzutragen- des Fluid hinter einer Kappe aufbewahrt wird und durch Druck auf die Kappe durch eine Öffnung freigesetzt werden kann. Derartige Instrumente ermöglichen zwar ein Arbeiten mit einer Hand unter sterilen Bedingungen, allerdings sind derartige Einwegartikel sehr teuer und müssen vom behan- delnden Zahnarzt für jede zu applizierende Flüssigkeit in entsprechender Menge gelagert werden.
Weiters beschreibt die EP 1 103 230 A2 eine Applikationsvorrichtung für Dentalzwecke, bei der an der Spitze eines Griffs ein Auftrageelement gelagert ist, welches durch Einschieben in eine Aufnahmevorrichtung für ein Fluid aktivierbar ist. Auch hier wird die Spitze des Griffs zusammen mit der Aufnahmevorrichtung in die Flüssigkeit eingeschoben, wodurch diese durch die genannten
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Teile verunreinigt werden kann.
Eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe eines viskosen Fluids ist auch aus der JP 1 307 470 A bekannt, wobei das Fluid mit Hilfe von Druckluft aus dem Behälter gepresst wird und auf einen Träger aufgetragen wird. Mit Hilfe eines Sensors wird sowohl die abgegebene Menge des Fluids als auch die Höhe gemessen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung der oben angegeben Art, welche dem Benutzer eine Bedienung mit nur einer Hand ermöglicht. Gleichzeitig sollen Ar- beitsschritte wie zum Beispiel das Öffnen und das Verschliessen eines Flüssigkeitsbehälters weg- fallen. Schliesslich soll durch die erfindungsgemässe Vorrichtung auch ein steriles Arbeiten ohne ein Wechseln des Trägers zwischen den Arbeitsschritten ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass jedes Ventil mit einer Steuereinrichtung und die Steuereinnchtung mit zumindest einem Sensor zur Detektierung des Trägers verbunden ist. Der Sensor erfasst das Vorhandensein des Trägers zur Abgabe des fliessfähigen Mediums in einem bestimmten Bereich, worauf die Steuereinrichtung und in der Folge das Ventil aktiviert wird. Somit wird automatisch, wenn der Träger in einem Umgebungsbereich des Sensors erscheint, ein Signal an das Ventil abgegeben und somit eine dosierte Menge des fliessfä- higen Mediums durch Tropfen oder Fliessen vom Ventil abgegeben. Somit benötigt der Anwender nur eine Hand für die Bedienung der Vorrichtung und hat somit die zweite Hand für andere Tätig- keiten zur Verfügung. Darüber hinaus ist eine derartige Vorrichtung sehr einfach und somit kosten- günstig herstellbar.
Gleichzeitig ist mit der angegebenen Vorrichtung ein steriles Arbeiten möglich, da der Träger, beispielsweise eine mit einem Wattekügelchen versehene Pinzette, nicht in das fliessfähige Medium eingetaucht werden muss, sondern das fliessfähige Medium ohne Kontakt mit dem Träger auf diesen tropft bzw. fliesst. Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung wird eine schnelle Abgabe des fliessfähigen Mediums auf einen Träger mit verschiedensten Flüssigkeiten unter sterilen Bedingungen mit nur einer Hand des Anwenders möglich Ein zeitraubendes Öffnen und Verschliessen von Behältern, welche die abzugebende Flüssigkeit enthält, fällt weg. Darüber hinaus wird keine Hilfe, wie zum Beispiel in Person einer Assistentin oder eines Assistenten, im Arztbereich für diverse Arbeitsschritte benötigt beziehungsweise kann diese für andere Tätigkeiten eingesetzt werden.
In einfacher Weise kann ein elektromagnetisches Ventil oder dgl. Verwendung finden. Derarti- ge elektromagnetische Ventile sind besonders einfach aufgebaut und daher kostengünstig. Dar- über hinaus ermöglichen elektromagnetische Ventile sehr rasche Ein- und Ausschaltzeiten, wo- durch eine exakte Dosierung des fliessfähigen Mediums möglich wird.
Üblicherweise wird die Steuereinrichtung durch eine elektronische Schaltung gebildet, welche aufgrund eines bestimmten Sensorsignals ein entsprechendes Ansteuersignal an das Ventil aus- sendet. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um einen einfachen Treiber, der aufgrund eines einlangenden Sensorsignals das Ventil mit der erforderlichen Stromstärke bzw. Spannung ver- sorgt, so dass eine Öffnung des Ventils möglich wird. Wenn die Steuereinrichtung durch einen Impulsgeber gebildet ist, kann durch Definition der Impulsdauer und bzw. oder der Impulsamplitude eine genaue Dosierung des abzugebenden fliessfähigen Mediums erfolgen. Ebenso kann durch Abgabe einer Folge von Impulsen während eines positiven Sensorsignals eine durch den Anwen- der beeinflussbare Vervielfachung der Dosierung durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise ist der Sensor durch einen optischen Sensor beispielsweise in Form eines Lichtschrankens gebildet. Ein optischer Sensor arbeitet berührungslos und ist relativ einfach und leicht herstellbar und liefert darüber hinaus ein zuverlässiges Ergebnis.
Darüber hinaus kann der Sensor auch durch einen kapazitiven oder induktiven Sensor gebildet sein oder auch durch einen mechanischen Taster oder dgl. realisiert sein.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht dann, dass der Behälter zumindest eine Lüftungs- offnung aufweist. Diese dient der Luftzufuhr in den Behälter, so dass bei Abgabe des fliessfähigen Mediums kein Unterdruck im Behälter entsteht. Die Luftungsöffnung kann in einfacher Weise aus einem kleinen Loch bestehen.
Vorteilhafterweise ist die Luftungsöffnung mit einem Lüftungsventil versehen, wodurch bei Nichtbenutzung der Vorrichtung ein Eindringen von Luft und somit eine Verunreinigung verhindert wird. Das Lüftungsventil kann verschiedenartig ausgebildet sein.
Es ist zweckmässig, das Lüftungsventil mit der Steuereinrichtung zu verbinden, dass es
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synchron mit dem Ventil betätigbar ist. Eine solche Verbindung des Ventils und des Lüftungsventils mit der Steuereinrichtung gewährleistet ein "automatisches" Verschliessen des Behälters nach einer dosierten Abgabe des fliessfähigen Mediums.
Vorteilhafterweise weist jeder Behälter einen abnehmbaren Deckel auf. Dies ermöglicht eine Entleerung, anschliessende Säuberung und Wiederbefüllung des Behälters zur Aufnahme eines fliessfähigen Mediums. Auf diese Weise können je nach Anwendung der erfindungsgemässen Vor- richtung verschiedene Medien zur dosierten Abgabe verwendet werden. Wie bereits erwähnt, konnen solche Medien, beispielsweise im zahnärztlichen Bereich Wasserstoffdioxid, Natriumhy- pochlond, Alkohol, diverse flüssige Medikamente oder dergl., welche auf einen Träger zu applizie- ren sind oder von einem Träger aufgenommen werden, verwendet werden. Im Falle eines Deckels sind die Lüftungsöffnungen vorzugsweise in diesem angeordnet.
Wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung unterhalb des Ventils ein Abstandhalter zur Vermeidung eines direkten Kontakts des Trägers mit dem Ventil angeordnet ist, kann eine wei- tere Verbesserung der hygienischen Bedingungen erreicht werden, da das Ventil nicht durch den Träger verunreinigt werden kann. Ein derartiger Abstandhalter kann durch verschiedene konstruk- tive Massnahmen, wie z. B. bestimmte Vorrichtungen zur Begrenzung des Einschubbereichs für den Träger unter dem Ventil realisiert werden.
Zur Energieversorgung des Ventils, der Steuereinrichtung und des Sensors ist vorteilhafterwei- se eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen. Somit ist man von der Netzspannung unabhän- gig und kann die Vorrichtung an beliebigen Stellen platzieren oder zu verschiedenen Einsatzorten mitnehmen. Durch die Verwendung von Batterien im Niederspannungsbereich wird auch die Si- cherheit der Vorrichtung erhöht.
Es ist zweckmassig, wenn unterhalb des Ventils ein Auffangbecken angeordnet ist, so dass überschüssiges oder den Träger verfehlendes Medium aufgefangen bzw. gesammelt werden kann.
Weiters kann das Auffangbecken lösbar mit der erfindungsgemässen Vorrichtung verbunden sein, so dass es aus der Vorrichtung entnommen und einfach gereinigt werden kann.
Der Träger kann beispielsweise durch ein von einer Pinzette oder dgl. gehaltenes Wattekügel- chen oder dgl. gebildet sein. Eine derartige Ausführungsform des Trägers ist, insbesondere im dentalen Bereich üblich und weit verbreitet.
Wenn zumindest ein Behälter in zumindest zwei Teile unterteilt ist, können in einen Behalter verschiedene fliessfähige Medien gefüllt werden, welche bei der Abgabe über das Ventil zusam- menfliessen und eine Mischung der beiden oder mehreren fliessfähigen Medien ergeben. Dies kann für verschiedene Anwendungen zweckmässig sein.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläu- tert. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur dosierten Abgabe eines fliessfähigen Mediums nach dem Stand der Technik in Seitenansicht ; 2 eine Ausführungsform der Erfindung in Seitenan- sicht ; und Fig. 3 ein Beispiel der Zeitverlaufe des Sensorsignals und der Steuersignale zur Steue- rung der Ventile in Abhängigkeit der Zeit.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Abgabe eines fliessfähigen Mediums nach dem Stand der Technik, wobei ein Behälter 2 mit einer Flüssigkeit 3 gefüllt ist und durch einen Deckel 4 in Form einer elastischen Membran abgedeckt ist. Mit der Flüssigkeit 3 im Behälter 2 ist ein Rohr 5 oder dgl. in geeigneter Weise verbunden, welches in einem Ventil 6 endet. Durch Druck auf den elasti- schen Deckel 4 entsprechend dem Pfeil F wird das Volumen im Behälter 2 verringert, worauf die Flüssigkeit 3 durch das Rohr 5 zum Ventil 6 gelangt und dort beispielsweise in Form eines Trop- fens auf einen Trager 7 fällt. Die Bedienung einer derartigen Vorrichtung erfordert die Benützung beider Hände, da mit einer Hand der Träger 7 gehalten werden muss und mit der anderen Hand der Druck auf den Deckel 4 ausgeübt werden muss.
Darüber hinaus ist eine genaue Dosierung der abgegebenen Menge nicht möglich.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei die Vorrichtung 1 aus drei nebeneinan- der angeordneten Behältern 2 besteht, welche mit einem fliessfähigen Medium 3 gefüllt sind Die Behalter 2 sind mit einem Deckel 4 verschlossen und weisen an ihrem unteren Ende jeweils ein Ventil 6 auf. Unterhalb jedes Ventils 6 ist zumindest ein Sensor 8 angeordnet, der das Einführen eines Trägers 7 unterhalb dem Ventil 6 detektiert. Erfindungsgemäss sind die Ventile 6 mit einer Steuereinrichtung 9 verbunden, welche mit den Sensoren 8 verbunden ist. Vorteilhafterweise sind die Sensoren 8 durch berührungslose Sensoren, beispielsweise durch optische Bauelemente, wie
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einem Lichtschranken oder kapazitive oder induktive Sensoren, gebildet. Allerdings ist auch eine mechanische Ausführung in Form eines Tasters oder dgl. möglich.
Wenn der Träger 7 in den Erkennungsbereich der Sensoren 8 gelangt, wird ein entsprechendes Signal an die Steuereinrich- tung 9 gerichtet, wodurch ein entsprechendes Signal an das Ventil 6 gesendet wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 9 durch einen elektronischen Impulsgeber realisiert sein, der einen Impuls mit definierter Amplitude und definierter Länge an das Ventil 6 sendet, so dass eine ent- sprechend genau dosierte Menge des fliessfähigen Mediums 3 auf den Träger 7 abgegeben werden kann. Vorteilhafterweise ist im Behälter 2 eine Luftöffnung 10 angeordnet, so dass bei Abgabe einer dosierten Menge des fliessfähigen Mediums 3 kein Unterdruck im Behälter 2 entsteht und somit die Abgabe des fliessfähigen Mediums 3 nicht behindert wird.
In der Luftöffnung 10 kann ein Lüftungsventil 13 angeordnet sein, welches auch mit der Steuereinrichtung 9 verbunden sein kann, so dass es nur bei Ansteuerung des Ventils 6 öffnet und die übrige Zeit geschlossen gehalten wird, so dass keine Verunreinigungen in den Behälter 2 bzw. das fliessfähige Medium 3 eindringen können. Die Lüftungsöffnung 10 und das Lüftungsventil 13 können auch in einem allenfalls vor- handenen Deckel 4 des Behälters 2 angeordnet sein. Die Steuereinrichtung 9 kann auch so ausge- führt sein, dass bei entsprechend langem Verbleib des Trägers 7 innerhalb des Erfassungsbe- reichs der Sensoren 8 hintereinander mehrere Impulse an das Ventil 6 abgegeben werden, so dass eine grössere Menge des fliessfähigen Mediums 3 auf den Träger 7 appliziert werden kann.
Als Spannungsversorgung 11 für die Sensoren 8, die Steuereinrichtung 9 und allenfalls das Ventil 6 ist vorzugsweise eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen. Zum Auffangen überschüssigen fliessfähigen Mediums kann unter dem Behälter 2 bzw. unterhalb den Ventilen 6 ein Auffangbecken 12 angeordnet sein. Mit Hilfe der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 ist es möglich, mit nur einer Hand eine dosierte Menge eines fliessfähigen Mediums 3 auf einen Träger 7 abzugeben. Durch Einstellung der Menge des abgegebenen fliessfähigen Mediums 3 kann die Steuereinrichtung 9 auch einstellbar sein.
Fig. 3 zeigt die Zeitverläufe eines Sensorsignals sowie zwei verschiedene Steuersignale für ein Ventil 6 schematisch, wobei der Sensor 8 während der Zeitspanne AT das Vorhandensein eines Trägers 7 im Bereich der Sensoren 8 registriert. Nach einer kurzen Wartezeit ¯t1 welche so ge- wählt wird, um Fehlabgaben des Mediums 3 durch kurzzeitige Sensorsignale zu vermeiden, wird durch die Steuereinrichtung 9 und das Ventil 6 entsprechend dem Signal V1 ein Impuls abgegeben.
Der Impuls hat eine entsprechende Dauer At und eine entsprechende Amplitude A, so dass eine genau dosierte Menge des fliessfähigen Mediums 3 vom Ventil 6 freigegeben wird. In der Variante gemäss dem Zeitverlauf V2 wird nach einer bestimmten einstellbaren Zeitdauer ¯t2 ein weiterer Impuls abgegeben und nach einer weiteren Wartezeit entsprechend At2 ein weiterer Impuls an das Ventil 6 abgegeben. Dadurch kann erreicht werden, dass durch einfaches Verharren des Trägers 7 im Sensorbereich eine grössere Menge des fliessfähigen Mediums 3 auf den Träger 7 abgegeben wird.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung eignet sich, insbesondere für den ärztlichen- oder laborme- dizinischen Bereich, obgleich andere Anwendungsgebiete ebenfalls denkbar sind. Ebenso ist die Anzahl der je Behälter angeordneten Ventile sowie die Anzahl der je Behalter zugeordneten Sen- soren theoretisch beliebig.
PATENTANSPRÜCHE :
1.Vorrichtung zur dosierten Abgabe eines fliessfähigen Mediums (3) auf einen Träger (7), mit zumindest einem Behälter (2) zur Aufnahme des Mediums (3), und zumindest einem Ventil (6) je Behälter (2) zur Abgabe des Mediums (3), dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ven- til (6) mit einer Steuereinrichtung (9) und die Steuereinrichtung (9) mit zumindest einem
Sensor (8) zur Detektierung des Trägers (7) verbunden ist.