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Die Erfindung betrifft ein Gegendorn-Kupplungselement, ein Dorn-Kupplungselement sowie ein Kupplungssystem für ein geschlossenes Fluidtransfersystem.
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Viele im Substanzen, die als Injektionen oder in vergleichbarer Zuführungsform verabreicht werden, wie CMR-Arzneimittel, die beispielsweise in der Krebstherapie eingesetzt werden und bei ihrer therapeutischen Anwendung vor allem auf die Schädigung wachstumsintensiver Tumorzellen gerichtet sind, weisen außerhalb der eigentlichen Therapieanwendung ein erhebliches Gefährdungspotential auf. So sind solchen Substanzen bedingt durch ihren Wirkmechanismus zum Teil selbst krebserzeugend, weshalb der Kontakt mit nicht in Therapie befindlichen Personen zu vermeiden ist. Für CMR-Arzneimittel werden daher bei der Herstellung applikationsfertiger Zubereitungen vermehrt geschlossene Medikamententransfersystem, sogenannte „Closed System Transfer Devices“ oder auch CSTDs eingesetzt. Wichtiger Bestandteil solcher CSTDs sind Kupplungssysteme, die den sicheren Transfer von CMR-Arzneimitteln oder anderen Substanzen ermöglichen und nach dem Trennen der Verbindung trocken abschließen, um so die Umgebung vor einer Kontamination, z.B. durch Leckagen oder Tropfenbildung auf den Oberflächen der Kupplungselemente, zu schützen.
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Kupplungssystem dieser Art werden im Allgemeinen mit den Begriffen „dry connection“, „automatic self-sealing technology“ oder „closed connection“ in Verbindung gebracht und essentiell für die Realisierung geschlossener Fluidtransfersysteme.
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Ein bekanntes Kupplungssystem umfasst ein Gegendorn-Kupplungselement sowie ein Dornkupplungselement, bei dem in einem Kupplungszustand ein Dorn des Dorn-Kupplungselements einen Gegendorn eines Gegendorn-Kupplungselementes entgegen einer Federkraft in eine Gegendornaufnahme bewegt, so dass die Öffnungen des Dorns in die Gegendornaufnahme hineinragen und zusammen mit dem Gegendorn einen Fluidkanal ausbilden, der durch die Gegendornaufnahme läuft. Nachteilig ist hierbei allerdings, dass die in der Gegendornaufnahme befindliche Metallfeder, die die Gegendornaufnahme im entkoppelten Zustand über den Gegendorn verschließt, im Kupplungszustand mit dem durch den Fluidkanal strömenden Fluid in Kontakt steht. Zudem weist der gebildete Fluidkanal durch das den Gegendorn und die Feder beinhaltende Volumen der Gegendornaufnahme ein hohes Priming- und Residualvolumen auf. Letztlich sind rückversetzte Komponenten der Kupplungselemente bzw. durch diese gebildete Vertiefungen für eine Desinfektion nur schwer zugänglich.
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In Anbetracht der mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gegendorn-Kupplungselement, ein Dorn-Kupplungselement sowie ein Kupplungssystem für ein geschlossenes Fluidtransfersystem bereitzustellen, durch die ein Fluidkanal mit reduzierten Priming- und Residualvolumen realisiert und ein Kontakt zwischen metallischen Komponenten und dem Fluid reduziert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Gegendorn-Kupplungselement für ein geschlossenes Fluidtransfersystem nach Anspruch 1, ein Dorn-Kupplungselement für ein geschlossenes Fluidtransfersystem nach Anspruch 12 sowie ein Kupplungssystem für ein geschlossenes Fluidtransfersystem nach Anspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß umfasst das Gegendorn-Kupplungselement für ein geschlossenes Fluidtransfersystems zur Aufnahme eines Dorns eines Dorn-Kupplungselements zum Fluidaustausch einen Dornaufnahmeabschnitt mit einer über einen in einer Gegendornaufnahme geführten Gegendorn verschließbaren Aufnahmeöffnung, wobei der Dornaufnahmeabschnitt im Bereich der Aufnahmeöffnung zumindest eine Fluidöffnung aufweist. In einem Kupplungszustand kann ein Fluidaustausch über zumindest einen Fluidkanal zwischen einer Außenwandung der Gegendornaufnahme und einer der Außenwandung der Gegendornaufnahme zugewandten Innenwandung des Gegendorn-Kupplungselements über die zumindest eine Fluidöffnung stattfinden, wobei der Gegendorn die Gegendornaufnahme gegen ein Eindringen eines Fluids in dem Kupplungszustand abdichtet.
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Der Fluidaustausch erfolgt somit nicht über das Innere der Gegendornaufnahme, da dieses durch den Gegendorn abgedichtet wird. Vielmehr wird als Fluidkanal ein Bereich, der zwischen einer Außenwandung der Gegendornaufnahme und einer dieser Wandung gegenüberliegenden Innenwandung des Gegendorn-Kupplungselements ausgebildet wird, genutzt, der über die Fluidöffnung des Dornaufnahmeabschnitts zugänglich ist. Die Zugänglichkeit wird dadurch geschaffen, dass der Gegendorn in einem Kupplungszustand in eine Position bewegt wird, in der er die die Fluidöffnung im Bereich Aufnahmeöffnung des Dornaufnahmeabschnitts nicht mehr verschließt, d.h. erst nach Einführen des Dorns des Dorn-Kupplungselements in den Dornaufnahmeabschnitt eine Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal und einer Dornöffnung des Dorns des Dorn-Kupplungselements zulässt. Bevorzugt wird der Gegendorn im anwendungsgerechten Einsatz über den Dorn des Dorn-Kupplungselements in diese dem Kupplungszustand entsprechende Position bewegt. Grundsätzlich können aber auch andere Komponenten des Dorn-Kupplungselements die Positionsänderung des Gegendorns bewirken. Zudem kann eine Bewegung auch über Zwischenelemente indirekt veranlasst werden.
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Die Ausbildung des Fluidkanals zwischen einer Außenwandung der Gegendornaufnahme und einer ihr zugewandten Innenwandung des Gegendorn-Kupplungselements kann eine nahezu beliebige Ausprägung in Hinblick auf das ausbildbare Volumen aufweisen. Im Sinne der Reduzierung des Priming- und Residualvolumens bietet sich dabei aber insbesondere die Möglichkeit, die zwischen den Wandungen gebildeten Spalt und damit das Volumen des Fluidkanals gering zu halten. Dies gilt gleichermaßen für die Breite des Fluidkanals in Bezug auf eine Umfangsrichtung der Gegendornaufnahme. Mit anderen Worten ist die Volumenausprägung des Fluidkanals weitestgehend unabhängig vom Bauraum weiterer Funktionskomponenten. Im Gegensatz dazu kann das Volumen eines durch die Gegendornaufnahme geführten Fluidkanals nicht ohne Berücksichtigung des Bauraums für die Elemente der Gegendornführung, wie beispielsweise die Metallfeder, sowie den Gegendorn selbst gewählt werden. Die weitest gehende Unabhängigkeit des Fluidkanalvolumens durch den erfindungsgemäßen Fluidkanal ist lediglich dahingehend beschränkt, dass dieser zumindest die Distanz zwischen der Fluidöffnung im Bereich der Aufnahmeöffnung und einem Ende des Fluidkanals überbrücken muss.
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Eine Außenwandung der Gegendornaufnahme kann durch die äußerste Außenwandung der Gegendornaufnahme oder eine hierzu in Richtung der ihr gegenüberliegenden Innenseite des Gegendorn-Kupplungselements rückversetzte Außenwandung, wie ein Nutboden, sein. Hierdurch können in einfacher Weise durch Austausch von Gegendornaufnahme mit unterschiedlicher Konturierung verschiedene Fluidkanäle ausbildbar sein.
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Komponenten innerhalb der Gegendornaufnahme kommen nicht mit dem auszutauschenden Fluid in Kontakt. Somit kann es weder zu Reaktionen mit dem Fluid, noch zu einem Ausschwemmen von Reaktionsprodukten oder anderen in der Gegendornaufnahme befindlichen Partikeln, die sich beispielsweise durch durch die Gegendornbewegung bedingten Abrieb bilden können, kommen.
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Bevorzugt ist die zumindest eine Fluidöffnung radial in Bezug auf eine die Aufnahmeöffnung durchlaufende Achse angeordnet.
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Eine die Aufnahmeöffnung durchlaufende Achse ist eine Achse, die innerhalb der Aufnahmeöffnung liegt, diese also nicht schneidet. Mit anderen Worten kann die die Aufnahmeöffnung durchlaufende Achse auch mit der Längsachse der Aufnahmeöffnung in Verbindung gebracht werden, wobei beide Achsen aber nicht identisch sein müssen. Beispielsweise kann die die Aufnahmeöffnung durchlaufende Achse auch gegenüber der Längsachse einen Anstellwinkel aufweisen.
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Durch die radiale Anordnung der Fluidöffnung kann die Dornaufnahme während des Kupplungsvorgangs stetig abgedichtet werden, da diese bis zur Öffnung der Fluidöffnung bei entsprechender Dimensionierung sowohl den Gegendorn als auch der Dorn aufnimmt.
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In einer Weiterbildung wird der Dornaufnahmeabschnitt im Bereich der Aufnahmeöffnung mittels eines Dichtelements, insbesondere mittels eines Dichtelements aus einem Elastomer, gebildet.
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Das Dichtelement ermöglicht eine fluiddichte Bewegung des Gegendorns sowie des aufzunehmenden Dorns in dem Dornaufnahmeabschnitt. Durch eine elastische Ausbildung des Dichtelements kann sich dieses an Formunterschiede, wie sie fertigungsbedingt auftreten könne, anpassen. Elastomere stellen entsprechende Eigenschaften bei guter und kostengünstiger Verfügbarkeit bereit.
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In einer Ausgestaltung bildet der Dornaufnahmeabschnitt die Aufnahmeöffnung durch zumindest ein austauschbares Aufnahmeelement aus.
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Gegenüber einer integralen Ausbildung mit der Gegendornaufnahme und/oder dem Gehäuse des Gegendornkupplungselements weist ein austauschbares Aufnahmeelement den Vorteil einer flexiblen Änderungs- und/oder Austauschmöglichkeit des Aufnahmeelements auf. Dies betrifft insbesondere ein Austauscherfordernis bei geänderten Ausführungen von Gegendorn und/oder Dorn sowie den Ersatz fehlerhafter Dornaufnahmeabschnitte im Bereich der Aufnahmeöffnung bzw. entsprechender Aufnahmeelemente.
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Die Aufnahmeöffnung kann auch durch mehrere Aufnahmeelemente gebildet werden, wie einen oberen und unteren Aufnahmering zur Ausbildung einer ringförmigen Fluidöffnung.
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Bevorzugt verläuft der Fluidkanal linienförmig zwischen der Außenwandung der Gegendornaufnahme und der Außenwandung der Gegendornaufnahme zugewandten Innenwandung des Gegendorn-Kupplungselements.
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Der Fluidkanal weist somit in seiner Verbindungsrichtung zwischen der Fluidöffnung und einem anderen Ende des Fluidkanals mit einer Öffnung zum Fluidaustausch eine überwiegend geringere Breite als Länge auf. Der Begriff „überwiegend“ kann einer von der Linienform abweichenden geometrischen Ausgestaltung der beidseitigen Öffnungsbereiche geschuldet sein. Bei einer geradlinigen Ausprägung der Linienform des Fluidkanals wird das auszutauschende Fluid keinen konturbedingten Strömungsstörungen unterworfen und kann insbesondere auf kürzestem Weg zwischen der Fluidöffnung und der Öffnung am anderen Ende zum Fluidaustausch geführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung verläuft der Fluidkanal zumindest abschnittsweise ringförmig zwischen der Außenwandung der Gegendornaufnahme und der der Außenwandung der Gegendornaufnahme zugewandten Innenwandung des Gegendorn-Kupplungselements.
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Der Fluidkanal verläuft somit zumindest abschnittsweise vollumfänglich in Bezug auf eine Gegendornführungsrichtung, um die sich in radialer Richtung ein Umfang der Gegendornaufnahme über die Länge der Gegendornführung ausbildet. Hierdurch wird das Fluidkanalvolumen erhöht, so dass größere Fluidmengen in kürzerer Zeit ausgetauscht oder grundsätzlich auch gespeichert werden können. Vorzugsweise verläuft der Fluidkanal über den gesamten Bereich, bei dem sich die Außenwandung und die der Außenwandung zugewandte Innenwandung gegenüberliegen, ringförmig, um diesen Vorteil möglichst weitestgehend zu nutzen.
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Bevorzugt weist der Dornaufnahmeabschnitt im Bereich der Aufnahmeöffnung mehrere Fluidöffnungen auf, die zumindest entlang des Aufnahmeöffnungsumfangs in regelmäßigen Abständen verteilt sind.
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Der aufzunehmende Dorn kann hierzu korrespondierende, insbesondere seitliche Dornöffnungen aufweisen, so dass jeder Fluidöffnung einer Dornöffnung zuordenbar ist. Die Fluidöffnungen münden in einen Fluidkanal oder mehrere Fluidkanäle. Die Anzahl der Fluidöffnungen kann aber auch höher sein, als die Anzahl der Dornöffnungen. Mit höherer Anzahl der Fluidöffnungen steigt die Wahrscheinlichkeit, dass eine Dornöffnung im Kupplungszustand so positioniert wird, dass sie mit einer Fluidöffnung und somit mit dem Fluidkanal in fluider Verbindung steht.
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Durch die Anordnung mehrerer Fluidöffnungen entlang des Umfangs der Aufnahmeöffnung, an die sich separate Fluidkanäle anschließen, können diese kann auch wahlweise genutzt werden.
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Eine regelmäßige Beabstandung der Fluidöffnungen bietet sich sowohl aus fertigungstechnischer Sicht als auch im Hinblick auf eine möglichst hohe Überdeckungswahrscheinlichkeit an.
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In einer Ausgestaltung weist der Dornaufnahmeabschnitt im Bereich der Aufnahmeöffnung eine entlang des Aufnahmeöffnungsumfangs ringförmig ausgebildete Fluidöffnung auf.
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Hieran können sich einzelne Fluidkanäle anschließen oder gleichermaßen ein ringförmiger Kanal im Anschluss ausgebildet sein. Eine Dornöffnung kann somit in Umfangsrichtung der Aufnahmeöffnung auf Höhe der Fluidöffnung oder auf einer Höhe zum Fluidaustausch über die Aufnahmeöffnung beliebig positioniert werden.
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In einer Weiterbildung weist der Dornaufnahmeabschnitt im Bereich der Aufnahmeöffnung mehrere Fluidöffnungen auf, die zumindest in einer axialen Richtung der Aufnahmeöffnung in vorbestimmten Abständen verteilt sind.
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Dadurch kann eine aufzunehmende Dornöffnung oder aufzunehmende Dornöffnungen im Kupplungszustand auch bei Verwendung unterschiedlicher Erstreckungstiefen eines Dorns in den Dornaufnahmeabschnitt und/oder unterschiedlichen Positionierungen der Dornöffnung oder Dornöffnungen in Erstreckungsrichtung in dem Dornaufnahmeabschnitt in fluide Verbindung mit der Fluidöffnung gebracht werden. Auch kann hierüber die Nutzung unterschiedlicher Fluidkanäle zum Fluidaustausch realisiert werden. Insbesondere können nicht zu nutzende Fluidkanäle in Erstreckungsrichtung der Aufnahmeöffnung, also entlang ihrer Längsachse, im Kupplungszustand jeweils durch den Gegendorn und/oder den aufgenommenen Dorn verschlossen werden.
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Bevorzugt umfasst das Gegendorn-Kupplungselement ein Positionierelement, um eine definierte Positionierung zumindest einer Dornöffnung des aufzunehmenden Dorns des Dorn-Kupplungselements gegenüber der zumindest einen Fluidöffnung des Dornaufnahmeabschnitts im Bereich der Aufnahmeöffnung zu ermöglichen.
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Beispielsweise weist das Gegendorn-Kupplungselement an seinem äußeren Umfang einen vorstehenden Führungsabschnitt auf, entlang dessen eine Dorn-Kupplungselement zum Erreichen eine Kupplungszustands nur bewegt werden kann, wenn dieses mit einer zum vorstehenden Führungsabschnitt korrespondierenden Nut mit dem Führungsabschnitt in Eingriff gebracht wird. Alternativ oder ergänzend kann die zur Kupplung einem Dorn-Kupplungselement zugewandte Seite des Gegendornkupplungselements einen Führungsstift aufweisen, der mit einer Führungsstiftaufnahme des Dorn-Kupplungselements in Überdeckung zu bringen ist.
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In einer Ausgestaltung ist der Gegendorn in der Gegendornaufnahme durch ein Federelement, insbesondere eine Metallfeder oder eine Elastomerfeder, in eine Schließstellung bewegbar.
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Durch die Verwendung von Federelementen, die eine Federkraft in Richtung des Dornaufnahmeabschnitts auf den Gegendorn aufbringen, wird dieser stetig in die Aufnahmeöffnung gedrängt. Sofern kein Dorn in den Dornaufnahmeabschnitt bewegt wird, dichtet der Gegendorn die Aufnahmeöffnung somit automatisch ab. Wird die Federkraft über das Einführen eines Dorns überwunden, so wird der Gegendorn zwar entgegen der Federkraft bewegt, verbleibt jedoch in einer Kontaktstellung mit dem die Bewegung initiierenden Element.
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Metallfedern bieten aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit und werkstoffbedingten über weite Bereiche konstanten Stabilitätseigenschaften weitreichende Vorteile.
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Elastomerfedern sind ebenso gut verfügbar und flexibel in ihrer Geometrieausgestaltung. Je nach Belastungsschemata und Umgebungsbedingungen bieten Elastomerfedern gegenüber Metallfedern auch Gewichtsvorteile. Zudem kann bei nicht auszuschließendem Kontakt mit einem Fluid ein Federwirkstoff mit geringerer Reaktionsneigung mit dem Fluid gewählt werden.
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Die Erfindung ist auch auf ein Dorn-Kupplungselement für ein geschlossenes Fluidtransfersystems zur Einbringung eines Dorns zum Fluidaustausch in ein Gegendorn-Kupplungselement, wie vorstehend beschreiben, gerichtet, wobei der Dorn zumindest eine seitliche Dornöffnung zum Fluidaustausch aufweist.
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Wird der Dorn bei einer Kupplung des Dorn-Kupplungselements mit einem Gegendorn-Kupplungselement in den Dornaufnahmeabschnitt des Gegendorn-Kupplungselements eingeführt, kann der Dorn in einem Kupplungszustand durch die zumindest eine seitliche Dornöffnung mit zumindest einer Fluidöffnung des Dornaufnahmeabschnitts in Überdeckung oder zumindest in eine fluide Verbindung gebracht werden.
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Bevorzugt der Dorn in Umfangs- und/oder Axialrichtung mehrere Dornöffnungen auf.
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Somit können mehrere Fluidkanäle ansteuerbar sein oder zumindest eine Überdeckungswahrscheinlichkeit erhöht werden. Zudem erhöht sich auch die Kompatibilität mit unterschiedlich ausgestalteten Dornaufnahmeabschnitten, insbesondere hinsichtlich der Positionierung der dornaufnahmeabschnittseitigen Fluidöffnungen und/oder deren Dimensionierung.
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In einer Weiterbildung ist die zumindest eine Dornöffnung in Umfangsrichtung im Wesentlichen ringförmig ausgebildet.
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Der Begriff „im Wesentlichen“ bezieht sich darauf, dass der im Kupplungszustand dem Gegendorn zugewandte Dornbereich zur Ausbildung einer Begrenzung der ringförmigen Ausbildung der Dornöffnung einer Anbindung an den Dorn bedarf. Die Anbindung kann beispielsweise über eine innenliegende Verbindungsstruktur und/oder äußere Verbindungsstege des Dorns realisiert werden. Äußere Verbindungsstege unterbrechen die Ringform der Dornöffnung, ohne dabei jedoch die Funktionalität der Ringform wesentlich zu beeinträchtigen.
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Die Ringform reduziert die Anforderungen an eine Positioniergenauigkeit. Zudem kann eine größere Öffnungsfläche zum Fluidaustausch bereitgestellt werden.
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Die Erfindung ist zudem auch auf ein Kupplungssystem für ein geschlossenes Fluidtransfersystem gerichtet, die ein erfindungsgemäßes Gegendorn-Kupplungselement sowie ein erfindungsgemäßes Dorn-Kupplungselement umfasst.
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Die Vorteile ergeben sich analog zu den vorherigen Ausführungen zum Gegendorn-Kupplungselement sowie zum Dorn-Kupplungslement.
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Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung werden nachfolgend auch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigt
- 1 eine Querschnittsansicht eines Gegendorn-Kupplungselements in einer Schnittebene parallel zur Längsachse des Gegendorn-Kupplungselements in einer exemplarischen Ausführungsform;
- 2 eine Querschnittsansicht eines Dorn-Kupplungselements in einer Schnittebene parallel zur Längsachse des Dorn-Kupplungselements in einer exemplarischen Ausführungsform;
- 3 eine Querschnittsansicht eines Kupplungssystems in einer Schnittebene parallel zur Längsachse des Gegendorn-Kupplungselements in einer exemplarischen Ausführungsform in einem Kupplungszustand;
- 4 eine Querschnittsansicht eines Kupplungssystems in einer Schnittebene parallel zur Längsachse des Gegendorn-Kupplungselements gemäß einer Variante in einem entkoppelten Zustand;
- 5 eine Übersicht aller Außenansichten des Kupplungssystems gemäß den 1 bis 3 sowie die Schnittansichten entlang der Schnittlinien A-A und B-B und eine perspektivische Ansicht;
- 6 eine Übersicht aller Außenansichten des Kupplungssystems gemäß der 4 sowie die Schnittansichten entlang der Schnittlinien A-A und B-B und eine perspektivische Ansicht; und
- 7 eine Übersicht aller Außenansichten eines Kupplungssystems gemäß einer weiteren Variante des Kupplungssystems gemäß den 1 bis 3 sowie die Schnittansichten entlang der Schnittlinien A-A und B-B und eine perspektivische Ansicht.
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1 zeigt die Querschnittsansicht eines Gegendorn-Kupplungselements 100 in einer Schnittebene parallel zur Längsachse des Gegendorn-Kupplungselements 100. Das Gegendorn-Kupplungselement 100 umfasst eine Gegendornaufnahme 11 zur Aufnahme eines Gegendorns 10, der in der Gegendornaufnahme 11 über ein Federelement 19 geführt wird. Mit anderen Worten bildet die Innenwandung der Gegendornaufnahme 11 zusammen mit dem Federelement 18 eine Gegendornführung aus. Die Gegendornaufnahme 11 weist zudem einen Dornaufnahmeabschnitt 12 mit einem Dichtelement 18. Das Dichtelement 18 weist hier zwei sich radial zur Längsachse erstreckende Fluidöffnungen 14 auf, durch die eine fluide Verbindung zu einem Fluidkanal 15 geschaffen werden kann. Zudem bildet das Dichtelement 18 einen Anschlag für Gegendorn 10 aus, so dass dessen Bewegungsweg in der Gegendornaufnahme begrenzt wird. Der Gegendorn 10 weist dazu einen Flansch auf, der sich in einer Position, in der die durch das Dichtelement 18 gebildeten Fluidöffnungen 14 durch den Gegendorn 10 verschlossen werden, gegen das Dichtelement 18 abstützt. In der gezeigten Ausführungsform schließt die dem Federelement 19 abgewandte Seite des Gegendorns 10 in dieser Position bündig mit der dem Federelement 19 abgewandten Seite des Dichtelements 18 ab, so dass eine Desinfektion durch die bündige Fläche erleichtert wird. Die dem Federelement 19 abgewandte Seite des Gegendorns 10 ist zudem konkav geformt.
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Bei der Aufnahme eines komplementär, hier also entsprechend konvex, ausgeformten Dorns 30 (2) wird eine Zentrierfunktion unterstützt.
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Wird nun der Gegendorn 10 entgegen der auf ihn aufgebrachten Federkraft des Federelements 19 in die Gegendornaufnahme 11 bewegt, wie dies durch den Dorn 30 eines Dorn-Kupplungselements 200 (2) bei einem Kupplungsvorgangs erfolgt, werden die Fluidöffnungen 14 ab einem bestimmten Bewegungsweg geöffnet bzw. zumindest nicht mehr durch den Gegendorn 10 verschlossen. Dadurch kann eine fluide Verbindung zum Fluidkanal 15 geschaffen werden, der sich zwischen einer Außenwandung 16 der Gegendornaufnahme 11 und einer der Außenwandung 16 gegenüberliegenden Innenwandung 17 des Gegendorn-Kupplungselements 100, beispielsweise einer Gehäuseinnenwandung, erstreckt. Der Fluidkanal 15 verbindet die Fluidöffnungen 14, die sich hier durch das Dichtelement 18 über die Gegendornaufnahme 11 im Bereich des Dornaufnahmeabschnitts 12 bis zum Fluidkanal 15 erstrecken, mit einer Öffnung 20 an einem anderen Ende des Fluidkanals 15 zum Fluidaustausch, hier einer Auslassöffnung, die gleichermaßen als Einlassöffnung genutzt werden kann. Zur Reduzierung des Priming- und Residualvolumens teilt sich der Fluidkanal 15 in einer Strömungsrichtung von der Öffnung 20 in Richtung der Fluidöffnungen 14 in zwei geradlinige linienförmige Fluidkanalzweige, die jeweils mit einer Fluidöffnung 14 in fluider Verbindung stehen.
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Die Gegendornaufnahme 11 ist in der darstellten Ausführungsform nicht integral mit dem Gehäuse des Gegendorn-Kupplungselements 100 ausgebildet, sondern als separates Bauteil in das Gehäuse eingesetzt, insbesondere eingeschraubt, eingespannt, verklebt oder anderweitig positionsstabil mit dem Gehäuse verbunden. Zum Austausch der Gegendornaufnahme 11 ist bevorzugt eine reversibel lösbare Verbindung vorzusehen. Ebenso ist hier das Dichtelement 18 als separates, austauschbares Element aus einem Elastomer ausgebildet, das in den Dornaufnahmeabschnitt 12 der Gegendornaufnahme 11 eingeführt wird.
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Das Gegendorn-Kupplungselement weist an seinem äußeren Umfang einen Befestigungsabschnitt 21, in den Befestigungselement 35 eines Dorn-Kupplungselements 200 (2) eingreifen kann, um das Gegendorn-Kupplungselement 100 und das Dorn-Kupplungselement 200 in einem Kupplungszustand positionsstabil miteinander zu verbinden. Der Befestigungsabschnitt 21 und das Befestigungselement 35 bilden zusammen eine Schnappverbindung aus. Alternativ können auch andere Befestigungsmechanismen genutzt werden, wie beispielsweise Schraubverbindungen.
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Das Dorn-Kupplungselement 200 gemäß 2 umfasst in der exemplarischen Ausführungsform einen von einem Gehäuse 34 umgebenen Dorn 30, der zwei seitliche Dornöffnungen 31 aufweist. Der Dorn 30 ist von einem Dichtelement 32 umgeben, dass entlang des Dorns 30 über ein Federelement 33 beweglich geführt wird. Das Dichtelement 32 wird hier auf einer dem Dorn 30 zugewandten Seite durch ein Ringelement aus einem Elastomer und einem auf der dem Dorn abgewandten Seite das Ringelement aufnehmenden formstabilen Hülse zum Eingriff mit dem Federelement 33 gebildet. Die Federkraft des Federelements 33 drängt das Dichtelement 32 in Richtung der Dornspitze in eine Position, die beispielsweise durch einen Endanschlag bestimmt wird. In dieser Position werden die Dornöffnungen 31 durch das Dichtelement 32 verschlossen. Bevorzugt schließt die in Richtung Dornspitze weisende Seite des Dichtelements 32 in dieser Position bündig mit der Dornspitze ab, wie dies in 2 gezeigt ist. Das Gehäuse 34 des Dorn-Kupplungselements 30 weist zudem ein sich ringförmig nach innen erstreckendes Befestigungselement 35 auf, um in einem Kupplungszustand mit einem Gegendorn-Kupplungselement 100 in einen Befestigungsabschnitt 21 des Gegendorn-Kupplungselements 100 einzugreifen.
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Anhand des in 3 in einem Kupplungszustand gezeigten Kupplungssystems 300 wird im Folgenden nochmals die Funktionsweise des Gegendorn-Kupplungselements 100 gemäß 1 und des Dorn-Kupplungselements 200 gemäß 2 beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, dass das nur das Dorn-Kupplungselement 200 in Richtung des Gegendorn-Kupplungselements 100 bewegt wird, wobei in der Praxis auch beide Kupplungselemente aufeinander zubewegt werden können.
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Zu einem Kupplungszeitpunkt, zu dem der Dorn 30 erstmalig mit dem Gegendorn 10 in Kontaktgebracht wird, befindet sich das Kupplungssystem 300 noch nicht in dem in 3 dargestellten Kupplungszustand und beide Kupplungselemente weisen den in den 1 und 2 gezeigten Grundzustand auf. Die Dichtungselemente 18 und 32 stehen ebenfalls in Kontakt zueinander. Wird nun das Dorn-Kupplungselement 200 weiter in Richtung des Gegendorn-Kupplungselements bewegt, schiebt der Dorn 30 den Gegendorn 10 entgegen der Federkraft des Federelements 19 in die Gegendornaufnahme 11 hinein. Gleichzeitig wird das Dichtelement 32 über das Dichtelement 18 und den Dornaufnahmeabschnitt 12 in eine der Federkraft des Federelements 33 entgegengesetzte Richtung entlang des Dorns 30 in das Gehäuse 34 bewegt. Durch die Federkraft des Federelements 33 wird auf die Kontaktfläche zwischen dem Dichtelement 18 und dem Dichtelement 32 eine Flächenpressung ausgeübt, die eine weitere Abdichtung erlaubt. Der Dorn 30 bzw. das Dorn-Kupplungselement 200 wird nun solange weiter in Richtung des Gegendorn-Kupplungselements 100 bewegt, bis das Befestigungselement 35 des Dorn-Kupplungselements 200 in den Befestigungsabschnitt 21 des Gegendorn-Kupplungselements 100 eingreift. Damit ist der Kupplungszustand erreicht, bei dem der Dorn 30 soweit in die Aufnahmeöffnung des Dornaufnahmeabschnitts 12 hineinragt, dass die seitlichen Dornöffnungen 31 den Fluidöffnungen 14 gegenüberliegen. Somit kann ein Fluidaustausch entlang des in 3 punktiert eingezeichneten Strömungswegs durch den Fluidkanal 15 erfolgen. Im Kupplungszustand ist die Verbindung zwischen dem Gegendorn-Kupplungselement 100 und dem Dorn-Kupplungselement 200 fluiddicht.
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Wird die Verbindung des Befestigungselements 34 mit dem Befestigungsabschnitt 21 zum Entkoppeln der Kupplungselemente 100 und 200 gelöst, und das Dorn-Kupplungselement 200 von dem Gegendorn-Kupplungselement 100 wegbewegt, werden Fluidreste im Bereich der Dornöffnungen 31 an dem Dichtelement 18 abgestreift. Zudem befinden sich die Dornöffnungen im steten Kontakt mit dem Dichtelement 18 oder dem Dichtelement 32, das ebenfalls noch bestehende Fluidreste abstreifen könnte. Die Dornöffnungen 31 kommen somit nicht in Kontakt mit der Umgebung. Gleichermaßen werden mögliche Fluidreste im Bereich der Fluidöffnungen 14 über den Gegendorn 10 abgestreift.
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Die in 4 in einem entkoppelten Zustand des Gegendorn-Kupplungselements 100 und des Dorn-Kupplungselements 200 gezeigte Variante unterscheidet sich durch die Federelemente 190 und 330. Das Federelement 190 des Gegendorn-Kupplungselements 100 ist hier als Elastomerfeder ausgebildet, die sich gegen den Gegendorn 10 und die dem Dornaufnahmeabschnitt 12 abgewandte Seite der Gegendornaufnahme 11 abstützt. Das Federelement 330 des Dorn-Kupplungselements 100 ist ebenfalls als Elastomerfeder ausgebildet. Neben der Ausgestaltung als Federelement umfasst das Federelement 330 einen Dichtabschnitt 331, der die Funktion des zuvor gezeigten Dichtelements 32 erfüllt, so dass das Dichtelement 32 und das zuvor gezeigte Federelement 32 über das Federelement 330 einteilig ausgebildet wird.
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Anhand der Ansichtsübersichten der 5 und 6 ist ersichtlich, dass die Befestigungsabschnitte 21 unterschiedlich ausgebildet werden können. So kann der Befestigungsabschnitt 21 gemäß 5 nur abschnittsweise über einen Vorsprung an der Außenfläche des Gegendorn-Kupplungselements 100 oder gemäß 6 als umlaufende Nut ausgebildet sein.
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Zudem ist in 7 eine weitere Variante gezeigt, in der ein Kupplungssystem 300' nicht ein zylindrisches Gegendorn-Kupplungselement 100 und ein zylindrisches Dorn-Kupplungselement 200 umfasst, sondern das Gegendorn-Kupplungselement 100' und das Dorn-Kupplungselement 200' jeweils zum Eingriff zwischen dem Befestigungselement 35 und dem Befestigungsabschnitt 21 flache Außenseitenabschnitte umfassen. So weist das Gegendorn-Kupplungselement 100' in 7 zwei gegenüberliegende flache Gegendorn-Kupplungselementgehäuseabschnitte 110 auf, während hierzu korrespondierend zwei flache Dornkupplungselementgehäuseabschnitte 341 auf Seiten des Dorn-Kupplungselements 200 vorgesehen sind. Dies erleichtert die Orientierung beim Zusammenstecken des Gegendorn-Kupplungselements 100' und des Dorn-Kupplungselements 200'. In diesem Sinne ist es ausreichend, wenn der Gegendorn-Kupplungselementgehäuseabschnitte 110 auf seiner Außenseite zumindest über den Bereich von der Dornaufnahme bis zum Befestigungsabschnitt 21 flach ausgebildet ist, während der Dornkupplungselementgehäuseabschnitte 341 zumindest auf einer Innenseite entsprechend flach ausgebildet ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Auch sind zu verschiedenen Ausführungsformen angeführte Einzelheiten grundsätzlich auf andere Ausführungsformen übertragbar, sofern sie sich nicht ausschließen. Beispielsweise kann eine Kopplung der Kupplungselemente 100 und 200 auch über eine Verschraubung realisiert werden. Das Dichtelement 32 muss auch nicht über eine Federelement 33 entlang des Dorns 30 geführt werden, sondern kann selbst federnd ausgebildet werden, wobei es den Dorn bis zu einer der Dornspitze entgegengesetzten Abstützfläche umgibt.
