DE69308489T2

DE69308489T2 - Flüssigkeitsauftragegerät mit zerbrechlicher Ampulle und Gehäuse

Info

Publication number: DE69308489T2
Application number: DE69308489T
Authority: DE
Inventors: David F Wirt
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-12-04
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2013-12-04
Also published as: DE69308489D1; US5288159A; JPH06277297A; CA2110419C; ES2098638T3; EP0600508A1; JP3532600B2; DK0600508T3; EP0600508B1; CA2110419A1; US5435660A; US5658084A

Description

Die Erfindung betrifft Flüssigkeitsauftragegeräte, die auf dem Gebiet der Chirurgievorbereitung besonders gut verwendbar sind. Insbesondere betrifft die Erfindung Gegenstände, die beim Auftragen von präoperativen chirurgischen Desinfektionsmitteln oder einzupinselnden Mitteln auf die Haut gut verwendbar sind.
Eine antiseptische Vorbereitung von Patienten für chirurgische Zwecke schließt herkömmlicherweise ein 3- bis 10minütiges Desinfizieren des betreffenden Bereichs mit einer Seifenlösung ein, wonach eine wasserlösliche antiseptische Lösung zum Einpinseln aufgetragen wird. Diese Lösungen werden im allgemeinen mit getränkten Schwämmen aufgetragen, die an einer Klinge bzw. Blattfläche befestigt sind oder mit einer Zange gehalten werden. Die Schwämme werden getränkt, indem sie in eine offene Schüssel mit einer Lösung getaucht werden.
Die US-Patente 4 415 288; 4 507 111 und 4 498 796 beschreiben chirurgische Desinfektionsvorrichtungen, die eine mit Flüssigkeit gefüllte, zerbrechliche, zylindrische Patrone aufweisen, die in einem röhrenförmigen Griff verschiebbar ist, der eine oder zwei längs ausgerichtete hohle Spitzen aufweist, die mit Aussparungen im Innern eines Schwamms in Verbindung stehen. Durch ein Verschieben der Patrone im röhrenförmigen Griff wird bewirkt, daß die Spitzen ein Ende der Patrone zerstören. Die Flüssigkeit aus der Patrone strömt durch den Hohlraum der Spitzen in den Schwamm. Um das Zerstören der Patrone durch die Spitzen infolge einer plötzlichen Einwirkung z.B. während des Transports zu verhindern, weist eine Ausführung der Vorrichtung eine sich nach innen erstreckende Schulter im röhrenförmigen Griff auf, die für das Verschieben der Patrone hinderlich sein kann. Das leichte Auslösen ist auch ein potentielles Problem bei einem Auftragegerät, das ein Einstechen in eine Kunststoffpatrone erfordert.
Das US-Patent 4 183 684 beschreibt eine Flüssigkeitsabgabevorrichtung, die eine mit Flüssigkeit gefüllte Ampulle in einem flexiblen Gehäuse aufweist. Ein poröses Polsterelement ist über der unteren Öffnung angeordnet. Die Flüssigkeit wird durch das poröse Polster abgegeben, wenn die Ampulle durch die flexiblen Gehäusewände hindurch zusammengedrückt wird.
Das US-Patent 4 957 385 beschreibt eine Abgabevorrichtung mit einem Keil, der zum Zerbrechen einer zerbrechlichen Ampulle verwendet wird.
Das US-Patent 4 528 268 von Andersen et al. offenbart eine Vorrichtung zum Prüfen, ob die Sterilisierung ausreicht. Sie weist eine Ampulle auf, die ein steriles flüssiges Kulturmedium enthält und die vom Anwender zerbrochen wird, wenn ein Stößel die Ampulle gegen einen Öffnungskeil schiebt.
Das ebenfalls auf den Anmelder übertragene US-Patent 4 925 327 beschreibt ein Flüssigkeitsauftragegerät, das einen festen, porösen Dosiereinsatz aufweist, um die Durchflußmenge einer Flüssigkeit zu regulieren, die sich zwischen dem Auftragegerätegriff und einem Schaumstoffschwamm befindet, der eine HauptÖffnung des Griffs bedeckt. Die abzugebende Flüssigkeit ist in einem zerbrechlichen Vorratsbehälter enthalten, der an der anderen HauptÖffnung des Griffs entfembar befestigt ist. Da keine Vorrichtung zum Schutz des Vorratsbehälters vorgesehen ist, ist Kunststoff das bevorzugte Behältermaterial. Kunststoffbehälter können jedoch die Lagerungslebensdauer vieler antiseptischer Lösungen einschränken.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand, der als Abgabeeinrichtung für das Auftragen von Flüssigkeiten, die in einem zerbrechlichen Vorratsbehälter enthalten sind, auf eine Oberfläche verwendbar ist, mit den Merkmalen, die in Anspruch 1 beschrieben sind. Obwohl diese Vorrichtung durch die Einwirkung einer geringen beständigen Kraft leicht betätigt werden kann, um den Vorratsbehälter durch die verformbare Einrichtung und in Berührung mit der das Zerbrechen bewirkenden Einrichtung zu schieben, wird der mit Flüssigkeit gefüllte zerbrechliche Behälter vor einem Zerbrechen infolge von großen plötzlich einwirkenden Kräften geschützt, die beim Transport oder bei der Handhabung auftreten können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Auftragegerät ferner auf:
(a) eine poröse Schicht, die über der Hauptöf fnung in dem hohlen langgestreckten Teil angeordnet ist, wobei die poröse Schicht in der Lage ist, den durch sie strömenden Flüssigkeitsstrom zu regulieren;
(b) eine Schicht aus Schwammaterial, die sich über der äußeren Oberfläche der porösen Schicht befindet; und
(c) eine Einrichtung zum Aufrechterhalten atmosphärischen Drucks in dem hohlen langgestreckten Teil, während die Flüssigkeit abgegeben wird.
Diese Ausführungsform des Auftragegeräts weist eine Einrichtung auf zum zuverlässigen Abgeben einer Chirurgievorbereitungslösung an den Auftragegeräteschwamm innerhalb einer kurzen Zeitdauer, ohne zu tropfen. Das Auftragegerät steuert die Durchflußmenge der dort enthaltenen Flüssigkeit in den Auftragegeräteschwamm, ohne daß eine von außen erfolgende Betätigung durch einen Bediener erforderlich ist, z. B. ein Zusammendrücken des Flüssigkeitsbehälters oder Drücken des Auftragegeräteschwamms gegen eine Außenfläche. Obwohl die Vorrichtung zum Auftragen von modernen, niedrigviskosen, nichtwasserlöslichen, schichtbildenden Chirurgievorbereitungslösungen vorgesehen ist, kann sie so konfiguriert sein, daß eine Vielzahl von Lösungszusammensetzungen, Viskositäten, Dichten und Volumina aufgetragen werden können, ohne das schnelle Befeuchten zu gefährden und ohne Merkmale des Tropfens.
Ein besseres Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile geht aus der ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen bevorzugten Auftragegeräts;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des bevorzugten Auftragegeräts, die den zerbrechlichen Vorratsbehälter eingelagert und unversehrt, z. B. für Transportzwecke, zeigt;
Fig. 2A eine Vergrößerung der zweiten Öffnung des hohlen langgestreckten Teils und der Kappe des Auftragegeräts gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht wie die in Fig. 2, außer daß der Vorratsbehälter von einem Anwender zerbrochen worden ist, um das Auftragegerät zwecks Verwendung zu füllen;
Fig. 4 eine geschnittene Detailansicht des Abgabeendes der Auftragevorrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten flexiblen porösen Schicht in einem festen Rahmen;
Fig. 6 eine Draufsicht einer verformbaren Einrichtung zum Tragen des zerbrechlichen Vorratsbehälters;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer Ausführungsform einer mikrostrukturierten Membran mit Öffnungen, die als die flexible, poröse Schicht benutzt werden können;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer weiteren Ausführungsform einer mikrostrukturierten Membran, die als die flexible, poröse Schicht benutzt werden kann;
Fig. 9 eine Rasterelektronenmikroskop-Fotografie, die eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Membran darstellt;
Fig. 10 eine vergrößerte Draufsicht der gemäß Beispiel 3 hergestellten Membran, wobei die Porengröße nicht maßstabgerecht ist.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 bis 6 weist das Auftragegerät auf: ein hohles langgestrecktes Teil 12, das geeignet ist, einen zerbrechlichen Vorratsbehälter in Form einer zerbrechlichen Ampulle 14, die die vom Auftragegerät 10 aufzutragende Lösung enthält, zu tragen und zu schützen. Das hohle langgestreckte Teil 12 fungiert als Griff und als Flüssigkeitsbehälter, nachdem die Ampulle 14 zerbrochen worden ist, jedoch bevor die Lösung vom Schaumstoffschwamm 16 abgegeben wird. Das hohle langgestreckte Teil 12 wird von einer ersten HauptÖffnung 18 und einer zweiten HauptÖffnung 20 begrenzt, eine an jedem Ende. Ein Flansch 22, der geeignet ist, den Schaumstoffschwamm 16 aufzunehmen, umgibt die erste Öffnung 18. Im Innern ist das hohle langgestreckte Teil 12 praktischerweise so konstruiert, daß es eine Schulter 24 zum Halten eines Rings 26 aufweist, der als eine verformbare Einrichtung solange zum Tragen und Schützen der Ampulle 14 dient, bis das Auftragegerät 10 verwendet werden soll. Ein Keil 28 ist praktischerweise so konstruiert, daß er an die erste Öffnung 18 angrenzt, die als Einrichtung zum Zerbrechen der Ampulle 14 dient.
Gemäß Fig. 6 ist der Ring 26 so konstruiert, daß er mehrere sich radial erstreckende freitragende Trägerelemente 36 aufweist, die sich in einem im wesentlichen rechten Winkel von einem umgebenden Ringrand 38 erstrecken. Die Innenkante 40 jedes der freitragenden Trägerelemente 36 ist gerundet, und zusammen bilden diese Rundungen eine Öffnung 42. Diese Öffnung ist insbesondere geeignet, mit dem Kolben 44 des Halsabschnitts 46 der Ampulle 14 in Eingriff zu treten.
In der dargestellten Ausführungsform befindet sich der Ring 26 zwischen der ersten 18 und der zweiten 20 Öffnung des hohlen langgestreckten Teils 12 in einer Lage, die praktischerweise von einer Innenschulter 24 bestimmt wird. Vor einer Betätigung verhindert der Ring 26, daß der Halsabschnitt 46 der Ampulle 14 den Keil 28 berührt. Während der Betätigung des Auftragegeräts 10 wird der Kolben 44 des Ampullenhalsabschnitts 46 durch den Ring 26 gedrückt, wodurch bewirkt wird, daß der Ampullenhalsabschnitt 46 den Keil 28 berührt. Der Keil 28 übt eine Kraft aus, die senkrecht zur Achse des Halbsabschnitts 46 der Ampulle 14 ist und die zur Abtrennung des Ampullenhalsabschnitts 46 vom Ampullenkörperabschnitt 48 führt. Diese Abtrennung wird durch einen Belastungskonzentrator bzw. eine Sollbruchstelle 50 zwischen dem Ampullenhalsabschnitt 46 und dem Körperabschnitt 48 erleichtert.
Nach der Trennung gemäß Fig. 3 trennt der Ring 26 den Ampullenhalsabschnitt 46 vom Körperabschnitt 48 ab, was den Flüssigkeitsstrom aus der Ampulle 14 erleichtert. Wenn der Ampullenhals 46 in großer Nähe zum Ampullenkörper 48 verbleiben würde, könnte die Öffnung 52, die durch Brechen der Sollbruchstelle 50 zum Zweck des Entweichens der Flüssigkeit aus der Ampulle 14 entsteht, eingeschränkt werden.
Die Kappe 32 ist geeignet, um die zweite Öffnung 20 des hohlen langgestreckten Teils 12 nach Einfügen der mit Flüssigkeit gefüllten Ampulle 14 während des Zusammenbaus des Auftragegeräts 10 zu schließen. Die Kappe 32 ist so konstruiert, daß sie die Betatigungskraft auf die Ampulle 14 überträgt, das Innere der Auftragevorrichtung belüftet, um einen "Luftverschluß" zu verhindern, und einen flüssigkeitsdichten Verschluß zu ermöglichen. Die Kappe 32 wird axial am hohlen langgestreckten Teil 12 durch eine Einrastverbindung festgehalten, die durch die sich nach innen erstreckende Lippe 54 der Kappe 32 und die sich nach außen erstreckende Erhöhung 30 des hohlen langgestreckten Teils 12 entsteht. Die Kappe 32 ist so konstruiert, daß sie eine Säule 58 aufweist, die sich von der Innenfläche axial erstreckt. Die Säule 58 enthält ein axiales Loch, das das Innere des Auftragegeräts 10 belüftet, um den atmosphärischen Druck aufrechtzuerhalten, wenn die Flüssigkeit durch die erste Öffnung 18 des hohlen langgestreckten Teils 12 in den Schaumstoffschwamm 16 strömt.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Fig. 4 und 5 befindet sich eine flexible, poröse Schicht 66 aus porösem Material, die in einen konstruktiv festen Rahmen 68 einbegriffen ist, über der ersten Öffnung 18 des hohlen langgestreckten Teils 12 und ist sandwichartig zwischen dem umgebenden Flansch 22 und dem offenzelligen Schaumstoffschwamm 16 angeordnet. Die poröse Schicht 66 ist über der ersten Öffnung 18 angeordnet, um den Flüssigkeitsstrom aus dem hohlen langgestreckten Teil 12 und in den Schaumstoffschwamm 16 zu steuern.
Der Schaumstoffschwamm 16 kann aus einer Vielzahl von handelsüblich erhältlichen Materialien gewählt werden, die einen großen Bereich von Druckverformungsverhältnissen, Dichten und Porositäten aufweisen. Durch Veränderung der Porengröße, der Porengrößenverteilung, des Hohlraumvolumenanteils und der Oberflächenenergie der flexiblen porösen Schicht und des Druckverformungsverhältnisses und der Porosität des Schaumstoffschwamms können Auftragegeräte zum Auftragen vieler verschiedener Lösungszusammensetzungen, Viskositäten und Volumina konstruiert werden. Die Porengröße, die Porengrößenverteilung, der Hohlraumvolumenanteil und die Oberflächenenergie der flexiblen porösen Schicht und das Druckverformungsverhältnis und die Porosität des offenzelligen Schaumstoffschwamms werden im Verhältnis zur Viskosität, der Dichte, des Volumens und der
Oberflächenspannung der abzugebenden Flüssigkeit eingestellt, damit ein Teil der im Auftragegerät enthaltenen Flüssigkeit ohne zu tropfen an die Außenfläche des Schaumstoffschwamms strömen kann, wenn das Auftragegerät mit dem Flansch nach unten aufgehängt wird. Man beachte folgendes: Um ein vollständig nichttropfendes Auf tragegerät herzustellen, darf die von der Vorrichtung abzugebende Flüssigkeitsmenge die Vorratskapazität des Schaumstoffschwamms nicht überschreiten.
Die Erfindung wird nun ausführlicher anhand der folgenden bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Gemäß Fig. 1 bis 3 besteht das Auftragegerät aus den folgenden Komponenten: einer zerbrechlichen Ampulle 14, die die abzugebende Lösung enthält; einem hohlen langgestreckten Teil 12, das geeignet ist, die Ampulle 14 aufzunehmen und das einen Flansch 22 aufweist, der eine erste Öffnung 18 umgibt; einem verformbaren Ring 26, der in dem hohlen langgestreckten Teil 12 angeordnet ist; einer Kappe 32 mit einem Lüftungsventil 64, das über der zweiten HauptÖffnung 20 des hohlen langgestreckten Teils 12 positioniert ist; einem einstückigen Dosier/Bindungseinsatz 72, der in dem Flansch 22 des hohlen langgestreckten Teils 12 angeordnet ist; und einem Schaumstoffschwarmm 16, der über dem Dosier/Bindungseinsatz 72 angeordnet ist.
Die zerbrechliche Ampulle 14 besteht vorzugsweise aus Glas mit einer Sollbruchstelle 50 an einer Verengung, die einen Halsabschnitt 46 von einem Körperabschnitt 48 der Ampulle 14 trennt. Der Halsabschnitt 46 der Ampulle 14 weist einen Kolben 44 auf, der zwischen dem unteren Ende 74 des Halsabschnitts 46 und der Sollbruchstelle 50 der Ampulle 14 angeordnet ist. Zerbrechliche Ampullen wie diese sind in der Pharmazie bekannt.
Das hohle langgestreckte Teil 12 kann aus irgendeinem thermoplastischem Material geformt sein, das mit der abzugebenden Flüssigkeit verträglich ist. Vorzugsweise wird das hohle langgestreckte Teil 12 aus hochdichtern Polyethylen geformt. Merkmale der bevorzugten Ausführungsform dieser Komponente sind u. a.: ein röhrenförmiger Griffabschnitt 13, ein Abgabeabschnitt 15, eine erste HauptÖffnung 18 mit einem einstückig ausgebildeten, sich radial erstreckenden umgebenden Flansch 22, der geeignet ist, den Dosier/Bindungseinsatz 72 anzunehmen, ein Keil 28, der an die erste Öffnung 18 angrenzt, eine zweite HauptÖffnung 20 mit einer umgebenden Erhöhung 30 auf der Außenfläche des hohlen langgestreckten Teils, die geeignet ist, eine Kappe 32 festzuhalten, und eine Schulter 24, die sich zwischen der ersten Öffnung 18 und der zweiten Öffnung 20 befindet und geeignet ist, einen Ring 26 zu tragen.
Für Chirurgievorbereitungsanwendungen ist es wichtig, daß das hohle langgestreckte Teil 12 lang genug ist, um eine Berührung des Patienten durch die Person, die die Chirurgievorbereitungslösung aufträgt, zu verhindern. Vorzugsweise ist für derartige Anwendungen das hohle langgestreckte Teil mindestens 10 cm lang. In der bevorzugten Ausführungsform hat der röhrenförmige Griffabschnitt 13 des hohlen langgestreckten Teils einen größeren Durchmesser zur Aufnahme des Körper der Ampulle als der Abgabeabschnitt 15, der den Halsabschnitt 46 der Ampulle aufnimmt.
Der einstückig ausgebildete Flansch 22 umgibt die erste Öffnung 18 und ist von der Längsachse des langgestreckten Teils 12 um 30 bis 90º abgewinkelt. Am besten ist ein Winkel von etwa 45º zwischen dem Flansch 22 und der Längsachse des hohlen langgestreckten Teils 12. Der Flansch 22 weist vorzugsweise eine Aussparung 70 auf seiner Innenfläche auf. Die Aussparung ist so bemessen und geformt, daß sie ein Einpassen des Dosier/Bindungseinsatzes 72 erlaubt.
Der Keil 28 ist so positioniert, daß er sich innerhalb des Abgabeteils 15 des hohlen langgestreckten Teils 12 nahe der ersten Öffnung 18 erstreckt, um in der Lage zu sein, das Ende 74 des Ampullenhalsabschnitts 46 zu berühren, wenn das Auftragegerät 10 betätigt wird. Viele verschiedene Geometrien sind für den Keil 28 möglich. Die bevorzugte Ausführungsform weist einen einstückig ausgebildeten Vorsprung auf mit einem ersten Keil 76 mit einem Winkel gegenüber der Längsachse des hohlen langgestreckten Teils 12 von 30 bis 60º, am besten von 45º, und mit einem zweiten Winkel 78, der parallel zur Längsachse liegt. Wenn der Kolben 44 der Ampulle 14 durch die öffnung im Ring 26 und zur ersten Öffnung 18 des des hohlen langgestreckten Teils 12 geschoben wird, übt die erste Kante 76 des Keils 28 eine Kraft aus, die senkrecht zur Achse des langgestreckten Teils 12 auf den Arnpullenhalsabschnitt 46 wirkt und die die Ampulle 14 an der Sollbruchstelle 50 brechen läßt. Der Ampullenhalsabschnitt 46 wird zwischen der zweiten Kante 78 des Keils 28 und der Innenwand 80 des röhrenförmigen Griffs 13 gegenüber dem Keil 28 eingeklemmt. Viele geometrische Variationen des Keils 28, die in der Lage sind, eine solche senkrechte Kraft auf den Ampullenhals 46 auszuüben, wenn die Ampulle 14 verschoben wird, sind für den Fachmann offenkundig.
Das hohle langgestreckte Teil 12 hat einen Innendurchmesserübergang zwischen dem röhrenf ormigen Griffabschnitt 13 und dem Abgabeabschnitt 15, der eine sich nach innen erstrekkende Schulter 24 bildet, die die axiale Verschiebung eines Rings 26 einschränkt. Der Ring 26 dient als die verformbare Einrichtung, die eine Ampulle 14 trägt, und verhindert ein unbeabsichtiges Zerbrechen der Ampulle aufgrund plötzlicher von außen eintretender Kräfte während des Transports oder der Lagerung. Der Ring 26 ist vorteilhafterweise aus einem thermoplastischem Material hergestellt. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Ring 26 ein Spritzgießring aus hochdichtem Polyethylen. Gemäß Fig. 6 weist der Ring 26 vorzugsweise mehrere sich radial erstreckende Trägerelemente 36 auf, die sich freitragend in einem annähernd rechten Winkel von einem umgebenden ringförmigen Rand 38 erstrecken. Besonders bevorzugt erstrecken sich die freitragenden Trägerelemente 36 von einer Kante des umgebenden ringförmigen Randes 38. Die Innenkanten 40 der sich radial erstreckenden Trägerelernente bilden eine mittige Öffnung 42. Die mittige Öffnung 42 hat als Nennwert den gleichen Durchmesser wie das untere Ende 74 des Ampullenhalsabschnitts 46, ist jedoch deutlich kleiner als der Durchmesser des Ampullenkolbens 44. Während der Montage des Auftragegeräts 10 wird der Ring 26 mit dem ringförmigen Rand 38 nach oben durch die zweite Öffnung 20 in das hohle langgestreckte Teil 12 bis in die Höhe der Schulter 24 eingefügt. Der Ringrand 38 liegt auf der Schulter 24, wobei seine Außenfläche an den Griffabschnitt 13 des hohlen langgestreckten Teils direkt über den Schulterabschnitt um den gesamten Umfang des Ringrandes herum anstößt. Die Ampulle 14 wird mit dem unteren Ende 74 zuerst in das hohle langgestreckte Teil eingefügt. Der Ampullenhalsabschnitt 46 erstreckt sich teilweise durch den Ring 26; die mittige Öffnung 42 im Ring 26 ist jedoch so dimensioniert, daß in dem montierten Auftragegerät der Kolben 44 des Ampullenhalsabschnitts 46 nicht vollständig durch die Öffnung 42 ragt. Die Trägerelemente 36 üben einen Federdruck auf den Kolben 44 des Arnpullenhalsabschnitts 46 aus und verhindern, daß das untere Ende 74 des Ampullenhalsabschnitts 46 den Keil 28 berührt. Die Trägerelemente 36 verteilen Einschlag- oder Stoßkräfte über die Ampulle 14, die während des Transports auftreten könnten. Wenn das Auftragegerät betätigt wird, verbiegen sich die Trägerelemente 36 und der umgebende Ringrand 38 elastisch und plastisch, während der Ampullenkolben 44 durch den Ring 26 gedrückt und in Berührung mit dem Keil 28 gebracht wird.
In der bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Trägerelemente 36 freitragend von einem dünnen Ringrand 38. Der Rand 38 ist so beschaffen, daß er sich verbiegt, wenn die Trägerelemente 36 ein kritisches Biegemoment auf ihn ausüben. Diese Verbiegung des Randes verringert die Federkonstante der Trägerelemente wirksam, was eine im wesentlichen konstante Kraft auf den Ampullenkolben 44 hervorruft, der durch die Öffnung 42 gedrückt wird, die unabhängig vom Ampullenkolbendurchmesser ist. Ohne diesen Effekt stünde die Kraft, die erforderlich ist, um eine Ampulle durch die Öffnung 42 im Ring 26 zu schieben, in einem nichtlinearen Verhältnis zum Durchmesser des Ampullenkolbens 44. Da Glasampullen der Art, die in diesem Auftragegerät verwendet werden, nicht durch ein Blasformverfahren hergestellt werden, ist der Durchmesser des Kolbenabschnitts 44 der Ampulle 14 deutlich variabel. Ohne die Verwendung des hier beschriebenen Ringes würde sich also die Kraft, die erforderlich ist, um jedes Auftragegerät zu betätigen, bei jeder Ampulle, die abzugebende Flüssigkeit enthält, ändern. Der Ring 26 ist vorzugsweise geeignet, der Einwirkung einer Kraft von 13 bis 18 Newton standzuhalten, und zwar ohne Verbiegung, die ausreichte, um den Ampullenkolben 44 durch die Öffnung 42 hindurchtreten zu lassen, verbiegt sich jedoch bei Einwirkung einer Kraft von mindestens etwa 22 Newton, um den Ampullenkolben durch die Öffnung hindurchtreten zu lassen.
In der bevorzugten Ausführungsform bedeckt eine Kappe 32 die zweite Hauptöffnung 20 des hohlen langgestreckten Teils 12. Die Kappe weist eine Endwand 59 und ringförmige Seitenwände 61 auf. Die Kappe 32 kann aus irgendeinem verträglichen thermoplastischen Material hergestellt sein. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Kappenelement ein Spritzgießelement aus hochdichtem Polyethylen. Die Kappe ist geeignet, um an dem hohlen langgestreckten Teil 12 mittels einer Einrastverbindung befestigt zu werden. Dies erfolgt durch das Vorhandensein einer Lippe 54, die sich von den Seitenwänden 61 nach innen erstreckt, die an die Hauptöffnung 56 der Kappe 32 angrenzen, die einen kleineren Innendurchmesser hat als der Außendurchrnesser der sich nach außen erstreckenden Erhöhung 30, die an die zweite Öffnung 20 des hohlen langgestreckten Teils 12 angrenzt. Wenn das Auftragegerät 10 montiert ist, wird die Lippe 54 der Kappe 32 über die sich nach außen erstreckende Erhöhung 30 auf den hohlen langgestreckten Teil 12 geschoben und zum Einrasten gebracht. Die Kappe 32 ist auch geeignet, eine Flüssigkeitsdichtung zwischen der Kappe 32 und dem hohlen langgestreckten Teil 12 zu bilden. Dies erfolgt, indem dafür gesorgt wird, daß der Innendurchmesser der sich nach innen erstreckenden Lippe 54 an der Kappe 32 kleiner ist als der Außendurchrnesser der Dichtfläche 34 des hohlen langgestreckten Teils 12, wodurch mittels einer Preßpassung eine axial verschiebbare Dichtung erreicht wird.
Die kappe 32 ist geeignet, eine Betätigungskraft auf die Glasampulle 14 zu übertragen, wenn die Kappe in Richtung zum Schwamm 16 axial verschoben wird. Diese Kraft wird durch die Säule 58 übertragen, die sich axial aus der Innenfläche der Endwand 59 der Kappe 32 erstreckt. Eine Axialbewegung der Säule 58 in Richtung zum Schwamm 16 drückt den gesamten Hals 46 der Ampulle 14 durch die Öffnung 42 im Ring 26 und bewirkt, daß der Ampullenhals 46 den Keil 28 berührt. Um die Entstehung eines Vakuums und die Einschränkung der Strömung durch das Auftragegerät hindurch zu vermeiden, wird vorzugsweise eine Einrichtung zum Aufrechterhalten des atmosphärischen Drucks in der Vorrichtung verwendet. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Säule 58 somit mit einem axialen Loch ausgeführt, und zwar mit einer ersten größeren Öffnung 82, die mit der Außenseite der Kappe in Verbindung steht, und mit einem Lüftungsventil 64 am Ende der Säule 58. Das axiale Loch in der Kappe 32 dient dazu, daß Luft in das Innenvolumen des Auftragegeräts eindringen kann, wenn die Flüssigkeit in den Schaumstoffschwamm 16 strömt, um den atmosphärischen Druck in der Vorrichtung aufrechtzuerhalten und einen "Luftverschluß" zu verhindern. Natürlich werden auch andere Lüftungsventileinrichtungen von den Erfindern erwogen. Vorzugsweise darf die Geometrie und die Lage des Lüftungsventils nicht zum Entweichen von Flüssigkeit aus der Vorrichtung führen. Das ringförmige Volumen zwischen der Endwand 59 und der axialen Säule 58 der Kappe 32 und der Innenseite 62 des hohlen langgestreckten Teils 12, das an die zweite Öffnung 20 angrenzt, bildet einen Vorratsbehälter für Flüssigkeit, wenn das Auftragegerät 10 auf den Kopf gestellt wird. Die Höhe der Säule 58 ist so bemessen, daß sie immer den Flüssigkeitspegel im ringförmigen Volumen überragt, wodurch verhindert wird, daß Flüssigkeit aus dem Lüftungsventil 64 der Säule 58 entweicht.
Gemäß Fig. 4 und 5 weist der Dosierungs/Bindungseinsatz 72, der so dimensioniert ist, daß er in einer Aussparung 70 eines Flansches 22 ruht, eine flexible, poröse Schicht 66 aus porösem Material auf, die von einem im wesentlichen festen Rahmen 68 umgeben ist, der vorzugsweise aus thermoplastischem Material hergestellt ist. Der Dosier/Bindungseinsatz 72 kann hergestellt werden, indem die poröse Schicht 66 durch Kleber, thermisches Verbinden, Ultraschallverbinden und weitere Ver fahren an dem getrennten festen Rahmen 68 befestigt wird. Der feste Rahmen 68 kann durch Spritzgießen, Extrudieren und Stanzen hergestellt werden. In der bevorzugten Ausführungsform wird der Dosierungs/Bindungseinsatz 72 durch Spritzgießen eines thermoplastischen festen Rahmens 68 um die als Einspritz teil dienende poröse Schicht 66 herum hergestellt. Vorzugsweise besteht der feste Rahmen 68 aus einem thermoplastischen oder wärmeaktivierbaren Material, das mit einem induktivaktiven Material gefüllt ist. Bevorzugte Beispiele sind u. a. thermoplastisches oder wärmeaktivierbares Material, z. B. Polyethylen oder Schmelzkleber, die mit einem leitfähigen Metall oder Metalloxidpulver gefüllt sind, z. B. mit 5 bis 50 Vol.-% Eisenpulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße der Maschenweite 300 bis 400. Ein besonders bevorzugtes Material ist Polyethylen, das mit Eisenpulver gefüllt ist und von Ashland Chemical, Inc., Norwood, New Jersey als "EMAWELD Resin G10-214" vertrieben wird. Bei der Montage des Auftragegeräts 10 wird der Dosier/Bindungseinsatz 72 zwischen dem Flansch 22, der die erste Öffnung 18 des hohlen langgestreckten Teils 12 umgibt, und dem Schaumstoffschwamm 16 angeordnet. Das montierte Auftragegerät 10 wird dann in einer induktiv nichtaktiven Halterung, z. B. aus Kunststoff, gehalten und einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld ausgesetzt. Der Rahmen 68 des Dosier/Bindungseinsatzes 72 wird induktiv geschmolzen, wodurch das hohle langgestreckte Teil 12, der Dosier/Bindungseinsatz 72 und der Schaurnstoffschwamm 16 miteinander verbunden werden.
Die Verteilung und die Abgaberate der Flüssigkeit an den offenzelligen Schaumstoffschwamrn 16 wird durch die poröse Schicht 66, die in den einstückigen Dosierungs/Bindungseinsatz 72 einbegriffen ist, gesteuert. Bei einem gegebenen Volumen kann die Viskosität, die Dichte und die Oberflachenspannung der Flüssigkeit, das Befeuchten des Schaumstoffschwamms, ohne zu tropfen, durch eine geeignete Vorgabe der durchschnittlichen Porengröße, Porengrößenverteilung, Porenvolumenanteil und Oberflächenenergie des Materials, aus dem die poröse Schicht 66 gebildet ist, und des Druckverformungsverhältnisses und der Porosität des offenzelligen Schaumstoffschwamms 16 erreicht werden.
Vorzugsweise sind die Porengröße, die Porengrößenverteilung, der Porenvolurnenanteil und die Oberflächenenergie der porösen Schicht 66, die in den Dosierungs/Bindungseinsatz 72 einbegriffen ist, so eingestellt, daß bei gegebenem Volumen, Viskosität, Dichte und Oberflächenspannung der auf zutragenden Flüssigkeit die durchschnittliche Durchflußmenge der Flüssigkeit durch die poröse Schicht zwischen etwa 0,1 und 15 ml/s liegt. Größere Durchflußmengen als diese führen mitunter dazu, daß das Auftragegerät tropft und ungleichmäßige Überzüge aufträgt, während geringere Durchflußmengen dazu führen, daß das Auftragegerät nicht genügend Flüssigkeit für chirurgische Desinfektionsanwendungen liefert. Für chirurgische Desinfektionsanwendungen liegt die durchschnittliche Durchflußmenge der Flüssigkeit durch die poröse Schicht 66 besonders bevorzugt zwischen 0,25 und 10 ml/s. Im allgemeinen wird für geringere Volumina und/oder Flüssigkeiten mit höherer Viskosität die Porengröße und/oder das Hohlraumvolumen der porösen Schicht nach oben verändert, um die gewünschten Durchflußmengen zu erreichen.
Die Festigkeit, die der konstruktive Rahmen 68 des Dosierungs/Bindungseinsatzes 72 bietet, erlaubt es, daß flexible poröse Materialien als die poröse Schicht 66 verwendet werden, die ansonsten bei der Herstellung schwer handhabbar wären. Der konstruktive Rahmen 68 erlaubt die Verwendung von billigen porösen Materialien, die als Bahnen in Form der porösen Schicht 66 hergestellt werden, um die Flüssigkeitsdurchflußmenge zu steuern. Durch Kombination des induktiv schmelzbaren Rahmens 68 mit der porösen Schicht 66 werden die Herstellungskosten des Auftragegeräts dadurch verringert, daß die Verwendung von billigem porösem Material möglich wird und die Anzahl der Teile verringert wird. Das Spritzgießen eines induktiv schmelzbaren Rahmens 68 um die als Einspritzteil dienende flexible po röse Schicht 66 herum führt zu einem einzigen Teil, das von autornatisierter Produktionsgerätetechnik auf einfache Weise gehandhabt werden kann.
Die poröse Schicht in dem Dosierungs/Bindungselement 72 ist vorzugsweise ein flexibles Gewebe bzw. Textilmaterial, eine poröse Folie oder eine poröse Membran, z. B. poröse Kunststoffolie oder poröse Metallfolie, und flexibles nichtgewebtes poröses Material. Geeignete Textilmaterialien können gewebt, nichtgewebt oder gewirkt sein. Mit flexibel ist gemeint, daß das Material, aus dem die poröse Schicht besteht, um einen Kern von 1 mm Durchmesser gewickelt werden kann, ohne zu brechen. Obwohl flexible poröse Schichten bevorzugt werden, kann auch starres poröses Dosierungsmaterial, z. B. das im US- Patent 4 925 327 beschriebene, verwendet werden. Vorzugsweise liegt die durchschnittliche Porengröße der porösen Schicht zwischen etwa 1 bis 100 µm, und der Hohlraumvolumenanteil liegt zwischen etwa 0,5 und 50 %. Vorzugsweise bei chirurgischen Anwendungen, wo antiseptische Lösungen abgegeben werden, liegt die durchschnittliche Porengröße der porösen Schicht zwischen 3 und 65 µm und der Hohlraumvolumenanteil zwischen etwa 1 und 35 %. Bei solchen Anwendungen liegt die durchschnittliche Porengröße besonders bevorzugt zwischen etwa 5 und 50 µm und das Hohlraumvolumen zwischen etwa 2 und 20 %. Die Verteilung der Porengröße liegt vorzugsweise unter etwa 30 % der durchschnittlichen Porengröße, mehr bevorzugt unter etwa 20 % und besonders bevorzugt unter etwa 10 % der durchschnittlichen Porengröße. Beispiele von Materialien, die verwendet werden können, um die erfindungsgemäß verwendbare flexible poröse Schicht herzustellen, sind u. a.: Polyvinyle, z. B. Akrylharzderivate und Methakrylharzderivate, Polyine, Polyene (z. B. Polyethylen, Polypropylen und Polystyrol), Polydiene (z. B. Polyputadien und Polyisopren), Polyester (z. B. Terephthalatester usw.), Polyurethane, Polyamide (z. B. Nylone), Polyimide, Polyether, Polyacrylamide, Polyacrylonitrile, Polycarbonate usw. Ein bevorzugtes gewebtes Textilmaterial, aus dem die poröse Schicht 66 gebildet werden kann, wird als "Saatifil Polyester PES 18-13" von Saati Corp., Stamford, Connecticut vertrieben. Dieses Material hat eine durchschnittliche Maschengröße von etwa 18 µm und einen Hohlraumvolumenanteil von etwa 13 %. Bevorzugte poröse Schichten wären u. a. poröse Polymerfolien, die durch Phasenumkehrung, Laserablation und andere bekannte Verfahren hergestellt werden.
Das Material, aus dem die poröse Schicht 66 gebildet werden kann, wird so gewählt, daß es eine geeignete Oberflächenenergie für die vom Auftragegerät abzugebende Flüssigkeit hat. Wenn beispielsweise die auf zutragende Flüssigkeit eine relativ hohe Oberflächenspannung hat, wie z. B. Wasser, besteht die poröse Schicht 66 aus einem Material, das eine relativ hohe Oberflächenenergie hat, wie z. B. Polyacrylamid. Auf diese Weise wird eine Befeuchtung der porösen Schicht 66 durch die Flüssigkeit mit der hohen Oberflächenspannung sichergestellt. Bei Flüssigkeiten mit relativ niedrigen Oberflächenspannungen, z. B. Isopropyl-Alkohol oder Ethanol, ist die Wahl des Materials, aus dem die poröse Schicht 66 gebildet werden kann, weniger bedeutsam, da Flüssigkeiten mit geringen Oberflächenspannungen poröse Schichten mit hoher oder niedriger Oberflächenenergie befeuchten. Vorzugsweise ist die poröse Schicht zwischen etwa 5 µm (0,2 mil) und 525 µm (20 mil) dick, besonders bevorzugt zwischen etwa 12 µm (0,5 mil) und 50 µm (2 mil) dick.
Eine Art von geeigneter flexibler poröser Schicht ist eine isoporöse Mikrostrukturmembran mit einer Anordnung von Poren, die in der ebenfalls auf den Anmelder übertragenen US- A-5 308 180 beschrieben ist. Diese Membranen weisen eine Bahn mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche mit mindestens einer Anordnung von Poren auf, die sich durch die Gesamtheit der Bahn von der ersten Fläche bis zur zweiten Fläche erstrekken.
Diese Membranen haben die folgenden Eigenschaften:
a) die Poren in einer gegebenen Anordnung können einen hohen Grad von Gleichmäßigkeit der Größe, Form und/oder Orientierung aufweisen;
b) die Poren können gewünschte Formen und Größen haben und können in vielen verschiedenen Geometrien angeordnet sein;
c) die Poren können in Membranen ausgebildet sein, die aus vielen verschiedenen Materialien bestehen;
d) die Membran kann einen hohen Grad der Seitengleichmäßigkeit aufweisen; und
e) die Stegbereiche zwischen den Porenöffnungen sind flach.
Fig. 7 ist eine dargestellte Ausführungsform einer Mikrostrukturmembran, wobei die Membran 100 eine Bahn 120 mit Poren 140 aufweist. Die Poren 140 öffnen sich in der ersten Fläche 160 der Bahn 120 und erstrecken sich durch die Gesamtheit der Bahn 120, um sich in der zweiten Fläche 180 zu öffnen.
Ein zusätzliches Merkmal bestimmter Ausführungsformen dieser Membranen besteht darin, daß gemäß Fig. 7 ein Hauptabschnitt 121 der Wände jeder Pore 140 im wesentlichen parallel zur Längsachse 122 der Pore 140 sind. Der Begriff "Längsachse", wie er hier verwendet wird, bezeichnet die Achse der Öffnung, die sich durch die Bahn 120 erstreckt. "Im wesentlichen parallel" bedeutet, daß die Abweichung zwischen dem Hauptabschnitt der Wand jeder Öffnung und der Längsachse weniger als etwa 5º beträgt. Demzufolge hat bei diesen Ausführungsformen die Pore einen im wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt mindestens über den Abschnitt, der von den Hauptabschnitten seiner Wände begrenzt wird. Der Begriff "Querschnitt", wie er hier verwendet wird, bedeutet Fläche einer geometrischen Oberfläche auf einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse der Pore ist und von einer Schnittebene der Fläche mit den Wänden der Öffnung begrenzt wird.
Bei diesen Membranen ist der Hauptabschnitt, d. h. mindestens 50 % und normalerweise vorzugsweise mindestens 75 % der Länge der Wände jeder Pore, beginnend am Rand der Öffnung auf der ersten Fläche der Bahn und sich durch die Bahn erstreckend, im wesentlichen gerade. Das heißt, die Bereiche der Schnittflächen mit den Wänden oder Seiten einer Pore irgend einer Ebene, die parallel zur Längsachse der Pore ist und diese schneidet, sind gerade Linien bei mindestens 50 % und normalerweise vorzugsweise mindestens 75 % der Länge der Schnittbereiche.
Diese Membranen können mit Poren ausgeführt sein, die ein durchschnittliches "charakteristisches Maß" von gewünschter Größe haben. Der Begriff "charakteristisches Maß", wie er hier verwendet wird, bedeutet das größte Schnittmaß der Pore in einer Ebene senkrecht zur Längsachse der Pore.
Es konnen auch zwei oder mehr Anordnungen von Poren mit verschiedenen Eigenschaften in bezug auf Größe, Form, Orientierung oder Verteilung über die Membran verwendet werden. Ein Vorteil der Verwendung der hier beschriebenen Membranen besteht darin, daß die Membran innerhalb einer gegebenen Anordnung von Poren eine Porengrößenverteilung von weniger als etwa 10 % und mitunter weniger als 5 % haben kann. Der Begriff "Porengrößenverteilung", wie er hier verwendet wird, bedeutet die Standardabweichung des durchschnittlichen charakteristischen Maßes.
Die Membranen gemäß US-A-5 308 180 können mit Poren ausgeführt sein, die viele verschiedene Formen haben, z. B. ein Querschnittsprofil der Pore als der Bereich einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse der Poren ist, die von den Porenwänden begrenzt wird. Beispielsweise können durch Auswahl einer geeigneten Maske Poren ein Querschnittsprofil haben, das kreisförmig, oval, quadratisch, rechteckig, dreieckig, irgendwie anders vieleckig oder unregelmäßig geformt ist. Die Öffnungen oder Poren können auch in einem Punktmuster mit relativ großen Flächen von eng beabstandeten gleichmäßigen Poren sein, die durch andere relativ große Flächen ohne Poren getrennt sind. Eine Membran mit einem Punktmuster ist in Fig. 10 dargestellt. Gemäß Fig. 10 beträgt die durchschnittliche Abmessung der Poren 300 vorzugsweise zwischen etwa 5 und 60 µm, besonders bevorzugt zwischen etwa 15 und 50 µm. Die Flächen 310 mit Poren haben vorzugsweise eine durchschnittliche Abmessung von 1 bis 7 mm, besonders bevorzugt 2 bis 6 mm und sind durch durchschnittliche Abstände von vorzugsweise etwa 3 bis 8 mm, besonders bevorzugt etwa 4 bis 7 mm getrennt.
Membranen, die erfindungsgemäß verwendbar sind, können aus Folien verschiedener Arten, einschließlich Polymermaterialen und Metallen, z. B. Metallfolien, hergestellt sein. Ein besonders bevorzugtes Material ist Polyethylen-Terephthalat. Wie oben beschrieben ist die Wahl des Folienmaterials und die Wahl der Bohreinrichtung teilweise voneinander abhängig.
Im allgemeinen können Ultraviolett-Bohrtechniken, z. B. Ablation, bei Polymerfolien verwendet werden, die ungesättigte Bindungen enthalten. Membranen können unter Verwendung von Ultraviolett-Bohrtechniken mit anderen Polymeren hergestellt werden, wobei Ultraviolett-Absorber eingebracht werden, um die Folie ablativ zu machen. Solche Absorber sind bekannt und können ohne weiteres gewählt und von einschlägigen Fachleuten verwendet werden.
Reaktive Ionenätztechniken können auch verwendet werden, um erfindungsgemäße Membranen aus Bahnen bestimmter Arten von Polymeren und Metallen herzustellen.
Ein Vorteil der Verwendung der Membranen, die hier beschrieben worden sind, besteht darin, daß sie mit Poren ausge führt werden können, die sehr kleine Seitenverhältnisse, z. B. 1:100, haben können, bis hin zu sehr großen Seitenverhältnissen, z. B. 60:1. Der Begriff "Seitenverhältnis", wie er hier verwendet wird, bezeichnet das Verhältnis zwischen (1) der Innenlänge der Längsachse der Poren, d. h. dem Abschnitt der Längsachse, der im Volumen der Folie ist, das während des Bohrens der Poren freigemacht wird, und (2) dem durchschnittlichen charakteristischen Maß der Poren. Ein Vorteil der stark gleichmäßigen Porengröße und der engen Verteilung der Porengröße, der bei diesen Membranen erreicht werden kann, besteht darin, daß die resultierenden Membranen eine sehr gleichmäßige Charakteristik aufweisen können.
Bei bestimmten Ausführungsformen können Membranen hergestellt werden, bei denen die Wände der Poren kegelstumpfähnliche Formen bilden. In diesen Fällen hat nicht jede Pore einen gleichmäßigen Querschnitt, und die Hauptabschnitte der Wände jeder Pore sind im wesentlichen nicht parallel zur Längsachse der Pore. Fig. 8 zeigt eine Membran 210, die eine Bahn 212 mit Poren 214 aufweist, die sich von einer ersten Fläche 216 bis zu einer zweiten Fläche 218 erstrecken. Die Hauptabschnitte 220 der Poren 214 sind nicht parallel zueinander oder zur Längsachse 222. Wie bei anderen Ausführungsformen sind jedoch mindestens 50 % und vorzugsweise mindestens 75 % der Länge der Wände jeder Pore innerhalb einer gegebenen Anordnung gerade. Ein Vorteil solcher Membranen besteht darin, daß sie eine größere Festigkeit aufweisen als Membranen mit Poren mit gleichen minimalen Querschnitten, die jedoch nichtlineare Wände haben oder bei denen die Trennwände zwischen benachbarten Poren sattelförmig sind. Bestimmte Ausführungsformen solcher Poren werden mitunter als "Gaußsche Formen" bezeichnet. Membranen mit kegelstumpfähnlichen Poren weisen eine geringere Tendenz zum Verstopfen auf, wenn der zu filternde Strom auf der Fläche der Membran mit den kleineren Enden der Poren auftritt.
In bestimmten Ausführungsformen weisen Membranen zwei oder mehr Anordnungen verschiedener Poren auf, wie hier beschrieben, bei denen die Poren in verschiedenen Anordnungen verschiedene Charakteristiken haben. Die Anordnungen können in getrennten Flächen der Membran liegen oder teilweise oder ganz und gar übereinander gelagert sein.
Ein Vorteil von Membranen gemäß US-A-5 308 180 besteht darin, daß die Abschnitte der ersten Fläche zwischen Poren, hier als "Stegbereiche" bezeichnet, und den Stegbereichen auf der zweiten Fläche im wesentlichen eben oder flach sind. Bei einem tangentialen Flüssigkeitsstrom über beide Seiten der erfindungsgemäßen Membranen wird durch das Nichtvorhandensein der sattelähnlichen Oberflächenstrukturen ein besseres Überstreichen der Flüssigkeit über die gesamte Oberfläche ermöglicht. Ferner weisen Membranen mit sattelähnlichen Trennwänden zwischen den Poren eine verringerte Biegefestigkeit im Vergleich zu erfindungsgemäßen Membranen auf.
Im allgemeinen weisen die Verfahren zur Herstellung von Membranen gemäß US-A-5 08 180 auf:
a) Bereitstellen einer Maske, die eine Bahn mit einer Anordnung von Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen den Durchmesser und die Form der gewünschten Poren haben und in einer Struktur angeordnet sind, die der gewünschten Struktur der Poren entspricht;
b) Positionieren der Maske in enger Nachbarschaft zu bzw. vorzugsweise in enger Berührung mit der ersten Fläche einer Folie, aus der die Membran auszubilden ist; und
c) gleichzeitiges Ausbilden einer Anordnung von Poren in der Folie durch Anwendung einer Richteinrichtung zum Bohren durch die Maske, um die Membran mit der Anordnung von Poren herzustellen.
Die Wahl einer Einrichtung zum Bohren basiert teilweise auf der natürlichen Eigenschaft der verwendeten Maske, der Charakteristik der Folie, aus der die Membran hergestellt wird, und den gewünschten Merkmalen der Poren. Die dargestellten Beispiele der Einrichtung zum Bohren schließen u. a. die Anwendung eines kollimierten Stroms von reaktiven Ionen, Plasmas oder kollimierten Energiestrahls (z. B. eines Excimer- Laser- oder Ultraviolettstrahls) ein. Außer daß sie sehr gerichtet ist, ist die Einrichtung zum Bohren vorzugsweise eine, die im wesentlichen die Bahn außerhalb des Bereichs, in dem gebohrt wird, nicht verformt, d. h. eine, die im wesentlichen bewirkt, daß lediglich an der gewünschten Stelle und nicht in den umgebenden Stegbereichen eine lokalisierte Entfernung von Bahnmaterial erfolgt. Aus diesem Grund wird das herkömmliche chemische Ätzen normalerweise nicht gewünscht, da es normalerweise nicht das gewünschte gerichtete Bohren darstellt. Vorzugsweise werden Nebenprodukte, die durch das Bohren entstehen, z. B. ablative Nebenprodukte, während des Bohrens beispielsweise durch Lüftung entfernt.
Der Schaumstoffschwamm 16 weist ein offenzelliges Schaumstoffmaterial auf, das mit der abzugebenden Flüssigkeit verträglich ist. Geeignete offenzellige Schaumstoffschwammatenahen werden aus thermoplastischen Materialien hergestellt, z. B. aus Polyethylen und Polyurethan. Besonders bevorzugte offenzellige Schaumstoffmaterialien werden aus Polyurethan- Thermokunststoff hergestellt.
Durch Verwendung eines dauerhaften druckverformten Schaums können die Saug- und Speichereigenschaften des Schaumstoffschwamms so gewählt werden, daß die Flüssigkeit, die durch die poröse Schicht 66 des Dosierungs/Bindungseinsatzes 72 abgegeben wird, den Schaumstoffschwamm 16 befeuchtet, aber nicht aus dem Schwamm heraustropft, wenn das Auftragegerät mit dem Schwamm horizontal gehalten wird. Die Druckverforrnung des Schaumstoffschwamms kann auch so gewählt werden, daß sie die Auftragcharakteristik des Auftragegeräts beeinflußt. Je größer die Druckverformung ist, um so größer ist die Flüssigkeitsmenge, die vom Schwammaterial absorbiert werden kann. Vorzugsweise wird das Schaumstoffschwammaterial durch Wärme und Druck auf etwa das 1,5- bis 10-fache seiner Originaldichte zusammengedrückt, d. h. das Druckverformungsverhältnis liegt zwischen etwa 1,5 und 10. Besonders bevorzugt ist das Druckverformungsverhältnis des Schwamms zwischen etwa 2 und 4.
Die Porosität des Schaumstoffschwamms 16 kann auch so gewählt werden, daß sie die Befeuchtungs- und Auftragcharakteristik des Auftragegeräts beeinflußt. Vorzugsweise liegt die Porosität des Schaumstoffschwammaterials für Chirurgievorbereitungsanwendungen zwischen 4 und 10 Poren pro Linearzentimeter, besonders bevorzugt bei etwa 35 Poren pro Linearzentimeter. Ein besonders bevorzugtes offenzelliges Schaumstoffschwammaterial ist ein Elastomer-Polyurethanschaum mit einem Druckverformungsverhältnis von zwischen etwa 2 und 4 und einer Porosität von etwa 35 Poren pro Linearzentimeter, vertrieben von Foamex, LP, East Providence, RI als "SIF-2.5-900Z".
Das erfindungsgemäße Auftragegerät ist zum Abgeben von Flüssigkeiten mit Viskositäten bei Raumtemperatur von weniger als 10 000 cps, besonders bevorzugt bei weniger als etwa 500 cps verwendbar.
Wie oben ausgeführt, ist das Auftragegerät beim Abgeben antiseptischer Flüssigkeiten zum Reinigen eines chirurgischen Bereichs vor einem chirurgischen Eingriff geeignet. Beispiele für geeignete antiseptische Präparate sind u. a. solche, die in den US-Patenten 4 548 192 und 4 542 012 beschrieben sind. Bevorzugte antiseptische Präparate sind Iodophor-Hauttinkturen, z. B. "DURAPREP SURGICAL SOLUTION", die von 3M vertrieben werden. Die antiseptische Flüssigkeit wird an den Auftragegerät-Schaumstoffschwamm 16 abgegeben, der sanft über die chirurgische Fläche bewegt wird, um diese dadurch zu reinigen. Das Auftragegerät kann leicht betätigt und gehand habt werden, ohne daß Flüssigkeit auf andere Artikel in der Nachbarschaft der chirurgischen Fläche tropft. Das Merkmal des Nichttropfens und die Fähigkeit, einen gesteuerten gleichmäßigen Überzug aufzutragen, ermöglicht ein Auftragen der Flüssigkeit nicht nur auf die gewünschten Bereiche des Patienten, sondern ermöglicht auch eine schnellere und wirksamere Anwendung einer chirurgischen Einrichtung infolge der Einsparung von Zeit, die benötigt würde, um die Einrichtung wieder vom antiseptischen Präparat, das herabtropft und vom Patienten herabläuft, zu reinigen.
Die Erfindung wird ferner durch die folgenden nichteinschränkenden Beispiele dargestellt.

Beispiell

Herstellung einer porösen Mikrostrukturschicht

Eine nichtrostende Stahlmaske mit gleichmäßig verteilten quadratischen Öffnungen wurde mit einer 25 µm (1 mil) dikken MYLAR -Folie (von E. 1. duPont de Nemours) aus Poly(Ethylen-Terephthalat) (d. h. "PET") in Berührung gebracht.
Die Seiten der Öffnungen waren 15 µm lang, wobei laut Hersteller eine Standardabweichung von etwa 10 % bestand und etwa 35 % der Maske offene Fläche war.
Der Strahl aus einem Krypton/Fluor- ("CrF"-) Excimer-Laser, der eine Strahlung von 248 Nanometer ("nm") bei einer Pulsfrequenz von 40 Hertz ("Hz") und einer Pulsdauer von 27 ns erzeugt, wurde durch eine Irisblende und eine Serie von Linsen auf die Maske projiziert. Die Irisblende befand sich etwa 30,5 Zentimeter ("cm") vom Laserfenster und wenige Zentimeter von der ersten Linse entfernt. Die Linsen waren (1) eine Sammellinse mit einer Brennweite von 106,7 cm, die sich etwa 108 cm (42,5 Zoll) von der PET-Folienebene entfernt befand, (2) eine Zerstreuungslinse mit einer Brennweite von 20,3 cm, die etwa 73 cm (28 3/4 Zoll) von der PET-Folienebene entfernt ist, und (3) eine Zylinderlinse mit einer Brennweite von 3,4 cm, die etwa 4 cm (1,5 Zoll) von der Folie entfernt ist. Diese Linsen werden von ESCO Products Company vertrieben und bestehen aus CORNING 7490-UV, einem Material, das bei einer Wellenlänge von 248 nm lichtdurchlässig ist, mit AR-MgF&sub2;- Antireflexionsschichten.
Die Ablation wurde mit Maskenstrukturbeschattung der PET-Folie durchgeführt. Die Intensität der Laserstrahlung, die auf die Oberfläche der Folie fiel, betrug etwa 200 Millijoule pro Zentimeter² ("mJ/cm² "), mit einer Strahlform auf der Fläche in Form eines Rechtecks von etwa 3 mm (120 mil) Breite und 15,2 cm (6 Zoll) Länge. Die Maske und die PET-Folie wurden in genauer Übereinstimmung mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,25 cm/min die mittleren 10,2 cm (4 Zoll) des Strahls bewegt.
Das Abtasten der Maske/Film-Kombination ergab eine 10,2 cm breite PET-Membran mit Poren, die die Membran durchdrangen. Die Achsen dieser Poren waren parallel zueinander und senkrecht zu den Membranflächen.

Chirurgiepräparat-Auftragegerät

Die PET-Membran wurde als die poröse Schicht 66 in einem Auftragegerät verwendet, das insgesamt in Fig. 2 dargestellt ist. Die Ampulle wurde mit 26 ml "DURAPREP SURGICAL SOLUTION" gefüllt. In zwei Versuchen wurde die Zeit gemessen, die das Auftragegerät braucht, um 13 der 26 ml der Lösung nach dem Zerbrechen der Ampulle abzugeben. Es wurden Zeiten von 15 und 16 5 beobachtet.
Im Vergleich dazu wurde beobachtet, daß Flüssigkeitsabgabeeinrichtungen, wie in dem US-Patent 4 925 327 offenbart, mit im wesentlichen gleicher Größe wie die oben beschriebenen von 15 bis 60 s brauchen, um die gleiche Menge der gleichen Flüssigkeit abzugeben.

Beispiel 2

Eine 9,6 mm dicke Probe eines offenzelligen Polyurethan-Schaumstoffs, der als "SIF-2-900Z" von Foamex, LP, East Providence, RI vertrieben wird, wurde der folgenden Behandlung unterzogen. Die Oberfläche des Schaumstoffs wurde abgeschält, indem der Schaumstoff unter einem erwärmten (200 ºC) Stab vorbeigeführt wurde. Eine Oberfläche des Schaurnstoffs berührte den erwärmten Stab und wurde geschmolzen. Als die Oberfläche geschmolzen war, brach die Schaumstoffzellenstruktur zusammen und erzeugte dabei eine Haut, die etwa 50 bis 100 µm dick war. Diese Hautschicht wurde der Laserbehandlung unter Verwendung der Maske und der Laservorrichtung, wie in Beispiel 1 ausführlich beschrieben, unterzogen, außer daß die Seiten der Öffnungen in der Maske 53 µm lang waren. Der Schaumstoff wurde dann in einem Auftragegerät für "DURAPREP SURGICAL SOLUTION" verwendet, das im wesentlichen in Fig. 2 dargestellt ist, außer daß keine andere poröse Schicht als die mit dem modifizierten Schaumstoff-einstückige verwendet wurde. Die Zeit, die das Auftragegerät brauchte, um 13 ml Flüssigkeit abzugeben, betrug in der in Beispiel 1 beschriebenen Prüfung 15 s.

Beispiel 3

Die Überlagerungsstruktur der beiden nichtrostenden Stahlmasken wurde gleichzeitig auf einer 25 µm (1 mil) dicken MYLAR -Folie (von E. 1. duPont de Nemours) aus Poly(Ethylen- Terephthalat) (d. h. "PET") nachgebildet. Die erste Maske hatte quadratische Öffnungen, die gleichmäßig in einer Quadratanordnung verteilt waren, wobei die Seiten der Öffnungen 38 µm lang waren, wobei laut Hersteller eine Standardabweichung von etwa 10 % bestand und etwa 36 % der Maske offene Fläche war. Die erste Maske wurde mit der PET-Folie in Berührung gebracht. Die zweite Maske hatte runde Öffnungen mit einem Durchmesser von 4500 µm, die in einer in der Mitte gefüllten sechseckigen Anordnung verteilt waren, die so bemessen war, daß etwa 46 % der Maske offene Fläche war. Die zweite Maske wurde auf der freiliegenden Fläche der ersten Maske angeordnet. Etwa 16 % der Struktur, die von der kombinierten Anordnung freigelegt war, war offene Fläche.
Der Strahl aus einem Krypton/Fluor-("KrF"-)Excimer- Laser, der in Beispiel 1 beschrieben worden ist, wurde verwendet, um zu ablatieren, indem die Maskenstrukturbeschattung der PET-Folie durchgeführt wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben.
Das Abtasten der Masken/Folien-Kombination ergab eine 10,2 cm breite PET-Membran mit Poren, die durch die Membran durchdrangen. Die Achsen dieser Poren waren parallel zueinander und senkrecht zu den Membranflächen. Wo die Kanten der runden Öffnungen der zweiten Masken zufällig die Kanten der quadratischen Öffnungen der ersten Maske überlappten, wurden einige nichtquadratische Öffnungen in der PET-Membran erzeugt.
Die Membran wurde dann als Auftragegerät für "DURAPREP SURGICAL SOLUTION" verwendet, das im wesentlichen in Fig. 2 dargestellt ist. Die durchschnittliche Zeit, die erforderlich ist, um 13 ml Flüssigkeit durch den Schaumstoff des Auftragegeräts strömen zu lassen, wurde geprüft, wie in Beispiel 2 beschrieben, und betrug 12,6 s.
Obwohl hier spezifische erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist die Erfindung durch diese nicht eingeschränkt, sondern schließt alle offensichtlichen Variationen und Modifikationen in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche ein.

Claims

1. Als Abgabeeinrichtung zum Auftragen von Flüssigkeiten auf eine Fläche verwendbarer Gegenstand (10), wobei die Flüssigkeiten in einen zerbrechlichen Vorratsbehälter (14) enthalten sind, mit:

(a) einem hohlen langgestreckten Teil (12), das so bemessen ist, daß es den zerbrechlichen Vorratsbehälter (14) enthält&sub1; und eine erste Hauptöffnung (18) an seinem einen Ende aufweist;

(b) einer verformbaren Einrichtung (26), die in dem hohlen langgestreckten Teil (12) enthalten und zum Halten des Vorratsbehälters (14) in dem hohlen langgestreckten Teil (12) geeignet ist, bis die Flüssigkeit abzugeben ist, und die eine Öffnung (42) aufweist, durch die mindestens ein Abschnitt (46) des Vorratsbehälters (14) geschoben werden kann;

(c) einer Einrichtung (24) zum Begrenzen der Axialverschiebung der verformbaren Einrichtung (26), während mindestens ein Abschnitt (46) des Behälters (14) durch die Öffnung (42) in der verformbaren Einrichtung (26) geschoben wird; und

d) einer Einrichtung (28), die mit den hohlen langgestreckten Teil (12) in Verbindung steht, zum Zerbrechen des Vorratsbehälters (14), nachdem mindestens ein Abschnitt (46) des Behälters (14) durch die Öffnung (42) in der verformbaren Einrichtung (26) geschoben worden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Einrichtung ein Ring (26) ist, der einen Rand (38) mit mehreren freitragenden Trägerelementen (36), die sich von diesem erstrecken, aufweist, wobei die Innenkanten (40) der freitragenden Trägerelemente (36) die Öffnung (42) bilden, durch die mindestens ein Abschnitt (46) des Vorratsbehälters (14) geschoben werden kann, wobei die verformbare Einrichtung (26) so beschaffen ist, daß, wenn die Trägerelemente (36) ein kritisches Biegemoment auf den Rand (38) ausüben, der Rand (38) sich verbiegt, um zu ermöglichen, daß mindestens ein Abschnitt (46, 44) des Vorratsbehälters (14) durch die Öffnung (42) geführt werden kann und die Einrichtung zum Zerbrechen (28) berührt.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die freitragenden Trägerelemente (36) sich von der gleichen Kante (28) des Randes (38) des Ringes (26) erstrecken.

3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Begrenzen der Axialverschiebung der verformbaren Einrichtung (26) ein Schulterabschnitt (24) ist, der in dem hohlen langgestreckten Teil (12) enthalten ist, wobei der Querschnittdurchmesser des hohlen langgestreckten Teils (12) im Schulterabschnitt (24) kleiner ist als der Querschnittdurchmesser der verformbaren Einrichtung (26).

4. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (28) zum Zerbrechen des Vorratsbehälters (14) einen Keil (28) aufweist, der sich in das hohle langgestreckte Teil (12) erstreckt und sich zwischen der verformbaren Einrichtung (26) und der ersten Hauptöffnung (18) im Weg des Vorratsbehälters (14) befindet, nachdem mindestens ein Abschnitt (46) desselben durch die Öffnung (42) in der verformbaren Einrichtung (26) geschoben worden ist.

5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das hohle langgestreckte Teil (12) eine zweite Hauptöffnung (20) an seinem Ende gegenüber der ersten Hauptöffnung (18) hat, wobei die zweite Hauptöffnung (20) von einer Kappe (32) bedeckt ist, wobei die Kappe (32) von einer ersten Position, die an die zweite Hauptöffnung (20) angrenzt, in eine zweite Position, die näher an der ersten Hauptöffnung (18) ist, verschiebbar ist, und die Kappe (32) aus einer Endwand (59), einer Seitenwand (61) und einer Säule (58) besteht, die sich axial von der Innenfläche der Endwand (59) in das Innere des hohlen langgestreckten Teils (12) erstreckt, und wobei die Säule (58) den zerbrechlichen Behälter (14) berührt und mindestens einen Abschnitt des Behälters (14) durch die Öffnung (42) in der verformbaren Einrichtung (26) drückt, wenn die Kappe (32) aus der ersten in die zweite Position bewegt wird.

6. Gegenstand nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Säule (58) der Kappe (32) ein axiales Loch (82) hat, das zur Außenfläche der Kappe (32) offen ist, und wobei, wenn die Kappe (32) in der zweiten Position ist, das Volumen, das durch die Endwand (59) und die axiale Säule (58) der Kappe (32) und die Innenfläche (62) des hohlen langgestreckten Teils (12), das an die zweite Hauptöffnung (20) angrenzt, gebildet wird, im wesentlichen gleich dem Volumen in dem hohlen langgestreckten Teil (12) zwischen der Einrichtung (24) zum Begrenzen der axialen Verschiebung der verformbaren Einrichtung (26) und der ersten Hauptöffnung (18) ist.

7. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Vorratsbehälter (14) eine Ampulle (14) mit einem Halsabschnitt (46) und einem Körperabschnitt (48) aufweist, die durch eine Einengung (50) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Halsabschnitt (46) einen Kolben (44) aufweist, der einen größeren Durchmesser hat als die Öffnung (42) in der verformbaren Einrichtung (26), wenn die verformbare Einrichtung (26) in ihrem nichtverformten Zustand ist, wobei der Vorratsbehälter (14) so beschaffen ist, daß er in dem hohlen langgestreckten Teil (12) so positioniert ist, daß der Körperabschnitt (48) sich auf der Seite der verformbaren Einrichtung (26) von der ersten Hauptöffnung (18) am weitesten entfernt befindet und der Halsabschnitt (46) sich mindestens teilweise durch die Öffnung (42) in der verformbaren Einrichtung (26) erstreckt, wobei der Kolben (44) des Halsabschnitts (46) sich angrenzend an die verformbare Einrichtung (26) befindet und von dieser gehalten wird.

8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine poröse Schicht (72) über der ersten Hauptöffnung (18) im hohlen langgestreckten Teil (12) angeordnet ist, welche poröse Schicht (72) in der Lage ist, den Flüssigkeitsstrom durch diese auf zwischen etwa 0,1 und 15 Milliliter/Sekunde zu regulieren.

9. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus Schwammaterial (16) auf der Außenseite der ersten Hauptöffnung (18) in dem hohlen langgestreckten Teil (12) angeordnet ist.

10. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (10) eine Einrichtung (64) aufweist zum Aufrechterhalten von atmosphärischen Druck in dem hohlen langgestreckten Teil (12), während die Flüssigkeit abgegeben wird.