DE69827989T2

DE69827989T2 - Flexibler impermeabler Mehrkammerbeutel

Info

Publication number: DE69827989T2
Application number: DE69827989T
Authority: DE
Inventors: Maurice Loretti; Raoul Chattot; Sara Djokic
Original assignee: B Braun Melsungen AG
Current assignee: B Braun Melsungen AG
Priority date: 1997-05-02
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2018-04-25
Also published as: ATE284195T1; DE69827989D1; JPH10314275A; US6468259B1; ES2229410T3; EP0875231A2; EP0875231A3; JP4091685B2; DE19718543A1; EP0875231B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein flexibler, undurchlässiger Mehrkammerbeutel zum medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen sowie ein Verfahren zur Herstellung der Beutel.
In der pharmazeutischen Industrie und insbesondere im Bereich von Perfusionslösungen werden im großen Umfang flexible, undurchlässige Beutel verwendet. Derartige Beutel werden ausgehend von polymerisierten Materialien hergestellt, die unterschiedlichste Bedingungen erfüllen müssen. So ist insbesondere die Gas- und Dampfundurchlässigkeit, die Durchsichtigkeit, die Bedruckbarkeit sowie ein inertes Verhalten gegenüber den darin enthaltenen Substanzen von wesentlicher Bedeutung. Die Substanzen bestehen im wesentlichen aus Salzen und deren Lösungen, Kohlenhydraten, Aminosäuren und Fetten. Diese werden in Mehrkammerbeuteln der Gestalt eingesetzt, dass einzelne Kammern mit verschiedenen Bestandteilen gefüllt werden.
EP 0 635 254 offenbart einen mehrschichtigen medizinischen Film für Doppelkammerbehälter, der eine innere Schicht aus einem Gemisch von Ethylen-α-Olefin-Copolymer und Polypropylen umfasst. Die inneren Abdichtungen sind abschälbar; eine Schälkraft von 10-25 kg wird genannt.
Die DE 44 10 876 A1 betrifft einen Mehrkammerbeutel aus einem polymeren Material, dessen Beutelkammern durch Schweißnähte im Außenrandbereich und durch mindestens eine Schweißnaht im Kammertrennbereich gebildet werden, wobei die Schweißnähte aus den, den Kammern zugewandten, polymeren Materialien gebildet werden.
Die den Kammern zugewandten polymeren Materialien sind dabei im Außenrandbereich untrennbar miteinander verschweißt und im Kammertrennbereich derart miteinander verschweißt, dass die Schweißnaht mit einer Kraft trennbar ist, die im Bereich von 5 bis 20 N liegt. Die unterschiedliche Festigkeit der Verbindung wird durch die Verschweißung und dabei durch variierende Verschweißungstemperaturen erreicht. Die den Kammern zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie, hier als Innenschicht bezeichnet, weist im wesentlichen zwei Komponenten auf, nämlich ein Matrix-Polymer und ein Phasen-Polymer. Das System aus Matrix- und Phasen-Polymer wird auch als Matrix-Phasen-Polymer-System bezeichnet.
Die EP 0 619 998 A1 beschreibt ebenfalls einen Mehrkammerbehälter mit einer Peelnaht. Die Multilayer-Schicht umfasst wenigstens eine Radiofrequenzempfindliche Schicht sowie eine innere Schicht, die dem Kammerinhalt zugewandt ist, aus nicht Radiofrequenzempfindlichem Material. Wenn die Schichten der Einstrahlung von Radiofrequenzen unterworfen werden, heizt sich die innere empfindliche Schicht auf und kann daher mit der gegenüberliegenden Seite verschweißt werden. Als Materialien für die Heißsiegelschicht wird eine Legierung aus Styrol-Ethylen-Butyl-Stryrol (SEBS) und Ethylen-Propylencopolymer beschrieben. Dieses Material ist jedoch sehr teuer und daher für ein im großen Umfang betriebenes Produkt nur bedingt geeignet.
Demgegenüber ist aus der EP 0 353 193 B1 ein flexibler, undurchlässiger Beutel zürn medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen, insbesondere ein flexibler Beutel für Perfusionen bekannt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus zwei zusammengeschweißten Folien aus mehrschichtigem Folien-Material hergestellt ist, welches eine Folie von Polyamid aus 11-Amino-Undecan-Säure umfasst, die mit wenigstens einer ihrer Seiten mit Hilfe einer Schicht Polyolefin mit einer Folie aus Polypropylen verbunden ist, wobei die Polypropylen-Folien die Innenwand des undurchlässigen, flexiblen Behälters bilden. Das Polypropylen kann dabei entweder ein Propylen-Homopolymer oder ein Copolymerisat von Propylen und Ethylen sein.
Das Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines preisgünstigen flexiblen, undurchlässigen Mehrkammerbeutels zum medizinischen Gebrauch, der geeignet ist, die darin befindlichen Substanzen einer Hitzesterilisierung bei 121 °C zuzuführen, insbesondere in der Bereitstellung eines Beutels, der für die klinische Anwendung keinen Umbeutel erfordert.
Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass unter Einhaltung definierter Rahmenbedingungen ein Verbundmaterial aus einem homophasigen Polypropylen-Copolymer, das mit Hilfe einer Polyolefinschicht mit einer Außenschicht aus einem thermoplastischen Polymer verbunden ist, ein geeigneter flexibler undurchlässiger Mehrkammerbeutel hergestellt werden kann, der im Kammertrennbereich eine Schweißnaht aufweist, die mit einer Kraft trennbar ist, die im Bereich von 10 bis 30 N liegt, während die Schweißnaht im Außenbereich nicht trennbar ist.
Demgemäß besteht eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in undurchlässigen flexiblen Mehrkammerbeuteln zum medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen für Perfusionen aus zwei zusammengeschweißten Folien eines Verbundmaterials, wobei die die Innenwand des Beutels bildenden Folien aus einem Polypropylen bestehen und mit Hilfe einer Polyolefinschicht mit einer Außenschicht eines thermoplastischen Polymers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Beutelinhalt zugewandten Folien, die aus einem homophasigen Copolymer von Propylen bestehen, im Kammertrennbereich und im Außenrandbereich unmittelbar verschweißt sind, so dass die den Kammertrennbereich bildende Schweißnaht mit einer Kraft im Bereich von 10 bis 30 N trennbar ist, während die Schweißnaht im Außenrandbereich nicht trennbar ist.
Wenn die Schweißnaht im Kammertrennbereich mit einer zu geringen Kraft, trennbar ist, ist eine sichere Trennung der Inhaltsstoffe der Kammern während der Lagerung und dem Transport nicht gewährleistet, da sich der Kammertrennbereich dann schon durch geringe mechanische Einwirkungen öffnet. Wenn jedoch die Kraft, die erforderlich ist, um die Trennnaht zu öffnen zu groß ist, kann es für das Klinikpersonal mit Schwierigkeiten verbunden sein, diesen Trennbereich zu öffnen. Darüber hinaus besteht dann die Gefahr, dass der Beutel an anderer Stelle reißt.
Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel lassen sich in einfacher Weise füllen, ohne dass die Gefahr einer frühzeitigen Vermischung der Bestandteile besteht. Darüber hinaus wurde gefunden, dass die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel ohne Schwierigkeiten bei einer Temperatur von 121 °C sterilisiert werden können.
Eine wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass nach dem Öffnen des Kammertrennbereichs keine Teilchen des Kunststoffmaterials in der sterilen Lösung gefunden wurden. Die Trennkraft der Schweißnaht ist ausreichend hoch, so dass die Beutel eine sichere Reißfestigkeit aus 1,50 m Höhe und eine gute Reißfestigkeit aus 2,00 m Höhe aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel sind einfach herzustellen, da die bisher üblichen Brechsiegel zur Trennung der einzelnen Kammerbereiche nicht, erforderlich sind. Der Vorteil ist eine schnelle und gute Durchmischung der Bestandteile nach dem Öffnen.
Zur Herstellung der Mehrkammerbeutel können an sich bekannte Blas- oder Schlauchfolienverfahren eingesetzt werden, wie insbesondere aus der EP 0 353 193 B1 bekannt ist.
Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel enthalten, wie im Stand der Technik üblich, in der Schweißnaht des Außenrandbereiches wenigstens einen Stutzen in mindestens einer Kammer, wobei dieser Stutzen als Einlass- und/oder Auslassstutzen ausgebildet sein kann. Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel können selbstverständlich auch an sich im Stand der Technik bekannte Aufhängevorrichtungen aufweisen, die beispielsweise in Form einer Öffnung in der am Auslassstutzen gegenüberliegenden, geschweißten Naht ausgebildet sein können.
Die trennbare Verschweißung im Kammertrennbereich kann beispielsweise dadurch getrennt werden, dass auf wenigstens eine der angrenzenden Kammern Druck ausgeübt wird. Dies kann beispielsweise mit der flachen Hand geschehen. Wenn die Kammern nicht vollständig prall gefüllt sind, ist es darüber hinaus auch möglich, die trennbare Verschweißung im Kammertrennbereich durch Auseinanderreißen von gegenüberliegenden Flächen einer Kammer zu trennen.
Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Mehrkammerbeutel wenigstens drei Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten und Elektrolyten umfassen. In gleicher Weise besonders bevorzugt sind die Mehrkammerbeutel derart ausgestaltet, dass sie vier Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten, Elektrolyten und Vitaminen umfassen, wobei die Anordnung der Bestandteile in den Kammern/Kompartimenten vorzugsweise in der Weise vorgenommen wird, die in der DE 196 05 357 erläutert ist.
Das homophasige Copolymer von Propylen ist ein an sich bekanntes Material und wird in vielen Bereichen geschätzt. Für den Beutel gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Polymer mit einem Schmelzpunkt in der Größenordnung von 150 bis 160 °C eingesetzt. Beispielsweise kann das unter der Bezeichnung Appryl 3020 SM3 erhältliche homophasige Copolymer von Propylen, das etwa 3 Gew.-% Polyethylen enthält, mit besonderem Vorteil eingesetzt werden, da dieses Material nach dem Spritzgießen eine gute Eignung zur Öffnung der Peelnaht aufweist. Dieses Polypropylen ist für Wasserdampf im wesentlichen undurchlässig und kombiniert diese Qualität in vorteilhafter Weise mit denen des thermoplastischen Polymers der äußeren Folie.
Das mehrschichtige Material der Beutel kann erfindungsgemäß auf die verschiedenste Weise kombiniert werden, wenn man es mit anderen komplexen Materialien vergleicht:

– es kann durch gleichzeitige Extrusion hergestellt werden, ein Herstellungsverfahren, das vorteilhafter ist, als ein gleichzeitiges Walzen;
– es ermöglicht in einwandfreier Weise eine Sterilisation mit Wasserdampf bei 121 °C, während andere Materialien des Standes der Technik bei dieser Temperatur einer mehr oder weniger graduellen Zersetzung unterworfen sind.

Der Schweißkopf der gewählten Vorrichtung kann zum Verschweißen des Außenrandbereiches auf einer Temperatur gehalten werden, die ausreicht, um die Polypropylenfolie zu schmelzen, ohne insoweit die äußere thermoplastische Folie zu modifizieren, die einen Schmelzpunkt von oberhalb der Verschweißungstemperatur aufweisen sollte und somit einen Schutzfilm bildet. Dem Fachmann sind hierfür eine Reihe von Materialien bekannt, beispielsweise EVOH, PVDC oder verschiedene Polyamide.
Somit ist es möglich, die Mehrkammerbeutel der vorliegenden Erfindung durch gleichzeitige Extrusion des Polypropylens des gewählten Polyolefin-Bindemittels und des thermoplastischen Polymers herzustellen, d.h. direkt ausgehend von den entsprechenden Granulaten, ohne vorhergehende Herstellung der einzelnen Folien. Zu diesem Zweck werden vorteilhafterweise bekannte Blastechniken oder Folien-Schlauch-Techniken angewandt.
Die Verwendung doppelter Außen- beziehungsweise Polypropylenfilme ermöglicht eine beträchtliche Vergrößerung der mechanischen Widerstandsfähigkeiten der Folien, die so mehrschichtige Materialien der Beutel gemäß der Erfindung bilden.
Besonders bevorzugte Schichtdicken der einzelnen Folien sind aus dem Stand der Technik bekannt und müssen erfindungsgemäß nicht verändert werden.
Ein besonderes Augenmerk ist dem Kammertrennbereich zu widmen. Während im Außenrandbereich eine stabile Siegelnaht erwünscht ist, ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung erforderlich, dass der Kammertrennbereich eine geringere Festigkeit als der Außenrandbereich aufweist. Hierzu wird in der DE 44 10 876 A1 vorgeschlagen, dass die Innenschicht der Mehrschichtfolie in ihrem molekularen Aufbau Kettenbereiche aufweist, die zur Schwingungsanregung eine hohe und in anderen Bereichen eine deutlich niedrigere Wärme (Energiezufuhr) benötigen. Dieser heterophasige Aufbau soll dazu führen, dass beim Verschweißen bei der niedrigen Temperatur lediglich die Bereiche aufschmelzen, die zum Aufschmelzen eine Energiezufuhr benötigen. Man spricht von einem partiellen Aufschmelzen. Bei der höheren Temperatur schmelzen dagegen sowohl die Bereiche, die eine niedrige Energiezufuhr benötigen, als auch die Bereiche, die eine hohe Energiezufuhr benötigen. Es kommt zu einem mehr oder weniger vollständigen Aufschmelzen der Innenschicht, insbesondere im Außenrandbereich. Dieses unterschiedliche Aufschmelzverhalten wird durch eine unterschiedliche Temperaturführung bei dem Verschweißen der verschiedenen Nähte gewährleistet.
Erfindungsgemäß enthält jedoch die Innenschicht der Mehrkammerbeutel in ihrem molekularen Aufbau keine Kettenbereiche, die zur Schwingungsanregung eine hohe und in anderen Bereichen eine deutlich niedrigere (Wärme-) Energiezufuhr benötigen. Vielmehr wird durch genaue Einstellung der Temperatur im Bereich des Kammertrennbereiches unterhalb der Schmelztemperatur des homophasigen Polypropylen-Copolymers eine Siegelnaht gebildet, die die gewünschten Charakteristiken aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht somit in einem Verfahren zur Herstellung der oben definierten Mehrkammerbeutel, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass man den Kammertrennbereich der Folie bei einer Temperatur unterhalb der Schweißtemperatur des Außenrandbereiches, insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur oder des Schmelzbereiches des Polypropylens, das die Innenwand des Behälters bildet, verschweißt.
Homophasiges Copolymer von Propylen ist ein thermoplastisches Material und weist somit selbstverständlich keinen exakten Schmelzpunkt auf. Durch Analyse mittels Differentialthermogravimetrie oder anderer analoger Verfahren ist es jedoch möglich, das Maximum/Minimum in der Schmelzumwandlungskurve zu bestimmen.
Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, dass es zur Herstellung der Trennbarkeit des Kammertrennbereichs beim Verschweißen des Kammertrennbereichs erforderlich ist, deutlich unterhalb des Minimums des Schmelzbereiches des Polypropylens zu bleiben, wobei insbesondere eine Temperatur von 10 bis 20 °C unterhalb des Schmelzbereichs des Polypropylens liegt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Temperatur von oberhalb 136 °C, insbesondere im Bereich von 137,5 °C ± 1 °C. Hierbei handelt es sich selbstverständlich um die Temperatur der Schmelzelektrode.
Bei Einwirkung einer Temperatur von weniger als 136 °C besteht die Gefahr, dass die Naht im Kammertrennbereich bereits während des Einfüllens der Inhaltsstoffe reißt, da diese zum Teil mit hohem Flüssigkeitsdruck in die Kammern eingespült werden.
In einem Sterilitätstest konnte festgehalten werden, dass bei Mehrkammerbeuteln, deren Kammertrennbereiche bei einer Temperatur von 136,5 °C heißgesiegelt wurden, keine Probleme bei der Lagerung, beim Transport und beim Öffnen der Peelnaht auftraten.
Unabhängig von der Temperatur des Heißsiegelschrittes des Kammertrennbereiches konnte gefunden werden, dass in keinem Fall Teilchen durch das Öffnen des Kammertrennbereiches in die Lösungen übergingen.

Claims

Undurchlässige flexible Mehrkammerbeutel zum medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen für Perfusionen aus zwei zusammengeschweißten Folien eines Verbundmaterials, wobei die die Innenwand des Beutels bildenden Folien aus einem Polypropylen bestehen und mit Hilfe einer Polyolefinschicht mit einer Außenschicht eines thermoplastischen Polymers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Beutelinhalt zugewandten Folien, die aus einem homophasigen Copolymer von Propylen bestehen, im Kammertrennbereich und im Außenrandbereich unmittelbar verschweißt sind, so dass die den Kammertrennbereich bildende Schweißnaht mit einer Kraft im Bereich von 10 bis 30 N trennbar ist, während die Schweißnaht im Außenrandbereich nicht trennbar ist.
Mehrkammerbeutel nach Anspruch 1, umfassend wenigstens drei Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten und Elektrolyten.
Mehrkammerbeutel nach Anspruch 1, umfassend wenigstens vier Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten, Elektrolyten und Vitaminen.
Verfahren zur Herstellung von Mehrkammerbeuteln nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kammertrennbereich bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzbereichs des Außenrandbereichs, insbesondere bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzbereichs der die Innenwand des Beutels bildenden Folien, verschweißt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kammertrennbereich bei einer Temperatur von oberhalb 136 °C, insbesondere im Bereich von 137,5 °C ± 1 °C verschweißt.