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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Applikation
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von in einem mit einer durchstechbaren Dichtung verschlossenen Behälter
enthaltenen Gasen.
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Derartige Vorrichtungen werden zur Applikation bzw. zum Transport,
zur Lagerung und Entnahme von Gasen verwendet, wie beispielsweise radioaktiven,
gesundheitsschädlichen, aggressiven oder vor der Atmosphäre zu schützenden Gasen.
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133 Beispielsweise radioaktive Gase, insbesondere das Xe, finden
u.a. in der nuklearmedizinischen Diagnostik der Lungenventilation Verwendung. Dabei
wird gewöhnlich das in einem Behälter angelieferte und gelagerte Gas zunächst in
ein Beatmungsgerät, ein Spiromeer, überführt. Der Patient atmet dann mit Hilfe eines
geschlossenen Leitungssystems, das Gas aus dem Spirometer, bis ein Konzentrationsgleichgewicht
hinsichtlich der Aktivität zwischen der Lunge des Patienten und dem Gasraum des
Spirometers hergestellt ist.
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Danach wird die Verteilung des radioaktiven Gases in der Lunge mit
Hilfe von geeigneten Meßgeräten, wie z.B. einer Gamma-Kamera, ermittelt. Die so
erhaltenen Daten werden bei der Erstellung der Diagnose verwendet.
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133je Es ist bereits bekannt, zur Applikation von Xe zur Diagnostik
der Lungenventilation eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu verwenden,
die in Gestalt eines Durchstechfläschchens ausgebildet ist. Allerdings erfordert
die restlose Entnahme des im Durchstechfläschchen enthaltenen Gases zur Überführung
in das Spirometer ein spezielles Gerät, dessen Bedienung umständlich und zeitraubend
ist und das zudem mit unerwünscht hohen Anschaffungskosten behaftet ist. Überdies
ist bei derartigen Durchstechfläschchen eine Aufteilung des Inhalts in Einzeldosen
nicht möglich, da ein einmal durchstochenes Fläschchen völlig ent-133 leert werden
muß, um ein Entweichen des radioaktiven Xe
in die Atmosphäre zu
verhindern.
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Alternativ hierzu wird das 133Xe auch häufig in Glasamp'#### sog.
"Brechsiegelampullen", zur Anwendung geliefert. Die 133 Entnahme des Xe aus diesen
Brechsiegelampullen zur Applikation im Spirometer erfordert ebenfalls ein Zusatzgerät,
beispielsweise einen sog. "Crusher", in welchem die Brechsiegelampulle geöffnet
wird. Dieser Crusher a entweder unmittelbar an das Spirometer angeschlossen werden
oder es kann aus ihm das aus der Ampulle austretende 133Xe mittels Spritzen entnommen
und in das Spirometer überführt werden.
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Bedingt durch die Konstruktion der Geräte ist auch hierbei die Bedienung
umständlich und es entsteht ein erheblicher 733 Verlust an Xe. Außerdem besteht
bei der Übertragung des 133Xe in das Spirometer mittels einer Spritze die Gefahr,
daß die Umgebungsluft in der Untersuchungsstation durch austretendes 133Xe radioaktiv
verseucht wird.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit welcher die Applikation
von Gasen in einfacher und betriebssicherer Weise durchführbar ist.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung dadurch gelöst, daß der Behälter als Hohlzylinder ausgebildet
ist, dessen eines Ende mit einer durchstechbaren Dichtung verschlossen ist und dessen
anderes Ende durch einen im Innenraum verschiebbaren Kolben abgedichtet ist, daß
der Hohlzylinder in Längsrichtung verschiebbar in eine Kartusche eingepaßt ist,
die an ihrem Auslaßende mit einer in den Innenraum hinein auf die Dichtung des Hohlzylinders
zu ragenden Hohlnadel versehen ist, und daß am Auslaßende der Kartusche
eine
Rückschlagventilanordnung lösbar angebracht ist.
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Diese erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung nach Art einer Einwegspritze
ist gleichermaßen zum Transport, zur Lagerung und zur gefahrlosen und dosierbaren
Überführung des Gases in ein Verbrauchsgerät, beispielsweise ein Spirometer, geeignet.
Im angelieferten Zustand ist der das Gas enthaltende Hohlzylinder derart in der
Kartusche angeordnet und festgelegt, daß die Hohlnadel der Kartusche im Abstand
zur durchstechbaren Dichtung liegt. Zur Entnahme des Gases wird einfach der Hohlzylinder
innerhalb der Kartusche derart verschoben, daß die Hohlnadel durch die Dichtung
in das Innere des Hohlzylinders eindringt, so daß das Gas über die Hohlnadel in
die Rückschlagventilanordnung eindringen kann. In diesem Zustand ist die Vorrichtung
noch völlig gasdicht und kann daher gefahrlos gehandhabt werden, beispielsweise
mit dem Auslaß des Rückschlagventils an ein Spirometer angeschlossen werden. Nun
wird der Kolben im Inneren des Hohlzylinders in Richtung zur Dichtung derart verschoben,
daß die gewünschte Gasmenge aus dem Hohlzylinder austritt. Dadurch öffnet sich das
Rückschlagventil, und die durch die Verschiebung des Kolbens bestimmte Gasmenge
tritt in das Spirometer ein. Die Gasentnahme kann dabei jederzeit unterbrochen werden,so
daß sich eine beliebige feine Dosierung durchführen läßt. Sobald der Druck auf den
Kolben weggenommen wird, schließt sich das Rückschlagventil, so daß ein Entweichen
des beispielsweise radioaktiven Gases in die Umgebung auch bei Teildosierung und
nicht völliger Entleerung des Hohlzylinders mit Sicherheit verhindert wird. Es ist
also ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit höheren Aktivitätsmengen,
beispielsweise mehreren mCi des radioaktiven Gases zu füllen, da die Entnahme von
Teilmengen ohne weiteres und auch über längere Zeiträume hinweg gefahrlos und sicher
durchgeführt werden kann.
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Vorteilhafterweise ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen,
daß an dem der Dichtung abgewandten Enve des Hohlzylinders ein das Herausgleiten
des Kolbens vern-u Sicherungsring mit einer Öffnung angebracht ist, deren lichte
Weite kleiner ist als der Kolbendurchmesser. Dieser Sicherungsring kann mittels
einer einfachen Rastrille a der Außenseite des Endes des Hohlzylinders gehalten
sc, wobei dann in einer radialen Wand des Sicherungsrings am Ende des Hohlzylinders
die Öffnung geformt ist.
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Zweckmäßigerweise ist in der dem Sicherungsring zugewandten Stirnfläche
des Kolbens ein Innengewinde geformt. Dieses Innengewinde ist vorteilhafterweise
dazu vorgesehen, daß eire an der Kartusche abstützbare Kappe mit einem Gewindezapfen
durch die öffnung des Sicherungsrings in das Innengewinde des Kolbens einschraubbar
ist. Eine derartige Kappe wird zweckmäßigerweise bei der Lagerung bzw. beim Transport
aufgesetzt, damit ein unbeabsichtigtes Verschieben des Kolbens im Hohlzylinder verhindert
ist.
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Zur Betätigung des Kolbens ist ferner vorzugsweise ein mit einem Gewindezapfen
versehener Betätigungsstempel vorgesehen, welcher durch die öffnung des Sicherungsrings
hindurch passend mit seinem Gewindezapfen in das Innengewinde des Kolbens einschraubbar
ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist vorgesehen, daß die Rückschlagventilanordnung ein normalerweise geschlossenes,
sich nur bei Überdruck zu einem Auslaßstutzen öffnendes Auslaßrückschlagventil sowie
ein normalerweise geschlossenes, sich nur bei Unterdruck zur Umgebungsatmosphäre
öffnendes Belüftungsventil umfaßt.
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Bei einer derartigen Ausführung wird zur Gas entleerung der Kolben
in den Hohlzylinder hineingedrückt, so daß ein geringer Überdruck entsteht, der
das Auslaßrückschlagventil
öffnet und damit das Gas aus dem Auslaßstutzen
in das Verbrauchsgerät eintreten läßt. Zur restlosen Entnahme und zur Aus spülung
des in der Vorrichtung enthaltenen Gases wird der Kolben zurückgezogen, wodurch
im Inneren ein geringer Unterdruck erzeugt wird, durch den einerseits das Auslaßrückschlagventil
verschlossen und andererseits das Belüftungsventil geöffnet wird, so daß aus der
Umgebungsatmosphäre Luft in die Vorrichtung eindringen kann, die dann zusammen mit
dem enthaltenen Restgas durch Wiedereindrücken des Kolbens aus der Vorrichtung ausgespült
wird. Ein mehrmalige Wiederholung dieses Vorgangs sorgt für eine saubere Ausspülung
der Vorrichtung.
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Vorteilhafterweise ist auf den Auslaßstutzen der Rückschlagventilanordnung
eine Kanüle oder ein Schlauch zur Verbindung mit einem Verbrauchsgerät aufsteckbar,
wobei der Schlauch zur Verbindung mit einem Rohrstutzen und die Kanüle zur Einführung
des Gases bei einer Durchstechmembran gewählt werden.
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Bevorzugt sieht man vor, daß der Kolben und/oder die Dichtung aus
Gummi oder Kunststoff bestehen, während der Hohlzylinder aus Glas gefertigt ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß der Hohlzylinder, die
Dichtung, der Kolben und-die Rückschlagventilanordnung zur Verminderung der Adsorption
des Gases chemisch, beispielsweise mit Polyphosphat oder einem inaktiven Gas behandelt
sind, so daß die entleerte Vorrichtung bei radioaktiven Gasen als schwach radioaktiver
Abfall behandelt werden kann.
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Schließlich ist eine bevorzugte Ausführung dadurch gekennzeichnet,
daß die mit dem Gas in Berührung kommenden Teile zur Verminderung der Diffusion
mit einer Dichtungsschicht
aus mit dem Gas nicht reagiexendem
Material, bei spielsweise mit Polytetrafluoräthylen, einem Lack oder einem anderen
geeigneten Kunststoff beschichtet sindU so daß beim Transport, der Lagerung oder
der Anwendung keir Gas durch Diffusion aus der Vorrichtung austreten kann.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf
die Zeichnung näher erläutert; es zeigt: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung im gebrauchsfertigen Zustand mit aufgesetztem Betätigungsstempel und
einer Kanüle; Fig. 2 eine vertikal auseinandergezogene Darstellung der Einzelteile
der Vorrichtung mit in den Kolben eingeschraubter Kappe; Fig. 3 eine Teilschnittdarstellung
der.Vorrichtung im Transport- oder Lager zustand mit aufgeschraubter Kappe; Fig.
4 die Einzelteile des Gasbehälters der Vorrichtung in vertikal auseinandergezogener
Darstellung; Fig. 5 eine Seitenansicht des Betätigungsstempels; Fig. 6 eine Seitenansicht
und Draufsicht der Kappe; und Fig. 7 eine Seitenansicht der Rückschlagventilanordnung
mit einem auf den Auslaßstutzen aufgesetzten Schlauch zur Verbindung mit einem Verbrauchsgerät.
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In den Fig. 1 und 2 sind im Teilschnitt bzw. in auseinandergezogener
Darstellung die wesentlichen Bestandteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Sie besteht 133je aus einem verschlossenen, das Gas wie Xe enthaltenden Hohlzylinder
20 aus Glas, der in Längsrichtung gleitend verschiebbar in einer Kartusche 10 aus
Kunststoff aufgenommen ist. Am Auslaßstutzen 12 der Kartusche ist eine Rückschlagventilanordnung
30 lösbar befestigt, deren Auslaßstutzen eine Kanüle 35 trägt. In dem in der Fig.
1 gezeigten gebrauchsbereiten Zustand der Vorrichtung ist ein Betätigungsstempel
40 zur Entnahme des Gases vorgesehen, während gemäß der Fig. 2 statt des Betätigungsstempels
40 eine Kappe 50 zur Sicherung gegen unbeabsichtigte Gasentnahme vorgesehen ist.
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Wie am besten in den Fig. 1 und 4 zu sehen ist, besteht der das Gas
einschließende Behälter aus einem vorzugsweise aus Glas bestehenden Hohlzylinder
20, der nach Art einer Glaskarpule gestaltet ist. Dieser Hohlzylinder 20 weist ein
verjüngtes Auslaßende 22 auf, das mittels einer aus Weichgummi bestehenden scheibenförmigen
Dichtung 23 verschlossen ist, die mittels einer aus Aluminium bestehenden Verschlußkappe
24 an dem verjüngten Auslaßende 22 abdichtend gehalten ist. DieVerschlußkappe24
ist an ihrer radialen Stirnwand wie in der Fig. 4 gezeigt mit einer öffnung versehen,
die es gestattet, die Dichtung 23 zur Gasentnahme mittels einer Hohlnadel zu durchstechen.
Das entgegengesetzte offene Ende 21 des Hohlzylinders 20 ist durch einen in den
zylindrischen Innenraum des Hohlzylinders 20 eingesetzten Kolben 25 verschlossen,
der ganz oder teilweise zur Abdichtung aus Gummi oder einem elastischen Kunststoff
besteht und der zum Austreiben des Gases in Axialrichtung des Hohlzylinders gleitend
bewegbar ist. Auf das offene Ende 21 des Hohlzylinders 20 ist ein Sicherungsring
26 aufgesetzt, der das offene Ende 21 außen umgreift und mit einer in der Fig. 4
gezeigten
Schnapprille festgelegt ist. In der radialen Stirnwand
dieses Sicherungsrings 26 ist eine öffnung 27 voree'?r, deren Durchmesser kleiner
ist als der Außenduchmesser des Kolbens 25, so daß der Kolben gegen ein unbeabschtigtes
Herausgleiten gesichert ist. Die dem offenen Ende 21 #u£ewandte äußere Stirnfläche
des Kolbens 25 ist mit einer sacklochartigen Innengewinde 28 versehen, in welches
zur Betätigung des Kolbens 25 der Gewindezapfen 41 eines in der Fig. 5 gezeigten
Betätigungsstempels 40 einschraubbar ist. Der Schaft dieses Betätigungsstempels
ist mit seinem Durchmesser an die lichte Weite der öffnung 27 des Sich<-rllngsrings
26 angepaßt, so daß mittels dieses Betätigungsste#:#els 40 der Kolben 25 bis zum
verjüngten Auslaßende 22 des Hohlzylinders 20 vorgeschoben werden kann.
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Die im einzelnen in den Fig. 1 und 2 gezeigte Kartusche 10 ist vorzugsweise
aus Kunststoff geformt. Sie weist einen dem Außendurchmesser des Hohlzylinders 20
angepaßten zylindrischen Körper 11 auf, der sich an seinem Auslaßende 14 entsprechend
dem Außendurchmesser des verjüngten Auslaßendes 22 des Hohlzylinders 20 verjüngt
und mit einem Auslaßstutzen 12 zum Aufsetzen der Rückschlagventilanordnung 30 versehen
ist. Im Inneren des Auslaßendes 14 ist eine in offener Verbindung mit dem Auslaßstutzen
12 stehende, in den Innenraum des Körpers 11 ragende Hohlnadel 13 befestigt. Das
andere Ende des Körpers 11 der Kartusche 10 ist mit einer konischen Erweiterung
15 zur Aufnahme des Sicherungsrings 26, sowie mit einem radialen Flansch 16 versehen.
Dieser radiale Flansch 16 dient einerseits zur Handabstützung beim Eindrücken des
Betätigungsstempels 40 und andererseits als Auflagefläche für die Kappe 50 während
der Lagerung und des Transports.
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Die im einzelnen in der Fig. 6 in Seitenansicht und Drau£-sicht dargestellte
Kappe 50 weist einen scheibenförmigen
Körper auf, der dem Durchmesser
des Flansches 16 der Kartusche 10 angepaßt ist, sowie einen zentrisch daran geformten
Gewindezapfen 51, der in das Innengewinde 28 des Kolbens 25 einschraubbar ist.
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Die insbesondere in den Fig. 2 und 7 dargestellte Rückschlagventilanordnung
30 ist als rohrförmiger Körper mit einem Ansatzstutzen 36 zur Verbindung mit dem
Auslaßstutzen 12 der Kartusche 10 und einem Auslaßstutzen 31 (Fig. 2) zur Verbindung
mit einer Kanüle 35 oder einem Schlauch 34 ausgebildet. Von diesemrohrförmigen Körper
erstreckt sich etwa im rechten Winkel seitlich ein Ansatzrohr weg. In der Nähe des
Auslaßstutzens 31 ist im rohrförmigen Körper ein an sich bekanntes und daher nicht
dargestelltes Auslaßrückschlagventil 32 untergebracht, das normalerweise geschlossen
ist und sich nur bei einem vom Ansatzstutzen 36 her ausgeübten Überdruck öffnet.
Das seitliche Ansatzrohr beherbergt andererseits ein Belüftungsventil 33, das ebenfalls
normalerweise geschlossen ist, sich jedoch nur bei Anlage eines Unterdrucks über
den Ansatzstutzen 36 zur Umgebungsatmosphäre öffnet.
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In der Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im zusammengebauten
Zustand zum Transport und zur Lagerung dargestellt.
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Wie aus der T#eilschnittdarstellung erkennbar ist, ist in diesem Zustand
der Hohlzylinder 20 mit seiner unverletzten Dichtung 23 nur so weit in die Kartusche
10 eingeführt, daß die Hohlnadel 13 der Kartusche nicht in die Dichtung 23 eindringt.
Damit eine unbeabsichtigte Verschiebung des Hohlzylinders 20 zur Hohlnadel 13 der
Kartusche hin vermieden wird, ist in das Innengewinde 28 des Kolbens 25 der Gewindezapfen
51 der Kappe 50 eingeschraubt, so daß der scheibenförmige Körper der Kappe 50 am
radialen Flansch 16 der Kartusche 10 abgestützt ist.
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Auf diese Weise wird vermieden, daß sich der Hohlzylinder 20 in Richtung
zur Hohlnadel 13 innerhalb der Kartusche 10 verschieben kann.
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Zum Gebrauch der Vorrichtung, d.h. zur Überführung des m Hohlzylinder
20 enthaltenen Gases in ein Verbrauchsgerätr beispielsweise 133Xe in ein Spirometer,
wird zunächst die Rückschlagventilanordnung 30 abdichtend auf den Aus daß stutzen
12 der Kartusche 10 aufgesetzt. Der Auslaßstutzen -31 der Rückschlagventilanordnung
30 kann entweder über eine Kanüle 35 oder wie in der Fig. 7 gezeigt über einen Schlauch
34 mit dem Spirometer verbunden werden. Nun wird die Kappe 50 vom Kolben 25 abgeschraubt
und statt dessen der Betätigungsstempel 40 angebracht. Vor dem Einschrauben des
Betätigungsstempels oder auch nachher kann nun durch Druck auf den aus dem offenen
Ende 15 der Kartusche 10 herausragenden Sicherungsring 26 der Hohlzylinder innerhalb
der Kartusche verschoben werden, so daß die Hohlnadel 13 die Dichtung 23 durchsticht
und die Verbindung des Innenraums mit der Rückschlagventilanordnung 30 herstellt.
Durch manuelles Eindrücken des Betätigungsstempels 40 kann nun das im Hohlzylinder
20 enthaltene Gas entweder völlig durch das sich unter dem entstehenden Überdruck
öffnende Auslaßrückschlagventil 32 in das Spirometer überführt werden oder aber
fein dosierbar nur eine Teilmenge des Gesamtinhalts des Hohlzylinders 20.
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Zur restlosen Entnahme des Gases wird der Betätigungsstempel nach
vollständigem Eindrücken wieder ganz zurückgezogen.
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Dadurch entsteht in der Rückschlagventilanordnung 30 ein Unterdruck,
der das Belüftungsventil 33 öffnet, so daß Luft aus der Umgebungsatmosphäre einströmen
kann. Beim erneuten Eindrücken des Betätigungsstempels öffnet sich wiederum das
Auslaßrückschlagventil 32 zum Verbrauchsgerät hin, so daß durch mehrmaliges Wiederholen
dieses Vorgangs
eine völlige Verdrängung des Gases durch Aus spülung
mit Luft aus der Atmosphäre möglich ist.
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Nach der beschriebenen vollständigen Entleerung ist die Vorrichtung
in vorteilhafter Weise sehr gut von allen Gasresten befreit, so daß sie beispielsweise
bei 133Xe als schwach radioaktiver Abfall behandelt werden kann. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform sind alle Teile- der Vorrichtung, die mit dem radioaktiven 133Xe
in Berührung kommen können einer absorptionsverhindernden Behandlung unterzogen,
beispielsweise einer Behandlung mit Polyphosphat oder einem inaktiven Gas, so daß
nach dem Ausspülen in der beschriebenen Weise nur sehr geringe Aktivitätsreste in
den Teilen der Vorrichtung verbleiben.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist zusätzlich vorgesehen, daß die
mit dem Gas in Berührung tretenden Teile mit einer diffusionsunterdrückenden Beschichtung
versehen sind, beispielsweise einer Teflonschicht, einer Lackschicht oder einer
anderen geeigneten Kunststoffschicht, so daß ein-Austreten selbst von Gas spuren
aus der Vorrichtung durch Diffusion gehemmt bzw. völlig verhindert wird.
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