DE69304797T2

DE69304797T2 - Elastomer-Stopfen mit Doppeldichtung

Info

Publication number: DE69304797T2
Application number: DE69304797T
Authority: DE
Inventors: Neil H Brown; Joseph V Tirrell
Original assignee: Sterling Winthrop Inc
Current assignee: Sanofi SA
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-05-26
Also published as: JP3549907B2; FI932514A0; HU9301611D0; US5232109A; ATE142971T1; AU669169B2; CZ103993A3; SG48121A1; HU219280B; MY110078A; NZ247767A; CZ286544B6; MX9303240A; SK55793A3; EP0573102B1; NO931985D0; NO931985L; IL105868A; JPH0699997A; HUH3775A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Elastomer-Stopfen, der in Verbindung mit Behältern benutzt wird, etwa mit Flaschen und Ampullen, die pharmazeutische Produkte für die Verabreichung als Infusion enthalten. Spezieller bezieht sich die Erfindung auf einen Elastomer-Stopfen zum hermetischen Abdichten einer Infusionsflasche oder -ampulle, auf die durch Verwendung eines Infusionsdorns zugegriffen wird.
Verschlußsysteme für Ampullen, Flaschen und dergleichen werden aus Materialien hergestellt, die beständig sind gegenüber Chemikalien und Pharmazeutika wie etwa korrosiven Materialien, Reagenzien, Infusionslösungen und Feststofformulierungen, die vor Gebrauch mit einem Lösungsmittel wieder aufbereitet werden können. Das gebräuchlichste Verschlußsystem für solche Produkte sind bisher Glas- oder Kunststoffflaschen und -ampullen, die mit Gummistopfen aus elastomeren Materialien versehen sind. Das System erscheint als geeignet, für eine gute hermetische Abdichtung, sichere Lagerung und einfachen Zugang zu dem Inhalt durch den Elastomer-Stopfen hindurch mit Hilfe eines Infusionsdorns zu sorgen, wenn der Inhalt entnommen werden soll. Der verwendete Elastomer-Stopfen weist allgemein eine elastomere Basis auf, etwa Naturgummi oder synthetisches Gummi, und eine inerte Beschichtung, die wenigstens gewisse Teile des Stopfens bedeckt. Die verwendete Beschichtung umfaßt Chlorbutylgummi, polymere Fluorkohlenstoffharze wie etwa Polytetrafluorethylen und verschiedene thermoplastische Folien. Die Beschichtung hat den Zweck, die Basis des Elastomer-Stopfens von dem Inhalt des Behälters zu trennen, um Berührung und etwaige chemische Reaktionen zwischen ihnen zu verhindern.
Im Stand der Technik sind verschiedene Konstruktionen und Anordnungen vorgesehen, um die Anforderungen an Verschlußsysteme für die Verwendung in der chemischen/pharmazeutischen Industrie zu erfüllen. Wie zum Beispiel die US-Patente mit den Nummern 2 665 024, 2 848 130, 3 088 615, 3 313 439, 3 974 930, 4 133 441, 4 227 617 und 4 441 621.
Ein weiteres Verschlußsystem nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7 wird in EP-A-564 037 beschrieben, die nach dem Prioritätstag dieser Anmeldung veröffentlicht worden ist.
Eines der Hauptprobleme bei allen Produkten und insbesondere bei pharmazeutischen Infusionsprodukten ist die Entstehung von partikelförmigen Fremdstoffen, die solche Produkte kontaminieren können. Um makroskopische und mikroskopische Partikel zu beseitigen, sind ausgefeilte Maßnahmen getroffen worden, um sie zu entfernen, beispielsweise Futration des Produkts und spezielles Waschen und Trocknen der Komponenten des Verschlußsystems. Diese Schritte helfen, sicherzustellen, daß die Produkte die Anforderungen und Richtlinien der pharmazeutischen Industrie erfüllen, etwa Kompendien-Richtlinien, wenn die Produkte das Gebrauchsstadium erreichen. Im Gebrauchsstadium wird Jedoch beispielsweise im Fall eines Infusionsproduktes durch den Anwender häufig neues partikelförmiges Material erzeugt, wenn der Stopfen von einem Infusionsdorn durchdrungen wird. Während eines solchen Eindringvorgangs vergrößert eine Kombination aus elastischer und plastischer Verformung der Targetfläche des Stopfens die Berührungsfläche mit dem Infusionsdorn, der in den Stopfen eingedrückt wird. Unbehandelte Elastomer-Stopfen setzen der Außenfläche des Dorns typischerweise einen hohen Widerstand entgegen, wenn der Dorn in den Durchstichbereich eingedrückt wird. Wenn Stopfenfragmente erzeugt werden, sind sie zumeist das Resultat von Abrieb des elastomeren Teils des Stopfens an der oberen Oberfläche des Stopfens, wenn diese sich der Form des eindringenden Dorns anpaßt. Die Fragmente werden dann in das Innere der Ampulle transportiert, während der Dorn die Fragmente während des Eindringvorgangs rollend und ziehend mitnimmt.
Zusätzlich zu dem Problem, daß partikelförmiges Material während des Anstechens erzeugt und in die Ampulle transportiert wird, ergeben sich zwei weitere Probleme: das Herausdrücken (blow-out) des Dorns, hervorgerufen durch elastische Restspannung des Stopfens an dem Dorn, die den Dorn nach außen drückt, und Leckagen um den Dorn herum, mit oder ohne Auftreten von blow-out.
Während des Eindringens des Dorns in den elastomeren Stopfen wird die Targetmembran an der Durchstichstelle elastisch verzerrt und aufgerissen, wodurch zwischen dem Dorn und der aufgerissenen Membran eine Dichtung gebildet wird, die nicht radial gleichförmig ist. Diese radiale Ungleichförmigkeit ist ein inhärentes Merkmal der Target-Membranfläche, die zunächst gedehnt und dann durch den Dorn aufgerissen wird. Der so entstehende Riß entwickelt sich eher axial als radial, und die Rißfläche wird ausgezackt, uneben und bildet keine gute Dichtung zwischen dem Dorn und der Membran. Als Ergebnis treten Fehler beim Festhalten des Dorns und Leckagen um den Dorn herum auf. Solche Fehler sind besonders ausgeprägt, wenn der Behälter unter Druck steht.
Die gebräuchlichste Lösung für diese Probleme ist bisher die Anbringung von Silikon-Schmiermittel an dem Stopfen und/oder dem Dorn, um den Reibungs-Zug zwischen dem Stopfen und dem Dorn zu vermindern. Silikon vermindert zwar die Entstehung von Partikeln bei dem Anstichvorgang, es erhöht jedoch die Gefahr einer Produktkontamination durch seine eigene Zusammensetzung. Außerdem macht die Silikonschmierung des Stopfens den eingestochenen Dorn schlüpfrig und verursacht blow-out des Dorns.
Ein weiterer im Stand der Technik vorgeschlagener Ansatz zur Verminderung der Tendenz des Dorns, partikelförmiges Material beim Eindringen zu erzeugen, besteht darin, den elastomeren Kern des Stopfens auf seiner mit dem Fluid in Berührung kommenden Seite mit einem thermoplastischen Film zu beschichten. Wir haben jedoch gefunden, daß die Verwendung einer solchen Konstruktion zur Lösung des Problems weniger als zufriedenstellend ist. Außerdem gewährleistet diese Konstruktion keine verbesserte Rückhaltung des Dorns und keine verminderte Leckagetendenz um den Dorn herum.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Leckgefahr zu vermindem, den Grad der Fragmentierung zu verringern oder zu beseitigen und die Dorn-Einstichkraft und insbesondere die Dorn-Rückziehkraft zu erhöhen.
Dies kann erreicht werden durch einen Stopfen, bei dem beim Einführen des Infusionsdorns in den Stopfen eine zweite Dichtung gebildet wird. Diese zweite Dichtung ist eine dynamische Dichtung, die zwischen der Berührungsstelle eines ringförmigen Randes oder Vorsprungs des Stopfens mit dem zylindrischen Schaft des Dorns gebildet wird, wenn der Dorn in den Stopfen eingeführt wird. Der ringförmige Vorsprung des Stopfens wird mit einer leichten elastischen Biegung in Richtung auf die Mitte der Flasche verformt und bildet eine radial gleichförmige Dichtung zwischen sich und dem Dorn. Unter Normaldruckbedingungen wird durch den Reibungs-Zug zwischen dem Dorn und dem Vorsprung, in Kombination mit der natürlichen Tendenz des Elastomermatenais, in seine ursprüngliche Position zurückzukehren, die Fähigkeit des Stopfens erhöht, den Infusionsdorn zu halten und eine bisher im Stand der Technik unbekannte zweite Dichtung in dem Stopfen zu bilden. Wenn die Flasche unter Druck steht, übt der Innendruck eine zusätzliche Kraft auf die zweite Dichtung aus und verbessert dadurch den Kontakt des Vorsprungs an dem Stopfen mit dem Infusionsdorn.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Elastomer-Stopfen für einen ein Fluid enthaltenden Behälter vorgesehen, zum hermetischen Einschließen des Inhalts darin und zur Schaffung eines Zugangs zu dem Inhalt durch Einstechen einer Infusionsvorrichtung durch den Stopfen, wobei der Stopfen die in Anspruch 1 beanspruchten Merkmale aufweist.
Der Behälter ist zweckmäßigerweise eine Flasche oder eine Ampulle, die insbesondere eine Infusionslösung enthält, welche Lösung unter einem Innendruck stehen kann, der größer ist als der Druck außerhalb der Flasche. Der ringförmige Vorsprung übt longitudinale und kompressive Kräfte auf die Infusionsvorrichtung aus, die vorzugsweise ein Infusionsdorn ist, und diese Kräfte nehmen mit zunehmendem Innendruck in dem Behälter zu.
Vorteilhafterweise ist die Infusionsvorrichtung ein Dorn, vorzugsweise ein IV- Infusionsdorn, und der Behälter ist eine Flasche mit
(a) einem Halsabschnitt mit einem inneren radialen Ring an seiner Öffnung, zum dichten Halten des Stopfens nach seinem Einsetzen in die Öffnung,
(b) einem äußeren radialen Ring und
(c) einer transversalen Endfläche zwischen den inneren und äußeren radialen Ringen.
Der Stopfen kann mit einer Metallverschlußkappe, die den äußeren radialen Ring der Flasche bedeckt, auf die Flasche aufgecrimpt sein.
Die durch diese Erfindung geschaffene zweite oder dynamische Dichtung zwischen dem ringförmigen Vorsprung und dem Dorn bildet so eine Sicherung gegen Leckage und blow-out und vermindert die Gefahr der Einführung von partikelförmigem Material in die Flasche beim Einführen des Dorns durch den Stopfen.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, ist Jedoch in keiner Weise darauf beschränkt:
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Stopfens gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine aufgeschnittene Draufsicht auf den Stopfen;
Fig. 3 ist eine Ansicht des Stopfens von unten;
Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Stopfen längs der Linie 4-4 in Figur 1;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Flasche mit dem darin eingesetzten Stopfen gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Infusionsdorn in der Position vor dem Einstechen in den Stopfen;
Fig. 6 ist ein Schnitt durch die Flasche, den Stopfen und den Infusionsdorn nach Figur 5;
Fig. 7 ist ein Schnitt ähnlich Figur 6, wobei der Infusionsdorn teilweise in den Stopfen eingeführt ist; und
Fig. 8 ist ein Schnitt ähnlich Figuren 6 und 7, wobei der Infusionsdorn vollständig in den Stopfen eingesetzt ist.
Gemäß Figuren 1 und 5 bis 8 ist der Elastomer-Stopfen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß er eine Flasche 40 oder ähnliche Behälter für pharmazeutische Fluide, insbesondere Infusionslösungen, hermetisch abdichtet, wobei die Fluide gelegentlich unter Vakuum oder unter Druck eingeschlossen sein können. Die Flasche besteht aus Glas oder steifem Polymermaterial, wie es in der pharmazeutischen Industrie bekannt ist. Sie umfaßt einen Hals 42 mit einer Innenfläche 44, einem inneren radialen Ring 46 und einer transversalen Endfläche 48. Die beiden letzteren Teile bilden das Mundstück der Flasche 40. Der Hals 42 weist außerdem eine Außenfläche auf, die benachbart zu der transversalen Endfläche 48 in einen äußeren radialen Ring 50 übergeht. Dieser äußere radiale Ring ist dazu ausgebildet, das Halten einer Metallkappe (nicht gezeigt) zu erleichtern, wenn die Kappe auf die Flasche aufgecrimpt ist. Die Flasche hat eine Standardgröße, wie sie üblicherweise für Flüssigkeiten in der pharmazeutischen Industrie verwendet wird und kann ein Fassungsvermögen von 5 ml bis 1000 ml oder mehr haben.
Gemäß Figuren 1 bis 4 und 6 bis 7 umfaßt der Stopfen 10 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kopf 12 und einstückig damit einen Stutzen 20. Der Kopf 12 umfaßt: einen Flansch 14, der sich von dem Stutzen 20 aus radial nach außen erstreckt und dazu ausgebildet ist, die transversale Endfläche 48 des Flaschenhalses 42 zu bedecken, und eine Targetfläche 16, die eine Infusionvorrichtung oder einen Infusionsdorn 60 aufnehmen soll. Der Stutzen 20 enthält eine allgemein zylindrische Ausnehmung oder Öffnung, die mit den Bezugszeichen 22a, 22b, 22c und 22d bezeichnet ist. Die Ausnehmung 22a wird begrenzt durch: einen Quersteg 24 am oberen Ende, der in der Ansicht vom offenen unteren Ende des Stutzens 20 aus in Richtung auf den Kopf 12 der Targetfläche 16 entspricht. In Abstand unterhalb des Quersteges 21 und einstückig damit ist ein sich radial in die Öffnung 22a erstreckender ringförmiger Vorsprung 26 so ausgebildet, daß er eine dynamische Dichtung oder eine zweite Dichtung bildet, wenn eine Infusionsvorrichtung oder ein Dorn 60 (in Figur 5 gezeigt) in den Stopfen 10 eingeführt wird. Die Ausnehmung 22a dient als ein Raum, in dem die aufgerissenen Ränder der Targetfläche 16 nach unten eingedrückt werden, wenn die Targetfläche 16 von der Infusionsvorrichtung 60 durchstochen wird.
In Abstand unterhalb des ringförmigen Vorsprungs 26 und einstückig damit ist eine zylindrische Wandfläche 28 so ausgebildet, daß sie sich eng an die äußere Wandfläche 62 der Infusionsvorrichtung oder des Dorns 60 anpaßt, wenn dieser in den Stopfen 10 eingeführt wird, und sie führt und erfaßt denselben. Die Öffnung 22c ermöghcht das Hindurchstecken des Schaftes 62 des Dorns 60. Die Ausnehmung 22b wird begrenzt durch den ringförmigen Vorsprung 26 und den oberen Rand der zylindrischen Fläche 28. Die Ausnehmung 22b dient als ein Raum, die es dem ringförmigen Vorsprung 26 ermöglicht, dort hineinzuragen und sich nach unten in Richtung auf die Mitte der Flasche umzubiegen, wenn der Schaft 62 des Dorns 60 an dem Vorsprung anliegt und damit die dynamische Dichtung bildet.
In Abstand unterhalb der zylindrischen Wandfläche oder zylindrischen Fläche 28 und damit zusammenhängend begrenzt eine konische Fläche 30 die Öffnung 22b. Die Öffnung 22b ermöglicht es dem Stutzen 22 des Stopfens 10, sich nach innen einzubiegen, wenn der Stutzen 20 in die Flasche 40 eingesetzt wird.
Die Infusionsvorrichtung oder der Dorn 60 ist aus dem Stand der Technik wohlbekannt und kann zwei verschiedenen Konstruktionen haben, mit oder ohne Tropfenkammer. Die Vorrichtung umfaßt: einen zylindrischen Schaft 62, der in einer scharfen Spitze 64 endet, und einen oberen Körper aus zwei Teilen 66 und 68, die beide in einem Stück mit dem Schaft 62 ausgebildet sind. Wie in Figur 6 gezeigt ist, enthalten der Schaft 62 und die oberen Körper 66 und 68 Kanäle 70 und 72. Wenn die Infusionsvorrichtung 60 in eine Flasche eingeführt wird, die ein pharmazeutisches Fluid enthält, dient der Kanal 72 zur Entnahme des Fluids, während der Kanal 72 als ein Mittel dient, durch das Luft in die Flasche eingeleitet werden kann.
Im Gebrauch wird die Flasche 40 sterilisiert und mit einem pharmazeutischen Fluid gefüllt, etwa mit einer Infusionslösung. Der Stopfen 10 wird eingesetzt und schließt den Inhalt der Flasche hermetisch ab. Der Stopfen 10 wird dann mit einer Verschlußkappe aus Aluminium oder dergleichen, die üblicherweise bei solchen pharmazeutischen Behältern verwendet wird, auf die Flasche 40 aufgecrimpt. Wenn das pharmazeutische Fluid entnommen werden soll, wird die Infusionsvorrichtung oder der Dorn 60 durch den Stopfen 10 hindurch in die Flasche 40 eingeführt. Mit der scharfen Spitze 64 zielt man auf die Mitte des Stopfens, sticht sie durch den Quersteg 24 hindurch und führt sie weiter ein, bis der Schaft 62 des Dorns 60 an der zylindrischen Fläche 28 anliegt. Beim Einführen des Dorns 60 in den Stopfen 10 wird die als Quersteg 24 ausgebildete dünne Membran durchstochen, und dann wird eine dynamische Dichtung (zweite Dichtung) zwischen dem Schaft 62 des Dorns 60 und dem ringförmigen Vorsprung 26 gebildet. Die Flächenbeiträge zur Kontrolle der Leckage und der Dorn-Rückhaltung werden nunmehr unter Bezugnahme auf Figur 8 erläutert, die die Position der Targetfläche 16 (Quersteg 24), der dynamischen Dichtung (oder der durch den Schaft 62 und den ringförmigen Vorsprung 26 gebildeten zweiten Dichtung) und die am Schaft 62 des Dorns 60 anliegende zylindrische Fläche 28 zeigt. Die am Zurückhalten des Dorns in dem Stopfen beteiligten Kräfte sind zonenspezifisch.
Die Targetfläche 16 hält den Dorn in erster Linie durch die Kompression in Position, die durch das verlagerte Elastomermaterial hervorgerufen wird. Die viskoelastischen Eigenschaften des Elastomers erzeugen eine Kraft in dem verformten Elastomer, die das Elastomer in seine Normalposition oder Ruheposition zurückdrückt. Diese Eigenschaften werden in der Fachwelt als elastische Memory-Eigenschaften bezeichnet. Der Einfluß des Schaftes 62 des Dorns verhindert die Rückstellung des Elastomers in seine ursprüngliche Position und erzeugt eine Kompressionskraft, die den Schaft 62 erfaßt und verhindert, daß er aus dem Stopfen 10 herausfällt, wenn die Flasche 40 zur Abgabe ihres Inhalts gestürzt wird. Figur 7 illustriert das Durchstechen des Quersteges 24 durch die scharfe Spitze 64 und den Schaft 62 des Dorns 60. Es ist zu erkennen, daß die Membran in Richtung auf die Mitte der Flasche eingestülpt wird. Diese longitudinale Spannung des Elastomers vermindert die Kompressionsbelastung des Quersteges 24 an der Stelle des Dorns.
Die Dynamik beim Zurückziehen des Dorns kann auf zweifache Weise auftreten: zuerst kann die Oberfläche des Schaftes 62 des Dorns 60 vom Quersteg 24 abrutschen. Die Konfiguration des komprimierten, lang ausgezogenen Quersteges 24 ändert sich nicht, wenn der Schaft 62 des Dorns 60 von der Oberfläche des Quersteges 24 abrutschen sollte, bis der Schaft 62 aus dem Stopfen 10 freikommt. Wenn der Schaft 62 des Dorns 60 einmal außerhalb des Stopfens 10 liegt, kehrt der Quersteg 62 in seine ursprüngliche Position zurück. Die Dynamik der zweiten Art des Zurückziehens des Dorns ist schlupffrei, d.h. die Oberfläche des Quersteges 24 und der Schaft 62 des Dorns 60 bleiben aneinander haften und folgen einander, während der Dorn entfernt wird. Hierzu muß sich der Quersteg 24 umstülpen, während der Dorn 60 herausgezogen wird. Das Umstülpen des aufgerissenen Quersteges 24 verursacht eine Zunahme der Kompressionskraft. Wenn der Schaft 62 den aufgerissenen Quersteg 24 in seine Normalposition zieht, erreicht die Kompressionskraft ihr Maximum. Wenn der Schaft 62 weiter ausgezogen wird, werden die aufgerissenen, ausgezackten Ränder des Quersteges 24 nach oben gezogen, und der Quersteg 24 schiebt tatsächlich den Dorn nach oben, von der Mitte der Flasche weg. Wenn die aufwärtsgerichtete longitudinale Kraft gleich der radialen Kompressionskraft wird, endet die Bewegung des Dorns, und eine zusätzliche Kraft muß aufgewandt werden, um den Dorn herauszuziehen. Diese Kraft muß die Flächenreibung und die Dehnung des Elastomers überwinden, um den Dorn aus dem Stopfen zu lösen. Herkömmliche Stopfen mit der soeben beschriebenen Membran weisen häufig ein Leck auf, infolge einer Fehlausrichtung des Schaftes, während er in die zylindrische Fläche 28 eingeschoben wird, wodurch eine übermäßige axiale Belastung der durch den Quersteg 24 und die zylindrische Fläche 28 gebildeten Dichtung verursacht wird. Weil die durch den Quersteg 24 und den Schaft 62 gebildete Dichtung nicht radial gleichlrmig ist, hängt ein durch eine Fehlausrichtung verursachtes Leck von der Position des Dorns ab. Wenn die Fehlausrichtung in derselben Achse erfolgt wie der Riß, ist das Auftreten eines Lecks weniger wahrscheinlich als in dem Fall, daß die Fehlausrichtung senkrecht zur Achse des Risses erfolgt.
Der Beitrag der zylindrischen Fläche 28 zu guten Abdichtungseigenschaften in einem Stopfen ist relativ schwer zu bewerten, weil keine zwei Durchstichvorgänge exakt gleich sind. Die zylindrische Fläche 28 ist zylindrisch und wird durch den ebenfalls zylindrischen Schaft 62 verlagert und komprimiert. Wegen ihrer ähnlichen Formen gibt es keinen Punkt, an dem sich die Dichtwirkung konzentriert. Ohne einen Konzentrationspunkt der Dichtwirkung müssen die Dichtflächen innerhalb der Elastizitätsgrenzen des Stopfens parallel sein, oder es besteht ein Weg, der den Leckstrom des Fluids ermöglicht. Wenn eine axiale Last auf den Schaft 62 wirkt, wird er nicht parallel zur zylindrischen Fläche 28 bleiben, und es kann ein Leck auftreten. Es ist auch zu beachten, daß die zylindrische Fläche 28 nicht zu einer dynamischen Kraft beiträgt, die die Leckage an dem Dorn verhindert; die zylindrische Fläche 28 dient nur zur Führung des Dorns, wenn der Dorn in die Flasche eingesteckt wird. Die Kraft, die die zylindrische Fläche 28 auf den Dorn 60 ausübt, ist vom Durchmesser abhängig. Die Kraft wird bestimmt durch die Verlagerung des Dorns, wenn er an der zylindrischen Fläche anliegt. Wenn der Druck in der Flasche zunimmt, beispielsweise durch Injektion von Luft in die Flasche mit Hilfe einer Spritze, hat die durch diesen Druck auf die zylindrische Fläche ausgeübte Kraft die Tendenz, die Öffnung zu vergrößern, wodurch ein Leck entstehen kann. Derselbe Druckanstieg, der auf die zylindrische Fläche wirkt, beeinflußt auch den Quersteg 24, der beim Durchstechen nach unten in Richtung auf die Mitte der Flasche gedehnt worden ist. Der Innendruck wirkt auf den Quersteg 24 im Sinne einer Rückstellung desselben in seine ursprüngliche Position.
Ähnlich wie der Beitrag der zylindrischen Fläche 28 zur Dichtwirkung ist auch der Beitrag derselben zur Rückhaltung vom Durchmesser abhängig. Die zum Herausziehen des Dorns aus der zylindrischen Fläche 28 benötigte Kraft ist direkt proportional zum Durchmesser des Dorns und zum Durchmesser des durch die zylindrische Fläche 28 definierten Zylinders. Versuche haben gezeigt, daß die zylindrische Fläche 28 den größten Teil der Kraft zur Zurückhaltung des Dorns beiträgt. Infolge des Abstands zwischen dem Quersteg 24 des Stopfens und der zylindrischen Fläche 28 wird Jedoch der Dorn auf seinem Weg aus dem Stopfen heraus zuerst aus der zylindrischen Fläche 28 herausgezogen. Sobald einmal die Spitze 64 des Dorns am unteren Rand der zylindrischen Fläche 28 anliegt, schiebt die auf die Spitze 64 wirkende Kraft den Dorn weiter aus dem Stopfen heraus. Ähnlich wie bei dem Beitrag der zylindrischen Fläche 28 zur Dichtwirkung trägt auch der Beitrag der zylindrischen Fläche zur Rückhaltung nicht zu einer dynamischen Kraft zum Erfassen des Dorns bei.
Aus dem Vorstehenden wird deutlich, daß weder der Quersteg 24 noch die zylindrische Fläche 28 eine Sicherung gegen das Auftreten von Lecks oder das Herauslösen des Dorns aus dem Stopfen bietet, insbesondere, wenn der Inhalt der Flasche unter Druck steht.
Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Mängel dadurch, daß eine dynamische Dichtung oder zweite Dichtung geschaffen wird, die durch den ringförmigen Vorsprung 26 und den Schaft 62 des Infüsionsdorns 60 gebildet wird. Der ringförmige Vorsprung 26 liegt zwischen dem Quersteg 24 und der zylindrischen Fläche 28. Gemäß Figuren 7 und 8 wird der ringförmige Vorsprung 26 beim Einführen des Schafts 62 des Dorns 60 in den Stopfen 10 sowohl radial als auch longitudinal gedehnt. Da das elastomere Material des ringförmigen Vorsprungs versucht, in seine entspannte Position zurückzukehren, werden zwei Kräfte erzeugt. Eine Kraft erfaßt den Schaft 62 durch radiales Zusammenziehen, die andere durch Zug auf den Schaft in Richtung auf die ursprüngliche entspannte Position. Die primäre Kraft ist bestimmt durch den Prozentsatz der Dehnung des Elastomers. Wenn der Schaft 62 aufgrund der Größe seines Durchmessers den ringförmigen Vorsprung 26 stärker in Radialrichtung dehnt als das Einführen eine longitudinale Dehnung bewirkt hat, so ist die quetschende Kraft größer als die rückfedernde Dehnungskraft. Wenn der Schaft 62 einmal von dem ringförmigen Vorsprung 26 erfaßt ist, wird die quetschende Kraft den Dorn in Position halten.
Die dynamische Dichtung wird die primäre Dichtung des Dorns, was bisher im Stand der Technik nicht bemerkt oder vorgeschlagen worden ist. Somit wird eine gleichförmige, vorhersagbare Kraft zwischen dem ringförmigen Vorsprung 26 und dem Schaft 62 des Dorns 60 eingestellt, die eine Sicherung gegen Leckage des Inhalts aus der Flasche 40 bildet.
Ein anderer konstruktiver Vorteil des Stopfens gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit des Stopfens, die Dorn-Rückhaltekraft proportional zum Innendruck der Flasche zu vergrößern. Der an irgendeinem Punkt auf eine eingeschlossene Flüssigkeit ausgeübte Druck wird gemäß dem Pascalschen Gesetz unvermindert in alle Richtungen übertragen. Wie früher ausgeführt wurde, paßt sich der ringförmige Vorsprung 26 an den Schaft 62 des Dorns an, wenn der Dorn in den Stopfen 10 eingesetzt wird. Die Orientierung des ringförmigen Vorsprungs 26 ändert sich während des Einführens von einer Ausrichtung rechtwinklig zu dem Dorn 60 in eine Ausrichtung nahezu parallel dazu. Wenn der Druck in der Flasche zunimmt, nimmt der auf sämtliche Oberflächen des Stopfens übertragene Druck gleichmäßig zu. Die Fläche des ringförmigen Vorsprungs 26, die nahezu parallel zu dem Schaft 62 verläuft, übt Jedoch die größte Kraft auf den Schaft aus, und die Fläche des ringförmigen Vorsprungs 26, die im wesentlichen rechtwinklig zum Schaft 62 ist, hat den geringsten Effekt auf die Abdichtung des Schaftes. Die so gebildete Dichtung ist radial gleichförmig.
Der Fachmann wird erkennen, daß bestimmte relative Verhältnisse zwischen dem Durchmesser des Schaftes 62 und dem Durchmesser des durch den ringförmigen Vorsprung 26 begrenzten Raumes eingehalten werden müssen, damit die dynamische Dichtung ihre Wirkung im Sinne der vorliegenden Erfindung entfalten kann. Wie in Figuren 7 und 8 gezeigt ist, muß der Durchmesser des durch den ringförmigen Vorsprung 26 begrenzten Raumes etwas kleiner sein als der Durchmesser des Schaftes 62, damit eine enge Abdichtung zwischen ihnen erreicht wird. Weiterhin sollte auch der Durchmesser des durch die zylindrische Fläche 28 definierten Zylinders etwas kleiner sein als der Durchmesser des Schaftes 62, wiederum damit eine gute Führung aufrechterhalten wird, wenn der Dorn 60 in den Stopfen 10 eingeführt wird. Am Markt werden selbstverständlich Stopfen, Flaschen und Dorne in verschiedenen Größen angeboten, mit entsprechenden Anforderungen hinsichtlich ihrer Proportionen, wenn sie gemeinsam als eine Einheit verwendet werden.
Das elastomere Material des Stopfens gemäß der vorliegenden Erfindung sollte ein fluidundurchlässiges, nachgiebiges und inertes Material ohne auslaugbare Additive sein, damit jegliche Veränderung des in der Ampulle enthaltenen Produkts vermieden wird. Es kann sich um eine einzige Komponente oder eine Mischung von Komponenten handeln. Beispiele für Materialien umfassen synthetische Gummi oder Naturgummi wie etwa Butylgummi, Isoprengummi, Butadiengummi, Silikongummi, halogenierte Gummi, Ethylen- Propylen-Therpolymer und dergleichen. Spezielle Beispiele eines synthetischen elastomeren Gummis umfassen CH&sub2;CF&sub2;-C&sub3;F&sub6;(C&sub3;F&sub5;H) und C&sub2;F&sub4;- C&sub2;F&sub3;OCF&sub3;-Serien von Elastomeren, hergestellt von duPont unter den Handelsnamen VITON und CARLEZ , Fluorsilikongummi wie die von Dow Corning unter der Bezeichnung SILASTIC hergestellten, Poly-Isobutylene wie etwa VISTANEX MML-100 und MML-140, halogenierte Butylgummi wie etwa CHLOROBUTYL 1066, hergestellt von Exxon Chemical Company.
Diese und andere geeignete Elastomere können durch bekannte Verfahren in die gewünschte Stopfenkonfiguration gebracht werden. Solche Verfahren umfassen herkömmlicherweise die Verwendung eines Härters, eines Stabilisierers und eines Füllstoffes und umfassen einen primären und einen sekundären Aushärteschritt bei erhöhten Temperaturen.
Der Stopfen gemäß der vorliegenden Erfindung, in Kombination mit einer Flasche und einem W-(Intravenös-)Infusionsdorn wurde mit in der pharmazeutischen Industrie verwendeten Testverfahren getestet hinsichtlich Fragmentierung, Einstich- und Rückhaltekräften sowie hinsichtlich der Beseitigung von Lecks. Die Testergebnisse zeigten beträchtliche Verbesserungen bei all diesen erwünschten Eigenschaften im Vergleich zu eigenschaftenähnlicher Vorrichtungen, die im Stand der Technik verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Infusionsverschluß vorgesehen zur Verwendung mit einer Ampulle, die eine Infusionsflüssigkelt enthält, zum hermetischen Abdichten der Ampulle und zur Schaffung eines Zugangs für die Infusionsverabreichung der Flüssigkeit an einen Patienten, wobei
die Ampulle einen Hals hat, der in einer transversalen Endfläche endet, der Infusionverschluß die Kombination aus einem Elastomerstopfen und einem in den Stopfen eingesteckten Infusionsdorn aufweist,
der Stopfen einen scheibenförmigen Kopf und einen mit dem scheibenförmigen Kopf einstückigen ringförmigen Stutzen aufweist, wobei der Stutzen in die Flüssigkeitsampulle hineinragt,
der scheibenförmige Kopf einen seitlich nach außen von dem Stutzen abstehenden Flansch aufweist, der die transversale Endfläche des Ampullenhalses bedeckt,
eine zentral in dem scheibenförmigen Kopf angeordnete Targetfläche, durch die der Infusionsdorn in die Ampulle eingeführt wird, eine erste Dichtung mit dem Infusionsdorn bildet und aufgerissene Ränder aufweist, die der Flüssigkeit zugewandt sind,
der Stutzen eine allgemein zylindrische Öffnung hat, die durch einen der Targetfläche entsprechenden Quersteg auf der Oberseite der Öffnung begrenzt wird,
ein ringförmiger Vorsprung, in Abstand unterhalb des Quersteges und damit einstückig, seitlich in die Öffnung vorspringt und longitudinal in Richtung auf die Flüssigkeit in der Ampulle gedehnt wird und eine zweite Dichtung mit dem Infusionsdorn bildet,
eine ringförmigen Ausnehmung zwischen dem Quersteg und dem ringförmigen Vorsprung dazu ausgebildet ist, als Raum zur Aufnahme der Aufrißkanten zu dienen, die durch den Infusionsdorn beim Einführen durch die Targetfläche gebildet werden,
eine zylindrische Wandfläche mit einem oberen Rand in Abstand unterhalb des ringförmigen Vorsprungs und damit zusammenhängend, zur Führung und zum Erfassen des Infusionsdorns,
eine ringförmige Ausnehmung zwischen dem ringförmigen Vorsprung und dem oberen Rand der zylindrischen Wandfläche, die dazu ausgebildet ist, als Raum zu dienen, in den der ringförmige Vorsprung beim Einstechen des Infuslonsdorns hineinragt,
der Infusionsdorn einen zylindrischen Schaft mit einem verlüngten Ende hat, das in einer scharfen Spitze endet, wobei ein oberer Körper zwei Teile hat, die beide einstückig mit dem zylindrischen Schaft ausgebildet sind,
ein erster Kanal, der sich von der Spitze nach oben durch den Schaft und durch einen Teil des oberen Körpers erstreckt, dazu ausgebildet ist, die Flüssigkeit aus der Ampulle abzuziehen,
und ein zweiter Kanal sich von der Spitze nach oben durch den Schaft und durch den anderen Teil des oberen Körpers erstreckt, um den Eintritt von Luft in die Ampulle zu ermöglichen, um den Druck in der Ampulle auszugleichen, wenn die Flüssigkeit bei der Infusion in einen Patienten aus der Ampulle abgezogen wird.

Claims

1. Elastomer-Stopfen (10) zur Verwendung mit einem Infusionsflüssigkeitsbehälter (40), zum hermetischen Einschluß des Inhalts desselben und zur Bereitstellung eines Zugangs dazu, durch Einführen einer Infusionsvorrichtung (60) durch den Stopfen (10), welcher Stopfen aufweist:

einen Kopfteil (12) mit einem Flansch (14) und einer Targetfläche (16) und

einen Stutzenteil (20) mit einem einwärts vorspringenden ringförmigen Vorsprung (26), wobei sich der Flansch (14) von dem Stutzenteil (20) aus seitlich nach außen erstreckt und dazu eingerichtet ist, eine transversale Endfläche (48) eines Halses (42) des Behälters (40) zu bedecken, und wobei die Targetfläche (16) sich in der Mitte des Kopfteils (12) befindet und dazu eingerichtet ist, von der Infusionsvorrichtung (60) durchstochen zu werden, die, nach Aufreißen des Targets (16), durch einen von dem Stutzenteil (20) gebildeten Raum (22a) hindurch eingeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzenteil aufweist: eine nach unten von der Targetfläche (16) des Kopfteils (12) beabstandete zylindrische Fläche (28), die dazu eingerichtet ist, die Infusionsvorrichtung (60) bei ihrer Einführung durch die Targetfläche (16) zu führen und zu halten, wobei sich der ringförmige Vorsprung (26) zwischen der Targetfläche (16) und der zylindrischen Fläche (28) befindet, um mit der Infusionsvorrichtung (60) eine Dichtung zu bilden, und mit einer ringförmigen Ausnehmung (22b) zwischen der zylindrischen Fläche (28) und dem ringförmigen Vorsprung (26), welche Ausnehmung dazu ausgebildet ist, als Raum zur Aufnahme der Aufreißkanten zu dienen, die durch die Infusionsvorrichtung (60) bei ihrem Einführen durch die Targetfläche (16) gebildet wurden.

2. Stopfen (10) für einen Behälter nach Anspruch 1, wobei der Behälter eine Flasche (40) ist.

3. Stopfen (10) für eine Flasche (40) nach Anspruch 2, wobei die Flasche (40) aufweist:

(a) einen Halsabschnitt (42) mit einem inneren radialen Ring (46) an der Öffnung desselben, zum dichten Halten des Stopfens (10) nach seinem Einsetzen in die Öffnung,

(b) einen äußeren radialen Ring (50) und

(c) eine transversale Endfläche (48) zwischen den inneren und äußeren radialen Ringen (46, 50).

4. Stopfen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Behälter (40) eine Ampulle ist.

5. Stopfen (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Behälter (40) eine Infuslonslösung enthält.

6. Stopfen (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Infusionsvorrichtung eine intravenöse Infusionsnadel (60) ist.

7. Kombination aus Flasche (40), Stopfen (10) und intravenöser Infusionsnadel (60) für Infusionslösung, zum hermetischen Einschluß der Lösung und zur Bereitstellung eines Zugangs dazu durch Einführen der intravenösen Infusionsnadel (60) durch den Stopfen (10),

wobei die Flasche (40) aufweist:

(a) einen Halsabschnitt (42),

(b) einen äußeren radialen Ring (50) und

(c) eine transversale Endfläche (48),

wobei der Stopfen (10) die Öffnung dieser Flasche (40) verschließt und einen Kopfteil (12) und einen Stutzenteil (20) aufweist, der einen einwärts vorspringenden ringförmigen Vorsprung (26) aufweist und von dem Kopfteil (20) ausgeht,

wobei der Kopfteil (12) aufweist:

(a) einen seitlich nach außen von dem Stutzenteil (20) ausgehenden Flansch (14), der dazu eingerichtet ist, die transversale Endfläche (48) des Halsabschnitts (42) der Flasche (40) zu bedecken, und

(b) eine Targetfläche (16) in der Mitte des Kopfteils (12), die dazu eingerichtet ist, von der intravenösen Infusionsnadel (60) durchstochen zu werden, die, nach Aufreißen der Targetfläche (16), durch den von dem Stutzenteil (20) definierten Raum (22a) hindurch eingeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzentell (20) aufweist:

(a) eine nach unten von der Targetfläche (16) des Kopfteils (12) beabstandete zylindrische Fläche (28), die dazu eingerichtet ist, die Intravenöse Infusionsnadel (20) bei ihrer Einführung durch die Targetfläche (16) zu führen und zu halten, und

(b) der ringförmige Vorsprung (26) zwischen der Targetfläche (16) und dieser zylindrischen Fläche (28) angeordnet ist, um mit der intravenösen Infusionsnadel (60) eine Dichtung zu bilden, und eine ringförmige Ausnehmung (22b) zwischen der zylindrischen Fläche (28) und dem ringförmigen Vorsprung (26) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, als ein Raum zur Aufnahme von Aufreißkanten zu dienen, die von der Infusionsvorrichtung (60) bei ihrem Einführen durch die Targetfläche (16) gebildet wurden, und daß der Halsabschnitt (42) der Flasche (40) einen inneren radialen Ring (46) an seiner Öffnung aufweist, um den Stopfen (10) bei seinem Einsetzen in diese Öffnung festzuhalten, wobei die transversale Endfläche (48) zwischen den inneren und äußeren radialen Ringen (46, 50) liegt.

8. Kombination aus Flasche (40), Stopfen (10) und intravenöser Infusionsnadel (60) nach Anspruch 7, bei der der Stopfen (10) mit einer Verschlußkappe aus Metall, die den äußeren radialen Ring (50) der Flasche (40) bedeckt, auf die Flasche (40) aufgecrimpt ist.

9. Stopfen (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der ringförmige Vorsprung (26) longitudinale und komprimierende Kräfte auf die Infusionsvorrichtung (60) ausübt.

10. Stopfen (10) nach Anspruch 9, bei dem longitudinale und komprimierende Kräfte mit zunehmendem Innendruck in dem Behälter (40) zunehmen.

11. Stopfen (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem die Infusionslösung unter einem Innendruck steht, der größer ist als der Druck außerhalb des Behälters (40).

12. Stopfen (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Elastomer-Stopfen aus einem Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: Butylgumml, Isoprengummi, Butadiengummi, Silikongummi, halogenlertem Gummi, Ethylen-Propylen-Therpolymer und Mischungen daraus.