TWI679040B - 顆粒狀材料的輸送系統及方法 - Google Patents

Abstract

為了經由細管將多孔顆粒狀材料輸送進空腔中而沒有實質上壓碎該多孔顆粒狀材料，提供一種二步驟方法及在其中所使用的設備。該二步驟方法包括將一第一桿塞入該細管中以推動在其中的多孔顆粒狀材料；從該管移出該第一桿；及(a)將一第二桿塞入該細管中，或(b)連結該第二桿與該第一桿，及塞入該連結的第一桿與第二桿，以推動餘留在該細管中的多孔顆粒狀材料。在(a)中，該第一桿具有的截面積明顯小於該細管，及該第二桿具有的截面積係約等於該細管。在(b)中，該第一桿及第二桿各者具有的截面積係該細管之約一半。

Description

顆粒狀材料的輸送系統及方法

本發明係關於一種用以將顆粒狀材料，諸如顆粒及丸粒，特別是多孔顆粒狀材料，輸送進骨腔中來提高骨頭向內生長的技術。任擇地，可在輸送前將諸如血液之液體加入至該顆粒狀材料。

習知的注射器係設計來輸送液體或有時糊狀物。當使用習知注射器來將顆粒，特別是易碎的多孔顆粒，輸送進骨腔中以提高骨頭向內生長時，在顆粒本身之表面間及在顆粒表面與注射器桶及連接該桶與骨腔之細管的內部表面間所產生的摩擦經常太大而無法成功地完成輸送，特別是當該顆粒係將會因該摩擦而壓碎的多孔顆粒時。

WO 2016/010836 A揭示出一種解決前述輸送難題的新措施，其中所提供的顆粒狀材料輸送系統包含一活塞及一隔開管，該隔開管具有二或更多個合適於彼此耦合以便在該隔開管中形成一縱向通道的分殼，該等分殼各者皆能相對於其它而縱向移動，及該活塞能塞入該縱向通道中。該二或更多個分殼彼此耦合及將顆粒狀材料填入該縱向通道中。該顆粒狀材料係由該活塞穩定地托住，同時一次抽出該隔開管之二或更多個分殼的一個，以便原始在該隔開管中的顆粒狀材料從其遠端處逐漸曝露出，因此從該隔開管落下。更確切來說，在WO 2016/010836 A中所提供之措施能夠對輸送該顆粒狀材料產生最小可能的摩擦，及成功地輸送該多孔顆粒狀材料而沒有壓碎其。但是，仍然有更方便的措施可達成相同目標。

本發明之主旨為提供一種新的顆粒狀材料輸送措施，特別是多孔顆粒狀材料，諸如由骨水泥形成的多孔顆粒及多孔丸粒。在本發明中所提供的措施能夠輸送該顆粒狀材料且產生較少摩擦，並輸送更多多孔顆粒狀材料而有較少多孔顆粒狀材料被壓碎。

根據本發明所建構之用來輸送顆粒狀材料的設備包含在請求項1及其附屬項中所敘述的特徵。

根據本發明所建構之用來輸送顆粒狀材料的系統包含在請求項2及其附屬項中所敘述的特徵。

本發明進一步提供一種將顆粒狀材料輸送進一包含在請求項4及其附屬項中所敘述的特徵之空間中的方法。

如想要時，可在輸送前將諸如血液之液體加入至該顆粒狀材料。

本發明的較佳具體實例包括但不限於在伴隨的請求項中所敘述之那些。

根據本發明的第一較佳具體實例所建構之顆粒輸送系統(於此之後縮寫為GDS)係顯示在圖1及圖2中，其中該GDS包含一具有一主要部分的管10，其具有一均勻圓形截面之通道11；一第一桿5、一第二桿6及一有穿孔的蓋子3。該管10具有一漏斗狀近端，以便容易地將多孔顆粒(在圖1及2中無顯示)裝填進通道11中。使用有穿孔的蓋子3來保留住該已填入管10的通道11中之多孔顆粒，及允許經由在該有穿孔的蓋子3上形成之穿孔，由一液體(例如血液)溼潤該多孔顆粒。在此具體實例中，桿5及桿6彼此相同，其各者具有半圓形截面及在其近端處具有半圓形凸緣，以便它們可連結而形成一活塞，其適應於藉由握住該連結的半圓形凸緣從管10之漏斗狀近端塞入其中。該連結的活塞所具有之截面積係該管10的通道11之約80-98%。除了在此具體實例中所使用之半圓形截面及圓形截面外，亦可能有其它形狀，其全部顯示在圖3及圖4中。在本發明中，已研製出經由管10的通道11來輸送多孔顆粒之二步驟方法，其包括：(1)從該漏斗狀近端將該第一桿5塞入通道11中，直到將已經填入該通道11中之多孔顆粒推動到該管10的另一端，此造成該多孔顆粒的一部分從該管的另一端排出；(2)從管10移出該第一桿5，連結該第一桿5與第二桿6以形成一活塞，及從該管10的漏斗狀近端將該活塞(連結的第一桿5及第二桿6)塞入通道11中以推動餘留在管10的通道11中之多孔顆粒，此造成進一步部分的多孔顆粒從管10的另一端排出。當從管10之另一端排出想要的多孔顆粒量或一路直到從該管10的另一端倒空該管時，停止在步驟(2)中的塞入。於步驟(2)塞入期間，無論何時感覺到有一些”阻抗”時，可容易地從此藉由僅推動二個半桿5,6之一而返回步驟(1)來清除阻抗，然後繼續該步驟(2)塞入而沒有拉出該活塞(連結的第一桿5及第二桿6)。可重覆地進行此”阻抗清除”程序，直到剩餘的多孔顆粒已全部注入。

除了在本發明的第一較佳具體實例中使用二個半圓形截面之組合外，亦可使用不同組合。如顯示在圖5中，第一桿50具有一圓形截面及第二桿60具有一環狀截面，其具有一與該第一桿50的圓形截面相配之中央孔洞，以便該第一桿50及第二桿60可連結而形成一具有圓形截面的活塞。在前述用以輸送多孔顆粒的二步驟方法及前述”阻抗清除”程序中，顯示於圖5的第一桿50及第二桿60可扮演與顯示在圖1中之第一桿5及第二桿6相同的角色。

可明顯地藉由使用與由第一桿5(50)及第二桿6(60)形成之連結活塞相應的圓形截面活塞來進行本申請案之輸送方法的步驟(2)。任擇地，用以置換在步驟(2)中之第一桿5(50)與第二桿6(60)的連結活塞之圓形截面活塞可具有一小於該連結的第一桿5(50)與第二桿6(60)之截面積。

該第一桿對第二桿的截面積比率不需要為如顯示在圖3中之約50%：50%。取代50%：50%，該比率可係例如20%：80%，30%：70%，40%：60%，60%：40%，70%：30%，或80%：20%。當該第一桿對第二桿之截面積比率係20%：70%，30%：60%，40%：50%，50%：40%，60%：30%，70%：20%或其類似比率時，其在本申請案之輸送方法中亦可行。

根據本發明的第二較佳具體實例所建構之GDS係類似於本發明的第一較佳具體實例，除了顯示在圖1及圖2之第一桿5及第二桿6外。在第二較佳具體實例中，如顯示在圖6至圖7中，該第一桿500具有一係該管10的通道11之截面積的約30-60%之圓形截面，及該第二桿600具有一係該管10的通道11之截面積的約80-98%之圓形截面。藉由在上述提及的步驟(1)中使用第一桿500及在上述提及的步驟(2)中使用第二桿600來進行本發明之輸送方法。

根據本發明的第三較佳具體實例所建構之GDS係類似於顯示在圖1及圖2中之本發明的第一較佳具體實例；但是，該GDS之遠端係經彎曲以便其適應於到達線性無法或難以到達的位置。在第三較佳具體實例中，如顯示於圖8中，該GDS具有一管10’，其在遠端處具有一彎曲部分12；一第一桿5’，其具有一截面積係該管10’的通道11之約50%的半圓形截面51，及一與截面51比較具有減少的截面積之較細截面52；及一與第一桿5’相同之第二桿6’。該較細截面52具有足以允許該第一桿5’推動填入該管10’的通道11之多孔顆粒的強度，及允許該第一桿5’之遠端進入該管10’的彎曲部分12之彈性。藉由在上述提及的步驟(1)中使用第一桿5’及在上述提及的步驟(2)中使用由第一桿5’與第二桿6’形成之連結活塞來進行本發明之輸送方法。

可明顯地藉由使用具有與由第一桿5’及該桿6’形成的連結活塞相應之結構的單一活塞來進行本申請案之輸送方法的步驟(2)。 實施例1：藉由快速原型(RP)製造的塑膠管及活塞

在此實施例中，該管及活塞係由塑膠材料藉由快速原型(RP)製得。 比較用一步驟方法

將具有尺寸在0.8至0.42毫米間之多孔顆粒填入具有如顯示於表1之長度及內徑的細管中。測量該填滿的管及倒空的管之重量，以便可計算出填入該管的多孔顆粒之重量(W0)。然後，以水溼潤該多孔顆粒，及藉由一具有長度比該管長及直徑與該管的內徑相配之圓形活塞推動其。藉由烘烤乾燥從該管排出的溼顆粒，溫和地破碎成顆粒及篩選，以獲得具有尺寸小於0.42毫米之顆粒，對其稱重(W1)。計算(W0-W1)/W0之百分比及列在表1中如為顆粒輸送產率。 二步驟方法

將具有尺寸在0.8至0.42毫米間之多孔顆粒填入具有長度及內徑如顯示於表1的細管中。測量填滿的管及倒空的管之重量，以便可計算出填入該管的多孔顆粒之重量(W0)。然後，以水溼潤該多孔顆粒，及藉由第一桿及在從該管之移出該第一桿後的第二桿推動其。該第一桿及第二桿二者的截面形狀皆係圓形；但是，該第一桿之截面積係小於具有直徑與該管之內徑相配的第二桿，如列在表1中。藉由烘烤乾燥從該管排出的溼顆粒，溫和地破碎成顆粒及篩選，以獲得具有尺寸小於0.42毫米之顆粒，對其稱重(W1)。計算(W0-W1)/W0之百分比及列在表1中如為顆粒輸送產率。 表1

顯示在表1中之結果指示出習知的一步驟方法難以或不可能經由具有長度180毫米及內徑5毫米或較小的管輸送該多孔顆粒。藉由使用本發明之二步驟方法和第一較細活塞及第二相配活塞，使得經由具有長度180毫米及內徑3毫米或2.5毫米的管輸送該多孔顆粒變可能。 實施例2：316不銹鋼管及活塞

在此實施例中，該管及活塞係由316不銹鋼製得。

將具有尺寸在0.8至0.42毫米間之多孔顆粒填入具有長度及內徑如顯示於表2的細管中。測量填滿的管及倒空的管之重量，以便可計算出填入該管之多孔顆粒的重量(W0)。然後，以水溼潤該多孔顆粒及由第一桿(第一活塞)推動其。在從該管移出該第一桿後，連結該第一桿及與該第一桿相同的第二桿，然後將該連結的第一桿與第二桿(第二活塞)塞入該管中以推動殘餘在該管中之多孔顆粒。藉由烘烤乾燥從該管排出的溼顆粒，溫和地破碎成顆粒及篩選，以獲得具有尺寸小於0.42毫米之顆粒，對其稱重(W1)。計算(W0-W1)/W0之百分比及列在表2中如為顆粒輸送產率。 表2

與RP塑膠材料比較，顯示在表1及表2中之結果指示出316不銹鋼可提供較好的輸送產率，如由使用具有內徑3毫米的管進行而證明。在表2中的結果亦顯示出使用本發明之二步驟方法與二個半圓形桿，經由具有長度200毫米及內徑3.0毫米的管來輸送多孔顆粒之輸送產率係令人滿意，及當內徑係5.0毫米時，其係高如95.3%。

3‧‧‧有穿孔的蓋子

5‧‧‧第一桿

5’‧‧‧第一桿

6‧‧‧第二桿

6’‧‧‧第二桿

10‧‧‧管

10’‧‧‧管

11‧‧‧通道

12‧‧‧彎曲部分

50‧‧‧第一桿

51‧‧‧半圓形截面

52‧‧‧較細截面

60‧‧‧第二桿

500‧‧‧第一桿

600‧‧‧第二桿

圖1係一透視圖，其顯示出根據本發明的第一較佳具體實例所建構之顆粒輸送系統(於此之後縮寫為GDS)。 圖2係一透視圖，其顯示出在圖1中的GDS之組合。 圖3顯示出使用在本發明之GDS中的第一桿及第二桿之多種設計的闡明性外部輪廓截面。 圖4顯示出使用在本發明之GDS中與顯示於圖3之活塞(桿)相應的多種管設計之闡明性內部輪廓截面。 圖5顯示出使用在本發明的GDS中之具有圓形截面的第一桿及具有環狀截面的第二桿。 圖6係一闡明性截面圖，其顯示出在本發明的輸送方法之步驟1中，根據本發明的第二較佳具體實例所建構之GDS的第一桿之外部輪廓與管之內部輪廓。 圖7係一闡明性截面圖，其顯示出在本發明的輸送方法之步驟1中，根據本發明的第二較佳具體實例所建構之GDS的第二桿之外部輪廓與管之內部輪廓。 圖8係一透視圖，其顯示出根據本發明的第三較佳具體實例所建構之顆粒輸送系統。

Claims (7)

1. 一種用以輸送顆粒狀材料的設備，其包含一管，經由其輸送顆粒狀材料，其包含一具有均勻截面的通道之主要部分；一第一桿，其具有的截面積係該通道之10-70%；及一第二桿，其具有的截面積係少於或等於該通道，以便該第一桿及第二桿各者適應於從該管的一端塞入該通道；其中該第二桿具有的截面積係該通道之截面積的30-70%，且該第一桿與第二桿可被結合，被結合之該第一桿與第二桿之結合的截面積係少於或等於該通道之截面積，於是，被結合之該第一桿與第二桿適於從該管的該端塞入該通道。
2. 一種用以輸送顆粒狀材料的系統，其包含該顆粒狀材料；一管，經由其輸送該顆粒狀材料，其包含一具有均勻截面的通道之主要部分；一第一桿，其具有的截面積係該通道之10-70%，以便該第一桿可從該管的一端塞入該通道中而推動該已預先填入通道的該顆粒狀材料，使得從該管之另一端排出該顆粒狀材料的一部分；及一第二桿，其具有的截面積係少於或等於該通道，以便在從該管移出該第一桿後，可從該管的該端將該第二桿塞入該通道中，使得從該管之該另一端排出該顆粒狀材料的進一步部分，其中該第二桿具有的截面積係該通道之80-100%，及該系統不包含呈漿狀、液態、或膠狀的骨水泥。
3. 如請求項1之設備，其中該第一桿及第二桿各者具有的截面積係該通道之截面積的約50%。
4. 如請求項3之設備，其中該第一桿及第二桿各者具有半圓形截面。
5. 如請求項2之系統，其中該第一桿及第二桿各者具有圓形截面，該第一桿的截面積係該通道之20-50%，及該第二桿的截面積係該通道之80-100%。
6. 如請求項2之系統，其中該顆粒狀材料係多孔顆粒狀材料。
7. 如請求項1之設備，其中該管的主要部分係線性且在該管之另一端處有一彎曲部分，該第一桿係線性具有均勻的截面且在該第一桿之遠端與近端間有一較細的部分，其中該均勻的截面具有該第一桿之該截面積，且與該均勻截面比較，該較細部分具有較小的截面積，以便當從該管之該端將該第一桿塞入該通道中時，該第一桿之遠端係適應於塞入在該管的該另一端處之彎曲部分中；其中該第二桿係線性具有均勻的截面且在該第二桿之遠端與近端間具有一較細的部分，其中該第二桿的均勻截面具有該第二桿之該截面積，及與該第二桿之均勻截面比較，該第二桿的較細部分具有較小的截面積，以便當從該管的該端將該第二桿塞入該通道中時，該第二桿之遠端係適應於塞入在該管的該另一端處之彎曲部分中。