DE69922538T2

DE69922538T2 - Kartusche für verunreinigungsfreie abgabe- und verabreichungssysteme

Info

Publication number: DE69922538T2
Application number: DE69922538T
Authority: DE
Inventors: R. Bernard GERBER
Original assignee: Waterfall Co Inc Santa Cruz; Waterfall Co Inc
Current assignee: Waterfall Co Inc Santa Cruz; Waterfall Co Inc
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2005-12-15
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: CN1326399A; DE69922538D1; EP1135241A2; IL142863A0; WO2000029192A3; EP1512510A3; EP1512510A9; JP2002529243A; JP2000203605A; EP1512510A2; WO2000029192A2; ATE284298T1; EP1135241B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Das Gebiet der Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen zum Steuern des Flusses fließfähiger Materialien wie zum Beispiel Flüssigkeiten, Lösungen, Dispersionen, Suspensionen, Gels, Pasten und anderer Fluids. Genauer ausgedrückt, betrifft das Gebiet der Erfindung ein Dispensiersystem zum Ausgeben mehrerer Dosen von fließfähigen Materialien und zum Verhindern des Einfließens externer Verunreinigungen während und zwischen Ausgaben, wodurch die Sterilität und Integrität des fließfähigen Materials aufrechterhalten wird und die Verwendungsdauer des Materials so verlängert wird, dass sie im Wesentlichen äquivalent zu seiner Haltbarkeit ist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Das Dispensieren fließfähiger Materialien in einer verunreinigungsfreien Weise, insbesondere über verlängerte Zeitspannen oder in einer wiederholten Weise wie zum Beispiel Ausgabe mehrerer Dosen, wirft viele Schwierigkeiten auf. Die Hauptprobleme betreffen die genaue Flusssteuerung und Verhinderung von Rückfluss oder Rücklauf. Tatsächlich können externe Verunreinigungen einfach in einen Behälter mit dem Rückfluss am Ende des Ausgabezyklus eintreten.
Viele faltbare oder in ihrem Volumen reduzierbare Behälter für fließfähige Materialien weisen eine Ablassöffnung wie zum Beispiel ein Loch, eine Düse, einen Ausguss oder anderen Typ von Öffnung auf. Die Inhalte wie zum Beispiel Pasten, Flüssigkeiten oder andere Fluids treten durch die Ablassöffnung getrieben durch Innendruck aus. Dieses Verfahren zum Ausgeben des fließfähigen Materials ist häufig ungenau und verhindert nicht den Eintritt externer Verunreinigungen in den Behälter. Folglich werden zusätzlich Gieß- oder Dispensiereinrichtungen überlagernd an der Ablassöffnungen angebracht, wenn genaue Steuerung der Dispensiercharakteristiken erwünscht ist. Diese Einrichtungen müssen einfach, wirksam und kostengünstig sein, insbesondere wenn sie für weitverbreiteten kommerziellen und Hausgebrauch bestimmt sind.
Typischerweise weist das Dispensiergerät einen Ventilmechanismus auf, um genaue Ausgabe sicherzustellen. Im US-Patent Nr. 5,033,655 lehrt Brown, wie Fluidprodukte aus einem nichtfaltbaren Behälter durch Verwendung eines Systems mit einem Spaltventil auszuteilen sind. Das System lässt Luft ein, um das Zusammenfallen des Behälters zu verhindern, wenn Fluid dem Benutzer ausgegeben wird. Auf diese Weise werden in der Luft schwebende externe Verunreinigungen in die Lösung gepresst, die in dem Behälter verbleibt. Es ist klar, dass ein solches Dispensiergerät nicht für verunreinigungsfreie Austeilung aus faltbaren Behältern geeignet ist.
Eine einfache Lösung in Form eines Abquetschventils mit verstärkter Abdichtung wird durch Vorhis im US-Patent Nr. 5,265,847 präsentiert. Diese Vorrichtung ist für Behälter angepasst, deren Inhalte unter Schwerkraft ausgestoßen werden. Im US-Patent Nr. 5,099,885 offenbart Nilsson ein Klappenventil, das dickflüssige Fluids mittels einer Pumpe ausgibt. Diese Lösung ist nicht auf alle Typen von Flüssigkeiten und Fluids anwendbar. Gleichermaßen offenbart Pasinski im US-Patent Nr. 5,346,108 eine kalibrierte Dispensiervorrichtung zum Ausgeben einer vorbestimmten Menge eines allgemein dickflüssigen Fluids. Die Vorrichtung weist eine Durchbiegung mit einer bistabilen Ausrichtung, konkav zu konvex auf. In der Luft schwebende Verunreinigungen können in die Vorrichtung eindringen, wenn die Biegung in ihre Ausgangsposition zurückkehrt.
Zusätzlich zu den bereits erörterten Mängeln sind die oben genannten konventionellen Lösungen für das Problem zum Verhindern des Eindringens von in der Luft schwebenden Verunreinigungen in ein fließfähiges Medium nicht speziell zum Verhindern von Rückfluss ausgelegt. Haviv lehrt in seinem US-Patent Nr. 5,080,138 eine Ventilbaugruppe, die auf einem Manschettenventil beruht und mehrere Komponenten aufweist. Rückfluss wird durch eine Hülse durchkreuzt, die fließfähiges Material aus dem Ventil fließen lässt, jedoch jeglichen Rückfluss in den Behälter verhindert. Unglücklicherweise ist diese Vorrichtung kompliziert, teuer herzustellen und schwierig zusammenzubauen.
Eine einfache Auslassdüse wird durch Latham im US-Patent Nr. 5,398,853 präsentiert. Die Düse ist für die Ausgabe von Pasten wie zum Beispiel Zahnpaste ausgelegt. Obwohl Latham versucht, die Übertragung von Keimen zwischen Auslassöffnung und der sekundären Oberfläche, wo die Paste aufgebracht wird, zu verhindern, wird seine Düse nicht den Einfluss von Bakterien unterbinden. Zum Beispiel können Bakterien eintreten, wenn die Düse in eine Lösung eingetaucht wird.
Wirksamere Verfahren zum verunreinigungsfreien Austeilen sind in den US-Patenten Nr. 5,305,786 und 5,092,855 erteilt an Debush bzw. Pardes offenbart. Debush offenbart eine Modifizierung an der früheren US-Wiedererteilung Nr. 34,243 des Anmelders, die auf einer ausdehnbaren elastomeren Hülse beruht, welche eng um einen Ventilkörper mit Einlass- und Auslassöffnungen angebracht wird. Debushs Verbesserung zielt auf eine Vereinfachung der Baugruppe. Unglücklicherweise erfordert seine Lösung mehr Material zur Herstellung des Ventils. Außerdem ist es schwierig, ein scheibenförmiges Ventil für diese Erfindung herzustellen und die Vorrichtung an faltbare Behälter anzupassen. Pardes offenbart eine starre Einschlusshülse zum Halten des elastomeren Mantels gegen den Ventilkörper, wodurch eine Dichtung zwischen dem Mantel und dem Ventilkörper bereitgestellt wird. Dies steht in enger Verbindung mit der Lehre des Anmelders in der US-Wiedererteilung Nr. 34,243. Pardes Ventil arbeitet durch zwei Sätze von Öffnungen innerhalb eines Ventilkörpers, wodurch die Vorrichtung unnötig komplex gestaltet wird.
Keine dieser konventionellen Dispensiervorrichtungen ist kostengünstig, einfach im Aufbau und kann ein fließfähiges Material aus einem Bereich von niedriger bis hoher Dickflüssigkeit ausgeben. Außerdem können diese konventionellen Vorrichtungen nicht einfach an faltbare Behälter angepasst werden, die kein inneres Vakuum erzeugen, wenn ihre Inhalte ausgestoßen werden. Solche konventionellen Dispensiervorrichtungen können auch keinen sterilen Zustand aufrechterhalten, wenn die Vorrichtung verwendet oder zur Atmosphäre geöffnet wird. Darüber hinaus liefern solche konventionellen Verfahren keinen Nachweis über die Fähigkeit, Sterilität oder Integrität eines fließfähigen Materials während mehrerer Verwendungen aufrechtzuerhalten.
Es ist daher erwünscht, eine verunreinigungsfreie Dispensierpatrone für mehrere Dosen zum Austeilen eines fließfähigen Materials aus einem Faltbehälter zu schaffen. Ferner ist es erwünscht, eine Dispensierpatrone zu schaffen, die das Rücklaufen oder den Rückfluss des fließfähigen Material verhindert, wodurch Eintreten externer Verunreinigungen in den Behälter durch die Dispensierpatrone während und nach der Ausgabe des fließfähigen Materials verhindert wird. Es ist ferner erwünscht, ein Dispensiersystem mit einer verunreinigungsfreien Patrone zu schaffen, das einen einfachen Aufbau hat und einfach an verschiedenen Typen von Faltbehältern anzubringen ist. Es wäre ferner erwünscht, eine Versuchsbestätigung für Systemwirksamkeit zum Aufrechterhalten der Sterilität und Integrität eines fließfähigen Materials bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verpackungssystem geschaffen, wie es in Anspruch 1 spezifiziert ist. Es wird eine Dispensierpatrone für mehrere Dosen zum Austeilen eines fließfähigen Material aus einem Faltbehälter offenbart, d. h. einem Behälter, der kein internes Vakuum erzeugt, wenn das fließfähige Material ausgeteilt wird. Die Dispensierpatrone für mehrere Dosen verhindert Eintritt externer Verunreinigungen in den Behälter während und zwischen Ausgaben. Genauer ausgedrückt, umfasst die Patrone ein Gehäuse und einen Befestigungsmechanismus zum Befestigen des Gehäuses an einer Ausgabeöffnung des Behälters in einer luftdichten Weise. Ein innerhalb des Gehäuses angeordneter Ausgabeblock umfasst eine Einlassöffnung zum Aufnehmen des fließfähigen Materials, das den Behälter durch die Auslassöffnung verlässt. Ein innerer Kanal, der an der Einlassöffnung beginnt und in mindestens einer Auslassöffnung endet, verläuft durch den Ausgabeblock. Ein elastomerer Mantel umhüllt den Ausgabeblock so, dass ein Teil des Mantels die Auslassöffnung oder Auslassöffnungen bedeckt, um eine oder mehrere Manschettenventile zu bilden, die nur den Ausfluss des fließfähigen Materials aus der Auslassöffnung oder den Auslassöffnungen zulassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Patrone ein Auslassventil, das durch ein Ende des elastomeren Mantels stromabwärts des einen oder der mehreren Manschettenventile gebildet ist. Das Auslassventil erlaubt auch nur den Ausfluss des fließfähigen Materials. Typischerweise ist das durch das Ende des Mantels gebildete Auslassventil ein Löffelventil, ein Spaltventil oder ein Klappenventil. In einer anderen Ausführungsform wird der Auslass durch das Ende des elastomeren Mantels gebildet, ohne ein Ventil zu erzeugen.
Die Patrone umfasst ferner eine Dispensieröffnung, die durch das Gehäuse zum Austeilen des fließfähigen Materials begrenzt wird, welches aus dem Auslassventil oder Auslass austritt, das/der durch den elastomeren Mantel erzeugt wird.
Die Patrone kann an Faltbehältern wie zum Beispiel Tuben, Beuteln, Infusionsbehältern, Spritzen, Taschen, Faltreservoirs, balgartigen Behältern und dergleichen angebracht werden. Der Befestigungsmechanismus wird von dem Behältertyp abhängen und kann allgemein durch eine Klebstoffdichtung, einen Anschraubhals, einen Presspassungshals, eine Haftdichtung, eine Wärmedichtung, eine Ultraschallschweißung oder ein anderes Verbindungsmaterial oder -Element gebildet werden.
Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus einem gießfähigen Material und ist starr. Dies ist notwendig, um die Ausdehnung des elastomeren Mantels einzufangen und Abrieb des Mantels zu verhindern, wenn das fließfähige Material ausgegeben wird. Der elastomere Mantel besteht vorzugsweise aus einem gießfähigen thermoplastischen Elastomer. Beispielhafte Materialien, die beim Herstellen des Mantels verwendet werden können, umfassen Styrol-Butadien-Styrol, Silikon, Urethan, Kraton, Gummi und dergleichen. Ferner wird der Mantel an dem Ausgabeblock befestigt, um Abrutschen zu verhindern und richtige Funktion des oder der Manschettenventile sicherzustellen. Dies kann mit einem O-Ring und einer entsprechenden Nut, die in dem Ausgabeblock ausgebildet ist, oder einem Vorsprung im Mantel zum Einpassen in eine analoge Nut im Ausgabeblock erreicht werden. Alternativ wird der Mantel zwischen dem Ausgabeblock und dem Gehäuse eingeklemmt. In allen Fällen ist jedoch der Innendurchmesser des Mantels in ungedehnten Zustand kleiner als der Außendurchmesser des Ausgabeblocks, so dass der Mantel eng um den Ausgabeblock passen wird. Der bevorzugte Bereich von Innendurchmessern des Mantels stellt das 0,5- bis 0,8-fache des Außendurchmessers des Ausgabeblocks dar.
Alternativ kann das Gehäuse durch Modifizieren des Fluidbehälters und dadurch Verkleinern der Patrone auf nur zwei Komponenten beseitigt werden: den Ausgabeblock und den elastomeren Mantel. Wenn vorgesehen, dient das Gehäuse zum Schützen des elastomeren Mantels gegen Berührungsabrieb, um Einreißen des elastomeren Mantels durch Verhindern übermäßiger Ausdehnung des elastomeren Mantels zu verhindern, und um den elastomeren Mantel auf den Ausgabeblock zum Bilden einer fluiddichten Dichtung zwischen dem elastomeren Mantel und dem Ausgabeblock zu verdichten, damit Auslaufen oder Rückfluss des fließfähigen Materials aus seinem Weg verhindert wird. Jede dieser Funktionen des Gehäuses kann durch Modifizieren der Innenfläche des Behälterhalses angrenzend an die Ausgabeöffnung des Behälters erreicht werden. Die Innenfläche des Reservoirhalses, im Fall von Flaschen und Tuben, oder die Innenfläche der mit der Auslassöffnung verbundenen Befestigung oder Anbringung, im Fall von Beutel, Tasche, Spritze oder Kolben, kann modifiziert werden, um die Funktionen und Merkmale des Gehäuses bereitzustellen. Alternativ können getrennte Adapter zur Einführung in die Auslassöffnung des Behälters hergestellt werden, die die Anbringung der Zweikomponenten-Patrone daran ermöglicht. Durch Verwendung des Adapters könnten nur eine Größe oder nur wenige Größen von Patronen in die meisten Behälter passen.
Die Patrone ist wirksam beim Verhindern des Eintritts von Luft und ihrer Bestandteile, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf und anderer Atmosphärengase sowie anderer in der Luft schwebender Verunreinigungen einschließlich Rauch, Staub, Pollen und Mikroorganismen. Daher werden die Inhalte des faltbaren oder hinsichtlich seines Volumens zu verkleinernden Behälters gegen Verschlechterung aufgrund dieser Typen externer Verunreinigungen geschützt. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Dispensierpatrone permanent durch den Hersteller an den Behälter gebunden werden, zum Beispiel durch Wärme, Ultraschall, mit Klebstoff oder Lasern, so dass der Behälter und die Patrone ein integriertes Dispensiersystem bilden.
Außerdem stellt die vorliegende Erfindung Versuchbestätigung ihrer Fähigkeit bereit, die Sterilität und Integrität eines fließfähigen Produkts aufrechtzuerhalten, selbst wenn dieses durch statisches und dynamisches Eintauchen in konzentrierte Lösungen von Bakterien oder Viren herausgefordert wird.
Das System verwendet vorzugsweise eine optimale Geometrie des Ausgabeblocks, wie er an dem elastomeren Mantel verwendet wird, der eine konstante Spannung entlang der Länge des Ausgabeblocks bereitstellt, um dadurch eine Dichtung zu schaffen, die wirksam gegen den Rückfluss jeglicher externer Verunreinigungen einschließlich Luft oder Mikroben ist.
Die Erfindung umfasst ferner ein neues Verfahren gemäß Anspruch 4 zum Beseitigen aller Unterbrechungen wie Nichtentsprechungen in Komponententeilen, die ansonsten Wege für den Eintritt von Mikroorganismen bereitstellen könnten.
Die Erfindung wird detaillierter von der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen derselben, die nur zum Anführen von Beispielen gegeben sind, und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 eine perspektivische Querschnittansicht einer Dispensierpatrone ist.
2 eine Querschnittansicht der Dispensierpatrone von 1 vor Ausgabe ist.
3 eine Querschnittansicht der Dispensierpatrone von 1 während Ausgabe ist.
4 eine perspektivische Ansicht des Spitzenteils der Patrone von 1 ist.
5 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Auslassventils ist.
6 eine perspektivische Ansicht eines Ausgabeblocks für die Patrone ist.
7 eine Querschnittansicht einer Dispensierpatrone angebracht an einer Tube ist.
8 eine Querschnittansicht einer Dispensierpatrone angebracht an einer Spritze ist.
9 eine Querschnittansicht einer Dispensierpatrone ohne ein Auslassventil ist.
10 eine Querschnittansicht einer anderen Dispensierpatrone ohne ein Auslassventil ist.
11 eine Querschnittansicht noch einer anderen Dispensierpatrone angebracht an einem Behälter vom Balgtyp ist.
12A eine Querschnittansicht einer anderen Dispensierpatrone ohne ein Auslassventil ist.
12B eine perspektivische Explosionsansicht der Dispensierpatrone von 12A ist.
13 eine Querschnittansicht einer anderen Dispensierpatrone ist.
14 eine Querschnittansicht einer anderen Dispensierpatrone ist.
15A eine perspektivische Ansicht des Ausgabeblocks der Dispensierpatrone von 12A ist.
15B eine perspektivische Ansicht des elastomeren Mantels der Dispensierpatrone von 12A ist.
15C eine perspektivische Bodenansicht des elastomeren Mantels der Dispensierpatrone von 12A ist.
15D eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Dispensierpatrone von 12A ist.
16A eine Draufsicht des Ausgabeblocks der Dispensierpatrone von 12A ist.
16B eine Draufsicht des elastomeren Mantels der Dispensierpatrone von 12A ist.
16C eine Bodenansicht des Gehäuses der Dispensierpatrone von 12A ist.
17A ein System für Verpackung bei modifizierter Atomsphäre zum Entfernen der Originalatmosphäre aus dem Behälter zeigt.
17B ein System für Verpackung bei modifizierter Atomsphäre zum Füllen eines Behälters mit einem gesteuerten Atmosphärengas zeigt.
17C ein System für Verpackung bei modifizierter Atomsphäre zeigt, bei dem ein gefüllter Behälter ein gesteuertes Atmosphärengas enthält.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine bevorzugte Ausführungsform einer Dispensierpatrone 10 ist in 1 gezeigt. Die Dispensierpatrone 10 umfasst ein Gehäuse 12 aus einem gießfähigen Material, das starr und inert ist. Wie dargestellt, ist die Dispensierpatrone 10 an einem Faltbehälter 14 angebracht, von dem nur der obere Teil gezeigt ist. Obwohl die Patrone 10 als viel größer als der Hals 16 des Behälters 14 gezeigt ist, kann es erwünscht sein, die Abmessungen der Patrone 10 beträchtlich zu verkleinern, so dass der Behälter 14 eine kleine Verlängerung des Halses 16 bildet oder in den Hals 16 vorsteht oder in diesem eingebettet ist. In der gezeigten Ausführungsform weist der Hals 16 ein Halsgewinde 18 auf, das mit einem Patronengewinde 20 an einem unteren Teil des Gehäuses 12 zusammenwirkt. Auf diese Weise wird die Patrone 10 an dem Behälter 14 in einer luftdichten Weise durch Schrauben des Gehäuses 12 auf den Hals 16 angebracht.
Ein fließfähiges Material 22 wird in dem Behälter 14 gelagert. Typischerweise ist das Material 22 eine Flüssigkeit oder ein Fluid, das sorgfältiges Austeilen und Schutz gegen externe Verunreinigungen 26 erfordert. Diese Verunreinigungen 26 können in Feststoffteilchen oder anderes Material 28 wie zum Beispiel Luft und ihre Bestandteile so wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserdampf und andere Atmosphärengase sowie in der Luft schwebende Verunreinigungen aufgespalten werden, die Rauch, Staub, Pollen und Mikroorganismen einschließen. In der Luft schwebende Materialien können Hefe, Schimmel, Bakterien, Einzeller und diverse Viren einschließen. Viele fließfähige Produkte, wie zum Beispiel Medikamente, Chemikalien, Gesundheitsstoffe, persönliche Hygienematerialien, Esswaren und andere fließfähige Waren erfordern Schutz zumindest gegen eine der oben aufgeführten Verunreinigungen 26. Diese Produkte sind in Haushalts-, Handels- und Industrieumgebungen zu finden.
Der Hals 16 endet in einer Öffnung oder einer Auslassöffnung 24. Das fließfähige Material 22 verlässt den Behälter 14 durch die Öffnung 24, um in die Dispensierpatrone 10 einzutreten. Die Patrone 10 umfasst einen Ausgabeblock 30, dessen unterer Teil eine Einlassöffnung 32 zum Aufnehmen von Material 22 begrenzt. Die Auslassöffnung 24 wird fest und dicht gegen den Boden des Ausgabeblocks 30 gedrückt, wenn die Patrone 10 an dem Behälter 14 angebracht wird, um direkte Einbringung von fließfähigem Material 22 aus der Auslassöffnung 24 in die Einlassöffnung 32 zuzulassen.
Der Ausgabeblock 30 umfasst einen inneren Kanal 34, der an der Einlassöffnung 32 beginnt und sich in zwei Verzweigungen 40 und 42 aufspaltet, wobei jede Verzweigung in einer Auslassöffnung 36 bzw. 38 endet. In dieser Ausführungsform sind die Auslassöffnungen 36 und 38 auf diametral gegenüberliegenden Flächen des Ausgabeblocks 30 angeordnet. Diese geometrische Platzierung der Öffnungen 36 und 38 ist bevorzugt, da sie einfach herzustellen ist und ihre größte Trennung am Umfang zwischen den Öffnungen 36 und 38 sicherstellt.
Der elastomere Mantel 44 erstreckt sich über oder umschließt den Ausgabeblock 30. Vorzugsweise ist das Material des elastomeren Mantels 44 ein gießfähiges thermoplastisches Elastomer. Obwohl eine Person mit durchschnittlichen Fähigkeiten in diesem technischen Gebiet andere geeignete elastische Stoffe finden können wird, schließen die am stärksten bevorzugten Styrol-Budadien-Styrol, Silikon, Urethan, Kraton und Gummi ein.
Zum Sicherstellen, dass der Mantel 44 eng um den Ausgabeblock 30 passt, ist es wichtig, dass in dem nichtgedehnten Zustand der Innendurchmesser des Mantels 44 kleiner als der Außendurchmesser des Blocks 30 ist. Dies stellt sicher, dass sich der Mantel 44 bei Platzierung über dem Ausgabeblock 30 dehnen wird, um den Ausgabeblock 30 eng zu umschließen. Vorzugsweise liegt der Innendurchmesser des Mantels 44 im nichtgedehnten Zustand zwischen ungefähr dem 0,5- bis 0,8-fachen des Außendurchmessers des Ausgabeblocks 30. Der durch die Durchmesserdifferenz erreichte enge Sitz um den Block 30 stellt guten Betrieb der Manschettenventile 46 und 48 sicher, wie unten beschrieben ist.
Eine andere Maßnahme zum Befestigen des Mantels 44 an richtiger Stelle über dem Ausgabeblock 30 umfasst einen nach innen gerichteten Buckel oder Vorsprung 50, der sich am Umfang um den Ausgabeblock 30 erstreckt. Entsprechend weist der Ausgabeblock 30 eine Nut 52 zum Aufnehmen des Vorsprungs 50 auf. Der Mantel 44 ist sicher befestigt, wenn der Vorsprung 50 in der Nut 52 entlang des Umfangs des Ausgabeblocks 30 gelagert ist oder in dieser sitzt. Im Wesentlichen dient der Vorsprung 50 zum Anbringen oder Befestigen des Mantels 44 am Ausgabeblock 30 an einer Stelle unter den Auslassöffnungen 36 und 38. Alternativ kann der Mantel 44 durch Ultraschallschweißen oder eine thermische Wärmedichtung am Ausgabeblock 30 befestigt werden.
Nach richtiger Anbringung erstreckt sich der Mantel 44 über die Seiten des Ausgabeblocks 30, um beide Auslassöffnungen 36 und 38 zum Bilden von zwei Manschettenventilen 46 und 48 an der Schnittfläche zwischen dem Mantel 44 und den Öffnungen 36 bzw. 38 zu bedecken. Die Manschettenventile 46 und 48 sind Einwegeventile und arbeiten, wenn sie durch Druck an den Öffnungen 36 und 38 aufgedrückt werden.
Stromabwärts der Manschettenventile 46 und 48 und allgemein über dem Ausgabeblock 30 verengt sich der Mantel 44 und endet an einem Ende 54. Am Ende 54 verengt sich das elastische Material des Mantels 44 vorzugsweise hinab zu einem dünnen Hals, der normalerweise geschlossen ist, wenn das elastische Material an sich selbst anhaftet. Wie in 1 gezeigt ist, bildet das Ende 54 des Mantels 44 ein Auslassventil 56. Das Auslassventil 56 kann zum Beispiel ein Löffelventil, ein Spaltventil oder ein Klappenventil sein. Eine Person mit durchschnittlichen Fähigkeiten in diesem Gebiet wird erkennen, dass die exakte Geometrie und Parameter des Auslassventils 56 abhängig von der Art variieren kann, in der das Material des Mantels 44 zusammenkommt. Das Auslassventil 56 ist ein Einwege-, normalerweise geschlossenes Ventil, um nur den Ausfluss des fließfähigen Materials 22 zuzulassen, wenn Druck die anhaftenden Wände am Ende 54 veranlasst, das Auslassventil 56 zu öffnen.
Das Gehäuse 12 weist eine Dispensieröffnung 58 in Form einer runden Öffnung am Austrittspunkt des Auslassventils 56 auf. Abhängig von der Anwendung kann die Dispensieröffnung das Auslassventil 56 umschließen und das Ende 54 des Mantels 44 gegen Kontakt mit externen Gegenständen schützen. Alternativ kann das Ende 54 über die Wände der Dispensieröffnung 58 hinaus vorstehen, insbesondere, wenn periodische Reinigung des Auslassventils 56 gewünscht ist.
Die allgemeine Form des Gehäuses 12 entspricht vorzugsweise der Form des Mantels 44, wenn das fließfähige Material 22 zugeführt wird. Daher dient das Gehäuse 12 zusätzlich zum allgemeinen Schutz der Elemente der Patrone 10 gegen externe Umweltgefahren auch zum Einfangen der Ausdehnung des Mantels 44. Eine solche Funktion des Gehäuses 12 verhindert Einreißen des Mantels 44 und stellt richtige Flussausgabecharakteristiken des fließfähigen Materials 22 sicher.
Der Innendurchmesser des Gehäuses 12 wird vorzugsweise ausgewählt, damit er um ein Ausmaß größer als der Außendurchmesser des Ausgabeblocks 30 ist, das von der gewünschten Ausgabemenge von fließfähigem Material 22 aus dem Auslassventil 56, der Dickflüssigkeit des fließfähigen Materials 22 und der Elastizität und dem Bruchpunkt des Mantels 44 abhängt. Adäquate Dosen von fließfähigem Material 22 sind mit Ausdehnung des Durchmessers des Mantels 44 um so wenig wie 500 μm möglicht. Der Innendurchmesser des Gehäuses 12 in Bezug zum Außendurchmesser des Ausgabeblocks 30 kann abhängig von der speziellen Anwendung gewählt werden. Die Innenflächen des Gehäuses 12 sind vorzugsweise glatt, um den Mantel 44 gegen Abrieb zu schützen, wenn das fließfähige Material 22 zugeführt wird.
Der Betrieb der Dispensierpatrone 10 wird am besten unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erklärt. In 2 ist die Patrone 10 inaktiviert, obwohl fließfähiges Material 22 im inneren Kanal 34 und den Verzweigungen 40 und 42 vorliegt. Wie durch Pfeil A angezeigt ist, ist fließfähiges Material 22 durch den Hals 16 und die Auslassöffnung 24 hindurch in den inneren Kanal 34 durch die Auslassöffnung 32 geflossen. Die Manschettenventile 46 und 48 an den Öffnungen 36 und 38 sind geschlossen, da der Mantel 44 den Ausgabeblock 30 fest umschließt. Die vergrößerte Ansicht des Manschettenventils 46 zeigt fließfähiges Material 22, das den Mantel 44 befeuchtet. Aufgrund von unzureichendem Druck kann das fließfähige Material 22 das Manschettenventil 46 oder 48 nicht öffnen. Inzwischen bleibt das Auslassventil 56 geschlossen und es befindet sich kein fließfähiges Material 22 stromabwärts vom Auslassventil 56.
Zum Aktivieren der Patrone 10, wie in 3 gezeigt ist, wird Druck entweder auf den Behälter 14 oder auf das fließfähige Material 22 ausgeübt. Druck kann auf den Behälter 14 durch Zusammenpressen des Behälters 14 durch manuelle oder mechanische Verfahren wie zum Beispiel mit einer Schlauchquetschpumpe ausgeübt werden. Druck kann auf das fließfähige Material 22 durch Pumpen oder ein anderes internes Verfahren der Druckzufuhr ausgeübt werden. Beide Manschettenventile 46 und 48 werden durch den Druck aufgepresst, der durch das fließfähige Material 22 ausgeübt wird. Der Mantel 44 dehnt sich aus, wenn fließfähiges Material 22 den Raum stromabwärts der Manschettenventile 46 und 48 füllt. Gleichzeitig verhindert das Gehäuse 12 übermäßige Ausdehnung des Mantels 44 und sein Zerreißen oder Abrieb.
Wenn sich das fließfähige Material in Richtung auf das Ende 54 des Mantels 44 bewegt, wirkt der Druck des unter dem Mantel 44 eingefangenen fließfähigen Materials zum Öffnen des Auslassventils 56. Daher wird fließfähiges Material 22 durch das Auslassventil 56 wie durch Pfeil B angezeigt ausgeteilt. Wenn der Druck des fließfähiges Materials 22 unter einen minimalen Grenzdruck fällt, der zum Offenhalten der Manschettenventile 46 und 48 benötigt wird, wird das zwischen dem Gehäuse 12 und dem Mantel 44 verbleibende fließfähige Material 22 durch das Auslassventil 56 ausgestoßen werden. Dies erfolgt aufgrund des Drucks, der durch den Mantel 44 ausgeübt wird, wenn dieser sich wieder zusammenzieht, um den Ausgabeblock 30 eng zu umschließen.
Die Anordnung der Manschettenventile 46 und 48 mit dem Auslassventil 56 in Tandemform ist deutlich vorteilhaft. Es gibt keinen Rückfluss von fließfähigem Material 22 durch eins der Manschettenventile 46 oder 48. Jegliches unter dem Mantel 44 verbleibendes fließfähiges Material 22 wird durch das Auslassventil 56 ausgestoßen. Daher erfolgt auch kein Rückfluss durch das Auslassventil 56. Infolgedessen ist der Betrieb der Dispensierpatrone 10 verunreinigungsfrei. Keine Partikeln 28 externer Verunreinigungen 26 können durch das Auslassventil 56 und die Manschettenventile 46 oder 48 eintreten, um in den Behälter 22 zu gelangen.
Der Betrieb der Dispensierpatrone 10 ist der gleiche während anschließender Zyklen, da das gesamte, stromabwärts des Manschettenventile 46 und 48 eingefangene fließfähige Material 22 immer durch das Auslassventil 56 ausgestoßen werden wird. Die Dispensierpatrone 10 ist daher zum Ausgeben mehrerer Dosen geeignet.
Abhängig von der Anwendung kann die Dispensierpatrone 10 am Behälter 14 durch Hersteller oder Verbraucher angebracht werden. Wenn das fließfähige Material 22 zum Beispiel eine Paste, ein medizinisches Fluid oder eine essbare Substanz ist, die für den allgemeinen Verbrauchermarkt bestimmt sind, kann die Patrone 10 zweckdienlich in der Fabrik installiert werden. Alternativ kann der Endbenutzer entscheiden, wann die Patrone 10 zu benutzten ist, um eine bestimmte Flüssigkeit oder ein bestimmtes Fluid auszugeben.
Die Konstruktion der Dispensierpatrone 10 stellt ihren Betrieb mit Materialien sicher, die sich über einen breiten Bereich von Dickflüssigkeiten erstrecken. Folglich ist die Dispensierpatrone 10 äußerst wirksam und universell. Ihr verunreinigungsfreier Betrieb gestaltet sie nützlich beim Konservieren der Reinheit von praktisch jedem fließfähigen Material, das aus einem Behälter ausgegeben wird, der kein internes Vakuum erzeugt, wenn seine Inhalte ausgestoßen werden.
Die zum Herstellen der Dispensierpatrone 10 benötigte Konstruktion und Materialien sind kostengünstig und unkompliziert zusammenzubauen, und das fertige Produkt kann einfach an oder in einem jeglichen faltbaren oder verkleinerungsfähigen Behälter angebracht werden. Zum Anbringen der Dispensierpatrone 10 in einem Behälter kann die Dispensierpatrone 10 für luftdichte Lagerung innerhalb des Halses 16 modifiziert werden. Die benötigten Modifikationen können unkompliziert und einfach durch eine Person mit durchschnittlichen Fähigkeiten in diesem Gebiet ausgeführt werden.
In dem permanent montierten Zustand bilden Dispensierpatrone 10 und Behälter 14 ein äußerst effektiv integriertes Dispensiersystem. Ein solches System ist von großem Wert beim Austeilen von fließfähigem Material, das für Haus- oder kommerziellen Verbrauch bestimmt ist. Dies liegt darin begründet, dass dem Verbraucher ein einfach zu verwendendes Produkt zum Ausgeben mehrerer Dosen in einer verunreinigungsfreien Weise angeboten werden kann.
Die bevorzugte Ausführungsform der 1-3 kann in mehreren Weise modifiziert werden, um sie geeigneter für spezielle Anwendungen zu gestalten. Zum Beispiel zeigt 4 den Spitzenteil des Gehäuses 12 mit einer angehobenen oder erhöhten Dispensieröffnung 60. In diesem Fall ist ein durch ein Ende 64 des Mantels 44 gebildetes Auslassventil 62 vollständig durch die hohe Wand der Dispensieröffnung 60 geschützt. Diese Ausführungsform ist stärker für Anwendungen geeignet, in denen das Auslassventil 62 unzugänglich von außen bleiben sollte.
5 liefert eine detailliertere Ansicht eines Endes 66 eines Mantels 68, der ein Auslassventil 70 bildet. In dieser Ausführungsform verengt sich der Mantel 68 hinab zu einer rechteckigen Öffnung, die ein Spaltventil bildet. Natürlich werden durch das Ende 66 erzeugte verschiedene Formen der Öffnung verschiedene Ventile mit unterschiedlichen Durchflusscharakteristiken bilden. Andere Ventile, wie zum Beispiel Löffelventile und Klappenventile können durch das Ende 66 des Mantels 68 gebildet werden. Eine Person mit durchschnittlichen Kenntnissen im technischen Gebiet kann sowohl andere Typen von Ventilen verwenden als auch bestimmen, welcher bestimmte Ventiltyp am besten für das auszugebende fließfähige Material und die Dispensierbedingungen geeignet ist.
6 zeigt einen Ausgabeblock 72 mit zahlreichen Auslassöffnungen 74. In diesem Fall sind die Auslassöffnungen 74 am Umfang in gleichen Abständen entlang eines oberen Teils 76 des Ausgabeblocks 72 angeordnet. Unter dem oberen Teil 76 ist eine Nut 78 zum Befestigen eines elastomeren Mantels 44 angeordnet. Der Ausgabeblock 72 umfasst einen unteren Teil 80 und eine untere Schutzschicht 82 für verbesserten Kontakt mit dem Hals 16 des Behälters 14. Eine Einlassöffnung 84 an einem Ende eines inneren Kanals 86 ist am unteren Teil des Ausgabeblocks 72 gezeigt. Der Ausgabeblock 72 ist besonders gut für höheren Durchsatz von fließfähigem Material geeignet.
7 zeigt eine Dispensierpatrone 90 angebracht an einem Hals 92 einer Tube 94. Diese Anordnung ist ausgelegt, um eine Paste 96, z. B. Zahnpasta auszuteilen. Es sollte festgestellt werden, dass die tatsächliche Größe der Dispensierpatrone 90 zum Anbringen an einer Zahnpastatube vorzugsweise viel kleiner sein würde.
Die Dispensierpatrone 90 umfasst ein Gehäuse 98, in dem ein elastomerer Mantel 100 einen Ausgabeblock 102 umschließt. In dieser Ausführungsform ist der Mantel 100 durch Einklemmen in luftdichter Weise zwischen dem Gehäuse 98 und Ausgabeblock 102 befestigt. Der Boden des Gehäuses 98 umfasst einen Presspassungshals 104, der in den Hals 92 der Tube 94 passt. Eine zusätzliche Klebedichtung 106, z. B. ein Klebstoff, kann um den Presspassungshals 104 herum vorgesehen werden.
Der Ausgabeblock 102 umfasst einen inneren Kanal 106, der an einer Einlassöffnung 108 beginnt und sich in zwei Verzeigungen 110 und 112 aufspaltet. Die beiden Verzweigungen 110 und 112 enden in Auslassöffnungen 114 und 116 zum Bilden von zwei Manschettenventilen 118 bzw. 120. Ein Ende 122 des Mantels 100 bildet ein Auslassventil 124. Das Gehäuse 98 umfasst eine Auslassöffnung 126, die das Auslassventil 124 gegen die äußere Umgebung schützt.
7 zeigt die Dispensierpatrone 90 im Ausgabemodus, und der Betrieb der Dispensierpatrone 90 ist analog zu dem der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform. Im Ausgabemodus sind die Manschettenventile 118, 120 und das Auslassventil 124 offen und Paste 96 wird aus der Dispensieröffnung 126 ausgeteilt. Der Druck, der wie gezeigt durch den die Tube 94 zusammenquetschenden Benutzer geliefert wird, drückt die Manschettenventile 118 und 120 auf und stößt die Paste 96 aus der Tube 94 durch das Auslassventil 124 aus.
Der zusätzliche Vorteil der in 7 gezeigten Ausführungsform liegt in ihrer Einfachheit. Das Einklemmen des Mantels 100, um ihn am richtigen Platz um den Ausgabeblock 106 zu halten, ist eine kostengünstige Lösung. Außerdem gestaltet die zwischen Hals 92 und Presssitzhals 104 gebildete Presspassung diese Ausführungsform zum Voranbringen der Ausgabepatrone 90 durch den Hersteller geeignet.
8 gezeigt die Patrone 90 von 7 angebracht an einer Spritze 130. Der einzige Unterschied zu der vorhergehenden Ausführungsform besteht darin, dass die Patrone 90 an einem Hals 132 der Spritze 130 durch eine Bindungsdichtung 134 befestigt ist. Die Bindungsdichtung 134 wird vorzugsweise von einer Dispensiereinheit (nicht gezeigt) aufgebracht, wenn die Patrone 90 an ihren Platz am Hals 132 gesetzt wird. Die Bindungsdichtung 134 kann einen jeglichen Klebstoff oder ein Epoxidharz darstellen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Ultraschallschweißverbindung oder Wärmedichtung verwendet werden, wobei das Bindungsmaterial um den Hals 132 geschmolzen wird. Eine hervorragende Verbindung wird erreicht, wenn der Hals 132 selbst aus einem Kunststoff oder anderen Material gebildet ist, das teilweise mit dem Bindungsmaterial zusammenschmelzen kann.
Während Betrieb veranlasst der durch einen Kolben 136 gelieferte Druck Austeilung eines fließfähiges Materials 97 durch die Patrone 90, wie oben beschrieben. Diese Ausführungsform ist gut zum Ausgeben medizinischer Fluids in Haushalten und Krankenhauseinrichtungen geeignet.
9 illustriert noch eine andere Ausführungsform. 9 zeigt ein Gehäuse 152 einer Dispensierpatrone 150, das einen Ausgabeblock 154 umschlossen durch einen elastomeren Mantel 156 aufnimmt. Wie in der bevorzugten Ausführungsform sind zwei Manschettenventile 158 und 160 an Ausgangsöffnungen 162 und 164 des Ausgabeblocks 154 ausgebildet.
Ein Ende des Mantels 156 erzeugt in dieser Ausführungsform einen Auslass 168. Im Unterschied zu der bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Auslass 168 jedoch kein Ventil. Während Betrieb arbeiten die Manschettenventile 158 und 160 ähnlich zu den wie oben beschriebenen Manschettenventilen und der Auslass 168 lässt das fließfähige Material durch die Dispensieröffnung 170 austreten. Nach Austeilen des fließfähigen Materials schnürt sich der Mantel 156 fest um den Ausgabeblock 154. Einschnürung des Mantels 156 verhindert, dass externe Verunreinigungen 28 in den Raum stromabwärts der Manschettenventile 158 und 160 zwischen Mantel 156 und Ausgabeblock 154 eintreten. Die Einschnürung stößt ferner das verbliebene fließfähige Material aus diesem Raum aus.
Folglich ist der Betrieb dieser Ausführungsform analog zu der bevorzugten Ausführungsform, erfordert jedoch nicht das zusätzliche Auslassventil.
10 zeigt noch eine andere Ausführungsform einer Dispensierpatrone 170 ohne ein Auslassventil. In dieser Ausführungsform bilden Verzweigungen 174 und 176 eines internen Kanals 172 eine Y-Form in einem Ausgabeblock 171. Ein elastomerer Mantel 178 bedeckt die Auslassöffnungen 180 und 182 zum Bilden von Manschettenventilen 184 bzw. 186. Der Mantel 178 umfasst eine Nut 188 zum Lagern eines Vorsprungs 189 des Ausgabeblocks 171. Dieses Verfahren zum Befestigen des Mantels 178 am Ausgabeblock 171 unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen, in denen die Nut in dem Ausgabeblock zu finden ist.
11 zeigt eine Dispensierpatrone 190 angebracht an einem Behälter 192 vom Balgtyp. Ein Gehäuse 194 schützt einen Ausgabeblock 196, der durch einen elastomeren Mantel 198 umschlossen ist. Ein Sitz 200 ist zum Anbringen des Ausgabeblocks 196 innerhalb des Gehäuses 194 und zum Bereitstellen einer luftdichten Dichtung gegen einen Hals 202 des Behälters 192 vorgesehen.
Der Mantel 198 begrenzt einen O-Ring 204 und der Ausgabeblock 196 begrenzt eine entsprechende Nut 206 zum Lagern des O-Rings 204. Die Anbringung des Mantels 198 unter Verwendung eines O-Rings 204 ist fester als in den oben beschriebenen anderen Ausführungsformen. Deshalb ist die Dispensierpatrone 190 besonders gut zum Austeilen fließfähiger Materialien unter Bedingungen geeignet, die starke Belastung auf den Mantel 198 ausüben.
12A zeigt eine andere Ausführungsform einer Dispensierpatrone 220. Die Patrone 220 liefert allgemein verunreinigungsfreies Austeilen in einer Richtung aus einem ein fließfähiges Medium haltenden Behälter. Die Patrone 220 schützt ferner das fließfähige Medium in dem Behälter sowohl gegen in der Luft schwebende Verunreinigungen und gegen Oxidation oder Verschlechterung aufgrund der Aussetzung zu Luft als auch gegen Verunreinigung durch Eintauchen in Fluid. Dies kann auch eine Neuformulierung des fließfähigen Medium ohne Konservierungsstoffe, Reinigungsmittel oder bakterientötende Mittel ermöglichen.
Die Patrone 220 umfasst allgemein ein Gehäuse 230 und einen elastomeren Mantel 240, der einen Ausgabeblock 250 innerhalb des Gehäuses 230 umschließt. Die Patrone 220 kann entweder integriert mit dem Behälter gebildet oder getrennt bereitgestellt werden. Das Gehäuse 230 liefert Schutz für den elastomeren Mantel 240 gegen Durchstechung oder Einreißen durch Überdehnung.
Der Ausgabeblock 250 umfasst einen inneren Kanal 252, der an der Einlassöffnung 253 beginnt und sich in Verzweigungen 254 und 256 aufspaltet. Die Verzweigungen 254 und 256 enden an Auslassöffnungen 258 bzw. 260. Der elastomere Mantel 240 bedeckt die Auslassöffnungen 258 und 260 zum Bilden von Manschettenventilen an den Auslassöffnungen 258 und 260. Wenn die Dispensierpatrone 220 geschlossen ist, wie in 12A gezeigt ist, bilden die durch den elastomeren Mantel 240 an den Auslassöffnungen 258 und 260 gebildeten Manschettenventile eine fluiddichte Dichtung.
Der elastomere Mantel 240 besteht aus einem Material mit elastischen Eigenschaften. Die elastische oder nachgiebige Beschaffenheit des elastomeren Mantels 240 ermöglicht ihm, den Ausgabeblock 250 einzuquetschen, wobei die Auslassöffnungen 258 und 260 zum Bilden fluiddichter Manschettenventile bedeckt werden, wenn die Dispensierpatrone geschlossen sein soll.
Wenn fließfähiges Material ausgeteilt wird, öffnet das fließfähige Material die an den Auslassöffnungen 258 und 260 gebildeten Manschettenventile, tritt durch die Auslassöffnungen 258 und 260 aus und bewegt sich stromabwärts durch den Auslass 242 und tritt durch eine Öffnung 232 des Gehäuses 230 aus. Die Manschettenventile an den Auslassöffnungen 258 und 260 werden durch Erzeugen eines Innendrucks in dem fließfähigen Material, der zum Überwinden der Elastizität oder Nachgiebigkeit des elastomeren Mantels 240 ausreicht, und/oder durch Verschieben des Mantels 240 geöffnet, wodurch fließfähiges Material zum Beispiel aufgrund von hydrostatischem Druck austreten gelassen wird. Wenn das Austeilen abgeschlossen ist, kehrt der elastomere Mantel 240 jedoch schnell zu oder in seinen unverformten Zustand zurück, in dem er den Ausgabeblock 250 einquetscht und jeglichen Rückfluss verhindert. Während der Mantel 240 zu oder in seinen unverformten oder geschlossenen Zustand zurückkehrt, wird fließfähiges Material aufgrund von Restfluss stromabwärts von den Auslassöffnungen gedrückt. Daher ist die Richtung des fließfähigen Materials im Wesentlichen ein Einwegefluss oder Fluss in eine Richtung.
Zum Liefern noch größerer Dichtungskraft, weist der elastomere Mantel 240 einen Kragen 244 auf, der erhöhte Nachgiebigkeit liefert. Die Dicke des Kragens 244 kann optimal basierend auf der Größe der Kraft ausgelegt sein, die zum Verhindern des Austritts von Fluid aus den Auslassöffnungen 258 und 260 benötigt wird. Genau ausgedrückt, liefert ein dickerer Kragen größere Spannung und ist besser für Anwendungen geeignet, die einen höheren Abreißdruck erfordern, d. h. der minimale zum Öffnen der Dispensierpatrone benötigte Druck, so dass fließfähiges Material austreten kann.
Wie oben erörtert, umspannt der elastomere Mantel 240 den Ausgabeblock 250. Folglich ist es unerwünscht, dass der Ausgabeblock 250 irgendwelche scharfen Vorsprünge aufweist, die den Mantel durchstechen würden. Dementsprechend weist der Ausgabeblock 250 eine konkave Spitze 268 zum Sicherstellen auf, dass jegliche Überreste vom Spritzgussprozess nicht in den elastomeren Mantel 240 vorstehen.
Der elastomere Mantel 240 wird zwischen dem Gehäuse 230 und dem Ausgabeblock 250 in Position gehalten. Das Gehäuse 230 begrenzt eine Lippe 236, die mit einem Flansch 264 des Ausgabeblocks 250 zusammenwirkt, um den Ausgabeblock 250 am Gehäuse 230 zu befestigen. Alternativ können andere geeignete Befestigungsmechanismen verwendet werden, einschließlich, zum Beispiel, Ultraschallschweißen, Klebstoffen, Presspassungen, und Wärmedichtungen, um den Ausgabeblock 250 am Gehäuse 230 zu befestigen. Der Mantel 240 wird ferner durch eine Kante 266 gehalten, die durch den Ausgabeblock 250 definiert wird und als eine Arretierung für den Mantel 240 wirkt.
Der elastomere Mantel 240 begrenzt einen glatten O-Ring 246, der durch Presspassung zwischen einer Haube 234 des Gehäuses 230 und dem Flansch 264 des Ausgabeblocks 250 eingesetzt wird. Die den O-Ring 246 berührende Oberfläche der Haube 234 ist vorzugsweise glatt zum Bilden einer fluiddichten Dichtung. Diese Glätte kann durch Hochpolieren der Form erreicht werden, in der das Gehäuse 230 gebildet wird, wie beschrieben werden soll.
Die Dispensierpatrone 220 kann integriert mit einem Behälter vorgesehen werden oder kann an diesem befestigt werden. Vorzugsweise ist ein Hals 262 des Ausgabeblocks 250 mit einem Gewinde versehen. Alternativ kann der Hals 262 zum Bilden einer Verbindung vom Luer-Typ ausgelegt sein. Befestigung der Dispensierpatrone 220 an dem Behälter kann weiter durch einen Vorsprung wie zum Beispiel einen Stift vereinfacht werden, der durch den Ausgabeblock 250 definiert wird und in ein durch das Gehäuse 230 begrenztes Loch passt. Eine Verbindung aus Stift und Loch, oder eine jegliche andere geeignete Schloss- und Schlüsselkombination verhindert Drehung des Gehäuses 230 um den Ausgabeblock 250, wenn zum Beispiel die Dispensierpatrone 220 auf einem Behälter festgezogen wird.
13 zeigt eine andere Ausführungsform einer Dispensierpatrone 280, die allgemein ein Gehäuse 282 und einen elastomeren Mantel 284 aufweist. In dieser Ausführungsform ist die Dispensierpatrone 280 allgemein die gleiche wie die in 12A gezeigte Dispensierpatrone, außer dass die Dispensierpatrone 280 im Wesentlichen kegelförmig ist. 13 zeigt weiter eine perspektivische Ansicht des elastomeren Mantels 284 der Dispensierpatrone 280. Die Kegelform der Dispensierpatrone 280 kann die Dispensierpatrone verbessern, indem der Oberfläche der Patrone eine glättere Kontur ohne scharfe Abtrennung verliehen und eine einheitliche Belastung auf dem elastomeren Mantel über den gesamten Fluidausstoßzyklus ermöglicht wird.
14 zeigt noch eine andere Ausführungsform einer Dispensierpatrone 300 mit einem elastomeren Mantel 302, der einen Ausgabeblock 306 umschließt. Der elastomere Mantel 302 ist durch eine Zunge 304 befestigt, die durch Presspassung zwischen einem durch den Ausgabeblock 306 definierten Vorsprung 308 und einer Nut 312 angeordnet ist, welche durch das Gehäuse 310 definiert wird. Daher befestigt die Zusammenwirkung der Zunge 304, des Vorsprungs 308 und der Nut 312 den elastomeren Mantel 302 an richtiger Stelle und schafft ferner fluiddichte Abdichtung.
Herstellung und Zusammenbau von Dispensierpatronen
Während jeder Teil oder jede Komponente jeglicher der oben beschriebenen Dispensierpatronen oder jegliche Variationen derselben durch konventionelle Bearbeitungstechniken hergestellt werden kann, ist Spritzguss ein bevorzugtes Verfahren. Bei Herstellung durch Spritzguss sollte die Form oder der Hohlraum asymmetrische Bestandteile aufweisen, die eine Teilungslinie entfernt von jeglichen glatten oder Dichtungsflächen bilden.
Die 15A–15D und 16A–16C zeigen bestimmte Merkmale, die spezifisch für die Herstellung der Dispensierpatrone sind. Nur zu Darstellungszwecken entspricht die in den 15A–15D und den 16A–16C gezeigte Dispensierpatrone der Ausführungsform der 12A und 12B. Es soll jedoch verstanden werden, dass eine Person mit gewöhnlichen Fähigkeiten in diesem Gebiet einfach die hier beschriebenen allgemeinen Herstellungs- und Verarbeitungskonzepte und -Prinzipien auf jegliche der anderen Ausführungsformen und/oder jegliche andere Variationen derselben anwenden kann.
Die 15A–15D zeigen durch Querschraffierung die funktionalen Oberflächen des Ausgabeblocks 250, des elastomeren Mantels 240 bzw. des Gehäuses 230. Diese funktionalen Oberflächen sollten frei von Auswerferstiftmarkierungen, Messkegellinien und Werkzeugmarkierungen sein. Die fluiddichte Dichtung zwischen dem elastomeren Mantel 240 und dem Ausgabeblock 250 kann durch Polieren der Form für mindestens einen Teil dieser funktionalen Oberflächen verbessert werden. Zum Beispiel umfassen die funktionalen Oberflächen die Berührungsflächen zwischen dem elastomeren Mantel 240 und dem Ausgabeblock 250. Polieren der funktionalen und/oder Berührungsflächen gestaltet diese glatt und verbessert die Abdichtung. Als Minimum sollten eine Innenfläche des elastomeren Mantels 240 und eine äußere Dichtungsfläche des Ausgabeblocks 250 poliert werden.
Glätte ist insbesondere nahe den Dichtungsbereichen wichtig, da jegliche Oberflächenmängel als Stellen für Mikrobenanhaftung wirken oder als Wege für Mikrobenwanderung wirken können. Beseitigung von Oberflächenmängeln verhindert, dass Mikroben entlang der Grenzfläche zwischen dem elastomeren Mantel 240 und dem Ausgabeblock 250 und möglicherweise zum Quellenfluidvorrat wandern. Daher verbessert eine Reduzierung der Oberflächenmängel insbesondere nahe den Dichtungsbereichen Abdichtung.
Erwünschte Glätte kann durch konventionelle Oberflächenbehandlungstechniken einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf Feinschleifen, Polieren, Schleifen oder Honen erreicht werden. Jeder dieser Prozesse kann Rauheitshöhen im Bereich von 1–30 Mikrozoll erzielen.
Zum weiteren Sicherstellen, dass die funktionalen Oberflächen frei von Auswerferstiftmarkierungen, Messkegellinien und Werkzeugmarkierungen sind, sollten Formteilungslinien, Flusslinien und Auswerferstiftmarkierungen von diesen funktionalen Oberflächen weg platziert werden. Insbesondere sind die Formteilungslinien angezeigt als PL für jeden der Ausgabeblöcke 250, den elastomeren Mantel 240 und das Gehäuse 230 jeweils in den 15A–15D gezeigt. Die Teilungslinien PL sind so angeordnet, dass die Formkomponenten für jede Komponente der Dispensierpatrone asymmetrisch sind. Ferner zeigen die 16A, 16B und 16C die bevorzugte kreisförmige Verlegungsrichtung für den Ausgabeblock 250, den elastomeren Mantel 240 bzw. das Gehäuse 230.
Jede Komponente der Dispensierpatrone kann extensive Entmischung aufweisen, um gleichmäßiges Schrumpfen und minimale Verformung während des Spritzgusszyklus sicherzustellen. Bevorzugte und stärker bevorzugte Prozessparameter sind in Tabelle 1 bzw. Tabelle 2 gezeigt.
Die Form für den Ausgabeblock 250 wird vorzugsweise an der konkaven Spitze angegossen, um symmetrischere Formfüllung sicherzustellen. Geeignete Materialien umfassend thermoplastische oder wärmehärtbare Materialien oder gießfähige Polymerharze wie zum Beispiel PMMA, ABS, PC und GPPS. Der elastomere Mantel wird vorzugsweise aus einem thermoplastischen oder wärmeabbindenden Elastomer mit einer Durometerhärte im Bereich von 20 bis 80 Shore A, stärker bevorzugt ungefähr 48 Shore A hergestellt.
Verfahren zum Herstellen der Dispensierpatrone können auch Ätzen einschließen. Die Komponenten können direkt unter Verwendung von reaktivem Ionen- oder Trockenätzen von Siliziumverbindungen gebildet werden. Zum Beispiel kann der Ausgabeblock auf einem Siliziumwafer gebildet werden, in dem Mikrokanäle und Öffnungen durch Plasmaätzen erzeugt werden. Ein Dünnfilm von Siliziumnitrid kann selektiv auf dem Wafer aufgebracht werden, das nachgiebige Membrane oder flexible Elemente bildet. Der membranbildende Film kann ferner auf Opferschichten (wie zum Beispiel Aluminium- oder Siliziumdioxid) aufgebracht werden, um komplizierte Brücken und Ventilstrukturen zu bilden. Deshalb besteht ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, die Größe der Dispensierpatrone so zu wählen, dass extrem kleine Mengen von fließfähigem Material (weniger als ein Mikroliter) ohne Rückfluss oder externe Verunreinigung ausgegeben werden können.
Alternativ kann chemisches Ätzen zum Erzeugen besserer Formen verwenden werden. Ein chemischer Nassätzprozess kann genauere Abmessungen als einige konventionelle Formbildungstechniken erzielen. Deshalb können viele der Vorteile von konventionellem Spritzguss weiterhin unter Verwendung von chemischem Ätzen realisiert werden.
Verpackung bei modifizierter Atmosphäre (Modified Atmospheric Packaging, MAP)
Unter Bezugnahme auf die 17A–17C soll nun die Verwendung von zwei Dispensierpatronen einer Ausführungsform eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung für Verpackung bei modifizierter Atmosphäre (MAP), die Verpackung von Waren in einer gesteuerten Atmosphäre beschrieben werden. Durch Verwendung von MAP kann die Haltbarkeit verpackter Waren durch Beseitigung schadenverursachender Elemente verlängert werden, die oft in gewöhnlichen Verpackungen zu finden sind. Selbst kleine Mengen Feuchtigkeit, wie zum Beispiel eine Menge von Wasser in Luft, können vorzeitiges Verderben oder Rosten von Direktprodukten verursachen. Andere Beispiele, die von MAP profitieren können, umfassen Blumen und Fleisch.
17A zeigt allgemein eine Ausführungsform eines MAP-Systems. Das MAP-System weist allgemein eine gesteuerte Atmosphärengasquelle 570, eine hermetisch abgedichtete Verpackung 500, die eine versiegelte Ware 510 umschließt, und eine Vakuumeinheit 560 auf. Das MAP-System umfasst ferner ein in einer Richtung wirkendes Einlassventil 520 und ein in einer Richtung wirkendes Auslassventil 530. Das Einlassventil 520 und Auslassventil 530 können ähnlich den oben beschriebenen Dispensierpatronen sein und können integriert mit der Verpackung 500 sein. Die gesteuerte Atmosphärengasquelle 570 kommuniziert mit dem Einlassventil 520 über einen ersten Absperrhahn 550. Ferner kommuniziert die Vakuumeinheit 560 mit dem Auslassventil 530 über einen zweiten Absperrhahn 540.
Wie in 17A gezeigt ist, wird das Originalatmosphärengas in der Verpackung 500 durch Schließen des ersten Absperrhahns 550, Öffnen des zweiten Absperrhahns 540 und Anlegen eines Vakuums mit der Vakuumeinheit 560 über das Auslassventil 530 entleert. Da das Auslassventil 530 sich zwischen der Verpackung 500 und der Vakuumeinheit 560 befindet, wird das Originalatmosphärengas in der Verpackung 500 aus der Verpackung 500 ohne einen jeglichen Rückfluss durch das Auslassventil 530 entfernt. Zusätzlich verhindert der geschlossene erste Absperrhahn 550, dass jegliche externe Verunreinigungen in die Verpackung 500 durch das Einlassventil 520 eintreten. Wenn das Atmosphärengas ausreichend aus der Verpackung 500 entfernt wurde, wird der zweite Absperrhahn 540 geschlossen.
17B zeigt die Füllung der Verpackung 500 mit geeigneten Gasen aus der gesteuerten Atmosphärengasquelle 570, indem der erste Absperrhahn 550 offen und der zweite Absperrhahn 540 geschlossen ist. Die Gase aus der gesteuerten Atmosphärengasquelle 570 werden der Verpackung 500 über den offenen Absperrhahn 550 und das in eine Richtung wirkende Einlassventil 520 zugeführt, bis die Verpackung 500 bis zu einem gewünschten Füllstand gefüllt ist. Auf diese Weise wird die Atmosphäre der Verpackung 500 gesteuert und die Haltbarkeit von in der Verpackung 500 enthaltenen Waren 510 kann verbessert werden. 17C zeigt das MAP-System, bei dem der erste Absperrhahn 550 und der zweite Absperrhahn 540 geschlossen sind, und die in der Verpackung 500 enthaltene gesteuerte Atmosphäre durch das Einlassventil 520 und das Auslassventil 530 für Transport und Lagerung der Waren 510 in der Verpackung 500 gehalten wird.
Es wird erkannt werden, dass die vorhergehenden Aspekte der Erfindung ein System zum Austeilen und Ausgeben eines breiten Bereichs fließfähiger Medien einschließlich Flüssigkeiten, Lösungen, Mischungen, Suspensionen, Dispersionen, Lotionen, Cremes, Gels und Salben bereitstellen. Diese fließfähigen Medien können entweder flüchtig oder nichtflüchtig, wässrig oder nichtwässrig, anorganisch oder organisch und/oder eine jegliche Kombination daraus sein. Bei geeigneter Materialauswahl für die in jeder speziellen Anwendung zu verwendenden Komponententeile findet die vorliegende Erfindung Anwendung als ein Dispensier- und Ausgabesystem für Fluids, die in einer jeglichen Industrie verwendet werden.
Das Dispensier- und Ausgabesystem schützt die fließfähigen Materialien vorteilhaft gegen die nachteiligen Auswirkungen von Verdampfung, Oxidation und Hydrolyse und verhindert vorteilhaft den Eintritt in das fließfähige Medium innerhalb des Dispensier- und Ausgabesystems von (1) Mikroorganismen wie zum Beispiel Einzellern, Hefe, Schimmeln, Bakterien und Viren; (2) Luft und einen oder mehreren ihrer Bestandteile wie zum Beispiel Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasser; (3) Staub, Rauche, Pollen und Filament- oder anderen Feststoffteilchen; (4) in der Luft schwebenden oder im Blut mitgeführten Pathogenen wie zum Beispiel HIV- oder Hepatitis-B-Viren; und/oder (5) die Verdampfung des fließfähigen Materials oder eines oder mehrerer seiner Bestandteile. Deshalb werden Filter, Antimikrobenschutzmittel, Antioxidanten und wasseranziehende Mittel nicht benötigt, wodurch wesentliche Vorteile in Form von erhöhter Reinheit des Materials, vereinfachtere Formulierung, Kostensenkung sowie eine Reduzierung von schädlichen oder gefährlichen Nebenreaktionen gewährleistet werden. Die Wirksamkeit des Systems wird von dem Moment an am deutlichsten, wenn das System geöffnet wird und seine ersten Inhalte über die Zeitspanne seiner Verwendung auf dem Markt ausgeteilt werden. Durch kontinuierliches Aufrechterhalten der Reinheit des fließfähigen Materials während Ausgabe ermöglicht das durch diese Erfindung verkörperte System den Vertrieb größerer Behälter, wodurch eine Kostensenkung pro Einheitsvolumen des Materials und eine Ausmaßwirtschaftlichkeit ermöglicht wird.
In den folgenden zwei Beispielen sind Beispiele dargestellt, die die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung gegen Virus- und Bakterienexposition zeigen.
Beispiel 1
Das folgende Beispiel beschreibt Details von Bakterienexpositionstest des Ausgabesystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, speziell das MICROBARRIER^TM Patronenmodell #WFIP1b SMC 97-62A des Unternehmens Waterfall.
Die Patronensystemauslegung soll die Ausgabe mehrerer Dosen fließfähiger Materialien zulassen und das Einfließen externer Verunreinigungen während und zwischen Ausgaben über verlängerte Zeitspannen verhindern.
Die mikrobiologische Bewertungen wurden durchgeführt, indem die Testpatrone an einer 60 ml Spritze gefüllt mit einem sterilen Wachstumsmedium angebracht wurde. Zum Simulieren von Gebrauch, wurde eine Aliquote von 1–3 ml des sterilen Wachstumsmediums jeden Tag durch die Testpatrone ausgegeben. Die Spitze der Patrone wurde dann durch Tauchen derselben in eine konzentrierte Bakteriensuspension verunreinigt. Die in dieser Untersuchung verwendeten Bakterien waren Brevundimonas diminuta (ehemals Pseudomonas diminuta) bei einer Konzentration von ungefähr 1 × 10⁸ koloniebildenden Einheiten pro ml (CFU/ml).
Jeden Tag wurde eine Aliquote des Fluids in der Spritze gesammelt und hinsichtlich des Vorliegens der Testorganismen analysiert. Die Untersuchung war ausgelegt, um mindestens 7 Tage lang ausgeführt zu werden, wurde jedoch auf eine Gesamtdauer von 21 Tagen verlängert. Die Ergebnisse wurden als "positiv" oder "negativ" abhängig davon eingestuft, ob der Expositionsorganismus in dem Analysefluid ermittelt wurde oder ob das Medium in der Spritze trüb wurde. Die Untersuchung bewertete 30 Patronen.
Prozedur
Die Testpatrone wurde durch Ethylenoxidgas vor der Prüfung sterilisiert. Sterilisierung wurden gemäß den folgenden Parametern durchgeführt:
Ethylenoxidsterilisierung

Präkonditionierung: minimal 30 Minuten
Temperatur: 52°C ± 2 °C.
Relative Feuchtigkeit: 55 ± 10%
Gaskonzentration: 600 mg/l
Aussetzungszeit: 4–5 Stunden
Entgasungszeit: minimal 48 Stunden bei 55°C ± 2C°.

Ungefähr 100 ml Sojabohnenkaseinaufschlussnährlösung (SCDB) wurden mit B.diminuta inokuliert und bei leichtem Schütteln bei 37 ± 2°C 24±4 Stunden inkubiert. Die Bakterienkultur wurden mit Nährlösung verdünnt, die 0,01% TWEEN^® 80 enthielt, um eine Konzentration von ungefähr 1 × 10⁸ CFU/ml zu erhalten. Die Oberflächenspannung von 1 × 10⁸ der Nährlösung mit 0,01 % TWEEN^® 80 betrug 42 ± 2 Dyn/cm. Eine neue Bakterienkultur wurde hergestellt und für jeden Testtag titriert. Diese neue Kultur wurden zum Verunreinigen der Spitzen der Patrone verwendet.
Eine sterile 60 ml Spritze wurde aseptisch mit ungefähr 60 ml Nährlösung mit 0,01 % TWEEN^® 80 (NBT) gefüllt. Innerhalb einer HEPA-gefilterten Haube wurde 1 ml des Analysefluids aus der Spritze in ein steriles Teströhrchen ausgeteilt. Diese Anfangsprobe war die Probe Zeit = 0 für diese Patrone. Nach Austeilen der 1 ml Aliquote wurde die Spritze aseptisch an der sterilen Testpatrone befestigt. Eine Aliquote von 1-3 ml der sterilen Nährlösung wurde dann aus der Spritze durch die Testpatrone ausgeteilt. Die Prozedur besagte, dass 1 ml ausgeteilt werden sollten, es war jedoch schwierig, die Menge von ausgeteiltem Fluid auf 1 ml zu steuern. Dies stellte eine Abweichung vom Testprotokoll dar. Nach Austeilen wurde die Spitze der Patrone durch Eintauchen derselben etwa einen halben Zoll in die Kultursuspension verunreinigt. Dreißig Einheiten wurden geprüft.
Die gesamte Einheit (Spritze und Patrone) wurde auf eine horizontale Oberfläche gestellt und bei Raumtemperatur (23 ± 3°C) 24 ± 2 Stunden inkubieren gelassen. Jeden Tag wurden die Probensammlungs-, Austeilungs- und Verunreinigungsschritte für jede Testeinheit wiederholt. Die Prüfung wurde ungefähr 21 Tage lang durchgeführt, außer wenn das Fluid in der Spritze trüb wurde, an welchem Punkt weitere Prüfung der Probe abgebrochen wurde.
Drei negative und drei positive Kontrollen wurden in das Testprogramm eingeschlossen. Die negativen Kontrollen bestanden aus sterilen Testeinheiten (60 ml Spritzen und Patronen), die in gleicher Weise wie die Testeinheiten hergestellt wurden, die Patronen hatten jedoch keine Auslassöffnungen. Die positiven Kontrollen bestanden aus sterilen Testeinheiten (60 ml Spritzen und Patronen), die in gleicher Weise wie die Testeinheiten hergestellt wurden, jedoch wiesen die Patronen einen Spalt in dem elastomeren Mantel auf, der Einlass- und Auslassöffnungen frei Expositionsbakterien aussetzte.
Die von der Spritze gesammelte Aliquote wurde qualitativ hinsichtlich Wachstum durch Inkubieren des gesammelten Fluids ungefähr 48 Stunden lang unter Schütteln bei 37±2°C analysiert. Eine visuelle Beobachtung wurde an dem Fluid nach Inkubation durchgeführt. Das Auftreten von Trübheit wurde als "positiv" oder "+" bewertet. Wenn keine Trübheit beobachtet wurde, wurde das Ergebnis als "negativ" oder "0" bewertet. Analyseröhrchen, die Wachstum zeigten, wurden für Isolierung auf Sojabohnenkaseinaufschlussnährlösung (SCDA) abgestrichen, um die Ermittlung des Expositionsorganismus zu bestätigen. Die SCDA-Platten wurden 24-72 Stunden lang bei 37±2°C inkubiert. Biochemische Bestätigung von B.Diminuta umfasste einen positiven Oxidasetest und eine negative Gram-Färbung.
Ergebnisse
Es wurde keine Verunreinigung in einer der dreißig Testeinheiten während der ersten Testwoche beobachtet. Die positiven Kontrollen waren positiv und die negativen Kontrollen waren negativ.
Es wurde keine Verunreinigung in einer der dreißig Testeinheiten während der zweiten Testwoche beobachtet.
Eine Probe (Nr. 18) war am Tag 16 positiv, daher wurde die Prüfung dieser Patrone abgebrochen. Das für die Trübheit im Röhrchen verantwortliche Wachstum wurde geprüft und es wurde biochemisch als B.diminuta bestätigt. Keine Verunreinigung wurde in einer der anderen neunundzwanzig Testeinheiten während der dritten Testwoche beobachtet. Die positiven und negativen Kontrollen blieben in der dritten Woche gleich.
Die MICROBARRIER^TM Patrone für Dispensier- und Ausgabesysteme mehrerer Dosen fließfähiger Materialien ist ausgelegt, um den Einfluss externer Verunreinigungen während und zwischen Ausgaben zu verhindern.
Das Potential für bakterielle Verunreinigung ist ein Problem für Dispensiervorrichtungen, insbesondere für Mehrverwendungsprodukte, die über verlängerte Zeitspannen verwendet werden.
Die Auswahl von Brevundimonas diminuta als den Expositionsorganismus basierte auf seiner kleinen Größe bei Wachstum unter gesteuerten Bedingungen. Bei richtiger Züchtung werden viele Brevundimonas Organismen durch 0,45 μm Membranfilter hindurchgehen. Die kleine Größe des Organismus stellt eine harte bakterielle Exposition für die Testpatronen dar. Die schnelle Beweglichkeit dieses Flagellin aufweisenden Expositionsorganismus, sowie sein Besitz einer Sinneseinrichtung, der den Organismus zu Nährsubstanzen treibt, verstärkt die Härte der Testherausforderung. B. diminuta is auch der gewählte Organismus zum Durchführen von Membranfilterbestätigungsprüfung für pharmazeutische Prozesse.
Der Oberflächenspannungsbereich für Blut und Körperfluids beträgt ungefähr 42-60 Dyn/cm. Deshalb wurde zum Simulieren der Befeuchtungscharakteristiken von Blut und Körperfluids die Oberflächenspannung der Expositionssuspension angepasst, um sich dem unteren Ende dieses Oberflächenspannungsbereichs anzunähern (42 ± 2 Dyn/cm).
Die Auswahl täglicher Austeilung des Nährmediums stellt eine harte Herausforderung dar. Die tägliche Verunreinigung mit einer neuen Kultur und die 24 Stunden zum Zulassen von Wachstum durch den Mechanismus ist härter als ein Test, der nur häufige Austeilungsschritte beinhaltet.
Zusammenfassung
Die MICROBARRIER^TM-Patronen, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, wurden täglich für 21 Tage mit Brevundimonas diminuta herausgefordert, einem kleinen, beweglichen Bakterium. Die Expositionstestprozedur besteht aus (1) Austeilen von Nährmitteln über die Patrone, (2) Verunreinigung der Patronenspitzen durch Eintauchen derselben in eine konzentrierte bakterielle Suspension (10³ CFU/ml) und (3) Stellen jeder Patrone und Spritze auf eine horizontale Oberfläche für 24 Stunden Inkubation bei 23 ± 2°C. Die Patrone lieferte 14 Tage lang vollständige Sterilität. Über eine dreiwöchige Zeitspanne ließ nur eine von 30 Einheiten Organismen wieder wachsen. Dies entspricht einer 100% effektiven Sperre für die Wochen eins und zwei, und einer 97%-effektiven Sperre für Woche drei.
Die einzigartige Auslegung der Vorrichtung gestaltet Vergleich mit anderen konventionellen Mikrobensperren schwierig. Die Vorrichtung arbeitete jedoch vergleichbar oder besser als es im Labor für 0,45 gm mikroporöse Membrane zu beobachten ist.
Beispiel 2
Das folgende Beispiel beschreibt Details für Virusexpositionstest des Ausgabesystems einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, speziell das MICROBARRIER^TM Patronenmodell #WFIP1b SMC 97-62A des Unternehmens Waterfall.
Die Patronensystemauslegung soll die Ausgabe mehrerer Dosen fließfähiger Materialien zulassen und das Einfließen externer Verunreinigungen während und zwischen Ausgaben über verlängerte Zeitspannen verhindern.
Die mikrobiologische Bewertung wurde durchgeführt, indem die Testpatrone an einer 60 ml Spritze gefüllt mit einem sterilen Wachstumsmedium angebracht wurde. Zum Simulieren von Gebrauch, wurde eine Aliquote von 1-3 ml des sterilen Wachstumsmediums jeden Tag durch die Testpatrone ausgegeben. Die Spitze der Patrone wurde dann durch Tauchen derselben in eine konzentrierte Bakteriensuspension verunreinigt. Die Virussuspension bestand aus dem Bakteriophagen ΦX174 und wurde bei einer Konzentration von ungefähr 1 × 10⁸ plaquebildenden Einheiten pro ml (PFU/ml) zubereitet.
Jeden Tag wurde eine Aliquote des Fluids in der Spritze gesammelt und hinsichtlich des Vorliegens der Testorganismen analysiert. Die Untersuchung war ausgelegt, um mindestens 7 Tage lang ausgeführt zu werden, wurde jedoch auf eine Gesamtdauer von 21 Tagen verlängert. Die Ergebnisse wurden als "positiv" oder "negativ" abhängig davon eingestuft, ob der Expositionsorganismus in dem Analysefluid ermittelt wurde. Die Untersuchung bewertete 30 Patronen.
Prozedur
Die Testpatrone wurde durch Ethylenoxidgas vor der Prüfung sterilisiert. Sterilisierung wurde gemäß den folgenden Parametern durchgeführt.
Ethylenoxidsterilisierung

Präkonditionierung: minimal 30 Minuten
Temperatur: 52°C ± 2 °C.
Relative Feuchtigkeit: 55 ± 10%
Gaskonzentration: 600 mg/l
Aussetzungszeit: 4-5 Stunden
Entgasungszeit: minimal 48 Stunden bei 55°C ± 2C°.

Der ΦX174 Bakteriophage wurde durch Inokulieren von ungefähr 100 ml Nährlösung mit E.coli und Inkubieren für ungefähr 6-18 Stunden bei 37 ± 2°C unter schnellem Schütteln bei ungefähr 200–250 UpM zubereitet. Eine 1/100 Verdünnung der Kultur wurde zubereitet und bei 37±2°C inkubiert. Die Kultur wurde etwa 4 Stunden lang auf eine Dichte = 2–4 × 10⁸ CFU/ml wachsen gelassen. Diese Zelldichte entspricht einer optischen Dichte von 0,3–0,6 bei 640 nm. Die Bakterienkultur wurde mit 5–10 ml des ΦX174 Bakteriophagenansatzes (ATCC Nr. 13706-BI) inokuliert. Das Verhältnis von Bakteriophage zu Bakterienzelle betrug 0,1 zu 2,0. Die Suspension wurde ungefähr 1 bis 5 Stunden unter schnellem Schütteln bei 37 ± 2°C inkubiert. Vollständige Lyse der Wirtsbakterien erfolgte, als sich die Nährlösung klärte. Die Virussuspension wurde bei 10000 × G 40 Minuten lang zentrifugiert. Der Überstand wurde durch einen sterilen 0,22 μm Filter gefiltert, um den Wirtszellenabfall zu entfernen. Die Bakteriophagenexpositionssuspension wurden dann durch Verdünnen des Phagenansatzes in einer sterilen Nährlösung mit 0,01 % TWEEN^® 80 zum Liefern einer Expositionskonzentration von ungefähr 1 × 10⁸ PFU/ml zubereitet. Die Oberflächenspannung der Nährlösung mit 0,01 % TWEEN^® 80 war 42 ± 2 Dyn/cm. Der Titer der Kultur wurde für jeden Prüfungstag bestimmt.
Eine sterile 60 ml Spritze wurde aseptisch mit ungefähr 60 ml Nährlösung mit 0,01% TWEEN^® 80 (NBT) gefüllt. Innerhalb einer HEPA-gefilterten Haube wurde 1 ml des Analysefluids aus der Spritze in ein steriles Teströhrchen ausgeteilt. Diese Anfangsprobe war die Probe Zeit = 0 für diese Patrone. Nach Austeilen der 1 ml Aliquote wurde die Spritze aseptisch an der sterilen Testpatrone befestigt. Eine Aliquote von 1-3 ml der sterilen Nährlösung wurde dann aus der Spritze durch die Testpatrone ausgeteilt. Die Originalprozedur besagte, dass 1 ml ausgeteilt werden sollten. Nach Austeilen wurde die Spitze der Patrone durch Eintauchen derselben etwa einen halben Zoll in die Kultursuspension verunreinigt. Dreißig Einheiten wurden geprüft.
Die gesamte Einheit (Spritze und Patrone) wurde auf eine horizontale Oberfläche gestellt und bei Raumtemperatur (23 ± 3°C) 24 ± 2 Stunden inkubieren gelassen. Jeden Tag wurden die Probensammlungs-, Austeilungs- und Verunreinigungsschritte für jede Testeinheit wiederholt. Die Prüfung wurde ungefähr 21 Tage lang durchgeführt, außer wenn die Plaqueanalyse konsistente Virusverunreinigung anzeigte, an welchem Punkt weitere Prüfung für die positive Probe abgebrochen wurde.
Drei negative und drei positive Kontrollen wurden in das Testprogramm eingeschlossen. Die negativen Kontrollen bestanden aus sterilen Testeinheiten (60 ml Spritze und Patronen), die in gleicher Weise wie die Testeinheiten hergestellt wurden, die Patroneneinheiten hatten jedoch keine Auslassöffnungen. Die positiven Kontrollen bestanden aus sterilen Testeinheiten (60 ml Spritzen und Patronen), die in gleicher Weise wie die Testeinheiten hergestellt wurden, jedoch wiesen die Patronen einen Spalt in dem elastomeren Mantel auf, der Einlass- und Auslassöffnungen frei Expositionsviren aussetzte.
Die aus der Spritze während des Probensammelschritts gesammelte Aliquote wurde bezüglich des Vorliegens von ΦX174 analysiert, indem die 1 ml Aliquote in 3 ml geschmolzenes (45 ± 2°C) Top Agar (TOPA) gegeben wurde. Ungefähr 2 Tropfen E.coli wurden dem geschmolzenen Top Agar hinzugefügt, das dann über die Oberfläche einer Bottom Agar-Platte gegossen und verfestigen gelassen wurde. Die Platten wurden bei 37 ± 2°C 18–24 Stunden lang inkubieren gelassen. Die Ergebnisse wurden als "positiv" oder "negativ" abhängig davon bewertet, ob der Expositionsorganismus im Analysefluid ermittelt wurde. "Positiv" zeigt das Vorliegen deutlicher Plaques und "negativ" zeigt an, das Plaques aufgrund von ΦX174 nicht zu sehen waren.
Ergebnisse
Analyseergebnisse aus der ersten Woche zeigten negative Ergebnisse für die negativen Kontrollen und positive Ergebnisse für die positiven Kontrollen. In fünf der Testpatronen wurden sechs positive Ergebnisse beobachtet. Diese deutlichen Durchbrüche enthielten nur vier plaquebildende Einheiten oder weniger pro Probe. Keine Durchbrüche erfolgten an nachfolgenden Tagen für die selbe Probenpatrone.
Daten von Woche zwei zeigten ähnliche Ergebnisse für die Testpatronen. Drei Patronen und vier Analysen zeigten Plaques. Alle Testproben erzeugten Werte von drei PFU oder weniger, die wahrscheinlich "Grundlinien"-Schwankungen darstellen. Bei Analysierung an Tag eins, zeigten alle drei positiven Kontrollen Plaques. Die Anzahlen von Plaques waren zu groß, um gezählt zu werden, und die Tests an positiven Kontrollen wurden abgebrochen. Eine der negativen Kontrollen zeigte Plaques in Analysen von an drei aufeinanderfolgenden Tagen genommenen Proben, obwohl die Werte dieser niedrig waren und zwischen einer und fünf Plaques schwankten.
Daten von Woche drei zeigte nur eine Probe mit einer positiven Plaqueanalyse und diese enthielt nur eine einzige Plaque. An den Tagen 17 und 18 wurden keine Proben analysiert. Deshalb wurden weniger tatsächliche Analysen in Woche drei durchgeführt. Die Anzahl von Testpatronen mit deutlichem Durchbruch durch Viren war jedoch niedriger als in Woche zwei. Alle drei der negativen Kontrollen demonstrierten Virusdurchbruch. Eine von diesen, die negative Kontrolle Nr. 3, wies deutlichen Durchbruch auf, wie sowohl durch höhere Mengen von Virus, als in den Testpatronen zu finden war, als auch durch das Vorliegen von Viren an aufeinanderfolgenden Tagen der Probenahme gezeigt wurde.
Bei Zusammenfassung der Ergebnisse der drei Wochen, wurden Plaques in Analysen von acht der Patronen bei elf getrennten Anlässen beobachtet. Sechs der Patronen zeigten eine einzige positive Analyse; eine Patrone wies zwei Positive auf und eine Patrone hatte drei Positive. Sechs der elf positiven analysierten Patronen wiesen nur eine Plaque auf, eine von den elf Positiven hatte zwei Plaques, drei der elf Positiven hatten drei Plaques und eine wies vier Plaques auf.
Es sollte festgestellt werden, dass der Expositionsorganismus ΦX174 nicht in Testsystemen wachsen wird und unbeweglich ist. Folglich kann er Eintritt zu Testaliquoten nur auf zwei Arten erhalten: durch in der Luft schwebenden Kontakt während Analysen, d. h. über Fluidaspiration, wodurch Virusorganismen in der Luft dispensiert werden und die Analyseplatte berühren und/oder über der Patrone durch Diffusion übertragen werden. Die relativ niedrige Anzahl von in dieser Untersuchung beobachteten Plaques beruhte jedoch wahrscheinlich auf Querkontamination mit stark verunreinigten Spritzen und Einrichtungen.
Tabelle 3 fasst den deutlichen Virusdurchbruch von acht Testpatronen zusammen, die mit ΦX174 Bakteriophage herausgefordert wurden. In allen Fällen ist die Anzahl beobachteter Plaques vier oder weniger. Da die beobachteten Analysemengen niedrig sind und nicht an nachfolgenden Tagen wieder auftreten, wird angenommen, dass die niedrige Anzahl von in den Testproben analysierten Plaques von Umgebungsverunreinigungen stammt. Der Testvirus ist sehr stabil und überlebt Trocknen gut. Die Testproben wurden in einem offenen Labor gehalten und täglich gehandhabt. Die beobachtete Verunreinigungshöhe sank, als größere Mühe auf die Beseitigung von Querkontamination angewendet wurde.
Während Woche drei zeigte nur eine einzige Testpatrone Virusdurchbruch und die Analyse zeigt nur einen einzigen Plaque. Außerdem demonstrierten keine Testproben Durchbrüche an aufeinanderfolgenden Tagen, wie es zu erwarten wäre, wenn der Virus tatsächlich die Patrone durchquert hätte.
DEUTLICHE VIRUSDURCHBRÜCHE TABELLE 3
Tabelle 4 fasst den deutlichen Virusdurchbruch aller drei negativen Kontrollpatronen zusammen. Die Auslassöffnungen dieser Patronen wurden mit Silikondichtungsmittel blockiert. Die negative Kontrolle Nr. 1 zeigte keinen Durchbruch von der Initiierung der Exposition bis Tag 10 sowie an Tagen 14, 16 und 19 bis 21. Die negative Kontrolle Nr. 2 zeigt keinen Durchbruch bis zu den Tagen 20 und 21. An diesen Tagen wurden niedrige Analysewerte ähnlich den in den Testpatronen gefundenen beobachtet. Die letzte negative Kontrolle Nr. 3 wurde als positiv an den Tagen 19, 20 und 21 analysiert. Obwohl die Anzahl von beobachteten Plaques beträchtlich höher war, als sie in den anderen Patronen zu finden war, ist sie mehrere Größenordnungen kleiner als die Analysen der drei positiven Kontrollen, bei denen Durchbruch am Tag 1 erfolgte. Außerdem sanken die Analysewerte sukzessive über die drei Tage. Die Menge von ermittelbarem Virus fiel zweiundzwanzigfach über die drei Tage. Wenn der Virus über die Patrone in das Spritzenreservoir diffundieren würde, sollte die Anzahl von Plaques in der Analyse konstant bleiben oder im Laufe der Zeit ansteigen.
DEUTLICHE VIRUSDURCHBRÜCHE TABELLE 3 [sic]
Diskussion
Die MICROBARRIER^TM-Patrone für Dispensier- und Ausgabesysteme für mehrere Dosen fließfähiger Materialien ist ausgelegt, um den Einfluss externer Verunreinigungen während und zwischen Ausgaben zu verhindern.
Das Potential für Virusverunreinigung ist ein Problem für Dispensiervorrichtungen, insbesondere für Produkte mit Mehrfachverwendung, die über längere Zeitspannen verwendet werden.
Die Auswahl eines Virusmodells zum Bewerten der Wirksamkeit der Sperreigenschaften der Patrone gegen im Blut getragene Pathogene ist wichtig. Es bestehen Probleme verknüpft mit der Verwendung der tatsächlichen im Blut getragenen Pathogene als Testorganismen. HEV und HCV können nicht im Labor gezüchtet werden. HIV stellt eine beträchtliche Sicherheits- und Haftungserwägung aufgrund seines hohen Infektionspotentials und Anforderungen für extreme und teure Sicherheitsmaßnahmen dar.
Deshalb wurde ein Modell für im Blut getragene Pathogene untersucht. Die idealen Eigenschaften eines Ersatzpräparats umfassten kleine Größe, kugelförmige oder polyedrische (runde) Morphologie, Umgebungsstabilität, niedrige oder keine Ansteckungsgefahr für Menschen, hohe Analyseempfindlichkeit, schnelles Wachstum und hoher Titer. Der ΦX174 Bakteriophage wurde als das am stärksten geeignete Ersatzpräparat für die genannten im Blut getragenen Pathogene ausgewählt, da es alle dieser Kriterien erfüllt. Der ΦX174 Bakteriophage hat keine Umhüllung und weist eine Größe von 25-27 nm auf, ähnlich zu HCV, dem kleinsten Pathogen, hat eine ikosaedrische oder beinahe kugelförmige Morphologie ähnlich allen drei genannten Viruspathogenen, zeigt hervorragende Umweltstabilität, ist nicht ansteckend für Menschen, hat eine Erfassungsgrenze, die sich einem einzigen Viruspartikel annähert, wächst sehr schnell, wobei Analyseergebnisse in so kurzer Zeit wie 12 Stunden abgelesen werden können, und kann gezüchtet werden, um sehr hohe Titer ähnlich HBV, dem am stärksten konzentrierten genannten Pathogen zu erreichen.
Tiervirusersatzpräparate werden nicht verwendet, da sie spezielle Zellkultur- und Enzymanalysetechniken erfordern. Zusätzlich ist die Stabilität der meisten der Tierviren weniger als erwünscht und Plattenkultureffizienz ist niedrig oder unbekannt.
Trotz der Vielzahl von Virusbelägen oder Oberflächen, d. h. lipophil, hydrophil, etc., agieren sie allgemein ähnlich in Sperr- oder Eindringungstests. Dies liegt darin begründet, dass Viren die Ladung der Flüssigkeit annehmen, in der sie suspendiert sind und normalerweise mehr durch das Flüssigkeitsvehikel als durch ihre eigenen physikalischen oder chemischen Eigenschaften beeinflusst werden.
Der Oberflächenspannungsbereich für Blut und Körperfluids beträgt etwa 42-60 Dyn/cm. Deshalb wurde zum Simulieren der Befeuchtungscharakteristiken von Blut und Körperfluids die Oberflächenspannung der bakteriellen und Virusexpositionssuspensionen angepasst, um sich dem unteren Ende dieses Oberflächenspannungsbereichs anzunähern [42 ± 2 Dyn/cm].
Zusammenfassung
Im Verlauf der dreiwöchigen Testzeitspanne wurden 30 an Spritzen angebrachte MIKROBARRIER^TM-Testpatronen von Waterfall täglich mit ΦX174 (= 10⁸ PFU/ml) herausgefordert. Die Reservoirlösungen in der Spritze wurden bezüglich ΦX174 täglich unter Verwendung einer Plaqueanalyseprozedur geprüft, in der E.coli verwerden wurde. Acht der 30 Patronen wiesen eine bis vier Plaques an einem oder mehreren Tagen auf. Dies entspricht einer deutlich ersichtlichen Sperrleistung von 73%. Keine der Testproben wurde jedoch an aufeinanderfolgenden Tagen als positiv analysiert und keine der Proben zeigte mehr als vier Plaques in einer jeglichen Analyse. Im Vergleich war die Anzahl von Plaques in jeder der drei positiven Kontrollen zu zahlreich zu zählen (> 300 PFU). Es wird angenommen, dass diese acht positiven Testergebnisse auf Umweltverunreinigungen zurückzuführen sind, die einen Grundlinienfehler darstellen. Als Positive festgestellt und Daten analysiert wurden, wurden bedeutende zusätzliche Umweltkontrollen realisiert. Die Anzahl von positiv hinsichtlich Plaque geprüften Patronen verlief von fünf in Woche eins, zwei in Woche zwei und einer Patrone in Woche drei. Die Testpatrone in Woche drei enthielt nur eine einzige Plaque. Es ist schwierig, den Durchgang nur eines einzigen Viruspartikels durch eine Patrone zuzulassen. Umgekehrt ist es relativ einfach, ΦX174 in Aerosolform zu vernebeln und eine sehr kleine Anzahl von viralen Partikeln den Probenentnahmeprozess verunreinigen und kleine Anzahlen von Plaques erzeugen zu lassen.
Darüber hinaus zeigt das Vorliegen von Viren in den Reservoirlösungen der negativen Kontrollpatronen, deren Einlass- und Auslassöffnungen mit Silikon verstopft wurden, dass die Viruspartikeln in der Luft schwebend waren und nicht die Patrone durchbrachen. Deshalb wird angenommen, dass die positiven Ergebnisse von Testproben bei Analysen aus Umweltverunreinigungen resultierten, und dass die MIKROBARRIER^TM-Patronen von Waterfall 100% wirksame Sperren beim Verhindern des Eintritts von Viruspartikeln im Verlauf der gesamten dreiwöchigen Testzeitspanne darstellen.
Im Vergleich können beim Testen mit dem gleichen Virus über nur 60 Minuten solche Sperren wie chirurgische Handschuhe und Kondome von Partie zu Partie variieren und eine Sperrleistung in einem Bereich von weniger als 50% bis zu 100% aufweisen.
Anwendungen
Verschiedene fließfähige Materialien können Nutzen aus dem verunreinigungsfreien Ausgabesystem der vorliegenden Erfindung ziehen, einschließlich (1) Blut und Blutprodukte; (2) Gewebe- und Organperfusion; (3) human- und tiermedizinische Arzneimittel, sowohl rezeptpflichtige als auch frei erhältliche Produkte, einschließlich Augen- und Linsenpflegelösungen; (4) in vitro und in vivo vorliegende Diagnosemittel, (5) biologische Mittel, (6) persönliche Pflegemittel einschließlich Kosmetika und Düften; Flüssigkosmetika für die Pflege und Behandlung von Haut, Haaren und Nägeln, Shampoos; Haarfärbemitteln; Gesundheits- und Schönheitspflegeprodukte; (7) heiße und kalte Nahrungsmittel, Getränke, Nahrungsergänzungsstoffen und Vitaminen; und (8) Handels-, Instituts-, Labor- und Industriechemikalien, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf chemische Reagenzien, Reinigungsmittel, photographische Lösungen, Klebstoffe, Farben, Lacke, Schmiermittel und Brennstoffe.
Medizinisch
Es wird angenommen, dass Vorrichtungen zum Transportieren medizinischer Fluids von der vorliegenden Erfindung profitieren werden. Katheter und Spritzen sind Beispiele solcher Vorrichtungen. Diese Vorrichtungen werden gewöhnlich zum Transportieren von wässrigen Lösungen, Blut, Plasma, Impfstoffen und anderen medizinischen Fluids in den menschlichen Körper verwendet. Eine mit der Zuführung medizinischer Fluids verknüpfte, gut bekannte Gefahr besteht darin, dass die Quelle verunreinigt werden kann und anschließend dem Patienten verabreicht wird. Verunreinigung der Quellenversorgung verursacht wirtschaftliche Verschwendung, es ist jedoch wesentlicher, dass das verunreinigte Fluid dem Patienten verabreicht werden kann. In dem Fall des Transports von Blut ist der Schaden besonders akut, da Blut durch lebensbedrohliche Pathogene wie zum Beispiel den HIV- oder Hepatitis-B-Viren infiziert sein kann. Durch Verwendung der Ausgabepatrone der vorliegenden Erfindung kann das Risiko einer Verunreinigung der Quelle dramatisch reduziert werden. Zusätzlich liefert die vorliegende Erfindung einen wirtschaftlichen Nutzen, da die Quellenversorgung nach Öffnung wieder verwendet werden kann, wodurch die Abfallmenge reduziert wird.
Es wird auch angenommen, dass das Austeilen medizinischer Stoffe höherer Viskosität von der vorliegenden Erfindung profitieren wird. Zum Beispiel können transdermale Schmerzmittel, die in der Behandlung von Rheuma verwendet werden, in Form dicker Lotionen oder Salben verabreicht werden. Wenn diese Stoffe ausgeteilt werden, können sie durch externe Mikroben und Partikeln verunreinigt werden. Daher besteht ein Bedarf an einem wirksamen Dichtungsmechanismus für die Austeilung medizinischer Materialien hoher Viskosität. Das Dispensiersystem der vorliegenden Erfindung erfüllt diesen Bedarf, und darüber hinaus können medizinische Stoffe ohne Konservierungsstoffe umformuliert werden, da Luft und andere in der Luft schwebende Mikroben am Eindringen in die fluiddichte Dichtung gehindert werden.
Augen- und Linsenpflegelösungen
Die Verwendung des genannten Dispensier- und Ausgabesystems ermöglicht Umformulierung der genannten fließfähigen Medien ohne Konservierungsstoffe oder andere Schutzzusätze, was den therapeutischen Effekt eines human- oder tiermedizinischen Arzneimittels erleichtert. Zum Beispiel ist es gut bekannt, dass Konservierungsstoffe schädliche Nebenwirkungen haben können. Derzeit in Augen- und Linsenpflegelösungen verwendete Konservierungsstoffe verursachen Giftigkeitsreaktionen und/oder allergische Reaktionen in Augengeweben. Es ist bekannt, dass Konservierungsstoffe in Rezeptaugenpflegeprodukten nachteilig die Heilungsrate nach Operationen von Augengeweben beeinflussen. Die vorhergehend aufgeführten Aspekte der vorliegenden Erfindung liefern die Vorteile eines mehrere Dosen ausgebenden Systems, bei dem ein Arzneimittel einem Endbenutzer ohne die Notwendigkeit chemischer Konservierungsstoffe oder anderer Mittel zugeführt werden kann, die zum Schützen einer Substanz gegen Verschlechterung aufgrund des Eintritts von Luft und in der Luft schwebenden Verunreinigungen erforderlich sind.
Industrie-, Handels-, Instituts- & Laborchemikalien
Die vorhergehend genannten Vorteile der Erfindung sind nicht auf Arzneimittel begrenzt, sondern liefern stattdessen andere Nutzen auch beim Austeilen von Industriechemiefluids, photographischen Lösungen, Seifen und Reinigungsmitteln, Farben, Lacken, Klebstoffen und ähnlichen Substanzen. Das vorliegende System hält Fluids vorteilhaft frei von Verunreinigungen durch Luft, in der Luft schwebenden Feststoffteilchen wie zum Beispiel Staub, Fasern, etc. und in der Luft schwebenden Mikroben. Schutzfilter, antimikrobieller Schutzmittel, Antioxidanten und wasseranziehende Mittel werden nicht benötigt. Deshalb liefert das genannte Dispensier- und Ausgabesystem bei richtiger Handhabung wesentlichen Nutzen für ein Fluid durch Ermöglichen erhöhter Reinheit, vergrößerter Leichtigkeit und Effizienz von Formulierung und Produktion, Kostensenkung und einer Reduzierung schädlicher Nebenwirkungen.
Photographische Lösungen
Die Neuformulierung von Photoentwicklungsmitteln ohne Antioxidanten zum Beispiel würde wesentliche Vorteile hinsichtlich Effizienz und kostenwirksameren Formulierungen gewährleisten. Das vorliegende System hält Photolösungen vorteilhaft frei von Verunreinigungen durch in der Luft schwebende Feststoffteilchen wie zum Beispiel Staub, Fasern, etc. und beseitigt darüber hinaus die Notwendigkeit mechanischer Filter oder die Hinzufügung antimikrobieller Schutzmitteln, Antioxidanten und wasseranziehender Mittel.
Handels- und Institutsseifen sowie Reinigungsmittel
Es ist bekannt, dass in Instituts- und Restaurantumgebungen verwendete Reinigungsmittel anfällig für das Wachstum von Hefen und Schimmeln sind, selbst wenn keimtötende Mittel verwendet werden. Natürlich auftretende Mutationen machen einige Präparate resistent gegen die Wirkung des keimtötenden Mittels, was zu Stämmen führt, die resistent gegen keimtötende Mittel sind. Die vorhergehend genannten Vorteile des vorliegenden Systems machen die Verwendung von keimtötenden Mitteln unnötig, wodurch die benötigten sanitären Bedingungen und Freiheit von Verunreinigung durch Mikroorganismen gewährleistet wird.
Nahrungsmittel und Getränke
Tomatenketchup ist ein saures Medium und ein schlechter Nährboden für das Wachstum von Mikroben. Deshalb ist es nicht erforderlich, Konservierungsstoffe hinzuzufügen. Bei Kontakt mit Luft oxidiert Tomatenketchup jedoch und wird schwarz. Das Ketchup verdampft ferner unter Bildung einer unhygienischen Verkrustung um die Lippe des Behälters herum. Essbare Öle und Weine sind zusätzliche Beispiele der schädlichen Auswirkungen der Oxidation auf Nahrungsmittel und Getränke. Sauerstoff in Luft verursacht, dass die Öle ranzig werden. Die vorgenannten Vorteile des hier beschriebenen Systems liefern den benötigten Schutz gegen Verdampfung und Oxidation, die durch die Nahrungsmittel und Getränke benötigt werden.
Während die Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was momentan als die praktischsten und am stärksten bevorzugten Ausführungsformen angesehenen wird, soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken soll, die in den anliegenden Ansprüche eingeschlossen sind. Ferner wird jede der hier genannten Verweisstellen hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.
Zum Beispiel gibt es viele andere äquivalente Verfahren zum Anbringen der Dispensierpatrone der Erfindung an Faltbehältern. Klebstoffe, epoxidharzhaltige Pasten, Ultraschallschweißungen, andere mechanische Mittel und eine jegliche Anzahl anderer gut bekannter Hilfsmittel sind alle zu diesem Zweck erhältlich. Die Verfahren zum Befestigen des elastomeren Mantels und Verteilen von Auslassöffnungen an dem Ausgabeblock können auch wie gewünscht ausgeführt werden. Dementsprechend werden Personen mit gewöhnlichen Kenntnissen in diesem Gebiet verstehen, dass alle solche äquivalenten Strukturen in den Umfang der folgenden Ansprüche einzuschließen sind.

Claims

Verpackungssystem zum Verpacken von Waren, umfassend: einen Behälter zum Halten der Waren; ein in einer Richtung wirkendes Auslassventil (530) in Fluidkommunikation mit dem Behälter; und ein in einer Richtung wirkendes Einlassventil (520) in Fluidkommunikation mit dem Behälter; eine gesteuerte Atmosphärengasquelle (570) in Fluidkommunikation mit dem Einlassventil; und eine Vakuumeinrichtung (560) in Fluidkommunikation mit dem Auslassventil (530).
System nach Anspruch 1, bei dem das gesteuerte Atmosphärengas ein Gas aufweist, das aus der aus Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasserstoff und Wasserdampf bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, das ferner einen ersten Absperrhahn (550) in Fluidkommunikation mit dem Einlassventil (520) und der gesteuerten Atmosphärengasquelle (570) und einen zweiten Absperrhahn (540) in Fluidkommunikation mit dem Auslassventil (530) und der Vakuumeinrichtung (560) aufweist.
Verfahren für Verpackung bei modifizierter Atmosphäre zum Verpacken von Waren in einem Behälter, umfassend: Entfernen von Atmosphärengas in dem Behälter durch Zuführen eines Vakuums zu dem Behälter über ein Einwegeauslassventil (530) in Fluidkommunikation mit dem Behälter; und Zuführen eines gesteuerten Atmosphärengases zum Behälter durch ein Einwegeeinlassventil (520) in Fluidkommunikation mit dem Behälter.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend: Verschließen eines ersten Absperrhahns (550) in Fluidkommunikation mit dem Einlassventil (520) und Öffnen eines zweiten Absperrhahns (540) in Fluidkommunikation mit dem Auslassventil (530) vor Entfernung des Atmosphärengases in dem Behälter; und Öffnen des ersten Absperrhahns (550) und Schließen des zweiten Absperrhahns (540) nach Entfernen des Atmosphärengases im Behälter und vor Zuführung des gesteuerten Atmosphärengases.