CN105170004B - 用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系统和方法。该系统包括：具有用于混合骨水泥的可排空内部空间的至少一个药筒（4）；用于生成负压的泵（18）；以及将所述至少一个药筒（4）的所述内部空间连接到泵（18）的连接导管（12），其中所述真空混合系统包括用于驱动泵（18）的集成能量贮存器（28），其被连接到或能够被连接到所述泵（18）并且具有存储在其内的用于所述泵（18）的至少一个泵送过程的能量，其中通过消耗来自所述集成能量贮存器（28）的能量，在所述泵送过程期间借助于所述泵（18）能够生成负压以致所述负压能够被用于通过所述连接导管（12）从所述至少一个药筒（4）的所述内部空间排空气体。

Description

用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系统和方法

技术领域

本发明涉及用于从两种起动组分混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥（PMMA骨水泥）的真空混合系统，具体地涉及用于混合医学骨水泥并存储起动组分的真空混合系统。

本发明进一步涉及用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的方法。

因此，本发明的主题是用于存储、混合、以及（如果适用的话）分配聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系统。本发明进一步涉及用于将单体液体传送到真空混合系统内的方法和用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的组分的方法。

背景技术

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥是基于Charnley先生的前沿工作。PMMA骨水泥由液体单体组分和粉末组分构成。单体组分一般包含单体异丁烯酸甲酯和溶解在其中的催化剂（N,N-二甲基-p-甲苯胺）。也被称为骨水泥粉末的粉末组分包括一种或更多种聚合物、不透射线剂和引发剂过氧化苯甲酰。基于异丁烯酸甲酯和共聚单体（例如苯乙烯、异丁烯酸盐或类似单体）借助于聚合反应优选地通过悬浮聚合来产生粉末组分的聚合物。在混合粉末组分和单体组分期间，在异丁烯酸甲酯中的粉末组分的聚合物的膨胀产生能够被塑性成形且是实际骨水泥的胶。在混合粉末组分和单体组分期间，催化剂N,N-二甲基-p-甲苯胺与过氧化二苯甲酰反应且同时形成自由基。因此形成的原子团触发异丁烯酸甲酯的自由基聚合。一旦推进了异丁烯酸甲酯的聚合，则增加了水泥胶的粘性直到水泥胶固化。

异丁烯酸甲酯是在聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥中通常所用的单体。氧化还原引发剂系统通常由过氧化氢、催速剂和（如果适用的话）合适的还原剂构成。仅在氧化还原引发剂系统的所有成分均协调作用时形成自由基。为此，在单独的起动组分中的氧化还原引发剂系统的成分被适当地设置成以致这样不能触发自由基聚合。只要其组分是足够的，则在存储期间起动组分是稳定的。仅当两个起动组分被混合以产生水泥胶时，氧化还原引发剂系统的之前以两团浆糊、液体或粉末被单独存储的组分相互反应从而形成自由基，这触发了所述至少一个单体的自由基聚合。之后，自由基聚合导致形成聚合物同时消耗单体，其中水泥胶固化。

能够借助于铲在适当的混合搅拌机中混合水泥粉末和单体液体从而混合PMMA骨水泥。所述过程的一个缺点在于，因此形成的水泥胶中会存在空气夹杂，并且这种空气夹杂能够导致之后骨水泥的不稳定。为此，优选的是在真空混合系统中混合骨水泥粉末和单体液体，因为在真空中混合能够较大程度地从水泥胶去除空气夹杂并且因此实现最佳的水泥品质。在真空中混合的骨水泥具有明显减少的多孔性并且因此显示出改进的机械性能。如下文献已经公开了大量真空水泥胶合系统，其出于示例目的被列出：US 6,033,105A、US 5,624,184A、US 4,671,263A、US 4,973,168A、US 5,100,241A、WO 99/67015 A1、EP 1 020167 A2、US 5,586,821A、EP 1 016 452 A2、DE 36 40 279 A1、WO 94/26403 A1、EP 1 005901 A2、US 5,344,232A。在因此列出的真空水泥胶合系统中，需要连接外部真空泵来产生负压力。这些通常利用文氏管原理由压缩空气操作。操作真空泵所需的压缩空气由静止压缩空气设施或者电力操作的压缩机提供。此外，同样可行的是使用电力操作的真空泵来产生真空。

其中水泥粉末和单体液体二者已经被包装在混合系统的单独隔室内并且仅正好在应用水泥之前在水泥胶合系统内彼此混合的水泥胶合系统是胶合系统的发展。所述全部被预先包装的混合系统被如下文献提出：EP 0 692 229 A1、DE 10 2009 031 178 B3、US5,997,544A、US 6,709,149 B1、DE 698 12 726 T2和US 5,588,745A。所述混合系统也需要外部真空源。在这样的情况下，DE 10 2009 031 178 B3专利公开了通用真空混合装置，其具有两件式分配柱塞，其也能够被用于根据本发明的真空混合装置。

如果真空混合系统被用于水泥胶合，则需要提供外部真空泵。所述真空泵是昂贵的并且在使用后需要被清洁。而且，需要用于将真空泵连接到真空混合系统的真空软管。所述真空软管需要与真空混合系统一同被包括。因此，在使用真空混合系统进行混合之前，真空泵需要在外科手术室（OR）内被设立并且必须被连接到能量源，例如压缩空气或者电力。然后，真空泵借助于真空软管被连接到真空混合系统。所述安装步骤占用了昂贵的OR时间并且潜在是易出错的。至真空混合系统和外部能量源的真空泵和连接导管以及供应导管占用空间并且可能有绊倒的危险且阻碍的可能，而这会在外科手术期间干扰通常忙碌的手术。

通过EP 1 886 647 A1已经提出了一个令人感兴趣的概念。在此，水泥粉末被存储在排空的药筒中并且单体液体位于单独的容器内。被保持负压且被打开的药筒导致单体液体被吸入药筒内而没有空气进入。因此生成了没有空气夹杂的骨水泥胶。所述概念需要药筒在使用之前的存储期间以真空气密方式保持闭合，以致未消毒空气不能进入药筒内。为此，药筒必须以稳定气密方式被密封。因此，一种相关缺陷在于，设计是非常精密的，并且在吸入单体之后不能够由外部操作的混合系统来混合药筒的内容物，这是因为混合杆或混合管的送进通道很难达到永久真空密封。

发明内容

因此，本发明的目标是克服现有技术的缺陷。具体地，将要克服具有外部真空源的公知真空混合系统的缺陷。本发明的目标具体地是研发一种真空混合系统，其中仅恰在水泥组分被混合之前产生负压。装置将是尽可能简单的并且将允许相对于周围大气产生负压，至少在水泥药筒内产生负压一次。而且，能够有利的是，真空混合系统能够将单体液体从单体容器传送到被水泥粉末填充的药筒内。而且，之后提供一种方法，其能够在完全预先包装的混合系统内进行单体传送和真空混合。而且，将要研发的真空混合系统将主要由廉价的塑料制成。

而且，将要设计一种制造便宜且在混合医学水泥和（如果适用的话）存储起动组分时工作稳定的装置以及用于混合骨水泥的方法，其中能够使用简单的手动操作来混合起动组分，如果可能的话不需要使用外部或者附加能量源且在混合材料内没有空气夹杂。

聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的主要组分（作为混合材料）将是粉末并且第二组分将是液体形式。优选地，将可能的是存储在真空混合系统中彼此分离地存储骨水泥的这两种起动组分并且通过使用装置使它们安全地结合。

本发明的目标通过用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系统实现，该真空混合系统包括：具有用于混合骨水泥的可排空内部空间的至少一个药筒；用于生成负压的泵；以及将所述至少一个药筒的所述内部空间连接到用于生成负压的所述泵的连接导管，其中所述真空混合系统包括用于驱动所述泵的集成能量贮存器，其被或能够被连接到所述泵并且具有存储在其内的用于所述泵的至少一个泵送过程的能量，其中能够通过消耗来自所述集成能量贮存器的能量在所述泵送过程期间借助于所述泵来生成负压，以致所述负压能够被用于通过所述连接导管从所述至少一个药筒的所述内部空间排空气体。

目前，负压将被理解为意味着相对于周围大气来说的比周围大气压力小的压力。

优选地，能够提供被集成到真空混合系统的泵。

优选地，聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥是混合的且/或能够由至少两种组分生成。尤其优选地，一种组分是液体并且另一种组分是粉末。

优选地，本发明能够使得所述至少一个药筒的所述内部空间内的压力通过所述泵送过程可减小了至少50%，优选地可减小了至少90%。

根据本发明，混合材料（具体的PMMA骨水泥）的起动组分已经存在于药筒中。

根据本发明优选的是，装置也尤其适用于存储起动组分，尤其是当容器被插入到装置内或者容器是装置的固定部分时。

混合材料尤其优选的是骨水泥，具体地是PMMA骨水泥。

本发明的一种改进能够正好很好地提供如下方案：气体能够借助于负压通过连接导管从所述至少一个药筒的内部空间被排空并且能够借助于负压从内部空间和液体容器之间的导管排空气体，并且要与药筒内的PMMA骨水泥的第一组分混合的液体能够借助于负压从液体容器抽吸到药筒的内部空间内。

真空混合系统的一种改进提出了，泵包括气密泵送空间，并且可移动柱塞或者可移动壁被提供在泵内以用作泵送空间的边界，其中柱塞或者壁能够借助于集成能量贮存器的能量沿一个方向被驱动，优选地单向地被驱动，以致柱塞或者壁的运动扩大了泵送空间并且因此在泵送空间内生成的负压允许所述至少一个药筒的内部空间通过连接导管被排空。

替代性地，本发明能够正好很好地提供如下泵，其包括旋转轮、周期性工作的柱塞或者周期性工作的膜。但是，具有可移动柱塞或可移动壁的实施例是根据本发明优选的，因为其设计是明显更简单的、更不易出错的（旋转零件会被阻挡）且因此更便宜的，同时已经足以主要在药筒的内部空间内产生负压。由于特定要求的原因，例如由于药筒的内部空间的容积较小，所以不需要存在更精密的泵系统。

所述实施例也能够使得泵送空间的容积扩大量至少等于药筒的内部空间的自由容积，优选地泵送空间的容积扩大量至少等于包含PMMA骨水泥的第一粉末组分的药筒的内部空间的容积、连接导管的容积、在内部空间和液体容器之间的导管的容积和在液体容器内的要在药筒内与PMMA骨水泥的第一组分混合的液体的容积的总和，其中所述液体是PMMA骨水泥的第二组分。

这确保了泵能够排空药筒的内部空间。在本文中，在泵送过程之前泵送空间的容积在理想情况下尽可能小。因此，本发明能够优选地提供如下方案，在泵送过程之后的泵送空间的容积是在泵送过程之前的泵送空间的容积的至少5倍，特别优选地是在泵送过程之前的泵送空间的容积的至少10倍。

根据一种改进，本发明能够提供如下方案，真空混合系统包括用于混合所述至少一个药筒的内容物的混合装置，其中混合装置优选地被设置在药筒的内部空间内且/或能够被手动驱动或通过马达被驱动。

优选地，药筒包括压力密闭的送进通道，杆或混合管被引导通过该送进通道，借助于杆或混合管，能够从药筒外部操作混合装置。为此，杆或混合管优选地被适当地安装在送进通道内，以致其能够旋转并沿纵向方向移位。混合装置能够被用于很好地混合药筒内容物。

而且，本发明能够提供如下方案，真空混合系统的总重量小于30 kg，特别优选地总重量小于10 kg。

根据本发明的具有集成能量贮存器的混合装置和泵的设计使得能够根据需要尽可能减少重量。小重量的优点在于，混合装置能够被随身携带并且能够不需要被连接到供应导管且不需要提前制备而被使用。

能够通过提供如下的真空混合系统来实现特别容易使用的真空混合系统，其包括可手动操作的操作元件，其能够被操作成从能量贮存器释放能量，其中释放的能量驱动泵并且被驱动的泵排空药筒的内部空间。

这简化了真空混合系统的操作。因此，能够确保操作是简单的，尽管是紧凑的设计。

根据优选实施例，本发明能够提供如下方案，能量贮存器是填充气体的压力药筒，优选地是CO₂气体药筒，或者是张力恢复元件，优选地是张紧的弹簧，特别优选地是张紧的钢弹簧。

所述能量贮存器甚至在较长时间段上仍保持能量。而且，因此存储的少量能量能够足以确保足够的负压来排空药筒的内部空间。

是实用的且能够根据本发明被使用的其他能量贮存器包括电池、可再充电的电池或电容，借助于其能够诱发短期脉冲，例如借助于电磁相互作用，以便驱动泵。类似地，化学推进剂将用作能量贮存器以驱动泵。但是，相比于气体压力药筒且具体地相比于如弹簧的恢复元件，所述能量贮存器明显更精密且更难以实施。为此，根据本发明特别优选的是气体压力药筒和如弹簧的张力恢复元件。

而且，本发明提出了一种用于从药筒分配混合的骨水泥的移动分配柱塞，其被设置的药筒的内部空间内，其中分配柱塞优选地被或者能够被以可拆卸方式锁定就位以便防止分配柱塞响应于负压的影响而运动。

分配柱塞简化了真空混合系统的操作。

而且，本发明能够提供如下方案，泵被张紧的恢复元件（具体地张力弹簧元件）驱动，其中优选地，恢复元件（具体地弹簧元件）的膨胀或者收缩在药筒的内部空间内相对于周围大气产生负压。

这种设计是特别简单的且实施不昂贵。但是，同时，所述设计允许设计可靠工作的真空混合系统，其相对不易于失效。

根据一种改进，本发明能够提供如下方案，药筒是被水泥粉末填充的水泥药筒，并且真空混合系统包括分离于水泥药筒且包含单体液体的容器，其中容器通过能够打开的分离元件以液密方式被连接到水泥药筒的内部空间，并且水泥药筒的内部空间以气体可渗透的方式被或者能够被连接到泵。

本发明的特别优选的实施例能够提供如下方案，泵被设计成包括：

A）中空缸体，其中中空缸体被或者能够被连接到药筒的内部空间；

B）在中空缸体的一端上的气密封盖；

C）柱塞，其被设置在中空缸体中以致是气密的且可轴向运动的；

D）至少一个弹簧元件，其作为被设置在柱塞和封盖之间的集成能量贮存器；

E）连接元件，其以可拆卸方式被连接到柱塞并且保持柱塞在中空缸体中就位并且保持弹簧元件张紧或压缩，其中连接元件通过气密送进通道被引导离开中空缸体并且能够从外部被从柱塞拆下，其中在拆卸连接元件的连接之后，通过弹簧元件的膨胀，柱塞能够相反于封盖轴向运动。

所述设计是特别简单的并且其零件能够通过注射模制由塑料制造。

在这种实施例中，本发明能够提供如下方案，弹簧元件被压缩在存储状态并且借助于锁定的连接元件被泵的柱塞保持在压缩状态。

而且，在本文中，本发明能够提供如下方案，在弹簧元件膨胀之后柱塞在中空缸体内适当地移位，以致由中空缸体、封盖和柱塞形成的泵送空间的容积至少等于要被排空的药筒的内部空间的容积。

容积匹配的效果在于，泵的尺寸被设计成足以用于特定目的。

而且，本发明能够提供如下方案，边界元件被设置在中空缸体的端部上并且适当地限制柱塞的运动，以致柱塞不能从中空缸体离开。

根据一种改进，本发明能够提供如下方案，柱塞在背离封盖的侧面上包含光学标记，在柱塞产生最大运动之后在真空混合系统的外侧上能够视觉识别出该光学标记并且因此表明其最大运动之后柱塞的位置。

因此，用户能够从外部识别真空混合系统的状态。

本发明的根本目标也通过如下方法满足，该方法用于在真空混合系统的药筒的内部空间内混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥，该真空混合系统具体的是根据本发明的真空混合系统，其中被存储在被集成到真空混合系统内的能量贮存器中的能量被用于驱动真空混合系统的泵，其中因此被驱动的泵被用于排空药筒的内部空间并且在药筒的内部空间内混合骨水泥。

在本文中，本发明能够提供如下方案，通过松弛用作集成的能量贮存器的恢复元件来扩大泵的泵送空间的容积，并且通过因此产生的负压来排空药筒的内部空间。

一种改进能够提供如下方案，药筒的内部空间包含水泥粉末，并且泵从药筒的内部空间排空气体，单体液体被引导到药筒的内部空间内，并且单体液体在排空的内部空间内与水泥粉末混合。

在本文中，本发明能够提供如下方案，连接元件脱离于泵的柱塞，之后压缩的恢复元件使得柱塞在泵的中空缸体内轴向运动，借助于此相对于周围大气产生负压，其中气体从药筒的内部空间通过连接导管被抽吸到中空缸体内，之后借助于混合装置手动地或马达驱动地使得水泥粉末与单体液体混合，之后移除带有混合的水泥胶的药筒，并且通过轴向移动分配柱塞从药筒挤出水泥胶。

此外，本发明能够提供如下方案，水泥粉末被设置在药筒内，单体液体被设置在分离于药筒的容器内，其中单体液体借助于分离元件分离于药筒内的水泥粉末，在从柱塞拆下分离元件之前打开该分离元件以致在药筒的内部空间和容器之间建立液体可渗透的连接，之后被压缩的弹簧元件使得柱塞在中空缸体中轴向运动，其中相对于周围大气产生负压，其中气体从药筒的内部空间通过连接导管被抽吸到中空缸体内，并且单体液体通过在药筒的内部空间形成的负压被抽吸到药筒内。

本发明是基于如下令人惊讶的发现，即其中足够量的能量被存储以供泵排空药筒的内部空间的泵和集成的能量贮存器允许提供一种独立于外部能源和其他供应导管的真空混合系统。根据本发明的真空混合系统能够被设计成是紧凑的、轻的且节省空间的。泵能够被设计成包括最容易的器件以致整个真空混合系统能够被用作单次使用的系统。此外并且根据本发明优选地，能量也能够被用于借助于泵将单体液体传送到水泥粉末内。之后PMMA骨水泥的这两个组分能够在真空中和/或负压下被混合。

根据本发明的真空混合系统的另一优点在于，从药筒排出的气体不被释放到环境，这是因为不需要过滤这些气体以便除去不良成分（例如，异丁烯酸甲酯蒸汽）。而是，气体简单地保持在泵内部和/或泵送空间内。

根据本发明的水泥胶合系统包含一种用于产生真空和/或用于产生负压的装置，其适合于在粉末组分与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的液体单体组分混合之前和期间临时产生负压。

本发明的基本原理是基于如下发现，仅需要相对少量的能量在药筒内产生在负压或真空下混合骨水泥的起动组分所需的所述真空和/或负压。将单体液体传送到水泥粉末内所需的能量的量也较少。所述少量的能量（借助于所述能量，驱动所述泵）能够被存储在真空混合系统的内部能量贮存器内。根据本发明，甚至存储在张紧的钢弹簧或其他恢复元件内的能量的量是足够的，以便提供能量来驱动根据本发明的真空混合系统。

附图说明

本发明的进一步示例性实施例将基于四幅示意图在下文被描述，但是其不限制本发明范围。附图中：

图1示出了在泵送过程之前的处于消毒状态的根据本发明的真空混合系统的示意性横截面图；

图2示出了根据图1的真空混合系统，其具有闭合的两件式柱塞系统以待排空药筒；

图3示出了根据图1和图2的真空混合系统，其具有在泵送过程之后的被触发的泵和被排空的药筒；以及

图4示出了根据本发明的另一替代性真空混合系统的示意性横截面图。

附图标记列表

1、51药筒系统

2液体容器

3支座部分

4、54药筒

6、56混合叶瓣

8、58混合管

9、59消毒柱塞

10、60密封柱塞

11、61手柄部分

12、62连接导管/真空导管

14液体导管

16虹吸管

18、68泵

20、70中空缸体

22、72柱塞

24、74出口/连接头

26、76泵送空间

28、78弹簧

30、80连接元件/螺钉

32、82外螺纹

33、83内螺纹

34、84凸起/销

36、86开口

40玻璃安瓿

42玻璃安瓿的头

44旋转杠杆

46盖

53底座

87摇臂

90螺纹附接装置。

具体实施方式

图1-3示出了在泵送过程之前的根据本发明的真空混合系统的示意性横截面图。真空混合系统大体上由三个部分构成，即药筒系统1、液体容器2和支座部分3。在本文中，药筒系统1经由支座部分3被连接到液体容器2。在本文中，支座部分3除其他功能外还形成紧凑的真空混合系统的底座。

药筒系统1包括圆筒形药筒4，其具有垂直于支座部分3被紧固的圆形底座表面。为此，具有内螺纹的开口被提供在药筒4的前侧上，其被螺纹拧到支座部分3上的具有外螺纹的承座上。水泥粉末（未示出）存在于药筒4的内部。而且，具有两个或更多个被紧固在混合管8上的混合叶瓣6的混合装置6被设置在药筒4的内部。混合管8被引导穿过消毒柱塞9以致其能够旋转并沿纵向方向移位。为此，送进通道是压力密闭且气密的。消毒柱塞9包括膜（未示出），其可渗透消毒气体但是不能渗透水泥粉末。在填充了水泥粉末且相对外部闭合了药筒4的内部空间之后消毒柱塞9被插入到药筒4内。随后，能够穿过可渗透膜通过使用乙烯二氧化物来消毒药筒4的内容物。

密封柱塞10能够被推入消毒柱塞9内并且能够同样地以气密且压力密闭的方式被连接。之后被紧固到彼此的柱塞9、10一起形成分配柱塞9、10，借助于分配柱塞9、10能够通过地板侧开口挤出药筒4的内容物。但是，消毒柱塞9最初被锁定在相反侧上（在图1-3中的顶部上），其中锁定能够脱离。

手柄部分11在药筒4外侧被附接在混合管8上，借助于该手柄部分11，在药筒4的内部（即在药筒4的内部空间内）的混合叶瓣6能够被手动旋转且沿药筒4的纵向方向移位。

在密封柱塞10内提供被连接到柔性真空导管12形式的连接导管12的送进通道。除此之外，密封柱塞10是防漏密闭的。药筒4的前侧（在图1-3中在底部上）经由液体导管14以压力密闭方式通过支座部分3被连接到液体容器2。虹吸管16被提供在液体导管14内并且被用于防止液体容器2内所包含的单体（未示出）意外地前进到药筒4内。真空导管12也被引导到支座部分3内并且在支座部分3内被引导直到泵18，以致在密封柱塞10内的送进通道以压力密闭的方式经由真空导管12被连接到泵18，具体地说到泵18的内部空间。

泵18包括稳定的中空缸体20，其借助于柱塞22以压力密闭方式被分成两部分。用于真空导管12的出口24和/或连接头24被提供在中空缸体20中的内部空间的后部（在图1-3中的左侧）。中空缸体20的内部空间的这个部分形成泵送空间26。当如图2和图3所示密封柱塞10被连接到消毒柱塞9时，在泵送空间26中的负压因此能够作用通过真空导管12向上到达药筒4的内部空间且/或气体能够从药筒4的内部空间排空。

真空混合系统的特征在于张紧的钢弹簧28，其绕螺钉30且绕柱塞22上的圆筒形延长部被设置在泵送空间26内。螺钉13以气密且压力密闭方式被引导且可旋转地通过送进通道进入泵送空间26内。为此，螺钉30形成泵送空间26和/或中空缸体20的内部空间的封盖。借助于此，除连接头24，泵送空间26是防漏密闭的。螺钉30借助于外螺纹32被螺纹拧入柱塞22的圆筒形延长部的内螺纹33内并且因此保持柱塞22就位。钢弹簧28在柱塞22与中空缸体20的具有螺钉30的送进通道的侧面（底座表面）（该侧面被绘制在图1-3中的中空缸体20的左侧上）之间被压缩和/或张紧。因此，钢弹簧28被用作压缩弹簧28。压缩弹簧28的张力存储一定量的能量，其足以借助于泵18来排空药筒4的内部空间、真空导管12和液体导管14且将单体液体从液体容器2穿过液体导管14抽吸到药筒4的内部空间内。

销34形式的凸起34被设置在柱塞22的与螺钉28相反的侧面上并且能够通过在中空缸体20的位于与具有螺钉30的送进通道的底座表面相反的底座表面内的开口36从中空缸体20离开。当销34通过开口36突出时，能够从外部直接识别出泵18已经被触发并且完成了泵送过程。

具有易破碎头42的玻璃安瓿40被设在液体容器2内。玻璃安瓿14包含单体液体。能够通过旋转旋转杠杆44破坏掉或切下玻璃安瓿40的头42。旋转杠杆44因此打开连接并且因此建立在单体液体和液体导管14之间的连接。此外，还在液体容器2到液体导管14内的入口处提供能够由旋转杠杆44打开的阀元件（未示出）。在玻璃安瓿40已经被插入到液体容器2内之后由盖46以气密且压力密闭方式闭合液体容器2。在将玻璃安瓿40破裂成打开之后，在液体容器内的单体液体是可用的并且能够通过使用安瓿4的内部空间内的负压被引导穿过液体导管14到安瓿4的内部空间内，以便将单体液体从液体容器2抽吸到安瓿4的内部空间。之后单体液体能够在真空和/或在负压下借助于混合装置6在安瓿4的内部空间内与水泥粉末混合以便产生骨水泥和/或骨水泥糊。

根据本发明，真空混合系统的特征在于下列过程。通过旋转螺钉30将其外螺纹28从柱塞22的内螺纹33拧出来而触发泵18。一旦如图2所示通过插入密封柱塞10使得药筒4准备好待使用则这被完成。在螺钉30被解开之后，被压缩的钢弹簧28的能量被释放并且柱塞22沿朝向开口36的方向被加速。这种运动扩大泵送空间26。因此，在泵送空间26内的压力降低。气体从真空导管12、药筒4的内部空间和液体导管14流入泵送空间内。药筒4的内部空间因此被排空。

柱塞22被加速直到中空缸体20的端部（在图1-3中的右侧），直到销34从开口36突出为止。这种设置被示于图3。泵送空间26的容积的增加必须足以从真空导管12、药筒4的内部空间和液体导管14排空气体并且将单体液体从液体容器2抽吸到药筒4的内部空间内。为此，如图3所示，膨胀的泵送空间26优选大于药筒4的内部空间的导管12、14的容积和单体液体的液体容积。在本文中应该注意到的是，图1-3仅示意性地示出了泵送空间26和其他容积的尺寸关系。

一旦已经在药筒4的内部空间内混合起动组分（starting component），只要能够则混合管8被向上拉离药筒4的内部空间并且之后在预定破裂位置处被破坏掉。密封柱塞10相对于消毒柱塞9被旋转并且因此通过密封柱塞10的气体送进通道被闭合。之后真空导管12被拉离密封柱塞10。从支座部分3螺纹拧下药筒4，分配管（未示出）被螺纹拧入内螺纹内，借助于该分配管能够施加混合的骨水泥。由消毒柱塞9和密封柱塞10构成的运送柱塞或分配柱塞未被锁定并且能够借助于应用装置（未示出）被驱动到药筒4内部。因此，药筒4的内容物（即在负压下混合的骨水泥）从相反开口被挤出通过螺纹拧上的分配管。

除了玻璃安瓿 40和钢弹簧28和骨水泥的起动组分之外，真空混合系统的部件能够借助于注射模制由塑料材料制造。导管12、14能够由不同的塑料材料构成。真空导管12必须是柔性的以致能够将混合管8上的密封柱塞10设置成是可移动的。

除了螺钉30的头之外，导管12、14和泵18被设置在由塑料材料制成的外壳内，该外壳包括水平底部以致真空混合系统能够被设立在水平支撑件上。

通过使用上述真空混合系统，骨水泥的两个起动组分能够被存储且在之后任意时间点处在真空中被混合。在本文中真空混合系统不需要被连接到任意外部的供应源（动力、水或者压缩气体）。产生负压所需的能量被存储在用作能量贮存器的张紧的钢弹簧28内。作为压缩弹簧28的替代物，在中空缸体20的内部空间内在开口36和柱塞22之间张紧来拉动的被张紧的张力弹簧可以被很好地使用，或者可以使用被张紧的气体弹簧。但是，包括钢弹簧28（具体地包括压缩弹簧28）的设计是更简单的且较便宜的。

图4示出了具有简化设计的根据本发明的另一真空混合系统的示意性横截面图。真空混合系统包括被螺纹拧到底座53上的药筒系统51。药筒系统51包括具有圆筒形内部空间的药筒54。药筒54的内部空间在前侧（在图4中的底部）上闭合，其中前分配开口包括内螺纹并且药筒54通过内螺纹被螺纹拧到底座53上的外螺纹上。

混合装置56的混合叶瓣56在内部空间内被设置在混合管58上，该混合管58在药筒54的内部空间内沿纵向方向可运动且可轴向旋转。为此，混合管58被引导穿过由消毒柱塞59和密封柱塞60构成的两件式分配柱塞59、60。这两个分配柱塞部分59、60的功能等同于根据第一示例性实施例的分配部分柱塞9、10的功能。混合管58在手柄部分61处结束，借助于该手柄部分61，能够从药筒54外部操作混合装置56。

不同于根据图1-3的实施例，本实施例没有需要在连接区域（在图4中的底部）内汇合到药筒54内的液体导管。在根据图4的实施例中，骨水泥的所有组分在药筒54的后侧被简单地装填到药筒54的内部空间内（在图4中的顶部）。为此，最初从药筒54拆下这两个柱塞部分59、60。在装填了起动组分之后，消毒柱塞59首先被插入，之后内容物被简单消毒（为此目的消毒柱塞59可渗透乙烯二氧化物），并且之后具有与其连接的柔性连接导管62和/或真空导管62的密封柱塞60被插入到消毒柱塞59内且借助于咬合锁定机构与其连接。插入密封柱塞60会以气密和压力密闭方式相对于外部密封药筒54的内部空间，除了用于真空导管62的连接头之外。

真空导管62被连接到泵68，该泵68被设计成包括被垂直地连接到底座53的中空缸体70，该中空缸体70的区域在一侧开口（在图4中的底部开口）。而且，泵68包括柱塞72，该柱塞72在处于未锁定状态（图4中未示出）时在中空缸体70内可轴向运动并且将中空缸体70的内部空间划分为相对彼此气密且压力密闭的两个部分。真空导管62经由连接头74汇合到以气密和压力密闭方式隔离于外部的泵送空间76内。张紧的压缩弹簧78被设置在柱塞72和中空缸体70的上顶部底座表面（在图4中的顶部）之间的泵送空间76内并且沿中空缸体70面向底座53的底座表面的方向推动柱塞72。在压缩弹簧78的影响下处于锁定状态的柱塞72不运动的原因在于，借助于能够从外部手动操作的螺钉80来固定柱塞72。为此，螺钉80包括外螺纹82，其接合在柱塞72的轴向管区段内的内螺纹83并且因此将其保持就位。螺钉80被引导通过中空缸体70的上顶部表面以致是气密且压力密闭的并且可旋转的。旋转所述螺钉80会允许从柱塞72拆下螺钉并且触发泵68。因此，螺钉80用作从用作能量贮存器的压缩弹簧78释放能量的手动操作元件。

压缩弹簧78加速未锁定和/或被拆下的柱塞72沿朝向底座53的方向的运动。当空气从中空缸体70的内部空间的面向底座53的部分通过开口86时，在膨胀的泵送空间76内的压力降低。因此，气体从真空导管62被排出并且从药筒54的内部空间穿过真空导管62。压缩弹簧78抵抗中空缸体70的面向底座53的底座表面来推动柱塞72。在本文中，在柱塞72面向底座53的侧面上的凸起84被推动穿过开口86并且在这个位置使得摇臂87倾斜。由于摇臂87的运动和位置，能够从外部识别出泵68是否已经完成了泵送过程。泵送空间76的容积由泵送过程导致的增加足以在药筒54的内部空间内产生足够的真空。如果在药筒54的内部空间内的压力被减少了至少50%，则真空能够已经足够，尽管优选地所述压力被减少了至少90%。

在已经排空药筒54的内部空间之后，能够通过使用手柄61移动混合管58借助于混合装置56来混合被装填到其内的起动组分。随后，密封柱塞60抵靠消毒柱塞59被旋转并且因此通过密封柱塞60闭合气体送进通道。从密封柱塞60拉离和/或移除真空导管62。从底座53螺纹拧下药筒54，分配管（未示出）被螺纹拧入内螺纹内，借助于该分配管能够从药筒54施加混合的骨水泥。由消毒柱塞59和密封柱塞60构成的分配柱塞59、60未被锁定并且能够借助于应用装置（即普通挤出装置（未示出））被驱动到药筒54内部。以此方式，药筒54的内容物（即在负压下混合的骨水泥）从相反开口被挤出通过螺纹拧上的分配管。

除了骨水泥的起动组分之外，真空混合系统的部件能够通过塑料材料的注塑模制被制造。但是，压缩弹簧78也优选地由钢构成。真空导管62能够由不同的塑料材料构成。真空导管62必须是柔性的以便能够将密封柱塞60以可移动方式设置在混合管58上。

不需要将真空混合系统连接到任意外部供应源（动力、水或者压缩气体）来完全发挥功用。因此，真空混合系统比常规的真空混合系统更不易被破坏并且总是能够被用于移动应用中。产生负压和/或真空所需的能量被存储在作为能量贮存器的张紧的压缩弹簧78内，其能够通过操作螺钉80而被容易地触发。作为压缩弹簧78的替代方案，同样能够使用张紧的张力弹簧或张紧的气体弹簧。包含由钢制成的压缩弹簧78的设计是更简单且更便宜的并且因此是优选的。

在前述描述和权利要求、附图和示例性实施例中公开的本发明特征对于单独地和以任何组合地实施本发明各种实施例来说可以是必要的。

Claims (20)

1.一种用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系统，包括：

具有用于混合所述骨水泥的可排空内部空间的至少一个药筒（4、54），

用于生成负压的泵（18、68），以及

将所述至少一个药筒（4、54）的所述内部空间连接到用于生成负压的所述泵（18、68）的连接导管（12、62），

特征在于，

所述真空混合系统包括用于驱动所述泵（18、68）的张紧的恢复元件（28、78），其被连接到或能够被连接到所述泵（18、68）并且具有存储在其内的用于所述泵（18、68）的至少一个泵送过程的能量，其中通过消耗来自所述张紧的恢复元件（28、78）的能量而在所述泵送过程期间借助于所述泵（18、68）能够生成负压，以致所述负压能够被用于通过所述连接导管（12、62）从所述至少一个药筒（4、54）的所述内部空间排空气体。

2.根据权利要求1所述的真空混合系统，特征在于，

所述泵（18、68）包括气密泵送空间（26、76），并且可移动柱塞（22、72）或者可移动壁被提供在所述泵（18、68）内以用作所述泵送空间（26、76）的边界，其中所述柱塞（22、72）或者壁能够借助于所述张紧的恢复元件（28、78）的所述能量沿一个方向被驱动，以致所述柱塞（22、72）或者壁的运动扩大所述泵送空间（26、76）并且因此在所述泵送空间（26、76）内生成的所述负压允许所述至少一个药筒（4、54）的所述内部空间通过所述连接导管（12、62）被排空。

3.根据权利要求2所述的真空混合系统，特征在于，

所述泵送空间（26、76）的容积扩大量至少等于所述药筒（4、54）的所述内部空间的自由容积。

4.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

所述真空混合系统包括用于混合所述至少一个药筒（4、54）的内容物的混合装置（6、56），其中所述混合装置（6、56）被设置在所述药筒（4、54）的所述内部空间内且/或能够被手动驱动或通过马达被驱动。

5.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

所述真空混合系统的总重量小于30 kg。

6.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

所述真空混合系统包括可手动操作的操作元件（30、80），所述操作元件能够操作成从所述张紧的恢复元件（28、78）释放所述能量，其中所释放的能量驱动所述泵（18、68）并且被驱动的泵（18、68）排空所述药筒（4、54）的所述内部空间。

7.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

所述张紧的恢复元件（28、78）是张力弹簧。

8.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

用于从所述药筒（4、54）分配所述混合的骨水泥的移动分配柱塞（9、10、59、60）被设置在所述药筒（4、54）的所述内部空间内，其中所述分配柱塞（9、10、59、60）被或者能够被以可拆卸方式锁定就位以便防止所述分配柱塞（9、10、59、60）响应于所述负压的影响而运动。

9.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

所述泵（18、68）能够被所述张紧的恢复元件（28、78）驱动，其中，所述张紧的恢复元件（28、78）的膨胀或者收缩在所述药筒（4、54）的所述内部空间内产生相对于周围大气来说的负压。

10.根据权利要求1或2所述的真空混合系统，特征在于，

所述药筒（4、54）是被水泥粉末填充的水泥药筒，并且所述真空混合系统包括分离于所述水泥药筒且包含单体液体的容器（2），其中所述容器（2）通过能够被打开的分离元件（44）以液密方式被连接到所述水泥药筒的所述内部空间，并且所述水泥药筒的所述内部空间以气体可渗透的方式被连接到或者能够被连接到所述泵（18、68）。

11.根据权利要求9所述的真空混合系统，特征在于，

所述泵（18、68）被设计成包括：

中空缸体（20、70），其中所述中空缸体（20、70）被连接到或者能够被连接到所述药筒（4、54）的所述内部空间；

在所述中空缸体的一端上的气密封盖；

柱塞（22、72），其被设置在所述中空缸体（20、70）中以便是气密的且可轴向运动的；

至少一个弹簧元件，其被设置在所述柱塞（22、72）和所述封盖之间；

连接元件（30、80），其以可拆卸方式被连接到所述柱塞（22、72）并且保持所述柱塞（22、72）在所述中空缸体（20、70）中就位并且保持所述弹簧元件张紧或压缩，其中所述连接元件（30、80）通过气密送进通道被引导离开所述中空缸体（20、70）并且能够从外部从所述柱塞（22、72）被拆下，

其中在拆卸所述连接元件（30、80）的连接之后，通过所述弹簧元件的膨胀，所述柱塞（22、72）能够相反于所述封盖轴向运动。

12.根据权利要求11所述的真空混合系统，特征在于，

所述弹簧元件在所述存储状态被压缩并且借助于锁定的连接元件（30、80）被所述泵（18、68）的所述柱塞（22、72）保持在所述压缩状态。

13.根据权利要求11所述的真空混合系统，特征在于，

在所述弹簧元件膨胀之后所述柱塞（22、72）在所述中空缸体（20、70）内适当地移位，以致由所述中空缸体（20、70）、所述封盖和所述柱塞（22、72）形成的所述泵送空间（26、76）的容积至少等于要被排空的所述药筒（4、54）的所述内部空间的容积。

14.根据权利要求11所述的真空混合系统，特征在于，

边界元件被设置在所述中空缸体（20、70）的端部上并且适当地限制所述柱塞（22、72）的运动，以致所述柱塞不能从所述中空缸体（20、70）离开。

15.根据权利要求11所述的真空混合系统，特征在于，

所述柱塞（22、72）在背离所述封盖的侧面上包含光学标记（34、87），在所述柱塞（22、72）产生最大运动之后在所述真空混合系统的外侧上能够视觉识别出该光学标记并且因此该光学标记表明所述柱塞（22、72）在其最大运动之后的位置。

16.利用根据前述权利要求中任意一项权利要求所述的真空混合系统混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的方法，特征在于，

存储在被集成到所述真空混合系统内的张紧的恢复元件（28、78）的能量被用于驱动所述真空混合系统的泵（18、68），其中因此被驱动的所述泵（18、68）被用于排空所述药筒（4、54）的所述内部空间并且在所述药筒（4、54）的所述内部空间内混合骨水泥。

17.根据权利要求16所述的方法，特征在于，

通过松弛所述张紧的恢复元件（28、78）来扩大所述泵（18、68）的泵送空间（26、76）的容积，并且通过因此产生的负压来排空所述药筒（4、54）的所述内部空间。

18.根据权利要求16或17所述的方法，特征在于，

所述药筒（4、54）的所述内部空间包含水泥粉末，并且所述泵（18、68）从所述药筒（4、54）的所述内部空间排空气体，单体液体被引导到所述药筒（4、54）的所述内部空间内，并且所述单体液体在所述药筒（4、54）的被排空的内部空间内与所述水泥粉末混合。

19.根据权利要求16或17所述的方法，特征在于，

从所述泵（18、68）的柱塞（22、72）拆卸连接元件（30，80）；

之后压缩的恢复元件使得所述柱塞（22、72）在所述泵（18、68）的中空缸体（20、70）内轴向运动，借助于此相对于周围大气产生负压；

其中气体从所述药筒（4、54）的所述内部空间通过连接导管（12、62）被抽吸到所述中空缸体（20、70）内；

之后借助于混合装置（6、56）手动地或马达驱动地使得水泥粉末与单体液体混合；

之后具有混合的水泥胶的所述药筒（4、54）被移除；并且

通过轴向移动分配柱塞（9、10、59、60）从所述药筒（4、54）挤出所述水泥胶。

20.根据权利要求19所述的方法，特征在于，

所述水泥粉末被设置在所述药筒（4、54）内；

所述单体液体被设置在分离于所述药筒（4、54）的容器（2）内，其中所述单体液体借助于分离元件（44）分离于所述药筒（4、54）内的水泥粉末；

在从所述柱塞（22、72）拆下所述连接元件（30、80）之前打开所述分离元件（44），以致在所述药筒（4、54）的所述内部空间和所述容器（2）之间建立液体可渗透的连接；

之后被压缩的弹簧元件使得所述柱塞（22、72）在所述中空缸体（20、70）内轴向运动，其中产生相对于周围大气的负压；

其中气体从所述药筒（4、54）的所述内部空间通过所述连接导管（12、62）被抽吸到所述中空缸体（20、70）内，并且单体液体通过在所述药筒（4、54）的所述内部空间中形成的所述负压被抽吸到所述药筒（4、54）内。