CN1950041A - 用于混合及释放骨水泥的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于混合骨水泥以及将骨水泥释放至诸如注射器这样的释放装置，同时提供改进的混合作用并产生最少的烟尘的相对简单、低成本而有效的装置(10)。注射器可以连接到位于装置(10)的第一端(14)和第二端(16)之间的出口(20)。由于设有阀(30)，该装置既可以阻止也可以允许装置的混合区(13)与出口之间的连通，且该装置可以进一步包括基座(40，440)，基座可以和阀集成而使得基座的运动引起在装置内阀的运动。

Description

用于混合及释放骨水泥的装置

技术领域

本发明涉及用于混合骨水泥以及将混合后的骨水泥从混合容器释放至诸如一个或多个注射器这样的释放装置。

背景技术

在全世界范围内，矫形骨水泥在多种外科手术中用于固定髋、膝和其他适当解剖位置的金属假体。矫形骨水泥还用于诸如椎体成形术这样的手术，椎体成形术用于治疗导致逐步骨损失的骨质疏松症，骨质疏松症使得全世界每年成千上万的人们产生组织弱化和骨骼脆化。椎体成形术包括：通过针头或注射器将骨水泥注射至病人的椎体，从而使得骨头得到稳定、加固和补强，并减轻慢性背痛且阻止进一步的椎体损害。

通常，可以按粉末/液体的形式使用多种不同类型的骨水泥；例如，用于椎体成形术的三种主要类型是硫酸钙、磷酸钙和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的各种变体。已开发的PMMA的特殊配方的例子包括加入钡的配方(例如用于X-射线)和加入羟基磷灰石的配方(例如用于促进骨生长)。

由于不同的手术中采用不同类型的骨水泥，而且这些不同类型的骨水泥可以具有不同的物理性质(例如粘度)，因此制备骨水泥的装置和方法也是不同的。

英国专利GB 2 276 560号描述了一种骨水泥混合装置，它包括一个带有盖子的混合碗，盖子上具有自盖子向外延伸的把手。混合桨从盖子延伸进入该碗，该混合桨包括轴和从轴向外延伸的叶片。在该桨和该盖子之间具有步进齿轮机构，使得当把手旋转的时候该桨也旋转。该齿轮机构的主动轮也被转动并驱动从动轮，从动轮使得在该桨围绕该碗运动时该浆的轴围绕其自身的轴线旋转。

WO 95/22402描述了一种用于混合及供给骨水泥的装置，该装置包括混合室、混合元件和用于使得该混合元件旋转的驱动装置。该驱动装置可以是这样的把手，该把手可相对于该混合室做轴向运动，使得在该把手和该混合元件之间的齿轮机构将把手的轴向运动转换为该混合元件的旋转运动。该装置可以配合注射器使用，使得该注射器的圆筒形成该混合室的主体，在该圆筒的一端可滑动地安装有用于促使混合水泥注射的柱塞。

美国专利5,876,116号描述了一种集成式骨水泥混合及释放装置，该装置用于将假体固定到骨头或关节结构上以改善骨头/关节结构的强度、刚性和活动的外科手术。该装置用于混合该骨水泥的组分并将该混合的骨水泥供给到所需位置。

该装置包括与供给室或供给管整体组合的混合室，该供给管的一端结合有水泥供给出口。该两个室体可在两个交替位置之间移动，在第一位置上每个室体相对于另一个室体是密封的，在第二位置上该两个室体彼此直接连通。因此该混合室相对于该供给室独立操作以制备骨水泥，一旦制备得到骨水泥，即通过供给室或供给管将骨水泥从连接混合室传输出以供即刻使用。

现有技术中，对于椎体成形术，通过采用抹刀或类似的工具在碗中手工混合粉末和液体，并将混合后的骨水泥传输到注射器或供给枪中备用，从而在每次手术前当场制备骨水泥。

一种采用诸如PMMA这样的低粘度骨水泥实行椎体成形术的现有方法包括：在开放的碗中用抹刀混合粉末和液体，接着将混合物倾倒、刮取、抽吸到注射器中，以用该注射器手工进行注射至破裂的椎体内。这样，该骨水泥可以使得骨头稳定和加固，从而通过对骨折的骨头进行补强而减轻慢性背痛和阻止进一步的椎体损害。

一种可选的实行椎体成形术的方法包括：在振动器中混合各种组分，接着通过连接器抽吸到一个10ml的注射器或220ml的注射器，该注射器接着用于填充各种尺寸的注射器。在注射器进行填充之后，活检针或带有导管的活检针可以连接到该注射器，且将该骨水泥混合物注射到病人的椎骨中。

另一实行椎体成形术的方法包括在振动器中或是在开放的碗中用抹刀(同前)混合液体和粉末，将混合物抽吸或是倾倒到与供给枪同时使用的10ml注射器，接着将活检针或带有导管的活检针连接到该注射器，并将该骨水泥混合物注射到病人的椎骨中。

这样，尽管在现有技术中可以采用多种不同的装置和方法实现骨水泥的混合，但是没有装置可以快速、简单和有效地将骨水泥混合并直接释放至各种注射器或多个注射器。

总之，将混合的骨水泥从混合碗或是振动器中手工传输到注射器是一种麻烦并且费时的方法。这些方法还进一步具有的不利之处在于，在骨水泥混合过程中产生的烟尘无论在矫形领域或是放射学领域对于操作者都可能是个问题。

发明内容

本发明的第一方面提供用于混合及释放骨水泥混合物的装置，它包括第一端和第二端，并具有在第一端和第二端之间延伸的纵轴，还包括混合区，至少一个出口，以及用于阻止或允许装置的混合区与至少一个出口之间的连通的阀，其中该至少一个出口位于所述第一端和所述第二端之间，且其中所述阀可在第一位置和第二位置之间沿着所述纵轴移动，第一位置上该阀阻止该混合区和该至少一个出口之间的连通，第二位置上该阀允许该混合区和该至少一个出口之间的连通。

尽管待填充的注射器可以直接附加到出口上，但是在优选实施例中，出口上设有连接装置用于连接注射器。这些连接装置可以包括阀，以阻止或允许连接装置内从出口至注射器之间的流动。或者，可以通过采用配合出口的阻塞物来封闭出口。

可以提供不同尺寸的连接装置或是适合各种尺寸注射器的接头形式的连接装置。

由于本发明的装置可配合多个不同尺寸的接头使用，因此可以采用同一装置填充范围广大的不同尺寸的注射器。

另外，由于本发明的装置可以包括超过一个的出口，因此多个注射器(可以是相同尺寸或不同尺寸)可以在同一时间由同一批次的混合骨水泥填充。

尽管使用者可以对阀在何时处于打开或关闭位置进行判断，但在优选实施例中，本发明的装置包括用于将阀定位在第一位置的装置和/或用于将阀定位在第二位置的装置。

在优选实施例中，本发明的装置还包括用于阻止阀从装置第二端意外脱离的装置。在一个实施例中，该装置包括至少一个设在阀外表面上的末端止动结构，它紧邻着设在该装置内表面上的相对表面，例如凸缘。

本发明的装置可以进一步包括基座，使得该装置可以得到独立支撑并且更加方便使用。由于在第一端和第二端之间提供出口，基座可以设在装置的第二端处。故此该基座可以作为支撑该装置的支架，它可以与装置和/或阀集成或是附加其上。该基座还可以与阀关联，使得基座的运动引发阀的运动。在优选实施例中，基座的旋转引发阀的纵向或轴向运动。这从而协助在装置内控制所述阀，并提供一种使得阀沿着装置的纵轴运动的简单方法。

在第一端和第二端之间可以提供多于一个的出口，从而允许连接多个注射器以便操作者可以同时填充一个以上的注射器。这样，本发明实现了以最小化的时间、混乱程度和精力将混合水泥更方便地传输到更多的释放注射器或类似装置。

因此，本发明提供了一种用于混合及释放骨水泥至一个或多个注射器中，同时提供改进的混合作用并产生最少的烟尘的相对简单、低成本和有效的装置。

现在参照附图通过示例的方式对优选实施例进行说明。

附图说明

图1是本发明的第一实施例的混合及释放装置的侧视图，其中阀在第一位置上。

图2是本发明的第一实施例的混合及释放装置的侧视图，其中阀在第二位置上。

图3是优选实施例的位于装置内的阀的侧视图。

图4是本发明的第二实施例的混合及释放装置的侧视图。

图5是优选的阀和混合容器的透视图，示出了单向夹结构。

图6是优选的基座的透视图。

图7是本发明的第二实施例的混合及分配装置的侧视图，示出了柱塞。

具体实施方式

本发明适用于多种不同类型的骨水泥和各种类型和尺寸的注射器。

图1和2示出了混合及释放装置10的一个实施例。混合及释放装置10包括在装置使用时通常处于最上方的第一端14，和在装置使用时通常处于最下方的第二端16，混合及释放装置10带有在第一端14和第二端16之间延伸的纵轴(L)。该装置限定了混合及释放容器12。在一个实施例中，它包括设在第一端14上的碗状混合区13，碗状混合区13与设在第二端16上的柱形释放区17连通。

使用时，操作者可以将装置握持在一只手上，同时用另一只手进行混合。或者，可以通过将装置直立放置在平板基座40上来简化使用，平板基座设置在装置的第二端或是最下端16上。这使得混合及释放过程中稳定性提高。

该混合及释放容器12包括至少一个处于第一端14和第二端16之间位于容器侧边上的出口20。

该混合及释放装置10进一步包括用于选择性阻止或允许混合区13和出口20之间连通的装置。在这个实施例中，该装置包括柱形阀30，该柱形阀30配合释放区17并可以在第一位置(图1)和第二位置(图2)之间轴向移动，在第一位置上由于阀30实际上封闭了出口20使得混合区13和出口20彼此之间连通中断，在第二位置上由于阀30不再封闭出口20而促使混合区13和出口20彼此之间可以连通。也可以使用其他形状的阀，只要该阀可以在“开”(图2)和“关”(图1)位置之间移动。如图3所示，阀30的外表面还可以包括一个或多个模压的双向摩擦密封装置39，该密封装置在阀30和容器12的释放区17的内表面之间形成密封。在该实施例中，阀的一端(也即，第一端或是最上端32)呈锥形直至点状，用以配合桨和/或刮片的形状，从而使得损耗最小化以及提高混合效果。

在混合前，通过使阀在装置第一端方向上沿着纵轴运动，使得该装置的阀由操作者放置在第一位置上。一旦该阀到达第一位置，设在阀30的第二端下端的末端止动结构38就靠近容器的第二端下端，从而将阀定位在第一位置上并阻止阀进一步进入容器的运动。该阀的上端接着作为混合区13的密封结构，用以将该区域从释放区17和释放区17的壁上的出口隔离开来。

通过入口(未示出)将待混合的骨水泥组分放置在装置的混合区13中，入口设置在容器的第一端14上。

接着各个组分可以采用抹刀或类似装置通过手工进行混合，或者如图1和2所示，该装置可以进一步包括盖子60，该盖子适配成配合并密封混合容器12的第一端14。该盖子可以配合混合容器的第一端并以多种方式进行锁定到位，例如是通过夹子或是螺纹装置。

该盖子60可以配合把手70使用，该把手可旋转地安装，并从盖子60和例如GB2 276 560中所公开的“偏心”桨向外延伸，其中该把手的旋转促使桨同时围绕着碗及其自身的轴线旋转。如GB 2 276 560中所公开的，在该实施例中，盖子的下侧优选设有与把手70的旋转轴同轴设置的固定的圆形齿条64。该混合桨72可以包括径向延伸的混合叶片76，并可以安装在轴74上，轴74设置成与把手70的旋转轴同轴并从其下侧延伸。嵌齿轮75可以固定地附加到轴74的上部，用于和齿条64进行啮合。盖子60优选设置有密封装置(未示出)，用于在盖子60和混合容器12之间进行密封。

本发明还可以进一步包括刮片桨78，它有助于降低损耗同时提高混合效果。如图1和2所示，该刮片桨78具有较薄的剖面用以切割水泥，除此之外其形状为桨的形式以便帮助混合，同时进一步从混合区13的内壁向外延伸，用以从碗的内表面刮水泥。该刮片桨附加到齿轮机构上，使得把手在混合过程中进行旋转时，该刮片桨在与混合桨轴74反向旋转的方向上围绕混合碗旋转。该刮片桨优选地成形为具有基本遵照混合区13的内表面形状的径向外曲线和具有弯曲的径向内剖面以便在旋转中旁经桨72。

混合区13中该混合桨72的剖面优选的是在组分进行混合时，可以将水泥朝向混合区13的底部下压。当两种组分进行混合时，水泥的体积减小，而且当完全混合后，水泥可以包含在柱形分配区17内。

到此为止，一个或多个注射器19可以直接或是如果需要的话通过连接装置(未示出)附加到出口20上。该连接装置可以包括用于阻止或是允许水泥流入注射器的阀。

或者，可以将简单的阻塞装置连接到装置的出口，用以封闭未连接注射器的出口。

该连接装置还可以是不同尺寸的或是接头形式以便适合各种不同尺寸的注射器。由于上述技术特征，可以从本发明的装置填充多个不同尺寸的注射器，可以是同时填充多个注射器或是从相同批次的混合水泥进行装填。

混合骨水泥并将注射器或阻塞物连接到装置后，操作者接着通过将阀30沿着纵轴与混合器的混合区13反向进行移动从而将阀30移动到第二位置(图2)。设置在阀的外表面上的末端止动结构37最终接触设置在装置(如图3所示)的释放区17的内表面上的紧邻表面(例如凸缘33)，从而提供将阀定位在第二位置上的方法。此时，阀在那个方向上无法进一步运动，从而还阻止阀30从装置上意外脱离。在该位置上，该阀作为释放区的密封结构，使得水泥无法从此端排出。

一旦阀处于第二位置而不再封闭出口，此时允许混合区13和出口20之间进行连通，混合的骨水泥可以流出容器的混合区13，在重力作用下到达出口20。操作者接着将附加的注射器19上的柱塞拉回，用以将混合的骨水泥移送到注射器19准备使用。如果水泥较为粘稠，操作者还可以将盖子从装置上移除，采用柱塞(例如以下所描述的)或甚至是抹刀以促使水泥向下进入装置的释放区。

在注射器进行填充以后，操作者可以将阀向后移到第一位置(图1)，从而关闭出口20并在注射器与装置分离时阻止骨水泥溢出。这使得一旦第一组注射器与装置分离后，就对第二组注射器进行填充。

接着，参照图4到7描述本发明的第二优选实施例。相应的装置以相似的标号进行描述。

图4示出具有第一端14和第二端16的装置10的第二实施例。该装置包括空的柱形容器12(也在图5中示出)，容器具有混合区13和设置在第一端14和第二端16之间的容器侧边上的一个或多个出口20。

阀30仍是柱形，并可在第一位置(图4)和第二位置(图7)之间沿着装置的纵轴(L)移动，第一位置上混合区13和出口20之间的连通被阻止，第二位置上连通被允许。

如图4和图7所示，该阀的外表面还可以包括密封装置，例如O形环72。O形环72提供了较好的密封性能，使得无一组分在混合时从混合区13渗漏到释放区17和/或出口，还能阻止空气进入混合区。这样，O形环有助于提供质量较好的水泥。其他的密封装置还可以设置在阀的外表面，和/或释放区17的内表面用以阻止空气进入混合区13并用以阻止未混合的或混合的骨水泥或组分从混合区13渗漏。

如第一实施例所描述的，在混合骨水泥组分前，装置的阀30由操作者放置在第一位置上。这也可以通过沿着容器的纵轴推压阀而实现，但是在如图4到7所示的实施例中，通过基座440(阀与之关联)相对于容器12的转动来实现阀沿着纵轴的受控运动。

如图4所示，基座440位于混合装置的第二端16上，围绕着容器12的第二端16，而且在阀30的外表面上形成螺纹装置34或是阀30的末端止动装置38(图5)与基座440内表面上形成的螺纹装置42(图6)互补或是紧密配合。

这样，基座的旋转引起阀沿着装置的纵轴进行运动。

在该实施例中通过“单向夹结构”的方法提供阻止阀30相对于混合容器12进行转动的方法，和提供将阀30定位到第一位置(图4)或第二位置(图7)的方法。如图5所示，该夹结构通过将在阀30的外表面上形成的突出部分36扣入混合容器12的侧边上的开口24而形成。该结构限制了阀30沿着装置10或容器12的纵轴运动，同时还阻止了阀从装置的第二端16上意外脱离。

在操作者将阀放置在第一位置(图4)后，混合区与释放区17和出口20隔离，接着由操作者将待混合的骨水泥组分通过入口18放入混合容器12，入口18在装置的第一端14即最上方一端处。

接着水泥组分进行混合，可以通过手工混合，或是采用具有把手或桨如GB 2 276560和根据第一实施例所述的盖子。

到此为止，如前所述，注射器19或是阻塞物(未示出)可以附加到出口20。同样是如前所述，连接装置可以有不同的尺寸或是采取适合各种尺寸注射器的接头形式。

一旦各种组分进行充分混合，操作者接着以与之前相反的方向转动基座440。因此阀沿着纵轴移动，直至夹子的突出部分36紧邻着开口24的末端，从而阻止在上述方向上的进一步运动从而将阀定位到第二位置(图7)。此时，允许混合区13和出口20之间的连通。

在某些情况下，例如是特别粘稠的骨水泥混合物的情况，单单重力不足以促使混合后的骨水泥从混合区域到达出口附近。因此，如图7所示，该装置还可以进一步包括柱塞装置80。

在阀运动到第二位置之后，操作者将盖子60移除并将柱塞80插入到容器12的第一端14，从而促使混合的骨水泥朝出口20的附近运动。

为了帮助其插入容器，柱塞可以包括在其外表面上形成的螺纹82，它与在混合容器12的内表面上形成的螺纹22(如图5所示)互补或是紧密配合。优选采用相同的螺纹装置来固定盖子到位。因此，通过旋转柱塞80，柱塞80沿着纵轴前进到容器内。

如图7所示，首先进入容器12的柱塞第一端84是基本平坦的，其外周86被切去使得其从末端表面变细。

这样，当柱塞完全插入到混合及释放装置时，柱塞80的基本平坦的第一端表面84与阀30的基本平坦的末端表面332接触，并促使任何残留的混合骨水泥进入可用的小型区域88，该小型区域88处于柱塞80的锥形边缘86和阀30的末端表面332之间。由于可用的自由空间最小化了，因此本方案在柱塞完全插入混合容器12的时候使得损耗最小化。

柱塞还可以包括沿着第一端84和第二端89之间的外表面纵向延伸的凹槽(未示出)，使得由于柱塞进入混合区而从混合区置换出来的空气可以从装置的第一端14逸出。或者，这些凹槽可以存在于装置本身的内壁上。在进一步的方案中，柱塞可以在第一端84和第二端89上具有孔而使得柱塞和混合骨水泥之间的空气可以排出。根据这些方案，空气并未被骨水泥截留在装置中，故此在释放水泥时空气不被传输到注射器。

一旦骨水泥到达出口附近，就注射器可以填充以待使用。如上所述，阀可以在注射器填充后移回到第一端，从而确保在注射器分离时无溢出。这也使得二次装填注射器成为可能。

Claims (13)

1.一种用于混合及释放骨水泥混合物的装置，包括：

第一端和第二端，并具有在第一端和第二端之间延伸的纵轴，

混合区，

至少一个出口，以及

用于阻止或允许所述混合区与所述至少一个出口之间的连通的阀，

其中所述至少一个出口位于所述第一端和所述第二端之间，且其中所述阀可在第一位置和第二位置之间沿着所述纵轴移动，在第一位置上所述阀阻止所述混合区和所述至少一个出口之间的连通，在第二位置上所述阀允许所述混合区和所述至少一个出口之间的连通。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设在所述出口上用于连接注射器的连接装置。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述连接装置包括用于阻止或允许经过所述连接装置从所述出口到一个或多个注射器的流动的阀。

4.如权利要求2或3中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述连接装置是以用于不同尺寸的注射器的接头形式提供的。

5.如上述权利要求1到4中的任何一项所述的装置，其特征在于，还包括用于将所述阀定位到所述第一位置的装置和/或用于将所述阀定位到所述第二位置的装置。

6.如上述权利要求1到5中的任何一项所述的装置，其特征在于，还包括用于将所述阀固定到所述装置第二端的装置。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述用于将阀固定到所述装置第二端的装置包括至少一个末端止动结构，所述末端止动结构设在所述阀外表面上且紧邻着所述装置的内表面上的相对表面。

8.如上述权利要求1到7中的任何一项所述的装置，其特征在于，还包括允许独立支撑所述装置的基座。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述基座设在所述装置的所述第二端上。

10.如权利要求8或9中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述基座充当支撑所述装置的支架。

11.如权利要求8至10中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述基座与所述装置和/或所述阀集成或是附加其上的。

12.如权利要求8至11中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述基座与所述阀关联，使得所述基座的运动引起所述阀的运动。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述基座的旋转引起所述阀在纵向或轴向上的运动，从而协助在装置内控制所述阀并提供将所述阀沿着所述装置的纵轴移动的装置。

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