用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從兩種起動(dòng)組分混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥(PMMA水泥)的真空混合系統(tǒng)，具體地涉及用于混合醫(yī)學(xué)骨水泥并存儲(chǔ)起動(dòng)組分的真空混合系統(tǒng)。
[0002]本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的方法。
[0003]因此，本發(fā)明的主題是用于存儲(chǔ)、混合、以及(如果適用的話)分配聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥是基于Charnley先生的前沿工作。PMMA骨水泥由液體單體組分和粉末組分構(gòu)成。單體組分一般包含單體異丁烯酸甲酯和溶解在其中的催化劑(N，N-二甲基-P-甲苯胺)。也被稱為骨水泥粉末的粉末組分包括一種或更多種聚合物、不透射線劑和引發(fā)劑過氧化苯甲酰?；诋惗∠┧峒柞ズ凸簿蹎误w(例如苯乙烯、異丁烯酸鹽或類似單體)借助于聚合反應(yīng)優(yōu)選地通過懸浮聚合來產(chǎn)生粉末組分的聚合物。在混合粉末組分和單體組分期間，在異丁烯酸甲酯中的粉末組分的聚合物的膨脹產(chǎn)生能夠被塑性成形且是實(shí)際骨水泥的膠。在混合粉末組分和單體組分期間，催化劑N，N-二甲基-P-甲苯胺與過氧化二苯甲酰反應(yīng)且同時(shí)形成自由基。因此形成的原子團(tuán)觸發(fā)異丁烯酸甲酯的自由基聚合。一旦推進(jìn)了異丁稀酸甲酯的聚合，則增加了水泥膠(cement dough)的粘性直到水泥膠固化。
[0005]異丁烯酸甲酯是在聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥中通常所用的單體。氧化還原引發(fā)劑系統(tǒng)通常由過氧化氫、催速劑和(如果適用的話)合適的還原劑構(gòu)成。僅在氧化還原引發(fā)劑系統(tǒng)的所有成分均協(xié)調(diào)作用時(shí)形成自由基。為此，在單獨(dú)的起動(dòng)組分中的氧化還原引發(fā)劑系統(tǒng)的成分被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置成以致這樣不能觸發(fā)自由基聚合。只要其組分是足夠的，則在存儲(chǔ)期間起動(dòng)組分是穩(wěn)定的。僅當(dāng)兩個(gè)起動(dòng)組分被混合以產(chǎn)生水泥膠時(shí)，氧化還原引發(fā)劑系統(tǒng)的之前以兩團(tuán)漿糊、液體或粉末被單獨(dú)存儲(chǔ)的組分相互反應(yīng)從而形成自由基，這觸發(fā)了所述至少一個(gè)單體的自由基聚合。之后，自由基聚合導(dǎo)致形成聚合物同時(shí)消耗單體，由此水泥膠固化。
[0006]能夠借助于鏟在適當(dāng)?shù)幕旌蠑嚢铏C(jī)中混合水泥粉末和單體液體從而混合PMMA骨水泥。所述過程的一個(gè)缺點(diǎn)在于，因此形成的水泥膠中會(huì)存在空氣夾雜，并且這種空氣夾雜可能會(huì)導(dǎo)致之后骨水泥的不穩(wěn)定。為此，優(yōu)選的是在真空混合系統(tǒng)中混合骨水泥粉末和單體液體，因?yàn)樵谡婵罩谢旌夏軌蜉^大程度地從水泥膠去除空氣夾雜并且因此實(shí)現(xiàn)最佳的水泥品質(zhì)。在真空中混合的骨水泥具有明顯減少的多孔性并且因此顯示出改進(jìn)的機(jī)械性能。如下文獻(xiàn)已經(jīng)公開了大量真空水泥膠合系統(tǒng)，其出于示例目的被列出:US 6,033, 105A、US5，624，184A、US 4，671，263A、US 4，973，168A、US 5，100，241A、TO 99/67015 A1、EP 1 020167 A2、US 5，586，821A、EP 1 016 452 A2、DE 36 40 279 AUTO 94/26403 A1、EP 1 005901 A2、US 5，344，232A。外部真空栗被連接在真空膠合系統(tǒng)中因此被設(shè)定成產(chǎn)生負(fù)壓。
[0007]其中水泥粉末和單體液體二者已經(jīng)被包裝在混合系統(tǒng)的單獨(dú)隔室內(nèi)并且僅正好在應(yīng)用水泥之前在水泥膠合系統(tǒng)內(nèi)彼此混合的水泥膠合系統(tǒng)是膠合系統(tǒng)的發(fā)展。所述全部被預(yù)先包裝的混合系統(tǒng)被如下文獻(xiàn)提出:EP 0 692 229 A1、DE 10 2009 031 178 B3、US5，997，544A、US 6, 709, 149 BU DE 698 12 726 T2 和 US 5，588，745A。專利 DE 10 2009
031178 B3公開了具有兩件式分配柱塞以閉合水泥藥筒的閉合真空混合系統(tǒng)。在此背景下使用氣體可滲透消毒柱塞和氣體不可滲透密封柱塞的組合。閉合真空混合系統(tǒng)的這種原理被實(shí)現(xiàn)在Heraeus Medical GmbH制造和分銷的閉合水泥膠合系統(tǒng)PALACOS? PRO中。
[0008]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。具體地，將要提供一種用于聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的設(shè)計(jì)簡單且制造廉價(jià)的閉合真空混合系統(tǒng)和在真空中混合兩組分骨水泥的方法。在本文中也提供替代性技術(shù)方案。優(yōu)選地，真空混合系統(tǒng)將具有盡可能少的移動(dòng)部件。具體地，分配柱塞也將具有簡單設(shè)計(jì)。真空混合系統(tǒng)將是操作容易和直觀的。
[0009]所述真空混合系統(tǒng)將包含其中存儲(chǔ)有水泥粉末的水泥藥筒以及其中存在單體液體的單獨(dú)的貯存器容器。因此，單體液體與水泥粉末分開存儲(chǔ)。在兩種水泥組分(即，水泥粉末和單體液體)混合之前和之后均排除了醫(yī)學(xué)用戶與所述成分的任何接觸。因此，貯存器容器必須是打開的并且單體必須在閉合系統(tǒng)中被運(yùn)輸。水泥粉末禁止接觸醫(yī)學(xué)用戶。在環(huán)氧乙烷消毒真空混合系統(tǒng)期間，不可避免的是環(huán)氧乙烷穿透到水泥藥筒內(nèi)存在的水泥粉末且之后從其離開。藥筒必須具有至周圍大氣的開口且具有較大的氣體交換表面以用于所述氣體交換。但是，在這個(gè)過程期間水泥粉末禁止從水泥藥筒離開。這意味著真空混合系統(tǒng)必須被恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)成使得在沒有水泥粉末離開的情況下氣體交換是可行的。而且，必須可行的是在混合過程期間以真空密閉的方式閉合水泥藥筒。因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種真空混合裝置，其解決了在水泥藥筒需要最大氣體滲透性以用于在環(huán)氧乙烷消毒期間的氣體交換且在混合過程期間同時(shí)防止水泥粉末離開以及水泥藥筒的真空密閉之間存在的矛盾。要被研發(fā)的真空混合系統(tǒng)如果可能的話將借助于注塑模制由普通的熱塑性材料制成且因此將適用于一次性應(yīng)用。
[0010]而且，將要設(shè)計(jì)制造便宜且混合醫(yī)學(xué)水泥且(如果適用的話)存儲(chǔ)起動(dòng)組分時(shí)工作穩(wěn)定的裝置以及用于混合骨水泥的方法，其中能夠使用簡單的手動(dòng)操作來混合起動(dòng)組分，如果可能的話在水泥膠中不產(chǎn)生空氣夾雜。
[0011]聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的主要組分將是粉末并且第二組分將以液體形式存在。優(yōu)選地，將可能的是存儲(chǔ)在真空混合系統(tǒng)中彼此分離地存儲(chǔ)骨水泥的這兩種起動(dòng)組分并且通過使用裝置來使它們安全地結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目標(biāo)通過用于混合聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的真空混合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)包括:具有用于混合骨水泥的可排空內(nèi)部空間的至少一個(gè)藥筒，其中所述內(nèi)部空間包括圓柱形掃掠容量；混合元件，其被設(shè)置在所述藥筒的所述內(nèi)部空間內(nèi)以便可運(yùn)動(dòng)并且能夠從真空混合系統(tǒng)外部被操作以便混合藥筒的內(nèi)部空間內(nèi)的內(nèi)容物；以及分配柱塞，其具有圓柱形外圓周，其第一基底表面界定藥筒的內(nèi)部空間的基底表面，并且該分配柱塞以可脫離方式能夠被或被鎖定到藥筒，并且在脫離狀態(tài)在藥筒的內(nèi)部空間的圓柱形區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，其中氣體可滲透且顆粒不可滲透通道被設(shè)置在分配柱塞內(nèi)或通道被形成在分配柱塞和內(nèi)部空間的內(nèi)壁之間，其中所述通道從分配柱塞的護(hù)套表面內(nèi)的開口延伸到分配柱塞的第一基底表面內(nèi)的開口。
[0013]在本發(fā)明范圍內(nèi)且根據(jù)通用定義的圓柱是由兩個(gè)平行的、平面的、全等的表面(基底表面和罩表面)和護(hù)套表面和/或圓柱表面界定的主體，其中護(hù)套表面由平行直線形成。這意味著通過沿不位于平面表面內(nèi)的直線移動(dòng)該平面表面而產(chǎn)生圓柱。圓柱的高度由基底表面和罩表面所處的兩個(gè)平面之間的距離給定。
[0014]如果直線垂直于基底表面和罩表面，則結(jié)構(gòu)被稱為直圓柱。內(nèi)部空間的直圓柱形幾何構(gòu)型根據(jù)本發(fā)明是優(yōu)選的，但是具體優(yōu)選的是僅涉及藥筒的整個(gè)內(nèi)部空間一個(gè)或更多個(gè)部分區(qū)域。因此在本發(fā)明范圍內(nèi)，直圓形圓柱簡單地是圓柱形幾何構(gòu)型的特例，但是其是特別優(yōu)選的對稱物，因?yàn)樗翘貏e容易生產(chǎn)的。
[0015]分配柱塞的圓柱形外部圓周當(dāng)前將被理解為意味著分配柱塞(至少其一段)包括圓柱形圓周，其相對于圓柱形區(qū)段的圓柱形幾何構(gòu)型關(guān)于分配柱塞形成最大徑向尺度。分配柱塞的區(qū)域能夠正好具有不同于圓柱形形狀的形狀，具體地除了護(hù)套表面內(nèi)的開口外還能夠存在至少一個(gè)密封環(huán)、至少一個(gè)咬合器件或相反咬合器件以及刮唇。優(yōu)選地，當(dāng)圓柱形外部圓周被設(shè)置在掃掠容量內(nèi)部時(shí)借助于圓筒形外部圓周，除了通道和真空連接頭之外，分配柱塞密封圓柱形掃掠容量。
[0016]如果通道被形成在分配柱塞和內(nèi)部空間的內(nèi)壁之間，則能夠提供界定通道的溝槽，例如在分配柱塞的圓柱護(hù)套和/或內(nèi)部空間的內(nèi)壁內(nèi)提供。在這樣的情況下，通道指的是接觸抵靠內(nèi)部空間的內(nèi)壁的分配柱塞。因此開口內(nèi)的通道還能夠由分配柱塞不接觸抵靠內(nèi)部空間的內(nèi)壁處的區(qū)域限定，其也能夠例如由藥筒的其他圓柱內(nèi)壁內(nèi)的凹入、犁溝或溝槽限定。但是，通道優(yōu)選地被設(shè)置在分配柱塞中。
[0017]目前，負(fù)壓將被理解為意味著相對于周圍大氣的比周圍大氣壓力小的壓力。
[0018]骨水泥尤其優(yōu)選的是PMMA骨水泥。優(yōu)選地，聚甲基丙稀酸甲酯骨水泥(PMMA骨水泥)是混合的且/或能夠由至少兩種組分生成。尤其優(yōu)選地，一種組分是液體并且另一種組分是粉末。
[0019]分配柱塞的掃掠容積的圓柱區(qū)域也能夠具有設(shè)置在其上的例如凹槽的凹入或者例如彈簧或周向環(huán)的凸起，以致能夠區(qū)域地中斷圓柱對稱。因此，咬合器件的咬合機(jī)制能夠被實(shí)現(xiàn)在圓柱區(qū)域中的分配柱塞上。因而，這也能夠應(yīng)用到分配柱塞的圓筒外圓周。
[0020]優(yōu)選地，真空混合系統(tǒng)被提供成相對于外部是氣密的和/或能夠被密封成是氣密的。
[0021]本發(fā)明的一種改進(jìn)提出了所述分配柱塞包括至少一個(gè)周向密封件，其相對于外部密封所述藥筒的所述內(nèi)部空間，其中優(yōu)選的是其具有設(shè)置在定位成與分配柱塞的所述第一基底表面相反的所述分配柱塞的第二基底表面和所述分配柱塞的所述護(hù)套表面內(nèi)的所述開口之間的至少一個(gè)周向密封件。
[0022]因此，提高了內(nèi)部空間的真空穩(wěn)定性。這允許較長時(shí)間地維持內(nèi)部空間內(nèi)的負(fù)壓或真空。
[0023]本發(fā)明的一種實(shí)施例變型能夠提供的是，所述藥筒的所述藥筒壁的所述護(hù)套表面之一包括開口，當(dāng)所述分配柱塞處于打開位置時(shí)該開口重疊于所述分配柱塞的所述護(hù)套表面內(nèi)的所述開口，并且借助于所述開口，所述內(nèi)部空間以氣體可滲透方式被或能夠被連接到所述真空混合系統(tǒng)的周圍環(huán)境。
[0024]因此，分配柱塞能夠被深深地且穩(wěn)定地插入到藥筒內(nèi)。這允許維持真空混合系統(tǒng)的較佳穩(wěn)定性并且分配柱塞不會(huì)像被設(shè)計(jì)得稍短時(shí)那樣被容易地卡住。
[0025]在這種情況下，本發(fā)明能夠提供被設(shè)置在所述藥筒的外壁上的閉合元件，借助于該閉合元件能夠閉合在所述藥筒的壁內(nèi)的所述開口，優(yōu)選地所述閉合元件被設(shè)置在所述藥筒的外壁上并且能夠沿所述藥筒的軸向方向移位。
[0026]因此，藥筒的