DE102007032771A1 - Verbindungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Vorrichtung zum sterilen Verbinden zweier Schlauchenden aus thermoplastischem Material umfasst eine Klemmeinrichtung für die Schlauchenden, eine Schneideinrichtung und eine Heizeinrichtung, wobei die Klemmeinrichtung und die Schneideinrichtung relativ zueinander bewegbar sind und die Schneideinrichtung als Schneidelement ein auf einer Vorratsspule aufgewickeltes Metallband aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum sterilen Verbinden zweier Schlauchenden aus thermoplastischem Material, umfassend eine Klemmeinrichtung für die Schlauchenden, eine Schneideinrichtung und eine Heizeinrichtung, wobei die Klemmeinrichtung und die Schneideinrichtung relativ zueinander bewegbar sind.
  • Derartige Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und dienen dazu, zwei sterile Volumina über Schläuche steril miteinander zu verbinden. Beispielsweise kann es bei der Handhabung von Blutkonserven erforderlich sein, zwei Kunststoffbeutel, die mit einem angeformten Schlauchende aus thermoplastischem Material versehen sind, mittels der Schlauchenden steril zu verbinden. Zu diesem Zweck werden die beiden Schlauchenden in der Klemmeinrichtung festgeklemmt und mit Hilfe der Schneideinrichtung werden die Endabschnitte der Schlauchenden abgeschnitten. Anschließend werden die frisch geschnittenen Schlauchenden fluchtend ausgerichtet und mit Hilfe der Heizeinrichtung aneinander verschweißt.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass bei geringen Herstellungskosten eine hohe Standzeit der Schneideinrichtung bei Einhalten der sterilen Schneidbedingungen gewährleistet ist.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1 und insbesondere dadurch, dass die Schneideinrichtung als Schneidele ment ein auf einer Vorratsspule aufgewickeltes Metallband aufweist. Mit Hilfe einer solchen Schneideinrichtung lässt sich das Metallband auf herkömmliche Weise zum Schneiden der Schlauchenden einsetzen. Allerdings kann nach jedem Schneidvorgang das Metallband ein Stück von der Vorratsspule abgewickelt werden, um jeweils einen neuen, noch nicht benutzten Abschnitt des Metallbandes für den nächsten Schneidvorgang vorzusehen. Auf der Vorratsspule lassen sich viele Meter Metallband aufwickeln, so dass die Schneidvorrichtung für eine Vielzahl von sterilen Schneidvorgängen einsetzbar ist. Erst wenn der Vorrat an aufgewickeltem Metallband aufgebraucht ist, muss eine neue Vorratsspule in die Schneidvorrichtung eingesetzt werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Nach einer ersten vorteilhaften Ausführungsform kann die Schneideinrichtung eine Leerspule zum Aufwickeln des Metallbandes aufweisen. Dies besitzt den Vorteil, dass bereits benutztes Bandmaterial nicht anderweitig abgeschnitten oder entsorgt werden muss.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein vorzugsweise kassettenartiges Gehäuse vorgesehen, in dem das auf die Vorratsspule aufgewickelte Metallband angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform besitzt den Vorteil, dass das Gehäuse mit dem darin vorgesehenen Metallband auf einfache Weise steril gehalten werden kann und dass für den Austausch des Metallbandes lediglich ein neues Gehäuse mit darin aufgewickeltem Metallband in die Schneidvorrichtung eingesetzt werden muss.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn das Gehäuse zumindest eine Durchtrittsöffnung für einen Antrieb aufweist, da das Metallband dann nach einem Schneidvorgang automatisiert abgewickelt werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Gehäuse eine sich durch dieses und bis zum Rand des Gehäuses erstreckende Aussparung auf, die von dem Metallband durchquert wird. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, das Gehäuse über oder unter der Klemmeinrichtung anzuordnen und anschließend die Klemmeinrichtung und/oder die Schneideinrichtung abzusenken bzw. anzuheben, um Endabschnitte der Schlauchenden abzutrennen. Hierbei kann die Aussparung in dem Gehäuse so gestaltet werden, dass die Klemmeinrichtung bzw. ein Teil der Klemmeinrichtung in die Aussparung eintauchen kann.
  • Für einen automatisierten Betrieb ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Antrieb vorgesehen ist, der das Gehäuse und die Klemmeinrichtung relativ zueinander bewegt.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Schneideinrichtung zwei elektrische Anschlüsse auf, um einen Abschnitt des Metallbandes mit einem Heizstrom zu beaufschlagen. Diese Anschlüsse können beispielsweise als voneinander beabstandete Schleifkontakte ausgebildet sein. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind diese jedoch durch zwei voneinander beabstandete Induktionsschleifen gebildet, durch die das Metallband hindurchgeführt ist, wodurch eine berührungsfreie Erwärmung des von der Vorratsspule abgewickelten, sterilen Metallbandes möglich ist. Hierbei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die elektrischen Anschlüsse in das vorstehend erwähnte kassettenartige Gehäuse integriert sind, da die Anschlüsse dann auch Bestandteil einer sterilen Einwegein heit sind, die nach Aufbrauchen des Metallbandvorrates durch eine neue Einheit ersetzt wird.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Vorratsspule mit einer Bremseinrichtung versehen sein, damit sich diese nicht unerwünscht dreht und dadurch Metallband in unerwünschter Weise abwickelt. Alternativ oder zusätzlich kann ein Bandspannmechanismus vorgesehen sein, um das Band beim Schneiden und/oder Schweißen zu stabilisieren und ein Durchhängen zu vermeiden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Bandspannmechanismus dadurch gebildet sein, dass ein Antrieb für die Leerspule, beispielsweise ein Elektromotor, mit Strom beaufschlagt wird und dadurch das Band gegen die Kraft der Bremseinrichtung spannt.
  • Zur Erhöhung des Automatisierungsgrades kann ferner für den Antrieb der vorstehend erwähnten Leerspule ein Elektromotor vorgesehen sein, der die Leerspule bevorzugt getaktet antreibt, um dadurch immer wieder einen ungebrauchten Metallbandabschnitt für den Schneidvorgang verwenden zu können. In diesem Zusammenhang kann es auch vorteilhaft sein, wenn ein Sensor vorgesehen wird, der eine Abwickelbewegung des Metallbandes detektiert, da auf diese Weise eine besonders genaue Steuerung des Metallbandvortriebs möglich ist.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Schneideinrichtung für die vorstehend beschriebene Vorrichtung, wobei diese ein insbesondere kassettenartiges Gehäuse umfasst, in dem ein auf einer Vorratsspule aufgewickeltes Metallband angeordnet ist, dessen freies Ende an einer Leerspule befestigt ist. Diese Schneideinrichtung kann einzelne oder mehrere Merkmale der in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtung aufweisen.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum sterilen Verbinden zweier Schlauchenden; und
  • 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Vorrichtung von 1.
  • 1 zeigt eine stark schematische und vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung zum sterilen Verbinden zweier Schlauchenden aus thermoplastischem Material, wobei die Vorrichtung eine Klemmeinrichtung 10 für die Schlauchenden, eine Schneideinrichtung 12 und eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in die Schneideinrichtung integrierte Heizeinrichtung umfasst.
  • Die in den 1 und 2 dargestellte Klemmeinrichtung 10 weist zwei Klemmbackenpaare 12 und 14 auf, die jeweils mit parallelen Aufnahmerillen für die Schlauchenden versehen sind. Wie insbesondere 2 zeigt, können mit Hilfe der Klemmeinrichtung 10 die Schlauchenden von zwei Kunststoffschläuchen A und B geklemmt werden, wobei die beiden Schläuche A und B aus entgegengesetzten Richtungen in die Klemmeinrichtung 10 eingeführt werden, so dass die Schlauchenden mit ihren Endabschnitten einander antiparallel überlappen. Hierbei ist zwischen den Klemmelementen 12 und 14 eine Durchtrittsöffnung vorgesehen, durch die ein Schneidelement der Schneideinrichtung 12 hindurchgeführt werden kann, um die Endabschnitte der jeweiligen Schlauchenden abzuschneiden.
  • Wie die vergrößerte Darstellung in 1 zeigt, ist die Schneideinrichtung 12 in einem kassettenartigen Gehäuse 16 angeordnet, in dem als Schneidelement ein auf einer Vorratsspule 18 aufgewickeltes Metallband 20 vorgesehen ist, das eine Länge von etwa 100 m aufweist. Ferner ist in dem Gehäuse 16 eine Leerspule 22 vorgesehen, auf der das freie Ende des Metallbandes 20 aufgewickelt ist, so dass durch Drehen der Leerspule 22 das Metallband 20 von der Vorratsspule 18 abgewickelt, über Umlenkelemente 24 und 26 geführt und auf der Vorratsspule wieder aufgewickelt wird.
  • 1 lässt gut erkennen, dass das Gehäuse 16 ähnlich einer VHS-Videokassette ausgebildet ist und an seiner Unterseite zwei Durchtrittsöffnungen für Antriebswellen 28 und 30 aufweist. Um ein Überlappen von Klemmeinrichtung 10 und Schneideinrichtung 12 zu ermöglichen, weist das Gehäuse eine sich durch das Gehäuse und bis zum Rand des Gehäuses 16 erstreckende Aussparung 32 auf, in welche die Klemmeinrichtung 10 eintauchen kann (vgl. 1), wenn die Klemmeinrichtung und die Schneideinrichtung relativ zueinander in vertikaler Richtung bewegt werden. Auf diese Weise ergibt sich eine in Draufsicht U-förmige Gestaltung des Gehäuses 16, wobei das Metallband 20 an den vorderen Schenkelenden des Gehäuses 16 aus dem Gehäuse heraus und in das Gehäuse hineingeführt ist.
  • Wie in 1 schematisch angedeutet ist, ist innerhalb der Vorrichtung eine Heizeinrichtung 34 in Form eines HF-Generators vorgesehen, die mit zwei an der Schneideinrichtung 12 vorgesehenen elektrischen Anschlüssen 36 und 38 zusammenwirkt, um den zwischen den Kontakten 36 und 38 befindlichen Bandabschnitt des Metallbandes 20 zu erwärmen, indem dieser mit einem hochfrequenten Heizstrom beaufschlagt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die beiden Anschlüsse 36 und 38 in das Gehäuse 16 integriert und als zwei voneinander beabstandete Induktionsschleifen ausgebildet, die das Metallband umgeben und mittels Induktion auf eine Temperatur von etwa 320°C erwärmen.
  • Innerhalb des als Einwegkassette ausgebildeten Gehäuses 16 ist ferner ein mittels Federkraft an das aufgewickelte Metallband 20 angestellter Inkrementalgeber 42 vorgesehen, mit dessen Hilfe eine Mikroprozessorsteuerung 44 (1) so kontrolliert werden kann, dass ein in der Vorrichtung vorgesehener Antriebsmotor 40 jeweils einen gewünschten Bandabschnitt von der Vorratsspule 18 abwickelt. Hierbei kann der Antriebsmotor 40 entweder über ein Getriebe auf die Vorratsspule 18 und die Leerspule 22 wirken. Alternativ kann der Antriebsmotor 40 lediglich auf die Leerspule 22 wirken, wobei dann für die Vorratsspule 18 eine Bremseinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein ordnungsgemäßes Abwickeln des Metallbandes sichergestellt ist.
  • In 1 bezeichnet ferner das Bezugszeichen 46 einen mechanischen Antrieb, der einerseits die Klemmelemente 12 und 14 betätigt und andererseits eine Relativbewegung (in 1 in vertikaler Richtung) zwischen Schneideinrichtung 12 und Klemmeinrichtung 10 um einen Hub von etwa 40–50 mm bewirkt.
  • Wie in 2 zu erkennen ist, ist im Bereich der Klemmeinrichtung 10 für die Klemmelemente 12 und 14 jeweils ein Schlitten 48 und 50 vorgesehen, wobei jeder Schlitten von einem Elektromagneten gegen die Kraft einer Feder in entgegengesetzte Richtungen verstellbar ist. Hierdurch können auf bekannte Weise die frisch geschnittenen Stirnflächen der Schlauchenden A und B einander fluchtend gegenüber angeordnet werden, woraufhin anschließend ein Verschweißen dieser Schlauchenden mit Hilfe des Me tallbandes erfolgen kann. Bei diesem Schweißvorgang werden die beiden Schlauchenden A und B um eine geringe Strecke aufeinander zu bewegt, um mit dem Schmelzmaterial einen Wulst zur besseren Anhäufung von Material zur Verschweißung zu erreichen.
  • Zum sterilen Verbinden zweier Schlauchenden aus thermoplastischem Material werden die beiden Schlauchenden aus entgegengesetzten Richtungen in die Klemmeinrichtung 10 eingeführt und dort festgeklemmt. Anschließend wird die Klemmeinrichtung 10 relativ zu der Schneideinrichtung 12 so bewegt, dass das gespannte Metallband 20 in den Zwischenraum der Klemmeinrichtung 10 eingeführt wird. Da das Metallband 20 zuvor mit Hilfe der Elektroden 36 und 38 in dem dazwischen liegenden Abschnitt erhitzt worden ist, werden bei diesem Vorgang die Schlauchenden steril durchtrennt, so dass jedes Schlauchende einen frisch geschnittenen Endabschnitt aufweist. Anschließend werden die in 2 erkennbaren Elektromagnete betätigt, so dass sich in 2 das obere Klemmelement 12 nach links und das untere Klemmelement 14 nach rechts bewegt, bis die Schlauchenden A und B einander fluchtend gegenüberliegen. Die beiden Schlauchenden werden anschließend in Richtung des erhitzten Metallbandes 20 angestellt (vgl. hierzu auch die Doppelpfeile in 2), so dass hierdurch die frisch geschnittenen Schlauchenden miteinander verschweißt werden, woraufhin das Metallband 20 aus der Klemmeinrichtung 10 in vertikaler Richtung entfernt wird. Nach einer kurzen Abkühlzeit können die beiden miteinander verschweißten Schlauchenden A und B aus der Klemmeinrichtung entfernt werden, wobei es gegebenenfalls noch erforderlich sein kann, durch leichtes Zusammendrücken der Schweißstelle die vollständige Rohrform wieder herzustellen.
    • 10
    Klemmeinrichtung
    12, 14
    Klemmelemente
    16
    Gehäuse
    18
    Vorratsspule
    20
    Metallband
    22
    Leerspule
    24, 26
    Umlenkelemente
    28, 30
    Antriebswellen
    32
    Aussparung
    34
    Heizeinrichtung
    36, 38
    elektrische Anschlüsse
    40
    Antriebsmotor
    42
    Inkrementalgeber
    44
    Mikroprozessorsteuerung
    46
    Antrieb
    48, 50
    Schlitten
    A, B
    Schlauchenden

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum sterilen Verbinden zweier Schlauchenden aus thermoplastischem Material, umfassend eine Klemmeinrichtung für die Schlauchenden, eine Schneideinrichtung und eine Heizeinrichtung (34), wobei die Klemmeinrichtung und die Schneideinrichtung relativ zueinander bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (12) als Schneidelement ein auf einer Vorratsspule (18) aufgewickeltes Metallband (20) aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung eine Leerspule (22) zum Aufwickeln des Metallbandes (20) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein insbesondere kassettenartiges Gehäuse (16) vorgesehen ist, in dem das auf die Vorratspule (18) aufgewickelte Metallband (20) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16) zumindest eine Durchtrittsöffnung für einen Antrieb (28, 30) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (16) eine sich durch das Gehäuse (16) und bis zum Rand des Gehäuses (16) erstreckende Aussparung (32) aufweist, die von dem Metallband (20) durchquert wird.
  6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (46) vorgesehen ist, der das Gehäuse (16) und die Klemmeinrichtung (10) relativ zueinander bewegt.
  7. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneideinrichtung (12) zwei elektrische Anschlüsse (36, 38) aufweist, um einen Abschnitt des Metallbandes (20) mit einem Heizstrom zu beaufschlagen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse (36, 38) in ein insbesondere kassettenartiges Gehäuse (16) integriert sind, in dem das auf die Vorratspule (18) aufgewickelte Metallband (20) angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Metallband (20) durch zwei voneinander beabstandete Induktionsschleifen (36, 38) hindurchgeführt ist, um den dazwischen liegenden Abschnitt des Metallbandes (20) mittels Induktion zu erwärmen.
  10. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorratsspule (18) eine Bremseinrichtung aufweist.
  11. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche 2–10, dadurch gekennzeichnet, dass für den Antrieb der Leerspule (22) ein Elektromotor (40) vorgesehen ist.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (42) vorgesehen ist, der eine Abwickelbewegung des Metallbandes (20) detektiert.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein an das Metallband unter einer mechanischen Vorspannung angelegter Inkrementalgeber (42) ist.
  14. Schneideinrichtung für eine Vorrichtung nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein insbesondere kassettenartiges Gehäuse (16), in dem ein auf einer Vorratspule (18) aufgewickeltes Metallband (20) angeordnet ist, dessen freies Ende an einer Leerspule (22) befestigt ist.
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