DE69206714T2 - Einwegspritzdüse für Anfüllungsmaschine von Röhrchen, besonders für künstliche Besamung und um biologische Produkte aufzubewahren - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Einwegspritzdüse für eine Füllmaschine von biologischen Produkten in halmförmige Röhrchen, die aus rohrförmigen Stücken aus Polymermaterial von Millimeterdurchmesser hergestellt werden und die in ihrem Innern nahe eines Endes mit einem zusammengesetzten Stopfen versehen sind, der zwischen zwei porösen Tampons ein Volumen aus Pulver umfaßt, das bei Kontakt mit wässriger Flüssigkeit geliert, wobei die Füllung durch Erfassen des Röhrchens zwischen zwei Düsen ausgeführt wird, die mit Verbindungsstücken versehen sind, welche auf einer ihrer äußeren Schnittflächen eine Ansaugdüse tragen, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist und auf der Röhrchenschnittfläche benachbart dem zusammengesetzten Stopfen die Einwegspritzdüse tragen, die mit einer biegsamen Leitung versehen ist, die zum Eintauchen in einen das biologische Produkt enthaltenen Ballon bestimmt ist, wobei die Injektionsdüse noch ein steifes Rohr, nachfolgend als Nadel bezeichnet, enthält, die zum Eindringen ins Innere des Röhrchens geeignet ist und axial in einem Körper eingefaßt ist, der äußerlich zwei Bezugsflächen darstellt, die jeweils die Zentrierung und die Längsstellung der Injektionsdüse mit Bezug auf einen Düsenträger bestimmen.
• Eine derartige Düse wird im Dokument FR-A-2651793 offenbart. Diese Röhrchen, von denen hier die Rede ist, sind seit der Ausgabe der Patentschrift FR-A-995 878 vom 20. September 1949 ausreichend beschrieben worden. Ihre Anwendung hat seitdem eine beträchtliche Entwicklung parallel zu der der künstlichen Befruchtung bei Tieren, besonders bei Rindern, erfahren.
• Die vorliegende Beschreibung betrifft besonders die Befruchtung bei Rindern, deren Ausführung seit dieser Urschrift bekannt ist und die als typisch betrachtet werden kann, obgleich die künstliche Befruchtung auch bei Pferden, Schafen, Schweinen, Kaninchen, Hühnern und in der Fischzucht üblich ist, wobei diese Liste nicht erschöpfend ist.
• Die Füllung der Röhrchen unterliegt zwei grundsätzlichen Forderungen: Zum einen muß die Füllung unter den Bedingungen einer bei tierärztlichen Praktiken üblichen Keimfreiheit und der sicheren Identifikation eines männlichen Samenspenders ausgeführt werden und zum anderen mussen die Handhabungen für Massenverfahren geeignet sein. Um für den letzten Punkt eine Größenordnung festzulegen, gilt, daß der Samenerguß eines Stieres ungefähr bis zu 800 Röhrchen zu füllen vermag und daß ein Zentrum für künstliche Befruchtung mit etwa 60 Stieren pro Tag arbeiten kann.
• Das Gewinnungsverfahren, die Qualitätskontrolle der Spermienausbeute und die Verdünnung werden zügig übergangen, jedoch wird genau angegeben, daß das Sammelbecken oder der Ballon, aus dem das Sperma geschöpft wird, das nötige Volumen enthalten muß, um den Anteil an Röhrchen (bis zu 800) zu füllen, die jeweils einen Inhalt von etwa einem halben Kubikzentimeter aufweisen.
• Oben wurde das Füllungsverfahren der Röhrchen durch Ansaugen der verdünnten Spermien durch die biegsame Leitung, die Einspritzdüse und den Röhrchenkörper dank eines Unterdrucks in der Anordnung zwischen der Ansaugdüse und dem zusammengesetzten Stopfen beschrieben, der solange luftdurchlässig bleibt, wie das zwischen den zwei porösen Tampons eingeschlossene Pulver nicht durch Kontakt mit einer wässrigen Flüssigkeit, in diesem Fall die Flüssigkeit der verdünnten Spermien, geliert ist. Wenn das Röhrchen gefüllt ist, verschließt der zusammengesetzte Stopfen das Ende des Röhrchens.
• In der Apparatur werden die Röhrchen in einem Fülltrichter plaziert, von wo sie ein Verteiler in mit gleichem Abstand angeordneten Aufnahmen eines Förderbandes zuführt, wobei die Röhrchen senkrecht zum Vorschub des Bandes ausgerichtet sind. Das Band läuft, ein oder drei Aufnahmen enthaltend und einem ausgearbeiteten Takt folgend, schrittweise vorwärts. An einem ersten Arbeitsplatz werden in gleicher Anzahl wie die Anzahl der Aufnahmen mit jedem Schritt sowohl Ansaugals auch Einspritzdüsen quer zum Band auf hin und her beweglichen Trägern angeordnet. Das Entfernen der Träger entläßt die Röhrchen, und ihre Feineinstellung garantiert den wasserdichten Kontakt der Düsen auf den äußeren Schnittflächen der Röhrchen. Die Patentschrift FR-A-2651793 gibt Informationen hinsichtlich des Füllungsverfahrens.
• Es wird angemerkt, daß zur Zeit die leistungsfähigsten Maschinen mit einem Rhythmus arbeiten können der 72 Zyklen pro Minute erreicht, wobei in jedem Zyklus gleichzeitig drei Röhrchen gefüllt werden, das sind 216 Röhrchen pro Minute.
• An einem zweiten Arbeitsplatz unterhalb des ersten wird das Ende des Röhrchens an der dem zusammengesetzten Stopfen gegenüberliegenden Seite durch Druckverformung und Verschweißen, besonders mit Hilfe von Ultraschall, zwischen Amboß und Schallsonde verschlossen.
• Es wird angemerkt, daß die zuverlässige Ausführung des Verschweißens erfordert, daß das Röhrchen wenigstens über die entsprechende Länge keine Flüssigkeit enthält. Daher muß die Einspritznadel lang genug sein, damit die angesaugte Flüssigkeit die Nadel zum Kontaktieren der Röhrchenwand jenseits der für die Schweißnaht bestimmten Zone verläßt. Es ist verständlich, daß der Außendurchmesser der Nadeln etwas geringer als der Innendurchmesser der Röhrchen sein muß, damit sich die Nadeln gut koaxial in die Röhrchen einführen und daß außerdem der Annäherungsweg der Düsenträger präzise gesteuert werden muß, damit die Nähte zwischen den Düsen und den Schnittflächen des Röhrchens gut abgedichtet werden, ohne daß das Röhrchen durch ein für seine Unversehrtheit gefährliches Ausknicken beansprucht wird; und das bei den angewandten Taktfolgen.
• Die notwendigen Genauigkeiten brachten die Fachleute dazu Düsen als mechanische Präzisionsteile zu entwerfen, die jeweils mit einer Nadel fest in einem Metallkörper eingefügt sind, der zwei Bezugsflächen für die Montage darstellt, die in dem Düsenträger einstellbar vorgenommen wird. Dabei bestimmt eine Oberfläche mit einem generell zylindrischen Bereich die axiale Zentrierung und die andere Oberfläche, generell mit einer ausgerichteten planen Schnittfläche, die Längsstellung, wobei sie einen Übergang zwischen dem zylindrischen Bereich und einem vorgreifenden Abschnitt bildet. Die Verbindung wird durch ein zylindrisches Tampon aus Elastomer in Zusammenwirken mit einer zentralen Passage gebildet, durch die die Nadel unter Reibung hindurchgeht, wobei sich das Tampon am Anschlag an der Schnittfläche des Vorsprungs befindet.
• Die Ansaugdüsen bereiten keine Probleme; die Nadeln können kurz sein; ferner kommen die Ansaugdüsen aufgrund der durch den zusammengesetzten Stopfen geschaffenen Isolierung nicht mit den sterilen Teilen des Röhrchens in Kontakt und außerdem laufen sie wegen des Unterdrucks in Bezug auf das Röhrchen nicht Gefahr, in das Röhrchen Schmutz einzuschleppen. Eine einfache tägliche Pflege und eine gewissenhafte wöchentliche Reinigung sind ausreichend.
• Für die Einspritzdüsen stellt sich aber eine ganz andere Situation. Diese Injektionsdüsen zusammen mit der biegsamen Leitung müssen zur erstmaligen Füllung mit Spermien eines bestimmten männlichen Spenders äußerst sauber und trocken montiert werden und müssen dann nach dem Aufbrauchen der Samen demontiert und durch sterile Düsen ersetzt werden, um einen neuen Satz der Röhrchen mit Spermien eines anderen männlichen Spenders zu füllen.
• Um die vorangegangenen Beispiele wieder aufzunehmen und eine Größenordnung anzugeben, ergeben sich an einem Tag bei 60 Stieren und drei Einspritzdüsen pro Maschine nicht weniger als 180 Düsen, die jeden Tag benötigt werden. Nach der Verwendung werden die biegsamen Leitungen aus den Verbindungstüllen der Düsen herausgezogen und zum Abfall gelegt, während die Düsen in Alkohol eingelegt werden. Am Ende des Tages werden die Düsen gewissenhaft gereinigt, neu mit biegsamen Leitungen bestückt und zur Sterilisation gegeben, um am nächsten Tag wieder verwendet zu werden. Dies setzt eine beträchtliche Anzahl an Injektionsdüsen und an zeitaufwendigen sowie kostspieligen Handlungen voraus, die gewissenhaft kontrolliert werden müssen und jeden Tag ein Risiko fortbestehen lassen, daß eine Düse Spermaspuren eines vorangegangenen Stieres enthält.
• Tatsache ist, daß die täglichen Vorbereitungen der Injektionsdüsen praktisch ebensoviel Arbeit kosten, wie die genannten Handlungen zur eigentlichen Füllung.
• Seit langem erscheint es beim Anordnen von Einspritzdüsen, die mit einer biegsamen Leitung zum Eintauchen in den den Samen enthaltenden Ballon ausgestattet ist, wünschenswert, daß man die Einspritzdüsen nach einmaliger Verwendung, d.h. die Füllung eines Satzes der Röhrchen mit verdünnten Spermien, die von einem einzigen männlichen Spender abstammen, wegwerfen kann.
• Aber die mechanische Genauigkeit verlangt Düsen, die, wie es oben erwähnt worden ist, einen dies verbietenden Selbstkostenpreis annehmen lassen, d.h. es erscheint den Anwendern rentabler, die vorherigen Praktiken fortzuführen, anstatt die Düsen nach Benutzung wegzuwerfen.
• Die Anmelder, erfahren durch ihre Versuche auf diesem Gebiet, haben weiterführende Studien hinsichtlich aller Aspekte des Problems einer Einwegspritzdüse unternommen. Daher stellt die Erfindung eine Einwegspritzdüse für eine Füllmaschine zum Füllen von biologischen Flüssigkeiten in halmförmige Röhrchen bereit, die aus rohrförmigen Stücken aus Polymermaterial von Millimeterdurchmesser hergestellt werden und die in ihrem Innern nahe eines Endes mit einem zusammengesetzten Stopfen versehen sind, der zwischen zwei porösen Tampons ein Volumen aus Pulver umfaßt, das bei Kontakt mit wässriger Flüssigkeit geliert, wobei die Füllung durch Erfassen des Röhrchens zwischen zwei Düsen ausgeführt wird, die mit Verbindungsstücken versehen sind, welche auf einer ihrer äußeren Schnittflächen eine Ansaugdüse tragen, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist und auf der Röhrchenschnittfläche benachbart dem zusammengesetzten Stopfen die Einwegspritzdüse tragen, die mit einer biegsamen Leitung versehen ist, die zum Eintauchen in einen die biologische Flüssigkeit enthaltenden Ballon bestimmt ist, wobei die Injektionsdüse noch ein steifes Rohr, nachfolgend als Nadel bezeichnet, enthält, die zum Eindringen ins Innere des Röhrchens geeignet ist und axial in einem Körper eingefaßt ist, der äußerlich zwei Bezugsflächen darstellt, die jeweils die Zentrierung und die Längsstellung der Injektionsdüsen mit Bezug auf einen Düsenträger bestimmen, wobei die Injektionsdüse durch folgende Merkmale charakterisiert ist: Die biegsame Leitung besteht aus einem Elastomer mit der Shore-Härte zwischen 41 und 47 sowie mit einem reversiblen Elongationsvermögen von mindestens 250 Prozent, stellt mit einem inneren Kanaldurchmesser der gleichen Größenordnung wie der Außendurchmesser der Nadel einen äußeren Nominaldurchmesser von mindestens zweifacher Größe gegenüber dem inneren Kanal dar, und bildet infolge eines geraden Endabschnitts, wo sich die Nadel auf einer mindestens fünffachen Länge des Außendurchmessers einfügt, den Verbindungsbereich für die Endfläche des Röhrchens, die durch den zusammengesetzten Stopfen verlängert ist; die biegsame Leitung wird, wenn die Düse auf der Maschine montiert ist, auf mindestens fünffachen äußeren nominalen Durchmesser, ausgehend von dem geraden Abschnitt des Endes, in einer rohrförmigen, aus steifem Material bestehenden Bandagierung gehalten, die einen an den äußeren Nominaldurchmesser der Leitung angepaßten Innendurchmesser aufweist und mit genügender Pressung anliegt, um die Nadel abgedichtet zu halten, wobei die Bandage die beiden Bezugsflächen des Körpers aufweist.
• Aufgrund dieser Anordnung stellt die äußere Schnittfläche der biegsamen Leitung einen Verbindungsbereich für die am Stopfenende entsprechende Endfläche des Röhrchens bereit. So beschränkt sich der Kontakt zwischen den Oberflächen und dem verdünnten Sperma auf das Innere der biegsamen Leitung und auf die Nadel. Diese kann in ihrer üblichen Verbindungslänge verkürzt werden, um den Positionierungsfehler der Spitze, der aus einem koaxialen Fehler dieser Nadel in Bezug auf den Körper resultiert, zu verringern.
• Übrigens kann es von vornherein den Anschein erwecken, daß das Einführen der Nadel in den inneren Kanal einer elastomeren Leitung mit großer Biegsamkeit keine mechanische Positionierungsgenauigkeit und Ausrichtung der Nadel aufgrund eben dieser Biegsamkeit der Leitung gewährleisten kann und daß die Verwendung des geraden Endabschnittes der Leitung als Verbindungsbereich keine Abdichtung der Verbindung bei fehlender sicherer Haltung der Leitung gegenüber dem Druck der Schnittfläche des Röhrchens gewährleisten kann. Nun haben die Anmelder entdeckt, daß, wenn das Material, aus dem die biegsame Leitung hergestellt wird, ein fast perfektes elastomeres Verhalten aufwies und zwar mit reversiblen Verformungen ohne Volumenveränderungen, wodurch sich Spannungen senkrecht zu den verformten Oberflächen ausbilden. Dabei waren die Beanspruchungen, die in der Wandmasse durch eine Rückwirkung der angewandten Belastung an den Grenzflächen der Leitung auftraten, ziemlich gut um die Achse des Leitungsinneren verteilt. Ferner war die Wanddicke der Leitung dick genug, diese Drehverteilung auszugleichen. Somit war es möglich, eine Zentrierung der Nadel in einer rohrförmigen Bandagierung mit einer Präzision von mechanischer Güte unter der weiteren Bedingung zu erreichen, daß die Nadel in das Kanalinnere auf wenigstens das Fünffache des Außendurchmessers eingeführt wird, daß die Bandage auf einer Länge von wenigstens dem Fünffachen des Außendurchmessers der Leitung angelegt wird und daß keine asymmetrischen Spannungen induziert werden.
• Wegen der Art der Verformung des die Leitung bildenden Elastomers wandelt sich übrigens die gesamte von außen eingeführte Spannung, welche die Leitungsoberfläche eindrückt in eine Tendenz zur Ausweitung benachbarter Teile. Die Auflage der äußeren Schnittfläche des Röhrchens auf dem äußeren geraden Abschnitt der Leitung tendiert demnach dazu, die äußere Oberfläche der Leitungswand an die Bandage zu drücken und die Oberfläche des Kanalinneren an die Nadel, wobei das sich Zurückziehen der Leitung in der Bandage durch die Reibung des Elastomers in der Bandage verhindert wird, welche Reibung mit der radialen Ausdehnung der Leitung zunimmt. Der Verbindungsbereich stellt ein hervorragendes elastisches und reversibles Verhalten dar.
• Es wird angemerkt, daß die praktizierte Gleichheit des Außendurchmessers der Nadel und des Innendurchmessers des Leitungskanals ohne die Bandage ein leichtes Einführen der Nadel ermöglichen.
• Vorzugsweise steht die Nadel vom geraden Endabschnitt der biegsamen Leitung mit genügender Handhabungslänge vor, und zwar am Ende des Röhrchens, wo die Nadel eine nicht gefüllte Zone durchdringt, die zum Schließen des Röhrchens und zum Verschweißen der Wand verfügbar ist. Es bleibt zwischen der Flüssigkeit im Röhrchen und der Schweißnaht eine Luftblase, die einen Puffer darstellt, um einen Bruch oder Riß des Röhrchens anläßlich eines Erstarrens und Schmelzens des Röhrcheninhalts zu vermeiden, dessen Konservierung wie üblich durch Lagerung in flüssigem Stickstoff gewährleistet wird.
• Vorzugsweise bietet die Nadel an ihrem freien, von der biegsamen Leitung entfernten Ende ebenfalls einen Schrägschnitt dar, der das Einführen in das Röhrchen erleichtert.
• Der Außendurchmesser der Nadel beträgt vorzugsweise zwischen 2,0 und 1,4 mm, wonach die entsprechenden Röhrchen entweder die normalen, mit einem Außendurchmesser von 3 mm, oder die feinen, mit einem Außendurchmesser von 2 mm sind.
• Der Nominal-Außendurchmesser, d.h. ohne Beanspruchung der biegsamen Leitung, beträgt vorzugsweise 4,5 mm.
• Das bevorzugte Elastomer besteht aus einem Block-Copolymer von biologisch kompatiblem Styrol und Butadien.
• Das bevorzugte Material der Nadel besteht aus Copolymerpolyester der Art PETG.
• Es ist vorzuziehen, daß die biegsame Leitung an ihrem von der Nadel entfernten Ende ein steifes Rohrstück trägt, das in das Rohrinnere mit einem Ende eingefügt wird und am anderen Ende schräg angeschnitten ist. Diese an sich bekannte Anordnung erlaubt ein Ausschöpfen der im Ballon enthaltenen verdünnten Samenflüssigkeit.
• Bei einer bevorzugten Anordnung ist die Bandage auf der biegsamen Leitung bleibend angeordnet. Sie kann in diesem Fall aus einem gegossenen Polymermaterial bestehen und entweder durch Überspritzen hergestellt werden oder durch das Zusammenfügen zweier Schalen, die gemäß einer durch die Achse hindurchgehenden Ebene zusammengesetzt werden.
• Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich übrigens aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt:
• Fig. 1 schematisch eine Füllposition des Röhrchens, das mit einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse ausgerüstet ist;
• Fig. 2 ein Schnitt durch die eigentliche Einspritzdüse;
• Fig. 3 eine von hinten gesehene Endansicht der Düse gemäß Fig. 2;
• Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, jedoch ohne Bandage;
• Fig. 5 eine Seitenansicht einer mit einer bleibenden Bandage ausgestatteten Düse;
• Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, aber mit einer Bandage aus zwei miteinander verklebten Schalen;
• Fig. 7 einen Schnitt entlang der Ebene 7-7 der Fig. 6 in einer auseinandergezogenen Darstellung.
• Gemäß der gewählten und in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform und gemäß der üblichen Terminologie, die die vorliegende Beschreibung aufnimmt, ist ein Röhrchen 1 an eine Füllposition einer automatischen Maschine zum Füllen von Röhrchen mit verdünnten tierischen Spermien plaziert worden. Dieses Röhrchen 1 besteht auf die übliche Weise aus einem Stück transparenten thermoplastischen Polymermaterials, von etwa 130 mm Länge und einen Außendurchmesser von 3 mm, sowie mit einer Wanddicke von etwa 2/10 mm. (dieses Röhrchen mit praktisch einem Inhalt von einem halben Kubikzentimeter wird als normales Röhrchen angesehen). Ein erstes Schnittende 12 ist für das Auffüllen vorgesehen. Das Röhrchen 1 endet an seinem anderen Ende mit einer Schnittfläche 13 und trägt in seinem Inneren nahe der Schnittfläche 13 einen zusammengesetzten Stopfen 11, der bekanntermaßen aus einem Zylinder aus Pulver 11a geformt ist und geeignet ist, bei Kontakt mit einer wässrigen Flüssigkeit zu gelieren, wobei dieser Stopfen zwischen zwei porösen Tampons 11b und 11c gefangen ist. Für die Füllung wird das Röhrchen 1 zwischen zwei Düsen, einer Ansaugdüse 2 und einer Einspritzdüse 3 eingefaßt, wobei die eine wie die andere jeweils auf Düsenträgern 20 bzw. 30 parallel entlang der Länge des Röhrchens 1 bewegbar montiert sind, damit die Düsen nach der Füllung gelöst und damit ein wasserdichter Kontakt an den Schnittflächen 12 und 13 im Verbindungsbereich 34a bzw. 23 durch Heranrücken hergestellt werden kann.
• Die Ansaugdüse 2 ist üblich in ihrer Gesamtheit und wird durch einen Rotationskörper 21 gebildet, der von einer mittigen Bohrung durchdrungen ist und worin axial eine Nadel 22 eingefaßt ist, die hier aus einem dünnen rostfreien Stahlröhrchen besteht und an ihrem Ende, das den Rohrabschnitt 10 des Röhrchens 1 hin zum zusammengesetzten Stopfen 11 axial durchdringt, schräg angeschnitten ist. Eine aus einem Rohrstück mit dicker elastomerer Wand geformte Dichtung 23 wird fest auf die Nadel 22 bis zum Anstoß an die Schnittfläche vor dem Körper 21 gefügt. Hinten ist der Körper 21 als Anschlag ausgebildet, an den ein elastomerer Schlauch 24 anliegt, der an eine von einer Vakuumpumpe erzeugten Unterdruckquelle angeschlossen ist. Der Schlauch 24 wird zwischen zwei nicht gezeigten Klemmen geklemmt, die sich verschließen können, um den Schlauch 24 zusammenzudrücken und ein Ventil zu bilden.
• Die Einspritzdüse 3 wird in ihrer Gesamtheit gemäß der Erfindung in einem Düsenträger 30 gehalten und ist hin und her beweglich, wie oben gesagt worden ist.
• Die Einzelheiten der Düse 3 sind, soweit es nötig ist, aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Diese Düse enthält eine Nadel 33, die in einen extrudierten Schlauch aus Copolymerpolyester PETG eingefaßt ist, der bei Eastman unter dem Namen KODAR PETG 6763 zu beziehen ist, einen Außendurchmesser von 1,7 mm und eine Wandstärke von 0,1 mm aufweist. Diese Nadel, deren freies Ende schrägkantig 33a endigt, bietet eine Gesamtlänge von 25 mm und wird auf eine Länge von 10 mm in eine biegsame Leitung 34 aus Elastomer eingeführt, die einen Innenkanaldurchmesser 34a von etwa 1,8 mm aufweist und einen nominalen Außendurchmesser von 4,5 mm. Als nominaler Außendurchmesser wird der Außendurchmesser der Leitung verstanden, wenn dieser nicht durch äußere Einwirkungen verformt ist.
• Das hier gewählte Elastomer ist ein Blockpolymer aus Styrol und Butadien mit der Shore-Härte 44 und zu einer reversiblen Dehnung von mindestens 250 Prozent imstande. Das Polymer ist unter der Marke Kraton über die Abteilung Polymere der Shell Chemical Company zu beziehen und ist für pharmazeutische und medizinische Anwendungen sowie für Lebensmittelverpackungen vorgesehen.
• Die biegsame Leitung 34 wird in eine Bandage 31, 32 eingefügt, deren Innendurchmesser geringer als der Nominaldurchmesser der Leitung 34 ist, und zwar mit einer solchen Pressung, daß die Nadel 33 sicher abgedichtet wird. Z.B. wird bei einem Nominaldurchmesser von 4,5 mm der biegsamen Leitung 34, einem inneren Kanaldurchmesser 34c' von 1,8 mm und einem Außendurchmesser der Nadel von 2,0 mm der Innendurchmesser der Bandage 4,0 mm betragen. Die Bandage hat einen vorne befindlichen ersten Abschnitt 31 mit einer hier hexagonalen äußeren Form, der sich nach vorne (bei der Nadel 33) auf gleicher Höhe mit dem geraden Endabschnitt 34a der Leitung 34 erstreckt, der einen Verbindungsbereich für die Schnittfläche 12 des Röhrchens 1 bildet (die hexagonale Form ist gewählt worden, um das Fassen und die Handhabung zu erleichtern, diese Form ist aber nicht notwendig). Der hintere Abschnitt 33 bietet eine zylindrische äußere Oberfläche, die eine Bezugsfläche zum Zentrieren der Nadel 33 hinsichtlich des Trägers 30 und damit des Röhrchens 10 bildet. Der hintere Abschnitt 32 schließt sich an den vorderen Abschnitt 31 über eine radiale Schulterfläche 32a an, die eine Bezugsfläche für ihre Längsstellung bildet, wenn sie an die Fläche vor dem Träger 30 anschlägt.
• Jenseits des hinteren Abschnitts 32 der Bandage läuft die Leitung 34 durch Klemmen 38a und 38b, die zum Absperren des Innenkanals 34c der Leitung 34 durch Zusammendrücken der Leitung infolge einer gegenseitigen Annäherung dieser Klemmen vorgesehen sind und so ein Ventil bilden.
• Am von der Nadel entfernten Ende 34b der biegsamen Leitung 34 wird ein steifes rohrförmiges Stück 35 der gleichen Art wie der Rohrkörper 10 des Röhrchens 1 eingeführt, dessen freies schräg angeschnittenes Ende 35a in ein biologisches Produkt, hier verdünnte Spermien 17 eines Stieres, die in einem Ballon 36 enthalten sind, eingetaucht. Die Benutzung eines steifen Rohrs 35 erlaubt, daß sich das Ende 35a auf den Boden abstützt, um den gesamten Inhalt des Ballons anzusaugen.
• Zur Füllung eines Röhrchens 1 wird dieses durch seine an den Verbindungsbereichen 34a und 23 aufliegenden Schnittstellen 12 bzw. 13 abgedichtet gehalten, und die Ansaugdüse wird mit der Unterdruckquelle (Vakuumpumpe) über das nicht zusammengedrückte elastomere Rohr 24 in Verbindung gebracht. Der Unterdruck überträgt sich nachfolgend über die Nadel 22, den zusammengesetzten Stopfen 11 (dessen Pulver 11a nicht geliert ist), das rohrförmige Stück 10 des Röhrchens 1, die Nadel 33, den inneren Kanal 34c der biegsamen Leitung 34 (die Klammern 38a und 38b sind voneinander entfernt) und das steife rohrförmige Stück 35. Das verdünnte Sperma 37 steigt in Reaktion darauf durch den Innenkanal 34c der biegsamen Leitung 34 hoch bis zum Herausströmen durch das abgeschrägte Ende 33a der Nadel 33, um das Röhrchen 1 zu füllen. Wenn das verdünnte Sperma mit dem zusammengesetzten Stopfen 11 in Kontakt tritt, durchdringt es das poröse Tampon 11c, um das Pulver 11a zu benetzen, welches daraufhin geliert und undurchlässig wird. Das angefüllte Röhrchen 1, das Rohr 24 und die biegsame Leitung 34 werden durch Zusammenpressen der Ventilklammern (38a und 38b für die Leitung 34) verschlossen und die Träger 20 bzw. 30 öffnen sich, um das Röhrchen 1 freizugeben, das an einen Schweißplatz weitergegeben wird. Dort wird das Röhrchen 1 zwischen einem Amboß und einer Schallsonde einer Ultraschallschweißmaschine mit seinem zur Schnittfläche 12 benachbarten Ende eingespannt, und zwar in einem beim Füllen im Hinblick auf die Länge des Eindringens der Nadel 33 in das Röhrchen 1 ausgesparten Bereich.
• Es wird angemerkt, daß, obgleich das Spiel zwischen dem Innern des Röhrchens 1 und der Nadel 33 sehr reduziert ist und die vorspringende Länge der Nadel 33 relativ bedeutend (groß) ist, um einen nicht gefüllten Bereich für das Verschweißen zu schaffen, die Koaxialität zwischen der Nadel 33 und der Bandage 31, 32 präzise aufrecht erhalten werden kann, trotz der eigentlichen Biegsamkeit der biegsamen Leitung 34. Man kann diese präzise Aufrechterhaltung der Koaxialität der Tatsache zuschreiben, daß zwischen der Nadel 33 und der Bandage 31, 33 das Elastomer, das beim Verformen nicht das Volumen ändert, sich nur infolge axialer Scherkraft verformen kann, die drehsymmetrisch verteilt ist. Das stimmt aber nur, wenn man die Effekte der Übergänge in Längsrichtung vernachlässigen kann, was voraussetzt, daß die Längen entlang der Achsen gegenüber den Durchmessern groß sind. Das Verhältnis von 5 zwischen Länge und Durchmesser ist repräsentativ für den Übergang zwischen Einsteck- und Bandagierungslängen und -kürzen.
• Wenn die verdünnte Spermadosis übereinstimmend ist mit einem Erguß eines männlichen Auserwählten, muß alles, was mit dem Sperma in Kontakt gekommen ist, entfernt werden und gemäß der Erfindung in den Abfall geworfen werden, da es ja das festgelegte Ziel ist, alle Reinigungen und Sterilisationen der Teile, an denen Spermaspuren verbleiben können, abzuschaffen.
• Nun ist die Bandage 31,32 im Unterschied zu den Injektionsdüsenkörpern des Standes der Technik nicht im Kontakt mit dem Sperma gewesen. Es ist also möglich, wie Figur 4 nahelegt, wiederverwendbare Bandagen zu benutzen und nicht wegzuwerfen, wie die biegsame Leitung 34 mit ihrer Nadel 33 und einem steril aus einer Verpackung kommenden Komplex aus Nadel 33 und Leitung 34 in eine wiederverwendbare Bandage einzusetzen.
• In dem Fall, wo man Bandagen zu geringen Kosten ausführen kann, erscheint es vorteilhaft, die Düse komplett im Originalzustand einzusetzen und die gesamte Anordnung nach einmaliger Benutzung wegzuwerfen.
• Wie in Fig. 5 gezeigt, in der die Bezugsnummern der entsprechenden Elemente von 50 an aufwärts steigen, stellt die Düse eine Einblockanordnung aus einer Nadel 83, einer biegsamen Leitung 84 und einer Bandage 81, 82 dar, welche die biegsame Leitung 84 umspannt, z.B. durch Abformen mit einem Zweikomponentenharz.
• Ebenso ist es möglich, wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, in denen die Bezugsnummern der entsprechenden Elemente von 100 an aufwärts steigen, Schalen 131a, 132a und 131b, 132b mit identischen und geeigneten Formen durch Spritzguß herzustellen, die sich einer durch die Achse der Bandage hindurchgehenden Ebene folgend aneinander fügen lassen. In den Abschnitten 131a und 131b sieht man Aussparungen 138a, 138b und komplementäre Zapfen 139a, 139b vor, um die Deckungsgleichheit in axialer Längsrichtung der Schalen zu sichern. Die biegsame Leitung 134 wird, so wie man das in Fig. 7 erkennen kann, zwischen den Schalen 131a, 132a und 131b, 132b eingefangen, deren gegenüberliegende Seiten mit Klebstoff bestrichen worden sind, z.B. mit einem Zyanacrylatklebstoff.
• Es wird darauf hingewiesen, daß die kompletten so realisierten Düsen billig hergestellt werden können, um in sterilen Verpackungen gebrauchsfertig abgeliefert zu werden, und ohne beträchtliche Kosten nach Benutzung weggeworfen werden, selbst wenn man die Reinigungskosten der Einspritzdüsen gemäß dem Stand der Technik außer Betracht läßt.
• Wohlverstanden ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern umschließt alle Ausführungsvarianten innerhalb des Schutzumfanges.
• Zum Beispiel ist es offensichtlich, daß man die Einspritzdüsen für normale Röhrchen mit 3 mm Außendurchmesser, auf Düsen für feine Röhrchen mit 2 mm Außendurchmesser und einem Inhalt von etwa 1/4 Kubikzentimeter umstellen kann. Für derartige feine Röhrchen muß der Nadelaußendurchmesser mehr als 1,4 mm betragen, um in die feinen Röhrchen sicher einzudringen.
• Jedoch können die gegebenen Abmessungen einer Leitung sowohl von 4,5 mm für außen als auch 1,8 mm für innen behalten werden, um die Anzahl der Bautypenteile herabzusetzen, wenn dies nicht durch die Abmessungen der Röhrchen verlangt wird; der Innendurchmesser der Bandage wird auf 3,6 mm reduziert.
• Der Innenkanaldurchmesser 34c muß im übrigen in relativ engen Grenzen gehalten werden. Folglich wächst das Volumen des Innenkanals, welches ein totes Volumen darstellt, im Quadrat des Durchmessers an. Auf der anderen Seite verlangt die Viskosität des verdünnten Spermas einen Mindest-Durchmesser des Kanals, um einen mit der Unterdruckquelle und der verlangten Füllungsgeschwindigkeit vereinbaren Druckabfall im Kanal zu erreichen.

Claims (13)

1. Einwegspritzdüse (3) für eine Füllmaschine von biologischen Produkten in halmförmige Röhrchen (1), die aus rohrförmigen Stücken (10) aus Polymermaterial von Millimeterdurchmesser hergestellt werden und die in ihrem Inneren nahe eines Endes mit einem zusammengesetzten Stopfen (11) versehen sind, der zwischen zwei porösen Tampons (11b, 11c) ein Volumen aus Pulver (11a) umfaßt, das bei Kontakt mit wäßriger Flüssigkeit geliert, wobei die Füllung durch Erfassen des Röhrchens zwischen zwei Düsen (2, 3) ausgeführt wird, die mit Verbindungsstücken (23, 34a) versehen sind, welche auf einer ihrer äußeren Schnittflächen (12, 13) eine Ansaugdüse (2) tragen, die mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, und auf der Röhrchenschnittfläche benachbart dem zusammengesetzten Stopfen (11) die Einwegspritzdüse (3) tragen, die mit einer biegsamen Leitung (34) versehen ist, die zum Eintauchen in einen das biologische Produkt (37) enthaltenden Ballon (36) bestimmt ist, wobei die Injektionsdüse (3) noch ein steifes Rohr (33), nachfolgend Nadel bezeichnet, enthält, die zum Eindringen ins Innere des Röhrchens (1) geeignet ist und axial in einen Körper eingefaßt ist, der äußerlich zwei Bezugsflächen (32, 32a) darstellt, die jeweils die Zentrierung und die Längsstellung der Injektionsdüse mit Bezug auf einen Düsenträger (30) bestimmen, wobei die Injektionsdüse (3) durch folgende Merkmale charakterisiert ist:

die biegsame Leitung (34) besteht aus einem Elastomer mit der Shore-Härte zwischen 41 und 47 sowie mit einem reversiblen Elongationsvermögen von mindestens 250%, stellt mit einem inneren Kanaldurchmesser (34c) der gleichen Größenordnung wie der Außendurchmesser der Nadel (33) einen äußeren Nominaldurchmesser von mindestens zweifacher Größe gegenüber dem inneren Kanal (34c) dar und bildet infolge eines geraden Endabschnittes (34a), wo sich die Nadel (33) auf einer mindestens 5-fachen Länge des Außendurchmessers einfügt, den Verbindungsbereich für die Endfläche (12) des Röhrchens, die durch den zusammengesetzten Stopfen (11) verlängert ist;

die biegsame Leitung (34) wird mindestens, wenn die Düse (3) auf der Maschine montiert ist, auf mindestens 5- fachen äußeren nominalen Durchmesser, ausgehend von dem geraden Abschnitt des Endes (34a) in einer rohrförmigen aus steifem Material bestehenden Bandagierung (31, 32) gehalten, die einen an den äußeren Nominaldurchmesser der Leitung (34) angepaßten Innendurchmesser aufweist und mit genügender Pressung anliegt, um die Nadel (33) abgedichtet zu halten, wobei die Bandage die beiden Bezugsflächen (32, 32a) des Körpers aufweist.

2. Injektionsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (33) von dem geraden Endabschnitt (34a) der biegsamen Leitung (34) mit genügender Handhabungslänge vorsteht, und zwar am Ende des Röhrchens (1), wo die Nadel eine nicht gefüllte Zone durchdringt, die zum Schließen des Röhrchens (1) durch Schweißung der Wand (10) verfügbar ist.

3. Einspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (33) an ihrem freien Ende (33a) vorstehend von der biegsamen Leitung einen Schrägschnitt darbietet.

4. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel einen Außendurchmesser von entweder 2,0 mm oder 1,4 mm darbietet, wonach die Nadel entweder für Röhrchen mit 3 mm Außendurchmesser, den normalen Röhrchen, oder mit 2 mm Außendurchmesser, den feinen Röhrchen, vorgesehen ist.

5. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nominaldurchmesser der biegsamen Leitung (34) 4,5 mm beträgt.

6. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die biegsame Leitung (34) bildende Elastomer ein Blockpolymer von biologisch kompatiblen Styrol und Butadien ist.

7. Injektionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (33) in einem extrudierten Rohr eines Copolymer-Polyesters der Art PETG gefaßt wird.

8. Injektionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsame Leitung (34) an ihrem von der Nadel entfernten Ende (34b) ein steifes Rohrstück (35) trägt, das in das Rohrinnere (34c) mit einem Ende eingefügt ist und am anderen Ende (35a) eine Schrägfläche aufweist.

9. Injektionsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (31) in Längsrichtung zwei Teile umfaßt, und zwar ein vorderes Teil (31) mit einer Form, die das Greifen mit einem ersten Durchmesser über alles erleichtert und einem rückwärtigen Teil (32) mit einem äußeren Zylinder von geringerem Durchmesser des Durchmessers über alles des ersten Teils (31) und mit einer Verbindung zu dem ersten Teil über eine zur Achse der Bandage (31, 32) senkrecht radiale Schulter (32a).

10. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (81, 82) bleibend auf der biegsamen Leitung angeordnet ist.

11. Düse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (81, 82) aus einem gegossenen Polymermaterial besteht.

12. Düse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage durch Überspritzen hergestellt worden ist.

13. Düse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage aus zwei Schalen (131a, 132a und 131b, 132b) gebildet wird, die gemäß einer durch die Achse hindurchgehenden Ebene zusammengesetzt sind.