CH639742A5 - Abschluss- und verbindungsstueck fuer leitungen. - Google Patents

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CH639742A5
CH639742A5 CH1078078A CH1078078A CH639742A5 CH 639742 A5 CH639742 A5 CH 639742A5 CH 1078078 A CH1078078 A CH 1078078A CH 1078078 A CH1078078 A CH 1078078A CH 639742 A5 CH639742 A5 CH 639742A5
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CH
Switzerland
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connecting piece
radiation energy
surface section
housing part
lines
Prior art date
Application number
CH1078078A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel B Granzow
Garry L Carter
David Ammann
Original Assignee
Baxter Travenol Lab
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Filing date
Publication date
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Abschluss- und Verbindungsstück, an einer Leitung befestigbar, um die Leitung 30 dicht abzuschliessen und um eine dichte, sterile Verbindung zwischen zwei solchen, mit je einem Abschluss- und Verbindungsstück versehenen, Leitungen herzustellen.
Die Notwendigkeit für die Herstellung einer sterilen, verschlossenen bzw. abgedichteten Verbindung zwischen zwei 35 Leitungen ergibt sich speziell auf dem Gebiet der Blut- und Blutkomponentenhandhabung sowie auf anderen Gebieten, wo eine sterile Verbindung zwischen zwei Behältern wünschenswert ist.
Bei der Behandlung oder Verarbeitung von Blut kann es 40 sich als wünschenswert erweisen, zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine Hälfte der in einem Beutel oder dergleichen befindlichen Bluteinheit zu benutzen. In diesem Fall wird üblicherweise der nicht benutzte Teil der Bluteinheit innerhalb eines Tages nach dem Öffnen des Beutels verworfen, auch 45 wenn versucht wurde, die Sterilität unter Anwendung üblicher bewährter Verfahren zur Ermöglichung eines aseptischen Zugangs zum Blutbeutel zu erhalten. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich ein oder zwei aus der Luft eingeschleppte Bakterien, wenn diesen eine Vermehrungszeit-50 spanne von mehr als nur einigen Stunden zur Verfügung steht, in dem aufbewahrten Blut derart vermehren können, dass sich die Gefahr für eine Sepsis ergibt, wenn das Blut anschliessend einem Patienten verabreicht wird.
Zur Vermeidung der Notwendigkeit für die Vernichtung 55 des Rests einer Bluteinheit, wenn nur ein Teil dieser Bluteinheit benötigt wird, oder aus zahlreichen anderen Gründen, die für einen verschlossenen bzw. abgedichteten, sterilen Zugang zwischen verschiedenen Behältern sprechen, wurde daher bereits ein beträchtlicher Forschungsaufwand mit dem 60 Ziel der Entwicklung aseptischer Flüssigkeitsübertragungssy-steme getrieben. Beispielsweise offenbart die US-PS 4 022 256 eine sterile Verbindungs- bzw. Anschlusseinrichtung, bei welcher ein thermisch verschweissbares Rohr eine Innenschicht aus einem Kunststoff trägt, der bei den angewandten Tempe-65 raturen nicht schmilzt. Eine angeblich sterile Verbindung soll dabei mittels eines Erhitzungsstempels hergestellt werden, welcher die nicht schmelzende Schicht durch die schmelzbaren Aussenschichten des Rohrs hindurch zusammenpresst
3
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und auf diese Weise eine sterile Verbindung zwischen den beiden Rohren bzw. Leitungen herstellt, wobei die angeschmolzenen Schichten des Rohrs bzw. der Leitung eine einzige, perforierte Lage oder Schicht bilden.
Bei der genannten US-PS ist ein spezielles Erhitzungswerkzeug erforderlich, um die nicht schmelzenden Schichten durch die schmelzbaren Schichten der Leitungen hindurch zu verpressen. Dabei drückt dieses Werkzeug ausserdem gegen das schmelzbare Material an. Falls jedoch beim Zurückziehen des Werkzeugs nach dem Verpressen schmelzbares Material an ihm kleben bleibt, kann hierdurch die Verbindung aufgerissen oder zumindest ernstlich geschwächt werden.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Abschluss- und Verbindungsstückes um eine Leitung abzuschliessen und um eine Verbindung zwischen zwei so verschlossenen Leitungen herzustellen, bei dem die Verwendung eines Erhitzungs- und Presswerkzeugs zur Herstellung der sterilen Verbindung zwischen den beiden Leitungen entfallen soll. Vielmehr soll beim erfindungsgemässen Verfahren mit Hilfe von Strahlungsenergie selektiv ein Teil der Leitungswand angeschmolzen werden, ohne dass eine körperliche Berührung zwischen einem Stempel oder Werkzeug oder dergleichen und dem Schmelzbereich hergestellt wird. Ausserdem sollen erfindungsgemäss mechanische Verbindungsmittel zwischen den beiden Leitungen vorgesehen sein, welche den verschmolzenen, sterilen Verbindungsbereich vor einem mechanischen Auseinanderbrechen schützen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Zur Herstellung der sterilen Verbindung werden die undurchlässigen Wandabschnitte der Leitungen in Flächenberührung miteinander gebracht und anschliessend mit einer so grossen Strahlungsenergie beaufschlagt, dass sie miteinander verschmelzen und sich in den verschmolzenen Wandteilen eine Öffnung bildet. Hierdurch wird eine dichte Verbindung zwischen den Innendurchgängen der beiden Leitungen hergestellt.
Die Strahlungsenergie absorbierenden, thermoplastischen Wandabschnitte sind vorzugsweise um ihren Umfang herum jeweils von einem diese Strahlung nicht absorbierendem, starren Gehäuse gehalten, welches typischerweise das Ende einer Leitung bildet. Die restliche Leitung kann gewünschtenfalls flexibel oder biegsam sein. Das steife, nicht absorbierende Gehäuse besteht aus einem Werkstoff, der unter den beim erfindungsgemässen Verfahren angewandten spezifischen Strahlungsenergiebedingungen nicht wesentlich erweicht. Vielmehr kann die Strahlungsenergie durch das nicht absorbierende Gehäuse hindurchtreten, welches die in Flächenberührung miteinander gebrachten absorbierenden oder undurchsichtigen Wandabschnitte zum Schutze derselben umschliesst, so dass in erster Linie diese absorbierenden Wandabschnitte, und nicht das diese tragende nicht absorbierende Gehäuse auf ihren Schmelzpunkt erwärmt werden.
Beim Anschmelzen der absorbierenden Wandabschnitte verschmelzen sich diese vorzugsweise zu einer einzigen, einheitlich miteinander verbundenen Masse, wobei sich aufgrund des Schmelzvorgangs in diesen Wandabschnitten eine zentrale Öffnung bildet. Etwa an den Aussenflächen dieser absorbierenden Wandabschnitte vorhandene Bakterien werden von der Schmelzmasse eingeschlossen und vorzugsweise durch die im Bereich von 220 bis 250 °C liegende Schmelztemperatur dieser Wandabschnitte abgetötet.
Als Strahlungsenergie kann je nach Wunsch sichtbare Strahlung, Infrarot-, Ultraviolett- oder Hochfrequenzenergie benutzt werden. Der Ausdruck «absorbierend» setzt voraus, dass die betreffenden Wandabschnitte einen hohen Prozentsatz der speziellen, sie beaufschlagenden Strahlungsenergie zu absorbieren vermögen. Der Ausdruck «nicht absorbierend»
bedeutet dagegen, dass von dem betreffenden Werkstoff ein geringerer Prozentsatz der Strahlungsenergie absorbiert wird. Vorteilhaft wird gebündelte Infrarotstrahlungsenergie angewandt.
5 Zur Lieferung der Strahlungsenergie können gewünschtenfalls auch Laser-Vorrichtungen eingesetzt werden.
Die absorbierenden Wandabschnitte können durch uniaxiale oder biaxiale Orientierung oder mit radialen Spannungsmustern vorgespannt werden, um die Bildung der zen-lo tralen Öffnung beim Verschmelzen der absorbierenden Wandabschnitte zu begünstigen. Ebenso können jedoch auch nicht vorgespannte Wandabschnitte verwendet werden, bei denen sich die zentrale Öffnung durch Kohäsion bei der Schmelzverflüssigung bildet.
i5 Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht der Enden zweier Leitungen, 20 welche je ein Abschluss- und Verbindungsstück mit einem ab-sorbiendem Wandabschnitt tragen, wobei die Leitungen zum Beispiel zwei Blutbeutel verbinden können.
Figur 2 eine in vergrössertem Massstab gehaltene Teillängsschnittansicht durch eines der Leitungsenden gemäss Fi-25 gur 1,
Figur 3 eine Seitenansicht der beiden Leitungsenden gemäss Figur 1 nach der gegenseitigen Verbindung, um die absorbierenden Wandabschnitte in Flächenberührung miteinander zu bringen, zur Veranschaulichung der Beaufschlagung 30 der absorbierenden Wandabschnitte mit einer für die Verschmelzung derselben und zur Bildung der zentralen Öffnung ausreichenden Strahlungsenergiemenge,
Figur 4 einen in vergrössertem Massstab gehaltenen Längsschnitt der Anordnung gemäss Figur 3 vor der Beauf-35 schlagung mit Strahlungsenergie und
Figur 5 eine Längsschnittansicht eines Teils der Anordnung gemäss Figur 3 nach der Beaufschlagung mit Strahlungsenergie.
Die in der Zeichnung dargestellten Leitungen 10 und 12 40 weisen jeweils einen biegsamen Abschnitt 14 bzw. 16 auf, dessen eines Ende mit einem üblichen Blutbeutel 17 bzw. 19 oder dergleichen Behälter verbunden sein kann.
Weiterhin sind aus einem durchsichtigen, einen hohen Schmelzpunkt besitzenden Kunststoff, wie Lexan (Polycar-45 bonat der Firma General Electric), bestehende Gehäuse 18 und 20 vorgesehen, die jeweils einen hohlen Innenraum 21, der mit der Bohrung des betreffenden Schlauchs 14 bzw. 16 in Verbindung steht, sowie ein Schnappelement 22 und einen Schlitz 24 aufweisen. Das Schnappelement 22 und der Schlitz so 24 sind jeweils in derart asymmetrischer Lage am Gehäuse angeordnet, dass je ein Schnappelement 22 unter Herstellung einer praktisch dauerhaften Schnappsitzverbindung in einen zugeordneten Schlitz 24 eines identisches Gehäuses einzurasten vermag. Dabei kann sich das betreffende Schnappele-55 ment 22 an der Aussenseite des Schlitzes 24 mit Hilfe eines Widerhakens 26 verhaken.
Wenn zwei Gehäuse 18 und 20 einmal miteinander verbunden worden sind, lassen sie sich nur noch mit ziemlicher 60 Mühe voneinander trennen. Vorzugsweise sind erweiterte Abschnitte 28 jedes Schnappelements 22 so bemessen, dass sie sich an die Innenwand des Schlitzes 24 des zugeordneten Gehäuses anzulegen vermögen und dadurch die Trennung der Gehäuse noch schwieriger gestalten, indem sie die Fähigkeit es der Schnappelemente 22 zu einer Rückwärtsdurchbiegung verringern.
Jedes Gehäuse 18,20 ist mit einem absorbierenden Wandabschnitt 30 versehen, der aus einem thermoplastischen Mate-
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rial mit einem Schmelzpunkt von vorzugsweise mindestens 200 °C bestehen kann.
Für diese Wandabschnitte können beispielsweise Polycar-bonate, wie Lexan, oder Polysulfon, wie Udel oder Rädel der Firma Union Carbide, verwendet werden. Verwendbar sind auch Polyäthersulfonmaterialien.
Der thermoplastische, absorbiende Wandabschnitt 30 enthält einen ihn absorbierend machenden Füllstoff, wie Russ. Gewünschtenfalls können jedoch auch andere Füllmaterialien, welche die jeweils angewandte Strahlungsenergie zu absorbieren vermögen, verwendet werden, beispielsweise Eisenoxid, Mangandioxid oder dergleichen.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Wandabschnitt 30 als Scheibe ausgebildet, die in ihrem Mittelteil 32 vorzugsweise dünner ist als in den Umfangsbereichen. Die Scheibe 30, die um ihren Umfang herum beispielsweise durch Ultraschallschweissung in einer Ausnehmung 34 des Gehäuses festgelegt sein kann, wölbt sich leicht nach aussen, so dass gemäss Figur 4 eine gute Andruckberührung zwischen den einander zugewandten Scheibenflächen erreicht wird. Eine Ringnut 33 ermöglicht ein Fliessen des Kunststoffs des Wandabschnitts beim Einsetzen desselben in das durchsichtige Gehäuse.
Figur 4 veranschaulicht ausserdem die Arretierung der Schnappelemente 22 in den gegenüberstehenden Schlitzen 24 der einander zugeordneten Gehäuse, wodurch eine dauerhafte Verbindung zwischen den Gehäusen hergestellt wird und die absorbierenden Wandabschnitte 30 gegeneinander angedrückt werden, wobei sie von den betreffenden Gehäusen umschlossen und durch diese geschützt sind.
Nach der Verbindung werden die Gehäuse 18 und 20 mit einer Strahlungsenergie bestrahlt, die von den betreffenden, verwendeten undurchsichtigen Wandabschnitten absorbiert wird. Insbesondere kann vorzugsweise Infrarotstrahlung angewandt werden. Diese Strahlung kann beispielsweise durch zwei 150-W-Sylvania-Lampen mit elliptischem Reflektor (Modell DJL) geliefert werden. Diese Lampen erzeugen gebündeltes Infrarotlicht, das auf die Mittelpunkte der aneinander anliegenden Wandabschnitte 30 fokussiert werden kann, um sie innerhalb einer Zeitspanne von vorzugsweise 10 bis 20 s schnell auf ihren Schmelzpunkt zu erwärmen und sich dabei miteinander verschmelzen zu lassen, wobei sich durch Spannungsaufhebung oder einfach durch Kohäsionskräfte in den Wandabschnitten 30 eine Öffnung 36 bildet.
An den Wandabschnitten 30 anhaftende Bakterien werden durch die Erwärmung auf die Schmelztemperatur abgetötet und ausserdem durch das sich anschliessend wiedererhärtende Material der Wandabschnitte 30 eingeschlossen. Auf diese Weise wird zwischen den sterilen Strömungsdurchgängen 21 unter Gewährleistung der Aufrechterhaltung der Sterilität eine Verbindung hergestellt.
Die zum Schmelzen gebrachten Wandabschnitte 30 verschmelzen sich miteinander unter Bildung einer luftdichten s Abdichtung um die Öffnung 36 herum, durch die eine Unterbrechung der Sterilität des Durchgangs verhindert wird. Gleichzeitig wird die Schweissnaht 38 zwischen den betreffenden Membranen bzw. Wandabschnitten 30 durch die im wesentlichen dauerhafte Verbindung zwischen den betreffenden io Gehäusen 18 und 20 vor einem mechanischen Auseinanderbrechen geschützt.
Falls wahlweise Hochfrequenzenergie oder dergleichen als Strahlungsenergie angewandt werden soll, können die absorbierenden Wandabschnitte 30 aus einem plastifizierten Poly-15 vinylchlorid hergestellt sein, während die restlichen Abschnitte der Gehäuse 18 und 20 aus einem Kunststoff bestehen können, der für Hochfrequenzenergie verhältnismässig unempfindlich ist, beispielsweise aus Polypropylen, Polyäthylen, Poly(vinylchlorid-vinylidenchlorid) oder einem ähnlichen 20 Werkstoff, der bei Bestrahlung mit Hochfrequenzenergie oder unter dem Einfluss hochenergetischer, elektrischer Hochfrequenzstrahlungsfelder keiner wesentlichen Erwärmung unterliegt.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann somit eine 25 sterile Verbindung beispielsweise zwischen einem vollen und einem leeren Blutbeutel hergestellt werden, indem einfach zwei von diesen Beuteln abgehende Leitungen, die mit je einem Gehäuse 18 bzw. 20 versehen sind, auf die beschriebene Weise miteinander verbunden werden. Die miteinander verso bundenen Gehäuse können dabei für kurze Zeit, beispielsweise etwa 15 s, gebündelter Infrarotstrahlung ausgesetzt werden, um die absorbierenden Wandabschnitte anzuschmelzen, sich miteinander verschmelzen zu lassen und eine Öffnung durch diese Wandabschnitte zu bilden. Auf diese Weise 35 wird eine sterile Verbindung erreicht, über welche ein Teil des im vollen Blutbeutel enthaltenen Bluts zur Verwendung zum leeren Blutbeutel geleitet werden kann. Anschliessend können die Blutbeutel mittels einer herkömmlichen Vorrichtung voneinander getrennt werden, indem die eine oder beide biegsame io Leitungen 14 und 16 zwischen dem betreffenden Blutbeutel und den Gehäusen 18,20 thermisch verschweisst werden. Die Blutbeutel können sodann ihrer vorgesehenen Verwendung zugeführt oder erneut über längere Zeiträume hinweg gelagert werden.
45 Obgleich vorstehend nur ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben ist, soll die Erfindung keinesfalls hierauf beschränkt sein, sondern alle innerhalb des Schutzumfangs liegenden Änderungen und Abwandlungen mit einschliessen.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

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    2
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Abschluss- und Verbindungsstück, an einer Leitung befestigbar, um die Leitung dicht abzuschliessen und um eine dichte, sterile Verbindung zwischen zwei solchen mit je einem Abschluss- und Verbindungsstück versehenen Leitungen herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil vorhanden ist, der einen Oberflächenabschnitt aus thermoplastischem Material aufweist, wobei der Gehäuseteil aus einem Material mit einem ersten Wirkungsgrad in der Aufnahme von Strahlungsenergie besteht und das Material, aus welchem der Oberflächenabschnitt besteht, einen zweiten Wirkungsgrad in der Aufnahme von Strahlungsenergie aufweist, der grösser ist als der erste Wirkungsgrad, und dass Verbindungsmittel vorhanden sind, um den thermoplastischen Oberflächenabschnitt gegenüber dem thermoplastischen Oberflächenabschnitt eines entsprechenden zweiten Abschluss- und Verbindungsstücks anzubringen derart, dass sich die thermoplastischen Oberflächenabschnitte berühren, so dass nach Einwirkung von Strahlungsenergie eine Öffnung in jedem der thermoplastischen Abschnitte und somit eine Durchflussverbindung zwischen den beiden Leitungen entsteht.
  2. 2. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil einen Hohlraum umschliesst, der zur Verbindung mit dem Leitungsendstück ausgelegt ist und dass der Oberflächenabschnitt als Abschluss des Hohlraums und somit des Leitungsendstücks gegenüber der Umgebung dient.
  3. 3. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einwirkende Strahlungsenergie infrarot ist, dass der Gehäuseteil aus für Infrarotstrahlung nicht absorbierendem Material gemacht ist, und dass das Material des Oberflächenabschnittes für Infrarotstrahlung absorbierend ist.
  4. 4. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das absorbierende Material schwarz ist.
  5. 5. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt aus Material mit einer Schmelztemperatur von mindestens 200 °C gemacht ist.
  6. 6. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt an der vorgesehenen Kontaktstelle mit der gegenüberliegenden einen allgemein nach aussen gekrümmten Abschnitt aufweist, um diesen Kontakt zu erleichtern.
  7. 7. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt aus einer Scheibe besteht, dessen Zentralbereich an der vorgesehenen Kontaktstelle liegt und dünner ist als der Randbereich der Scheibe, um die Bildung der Öffnung bei Einwirkung von Strahlungsenergie zu erleichtern.
  8. 8. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenabschnitt an der vorgesehenen Kontaktstelle gespannt ist, um die Bildung der Öffnung bei Einwirkung von Strahlungsenergie zu erleichtern.
  9. 9. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel einen Bajonetteil und einen Schlitzteil am Gehäuseteil umfassen, wobei der Bajonetteil des einen Gehäuseteils zum zugehörigen Schlitzteil des Gehäuseteils des zweiten Abschluss- und Verbindungsstücks zusammenpasst und umgekehrt.
  10. 10. Abschluss- und Verbindungsstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bajonetteil auf einer Seite einen Haken trägt und dass die Verbindungsmittel weiter eine Verstärkung aufweisen, um die Bewegung des Bajonetteiis in der zum Haken entgegengesetzten Richtung zu beschränken.
  11. 11. Verwendung von Abschluss- und Verbindungsstücken nach Anspruch 1, um das Ende von Leitungen abzuschliessen und um eine dichte, sterile Verbindung zwischen zwei solchen Leitungen herzusteilen, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschliessen einer Leitung der Gehäuseteil mit dem Endstück 5 der Leitung dicht verbunden wird, und dass zur Herstellung einer Durchflussverbindung zwischen zwei derart abgeschlossenen Leitungen die Oberflächenabschnitte aus thermoplastischem Material der beiden Abschlussstücke gegeneinander gelegt und in dieser Lage fixiert werden und auf diese sich ge-io genüberliegenden Oberflächenabschnitte durch Strahlungsenergie aus einer Quelle mit einer Intensität und während einer Dauer, die genügend sind, um diese Oberflächenabschnitte zu verschmelzen, eingewirkt wird, womit eine Öffnung in die Wände gebildet wird.
    i5 12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsenergie aus infraroter Quelle kommt.
  12. 13. Verwendung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkung von Strah-
    2olungsenergie genügend ist, um die Wände auf mindestens 200 °C zu erhitzen.
  13. 14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung aus infraroter Quelle kommt und zehn bis zwanzig Sekunden dauert.
    25
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