Alehrkammeriger Behälter zur Aufnahme von zwei oder mehreren miteinander reaktionsfähigen, lagerfähig anzuordnenden Substanzen und Verwendung des Behälters fiir dentalmedizinische Zwecke
Beim Vertrieb chemischer Produkte tritt häufig das Problem auf. zwei oder mehrere miteinander reagierende Substanzen dem Letztverbraucher in möglichst handli her und gebrauchsfertiger Form zur Verfügung zu stcllen.
So ist es z.B. bekannt. bei der Verwendung von isunstharzklebstoffen. die nach dem Verkleben der einzelnen zu verbindenden Teile aushärten sollen. den eigentlichen Klebstoff und das Härtemittel gesondert zu verpacken. und erst beim Gebrauch die beiden Bestandteile miteinander zu vermischen, was naturgemäss an der Verbrauchsstelle häufig schwierig, ungenau und unbequem ist.
Auch bei Arzneimitteln ist es bekannt, zwei nicht verträgliche Stoffe. die gemeinsam injiziert werden sollen, in Ampullen mit Trennwänden einzufüllen, und bei der \Verwendung die Trennwände zu zerstören und den Ampulleninhalt dann gemeinsam zu injizieren. Hierbei zvird von aussen her die Trennwand durchstossen, wobei leicht die Gefahr eines Unsterilxverdens der Arzneimittel gegeben ist. Z.B. ist es bekannt eine wässrige und eine lige Substanz betrennt zur Verfügung zu stellen und erst unmittelbar bei der \'erarbeitung mit Hilfe von Spritzen beide Komponenten zu vermischen, z.B. indem man eine Trennwand durchsticht.
Dieses Verfahren ist jedoch im ailoemcinen nur anwendbar, wenn beide Teile flüssig sind und wenn es nicht so sehr darauf ankommt, dass im Augenblick der .er'vendung eine absolut gleichmässige . NXiscllur entsteht.
Es gibt nun aber sehr viele Fälle. in denen es von r (isstcr Bedeutung ist. dass bei der Verwendung nicht nur die beiden Substanzen zusammengemischt werden, sondern auch im richtigen Verhältnis. und dass eine möglichst grosse Gleichmässigkeit des Gemisches erzielt wird. Dies ist vor allem der Fall auf dem Dentalsektor, z.B. bei der Herstellung von Mischungen auf Basis von Amalgam, Phosphat- und Silikatzement sowie Kunststoff.
Bisher galt insbesondere auf dem Dentalsektor der alte Grundsatz, dass der Zahnarzt selbst, seine Assistentin oder sein Techniker die zwei oder mehreren Substanzen verschiedenen Behältern entnahmen und von Hand vermischten. Dies führt naturgemäss zu Ungleichmässigkeiten beim Vermischen, erfordert bei rasch miteinander reagierenden Substanzen ein ausserordentlich genaues Arbeiten.
Der mehrkammerige Behälter zur Aufnahme von zwei oder mehreren, miteinander reaktionsfähigen, lagerfähig anzuordnenden Substanzen in Form abgemessener Mengen von trockenen und/oder pastösen und/oder flüssigen Mischkomponenten ist dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kammern durch mindestens eine Folie voneinander getrennt sind und/oder mindestens eine der Kammern als Folienbeutelchen ausgebildet ist zum Zwecke. durch Zerstörung der Folie die Substanzen in einem gemeinsamen, abgeschlossenen Mischraum vor ihrer Verwendung zu vereinigen.
Zur Zubereitung des gebrauchsfertigen Gemisches können somit die Substanzen durch Zerstörung der Trennwände der einzelnen Kammern in Berührung gebracht und innig miteinander vermischt werden, ohne dass der Behälter hierbei geöffnet werden muss. Die Zerstörung der Trennwände kann durch physikalische, z.B. stossartiges Zusammendrücken, oder chemische Beanspruchung, erfolgen.
Auf diese Weise wird der Zutritt unerwünschter Verunreinigungen ausgeschlossen. da die Aussenhülle des Behälters nicht geöffnet oder auch nur verletzt wird. So bleibt also der ganze innenraum von der Aussenwelt abgeschlossen und kann so steril gehalten werden. Gege- benenfalls kann der Behälter unter Vakuum oder unter einem gewünschten Inertgas stehen. Da die einzelnen Substanzen vorher genau dosiert sind. sind sie auch in dem jeweils gewünschten Verhältnis vorhanden. so dass keinerlei unerwünschter Überschuss der einen oder anderen Substanz vorhanden ist, der etwa nachher bei der Verwendung zu unerwünschten oder fehlerhaften Resultaten führen könnte.
Der Behälter hat weiterhin den Vorteil, dass die darin enthaltenen Substanzen innig und gleichmässig miteinander vermischt werden können. Ein solches inniges und gleichmässiges \¯ermiscllen kann auf verschiedenste Wei- se erfolgen. z.B. durch mechanische oder akustische Schwingungen (Ultraschall) oder andere Bewegung, wie z.B. Taumel. Rotation und dergleichen.
Das Material der Behälterteile oder Kapseln ist von untergeordneter Bedeutung. Als Material können ver uendet ws-erd. n N1e. all und Glas. Kunststoffe (wie Polv a:hylen. Po:?-)ro-!tn. Polystyrol. Polyamid und andere). sowie Gelatine. Zellulose oder dergleichen. Wichtig ist natürlich. dass die Behälterteile von keiner der Komponenten angegriffen verden. Gegebenenfalls können die Innenwände zur \-ermeidung eines Angriffs durch die Substanzen des Reaktionssystems entsprechend isoliert werden. z. B. durch Wachs, Lack, Paraffin oder derrleidenen. Der Behälter ann ganz oder teiiweise aus Metall.
Glas. Gelatine. Zellulose, Kautschuk oder Kunststoffen. insbesondere Polyätiiyln. Polypropylen. Polystyrol oder Polyamid. gefertigt sein oder mit einem Einsatz. z.G. einer Hülse. versehen sein.
Die Trennfolien bzw. Folienkissen können aus dem gleichen : Material wie die Behälterkammern bestehen. Sie können aber auch aus verschiedenem Material gefertigt sein. Besteht der Behälter z.B. aus Glas oder Metall. so kann die Folie aus Kunststoff bestehen. Man kann aber auch imprägnierte Papierfolien verwenden. Zu beachten ist jedoch. dass die Folie durch die Mischkomponenten nicht angegriffen wird.
Die Stärke der Folie muss so gewählt sein, dass die Folie während des Transports weder zerrissen noch zerschnitten werden kann.
Die nachstehenden Beispiele zeigen einige Ausführungsformen des Behälters gemäss der Erfindung.
Beispiel I
Fig. 1 zeigt einen Behälter, z.B. aus Kunststoff, bestehend aus zwei Kammern 1 und 2, die übereinandergeschoben werden können. Die Kammer 2 enthält eine Membran 3, durch die der Inhalt der Kammer 2 gegen den Inhalt der Kammer 1 abgesperrt ist. Am oberen Ende der Kammer 2 ist eine Einfüllöffnung 4 angebracht.
Durch diese Öffnung kann eine flüssige Substanz, z.B.
Phosphorsäure, eingefüllt werden. Nach dem Einfüllen wird die Kammer 2 oben durch Heissiegeln verschlossen. falls der Behälter aus einem thermoplastischen Material besteht. fn der Kammer 1 befindet sich die andere Reaktionskomponente. z. B Zinkoxyd. Der Behälter wird verschlossen, indem man die Kammer 2 über die Kammer 1 schiebt, bis die Öffnung der Kammer 1 an der Membran 3 anliegt. Auf diese Weise sind die miteinander reagierenden Substanzen getrennt und unbegrenzt lagerfähig.
Die Reaktion zwischen den beiden Substanzen tritt durch Zerstörung der Membran 3 ein. Diese kann in der Weise erfolgten. dass die beiden Kammern 1 und 2 ruckartig weiter ineinander geschoben werden. Dann kann der Behälter, ohne dass er geöffnet wird, in eine Rüttel-, Schwing- oder Taumelvorrichtung eingespannt und die beiden Substanzen homogen gemischt werden.
Nach erfolgter Mischung wird das Reaktionsprodukt entnommen und verarbeitet.
Beispiel 2
Ein weiteres Beispiel zeigt die Fig. 2. Der Behälter besteht wiederum aus den Kammern 1 und 2. die übereinandergeschoben werden können. Eine der Reak tionskomponenten wird in die Kammer 2 eingerüllt. z.B.
Phosphorsäure. Um diese von einer anderen Reaktionskomponente in der Kammer 1, z.B. Zinkoxyd, zu trennen, lässt man auf die flüssige Substanz in der Kammer 2 geschmolzenes Paraffin oder einen Lack auftropfen. so dass sich nach deren Erstarrung eine trennende Membran bildet. Nach erfolgter Einsiegelung wird die Kammer 1 mit ihrem oberen Teil 5, der gegebenenfalls etwas eingezogen sein kann, in die Kammer 2 eingeschoben, bis die Oberkante von Teil 5 an der Membran anliegt. Auch auf diese Weise sind die Substanzen getrennt und können gelagert und zu einem beliebigen Zeitpunkt durch weiteres Zusammenschieben beider Teile des Behälters in Reaktion gebracht werden.
Die Trennschicht iöst sich hierdurch vom Rand der Kammer 2 und die beiden Substanzen vermischen sich.
Nach erfolgtem Kontakt beider Substanzen kann ohne Öffnen des Behälters die Vermischung wiederum z.B. mechanisch oder akustisch erfolgen.
Beispiel 3
In Fig. 3 ist ein geschlossener Behälter mit drei Kammern für die Aufnahme von gegebenenfalls drei miteinander reagierenden Substanzen dargestellt. Die Kammer 1 kann wiederum zur Aufnahme einer Reaktionskomponente, z.B. Zinkoxyd. dienen. Die obere Kammer 2 enthält eine Innenkammer a. z.B. zur Aufnahme von Phosphorsäure. In die äussere Kammer 4b der Kammer 2 kann zusätzlich ein Aktivator eingefüllt werden. Der Behälter wird durch Übereinanderschieben der Kammern 1 und 2 geschlossen. In diesem Falle wäre jedoch eine offene Verbindung zwischen der Kammer 1 und den Teilkammern 4a und 4b vorhanden.
Daher wird vor dem Zusammenbau über die Öffnung der Kammer 1 eine Folie 3 gelegt. Diese Folie kann aus einem geeigneten Material, z.B. Papier, Metallfolie, Zellulose oder ähnlichen Naturstoffen, Kunststoffen aller Art, z.B. Folien aus Polyäthylen oder Polypropylen, bestehen, wenn diese Folien hinreichend auf der öffnung der Kammern 4a und 4b haften. Nunmehr wird die Kammer 2 des Behälters so weit über die Kammer 1 geschoben, dass die Folie die Teilkammern 4a und 4b dicht abschliesst. Auf diese Weise kann z.B. eine Reaktion zwischen dem Zinkoxyd in der Kammer 1 und Phosphorsäure in der Kammer 4a nicht eintreten, und der Behälter ist in diesem Zustand lagerfähig.
Bei der Verwendung wird nun in diesem Beispiel durch kurzes, kräftiges Andrücken die Kammer 2 des Behälters soweit wie möglich über die Kammer 1 geschoben und hierdurch die Folie 3 zum Zerreissen gebracht.
Nunmehr können z.B. Zinkoxyd und Phosphorsäure miteinander in Reaktion treten. Ferner kann gegebenenfalls der in Kammer 4b enthaltene Aktivator an der Reaktion teilnehmen. Auch hier braucht der Behälter zum Druchmischen der Reaktionskomponenten nicht geöffnet zu werden.
Für inniges Durchmischen sorgt man auch in diesem Falle z.B. durch eine schnell schwingende Mischvorrich tung durch Einwirkung von Ultraschall oder durch Taumeinlassen in einer Taumelvorrichtung.
Beispiel 4
Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Anordnune, in welcher das Beispiel 3 dadurch erweitert wurde, dass der Behälter tus drei Kammern besteht.
Die Kammer 1 ist röhrenförmig ausgebildet und enthält die Reaktionskomponente, welche das grösste \'volumen beansprucht. Über die beiden Öffnungen der Kammer 1 wird eine Folie 6 gelegt, und auf beiden Seiten werden die Kammern 2 und 3 so weit über die Kammer 1 geschoben, bis die Folien 6 an den Rand der Innenkam : nern 4a bzw. 5a anliegen und dadurch gleichzeitig die Kammem 4a bzw. Sa, 5b abschliessen. Dadurch kann der Behälter insgesamt 5 Reaktionskomponenten enthalten, welche voneinander getrennt und deshalb lagerfähig ind.
Bei der Verwendung werden nun die Kammern 2 und wie in Beispiel 3 erwähnt, soweit wie möglich über die Kammer 1 geschoben. so dass die Folien zerreissen und hei einem innigen Mischen die Reaktion eintreten kann.
Die Behälter in den verschiedenen Ausführungen nach Fig. 1 bis 4 können auch für die Aufbewahrung und spätere innige Durchmischung von Polymeren und Monomeren. z.B. Acrylaten, unter Zusatz von Startern oder ktivatoren, in gleicher Weise wie oben verwendet werden.
Nian kann die Zertrümmerung der Trennfolie natürlich auch auf andere Weise erreichen. z.B., soweit dies zulässig ist, durch Einbau eines magnetisierbaren Stäbchens, das dann durch Einwirkung eines starken magneti- schon Feldes schlagartig gegen die Trennfolie geschleudert wird und diese dann zerstört.
Auch kann bei entsprechender stossartiger Bewegung eine der Substanzen. z.B. ein Nietall, selbst als Mittel zur Zerstörung der Trennfolie dienen.
Nach der Zerstörung der Trennfolie bzw. Trennfolien folgt dann. wie erwähnt. ein inniges Vermischen der zwei oder mehreren Gemischkomponenten. Dieses Vermischen geschieht zweckmässig mit Hilfe eines schnellaufenden NIischgerätes oder mit Hilfe von Ultraschall, aber immer unter Abschluss des Behälterinhalts nach aussen.
Das Vermischen kann bei verschiedenen, vorzueoswei- se niedrigen Temperaturen vor sich gehen und erfolgt wesentlich schneller als nach bekannten Verfahren.
Nach einigen weiteren Ausführungformen, die ein besonders bequemes Einfüllen und Zusammensetzen der Behälter ermöglichen, sind die beiden miteinander zu vermischenden Bestandteile (es können natürlich auch drei oder mehrere miteinander zu vermischende Bestandteile sein) im Behälter in der Weise voneinander getrennt angeordnet, dass sich die flüssige Komponente in einem vorzugsweise verschweissten Folienbeutel befindet.
Vor zugsweise wird dieser Beutel oder, falls es stich um mehrere Flüssigkeiten handelt, werden diese Beutel dann beim Zusammendrücken der ganzen Kapsel zum Zerreissen gebracht, so dass die Flüssigkeit sich mit dem trockenen Pulver in dem oder in den Kammerräumen vermischt und man also, ebenso wie bei den früheren Ausführungsformen. eine genaue und gleichförmig vorbestimmte Mischung erhält, ohne dass der Kammerinhalt mit der Aussenluft oder Feuchtigkeit in Berührung gekommen ist.
Beispiel 5
Fig. 6 zeigt einen Behälter. bestehend aus einer oben erweiterten Kammer 1 zur Aufnahme der pulverförmigen Komponente. In dem erweiterten Teil dieser Kammer liegt eine mit einer Öffnung versehene Einlage 2, auf welcher die zwischen zwei Folien eingeschweisste Flüssigkeit bzw. flüssige Komponente 3 liegt. Über dem Flüssig keitskissen 3 befindet sich als Abschluss der Stempel 4. der sich teleskopartig in die Kammer 1 schieben lässt. In einem solchen Behälter können beide Reaktionskomponenten getrennt gehalten und unbegrenzte Zeit gelagert werden.
Bei der Verwendung wird der Stempel 4 gegen die Kammer 1 heruntergeschoben und so intensiv gegen das Flüssigkeitskissen gedrückt, dass dieses über der Bohrung der Einlage 2 platzt und durch den verwendeten Druck in die Kammer 1, in der sich die pulverförmige Komponente befindet, hineingespritzt wird. Auf diese Art und Weise werden die beiden Reaktionskomponenten verei nigt. Eine rasche und homogene Mischung der beiden Komponenten kann durch intensives Taumeln oder Schütteln des Behälters in einem entsprechenden Mischapparat erreicht werden.
Beispiel 6
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführung, bei der die Einlage aus Fig. 6 als Stopfen 2 und der Stempel aus Fig. 6 als aufgesetzte Kappe 4 ausgebildet sind, zwischen denen sich die mit Flüssigkeit gefüllte Kammer 3 (Folienkissen) befindet. Die Vereinigung der flüssigen und pulverförmigen Komponente erfolgt wie nach Beispiel 5.
Beispiel 7
Fig. 8 unterscheidet sich von der in Fig. 7 beschriebenen Ausführung durch eine Einlage 2, welche einen kegel- oder prismenförmigen Dorn gegen das Flüssigkeitskissen 3 richtet. Der Dorn ist vorzugsweise im Zentrum der Einlage 2 angeordnet; am Fusse des Dorns befinden sich mehrere Bohrungen als Abfluss für die Flüssiokeit. Beim Gegeneinanderdrücken der Kappe 4 und der Kammer 1 wird das Flüssigkeitskissen durch den Dorn aufgestochen bzw. zerrissen, so dass die Flüssigkeit bzw. flüssige Komponente aus dem Kissen in den Behälter 1 zum Pulver abfliesst. Die Mischung der Komponenten erfolgt wie nach Beispiel 5.
Beispiel 8
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die flüssige Komponente nicht kissen-, sondern ringförmig eingeschweisst ist (Kammer 3). Der obere Rand der Kammer 1 ist so verstärkt, dass er gleichzeitig als Auflage für die Kammer 3 dient. Beim Zusammendrücken der Kammer 1 gegen die Kappe 2 wird die Verschweissung der Kammer 3 so stark beansprucht, dass sie zerstört wird. Hierdurch gelangt die flüssige zur pulverförmigen Komponente und kann wie bei den früheren Beispielen durch eine geeignete Mischvorrich- tung homogen vermischt werden.
Beispiel 9
Fig. 10: Bei den Beispielen 5 bis 7 war die flüssige Komponente zwischen zwei Folien eingeschweisst und das Kissen über der Einlage 2 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel wird Teil 4 oben napfförmig ausgebildet.
In diese Vertiefung wird die flüssige Komponente eingefüllt und die öffnung mit einer Folie 3 verschweisst. Die Einlage 2 ist oben stempelförmig ausgebildet, so dass sie den Raum mit der flüssigen Komponente genau ausfüllen kann. Beim Zusammendrücken der Kammer 1 mit dem Teil 4 kann die Folie 3 über der Bohrung der Einlage 2 zum Platzen gebracht werden, so dass die flüssige Komponente durch die mittlere Öffnung zur pulverförmigen Komponente gelangt. Die Mischung der Komponenten erfolgt wie nach Beispiel 5.
Beispiel 10
Fig. 11 zeigt eine Ausführung, die im Prinzip den
Beispielen 5. 6 und 9 entspricht. Sie unterscheidet sich jedoch von den vorhergehenden Beispielen dadurch. dass der Behälterteil 2 die Bohrung enthält.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die obere Seite des Behälters konkav ausgebildet. In diese konkave Vertiefung wird die zwischen zwei Folien eingeschweisste Fiüssigkeitskomponente 3 gebracht und zweckmässig der überstehende Rand des Kissens mit dem Behälterteil 2 verschweisst. Wird nun auf dieses Kissen ein Druck aussoeübt. so platzt das Kissen über der Bohrung so dass wiederum die flüssige Komponente zum Pulver in der Kammer 1 gelangt und mit diesem, wie vorher. vermischt werden kann.
Beispiel 11
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das -iederum aus der Kammer 1 und einem Stopfen 2 besteht. Der Stopfen 2 ist konisch und besitzt eine birnenbzw. blasenförmige Innenkammer 3. Als Material für diesen Teil dient vorzugsweise ein gummielastisches Nlaterial. Diese Innenkammer kann in an sich bekannter Weise mit einer Injektionsnadel gefüllt werden. Beim H. rausziehen der Nadel schliesst der Kapselteil automa tisch die ein, eingespritzte Flüssigkeitskomponente ab. Nach dem Aufsetzen des Stopfens 2 auf die Kammer 1 kann durch Zusammendrücken dieser beiden Teile die Flüssigkeit aus der Kammer 3 in die Kammer 1 gepresst und in dieser. sie beschrieben. mit dem Pulver vermischt werden.
Beispiel 12
Fig. 17 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine mehrteilige Kapsel. Die Kammer 1 enthält eine pulverför mige Substanz. desgleichen die als Stopfen ausgebildete kammer 2. Die Kammer 2 kann in die Kammer 1 hineingesteckt werden. Nach Auffüllung der Kammer 2 schweisst man an der Innenwand eine Folie an, füllt Flüssigkeit ein und schweisst eine weitere Deckfolie 4 auf. wodurch man die Kammer 3 erhält.
Durch kräftiges Ineinanderschieben der Kammer 1 und 2 wird die Folie 4 zerstört. Die flüssige Komponente kommt mit den pulverförmigen Komponenten in Berührung und kann. wie beschrieben, homogen vermischt werden.
Vorstehend wurden einige Beispiele verschiedener Behältemusführungen, die in der Dentaltechnik verwen- det werden. genannt. Die Behälter sind aber überall dort mit grossem Vorteil anwendbar, wo mehrere Komponenten im fertigen Gemisch vorhanden sein müssen. die aber, um lagerfähig zu sein, noch getrennt sein müssen. Dies ist in grossem Umfang z.B. auch der Fall bei Klebstoffmassen unter Verwendung von Epoxyharzen oder Polyestermassen oder auch bei Lackgemischen oder Kabelvergussmassen oder ähnlichem.
Wichtig ist in allen Fällen nur, dass die Teile des Behälters und seiner Trennwände, die mit reaktionsfähi een Substanzen in Berührung kommen, von diesen nicht angegriffen und nicht zerstört werden.
In manchen Fällen ist es wünschenswert. eine der Reaktionskomponenten nur in sehr geringer Menge zu verwenden, z.B. als Katalysator und/oder Bescilieunieoer und/oder Vernetzer bei Polymerisations- und oder Kondensationsreaktionen von Kunststoffen. Diese kleinen Katalysatormengen werden dann in zerbrechlichen Um hüllungen insbesondere aus Glas, z.B. in Kügelchen, Zylinderchen oder kleinen Ampullen gesondert abeemes- sen und gegebenenfalls im Vakuum eingeschmolzen und dann in dieser Form vor oder nach Einfüllen der Hauptmasse zusätzlich in den Behälter gegeben, worauf dieser dann in üblicher Weise verschlossen werden kann.
Wenn man nun dieses Aggregat aus Behälter mit kleinem Zusatzbehälter im Inneren grossen Schwingungen aussetzt, zerreisst der kleine Behälter im Inneren in kleinste Stücke und das innige Vermischen aller Komponenten erfolgt, so dass das fertige Reaktionsgemisch beim Öffnen der Hauptkapsel entnommen werden kann.
Um sicher zu gehen, dass die innere Kapsel zerreisst, kann in der Behälterwandung des äusseren Behälters noch ein Dorn oder ähnlicher spitzer Gegenstand zur Sicherstellung des Zerreissens eingeschmolzen werden.
Diese Form ermöglicht natürlich auch das Einbringen von mehreren kleinen Zusatzbehältern in die Hauptkammer des Kapselaggregats. Ebenso können ausser Glas auch andere zerbrechliche Materialien, z.B. Quarz, verwendet werden.
Bei einer derartigen Benutzung des Behälters kann eine zusätzliche Reaktionskomponente oder Katalysator auch auf einem Träger, z. B. einem Molekularsieb, Diatomeenerde. Kieselsäuregel und/oder Aluminiumoxyd und / oder Aluminiumsilikaten aufgebracht sein.
Hierdurch wird das Abmessen dieser Hilfssubstanzen erleichtert.