DE60126156T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von knochenzement - Google Patents

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Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.
  • Wenn Knochenzement hergestellt wird, ist es in Anbetracht der zukünftigen Stärke des Knochenzements wichtig, einen Knochenzement zu erreichen, der von Poren und dergleichen, die durch Luft- oder Gaseinschlüsse verursacht werden, so frei als möglich ist. Diese Einschlüsse können durch zurückbleibende Luft und Gase verursacht werden, die bei der Mischung der Bestandteile des Knochenzements, die während des Mischvorgangs in die Knochenzementmasse gemischt werden, auftreten.
  • Aus SE-9200360-7 ist vorab bekannt, wie zerstreuter Knochenzement durch eine Bewegung, die unter dem Einfluß eines Vakuums in der Mischkammer auftritt, wenn ein beweglicher Wandabschnitt befreit wird, gesammelt wird, um im Evakuierungsabschnitt der Mischkammer eine Knochenzementsäule zu bilden. Um so weit als möglich zu verhindern, daß Luft einsickert, sind um den beweglichen Wandabschnitt ein oder mehrere O-Ringe angeordnet. Die O-Ringe werden eine erhöhte Reibung verursachen, was mit sich bringt, daß die Bewegung des beweglichen Abschnitts wie auch die dadurch erfolgende Sammlung von Knochenzement beeinträchtigt sein wird oder verhindert werden wird, wenn die Dichtung eine zu hohe Reibung verursacht. Folglich kann für bekannte Vorrichtungen oder Verfahren zum Herstellen von Knochenzement gesagt werden, daß das Erlauben einiger Luft- oder Gaseinschlüsse akzeptiert werden muß.
  • US-5,328,262 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Knochenzement durch das Mischen von Bestandteilen, die einen Teil davon bilden. Das Verfahren umfaßt die Schritte des Mischens der Bestandteile unter Vakuum in einem Mischraum einer Mischvorrichtung. Klumpen von Knochenzement haften an einer Innenwandfläche des Misch raums. Die Klumpen des Knochenzements werden im Mischraum dicht an einer Abgabeöffnung, die zur Abgabe des Knochenzements aus dem Mischraum geeignet ist, gesammelt. Der Sammelschritt beinhaltet die Schritte a) des Einwirkenlassens eines Vakuums auf den Knochenzement im Mischraum, und b) des Bewegens eines Kolbens durch den Mischraum in Richtung der Abgabeöffnung, um den Knochenzement nahe an der Abgabeöffnung zu sammeln. In den Poren im Knochenzement, die während der Sammlung der Knochenzementklumpen gebildet werden, wird ein Vakuum bereitgestellt. Die im Knochenzement gebildeten Poren werden in ihrer Größe verkleinert, wenn der Knochenzement schließlich nach der Sammlung dem atmosphärischen Druck ausgesetzt wird.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Beseitigung von Luft- und Gaseinschlüssen im Knochenzement zu erzeugen. Zusätzlich wird die Sicherheit erreicht, daß der bewegliche Wandabschnitt stets bewegt werden wird und daß dadurch eine verbesserte Sammlung von Knochenzement erhalten wird. Dies wird nach dem Verfahren der Erfindung durch die Maßnahmen, die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben sind, erreicht. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zeigt die Merkmale, die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 4 angegeben sind.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Im Folgenden wird die Erfindung durch Beispiele von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ausführlicher erklärt werden.
  • 1a veranschaulicht eine Mischkammer nach der Erfindung während des Mischens der einzelnen Bestandteile von Knochenzement. In den 1b bis 1e ist eine Anzahl von Phasen veranschaulicht, wenn die Mischkammer in die Hülse des Extrusionsgeräts eingebracht wird. 2a und 2b veranschaulichen, wie der Kompressions- bzw. der Extrusionsvorgang durch das Extrusionsgerät ausgeführt wird. In 3 ist die Bewegung des Knochenzements in der Mischkammer während des Extrusionsprozesses veranschaulicht. 4a bis 4c veranschaulichen drei unterschiedliche Ausführungsformen, nach der Erfindung, einer Hülse, die einstückig mit dem Extrusionsgerät ausgeführt ist. In 5 ist die Mischkammer in eine alternative Ausführungsform der Hülse, die mit einem Ausschnitt gestaltet ist, eingebracht veranschaulicht.
  • In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Mischkammer, und das Bezugszeichen 2 einen beweglichen Wandabschnitt, der durch einen Sperrstift 3 lösbar in seiner Anfangsposition befestigt ist. Die Mischkammer 1 ist mit einer Vakuumverbindung 4 und einem Rührgerät ausgestattet. Das Rührgerät umfaßt einen Rührstab 5 mit einem axialen Extrusionskanal für Knochenzement und einem Rührwerk 6, das um das Ende des Rührstabs 5 in der Mischkammer 1 angeordnet ist. Der Rührstab 5 und die Mischkammer 1 sind aus Gründen, die später offensichtlich werden, vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material hergestellt.
  • Der Rührstab 5 ist durch eine Öffnung 7, die gegen den Rührstab 5 abgedichtet ist, in der Mischkammer 1 in der Achsenrichtung beweglich. Die Öffnung des Kanals des Rührstabs 5 in der Mischkammer 1 bildet am Rührwerk 6 eine Extrusionsöffnung 8 für Knochenzement. Während des Mischens ist ein Dichtungsstab 9 in den Kanal des Rührstabs 5 eingesetzt, um die Extrusionsöffnung 8 abzudichten. Die Flußlinie 10 veranschaulicht den Weg des Knochenzements während des Kompressions- und des Extrusionsprozesses, bei denen der Knochenzement durch ein Filter 11 verläuft, der in Verbindung mit der Vakuumverbindung 4 angeordnet ist.
  • Die Vorrichtung nach der Erfindung umfaßt auch ein Extrusionsgerät 12 mit einer Hülse 13a und einer Extrusionspistole 14. Die Hülse 13a ist mit einer Öffnung 15 zum Einbringen der Mischkammer 1, einer Öffnung 16 für den Rührstab 5, zwei Nuten 17 für den Sperrstift 3 und einer Öffnung 18 für die Vakuumverbindung 4 gebildet.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Mischkammer 1 wird beim Herstellen von Knochenzement verwendet, um die einzelnen Zementbestandteile unter Vakuum zu mischen. Die Knochenzementbestandteile werden in die Mischkammer 1 eingebracht, wonach der Rührstab 5 des Rührgeräts in der Achsenrichtung in die und aus der Mischkammer 1 bewegt wird und vorzugsweise zur gleichen Zeit durch die Öffnung 7 gedreht wird. Das tatsächliche Mischen wird durch das Rührwerk 6, das um das Ende des Rührstabs 5 in der Mischkammer 1 angeordnet ist, durchgeführt, da es durch die vorher erwähnte Bewegung des Rührstabs 5 inmitten der Knochenzementbestandteile gedreht und bewegt wird. Während des gesamten Mischprozesses wird die Extrusionsöffnung 8 in Verbindung mit dem Rührwerk 6 mit dem Knochenzement in Kontakt gelangen. Ein Sickern von Knochenzement aus der und von Luft in die Mischkammer 1 über die Extrusionsöffnung 8 wird während des Mischens durch den Dichtungsstab 9 verbindert.
  • Wenn festgestellt wird, daß die Knochenzementbestandteile ausreichend gemischt sind, wird das Gerät zur Knochenzementextrusion vorbereitet. Der Rührstab 5 wird dann so weit als möglich aus der Mischkammer 1 bewegt, wobei sich das Rührwerk 6 und die Extrusionsöffnung 8 mit der Wand verbinden, die sich dem beweglichen Wandabschnitt 2 der Mischkammer 1 gegenüber befindet. Dann kann der Extrusionsprozeß, bei dem der Knochenzement aus der Mischkammer 1 durch die Extrusionsöffnung 8 und in den Kanal des Rührstabs 5, der dadurch als eine Düse funktioniert, bewegt wird, beginnen.
  • Die Kompression des Knochenzements wird nach der vorliegenden Erfindung vor der Extrusion durchgeführt. Mit der Kompression wird beabsichtigt, zurückgebliebene Luft- und Gaseinschlüsse aus dem Knochenzement zu quetschen, um ein Material zu erzielen, das so kompakt als möglich ist. Sowohl die Kompression als auch die Extrusion wird durch das Extrusionsgerät 12, das einer Spritzpistole für Dichtungsmischungen oder dergleichen ähnlich ist, und die Hülse 13a, in der die Mischkammer 1 nach Beendigung des Mischens angeordnet wird, durchgeführt.
  • Die Mischkammer 1 wird durch die Öffnung 15 in die Hülse 13a eingebracht und in der Hülse 13a so angeordnet, daß der Rührstab 5 dann, wenn er vollständig herausgezogen ist, durch die Öffnung 16 aus der Hülse 13a herausragt. Die Hülse 13a ist mit Nuten 17 ausgebildet, um den Sperrstift 3, und somit den beweglichen Wandabschnitt 2, während des Einbringens in dessen Anfangsposition zu halten. Die Seitenwand der Hülse 13a ist so gebildet, daß die Vakuumverbindung 4 vor dem Einbringen entfernt werden muß, doch die Öffnung 18 gestattet ein Wiederverbinden der Vakuumverbindung 4 nach dem Einbringen. Die Phasen im Zusammenhang mit dem Einbringen der Mischkammer 1 in die Hülse 13a sind in 1b bis 1e veranschaulicht.
  • Wenn die Mischkammer 1 im Inneren der Hülse 13a des Extrusionsgeräts 12 angeordnet ist, wird die Vakuumverbindung 4 wiederverbunden und der bewegliche Wandabschnitt durch Ent fernen des Sperrstifts 3 befreit. Diese Phasen sind in 1d bis 1e veranschaulicht. Danach wird die Extrusionspistole 14 des Extrusionswerkzeugs 12 mit der Hülse 13a verbunden und es kann die tatsächliche Kompression des Knochenzements beginnen.
  • Die Kompression, die ebenfalls unter Vakuum durchgeführt wird, wird durch eine Kraft ausgeführt, die durch die Extrusionspistole 14 gegen den beweglichen Wandabschnitt 2 ausgeübt wird, so daß dieser in Richtung der Extrusionsöffnung 8 bewegt wird. Der Knochenzement wird sich dann entlang der in 3 veranschaulichten Flußlinien 10 bewegen und in Richtung der Extrusionsöffnung 8 komprimiert werden. Während er in Richtung der Extrusionsöffnung 8 verläuft, wird der Knochenzement mit dem Filter 11 in Kontakt gelangen, während Luft- und Gaseinschlüsse durch eine Saugwirkung durch den Vakuumanschluß 4 ausgestoßen werden. Nach der Kompression bis zu einem gewissen Grad, wird der Knochenzement den Dichtungsstab 9, der die Extrusionsöffnung 8 abdichtet, vor dem Knochenzement und aus dem Kanal des Rührstabs 5 drücken, in dem Knochenzement in der Form einer Säule gebildet wird. Wenn die gewünschte Länge der Knochenzementsäule erhalten ist, wird der Rührstab 5 an der Vorderseite der erhaltenen Knochenzementsäule gerade am oder vor dem Dichtungsstab 9 abgetrennt. Dann kann die Extrusion und das Aufbringen des Knochenzements durchgeführt werden. 2a und 2b veranschaulichen den Kompressions- und den Extrusionsprozeß, während die Mischkammer 1 in der Hülse 13a angeordnet und mit der Extrusionspistole 14 verbunden ist.
  • Die vorliegende Erfindung umfaßt auch zwei alternative Ausführungsformen, 13b und 13c, der Hülse des Extrusionswerkzeugs 12, die in 4b und 4c veranschaulicht sind.
  • In der Seitenwand der Hülse 13b sind eine Nut 17 und ein Ausschnitt 19 gebildet. Der Ausschnitt 19 erstreckt sich mit dem Ziel, zu verhindern, daß die Vakuumverbindung 4 vor dem Einbringen der Mischkammer 1 entfernt werden muß, entlang des Großteils der Wand der Hülse 13b. Die Vakuumverbindung 4 kann dadurch während des Mischens und der anschließenden Prozesse der Kompression und der Extrusion, die dem im Zusammenhang mit der Hülse 13a beschriebenen Prozeß ähnlich sind, beibehalten werden. Darüber hinaus bringen der Ausschnitt 19 und die Nut 17 mit sich, daß der Sperrstift 3 ebenfalls während des Einbringens beibehalten werden kann. 5 veranschaulicht die Mischkammer 1 in die Hülse 13b eingesetzt.
  • Die Hülse 13c ist ohne jegliche Nut oder ohne jeglichen Ausschnitt in der Seitenwand gebildet, was bedeutet, daß diese Hülse verwendet wird, wenn sowohl die Vakuumverbindung 4 als auch der Sperrstift 3 vor dem Einbringen der Mischkammer 1 entfernt werden. Die Hülse 13c ist jedoch mit einer Öffnung 18 ausgebildet, um zu gestatten, daß die Vakuumverbindung 4 vor den anschließenden Prozessen der Kompression und der Extrusion, die auf die gleiche Weise wie bei der Verwendung einer Hülse 13a oder 13b durchgeführt werden, wiederverbunden wird.
  • Gemeinsame Faktoren der drei Hülsen 13a bis 13c nach der Erfindung sind, daß ihr Inneres so gebildet ist, daß es an die Form der Mischkammer 1 angepaßt ist, indem es eine Öffnung 15 zum Einbringen der Mischkammer 1 und eine Öffnung 16 für den Rührstab 5 aufweist, und daß jede davon für einen unter Vakuum durchgeführten Extrusionsprozeß verwendet werden kann. Die drei Hülsen 13a bis 13c unterscheiden sich jedoch darin voneinander, ob sie gestatten, daß die Vakuumverbindung 4 und der Sperrstift 3 während des Einbringens der Mischkammer 1 an ihrer Stelle beibehalten werden, was im Prozeß nach dem Einbringen zu unterschiedlichen Einflüssen auf den beweglichen Wandabschnitt 2 führen wird.
  • Wenn die Vakuumverbindung 4 verbunden ist, wird in der Mischkammer 1 ein Unterdruck entstehen. Dies bringt mit sich, daß der bewegliche Wandabschnitt 2 durch das Vakuum beeinflußt werden wird, um in die Mischkammer 1 gesaugt zu werden. Wenn der bewegliche Wandabschnitt 2 befreit wird, wenn die Vakuumverbindung 4 verbunden ist, was bei der Wiederverbindung der Vakuumverbindung 4 nach den Einbringen der Mischkammer 1 in die Hülse 13c der Fall ist, wird der bewegliche Wandabschnitt 2 in die Mischkammer 1 gesaugt werden. Wenn die Mischkammer 1 in der Hülse 13a oder 13b angeordnet wird, wird der bewegliche Wandabschnitt 2 trotz des Einflusses des Vakuums durch den Sperrstift 3 in seiner Anfangsposition behalten und kann daher nicht bewegt werden, bevor der Sperrstift 3 entfernt wird.
  • Es ist für jeden Fachmann offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel kann die Extrusion auch durch ein Extrusionswerkzeug durchgeführt werden, das andere Ausführungsformen als die oben erwähnten voraussetzt.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen von Knochenzement, dessen einzelne Bestandteile unter Vakuum in einer geschlossenen Mischkammer (1) gemischt werden, die durch einen beweglichen Wandabschnitt (2) gebildet ist, wobei der bewegliche Wandabschnitt (2) lösbar während des Mischprozesses befestigt werden kann, wobei die Extrusion des Knochenzements dadurch bewirkt wird, daß der bewegliche Wandabschnitt (2) in Richtung einer Extrusionsöffnung (8) verfahren wird, wobei nach Beendigung des Mischprozesses der bewegliche Wandabschnitt (2) befreit wird und danach hin zur abgedichteten Extrusionsöffnung (8) zum Komprimieren des Knochenzements gedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusion des Knochenzements unter Beibehalten des Vakuums in der Mischkammer (1) durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Komprimieren des Knochenzements unter Beibehaltung des Vakuums in der Mischkammer (1) durchgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Komprimieren des Knochenzements auf ein bestimmtes Maß eine Dichtungsvorrichtung (9), die zum Dichten der Extrusionsöffnung (8) in einer Extrusionsdüse (5) angeordnet ist, vor das Knochenzement und aus der Extrusionsdüse (5) heraus gedrückt wird, in der eine Säule von Knochenzement unter fortgesetzter Kompression gebildet wird, und daß, wenn eine gewünschte Länge der Säule gebildet ist, die Kompression beendet wird und die Extrusionsdüse (5) gerade vor der Vorderseite der Säule des Knochenzements abgetrennt wird.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 umfassend eine Mischkammer (1) ausgestattet mit einer Vakuumverbindung (4), wobei ein in die Richtung des gegenüberliegenden Teils der Mischkammer (1) beweglicher Wandabschnitt (2) und eine Vorrichtung (3) vorgesehen sind, die zum Halten des beweglichen Wandabschnitts (2) in dessen Anfangsposition während des Mischprozesses angeord net ist, wobei eine Extrusionsöffnung (8) dem beweglichen Wandabschnitt (2) der Mischkammer (1) gegenüberliegend angeordnet ist und eine Dichtvorrichtung (9) zum lösbaren Abdichten der Extrusionsöffnung (8) angeordnet ist sowie ein Extrusionsgerät (12) zum Ausbringen einer Kraft an dem beweglichen Wandabschnitt (2) angeordnet ist, um die Extrusion durchzuführen, wobei die Extrusionsöffnung (8) durch die Dichtungsvorrichtung (9) zum Komprimieren des Knochenzements vor der Extrusion abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Extrusionsöffnung (8) und der Dichtungsvorrichtung (9) gebildete Dichtung geöffnet werden kann, wenn das Knochenzement gegen die Dichtungsvorrichtung (9) gedrängt wird, und daß die Vakuumverbindung (4) und die Extrusionsöffnung (8) an getrennten Öffnungen in der Mischkammer bereitgestellt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Hülsenart (13a), die Teil des Extrusionsgeräts (12) ist, zwei Nuten (17), die zum Halten der Vorrichtung (3), die zum Halten des bewegbaren Wandteils (2) in dessen Anfangsposition angeordnet ist, während eines Einbringens der Mischkammer (1) in die Hülse (13a) gebildet ist, und eine Öffnung (18) aufweist, die Wiederverbinden der Vakuumverbindung (4) mit der Mischkammer (1) nach dem Einbringen angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Hülsenart (13b), die Teil des Extrusionsgerät (12) ist, einen Ausschnitt (19), der zum Halten der Vakuumverbindung (4) während des Einbringens der Mischkammer (1) in die Hülse (13b) gebildet ist, und eine Nut (17) aufweist, die in Verbindung mit dem Ausschnitt (19) zum Halten der Vorrichtung (3) gebildet ist, die zum Halten des beweglichen Wandabschnitts (2) in dessen Anfangsposition während des Einbringens der Mischkammer (1) in die Hülse (13b) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Hülsenart (13c), die Teil des Extrusionsgeräts (12) ist, eine Öffnung (18) aufweist, die zum Wiederverbinden der Vakuumverbindung (4) mit der Mischkammer (1) nach dem Einbringen der Mischkammer (1) in die Hülse (13c) angeordnet ist.
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