CN1471426A - 用于混合和传送可流动材料的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于混合和传送骨填充材料的装置。该装置包括用于容纳处于未混合状态的组分的容器。提供一种可以插入到该容器中用来混合这些组分的混合元件,还有提供一种具有驱动部件和从动部件的促动器,该促动器可拆卸地连接在混合元件上。

Description

用于混合和传送可流动材料的系统和方法
相关申请
本申请要求了于2001年10月25日申请的序列号为No.60/243195的美国临时申请的优先权。
技术领域
本发明涉及尤其在医疗领域中用来将多种材料混合在一起并且将这些材料传送进其它器械中的系统和方法。
背景技术
用于在医疗领域中将多种材料混合在一起例如将由粉末材料构成的聚(甲基丙烯酸甲酯)骨接合剂与一种液态单体混合以用作骨填充材料的现有方法和装置往往会产生不令人满意的结果。
通常,在外科固定中,为此所采用的器具包括用来容纳这些组分的小碗和用于在该碗中混合这些组分的棍子(例如普通的牙舌板)。如果采用粉末材料的话,则通常将该材料从其容器直接倒进该碗中。因此,由于粉末材料会溢出,所以该方法往往比较脏。在这些组分中的一种是液态单体的情况中,该方法会出现由该液态单体释放出的有害烟雾。
在混合这些组分之后,如在骨填充材料的情况中一样,会碰到其它问题。当要将该骨填充材料分配进骨头的空腔时,通常的做法是首先将该材料传送进注射器中,然后将该材料传送进该器械以便输送给该空腔。通过将完全接合的柱塞穿过注射器本体回撤将该材料抽上来或者通过除去注射器柱塞然后从注射器的后面将该材料倒进并且重新插入柱塞,由此装填该注射器。这是一种困难且麻烦的过程。因此,需要提供一种将同时含有烟雾的材料混合并且容易且干净地将内容物传送或分配进其它器具中。
发明概述
虽然医疗产品的各个制造商已经试图开发、制造并且提供各种用于混合和/或分配聚(甲基丙烯酸甲酯)骨接合剂的系统(例如Depuy-参见PCT公开No.WO97/21485,Immedica-参见PCT公开No.WO99/37256以及Stryker-参见美国专利No.6042262),但是这些系统往往昂贵,太复杂,需要外延和/或外部供能附件,或者不能混合少量骨填充材料。因为这些或其它问题,需要对尤其在医疗领域中用来混合和传送材料的系统和方法进行改进。
本发明的一个方面在于,提供手持系统以及用于使用这些系统的相关方法,这些系统在混合之前精确地测量出这些组分,在混合期间容纳这些组分,机械地混合或搅拌该骨填充材料,并且方便且干净地将该混合物分配进其它器具中。该手持系统提供一种用来混合并且传送材料的简单、快速且成本节约的方法。
本发明的另一个方面在于提供手持系统和用于使用这些系统的相关方法,这些系统在混合期间完全容纳着这些组分(理想地消除了在混合期间释放出的有害烟雾的溢出)。
本发明的一个方面提供一种组件,它包括用于容纳处于未混合状态的例如骨填充材料的组分的容器。该组件还包括可以插入进容器中以混合这些组分的混合元件。该组件还包括用于混合元件的促动器,它包括驱动部件和与该驱动部件连接的从动部件。该促动器可拆卸的连接在混合元件上。在彻底混合之后,可以将该混合元件拆除和/或将柱塞插进该容器中以传送或分配该混合物。
在一个实施方案中,混合元件包括随着转动混合这些组分的桨叶。该桨叶可以包括一种用来促进组分混合的结构,例如多个孔。在该布置中,该促动器包括使桨叶转动的驱动部件。促动器可以包括传动链例如行星齿轮传动链,该传动链将驱动部件连接在从动部件上。优选的是,该驱动部件可以手动操纵,从而不需要任何外部能源。
在一个实施方案中,该容器包括分配阀。该分配阀在混合步骤期间是关闭的,并且在进行传送或分配步骤时手动操纵以打开和关闭。
附图的简要说明
图1A和1B为一成套器具的各个实施方案的平面图,该成套器具包含有体现了本发明特征的用于混合和分配可流动材料的系统的各个组成部件;
图2A和2B为形成在图1A和1B中所示系统的一部分的容器的各个实施方案的透视图;
图3为形成在图1A中所示系统的一部分的支座的透视图;
图4为可以形成在图1A和1B中所示系统的一部分的促动器的侧面透视图;
图4A-4F为促动器手柄结构的可选实施方案的侧面透视图;
图5A为在图4中所示促动器的底视图;
图5B为促动器的可选实施方案的底视图;
图6A为在图4中所示促动器的分解透视图;
图6B为促动器的可选实施方案的分解透视图;
图7为形成在图1A和1B中所示系统的一部分的混合元件的一个实施方案的透视图;
图8为形成在图1A和1B中所示系统的一部分的混合元件的另一个实施方案的透视图;
图9为形成在图1A和1B中所示系统的一部分的混合元件的另一个实施方案的透视图;
图10为插入到在图3中所示支座中的在图2中所示容器的透视图,并且还显示出加入到该容器的部件;
图11为插入到在图4中所示促动器的下半部的外侧中的在图8中所示混合元件的近端的透视图;
图12为如在图13中的装配视图中所示一样的促动器、混合元件、容器和支座组件的分解视图;
图13为在图12中所示的组件的透视图,显示出由一只手抓住并且手动转动的促动器,并且显示出由操作人员的另一只手抓住的容器,所述促动器的转动用来混合在该容器中的材料;
图14为在这些材料已经在容器中经过混合之后插入在该容器中的柱塞的透视图;
图15为在从容器中分配材料之前从容器中除去的支座的透视图;
图16为插入在装有材料的容器中的柱塞的透视图,该材料现在准备进行分配;
图17为从容器中分配出的在该容器内混合的材料的透视图;
图18为形成在图1B中所示系统的一部分的促动器的上半部的底视图;
图19为柱塞组件的透视图,显示出用于排气阀的开口;
图20为具有用来固定在图2B的容器上的组件的分配阀的一个实施方案的透视图;
图21为具有可选安装的真空管道的图2B的容器的透视图;并且
图22为图21的容器的局部剖开视图;
图23为图21的容器的另一个局部剖开视图;
图24A为适用于用在图21的容器中的可折叠混合元件的一个实施方案的透视图;
图24B为图24A的可折叠混合元件的侧视图;
图25为适用于用在图21的容器中的可折叠混合元件的另一个实施方案的透视图;
图26为适用于用在图21的容器中的可折叠混合元件的另一个实施方案的透视图。
优选实施方案的详细说明
这些实施方案描述了在混合骨填充材料方面体现了本发明的特征的系统和方法。但是,应该理解的是,所述的这些系统和方法并不限于它们在混合骨填充材料上的用途。这些系统和方法可以适合用在医疗领域内和之外的许多用途中。
还应该理解的是,这里所述的这些发明的各个组成部件可以由非铁的和/或非金属材料构成,这将允许这些各个实施方案能够用在磁性和/或全室MRI环境中。I.组成部件
图1A显示出布置成一成套器具200的组成部件,这些部件可以相互结合使用以形成一种材料混合和传送系统。这些组成部件的数目和结构可以变化。在图1A中,该成套器具200包括:用于容纳材料的容器12,用来进行混合并且在混合之后用来传送或分配这些材料;支座14,用来容纳该容器12;混合元件16,它可以插入到容器12中以混合这些材料;促动器18,用来驱动混合元件16;柱塞20,它可以插入到容器12中以从容器12中将混合的材料挤压出;分配元件22,用来分配从容器12中挤压出的混合材料;以及测量装置24,用来测量装在用来进行混合的容器12中的材料。
优选的是,部件12、14、16、18、20、22和24由一种基本上刚性的金属、塑料或陶瓷材料构成。在一个实施方案中,这些部件12、14、16、20、22和24由聚丙烯构成,而部件18由乙缩醛均聚物(由Dupont公司生产的DELRIN材料)或者一种透明或有颜色尼龙构成。这些部件材料最好不会由于与骨填充材料接触而受到影响和/或可以通过伽马射线进行消毒。当然,可以采用各种其它可选材料,包括能够抵抗与单体接触而不会在有限时间内显著退化的材料。A.容器
如在图2A中所示一样,容器12具有近端30和远端32。容器12还具有最好从近端30延伸至远端32的内孔37。该远端32带有远侧末端34,通过该末端可以分配材料例如骨填充材料。
容器12的尺寸设定成在使用的不同阶段单独地容纳混合元件16和柱塞20。远侧末端34的内表面其尺寸设定为在使用期间支撑混合元件16的远侧末端62,如将在后面更详细地描述的一样。该近端30在容器12的外表面33上带有一组翼片36,用来使容器与促动器18连接,该促动器又可拆卸地连接在混合元件16的近端56上。当将柱塞20插入到容器12中时,如将在后面所述一样,这些翼片36还使得医生能够象注射器一样抓住并且操纵容器12和柱塞20,以便在混合之后分配材料。
在一个实施方案中,容器12其体积大约为70立方厘米(70cc)。当然,可以根据混合元件16和其它相关部件的尺寸以及所要求混合的填充材料量采用其它尺寸的容器12。其它代表性的尺寸可以包括5、10和20cc的注射器。该容器12的外表面33最好包括显示出容器12内部体积的刻度尺。优选的是,该刻度尺39在容器12的远侧末端34附近开始。该容器12优选由透明的聚丙烯制成以能够在混合期间和在传送期间在将这些材料装在容器12中时观看到所要混合的材料。
如在图2B中所示一样,在可选的实施方案中,该容器12在远端32处包括一容器底座35。该容器底座35其形状大体上为半球形并且支撑着该容器12的内孔37。在该容器的内孔37内,在容器底座35处设有中心颈部(未示出),其尺寸设定成能够接受并且牢牢保持着混合元件16的远侧末端62,如在前面针对前面实施方案所述一样。该容器底座35最好稳定并且提高了内孔37,而且使得更加容易分配或传送被混合的材料。容器底座35其尺寸设定为提供实心支脚以减小容器12倾倒的可能性。该容器12具有用于分配混合的骨填充材料的出口34B。
必要的话,该容器12可以包括有用于标准手术室配套真空软管的真空安装件(vacuum attachment)31(参见图2B),用来抽出在容器12中的烟雾和/或排除该材料中的气体。该真空软管还可以通过在容器底座35中的凹口31A来进一步固定。如果还需要的话,则该容器12可以形成用于骨填充材料输送枪的料筒。B.支座
在图1A中所示的系统中,支座14(参见图3)在混合期间支撑着容器12。该支座14具有上侧40和下侧42。上侧40具有中心颈部44,其尺寸设定为能够接受并且牢牢保持着容器12的远端32。在该颈部44内的中心设有一小腔室,其尺寸设定为能够容纳容器12的远侧末端34。支座14的下侧42具有平坦表面,该表面使得支座14能够平稳地坐放在一表面例如处理工作台上。
单独的支座14对于在图1B中所示的系统不是绝对必要的,因为该容器底座35直接包含在容器12中。C.混合元件
该混合元件16可以具有各种结构,并且图7、8和9显示出不同的代表性结构。在使用中,该混合元件16在容器12内转动以混合装在该容器中的这些材料。
在各个所述的结构中,该混合元件16具有上侧50和下侧52。在这些实施方案中,上侧50和下侧52可以具有用作加强件的向外延伸的中央肋条51以保持混合元件16的完整性。该混合元件16还可以包括一个或多个横向肋条53。
该混合元件16具有近端56和远端57。远端57最好带有扁平末端62,该末端用来装配进容器12的远侧末端34中。混合元件16的远侧末端62最好混合装在容器12的远侧末端34中的组分。该远侧末端62还最好用作在容器12的远侧末端34内的支撑表面,用来在混合元件16转动时使它保持在容器12内对中,并且限制混合元件16在容器12内进行左右运动。该远侧末端62还用来使混合元件16保持与促动器18牢牢接合。
必要的话,近端56可以带有实心圆柱形顶端58,但是该近端56可以是适用于安装在促动器18上的各种结构。如将在下面更详细地描述的一样,该顶端58用来与促动器18连接。该顶端58具有一横杆60,该横杆有利于从促动器18将转动力传递给如在图7、8和9中所示的混合元件16。该横杆60还用来使混合元件16通过搭扣在适当位置处与促动器18的键槽89牢牢接合。该顶端58还包括有如在图9中所示一样的脊部59,用来提供额外的强度和稳定性。
如在图7-9中所示一样,该混合元件16还最好具有一个或多个孔61、63、65、67、68和69。这些孔61、63、65、67、68和69用来帮助将所选的组分例如粉末材料和液态单体混合在一起。这些孔61、63、65、67、68和69最好足够大以使得一些混合物能够流过该混合元件16,由此使得该混合元件16能够以最小的阻力在容器12内转动并且增强所选混合材料的混合。如果增加这些孔61、63、65、67、68和69的尺寸的话,则对转动的阻力变小。但是,同时还需要该混合元件16在该混合物中进行额外的转动以确保彻底混合。更大的孔使该混合过程更容易进行,而更小的孔可能导致这些组分沿着混合元件16“慢慢向上拱”。在这种情况中,必须使混合暂时停止以便使得这些组分能够回落进混合物中。
理想的是,该混合元件16的尺寸设定为基本上在容器12的内部上延伸。这种布置可以有利于粉末和液态组分的混合,因为该混合元件16的转动可以从容器的内壁上将粉末和液态组分刮掉,从而确保这些组分均匀混合。虽然容器12的侧壁和混合元件16之间的实际物理接触不是绝对必要的,但是在至少一个实施方案中,该混合元件16和容器12的侧壁非常紧密地接近。
在图8中所示的实施方案中,混合元件16最好具有一系列在混合元件16的近端56附近开始的均匀间隔开的小孔65,至少两个在后面的朝着该混合元件16的远端57延伸的大孔69,以及至少两个在远端57处的大小中等的孔67。这个实施方案使得能够更加容易进行混合并且减少了前面所述的混合的“上拱”现象;但是,该实施方案通常需要促动器18进行额外的转动。在该实施方案中,在骨填充材料的情况中促动器18转动大约5至20转就应该足以确保得到合适的混合物。
在图7中所示的实施方案中,该混合元件16具有多个均匀间隔开的孔61,它们与肋条51平行地设置,并且该混合元件16在远端62处还具有至少两个孔63。该实施方案需要促动器18转动大约5至10转以混合出一种合适的骨填充材料。虽然该实施方案需要更少的转数,但是与前面所述的实施方案相比,该实施方案需要操作人员为这些转动付出更大的强度。另外,有时需要在混合过程中停止以使得这些组分能够回落到该混合物中。
在图9中所示的实施方案中,混合元件16具有两个在混合元件16的近端58附近开始的较大孔68,在后面还有至少两个朝着远端57延伸的大孔69。该实施方案需要促动器18转动大约15至20转以适当地混合该骨填充材料。当在彻底混合之后从容器12除去该混合元件16时,如在图9中所示一样的混合元件16的最小表面积只允许在该混合元件16上保留最少量的骨填充材料。
在其它可选实施方案中,该混合元件16可以包括有任意数量的具有各种尺寸和形状(未示出)的孔。D.促动器
促动器18(参见图4和5A以及5B)驱动着该混合元件16。理想的是,该促动器18由DELRIN材料或一种透明或有颜色的尼龙形成。如在图4中所示一样,该促动器18其形状为手掌大小的圆柱形。
该促动器18具有一外表面70,该外表面在必要时可以带有刻痕或带有齿以利于使用者抓握。图4A-4P显示出促动器的各种可选手柄设计。该促动器18具有上半部72和下半部74(还参见图6A和6B),这些适用于以各种方式例如紧固件、粘合剂或搭扣配合连接在一起。
促动器18的上半部72用作驱动部件,而促动器18的下半部74是从动部件。上半部72相对于下半部74转动。
促动器18的上半部72和下半部74都具有内侧76和外侧78。如在图6A中所示一样,上半部72的内侧76包含有一环形齿轮73。下半部74的内侧76包含有与所述环形齿轮73啮合的行星齿轮装置84。
行星齿轮装置84包括一太阳齿轮86和一个或多个行星齿轮88。太阳齿轮86通过螺钉95轴向固定在促动器1 8的下半部74上。该行星齿轮88通过螺钉94固定在固定环92上。在一个可选实施方案中,这些行星齿轮88将包括两个齿轮,每个齿轮设置在太阳齿轮86的相对侧面上。
行星齿轮88的齿与环形齿轮73的齿啮合。这些行星齿轮88的齿还与太阳齿轮86啮合。促动器18的上半部72相对于促动器18的下半部74的转动使环形齿轮73转动。这又使行星齿轮88在促动器18的固定下半部74内转动。行星齿轮88的转动又使太阳齿轮86在促动器18的下半部74内转动。在其中具有三个行星齿轮88的实施方案中,环形齿轮73(即促动器18的上半部72)的单圈转动大约等于太阳齿轮86在促动器18的下半部74内转动四圈。在其中具有两个行星齿轮88的实施方案中,环形齿轮73的单圈转动大约等于太阳齿轮86转动三圈。
如在图5A中所示一样,促动器18的下半部74的外侧78具有中央狭缝96,该狭缝容纳着混合元件16的圆柱形顶端58。从太阳齿轮86伸出的轴87(参见图6A)延伸进入该狭缝96。在顶端58上的横杆60装配进位于该轴87上的键槽89中(参见图5A),该轴将混合元件16与太阳齿轮连接在一起。因此,太阳齿轮86的转动将转动传递给混合元件16。
另外,下半部74的外侧78具有稳定结构98(参见图5A)。该结构98邻接和/或抓住容器12的翼片36以防止容器12在太阳齿轮86将转动传递给混合元件16期间转动。该稳定结构98通过紧固件99固定在外侧78的下半部74上。必要时,该促动器18可以包括用于标准手术室配套真空软管(未示出)的安装件,用来排出在容器12内的烟雾。
在一可选实施方案(参见图6B)中,促动器18的上半部72具有容纳进促动器18的内表面71(参见图18)中的整体环形齿轮73。促动器18的下半部74具有与环形齿轮73啮合的行星齿轮装置84。该行星齿轮装置84包括一太阳齿轮86和多个行星齿轮88。理想的是,该行星齿轮装置88包括两个行星齿轮88。太阳齿轮86通过轴87轴向固定在促动器18的下半部74上。轴87在顶部用来与上半部72搭扣配合并且在底部用来容纳混合元件16的顶端58。轴87的中间部分弄成方形以使太阳齿轮86保持在位并且用来接受由太阳齿轮86所施加的转动力。
行星齿轮88通过中空齿轮立柱93安装在促动器18的下半部74上。固定环92具有保持垂片90,这些垂片装配穿过行星齿轮88的中心孔并且延伸进入中空齿轮立柱93(参见图6B)。这些保持垂片90具有小末端,它向下延伸穿过中空齿轮立柱93以使固定环92与促动器18的下半部74牢牢地接合。该固定环92还最好具有稳定支脚97,它向下延伸以为该行星齿轮装置84提供强度和稳定性。
如在图5B中所示一样,促动器18的下半部74的外侧78具有稳定结构98B,它通常是长方形的以允许容器12插入。该稳定结构98B的长方形形状防止了容器12在太阳齿轮86将转动施加给与混合元件16连接的轴87的期间转动。E.柱塞
该柱塞20(参见图14和16)装配进容器12的孔道37中。柱塞20在容器12内的前进令人满意地从容器12中排出空气,并且从容器12中分配出材料。
如在图19中所示一样,该柱塞20还可以最好包含一个或多个用于一阀门的开口103,该阀门自动地排空在容器12中位于柱塞20和混合骨填充材料之间的空气。该柱塞20可以包括由各种材料制成的密封件101,这些材料包括但不限于不会由于与混合的骨填充材料接触而受到影响的非刚性材料。在一个实施方案中,该柱塞20可以包括具有小球轴承(未示出)的阀门,该阀门使得空气能够在柱塞20前进穿过容器12时逸出。该球轴承(未示出)可以由密度比骨填充材料更小的塑料材料制成。由于柱塞20接触着粘性骨填充材料,所以该球轴承被迫向上进入关闭位置。排空空气使得柱塞20和材料之间形成直接接触,这就改善了材料的分配控制。F.分配元件
在图1A中所示的系统中,分配元件22包括一喷嘴100,它用来装配在容器12的远侧末端34上(参见图17)。在另一个实施方案中,LUER接头(未示出)安装进容器12的远侧末端34中。在另一个实施方案中,接头(未示出)安装进容器12的远侧末端34中,该接头用来与5cc或10cc注射器的主体配合。在另一个实施方案中,将管道(未示出)安装到容器12的远侧末端34中,该管道用来装配在5cc或10cc注射器主体内。
在图1B中所示的系统中,分配元件22最好通过夹子121(参见图20)搭扣配合到容器12的远端32上。该分配元件22还可以通过其它装置例如利用粘合剂、焊接或通过其它本领域所公知的装置安装在容器12上。该分配元件22最好与容器12的出口34B相配(参见图2B)。旋塞阀(未示出)或其它类型的合适阀门可以设在阀体125内并且具有用于混合材料的出口127。分配元件22可以具有一个或多个位于阀体125的端部处的分配手柄123。如在图20中所示一样,两个分配手柄123可以使得可以用左手或用右手来操作分配元件22。最好将LUER接头129安装到阀体125上以利于安装注射器或带螺纹的骨填充装置。当然,可以根据容纳被传送的混合材料的器具类型将任意数量的其它类型接头或管道安装到阀体125上。G.测量装置
测量装置24(参见图1A)用来在将这些组分放进用于进行混合的容器中之前测量这些组分。该测量装置24可以具有固定的尺寸,例如10cc量杯,可以是有刻度的,和/或可以包括用于在混合之前筛选颗粒的筛子。H.漏斗
漏斗10用来帮助将所要混合的这些组分装进或倒进容器12中(参见图1B)。II.该系统的说明性使用
在图1A中所示的实施方案中,将容器12、支座14、混合元件16、促动器18、柱塞20、分配器22和测量装置24以及所要混合的组分聚集在一起以便使用,或者在需要时从成套器具200中抽出。医生或助手将容器12的远端32插入进支座14的上侧40的颈部44中(参见图10)。优选的是,将容器12的远侧末端34保持在位于支座14的上侧40上的小腔室46内,从而令人满意地密封被封闭的远侧末端34。
如图20所示,医生可以使用测量装置24来测量所要混合的组分例如用于聚(甲基丙烯酸甲酯)骨接合剂的粉末组分。将该粉末组分倒进容器12中。如果容器12在其外表面33上带有刻度尺39的话,则可以将该组分加入到该容器12中直到达到所要求的刻度。在将粉末组分加入到容器12中之后,加入另一种组分例如用于骨接合剂的液态单体。
然后取出混合元件16和促动器18。理想的是,已经将混合元件16的近端56插入到位于促动器18的下半部74的外侧78上的狭缝96中(如图11所示)。现在将该组件翻转,并且将混合元件16的远端57插入到容器12的近端30中(在图12的分解视图中所示)。理想的是,该混合元件16如此插入,从而该混合元件16的远侧末端62延伸进入容器12的远侧末端34。促动器18最好与位于容器12的近端30上的翼片36接合,从而该促动器18的下半部74相对于容器12保持固定不动。
医生现在用一只手抓住促动器18的上半部72,同时用另一只手握住支座14、容器12或支座14和容器12(参见图13)。然后使促动器18的上半部72相对于容器12来回转动例如半圈,首先顺时针然后逆时针(反之亦然)。或者,与这个来回运动结合,可以使促动器18沿着单一方向转动。理想的是,使促动器18转动足够次数以使该混合物充分混合。
在该混合物被充分混合之后,从容器12中将促动器18和混合元件16拆除并且将它们放在一边。必要时,混合元件16可以在容器12的顶部上刮擦以除去附着在该元件16上的混合物,从而使这混合物返回容器12。接着,将柱塞20插入到容器12的近端30中(参见图14)。现在可以将该组件安全地倒转,并且从容器12中除去支座14(参见图15)。优选的是,在插入柱塞20并且使该组件倒转的步骤之前不会从容器12中将支座14拆除。在这种情况中,如在骨填充混合物的情况中一样,该混合物可以很容易从在容器12的远侧末端34中的开口流出。
在从容器12中将支座14拆除之后,可以通过使以从注射器中排出空气的通常方式柱塞20前进来从容器12的远侧末端34中排出空气。可以通过使柱塞20前进来从容器12中直接分配出该混合物。必要时,将分配器22装配到容器12的远侧末端34上。在一个实施方案中,如果分配器22是一喷嘴100的话,则通过喷嘴100来分配该混合物。在另一个实施方案中,如果该容器12的远侧末端34安装有LUER接头的话,则如在美国专利No.6241734(该专利在这里被引用作为参考)中所披露的一样该LUER接头可以与骨填充装置配合。当将该LUER接头安装进容器12的远侧末端34中时,该组合使得能够直接填充多个骨填充装置。在另一个实施方案中,如果容器12的远侧末端34安装有与5cc或10cc注射器的注射器主体配合的接头的话,则可以用容器12中的混合物填充该注射器。在另一个实施方案中,容器12的远侧末端34可以安装有装配在5cc或10cc注射器主体内的管道,因此使得该注射器能够从柱塞末端往回填充。在这个实施方案中,管道插入穿过注射器的柱塞开口。该注射器从其远侧末端向其近端被填充,并且在该注射器填充至所要求的刻度时撤走该管道。
在图1B中所示的系统包括用来更便于使用和减少操作步骤的附加特征。容器12包装在成套器具200中,分配元件22处于封闭位置。在从成套器具200汇集了系统部件(容器12、混合元件16、促动器18、柱塞20以及漏斗10)以及要被混合的材料之后,医生或助手将漏斗10定位在容器12的远端30,并将粉末状的成分倾倒在容器12中。如果需要,可以在加入液态单体之前向容器12中加入另外的粉末状材料,例如无菌硫酸钡(以使得混合物不透辐射)或抗生素(以防止感染)。该混合元件16和促动器18如前面所述一样连接在一起并且被插入到容器12中。促动器18设置成与位于容器12的近端30上的翼片36接合。医生或助手现在使促动器18转动以如前面所述一样混合该材料。优选的是,可以通过真空软管附件31从容器12中排出在容器12中的单体烟雾。在该混合物被充分混合之后,从容器12中将促动器18和混合元件16拆除并且放在一边。接着,将柱塞20插入到容器12的近端30中。可以通过柱塞20中的开口103从该系统中自动地排出空气。然后通过真空软管附件31从容器12的内孔37中排出残余气体/单体混合物,从而进一步减小医生或助手受到的单体烟雾。现在准备传送该混合物。理想的是,如在美国专利No.6241734中所披露的一样直接将混合材料传送给骨填充装置。该步骤省略了将该材料传送给另一个装置例如注射器的必要,该注射器用来填充美国专利No.6241734的装置。可以通过在柱塞20上向下推压来通过打开的分配元件22直接分配该混合物。或者,可以通过使分配手柄123转动以打开和关闭旋塞阀(未示出)来控制该混合物的流动。
如果需要额外的骨填充材料混合物,或者在初始的混合物已经硬化和/或没有用之后需要额外的骨填充材料的话,则可以从促动器18中除去用过的混合元件16(在其上具有骨填充材料)并且用新的混合元件16来替换,从而使得该促动器18可以用来混合额外批量的骨填充材料。在这种情况中,成套器具200可以包括单个促动器18和测量装置24,并且具有多个容器12、支座14、混合元件16、柱塞20和分配元件22以使得能够混合多批骨填充材料。III.封闭的接合剂混合和传送系统
在从医疗材料中释放烟雾和/或蒸汽由于一些原因是不受欢迎的情况中,最好采用一种封闭的混合和传送系统以便制备和/或输送医疗材料例如骨接合剂。例如,来自PMMA骨接合剂的液态单体组分的烟雾和/或蒸汽可以具有非常难闻的气味,并且吸入这些烟雾可能对各个手术室人员以及病人带来显著的健康危险。
在由PMMA粉末和液态单体组分构成的骨接合剂的情况中,液态单体在使用之前通常被密封在玻璃罐或安瓿内,而粉末装在塑料袋中。这种包装的一个实施例是在市场上可以从Howmedica公司买到的SimplexpPMMA骨接合剂。虽然这种骨接合剂的粉末组分通常是惰性的且不容易飘在空中(除非受到充分地搅动),液态单体组分具有非常低的蒸汽压力并且与空气接触时很容易蒸发。
一旦打开了装有液态单体的玻璃安瓿(通常通过破坏在该玻璃安瓿上的易碎盖子),则该液态单体暴露在大气中并且立即开始蒸发。而且,在混合过程中,该液态单体继续从液体/粉末混合物中蒸发并排出气体。一旦完成混合,单体继续从液体/粉末混合物中排出气体,直到将该混合物装在封闭的环境内(例如注射器或其它封闭的分配装置或者当将该混合物安放在病人的身体内)。除非在基本上所有混合和输送操作的步骤期间将该混合物装在封闭的环境中,否则在骨接合剂的混合和分配期间会向手术室释放出大量蒸发的单体。
图22和23描绘了一种接合剂混合和传送系统的可选实施方案,该系统减少了向手术室环境释放蒸发单体。在该实施方案中,该容器12包括一单体分配体400。该单体分配体400包括固定夹405、套管410、阻断元件415、盖子420、供料管腔425以及通气管腔430。优选的是,该分配体固定在容器12上,并且供料管腔425和通气管腔430通过在容器壁中的一个或多个开口(未示出)与容器12的内部连通。分配体400可以采用各种方式例如通过夹子、粘合剂、焊接或通过本领域所公知的其它方法固定在容器上。
如在图23中所示一样,固定密封件448最好以气密的方式接合容器12的上开口,从而令人满意地使该容器12与手术室环境隔绝。最好在固定密封件448下面并且在容器12的内部设置一滑动密封件450。这些密封件448和450可以由各种已知的密封材料例如胶乳橡胶构成。优选的是,这些密封件448能够在使容器内容物和大气之间保持基本上气密的密封同时允许混合元件16和轴87转动。另外,该滑动密封件450最好可以在容器12内纵向地移动。必要时,该滑动密封件可以包括一内部狭缝或开口(未示出),它使得滑动密封件450能够沿着混合元件16的中心轴线滑动同时与混合元件16保持基本上气密密封。
为了制备骨接合剂混合物,将测定量的粉末PMMA组分装进容器12中。然后将混合元件和促动器安装在容器上,并且密封件448和450密封接合着该容器12。将装有液态单体的密封玻璃安瓿435插入到套管410中。将盖子420安装在套管410上,从而密封该封闭的套管。
然后,将盖子420拧到安瓿435上,从而将安瓿435挤压在阻断元件415上并且使该安瓿435破裂。这样液态单体将会流进套管中,穿过供料管腔425并且与在容器12内的粉末组分接触。通气管腔425将缓解任意会在套管中形成的真空。
现在以前面所述的方式混合该液体和粉末组分。一旦混合结束,可以通过在促动器18和固定密封件448中的开口(未示出)插入柱塞460,由此可以使滑动密封件450在容器12内朝着混合物前进。必要时,该滑动密封件450可以包括一迷宫式密封件或其它使得空气能够流过该密封件的装置。优选的是,流过滑动密封件450的任意气体和/或蒸发单体将由固定密封件448拦截。一旦与PMMA混合物接触,则该滑动密封件450将挤压该混合物,然后该混合物可以以前面所述的方式分配。
通过该实施方案,可以从混合和分配系统中分配出PMMA混合物,且不会明显释放出单体烟雾。一旦分配结束,则可以安全地扔掉整个封闭系统。
图24A、24B、25和26描述了与前面所述的封闭混合和传送系统结合使用的混合元件的各个实施方案。这些混合元件尤其适用于在已经完成混合之后拆掉和/或折叠以利于滑动密封件450前进和PMMA混合物分配。更具体地说,图24A和24B是由一系列部分460构成的混合元件的视图,这些部分随着混合元件的转动而使这些PMMA组分混合,但是当受到挤压时,它们会以可折叠的方式折叠以使得密封件450能够前进并且能够分配出PMMA混合物。图25描绘出一种由螺旋部分构成的混合元件16,该螺旋部分随着混合元件16的转动使PMMA组分混合,但是当受到挤压时会以类似弹簧的方式压缩以使得滑动密封件450能够前进并且能够分配该PMMA混合物。图26描绘了一种由多个螺旋部分构成的混合元件16,这些部分以类似的方式操作。
在下面的权利要求中给出了本发明的特征。

Claims (15)

1.一种用于混合骨填充材料的装置,它包括:
一容器,用来容纳处于未混合状态下的骨填充材料的组分;
一混合元件,可插入到容器中用来混合这些组分;
用于所述混合元件的促动器,它包括一驱动部件和与该驱动部件连接的从动部件并且可拆卸地连接在混合元件上。
2.如权利要求1所述的装置,其中所述混合元件包括有随着转动混合这些组分的桨叶。
3.如权利要求2所述的装置,其中所述驱动部件使所述桨叶转动。
4.如权利要求1所述的装置,其中所述混合元件包括用来促进这些组分混合的结构。
5.如权利要求4所述的装置,其中所述结构包括多个孔。
6.如权利要求1所述的装置,还包括:
一柱塞,它可以在拆除混合元件之后插入到容器中以从容器中分配填充材料。
7.如权利要求1所述的装置,还包括用来保持容器的支座。
8.如权利要求1所述的装置,还包括可安装在容器上用来分配填充材料的分配器。
9.如权利要求8所述的装置,其中所述分配器包括有喷嘴。
10.如权利要求8所述的装置,其中所述分配器包括安装在容器的远侧末端中的接头。
11.如权利要求8所述的装置,其中所述分配器包括安装在容器的远侧末端中的管道。
12.如权利要求1所述的装置,其中所述促动器包括使驱动部件与从动部件连接的传动链。
13.如权利要求12所述的装置,其中所述驱动链包括一行星齿轮传动系统。
14.如权利要求1所述的装置,其中所述促动器包括用来将驱动部件的转动施加给从动部件的连接件。
15.如权利要求1所述的装置,其中所述驱动部件是可手动操作的。
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