DE3035313A1 - Kupplungsstueck und kupplungsanordnung fuer eine stroemungsmittelleitung - Google Patents
Kupplungsstueck und kupplungsanordnung fuer eine stroemungsmittelleitungInfo
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Description
- Kupplungsstück und Kupplungsanordnung für eine Strö-
- mungsmittelleitung Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Kupplungsstück und eine Kupplungsanordnung für eine insbesondere sterile Strömungsmittelleitung.
- In den USA- Patentanmeldungen 843 608 (19.10.1977) und 005 749 (23.1.1979) ist eine neuartige Konstruktion eines sterilen Anschluß- oder Kupplungsstück beschrieben. Die Notwendigkeit für sterile Verbindungen ergibt sich auf zahlreichen Gebieten, beispielsweise auf dem Gebiet der sog. Blutbänke. Wenn eine Einheit des gelagerten Bluts aus der Blutbank entnommen und teilweise verbraucht wird, ist es derzeit nicht möglich, den nicht aufgebrauchten Teil der Blutkonserve erneut der Lagerung zuzuführen, weil die bisherigen Leitungsverbindungen, obgleich sie in hohem Maße aseptisch sind, zumindest im technischen Sinne eine Unterbrechung der Sterilität bedeuten. Das nicht aufgebrauchte Blut kann mithin nicht mehr sicher und ohne die Gefahr für ein Bakterienwachstum gelagert werden.
- Es sind verschiedene Konstruktionen von Einrichtungen zur Herstellung einer sterilen Verbindung bekannt, u.a. in Form eines Anschlusses an den Blutvorrat zur Ermöglichung einer Entnahme eines Teils der Einheit in der Weise, daß der Rest der Bluteinheit wieder zurückgeführt werden kann, um für den Rest ihrer Verwendbarkeitszeitspanne erneut aufbewahrt zu werden.
- Die Konstruktionen nach den oben angegebenen Schutzrechten stellen potentiell höchst wirksame und erfolgreiche Mittel zur Herstellung steriler Verbindungen oder Anschlüsse insofern dar, als in einem verschweißten, durchsichtigen Gehäuse angeordnete, undurchsichtige Sperrmembranmittel mit einer Strahlungsenergie beaufschlagt und dadurch angeschmolzen werden, so daß in der Membran eine Öffnung entsteht, welche die Verbindung herstellt. Wenn die Sperrmembran aus einem hochschmelzenden Werkstoff besteht, wird gleichzeitig die Sterilität der Verbindung sichergestellt, weil aufgrund der Erwärmung der Membran auf ihren Schmelzpunkt alle an den nicht sterilen Abschnitten der Membran befindlichen Keime sicher abgetötet werden.
- r Insbesondere werden dabei zwei Gehäuseteile, die jeweils eine undurchsichtige Membran tragen, mit den nicht sterilen Flächen der Sperrmembranen gegeneinander angelegt. Sodann werden die Sperrmembranen durch Einwirkung von Strahlungsenergie miteinander verschmolzen, wobei Keime bzw. Bakterien aufgrund des hohen Schmelzpunkts des Werkstoffs abgetötet und gleichzeitig in das geschmolzene Material eingekapselt werden, weil die nicht sterilen Flächen der beiden Membranen zusammengeschmolzen oder miteinander verschweißt werden.
- Erfindungsgemäß sollen nun die Schmelz- und #ffnungseigenschaften der Sperrmembran(en) verbessert werden, um eine größere Genauigkeit und Zuverlässigkeit im Verhalten der Kupplungsstücke, wenn die Sperrmembran(en) mit Strahlungsenergie beaufschlagt wird bzw. werden, zu gewährleisten.
- Mit der Erfindung wird ein Kupplungsstück für eine Strömungsmittelleitung, bestehend aus einem durchsichtigen Gehäuseteil, der eine undurchsichtige Trennwand bzw. Sperrmembran umschließt, die ihrerseits eine Strömung durch die Strömungsmittelleitung verhindert und die durch Bestrahlung mit Strahlungsenergie von außen her über den durchsichtigen Gehäuseteil zu öffnen ist, geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Sperrmembran aus einem im wesentlichen bzw. weitgehend kristallinen thermoplastischen Material hergestellt ist.
- Erfindungsgemäß wird also die Sperrmembran aus einem weitgehend kristallinen Kunststoff anstelle eines im wesentlichen amorphen Werkstoffs, wie beim Stand der Technik, hergestellt, mit dem Ergebnis, daß die Sperrmembranen infolge einer Phasenänderung und eines Verlusts an Kristallinität bei der Erwärmung in einem genauer festgelegten Temperaturbereich anschmelzen oder durchschmelzen, so daß sich eindeutigere Ergebnisse bezüglich einer einwandfreien und zuverlässigen öffnungsbildung bei Bestrahlung ergeben, wenn die Sperrmembranen erfindungsgemäß in Kupplungsstücke eingearbeitet sind.
- Es ist vorgesehen, daß das erfindungsgemäße Kupplungsstück als einfacher, einstückiger, durchsichtiger Gehäuseteil mit einer einzigen undurchsichtigen Sperrmembran oder Trennwand ausgebildet wird, die durch Einwirkung von Strahlungsenergie aufbrechbar ist, wenn eine Öffnung durch das Kupplungsstück hindurch hergestellt werden soll. Ein solches Kupplungsstück kann einen Teil einer Strömungsmittelleitung in einem "biologischen Behälter" o.dgl. bilden, wobei es zuverlässig geöffnet werden kann, ohne daß die Membranen äußeren Umgebungseinflüssen ausgesetzt werden.
- Die spezielle, zu beschreibende Ausführungsform umfaßt zwei durchsichtige Gehäuseteile, die jeweils eine undurchsichtige Sperrmembran oder Trennwand gemäß der Erfindung tragen, wobei die Gehäuseteile so miteinander verbindbar sind, daß die Sperrmembranen flächig gegeneinander zu liegen kommen. Durch Einwirkung von Strahlungsenergie können die beiden gegenüberstehenden Sperrmembranen sodann unter Bildung einer Öffnung zwischen ihnen miteinander verschmolzen werden.
- Kunststoffe, die weitgehend oder im wesentlichen kristallin sind, sind insbesondere solche mit einer Kristallinität von mindestens 25% und vorzugswqise 35 - 70%, gemessen durch Röntgenstrahlbeugung nach dem von W.0. Stratton in "The Use of X-Ray Diffraction and Scattering in Characterisation of Polymer Structure", Int. Symp. Plast. Text. Stand., Special Technical Publication No. 247, American Society for Testing and Materials, Philadelphia (1959), beschriebenen Verfahren. Im Fall technischer Schwierigkeiten bei der Bestimmung des Kristallinitätsgrads eines bestimmten Kunststoffs durch Röntgenstrahlbeugung kann die prozentuale Kristallinität nach einem kalorimetrischen Verfahren ermittelt werden, wie es in einem Artikel von J.D. Hoffman, J.Am. Chem. Soc. 74, S. 1696-1700 (1952), beschrieben ist.
- Das Sperrmembranmaterial besitzt vorzugsweise einen kristallinen Schmelzpunkt von mindestens etwa 2000C, so daß es beim öffnen durch Aufschmelzen sterilisierbar ist.
- Spezielle Beispiele für solche Materialien sind folgende: 1. Poly(4-metbyl-1-penten) (Handelsbezeichnung TPX der Firma Mitsui Chemical Company), typischerweise mit einem kristallinen Schmelzpunkt von 2350C; 2. Poly(butylenterephthalat), handelsüblich, typischer kristalliner Schmelzpunkt: 221 - 2320C; und 3. verschiedene Nylon- bzw. Polyamidmaterialien mit dem gewünschten Schmelzpunkt, einschließlich NYLON 11 der Firma Rilsan Chemical Company, typischer kristalliner Schmelzpunkt: 1940C.
- Andere, weitgehend kristalline Werkstoffe, die für die undurchsichtige Sperrmembran gemäß der Erfindung verwendet werden können, umfassen folgende: Polyester, wie Poly(äthylenterephthalat), typischer kristalliner Schmelzpunkt: 2500C; ein Blockcopolymeres aus Polybutylenäther und Polybutylentherephthalat (DuPont "Hytrel"), typischer kristalliner Schmelzpunkt: 200 - 2200C, je nach Typ; Polyamide, wie Nylon 6 mit einem typischen kristallinen Schmelzpunkt von 2160C, Nylon 6-6 mit einem typischen kristallinen Schmelzpunkt von 2650C; Nylon 6-10 (Schmelzpunkt typischerweise 2270C); und fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie Perfluoralkoxy-Polymere mit einem typischen kristallinen Schmelzpunkt von 3100C, Polychlortrifluoräthylen mit einem typischen kristallinen Schmelzpunkt ton 2200C und fluorierte Z.thylenpropylen-Materialien mit einem typischen Schmelzpunkt von 2750C Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht zweier Kupplungsstücke gemäß der Erfindung, die zu einem Verbindungsstück zusammensetzbar sind, Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Kupplungsstück gemäß Fig. 1, Fig. 3 einen lotrechten Teilschnitt durch die aus den zusammengesetzten Kupplungsstücken gemäß Fig. 1 hergestellte Verbindung und Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein einziges Kupplungsstück gemäß Fig. 3.
- Die dargestellte Konstruktion der Kupplungsstücke und der aus ihnen hergestellten (Leitungs-)Verbindung entspricht im wesentlichen einer Ausführungsform der USA-Patentanmeldung Serial No.
- 005 749 (23.1.1979), mit Ausnahme des unterschiedlichen Werkstoffs für die undurchsichtigen Trennwände bzw. Sperrmembranen, der eine verbesserte Zuverlässigkeit der veranschaulichten Konstruktion gewährleistet. Diesselbe Verbesserung und Zuverlässigkeit läßt sich auch mit zahlreichen anderen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kupplungsstücks erreichen.
- Die speziell dargestellte Ausführungsform steht lediglich als Beispiel für zahlreiche andere Konstruktionen, welche die erfindungsgemäßen undurchsichtigen Sperrmembranen bzw. Trennwände verwenden.
- In den Figuren sind zwei Kupplungsstücke 60, 62 dargestellt, die jeweils einen hohlen, durchsichtigen Gehäuseteil 64 und eine undurchsichtige Trennwand bzw. Sperrmembran 66 aufweisen, die an ihrem Umfangsrand auf ähnliche Weise wie in den Ausführungsformen gemäß den eingangs genannte USA-Patentanmeldungen. am Gehäuseteil 64 befestigt ist.
- Die undurchsichtige Trennwand oder Sperrmembran 66 besteht aus einem im wesentlichen kristallinen thermoplastischen Material der eingangs aufgeführten Art, das im allgemeinen einen Füllstoff, wie pulverisierte Holzkohle, Aktivkohle oder Ruß enthält, um es undurchsichtig zu machen; wahlweise können jedoch beliebige andere Filter (materialien) verwendet werden, welche die anzu zuwendende Strahlungsenergie absorbieren vermögen. Der restliche Teil jedes Gehauseteils 64 besteht aus einem durchsichtigen, hochschmelzenden Kunststoff, etwa einem Polycarbonat, wie Lexan (General Electric Company), oder einem anderen, vorzugsweise hochschmelzenden, durchsichtigen Thermoplast.
- Das System kann mit Strahlungsenergie in Form von sichtbarer Strahlung oder Glühstrahlung (incandescent), Infrarot-, Ultraviolett- oder Hochfrequenz (strahlungs) energie beaufschlagt werden. Der Ausdruck undurchsichtig setzt voraus, daß die undurchsichtigen Trennwände oder Sperrmembranen einen vergleichsweise großen Prozentsatz der speziellen, angewandten Strahlungsenergie zu absorbieren vermögen. Der Ausdruck "durchsichtig" bedeutet, daß ein geringerer Prozentsatz der einwirkenden Strahlungsenergie absorbiert wird. Besonders bevorzugt wird gebündelte Infrarotstrahlungsenergie angewandt. Die benötigte Strahlungsenergie kann aber auch durch Laser-Geräte geliefert werden.
- Die undurchsichtigen Trennwände 66 können durch einaxiale oder biaxiale Orientierung oder mit radialen Spannungsmustern vorgespannt werden, um die Bildung einer zentralen Öffnung beim Zusammenschmelzen der Trennwände zu begünstigen. Ebenso können nicht vorgespannte Trennwände angewandt werden, bei denen die Bildung der zentralen öffnung durch Kohäsion bei der thermischen Erweichung unter der Strahlungsenergie erfolgt.
- Jedes Kupplungsstück weist Sperr- oder Spannmittel auf, um die beiden Gehäuseteile 64 im zusammengesetzten Zustand zu halten.
- Diese# Spannmittel umfassen einander gegenüberstehende Spannarme 68 am einen Ende 70 des betreffenden Gehäuseteils, die eine Führung 72 zur Aufnahme eines Flanches 74 des jeweils einzusetzenden Gehäuseteils festlegen.
- Am anderen Ende 76 jedes Gehäuseteils 64 sind einander gegenüberstehende Flansche 74 vorgesehen, die mit Gleit- oder Schiebesitz in die durch die Spannarme des jeweils anderen Kupplungsstücks gebildete Führung 72 einschiebbar sind, um die beiden Kupplungsstücke auf die in Fig. 3 gezeigte Weise so miteinander zu verbinden, daß die undurchsichtigen Trennwände 66 flächig aneinander anliegen. Letztere können aus einem oder mehreren der vorher angegebenen Werkstoffe bestehen und vorzugsweise eine Dicke vdn 0,05 - 1,52 mm und insbesondere von 0,25 mm besitzen, so daß die kombinierte Anfangsdicke der beiden aneinander anliegenden Trennwände das Doppelte dieser Dicke beträgt.
- Arretiermittel 78, 80 sind vorgesehen, damit sich die beiden Kupplungsstücke 60, 62 nach dem Zusammensetzen nur noch mit Schwierigkeit aus ihrem Betriebszustand trennen lassen, falls die Kupplungsstücke zur Aufrechterhaltung eines sterilen Zustands nach ihrer Verbindung und während ihrer Benutzungsdauer dauerhaft miteinander verbunden bleiben sollen. Jedes Kupplungsstück 60, 62 weist einen angeformten Leitungs-Stutzen 84 auf, dessen Längsachse bei der dargestellten Ausführungsform einen spitzen Winkel mit der Ebene der zugeordneten undurchsichtigen Trennwand 66 bildet.
- Bei der dargestellten Ausführungsform bildet das Ende des Stutzens 84 eine geschlossene Endwand 86 mit einem dünneren, ggf. ringförmigen Sollbruchbereich 88. Von der geschlossenen Endwand erstreckt sich ein (stabförmiger) Fortsatz 90 nach außen, der von Hand abgewinkelt werden kann, um die Endwand 86 q aufzubrechen und damit das Außenende des Stutzens 84 zu öffnen.
- Jeder Stutzen 84 kann unter Abdichtung in die Bohrung einer biegsamen Schlauchleitung 85 eingesetzt sein, die ihrerseits mit einem geschlossenen Behälter, etwa einem Blutbeutel, in Verbindung stehen kann. Durch manuellen Angriff an der Schlauchleitung 85 und am Fortsatz 90 kann somit das Ende 86 des betreffenden Stutzens 84 aufgebrochen werden, um die-Kupplungsstücke 60, 62 zu öffnen, nachdem sie auf die in Fig. 3 gezeigte Weise zusammengesetzt worden sind.
- Wenn beide Kupplungsstücke die aufbrechbare, geschlossene Endwand 86 am zugeordneten Stutzen aufweisen, ist es häufig wünschenswert, daß vor der Bestrahlung einer der Stutzen geöffnet wird. Die in der anderen, verschlossenen Kammer 94 im Gehäuseteil 64 und im Stutzen 84 zurückbleibende Luft dehnt sich dann bei der Erwärmung durch Bestrahlung unter Erzeugung eines Druckgefälles über die Trennwände 66 aus. Hierdurch wird das Aufbrechen der Trennwände 66, wenn diese erweichen und anschmelzen, erleichtert, so daß eine-vorzugsweise sterile, dicht abgeschlossene Verbindung zwischen den beiden Kupplungsstücken 60, 62 entsteht.
- Gewünschtenfalls braucht nur eines der Kupplungsstücke die geschlossene Endwand 86 mit dem länglichen Fortsatz 90 aufzuweisen. Beispielsweise brauchen diese Teile bei einem leeren Blutbeutel nicht vorgesehen zu sein, während bei einem Blutbeutel, welcher das Blut von einem Spender aufnehmen soll, die geschlossene Endwand 86 vorhanden ist, um während der Lagerung des Bluts dieses daran zu hindern, nadh oben zur undurchsichtigen Trennwand 66 zu gelangen.
- Der längliche Fortsatz 90 kann an seinem Ende einendiamtralen Schlitz 92 aufweisen. Nach dem Abbrechen des Fortsatzes 90 kann dessen geschlitztes Ende 92 in einen verengten Abschnitt 98 einer Schlauchleitung 36a hineingepreßt werden, um den Fortsatz 92 vom aufgebrochenen Ende 86 fernzuhalten und dadurch einen Verschluß des Strömungsmitteldurchgangs zu verhindern. In diesem Fall ermöglicht der Schlitz 92 eine Strömung durch den verengten Schlauchabschnitt 94, während der Fortsatz 90 in letzteren eingesetzt ist.
- Nach dem Zusammensetzen können die Kupplungselemente mit gebündelter Infrarotstrahlung o.dgl. während einer zweckmäßigen Zeitspanne bestrahlt werden, um die undurchsichtigen Trennwände bzw. Sperrmembranen 66 anzuschmelzen und unter Herstellung einer sterilen Verbindung eine Öffnung in ihnen entstehen zu lassen.
- Die Bildung einer solchen Öffnung wird durch die erfindungsgemäße Verwendung eines weitgehend kristallinen thermoplastischen Materials für die Trennwände begünstigt.
- Die vorstehend offenbarte Ausführungsform soll die Erfindung selbstverständlich lediglich erläutern und-keinesfalls einschränken.
- Leerseite
Claims (21)
- Patentansprüche 1. Kupplungsstück für eine Strömungsmittelleitung, bestehend aus einem durchsichtigen Gehäuseteil, der eine undurchsichtige Trennwand bzw. Sperrmembran umschließt, die ihrerseits eine Strömung durch die Strömungsmittelleitung verhindert und die durch Bestrahlung mit Strahlungsenergie von außen her über den durchsichtigen Gehäuseteil zu öffnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmembran (66) aus einem im wesentlichen bzw. weitgehend kristallinen thermoplastischen Material hergestellt ist.
- 2. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmembran einen kristallinen Schmelzpunkt von im wesentlichen mindestens 2000C besitzt.
- 3. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitgehend kristalline thermoplastische Material eine Kristallinität von mindestens 35% besitzt.
- 4. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmembran eine Dicke von 0,05 - 1,52 mm besitzt.
- 5. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmembran aus Poly(4-methyl-1-penten) hergestellt ist.
- 6. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmembran aus Poly(butylenterephthaiat) hergestellt ist.
- 7. Kupplungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrmembran aus Nylon bzw. Polyamid hergestellt ist.
- 8. Kupplungsanordnung zur Herstellung einer dichten Verbindung, bestehend aus zwei hohlen, durchsichtigen Gehäuseteilen, deren Innenräume jeweils nach außen hin verschlossen sind, wobei ein Teil der Wandfläche jedes Gehäuseteils durch eine den Gehäuseteil-Innenraum nach außen hin verschließende, undurchsichtige Trennwand oder Sperrmembran gebildet wird, die mit dem restlichen Teil des zugeordneten Gehäuseteils verschweißt ist, wobei die Gehäuseteile mit flächig aneinander anliegenden Trennwänden zusammensetzbar und in abgedichteter, gegeneinander verriegelter' Lage haltbar sind, so daß beim Einwirkenlassen von Strahlungsenergie auf die miteinander verbundenen Gehäuseteile die flächig miteinander in Berührung stehenden undurchsichtigen Trennwände unter Bildung einer sie durchsetzenden Öffnung miteinander verschmelzbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede undurchsichtige Trennwand aus einem weitgehend kristallinen thermoplastischen Material hergestellt ist.
- 9. Kupplungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchsichtige Trennwand einen kristallinen Schmelzpunkt von mindestens 2000C besitzt.
- 10. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das weitgehend kristalline thermoplastische Material eine Kristallinität von mindestens 35% besitzt.
- 11. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand bzw. Sperrmembran eine Dicke von 0,05 -1,52 mm besitzt.
- 12. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand bzw. Sperrmembran aus Poly(4-methyl-1-penten) hergestellt ist.
- 13. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand bzw. Sperrmembran aus Poly(butylenterephthalat) hergestellt ist.
- 14. Kupplungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand bzw. Sperrmembran aus Nylon bzw. Polyamid hergestellt ist.
- 15. Kupplungsstück zur Herstellung einer dicht verschlossenen Verbindung mit einem zweiten Kupplungsstück ähnlicher Bauart, bestehend aus einem mit einer Leitung in Verbindung stehenden hohlen, durchsichtigen Gehäuseteil, dessen Innenraum nach außen hin abgedichtet ist und dessen einer Wandteil durch eine undurchsichtige Trennwand gebildet wird, die den Innenraum des Gehäuseteils nach außen verschließt und die durch Verbindung mit dem zweiten Kupplungsstück, derart, daß sie in flächige Anlage gegen eine entsprechende undurchsichtige Trennwand des zweiten Kupplungsstücks gebracht wird, eine Abdichtung herzustellen vermag, und mit vom Kupplungsstück getragenen Arretier- oder Sperrmitteln zur Verriegelung am zweiten Kupplungselement, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchsichtige Trennwand aus einem weitgehend kristallinen thermoplastischen Material hergestellt ist.
- 16. Kupplungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchsichtige Trennwand einen kristallinen Schmelzpunkt von mindestens 200ob besitzt.
- 17. Kupplungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das weitgehend kristalline thermoplastische Material eine Kristallinität von mindestens 35% besitzt.
- 18. Kupplungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand eine Dicke von 0,05 - 1,52 mm besitzt.
- 19. Kupplungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus Poly<4-methyl-1-penten) hergestellt ist.
- 20. Kupplungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus Poly(butylenterephthalat) hergestellt ist.
- 21. Kupplungsstück nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus Nylon bzw. Polyamid hergestellt ist.
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