FI112918B - Sovitelma nesteen siirtämiseksi - Google Patents

Description

112918

Sovitelma nesteen siirtämiseksi

Esillä oleva keksintö liittyy mäntien parannuksiin nesteen siirtämiseksi sylinteri-mäisissä kammioissa, erityisesti injektioruiskuissa. Vielä erityisemmin liittyy kek-5 sintö injektioruiskuissa käytettävän männän parannettuun muotoon, mikä antaa mainituista ruiskuista annostelluille valmisteille parannetun mittaus- ja annostelutark-kuuden.

Injektioruiskuissa käytetyt männät on tavallisesti valmistettu kumista tai vastaavas-10 ta, joustavat ominaisuudet omaavasta muoviaineesta. Tällaisia mäntiä valmistettaessa toinen tai kummatkin päätypinnat tehdään tasaisiksi ja suoraan kulmaan männän pituusakselin suhteen. Tasaiset päätypinnat on myös usein varustettu lukuisilla pienillä ulkonemilla estämään mainittuja pintoja tarttumasta yhteen mäntien valmistuksen ja käsittelyn aikana.

15

Kun tällainen mäntä työnnetään injektioruiskun putkeen, muuttaa se muotoaan ja puristuu kokoon. Tämä johtuu siitä, että putken sisähalkaisijan on oltava pienempi kuin männän ulkohalkaisija takaamaan hyvä männän ja putken sisäseinämän välinen tiiveys. Kun mäntä täten muuttaa joustavasti muotoaan, sen alkuaan tasaiset . 20 päätypinnat saavat nyt koveran muodon, jolloin päätypintojen keskusta on syvem mällä kuin mainitun pinnan reuna-alueet.

Männän päätypinnan ei tasossa oleva muoto aiheuttaa mittaustarkkuuden vähenemän kun mäntää siirretään tietty etäisyys annostelemaan määrättyä määrää nes-i 25 temäistä valmistetta.

Koveruus on tavallisesti suuruusluokkaa 0,1 mm. Männän paikoiltaan siirtymä mi-: tattaessa nesteannosta on usein 1 mm. Täten on nähtävissä, että männän koveruus voi aiheuttaa jopa 10 %:n mittausvirheen. Tätä suuruusluokkaa oleva virhe ei yleen-30 sä ole hyväksyttävissä.

a · Tämä ongelma pahenee kaksoiskammiotyyppisissä injektioruiskuissa. Kuten tunnet-tua, käsittävät nämä ruiskut etukammion, joka tavallisesti sisältää ruiskutettavan : valmisteen kiinteän aineosan, ja taaemman kammion, joka tavallisesti sisältää mai- 35 nitun valmisteen nestemäisen aineosan. Nämä kammiot ovat liikkuvan etumännän erottamia ja taaemman kammion takapää on suljettu liikkuvalla takamännällä. Kun 112918 2 aineosat on sekoitettava, liikutetaan takamäntää eteenpäin, ja tällä liikkeellä aikaansaatu paine välittyy oleellisesti kokoonpuristumattoman nesteen välityksellä etu-mäntään, joka puolestaan liikkuu eteenpäin. Tämä etumännän eteenpäisliike avaa ohitusyhteyden, niin että takakammion neste saadaan takamännän liikkeellä virtaa-5 maan etukammioon ja sekoittumaan kiinteään aineosaan muodostamaan ruiskutettava valmiste. Kun nestemäinen aineosa on kokonaisuudessaan pakotettu etukammioon, takamännän etupinta nojaa etumännän takapintaan ja nämä kaksi mäntää toimivat nyt yhdessä kuten yksi mäntä etukammioon muodostunutta ruiskutettavaa valmistetta annosteltaessa.

10

Kun näiden kahden männän päätypinnat kohtaavat, ne eivät kosketa toisiaan täydellisesti, koska ne eivät ole tasomaisia. Muodonmuutoksen johdosta koverat pinnat koskettavat ensin toisiaan niiden ympärysten reuna-alueilta ja tämä aiheuttaa jousi-vaikutuksen, mikä tekee näiden kahden yhdistetyn männän liikkeen epätarkaksi.

15 Koska etumäntää ei voida sijoittaa putken suhteen ilman kitkaa ja lepokitka on suurempi kuin kitka liikkeen aikana, ei annosteluliikkeen välittyminen, joka voi olla noin 1 mm, ole jatkuvaa. Tämä tarkoittaa, että etumännän asemointi ei ole tarkka, mikä tekee annostelun epätarkaksi.

20 Tämä on erityisen ilmeistä pienimassaisilla männillä, joita liikutetaan hiljaisella nopeudella merkittävää kitkavastusta vastaan. Tällöin ei männän varren liike välity il-' ’ man poikkeamisia etumännän etupintaan.

v Edellä mainittu jousivaikutus aiheuttaa myös mäntien putken seinämään kohdista- * : 25 man puristusvaikutuksen kun männän edelleen muuttavat muotoaan männänvarren välittämän aksiaalisen voiman vaikutuksesta. Täten kitkavoima lisääntyy kun män-tiä on siirrettävä. Tämä tekee vaaditun tarkkuuden saavuttamisen ruiskutettavan valmisteen annostelussa vielä vaikeammaksi.

30 Esillä olevan keksinnön avulla poistetaan pitkälti edellä mainitut ongelmat. Keksin-; non mukaisesti on kehitetty joustavaa ainetta oleva mäntä käytettäväksi kaksi- kammiotyyppisessä injektioruiskussa, jossa ruiskun putkeen on sijoitettu etumäntä : ja takamäntä, ja mainittujen mäntien ainakin yhden päätypinnan muoto on sen ko- ; . koonpuristamattomassa muodossa kupera, niin että kun tällainen mäntä on laitettu ’. ‘, 35 mainitun ruiskun putkeen, on männän mainittu pää oleellisesti tasomainen.

Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

3 112918

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa on ruiskun sekä etu- että takamännän ainakin yksi päätypinta muodoltaan kupera, niin että kaksi toisiaan ruiskussa koskettamaan tulevaa päätypintaa ovat oleellisesti tasaisia.

5 Keksintöä kuvataan edelleen seuraavalla selityksellä ja oheistetuilla piirroksilla. Niissä kuvaa kuvio 1 tunnetun tavan mukaista mäntää ennen sen injektioruiskun putkeen laittoa, kuvio 2 kuvaa samaa mäntää sen mainittuun putkeen laiton jälkeen, kuvio 3 kuvaa injektioruiskun putkea missä kaksi mäntää koskettaa toisiaan päätyit) pinnoillaan, kuvio 4 esittää keksinnön mukaista mäntää ennen sen sisään laittoa injektioruiskun putkeen, ja kuvio 6 kuvaa samaa mäntää sen mainittuun putkeen laiton jälkeen, ja kuvio 6 kuvaa injektioruiskun putkea, missä kaksi keksinnön mukaista mäntää kos-15 kettaa päätypinnoillaan toisiaan.

Kuvioissa on samoilla rakenteilla samat viitenumerot.

Kuvio 1 kuvaa sivukuvana tunnetun tavan mukaista mäntää ennen sen sisään laittoa 20 injektioruiskun putkeen. Männässä 1 on etummainen päätypinta 2, joka on tasomainen, ja takimmainen päätypinta 3, joka voi olla tasainen, kupera tai kovera ja voi ol-• la varustettu (ei kuvatuilla) välineillä männän varren kiinnittämiseksi. Paremman tiivisty s vaikutuksen aikaansaamiseksi ja kitkan vähentämiseksi on mäntä tavallisesti varustettu ympäryskehällä olevilla renkailla 4, 5 ja 6. Edelleen voi männän etupuo-; 25 leinen pinta olla varustettu pienillä ulkonemilla 7 estämään tasopintojen tarttumista : toisiinsa mäntien valmistuksen ja käsittelyn aikana.

Kuvio 2 esittää leikkausta tunnetun tavan mukaisesta injektioruiskun putkeen 8 työnnetystä männästä. Koska putken 8 sisähalkaisija on pienempi kuin männän 1 30 halkaisija, muuttaa mäntä muotoaan putkessa siten, että alkuaan tasainen etupinta 2 muotoutuu koveraan muotoon. Selvyyden vuoksi on pinnan 2 koveruus esitetty kuvioissa suurennettuna.

Kuvio 3 kuvaa leikkausta tunnetun tavan mukaisesta männästä 1, joka on työnnetty 35 injektioruiskun putkeen takamännäksi. Mäntää 1 on työnnetty eteenpäin männän-varrella 9 pakottaen samalla nestemäistä jaetta (ei kuvatun) ohivirtausyhteyden kautta etukammioon 10. Kun kaikki neste on pakotettu etukammioon 10, nojaa ta-kamäntä 1 vasten etumäntää Γ. Tällä etumännällä Γ voi olla sama muoto kuin ta- 112918 4 kamännällä 1, jolloin sillä on alkuaan tasainen takapinta 2', etupinta 3'ja ympäröivät renkaat 4', 5' ja 6'. Kun tämä etumäntä Γ on työnnetty injektioruiskun putkeen 8, on sen etupinta 2' muuttanut muotoaan alkuaan tasomaisesta muodosta koveraan muotoon, joka on asian selvyyden vuoksi esitetty kuviossa liioiteltuna.

5 Nähtävissä on, että kun takamännän 1 etupinta 2 koskettaa etumännän 1' takapintaa 2', koskettavat nämä kaksi pintaa aluksi toisiaan vain pitkin niiden ympäryskehän reuna-alueita. Jotta nämä kaksi pintaa saataisiin koskettamaan toisiaan niiden koko pinnoilta, on tarpeen suurempi voima. Männän aineen joustavuudesta johtuen syn-10 tyy kupujousen aikaansaaman tapainen jousi vaikutus. Tästä johtuen ei männänvar-ren 9 eteenpäinen liike välity tarkasti etumäntään Γ ja etukammiossa 10 olevan nesteen annostelu tulee sen vuoksi epätarkaksi. Koska etumännän annosteluliikeet voivat olla hyvin pieniä, suuruusluokkaa 1 mm tai vähemmän, on siitä seurauksena, että mainittujen liikkeiden epätarkkuudet voivat johtaa merkittäviin annosteluvirhei-15 siin. Tällaisilla virheillä voi olla kohtalokkaat seuraukset annosteltavaa ruisketta saavalle potilaalle.

Kuvio 4 esittää esillä olevan keksinnön mukaisen männän sivukuvaa. Männässä 11 on hieman kuperaksi tehty etupinta 12. Selvyyden vuoksi on kuperuutta liioiteltu 20 kuviossa. Kaikissa muissa suhteissa on mäntä 11 samanlainen kuviossa 1 kuvatun männän 1 kanssa, ja siinä on takapinta 13, joka voi olla tasainen, kovera tai kupera, ' ja ympärysharjanteet 14, 15 ja 16. Etupinnassa 12 ei kuitenkaan tarvita mitään ul- konemia, koska kuperat pinnat eivät mäntien valmistuksessa ja käsittelyssä takerru helposti toisiinsa.

: .· 25

Kuvio 5 esittää osittain leikattua kuvaa keksinnön mukaisesta, osittain leikatusta, injektioruiskun putkeen 18 työnnetystä männästä. Koska putken 18 halkaisija on pienempi kuin männän 11 halkaisija, muokkautuu mäntä putkeen laiton jälkeen, ja tämä muokkautuminen saa alkuaan kuperan etupinnan 12 saamaan tasomaisen muo-30 don, kuten kuviossa 5 on kuvattu.

Kuvio 6 kuvaa osittain leikattuna kuvana kuvion 3 kanssa samanlaisen järjestelyn, : : mutta nyt kahta esillä olevan keksinnön mukaista mäntää käytettäessä. Takimmaista mäntää 11 on liikutettu eteenpäin injektioruiskun putkessa 18, jolloin se on siirtänyt 35 kaiken nestemäisen aineosan (ei kuvatun) ohivirtausjärjestelyn kautta etukammioon 20. Takamännän 11 etupinta nojaa nyt vasten etumännän 11' takapintaa 12', ja nähtävissä on, että koska mainitut kaksi pintaa ovat keksinnön mukaisesti tasaisia, koskettavat ne toisiaan koko pinnoillaan, eikä jousivaukutusta muodostu. Tämän vuoksi 112918 5 männänvarren 19 eteenpäinen liike välittyy tarkasti näiden kahden männän Il ja 11' välityksellä etumännän 1 Γ eteenpäiseksi liikkeeksi ja sekoitetun valmisteen annostelu etukammiosta 20 tulee tarkaksi myös hyvin pienillä liikkeillä.

5 Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa on männän takapinta selvästi kupera tai enemmän tai vähemmän suippo, niin että se eroaa selvästi männän hieman kuperasta etupinnasta. Näiden kahden pinnan merkitystä eroavuudesta johtuen on helppo suunnata männät oikein mekaanisen käsittelylaitteen avulla niitä injektioruiskun putken sisään laitettaessa. Samalla ei mäntien etupinnassa ole edellä mai-10 nitun mukaisesti tarpeen minkäänlaiset ulkonemat. Nämä ulkonemat edistävät mittausvirhettä, mutta niitä on pidetty tarpeellisina estämään mäntiä takertumasta toisiinsa tasaisista pinnoistaan. Koska etupinnat eivät enää putken ulkopuolella ollessaan ole tasomaisia, on olemassa paljon pienempi vaara mäntien takertumisesta toisiinsa, ja täten voidaan ulkonemista luopua.

15

Itse injektioruisku on tavanomaista rakennetta ja käsittää ominaisuuksia, kuten ohi-virtausjärjestelyn, esimerkiksi putken seinämässä olevan kanavan ja ruiskun etupäässä olevan, ontolla neulalla rikottavan sulun. Esityksen selvyyden vuoksi, ja koska tällaiset ominaisuudet ovat ammattimiehen hyvin tuntemia, ei näitä ominaisuuk-20 siä ole esitetty piirrosten kuvioissa.

Kun injektioruiskua on käytettävä etukammiossa olevan sekoitetun valmisteen mittaamiseksi ja valvomiseksi, sijoitetaan se tavallisesti pidinvälineeseen, joka voi käsittää mittaus- ja annostelujärjestelyn. Monet tällaiset laitteet ovat ammattimiehen 25 hyvin tuntemia, ja niissä voidaan käyttää esillä olevan keksinnön männän tai män- * nät sisältäviä ruiskuja ilman mitään niiden toimintaan tehtäviä säätöjä. Tämä on esillä olevan keksinnön lisäetu.

Keksinnön männät voidaan valmistaa tavanomaisista, injektioruiskujen mäntiin ta-30 vallisesti käytettävistä aineista, eivätkä mitkään erikoisaineet ole tarpeen. Tämän vuoksi voi ammattimies valita tähän tarkoitukseen tunnettujen joukosta minkä tahansa sopivan joustavan kumi- tai muoviaineen. Keksinnön männän pinnalle tai pinnoille annettava kuperuusaste voidaan määrittää useilla, ammattimiehille ilmeisillä tavoilla. Lähinnä käsillä oleva menetelmä on kokeilu. On helppoa valmistaa 35 useita mäntiä, jotka omaavat päätypinnoillaan vaihtelevan kuperuusasteen, ja seu-raavaksi kokeilla mäntiä työntämällä ne halkaisijaltaan samanmittaiseen putkeen kuin injektioruiskun putki. Sitten valitaan se koemäntä, jonka päätypinta tulee putken sisällä tasaiseksi.

112918 6

Toinen tapa halutun kuperuuden määrittämiseksi on laskenta. Tällaisessa laskennassa aloitetaan männästä sen ollessa sylinterimäisessä putkessa ja sen etupinnan ollessa tasomainen. Tuntemalla tunnussuureet, kuten männän mitat ja muoto, ja mäntään 5 käytetyn aineen elastiset ominaisuudet, voidaan takaisinlaskennalla löytää männän haluttu kuperuus ennen sen sisääntyöntämistä putkeen. Tätä varten on olemassa niin sanottua elementtimenetelmää (finite element method, FEM) käyttäviä tietokoneohjelmia.

10 Tärkeää on, että injektioruiskun putken sisähalkaisija on tehty suurella huolellisuudella ja tarkkuudella. Pienillä sisähalkaisijan poikkeamilla on syvällekäyvät vaikutukset männän etupintaan sen ollessa putkeen työnnettynä, ja siten myös mittaustarkkuuteen.

15 Töisen tai kummankin päätypinnan kuperaa muotoa lukuunottamatta on keksinnön männän muoto sama kuin tavanomaisilla injektioruiskuissa käytettävillä männillä. Tätä tuottaa sen edun, että mäntien valmistuksessa käytettäviä muotteja tarvitsee muuttaa vain hieman. Myös mäntien valmistusmenetelmä pysyy tavanomaiseen menettelyyn nähden oleellisesti muuttumattomana. Koska mäntien kuperilla pin-20 noilla ei ole tavanomaisten tasaisten pintojen kanssa samaa taipumusta takertua toi-siinsa mäntien valmistuksen ja käsittelyn aikana, ei ole olemassa tarvetta varustaa pintoja pienillä ulkonemilla.

Tarpeen vaatiessa on keksinnön männät varustettu sopivalla männän varren kiinni-25 tyksellä. Tämä kiinnitys voi olla mitä tahansa tavanomaista tyyppiä.

Esillä olevan keksinnön avulla on kehitetty injektioruiskuissa käytettävä mäntä, jolla on lukuisia etuja samaan käyttöön käytettäviin tavanomaisiin mäntiin verrattuna. ; Koska kosketuspinnat ovat tasomaiset etu- ja takamännän koskettaessa toisiinsa in- 30 jektioruiskun putkessa, on "jousivaikutus" poistettu. Tämä johtaa annosteltavan valmisteen parannettuun mittaustarkkuuteen. Edelleen on vähennetty näiden kahden männän siirtämiseen tarvittavaa voimaa, mikä johtaa vähemmän rajoittaviin ruiskun sisäseinämän tai männän pinnan kitkanpoistokäsittelyn vaatimuksiin, kuten sili-; konointiin.

35

Edellä olevassa selityksessä on keksintöä kuvattu ja havainnollistettu esimerkein erityisesti kuvioihin viitaten. Sanomattakin on selvää, että myös muut keksinnön rakenteet ja muunnelmat ovat oheisten patenttivaatimusten piiristä poikkeamatta 112918 7 mahdollisia. Niinpä vaikkakin keksinnön edut ovat kaikkein ilmeisimpiä nestean-noksia kaksikammioisesta injektiotuiskusta annosteltaessa, antaa keksintö etuja myös yksinkertaisissa yksikammioisissa injektioruiskuissa käytettynä. Yleisesti sanottuna voidaan keksintöä soveltaa aina kun nestettä on mitattava tarkasti annoksina 5 siirtämällä mäntää sylinterimäisen tai putkimaisen kammion sisällä.

Claims (6)

112918

1. Nesteen siirtämiseen tarkoitettu sovitelma, johon kuuluu sylinterimäinen kammio (18) ja ainakin yhdestä kammioon (18) sovitetusta joustavasta materiaalista valmistetusta männästä (11), jossa männässä on a) kehäosa ja b) ainakin yksi 5 päätypinta (12), tunnettu siitä, että päätypinta (12) on muodonmuutoksen suhteen korjattu i) siten, että päätypinta (12) on muodoltaan kupera kokoonpuristamattomassa tilassa ja ii) siten, että etupinnan kuperuusaste kokoonpuristamattomassa tilassa on sovitettu antamaan pienemmälle männän läpimitalle mainitussa kammiossa (18) oleellisesti tasomainen etupinta 10 kokoonpuristetussa tilassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kammiossa (18) on ulosmenoaukko ja että tämä muodonmuutoksen suhteen korjattu männän päätypinta (12) on kääntynyt ulosmenoaukkoa kohti. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että toinen mäntä (1 Γ), jolla on ainakin yksi muodonmuutoksen suhteen korjattu päätypinta (12’), on sovitettu kammioon (18) mainitussa kokoonpuristetussa tilassa, mäntien muodonmuutoksen suhteen korjattujen päätypintojen (12, 12’) ollessa kääntyneitä 20 toisiaan kohti ja niiden ollessa oleellisesti tasomaiset.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kammiossa (18) on ulosmenoaukko ja että ainakin ulosmenoaukkoa lähimpänä olevalla ; männällä on toinen muodonmuutoksen suhteen korjattu etupinta, joka on kääntynyt 25 kohti ulosmenoaukkoa.

5. Patenttivaatimusten 3 tai 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että kammiossa on ohitussovitelma nesteen siirtämiseksi yhden männän ohi.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että joustava ; materiaali on valittu joustavista kumeista ja joustavista muoveista. 1 Patenttivaatimusten 1-6 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että joustava ‘ materiaali on elastista. i 35 112918