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Gegenstand der Erfindung ist eine Sprühvorrichtung, insbesondere eine Sprühvorrichtung für medizinische Zwecke, die in der Chirurgie zur Reinigung von Gewebearealen Verwendung finden soll.
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Medizinische Sprühsysteme (Lavagesysteme) werden in der Chirurgie in breitem Umfang eingesetzt, um Gewebeareale zu reinigen. Insbesondere bei der Implantation von Gelenkendoprothesen und bei septischen Revisionen sind Lavagesysteme von wesentlicher Bedeutung (siehe auch R. M. Sherman et al.: The rose of lavage in preventing hemodynamic and blood-gas changes during demented arthroplasty, J. Bone Joint. Surg. 1983; 65-A: 500–506.; S. J. Breusch et al.: Zementierte Hüftendoprothetik: Verminderung des Fettembolierisikos in der zementierten Hüftendoprothetik mittels gepulster Druckspülung. Orthopädie 2000; 29: 578–586.; S. J. Breusch et al.: Lavage technique in THA: Jet-lavage Produces Retter Cement Penetration Than Syringe-Lavage in the Proximal Femur. J. Arthroplasty. 200; 15(7): 921–927; R. J. Byrick et al.: High-volume, high Pressure pulsatile lavage during cemented arthroplasty. J. Bone Joint Surg. 1989; 81-A: 1331–1336.; J. Christie et al.: Medullary lavage reduces embolic phenomena and cardiopulmonary changes during cemented hemiarthorplasty. J. Bone Joint Surg. 1995; 77-B: 456–459). Die Reinigung der Gewebeareale erfolgt bei der Lavage durch Sprühstöße mit geeigneten Spülflüssigkeiten, wie isotonischer Kochsalzlösung. Üblich sind dabei bis zu mehreren tausend Sprühstößen pro Minute.
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Gepulste Lavagesysteme sind seit langem bekannt. Beispiele hierfür sind in den Patentschriften
US 4,583,531 ,
US 4,278,078 und
US 5,542,918 beschrieben. Die gegenwärtig im Markt befindlichen Lavagesysteme werden durch Elektromotoren (zum Beispiel interPulse
® Jet lavage der Firma Stryker GmbH & Co. KG) oder durch Druckluft (zum Beispiel PALAVAGE
® von Heraeus Medical GmbH) angetrieben.
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Bei den druckluftgetriebenen Systemen wird üblicherweise ein Druckluftmotor zum Antrieb eingesetzt. Bei den meisten Systemen handelt es sich dabei um einen Lamellen-Druckluftmotor. Der Druckluftmotor erzeugt eine Drehbewegung, die dann in eine oszillierende, lineare Bewegung umgesetzt wird. Die oszillierende, lineare Bewegung wird genutzt, um jeweils kleinen Volumina des Spülmediums einen Impuls zu verleihen. Dabei wird üblicherweise mindestens eine Membran zwischen dem Antrieb und dem Zulauf der Spülflüssigkeit angeordnet, um die Impulse auf die Spülflüssigkeit übertragen zu können. Dadurch entstehen Sprühstöße. Bei hohen Pulszahlen von 2000 bis 3000 Impulsen pro Minute werden dabei Volumina im Bereich von mehreren hundert Millilitern Spülflüssigkeit versprüht. Das bedeutet, dass der Druckluftmotor sehr präzise gefertigt sein muss, um entsprechend hohe Drehzahlen zu tolerieren. Weiterhin muss eine entsprechend stabile Lagerung vorhanden sein. Aus diesen Gründen ist der Druckluftmotor bei üblichen Druckluft-getriebenen Lavage-Systemen das technisch aufwändigste Bauteil. Im Allgemeinen wird daher der Druckluftmotor in einem Handgriff aus Metall oder anderen Langzeit-stabilen Materialien angeordnet, so dass dieses Bauteil mehrfach nach entsprechender Aufbereitung und Sterilisation genutzt werden kann.
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Bewährt haben sich auch Batterie-betriebene Lavage-Systeme. Es muss jedoch immer ein großer Batterieblock mitgeführt werden, der jedoch naturgemäß eine begrenzte Ladungskapazität hat. Druckluft-getriebene Lavage-Systeme haben dagegen den Vorteil, dass Druckluft im Operationssaal unlimitiert zur Verfügung steht und damit beliebig lange Spülflüssigkeit versprüht werden kann, ohne dass die Energiezufuhr begrenzt ist. Problematisch ist dabei jedoch, dass immer ein Druckluftschlauch das Lavage-System mit der stationären Druckluftleitung verbinden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Sprühvorrichtung für medizinische Zwecke bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist und möglichst weitestgehend aus Spritzgussteilen gefertigt werden kann. Ferner sollte die Sprühvorrichtung leicht sein und ohne einen Schlauchanschluss für Druckluft betrieben werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sprühvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
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Die erfindungsgemäße Sprühvorrichtung weist eine Antriebseinheit auf, bei der es sich um einen Kolbenvibrator handelt.
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Bevorzugt wird dieser Kolbenvibrator mit Druckgas angetrieben. Besonders bevorzugt wird der Kolbenvibrator mittels einer Gaspatrone angetrieben. Als Gaspatrone kommen alle mit ungiftigen Gassen gefüllten Patronen, insbesondere Metallpatronen in Frage. Besonders geeignet sind mit flüssigem Kohlendioxid gefüllte Patronen, da Kohlendioxid ungiftig, nicht brennbar, nicht explosiv und kostengünstig ist. Mit flüssigem Kohlendioxid lässt sich ein großes Gasvolumen in kleinen Patronen speichern.
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Eine Möglichkeit, die Gaspatrone zu öffnen, besteht darin, einen Stechdorn vorzusehen, auf den die Gaspatrone zubewegt wird. Dies kann durch Drehen der Gaspatrone erfolgen, z. B. in einem Gewinde, oder aber auch durch eine einfache geradlinige Bewegung auf den Stechdorn zu. Die Gaspatrone sollte dann durch geeignete Mittel, wie z. B. ein Gewinde an ihrer Position gehalten werden.
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Zwischen Gasversorgung und Kolbenvibrator ist bevorzugt ein Absperrorgan angeordnet, das den Gasstrom unterbricht. Denkbar sind unterschiedliche Arten Absperrorgane, wie z. B. ein Schieber oder Drehventil, wobei ein Drehventil bevorzugt ist. Besonders bevorzugt ist das Absperrorgan mit einer Betätigungsvorrichtung verbunden oder ist in diese integriert. Die Betätigungsvorrichtung ist bevorzugt derart mit weiteren Bauelementen kombiniert, dass sie sich nach Betätigung immer automatisch in die Ruheposition zurückbewegt, in der kein Gas zum Kolbenvibrator transportiert wird, zurückkehrt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Betätigungsvorrichtung ist ein Hebel, der mit einem Drehventil in Verbindung und unter Federspannung steht. Um einen Gasstrom zur Antriebseinheit zu ermöglichen, muss der Hebel gedrückt werden. Wird der Hebel losgelassen, so wird er durch die Federkraft zurück in die Ruheposition gebracht.
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Der Körper der Sprühvorrichtung kann unterschiedliche Formen haben. Als vorteilhaft haben sich pistolenförmige Sprühvorrichtungen erwiesen, da sie gut mit einer Hand zu halten und zu betätigen sind. Die Betätigungsvorrichtung ist in diesem Fall bevorzugt als Abzug ausgebildet. Der Anwender hält die Sprühvorrichtung am Griff, während die Gaspatrone sicher von dem Körper aufgenommen wird. Auf diese Weise ist es nicht möglich, dass der Anwender mit der Gaspatrone in Berührung kommt, die sich nach dem Öffnen beim Austritt des komprimierten Gases abkühlt.
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Der Kolbenvibrator enthält vorzugsweise einen Hohlzylinder mit einem Hohlzylinderabschnitt mit größerem Durchmesser und einem zweiten Hohlzylinderabschnitt mit kleinerem Durchmesser.
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Ein Kolben, der ebenfalls zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, ist in dem Hohlraum des Hohlzylinders angeordnet. Normalerweise handelt es sich hierbei um Bauelemente mit rundem Durchmesser. Da sich der Kolben aber nicht drehen muss, sind durchaus auch Bauelemente mit mehreckigem Querschnitt denkbar. Der Abschnitt des Kolbens mit größerem Durchmesser ist so an den Außenumfang angepasst, dass er mit seinem Außenumfang gasdicht gegen den Innenumfang des Hohlzylinders abdichtet.
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Der Kolben weist eine axiale Bohrung aus, die vom breiten Ende des Kolbens in den Abschnitt mit geringerem Durchmesser führt, wo sie endet. Der Kolben weist ferner zwei Querbohrungen auf, die von der axialen Bohrung nach außen führen. Der Hohlzylinder ist ebenfalls mit einer Bohrung versehen, die an eine Gaszufuhr angeschlossen ist. Ist der Kolben in den Hohlraum geschoben, so steht eine der Querbohrungen mit dem Hohlraum in Verbindung, während diese Querbohrung im vorgeschobenen Zustand geschlossen ist. Im vorgeschobenen Zustand wird kann dann über die zweite Querbohrung Druck nach außen abgelassen werden. Wird nun Druckgas zugeführt, so wird der Kolben in eine translatorische Axialbewegung mit selbststätiger Umsteuerung an den Totpunkten, d. h. in eine Vibrationsbewegung versetzt.
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Der Kolben schlägt im vorgeschobenen Zustand mit einem Ende gegen die Membran, die zwischen Sprüheinheit und Antriebseinheit angeordnet ist. Bevorzugt hat dieses Ende eine stumpfe Form, ist z. B. halbkugelförmig, um die Membran nicht zu beschädigen. Ein abgerundeter Schlagkopf kann auch als vom Kolben getrenntes Bauelement ausgebildet und am Kolben befestigt sein.
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Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine Druckluftzuleitungen notwendig sind und trotzdem ein kraftvoller Sprühstrahl möglich ist. Durch die Verwendung von Druckgaspatronen gibt es auch keine Brand- oder Explosionsgefahr, wie sie bei elektrischen Antriebsvorrichtungen vorkommen kann. Schwere Batterie- oder Akkumulatorblöcke sind ebenfalls nicht erforderlich.
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Die erfindungsgemäße Sprühvorrichtung kann auch gut als Einmalartikel gefertigt werden, da sie einfach aufgebaut ist und alle wesentlichen Teile mittels Spritzguss gefertigt werden können.
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Sprühvorrichtung mit Antriebeinheit und Sprühkopf im Teilschnitt.
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2 einen Kolbenvibrator einer Antriebseinheit einer erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung im Schnitt.
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3 eine Antriebseinheit einer erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung im Schnitt.
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1 zeigt eine Sprühvorrichtung, insbesondere für medizinische Zwecke mit einer Antriebseinheit A und einer Sprüheinheit B. Die Sprüheinheit B wird über Schläuche C mit einer geeigneten Spülflüssigkeit versorgt. Die Sprüheinheit ist durch eine Membran von der Antriebseinheit A getrennt. Über diese Membran werden durch die Antriebseinheit A erzeugte Pulse auf die Spülflüssigkeit übertragen und durch die Sprüheinheit B ausgegeben. Die Antriebseinheit A ist in einem Gehäuse D angeordnet, das die Form eines Pistolengriffs hat. Mit Hilfe eines Hebels E wird die Sprühvorrichtung betätigt und die Antriebseinheit A mit Druckgas aus einer Gaspatrone F beaufschlagt. Das Gehäuse D kann ein- oder mehrteilig aufgebaut sein. Bevorzugt ist es aus mindestens zwei Teilen aufgebaut, einen inneren Teil, den sogenannten Druckkörper, welcher die Bauelemente zur Erzeugung der Vibration enthält und einen äußeren Teil, der als Griff dient und die beweglichen Teile weitestgehend nach außen abschirmt. Die Antriebeinheit A ist durch geeignete Mittel in dem Gehäuse befestigt. So kann sie zum Beispiel durch ein Außengewinde in ein Innengewinde des Gehäuses geschraubt sein. Es sind aber auch andere Befestigungsmittel denkbar. Weiterhin kann sie auch gleich in das Teil, welches die Bauelemente zur Erzeugung der Vibration enthält, integriert sein.
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Bei der Antriebseinheit handelt es sich um einen Kolbenvibrator, wie er in 2 dargestellt ist. Der Kolbenvibrator enthält einen Hohlzylinder 1 mit zwei Abschnitten 2, 3 unterschiedlichen Durchmessers. Es erweist sich von Vorteil, wenn der Abschnitt 2 mit größerem Durchmesser länger als der Abschnitt 3 mit kleinerem Durchmesser ist. In dem Hohlraum des Hohlzylinders ist ein Kolben 8 bewegbar angeordnet, der ebenfalls zwei Abschnitte 9, 10 mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Auch hier ist ein Abschnitt, jedoch der Kolbenabschnitt 10 mit kleinerem Durchmesser länger als der Abschnitt 11 mit größerem Durchmesser. Auf diese Weise wird zwischen Kolben 8 und Hohlzylinder 1 ein Hohlraum 14 gebildet.
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Eine Bohrung 6 verbindet diesen Hohlzylinderabschnitt 2 mit größerem Durchmesser mit einer Druckgaszuführung. Im Bereich des Hohlzylinders wird diese Zuführung durch eine Längsnut 4 in dem Außenumfang des Hohlzylinders gebildet. In den Kolben ist eine axiale Bohrung 11 eingelassen, die durch den Kolbenabschnitt 9 mit größerem Durchmesser geführt ist und als Sackloch im zweiten Kolbenabschnitt 10 endet. Von dieser axialen Bohrung 11 ausgehend und senkrecht zu dieser führen zwei weitere Bohrungen 12 und 13 durch die Kolbenwand nach außen. Wird nun über die Längsnut 4 und durch die Öffnung 6 Gas in den Hohlraum des Hohlzylinders gegeben, so strömt das Gas durch die Bohrung 13 und die axiale Bohrung 11 aus dem Kolben in einen zweiten Hohlraum 15. In dem zweiten Hohlraum 15, der durch die Hohlzylinderwände und eine Kappe 7 begrenzt wird, baut sich Druck auf und schiebt den Kolben 8 in Richtung Membran. Sobald die Bohrung 13 sich in den Hohlzylinderabschnitt 10 bewegt hat, kann kein Gas mehr einströmen. Dafür liegt dann die Bohrung 14 frei und der Druck, der in der axialen Bohrung 11 und dem zweiten Hohlraum 15 vorliegt, kann abgelassen werden. Der Druck, der immer noch dem ersten Hohlraum 14 vorhanden ist, übt eine Kraft auf den Kolben 8 aus und schiebt diesen zurück in Richtung Kappe 7. Auf diese Weise wird der Kolben in eine Vibrationsbewegung versetzt.
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3 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung im Schnitt. Der Hohlzylinder 1 ist in dem Gehäuse der Sprühvorrichtung fixiert. Eine Druckgaspatrone ist an eine Druckgaszuführung 16 angeschlossen. Der Gasstrom fließt an einem Strömungsminderer 17 vorbei zu einem Drehventil 18. Das Drehventil 18 kann durch einen Hebel 19 betätigt werden, der die Form eines Abzugs einer Pistole hat. Dieser Hebel 19 steht unter Federdruck, so dass er sich nach Betätigung automatisch wieder in die Ruheposition zurückbewegt, in der der Gasstrom unterbrochen ist. Wird der Hebel 19 betätigt, stellt sich das Drehventil 18 so, dass Gas zum Kolbenvibrator strömt, welcher in eine Vibrationsbewegung versetzt wird. Aus Sicherheitsgründen steht der Gasraum hinter dem Drehventil 18 mit zwei Sicherheitsventilen 20 in Verbindung. Über diese Ventile 20 wird Gas abgelassen, falls sich ein zu hoher Druck im Gasraum aufbauen sollte. Die Verbindung zwischen Gasraum und Sicherheitsventilen kann durch eine zweite Längsnut 5 im Hohlzylinder 1 der Antriebseinheit gewährleistet sein, wie sie in 2 dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Antriebseinheit
- B
- Sprüheinheit
- C
- Schläuche
- D
- Gehäuse
- E
- Hebel
- F
- Druckgaspatrone
- 1
- Hohlzylinder
- 2
- Erster Hohlzylinderabschnitt
- 3
- Zweiter Hohlzylinderabschnitt
- 4
- Längsnut
- 5
- Längsnut
- 6
- Bohrung
- 7
- Kappe
- 8
- Kolben
- 9
- Erster Kolbenabschnitt
- 10
- Zweiter Kolbenabschnitt
- 11
- Axiale Bohrung
- 12
- erste Bohrung
- 13
- zweite Bohrung
- 14
- Hohlraum
- 15
- Hohlraum
- 16
- Druckgaszuführung
- 17
- Strömungsminderer
- 18
- Drehventil
- 19
- Hebel
- 20
- Sicherheitsventile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4583531 [0003]
- US 4278078 [0003]
- US 5542918 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- R. M. Sherman et al.: The rose of lavage in preventing hemodynamic and blood-gas changes during demented arthroplasty, J. Bone Joint. Surg. 1983; 65-A: 500–506 [0002]
- S. J. Breusch et al.: Zementierte Hüftendoprothetik: Verminderung des Fettembolierisikos in der zementierten Hüftendoprothetik mittels gepulster Druckspülung. Orthopädie 2000; 29: 578–586 [0002]
- S. J. Breusch et al.: Lavage technique in THA: Jet-lavage Produces Retter Cement Penetration Than Syringe-Lavage in the Proximal Femur. J. Arthroplasty. 200; 15(7): 921–927 [0002]
- R. J. Byrick et al.: High-volume, high Pressure pulsatile lavage during cemented arthroplasty. J. Bone Joint Surg. 1989; 81-A: 1331–1336 [0002]
- J. Christie et al.: Medullary lavage reduces embolic phenomena and cardiopulmonary changes during cemented hemiarthorplasty. J. Bone Joint Surg. 1995; 77-B: 456–459 [0002]
