DE60028263T2 - Vorrichtung zum Mischen und Spenden von Knochenzement - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zum Mischen und Ausgeben von Knochenzement. Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen an einem vormontierten Einweg-Gerätesatz mit einer Ansammlung von Aufbereitungsvorrichtungen, die verwendet werden, um Knochenzement zu mischen und auszugeben. Die Verbesserungen betreffen die Beseitigung von Lufteinschlüssen in dem gemischten Zement und die Verbesserung der Misch- und Ausgabecharakteristik.
- Bei vielen orthopädischen chirurgischen Eingriffen werden Knochenzemente verwendet, um Implantate am Knochen fest anzubringen. Herkömmliche Knochenzemente sind im allgemeinen Polymermaterialien, die bei Bedarf durch Copolymerisation der Komponenten hergestellt werden. Knochenzement wird durch Copolymerisation eines flüssigen Monomers und eines pulverisierten Copolymers, z. B. Methylmethacrylat und Polymethylmethacrylat oder Methylmethacrylatstyrol hergestellt. Während des Mischens der Komponenten des Zements können sich Luftblasen im Zement bilden. Man geht davon aus, daß zur Verbesserung der resultierenden Festigkeit des Zements die Luftblasen aus der Mischung entfernt werden müssen, um ein gleichmäßiges Reaktionsprodukt sicherzustellen. Folglich wird das Mischen der Bestandskomponenten im Idealfall in einem Vakuum durchgeführt.
- Das Mischen getrennter Komponenten in einer Mischpatrone bzw. Mischkartusche ist dem Fachmann bekannt. Beispielsweise offenbaren die US-Patente 5 624 184 und 5 586 821, die auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen sind, eine Mischpatrone entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit zwei röhrenförmigen Teleskopzylindern. Die Tele skopzylinder sind positionierbar zu einer vollständig ausgezogenen Position, in der die Knochenzementkomponenten unter Vakuum gemischt werden, zu einer Vakuumentspannungsposition, in der der Innenzylinder teilweise in den Außenzylinder eingezogen ist, und zu einer vollständig eingezogene Position, in der die Patrone zur Installation in eine Knochenzementmischpistole geeignet ist. Eine Kappe ist am proximalen Ende des Außenzylinders installiert und weist eine Öffnung auf, die die Welle eines Rührers aufnimmt. Die Kappe weist auch einen Anschluß auf, an dem sie mit einer Vakuumpumpe verbunden werden kann, die verwendet wird, um ein Vakuum in der Patrone zu erzeugen, wenn sie in der vollständig ausgezogenen Position ist. Der Abschnitt der Rührerwelle, die sich in die Patrone erstreckt, weist Rührarme zum Mischen des Knochenzements auf, die sich von dieser erstrecken. Das andere Ende der Rührerwelle, das sich aus der Öffnung in der Kappe erstreckt, weist einen Griff für eine Hin- und Herbewegung des Rührers in der Patrone auf. Die Welle weist eine röhrenförmige äußere Hülse und einen inneren Stab auf, der axial darin angeordnet ist und der in einem integrierten hantelförmigen Endstopfen endet. Die Wellenhülse ist zerbrechlich und hat ein lösbares distales Ende, so daß die Welle nach dem Mischen von der Kappe zusammen mit dem inneren Stab abgebrochen werden kann. Dies führt zur Öffnung der Kappe, die das distale Ende der Welle hält, mit denen die Rührarme einstückig verbunden sind. Eine geeignete Zementdüse kann dann an der Öffnung (Auslaßanschluß) befestigt werden, und die Patrone kann in eine Applikatorpistole eingefügt werden. Der Innenzylinder weist einen Kolbenstopfen auf, der in Richtung des Kappenendes der Patrone durch Betätigung der Zementpistole axial beweglich ist.
- Bei Verwendung wird die oben beschriebene Patrone zu Beginn vollständig ausgezogen, und die Knochenzementbestandteile werden in diese eingebracht. Danach wird die Kappe auf dem Außenzylinder installiert, und eine Vakuumpumpe wird an dem an der Kappe vorhandenen Auslaßanschluß angebracht. Durch Hin- und Herbewegung des Griffs an der Vakuumpumpe wird ein Vakuum in der Patrone erzeugt. Die Knochenzementkomponenten werden dann unter einem Vorvakuum gemischt, indem der Griff des Rührers hin- und herbewegt wird. Nach dem Mischen wird der Innenzylinder teilweise in den Außenzylinder eingezogen, wodurch die hermetische Dichtung zwischen beiden gelöst wird und das Vakuum sich dadurch entspannen kann. Die Patrone wird dann in ihre vollständig eingezogene Position gebracht und in eine Applikatorpistole zum Einspritzen von Knochenzement in einen Patienten installiert.
- Es ist erwünscht, zu verhindern, daß Luft in den Knochenzement eingeschlossen wird. Es ist erwünscht, die Mischcharakteristik des oben beschriebenen Gerätesatzes weiter zu verbessern.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen effektiven Mechanismus zum Ablassen der Luft, die in einem kleinen ringförmigen Hohlraum oder "Spalt" zwischen der Rührwerkwelle und der Kappe enthalten ist. Diese Entlüftung erfolgt während der ersten Ausbringung des Knochenzements.
- In einer weiteren Form ist die Erfindung eine Vorrichtung zum Mischen und Abgeben von Knochenzement. Die Vorrichtung weist einen Zylinder mit einer Kappe auf, die mit seinem einen Ende verbunden ist, wobei die Kappe eine durchgehende Auslaßöffnung zur Abgabe von Knochenzement bildet. Ein Vakuumanschluß ist in der Kappe angeordnet, zum Anbringen einer Vakuumpumpe an diesem, die im Zylinder ein Teilvakuum erzeugt, unter dem der Knochenzement gemischt wird. Eine röhrenförmige Welle ist in der Auslaßöffnung angeordnet, wobei die Welle mit einem ihrer Enden im Zylinder angeordnet ist, wobei an dem einen Ende Rührarme angebracht sind. Die Welle und die Auslaßöffnung bilden einen ringförmigen Spalt zwischen sich. Zumindest eine Lüftungsöffnung erstreckt sich durch die Kappe. Ein poröses Filter umgibt die Welle und ist zwischen der Lüftungsöffnung und dem ringförmigen Spalt positioniert. Das poröse Filter bildet einen Gaskommunikationsdurchgang, der die Lüftungsöffnung mit dem ringförmigen Spalt verbindet. Eine Zementdüse ist an der Kappe angebracht. Die Düse und das andere Ende der Welle bilden einen Raum zwischen sich, der den Durchtritt von Knochenzement aus dem Auslaßanschluß in den ringför migen Spalt ermöglicht. Zusätzlich zum porösen Filter umgibt ein O-Ring die Welle und dichtet die Welle gegen eine Innenfläche der Kappe in einer Position im Innern des porösen Filters ab. Bei der oben beschriebenen Vorrichtung kann Luft, die im ringförmigen Spalt enthalten ist, durch das poröse Filter und dann durch die Lüftungsöffnung entweichen, wenn der Knochenzement in den ringförmigen Spalt eindringt; jedoch verhindert der O-Ring, daß im ringförmigen Spalt enthaltene Luft in den Zylinder eintritt.
- Der Vorteil, den die oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung bereitstellt, besteht darin, daß die kleine Luftmenge, die im ringförmigen Spalt enthalten ist, der zwischen der Rührwerkwelle und der Kappe besteht, nach dem ersten Ausbringen des Knochenzements, effektiv in die Umgebung abgeleitet werden kann, anstatt sich mit dem Knochenzement zu vermischen. Dies ist aus folgendem Grund erwünscht: Wenn Luft im Knochenzement eingeschlossen ist, bildet diese kleine Hohlräume, die aus zweierlei Gründen problematisch sind. Erstens könnten die Hohlräume eine Bruchstelle für den Knochenzement bilden. Zweitens sind die Hohlräume insofern ein kosmetisches Problem, als ihr Vorhandensein zu der Wahrnehmung führt, daß der Knochenzement von einer geringeren Qualität ist. Vorteilhafterweise stellt die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit, das im Knochenzement eingeschlossene Luft im wesentlichen beseitigt.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Die oben erwähnten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung und wie diese erreicht werden, wird deutlicher, und die Erfindung selbst wird besser verständlich unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, wobei diese folgendes zeigen:
-
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Gerätesatzes mit Knochenzementmisch- und -einspritzkomponenten; -
2 und2A sind Seitenansichten der Mischpatrone und der mit ihr verbundenen Kappe, wobei ein Abschnitt geschnitten ist, um das Mischen der Komponenten darzustellen; -
3 und3A sind perspektivische Ansichten des mit der Mischpatrone verwendeten Rührers; -
4 und4A sind Schnittansichten der Mischpatrone, die eine Axialbewegung eines Kolbenstopfens darstellen; -
5 ist eine fragmentarische Explosionsschnittansicht einer Kappenanordnung und eines Rührers; -
6 ist eine fragmentarische Schnittansicht der Kappenanordnung, die zeigt, wie der Knochenzement, der gerade aus dieser ausgestoßen wird; -
6A ist eine fragmentarische Schnittansicht einer bekannten Kappenanordnung und zeigt, wie der Knochenzement aus dieser ausgestoßen wird; -
7 ist eine fragmentarische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kappenanordnung und zeigt einen Ringspalt zwischen der Kappe und der Rührerwelle, der während des anfänglichen Ausstoßens von Knochenzement Luft enthält. - Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Die hier gemachte Veranschaulichung stellt eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung in einer Form dar, und eine solche Veranschaulichung schränkt den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise ein.
- Ausführliche Beschreibung der Erfindung
-
1 zeigt die Ansammlung von Einweg-Einzelteilen eines Gerätesatzes20 einer exemplarischen Implementierung zur Verwendung bei der Aufbereitung von Knochenzement. Der Gerätesatz20 umfasst folgende Einzelteile: einen angepaßten Aufbewahrungskasten22 , eine Vakuumpumpe24 , eine Verbindungsschlauchleitung26 mit einem Vakuumprüfer28 , eine Mischpatrone30 , eine Patronenkappe32 , einen abbrechbaren Rührer34 , eine Zementdüse und ein Zementdüsenabsperrorgan, die insgesamt mit36 bezeichnet sind, und einen Trichterzusatz38 . Vorzugsweise ist der Kasten22 aus einem geformten Kunststoff hergestellt, der mehrere angepaßte Aussparungen40 hat, in die die verschiedenen Mischvorrichtungen und Abgabezusatzeinrichtungen aufgenommen sind. - Normalerweise sind die flüssigen Monomerkomponenten des Knochenzements in Ampullen (nicht dargestellt) vorhanden, und die pulverförmigen Copolymere sind in verschlossenen Päckchen (nicht dargestellt) vorhanden, obwohl jede beliebige Verpackung für die Komponenten bei dem Gerätesatz möglich ist. Das flüssige Monomer und das pulverförmige Copolymer sind bekannt und im Handel von einer Vielzahl verschiedener Quellen erhältlich.
- Die Vakuumpumpe
24 verwendet eine Hubkolbenpumpe, obwohl jede andere Vakuumpumpe Teil des Gerätesatzes20 sein könnte. Die Vakuumpumpe24 weist einen zylindrischen Körper42 und eine Hubwelle auf, die einen Innenkolben (nicht dargestellt) betätigt. Die Vakuumpumpe24 weist außerdem ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) auf, damit Luft durch die Pumpenöffnung nur in einer Richtung strömen kann. Die Schlauchleitung26 verbindet die Pumpe24 mit der Kappe32 , wenn die Kappe32 mit der Mischpatrone30 verbunden ist. Die Schlauchleitung26 weist einen Vakuumprüfer28 auf, der ein Kunststoff- oder Gummikolben sein kann, der unter dem negativen Druck des Vakuums, das von der Pumpe20 gezogen wird, kollabiert, wie in2A gezeigt. - Die Mischpatrone
30 ist vorzugsweise aus einem Einwegkunststoff hergestellt, durch den man die Mischung der einzelnen Komponenten sehen kann. Wie in2 und2A dargestellt, weist die Patrone30 zwei teleskopartig verbundene röhrenförmige Zylinder44 und46 auf. Beide Zylinder44 ,46 haben offene proximale und distale Enden. Der Außenzylinder44 nimmt den Innenzylinder46 in einer Teleskopkonfiguration axial auf. Das heißt, der Innenzylinder46 kann im Außenzylinder44 gleiten. Der Außendurchmesser des Innenzylinders46 ist konzentrisch an den Innendurchmesser des Außenzylinders44 angepaßt. Die Außenumfangsfläche des Innenzylinders46 steht kolbenartig in einem eng anliegenden, jedoch nicht hermetisch verschlossenen Eingriff mit der Innenumfangsfläche des Außenzylinders44 . Ein luftundurchlässiger Kolbenstopfen48 (4 ) ist im Innenzylinder46 nahe seinem distalen Ende angeordnet, um das distale Ende des Innenzylinders46 zu verschließen. Der Stopfen48 ist im Innenzylinder46 axial gleitfähig zum Ausstoßen der gemischten Zementmasse aus der Patrone30 , wenn die Patrone mit der Zementpistole verbunden ist. Das heißt, wenn die Zement pistole betätigt wird, rückt der Kolbenstopfen48 vom distalen Ende des Innenzylinders46 in Richtung seines proximalen Endes (in Richtung der Kappe32 ) axial vor, wie in4 und4A gezeigt. - Wie in
4 und4A gezeigt, weist der Außenzylinder44 einen Gewindeaußenrand50 auf, der in Gewindeeingriff mit einem Gewinderingrand52 der Kappe32 steht. Obwohl der Außenzylinder44 hier als mit Außengewinderand versehen dargestellt ist, kann jede geeignete Verbindungsstruktur verwendet werden, um die Verbindung zwischen der Kappe32 und dem Außenzylinder44 herzustellen. Der Außenzylinder44 weist auch einen Endringflansch54 auf, der sich an seinem offenen distalen Ende nach außen erstreckt. Eine hermetische Dichtung wird zwischen dem Innenzylinder46 und dem Außenzylinder44 durch einen O-Ring56 erreicht, der in einer Ringrille58 des Innenzylinders46 sitzt. Die Kappe32 ist am Zylinder44 durch den O-Ring59 , der in der Ringrille61 sitzt, hermetisch abgedichtet. - Die Kappe
32 weist einen Vakuumanschluß60 auf, der mit der Vakuumpumpe24 durch die Schlauchleitung26 verbindbar ist. Wie in2 gezeigt, weist die Kappe32 auch einen mittigen Zementauslaßanschluß oder Öffnung62 auf. Der Auslaßanschluß62 weist Gewindegänge zum Gewindeeingriff mit verschiedenen Düsen36 auf. Die Kappe32 weist auch Lüftungslöcher66 auf, die Teil eines Luftaustrittsdurchgangs bilden, der nachstehend beschrieben ist. - Wie in
2 und2A gezeigt, weist das beispielhafte Mischsystem einen Rührer34 mit einer Welle70 auf. Ein Griff72 ist mit einem Endabschnitt der Welle70 verbunden, und mehrere Rührarme74 sind mit dem anderen Endabschnitt der Welle70 verbunden. Die Rührarme74 weisen Löcher75 auf, um die Bewegung des Rührers34 durch den Knochenzement zu unterstützen, wie bekannt. - Die Vorteile des Rührers, der in der dargestellten Ausführungsform gezeigt ist, werden mit Bezug auf
3 und3A besser verständlich. Die Rührarme74 erstrecken sich im allgemeinen radial vom Endabschnitt der Welle70 und sind radial beweglich zwischen einer ersten Position, die die Rührarme74 einnehmen, wenn sie sich im Innenzylinder46 befinden, wie in -
3A gezeigt, und einer zweiten Position, die die Rührarme einnehmen, wenn sie aus dem Zylinder entfernt sind, wie in3 gezeigt. Durch Vergleich von3 und3A wird verständlich, daß sich die Rührarme, wenn sie in den Zylinder46 eingefügt sind, über eine geringere radiale Strecke von der Welle erstrecken, als wenn sie außerhalb des Zylinders46 positioniert sind. Wie man weiter mit Bezug auf3 und3A sehen kann, bilden die Außenkanten76 der Rührarme74 im wesentlichen eine Kreisform mit einem Radius, der reduziert wird, wenn die Rührarme in den Zylinder46 eingefügt sind. Die Rührarme sind so ausgebildet, daß sie in Richtung der Position, die in3 gezeigt ist, radial nach außen elastisch vorgespannt sind, so daß die Rührarme einen Wischeingriff mit der Innenwand78 des Zylinders46 bewirken, wenn sie sich dort befinden. Was wichtig ist, die Rührarme74 sind auch nach außen in Richtung des Zylinders44 vorgespannt, so daß ein Wischeingriff mit den Innenwänden beider Zylinder44 und46 bewirkt wird, wenn sich der Rührer darin hin- und herbewegt (2 ). - Der Rührer kann aus Polyethylen hoher Dichte bestehen, aber es versteht sich, daß ein Fachmann auch andere geeignete Materialien statt dessen verwenden könnte. Der Rührer
34 ist so ausgebildet, daß die Rührarme74 natürlicherweise ihre ausgezogene bzw. ausgestreckte Position einnehmen, die in3 gezeigt ist. Durch Wahl einer Materialzusammensetzung mit ausreichend elastischen Eigenschaften können die Rührarme elastisch gebogen werden, um die eingezogene bzw. kontrahierte Position einzunehmen, die in3A gezeigt ist. Die elastischen Eigenschaften des Rührarmmaterials bewirken jedoch, daß sich die Rührarme nach außen vorspannen, so daß eine Kraft gegen die Innenwand78 ausgeübt wird, wenn sie sich im Zylinder46 befinden. Ebenso sind die Rührarme74 nach außen vorgespannt, um einen Wischeingriff mit der Innenwand des Zylinders44 zu bewirken, wenn sie sich darin befinden. In der dargestellten Ausführungsform kann man erkennen, daß die Rührarme74 nur in der Lage sein müssen, einer einmaligen Verwendung standzuhalten, da der Gerätesatz20 nach einer einmaligen Verwendung entsorgt wird. - Wie auch in
3 und3A gezeigt, weist der Innenzylinder46 einen abgeschrägten Abschnitt80 an seinem proximalen Ende auf, um das Einfügen der Rührarme74 zu erleichtern. Wenn die Rührarme im Zylinder44 sind und der Rührergriff72 nach unten gedrückt wird, treffen die Rührarme74 auf den abgeschrägten Abschnitt80 und ziehen sich allmählich in die Position zusammen, die in3A gezeigt ist, wo sich der sich über die radiale Strecke erstreckende Rührarm74 von der Längsachse der Welle70 erstreckt und im wesentlichen gleich dem Radius der Innenzylinderwand78 ist. Der abgeschrägte Abschnitt80 bewirkt eine allmähliche Verringerung des Radius von der Innenwand des Außenzylinders zu einer Innenwand des Innenzylinders mit kleinerem Durchmesser, so daß die Rührarme nicht steckenbleiben, wenn der Rührergriff gedrückt wird. - Wenn wir nunmehr
2 und2A betrachten, so schließt das dargestellte Beispiel eine abbrechbare Rühreranordnung ein, die im wesentlichen die gleiche ist wie die, die im US-Patent 5 624 184 beschrieben ist. Die Welle70 weist eine röhrenförmige äußere Hülse82 und einen inneren Stab84 auf, der axial in der Hülse82 angeordnet ist. Die Hülse82 ist zerbrechlich und hat ein lösbares distales Ende86 . Das distale Ende des inneren Stabs84 endet in einem integrierten hantelförmigen Endstopfen88 . Der kleine Durchmesser des Mittelsegments90 ist an einer Ringkerbe81 (3 und3A ) oder Markierungslinie, die in der Wellenhülse82 angeordnet ist, positioniert. Die Ringkerbe81 bildet einen Radius um die Hülse82 , wo die Hülse82 bricht, wenn die Welle70 vollständig aus der Patrone30 ausgezogen ist. Das hohle distale Ende86 der Hülse82 verbleibt im Auslaßanschluß62 der Kappe32 , um einen Durchgang für die auszustoßende gemischte Zementmischung bereitzustellen. - Mit Bezug auf
4 weist der Kolbenstopfen48 einen integrierten Vorsprung92 auf, der zur Kappe32 ausgerichtet ist. Im allgemeinen ist der Vorsprung92 in einer konischen Form ausgebildet, die geeignet ist, zur Form der Kappe32 zu passen und genau dem konvexen Profile oder "Scherströmungsprofil" des Knochenzements zu gleichen, wenn der Knochenzement durch die Bewegung des Kolbenstopfens48 durch die Patrone30 axial weiterbefördert wird. Obwohl der Vorsprung92 in4 als kegelstumpfförmig dargestellt ist, versteht es sich somit, daß der Vorsprung92 auch zu anderen Formen ausgebildet sein kann, z. B. als Kuppel, kugelförmig und dgl. - Mit weiterem Bezug auf
4 weist die Kappe32 eine Ausnehmung94 auf, deren Form dem Vorsprung92 entspricht. Die Ausnehmung94 nimmt den Vorsprung92 durch Ineinandergreifen auf, wenn der Stopfen48 in Richtung der Kappe32 axial vorgerückt wird, wie in4A gezeigt. Während die Auskehlung94 in4 als kegelstumpfförmig dargestellt ist, versteht es sich, daß die Ausnehmung94 auch in anderen ähnlichen Formen ausgeführt sein könnte, z. B. als Kuppel, kugelförmig und dgl. Die Ausnehmung94 ist entsprechend dem Vorsprung92 geformt. Die Rührarme74 weisen auch eine Form auf, die dem Vorsprung92 und der Ausnehmung94 entsprechen, so daß die Kappe32 und der Kolbenstopfen48 die Rührarme74 ineinandergreifend zwischen sich aufnehmen, wenn der Stopfen48 axial in Richtung der Kappe32 vorgerückt wird, wie in4A gezeigt. In der in4 und4A dargestellten Ausführungsform weisen die Kappe32 mit der Ausnehmung94 , der Kolbenstopfen48 und die Rührarme74 alle kegelstumpfförmige Formen auf, deren Vorteile in Verbindung mit ihrer Bedienung nachstehend beschrieben werden. - Die vorliegende Erfindung stellt einen neuen Luftaustrittsdurchgang zum weitgehenden Auslassen der gesamten Luft, die innerhalb der Grenzen der Kappe enthalten ist, in die Umgebung bereit. Wie in
5 und6 gezeigt, erstrecken sich die Entlüftungslöcher66 durch die Kappe32 und führen zur Welle70 . Ein zylindrisches poröses Filter102 umschließt die Welle70 und bildet eine halbdurchlässige Membran, die den Durchtritt für Luft, aber nicht für Knochenzement ermöglicht. Es ist festgestellt worden, daß sich ultrahochmolekulares Polyurethan als Material für das poröse Filter102 ausreichend gut verhält. In der Kappe32 innen positioniert in bezug auf das poröse Filter102 ist ein O-Ring104 , der die Welle70 umschließt. Der O-Ring104 , der vorzugsweise aus Silikon hergestellt ist, dichtet die Welle70 gegen die Innenfläche der Kappe32 ab, so daß der Durchtritt von Luft in die Patrone30 während des Ausstoßens von Knochenzement verhindert wird, wie nachstehend beschrieben wird. - Wie ferner in
5 gezeigt, kann sich das Innere der Kappe32 erweitern, um zusätzlichen Raum für ein oberes Filter106 zu schaffen. Das obere Filter106 läßt es zu, daß Luft aus dem System über den Vakuumanschluß60 gezogen wird, ohne trockenes Pulver oder gemischten Zement mitzuziehen. Das obere Filter106 weist eine zweistufige Öffnung108 auf, die einen Haltering110 aufnimmt. Wie man mit Bezug auf5 und6 verstehen kann, weist das obere Filter106 Innenringflächen112 und114 auf, die jeweils zu den Außenringflächen116 und118 des Halterings110 passen. Der untere Innenabschnitt des Halterings110 weist einen kegelstumpfförmigen Abschnitt120 auf, der mit der Basis122 der Rühreranordnung74 in Eingriff steht. Die Kappe32 weist auch ein absorbierendes Filter124 auf, das jegliches Monomer absorbiert, das durch das obere Filter106 gezogen wird, bevor es sich in die Schlauchleitungsanordnung bewegen kann. - Wie in
7 gezeigt, wird die Düse36 , nachdem die Rührerwelle70 abgebrochen worden ist, auf die Kappe32 geschraubt. Es ist ein kleiner Ringspalt128 zwischen der Rührerwelle70 und der Innenringfläche der Kappe32 vorhanden, wie in7 gezeigt. Die Größe des Spalts128 , der in7 gezeigt ist, ist zu Darstellungszwecken übertrieben dargestellt. Es besteht auch ein kleiner Raum130 zwischen dem Boden der Düsenanbringung36 und dem (abgebrochenen) Endabschnitt der Rührerwelle70 . Der Raum130 erlaubt den Durchtritt für Knochenzement aus dem Auslaßanschluß62 in den Ringspalt128 . Mit Bezug auf7 kann man also erkennen, daß der Ringspalt128 wegen des Vorhandenseins des Raumes130 in Fluidkommunikation mit dem Auslaßanschluß62 steht. Man kann ferner erkennen, daß der Ringspalt128 in Gaskommunikation mit Lüftungslöchern66 steht, da das poröse Filter102 zwischen dem Ringspalt128 und den Lüftungslöchern66 angeordnet ist. Anders ausgedrückt, bildet das poröse Filter102 einen Gaskommunikationsdurchgang, der die Lüftungslöcher66 mit dem Ringspalt128 verbindet. Während das poröse Filter102 in der dargestellten Ausführungsform ein zylindrisches Teil ist, das die Welle70 umgibt, versteht es sich, daß der Fachmann ohne weiteres erkennen kann, daß andere Konfigurationen eines porösen Filters verwendet werden können, vorausgesetzt, daß ein oder mehrere poröse Filter verhindern, daß Knochenzement aus den Luftlöchern66 austritt. -
1 bis7 zeigen die Verwendung des Gerätesatzes20 der dargestellten Ausführungsform bei der Aufbereitung von Knochenzement. Der Gerätesatz20 ist in einer äußeren Verpackung (nicht dargestellt) verpackt, wobei der Trichterzusatz38 mit der Patrone30 verbunden ist. Die Patrone30 ist in ihrer ausgezogenen Mischposition in einem Kasten22 verpackt; d. h. der Innenzylinder46 ist zur praktischen Verwendung für den Anwender vollständig aus dem Zylinder44 ausgezogen. Die Zementkomponenten (nicht dargestellt) des Zements werden durch den Trichterzusatz38 in die Patrone30 geschüttet. Wenn die richtigen Volumen der verschiedenen Komponenten des Zements in die Patrone geschüttet worden sind, wird der Trichterzusatz38 entfernt und entsorgt. Die Kappe32 wird dann von dem Kasten22 entfernt und an der Patrone30 angebracht. Die Vakuumpumpe24 , die Schlauchleitung26 und der Vakuumprüfer28 werden auch vom Kasten22 entfernt und mit dem Vakuumanschluß60 der Kappe32 verbunden. Wenn die Kappe32 und die Vakuumpumpe24 mit der Patrone30 verbunden sind, wie in2 und2A gezeigt, wird in der Patrone30 durch manuelle Hin- und Herbewegung der Welle der Vakuumpumpe24 ein Vakuum erzeugt. Der Vakuumprüfer28 kollabiert, um anzuzeigen, daß die Patrone den gewünschten Vakuumdruck erreicht hat. - Gleichzeitig mit dem Erzeugen des Vakuums in der Patrone
30 wird der Innenzylinder46 in den Außenzylinder44 eingezogen. Der Grund dafür ist, daß, während der Innenzylinder46 genau in den Außenzylinder44 paßt, die Patrone30 keinen Verriegelungsmechanismus bietet, der den Innenzylinder46 in seiner vollständig ausgezogenen Position hält. Da ein Vakuum in der Patrone30 erzeugt worden ist, sucht der Innenzylinder46 "seinen eigenen Stand" im Außenzylinder44 . Das heißt, es ist keine vorbestimmte Position vorhanden, die der Zylinder46 im Zylinder44 einnehmen muß, wenn der Vakuumprüfer28 anzeigt, daß der gewünschte Wert des Vakuums in der Patrone erreicht worden ist. Es ist festgestellt worden, daß eine solche Anordnung eine ausgezeichnete Mischumgebung für Knochenzement darstellt. Wenn der Vakuumprüfer28 kollabiert, um den richtigen Vakuumdruck in der Patrone30 anzuzeigen, wird der Zylinder46 teilweise im Zylinder44 in eine Position eingezogen, wo genug Platz zum Mischen des Knochenzements unter Verwendung des Rührers34 ist, aber es ist ein reduzierter Raum in der Patrone30 zum Aufnehmen eingeschlossener Luft. Die Reduzierung des Volumens läßt weniger Mischraum und mindert somit die Möglichkeit, daß sich Luft in den Zement mischt. Infolgedessen erreicht die dargestellte Ausführungsform eine Reduzierung der eingeschlossenen Luft im Knochenzement. - Nachdem das gewünschte Vakuum in der Patrone
30 erreicht worden ist, werden die Komponenten des Zements manuell durch Hin- und Herbewegung des Rührers34 auf bekannte Art und Weise gemischt. Vorteilhafterweise ermöglicht die Eigenvorspannung der Rührarme74 gegen die Innenwand48 des Innenzylinders46 ein verbessertes Mischen an der Wand78 des Innenzylinders46 . Zusätzlich ermöglichen die Rührarme eine Eigenvorspannung gegen die Innenwand des Zylinders44 , wenn die Rührarme dort hin- und herbewegt werden. Der Vorteil des Rührers in der dargestellten Ausführungsform besteht darin, daß er einen Wischeingriff mit beiden Teleskopzylindern44 und46 bewirkt, von denen jeder einen anderen Durchmesser hat. Ferner bleiben die elastisch vorgespannten Rührarme nicht "stecken", wenn sie aus einem Zylinder in den anderen bewegt werden, da der Zylinder46 ein abgeschrägtes Ende aufweist, das den Eintritt der Rührarme74 erleichtert, wie in3 dargestellt. In Betrieb wischen die flexiblen Rührarme die Innenzylinderwand des Zylinders44 ; dann biegen sich die Rührarme nach innen, wenn der Griff nach unten gedrückt wird und wischen die Innenzylinder des Zylinders46 . - Nach Beendigung des Mischens kann die Vakuumpumpe
24 entfernt werden, und das Vakuum in der Patrone30 wird dadurch entspannt. Die Patrone30 wird dann zusammengedrückt, so daß der Innenzylinder46 vollständig in den Außenzylinder44 eingezogen ist, wie in4 gezeigt, und zwar zur Verwendung in der Zementeinspritzpistole (nicht dargestellt). Dann wird das distale Ende86 der Hülse82 des Rührers abgebrochen und entsorgt. Wenn der Rührer34 abgebrochen ist, wird der Stopfen88 aus der Kappe gezogen, und der Auslaßanschluß62 wird geöffnet. Eine geeignete Zementdüse36 wird dann am Auslaßanschluß62 angebracht, und die Patrone30 wird in die Applikatorpistole eingesetzt (nicht dargestellt). Eine Knochenzementinjektorpistole, die zur Verwendung mit der dargestellten Ausführungsform geeignet ist, ist im US-Patent 5 638 997 beschrieben, das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen ist. - Es ist festgestellt worden, daß, wenn der Kolbenstopfen
48 (4 ) durch den Innenzylinder46 axial vorrückt und dadurch den Knochenzement weiterschiebt, sich ein konvexes Profil oder "Scherströmungsprofil" am vorderen Abschnitt des Knochenzements entwickelt, wie in6 gezeigt. Der Knochenzement hat eine teigartige Konsistenz, die an der Innenzylinderwand der Patrone klebt, so daß entlang der Zylinderwand ein größerer Widerstand gegen die Axialbewegung vorhanden ist als in der Mitte der Patrone. Das konvexe Profil, das durch das axiale Weiterschieben des Knochenzements erzeugt wird, kann bei einer bekannten Patrone, wie bei der, die in6A gezeigt ist, problematisch sein. Wenn, wie in6A gezeigt, die Spitze des Knochenzements96 den Auslaßanschluß62A erreicht, entsteht ein Hohlraum98A zwischen dem Knochenzement96 und der Kappe32A , der Luft enthält. Die Luft in dem Leerraum98A kann sich in den Knochenzement96 "einfalten", wenn der Knochenzement durch den Auslaßanschluß62A ausgestoßen wird, so daß eine unerwünschte Porosität des Knochenzements entsteht. Dieses Phänomen tritt nur während der Anfangsausstoßung des Knochenzements96 auf, und die daran beteiligte Luftmenge ist begrenzt. Es ist dennoch erwünscht, die Größe des Hohlraums zu reduzieren. Wie in6 gezeigt, reduziert die dargestellte Ausführungsform die Größe des Hohlraums98 durch die Verwendung einer speziell geformten Kappe32 , des Kolbenstopfens48 und der Rührarme74 . - Wenn die Zementdüse
36 an der Kappe32 angebracht ist und der Knochenzement96 in die Düse36 vorrückt, wie in7 gezeigt, muß die Luft, die in dem ringförmigen Spalt128 enthalten ist, an die Umgebung abgeführt werden. Da der Knochenzement durch die Patrone und die Düse36 weiter vorrückt, tritt er auch aus dem Auslaßanschluß62 durch die Öffnung130 und in den Spalt128 aus, wobei die Luft, die in dem ringförmigen Spalt128 enthalten ist, durch das poröse Filter102 und aus der Kappe durch die Lüftungslöcherlöcher66 abgeführt wird. Vorteilhafterweise läßt das poröse Filter102 zwar Luft, aber keinen Knochenzement hindurch. Nach dem ersten Ausstoßen von Knochenzement aus der Patrone30 ist der Ringspalt128 vollständig mit Knochenzement gefüllt, wobei die gesamte Luft, die vorher darin enthalten war, in die Umgebung entweicht, wie oben beschrieben. Wenn kein Luftaustrittsdurchgang vorhanden wäre, würde die Luft in dem Spalt128 eingeschlossen und könnte in den aus der Patrone auszustoßenden Knochenzement gedrückt werden. Der O-Ring104 bewirkt eine Fluiddichtung zwischen der Kappe32 und der Welle70 , so daß keine Luft in die Patrone30 eindringen kann. - Obwohl die Erfindung so beschrieben worden ist, als habe sie eine exemplarische Ausführung, kann sie innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche weiter modifiziert werden. Ferner bezieht diese Anmeldung solche Abweichungen der vorliegenden Offenbarung ein, wie sie in der bekannten und üblichen Praxis des Fachgebiets auftreten, das die Erfindung betrifft.
Claims (5)
- Vorrichtung zum Mischen und Verabreichen von Knochenzement mit: einem Zylinder (
40 ); einer Kappe (32 ), die mit einem Ende des Zylinders verbunden ist und eine durchgehende Auslaßöffnung (62 ) zur Abgabe von Knochenzement bildet; einem röhrenförmigen Schaft (70 ), der in der Auslaßöffnung (62 ) angeordnet ist, wobei eines der Enden des Schafts in dem Zylinder angeordnet ist, wobei an dem einen Ende Rührarme (74 ) angebracht sind; dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft und die Auslaßöffnung (62 ) einen ringförmigen Spalt (128 ) zwischen sich bilden; mindestens eine Lüftungsöffnung (66 ) sich durch die Kappe erstreckt; eine Zementdüse (36 ) an der Kappe angebracht ist, wobei die Düse und der Schaft einen Zwischenraum (130 ) zwischen sich bilden, der den Durchtritt von Knochenzement aus der Auslaßöffnung in den ringförmigen Spalt ermöglicht; und ein poröses Filter (102 ) zwischen dem ringförmigen Spalt und der mindestens einen Lüftungsöffnung angeordnet ist, wobei das poröse Filter aus einem Material ausgebildet ist, das den Durchtritt von Luft, nicht aber von Knochenzement ermöglicht, so daß in dem ringförmigen Spalt enthaltene Luft durch die mindestens eine Lüftungsöffnung entweichen kann, wenn Knochenzement abgegeben wird, so daß der Knochenzement, der durch die Vorrichtung ausgestoßen wird, im wesentlichen frei von eingeschlossener Luft ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das poröse Filter (
102 ) den Schaft umschließt, wobei das poröse Filter einen Gaskommunikationsdurchgang bildet, der den ringförmigen Spalt (128 ) mit der mindestens einen Lüftungsöffnung (66 ) verbindet. - Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Lüftungsöffnung eine Vielzahl von Lüftungsöffnungen aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner mit einem Vakuumanschluß (
60 ), der in der Kappe angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem O-Ring (
104 ), der den Schaft umschließt und den Schaft gegen eine Innenfläche der Kappe in einer Position im Innern des porösen Filters abdichtet, wodurch verhindert wird, daß in dem ringförmigen Spalt enthaltene Luft in den Zylinder eindringt.
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