EP0657208A1 - Vorrichtung zum Mischen von einem Mehrkomponentenzement und Verfahren zum Durchführen des Mischvorganges - Google Patents

Vorrichtung zum Mischen von einem Mehrkomponentenzement und Verfahren zum Durchführen des Mischvorganges Download PDF

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EP0657208A1
EP0657208A1 EP93810856A EP93810856A EP0657208A1 EP 0657208 A1 EP0657208 A1 EP 0657208A1 EP 93810856 A EP93810856 A EP 93810856A EP 93810856 A EP93810856 A EP 93810856A EP 0657208 A1 EP0657208 A1 EP 0657208A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixing
vessel
cement
shaking
coupling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP93810856A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dick Ter Wee
Gerard Anton Kok
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allo Pro AG
Original Assignee
Allo Pro AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Allo Pro AG filed Critical Allo Pro AG
Priority to EP93810856A priority Critical patent/EP0657208A1/de
Priority to JP6295022A priority patent/JPH07256630A/ja
Publication of EP0657208A1 publication Critical patent/EP0657208A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/20—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes
    • B01F31/22—Mixing the contents of independent containers, e.g. test tubes with supporting means moving in a horizontal plane, e.g. describing an orbital path for moving the containers about an axis which intersects the receptacle axis at an angle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/20—Mixing of ingredients for bone cement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/50—Movable or transportable mixing devices or plants
    • B01F33/501—Movable mixing devices, i.e. readily shifted or displaced from one place to another, e.g. portable during use
    • B01F33/5011—Movable mixing devices, i.e. readily shifted or displaced from one place to another, e.g. portable during use portable during use, e.g. hand-held

Definitions

  • the invention relates to a device for mixing a multi-component cement, with a mixing container and with a motor-driven mixing drive, the multi-component cement being introduced into the mixing container in the form of two or more components, at least one of which is liquid.
  • Multi-component cements are mainly used because of their short curing times, which allows processing with little loss of time.
  • Two-component cements have the advantage that only two parts have to be coordinated to achieve a desired reaction. The mixing process is very important for the quality of such a cement when the two or more components are brought together.
  • a special type of multi-component cement is bone cement, which is used for the fixation of implants and which has to be processed sterile and which also has to be mixed in its preliminary stage under sterile conditions.
  • mixers have been used for this purpose, which, like a kitchen mixer with motor-driven stirrers, stir the components, at least one of which is liquid, in a mixing container.
  • the invention is intended to remedy these disadvantages. Its task is to provide the user of multicomponent cement with another mixing process. This object is achieved with the characteristics of the independent claims 1 and 11, in that the mixing container is a slim vessel which acts to carry out the mixing on its underside via a non-positive and / or positive coupling on a shaking plane transverse to the longitudinal axis of the vessel , designed as a shaking drive mixed drive, while the dependent claims 2 to 10 represent advantageous developments of the invention.
  • the invention has the advantage that, apart from a gas or air cushion, there are no foreign bodies for mixing in the mixing container and that a simply connected surface can form with the air, under which the actual mixing process takes place.
  • This makes it possible to use the mixing container directly for further processing of the freshly prepared cement and to squeeze out the cement if the container is reduced in its filling volume under the action of a mechanical force from outside. Since the relative displacement of the liquid component to the vessel wall is important for the mixture, the mixing container becomes a narrow vessel designed to produce a large wetted surface in relation to the amount filled. The movement of the vessel takes place in that the bottom of the vessel can be placed on a non-positive and / or positive coupling of a shaking drive.
  • the vessel wall is displaced relative to the liquid via the coupling and generates shear stresses and flow.
  • the entire vessel can be anchored to the coupling without any additional support points, or the vessel is held by hand and only deflected by the coupling at one end in accordance with the shaking movement.
  • Another advantage is that for a vessel with one or more end pieces, the mixing process can be carried out with the end to the atmosphere in order to keep undesired vapors away from the operating personnel. If such an end piece is designed as a funnel with a closure cap and the filling volume of the vessel can be reduced, then the freshly mixed cement can be sprayed directly at its destination without the need to transfer or scrape out cement.
  • the cylinder and piston of a cement syringe can be used directly as a mixing vessel. If the cement is bone cement that has to be processed under sterile conditions or if clean room conditions have to be observed, a separating film or a sterile cloth can be inserted between the coupling and the vessel with a suitable coupling.
  • a bone cement that requires a mixing time of about two minutes can therefore be mixed exactly on site in the sterile area for processing and delivered in an ideal consistency, since there is no uncertainty regarding decanting or transfer from the non-sterile area. It is sufficient to provide so much play between the coupling and the vessel that the separating film between them can be inserted and the shaking movement is transmitted from the coupling to the vessel via the pressed release film.
  • a typical coupling option is a coupling with an outer or inner cone, on which a suitably designed vessel base can be centered and can absorb forces transversely to its longitudinal axis.
  • the actual shaking movement of the coupling takes place in a plane transverse to the longitudinal axis of the vessel.
  • a circular movement in the shaking plane has proven to be advantageous if it is carried out with rotational frequencies ⁇ ⁇ 40 s ⁇ 1.
  • a circular movement of the coupling - without making a rotation in the coupling axis - only slightly loads the vessel wall or an intervening separating film.
  • the generation can be carried out with an eccentric on which the coupling is rotatably mounted.
  • Another possibility is to attach the coupling to a circularly oscillating oscillating element of a shaker drive.
  • the mixture in the vessel requires the liquid to be displaced. This is particularly large if the liquid can move freely against the force of gravity under the pressure of a horizontally accelerated vessel wall. For this reason, so much air is left at the top when the components are filled in that the liquid can move upwards on the wall of the vessel even when the vessel is closed, the air flowing into the resulting empty space without great resistance.
  • the figures show a device for mixing multicomponent cement such as, for example, bone cement with at least one liquid component, the components being introduced into an otherwise empty, slim mixing container.
  • This mixing container is placed on its underside on a non-positive and / or positive coupling, which in turn is connected to a shaking drive in order to transmit a shaking movement to the mixing container in a shaking plane transverse to the longitudinal axis of the mixing container.
  • a volume of gas or air is left in the mixing container, which allows the liquid components to be displaced against gravity when accelerating transversely to the force of gravity.
  • a circular shaking movement is particularly advantageous because it creates a constant acceleration and flow for mixing the components. Since the mixing container is free of any additional internals, containers can be used, which are suitable for spraying the ready mixed cement.
  • an operator holds a mixing container 1, which consists of an elongated vessel 11, a screwed-on spray lid 9 and an end cap 8, and presses the vessel 11 on its underside against a coupling 4, which centers the vessel 11 with an inner cone 24.
  • the coupling 4 is rotatably mounted with a bearing 19 on a pin 18, the pin 18 rotating with an eccentricity 22 about an axis of rotation 30 on a circular path 26.
  • This pivoting movement leads to the fact that liquids inside the vessel rise to different heights on the vessel wall and shift their highest liquid level in a rotating manner, in that a gas cushion 20 enclosed by the liquid evades the liquid.
  • the liquid component 3a and a solid component 3b mix evenly when the gas cushion 20 is so large that the liquid 3a can move freely.
  • the circular movement has the advantage that no splashes occur and that the liquid 3a is closed off by a simply connected contact surface to the gas cushion 20.
  • a Volume fraction of 1/4 gas is usually sufficient.
  • the cement is mixed intimately and without the introduction of gas and therefore has particularly good strength properties. This means that this type of mixing is also worthwhile if the cement is not sprayed directly to its final destination, but is refilled beforehand.
  • FIG. 2 the cement 3 mixed together in a mixing container 1 according to FIG. 1 is pressed out after the removal of an end cap under the action of deformation forces 10.
  • the vessel 11 is designed in such a way that it can be folded under lateral deformation forces 10 in order to press out the cement 3.
  • FIG. 3 shows the piston 13 and the cylinder 12 of a cement syringe, which are used as a mixing container 1, the vessel 11 being closed after the components 3a, 3b have been filled in with a spray lid 9 and an end cap 8.
  • an air cushion 20 remains, which takes up about 1/4 of the vessel volume.
  • the cylinder 12 is placed on its lower opening by an operator on a coupling 4 with a conical surface 15 and pressed.
  • the coupling moves on a circular path 26 about a pivot axis 31 and thus produces a circular one Deflection in the shaking plane 5 and causes the components 3a, 3b to mix.
  • This type of coupling has the advantage that it can be used on cylinders with different internal diameters.
  • the separating film 14 is designed as a sterile cloth in order to cover the mixing drive 2 in a sterile manner and to be able to mix the cement in the sterile area.
  • the cylinder 12 is lifted and fixed with its collar 21 to a pistol (not shown), from which a piston rod acts on the piston 13 in order to squeeze out the cement.
  • Suitable as the actual mixing drive 2 is, for example, a model L46 blood shaker from LABINCO B.V., Zinkstraat 64, NL-4823 AC Breda, onto which a coupling 4 with a conical surface 15 is screwed.
  • shakers are supplied with drive current electrically via an electric cable 25.
  • One possibility for driving such shakers is to pivot a vibrating element 29 fastened on a rod designed as a bending spring 27 with a magnetic field 28 changing on a stator body 32 in a more or less circular manner.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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  • Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
  • Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)

Abstract

Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Mischen von Mehrkomponentenzement (3) wie zum Beispiel Knochenzement mit mindestens einer flüssigen Komponente (3a) gezeigt, wobei die Komponenten (3a, 3b) in einen sonst leeren, schlanken Mischbehälter (11) eingebracht werden. Dieser Mischbehälter wird auf seiner Unterseite auf eine kraft- und/oder formschlüssige Kupplung (4) aufgesetzt, welche ihrerseits mit einem Schüttelantrieb (7) verbunden ist, um in einer Schüttelebene (5) quer zur Längsachse (6) des Mischbehälters (11) eine Schüttelbewegung auf den Mischbehälter zu übertragen. Um eine gute Strömung zum Durchmischen der Komponenten zu erreichen, wird im Mischbehälter (11) ein Gas- oder Luftvolumen belassen, welches bei Beschleunigungen quer zur Schwerkraft eine Verlagerung des flüssigen Komponenten entgegen der Schwerkraft erlaubt. Besonders vorteilhaft ist eine kreisförmige Schüttelbewegung, weil damit eine stetige Beschleunigung und Strömung zum Vermischen der Komponenten (3a, 3b) erzeugt wird. Da der Mischbehälter (11) frei von irgendwelchen zusätzlichen Einbauten ist, können Behälter verwendet werden, die sich direkt zum Ausspritzen vom fertig gemischten Zement eignen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung handelt von einer Vorrichtung zum Mischen von einem Mehrkomponentenzement, mit einem Mischbehälter und mit einem motorischen Mischantrieb, wobei der Mehrkomponentenzement in Form von zwei oder mehr Komponenten, von denen mindestens eine flüssig ist, in den Mischbehälter eingebracht wird.
  • Mehrkomponentenzemente werden hauptsächlich wegen ihrer kurzen Aushärtezeiten verwendet, die eine Verarbeitung mit wenig Zeitverlust erlaubt. Dabei haben Zweikomponentenzemente den Vorteil, dass nur zwei Anteile aufeinander abgestimmt werden müssen, um eine gewünschte Reaktion zu erreichen. Ganz entscheidend für die Güte eines solchen Zements ist der Mischvorgang, wenn die beiden oder mehr Komponenten zusammengebracht werden.
  • Eine besondere Art von Mehrkomponentenzement stellt Knochenzement dar, der für die Fixierung von Implantaten dient und der steril verarbeitet werden muss und der auch in seiner Vorstufe unter sterilen Bedingungen gemischt werden muss. Hierzu wurden bisher Mixer verwendet, die ähnlich einem Küchenmixgerät mit motorisch angetriebenen Rührstäben die Komponenten, von denen mindestens eine flüssig ist, in einem Mischbehälter durcheinanderrühren.
  • Die Gefahr einer solchen Einrichtung besteht darin, dass während dem Mischen ähnlich einem Rahmschläger Luft in die flüssige Komponente eingetragen wird, die weder für die chemische Reaktion beim Mischen noch physikalisch durch das Erzeugen grosser Oberflächen zur Luft von Vorteil ist.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Vermischung besteht im Zusetzen von Treibgas und in der Verwendung von Fritten oder statischen Mischern. Dabei ist jedoch das Treibgas selbst unerwünscht, da es je nach Verträglichkeit zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen erfordert.
  • Diesen Nachteilen soll die Erfindung abhelfen. Sie hat die Aufgabe dem Anwender von Mehrkomponentenzement ein weiteres Mischverfahren zu Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird mit den Kennzeichen der unabhängigen Ansprüche 1 und 11 gelöst, indem der Mischbehälter ein schlankes Gefäss ist, welches zur Durchführung der Mischung auf seiner Unterseite über eine kraft- und/oder formschlüssige Kupplung auf einem in einer Schüttelebene quer zur Längsachse des Gefässes wirkenden, als Schüttelantrieb ausgeführten Mischantrieb aufsetzbar ist, während die abhängigen Ansprüche 2 bis 10 vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellen.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass ausser einem Gas- oder Luftpolster keine Fremdkörper zum Mischen im Mischbehälter vorhanden sind und dass sich zur Luft eine einfach zusammenhängende Oberfläche bilden kann, unter der der eigentliche Mischvorgang stattfindet. Damit ist es möglich, den Mischbehälter direkt zur Weiterverarbeitung vom frisch zubereiteten Zement zu verwenden und den Zement auszupressen, wenn der Behälter unter mechanischer Krafteinwirkung von aussen in seinem Einfüllvolumen reduziert wird. Da für die Mischung die relative Verlagerung der flüssigen Komponente zur Gefässwand wichtig ist, wird der Mischbehälter als schmales Gefäss ausgeführt, um eine grosse benetzte Oberfläche im Verhältnis zur eingefüllten Menge zu erzeugen. Die Bewegung des Gefässes erfolgt, indem das Gefäss mit seiner Unterseite auf einer kraft- und/oder formschlüssigen Kupplung eines Schüttelantriebs aufsetzbar ist. Durch eine Schüttelbewegung in einer Ebene quer zu Längsachse des Gefässes wird die Gefässwand über die Kupplung relativ zur Flüssigkeit verschoben und erzeugt Schubspannungen und Strömung. Dabei kann sowohl das ganze Gefäss ohne weitere Abstützpunkte auf der Kupplung verankert werden oder das Gefäss wird von Hand gehalten und nur an einem Ende entsprechend der Schüttelbewegung von der Kupplung ausgelenkt.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass für ein Gefäss mit einem oder mehr Abschlussstücken der Mischvorgang unter Abschluss zur Atmosphäre durchführbar ist, um unerwünschte Dämpfe vom Bedienungspersonal fernzuhalten. Wenn so ein Abschlussstück als Trichter mit Verschlusskappe ausgeführt ist und das Einfüllvolumen des Gefässes verringerbar ist, dann lässt sich der frisch gemischte Zement direkt an seinem Bestimmungsort ausspritzen, ohne dass ein Umfüllen oder Auskratzen von Zement nötig ist. Bei geeigneter Kupplung lassen sich Zylinder und Kolben einer Zementspritze direkt als Mischgefäss verwenden. Falls es sich beim Zement um Knochenzement handelt, der unter sterilen Bedingungen verarbeitet werden muss oder falls Reinstraumbedingungen eingehalten werden müssen, kann bei geeigneter Kupplung eine Trennfolie oder ein steriles Tuch zwischen Kupplung und Gefäss eingelegt werden. Ein Knochenzement der eine Mischzeit von etwa zwei Minuten benötigt, lässt sich somit an Ort im sterilen Bereich exakt auf seine Verarbeitung hin mischen und in idealer Konsistenz anliefern, da keinerlei Unsicherheit bezüglich Umfüllen oder Uebergabe aus dem nicht-sterilen Bereich besteht. Dabei genügt es soviel Spiel zwischen Kupplung und Gefäss vorzusehen, dass die Trennfolie dazwischen einlegbar ist und die Schüttelbewegung von der Kupplung über die verpresste Trennfolie auf das Gefäss übertragen wird.
  • Eine typische Kupplungsmöglichkeit besteht in einer Kupplung mit Aussen- oder Innenkonus, an der ein entsprechend ausgebildeter Gefässboden zentrierbar ist und Kräfte quer zu seiner Längsachse aufnehmen kann.
  • Die eigentliche Schüttelbewegung der Kupplung erfolgt in einer Ebene quer zur Längsachse des Gefässes. Als vorteilhaft hat sich eine kreisförmige Bewegung in der Schüttelebene erwiesen, wenn sie mit Drehfrequenzen ν ≧ 40 s⁻¹ durchgeführt wird. Eine kreisende Bewegung der Kupplung - ohne eine Rotation in der Kupplungsachse durchzuführen - belastet die Gefässwand oder eine dazwischenliegende Trennfolie nur geringfügig. Die Erzeugung kann mit einem Exzenter vorgenommen werden, auf dem die Kupplung drehbar gelagert ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Kupplung auf einem kreisförmig schwingenden Schwingelement eines Schüttelantriebes zu befestigen.
  • Die Mischung im Gefäss setzt die Verlagerung der Flüssigkeit voraus. Diese ist dann besonders gross, wenn sich die Flüssigkeit unter dem Druck einer horizontal beschleunigten Gefässwand entgegen der Schwerkraft ungehindert verlagern kann. Aus diesem Grund wird beim Einfüllen der Komponenten soviel Luft zum oberen Rand belassen, dass sich die Flüssigkeit auch bei geschlossenem Gefäss an der Gefässwand nach oben verlagern kann, wobei die Luft ohne grossen Widerstand in den entstehenden Leerraum fliesst.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    Schematisch einen Längsschnitt durch eine Mischvorrichtung mit Mischbehälter und Schütteleinrichtung;
    Fig. 2
    schematisch einen umgekehrten Mischbehälter aus Fig. 1 beim Auspressen von Zement;
    Fig. 3
    schematisch eine Mischeinrichtung, bei welcher Kolben und Zylinder einer Zementspritze als Mischbehälter verwendet werden; und
    Fig. 4a, b
    schematisch das herkömmliche und das erfindungsgemässe Mischen von einem Zweikomponenten-Knochenzement innerhalb seiner für die Handhabung vorgesehenen von seiner Temperatur abhängigen Zeiten.
  • In den Figuren ist eine Vorrichtung zum Mischen von Mehrkomponentenzement wie zum Beispiel Knochenzement mit mindestens einer flüssigen Komponente gezeigt, wobei die Komponenten in einen sonst leeren, schlanken Mischbehälter eingebracht werden. Dieser Mischbehälter wird auf seiner Unterseite auf eine kraft- und/oder formschlüssige Kupplung aufgesetzt, welche ihrerseits mit einem Schüttelantrieb verbunden ist, um in einer Schüttelebene quer zur Längsachse des Mischbehälters eine Schüttelbewegung auf den Mischbehälter zu übertragen. Um eine gute Strömung zum Durchmischen der Komponenten zu erreichen, wird im Mischbehälter ein Gas- oder Luftvolumen belassen, welches bei Beschleunigungen quer zur Schwerkraft eine Verlagerung des flüssigen Komponenten entgegen der Schwerkraft erlaubt. Besonders vorteilhaft ist eine kreisförmige Schüttelbewegung, weil damit eine stetige Beschleunigung und Strömung zum Vermischen der Komponenten erzeugt wird. Da der Mischbehälter frei von irgendwelchen zusätzlichen Einbauten ist, können Behälter verwendet werden, die sich direkt zum Ausspritzen vom fertig gemischten Zement eignen.
  • In Figur 1 hält eine Bedienungsperson einen Mischbehälter 1, welcher aus einem länglichen Gefäss 11, einem aufgeschraubten Spritzdeckel 9 und einer Abschlusskappe 8 besteht, und presst das Gefäss 11 auf seiner Unterseite gegen eine Kupplung 4, welche das Gefäss 11 mit einem Innenkonus 24 innenzentriert. Die Kupplung 4 ist mit einem Lager 19 auf einem Zapfen 18 drehbar gelagert, wobei der Zapfen 18 mit einer Exzentrizität 22 um eine Drehachse 30 auf einer Kreisbahn 26 rotiert. Senkrecht zur Drehachse 30 und entsprechend der Exzentrizität 22 fast senkrecht zur Längsachse 6 des Gefässes 11 entsteht in einer Schüttelebene 5 eine kreisförmige Schüttelbewegung am Gefäss 11, welche bei nicht zu grosser Viskosität der flüssigen Komponenten und bei einer darauf angepassten Beschleunigung auf die Gefässwand 17 zu einer Durchmischung der Komponenten führt. Da der Zapfen 18 in der Kupplungsachse 16 frei drehen kann und die Lagerreibung als Drehmoment zwischen Zapfen 18 und Kupplung 4 so gering ist, dass sie über den Mischbehälter 1 von der Bedienungsperson aufgenommen werden kann, wird in der Schüttelebene 5 nur eine Schwenkbewegung aber keine Drehung um die eigene Achse durchgeführt. Diese Schwenkbewegung führt dazu, dass Flüssigkeiten im Innern des Gefässes an der Gefässwand unterschiedlich hoch steigen und ihren höchsten Flüssigkeitsspiegel rotierend verlagern, indem ein mit eingeschlossenes Gaspolster 20 der Flüssigkeit ausweicht. Die flüssige Komponente 3a und eine z.B. in Form von Körnern oder Pulver vorliegende feste Komponente 3b vermischen sich gleichmässig, wenn das Gaspolster 20 so gross ist, dass sich die Flüssigkeit 3a ungehindert verlagern kann. Die kreisförmige Bewegung hat den Vorteil, dass keine Spritzer entstehen und dass die Flüssigkeit 3a durch eine einfach zusammenhängende Kontaktfläche zum Gaspolster 20 abgeschlossen ist. Ein Volumenanteil von 1/4 Gas genügt in der Regel. Der Zement wird innig und ohne Gaseintrag vermischt und weist daher besonders gute Festigkeitseigenschaften auf. Das heisst diese Art des Mischens lohnt sich auch, wenn der Zement nicht direkt an seinen endgültigen Bestimmungsort ausgespritzt, sondern vorher nocheinmal umgefüllt wird.
  • In Figur 2 wird der in einem Mischbehälter 1 nach Figur 1 zusammengemischte Zement 3 nach dem Abnehmen einer Abschlusskappe unter dem Einwirken von Deformationskräften 10 ausgepresst. Das Gefäss 11 ist so ausgebildet, dass es sich unter seitlichen Deformationskräften 10 zusammenfalten lässt, um den Zement 3 auszupressen.
  • Dieses Mischverfahren bewährt sich zum Beispiel bei Zweikomponenten Knochenzement wie Polymethylmethacrylat und Zusätzen, der unter dem Markennamen "SULFIX" 60 und "SULFIX" 6 von Firmen der SULZER AG, Schweiz vertrieben wird, wenn die Drehfrequenz zum Schütteln einer Handspritze ν ≧ 40 s⁻¹ beträgt. Die eigentlichen Schüttelzeiten bewegen sich dann in der Grössenordnung von zwei Minuten.
  • So zeigt Figur 3 den Kolben 13 und den Zylinder 12 einer Zementspritze, die als Mischbehälter 1 verwendet werden, wobei das Gefäss 11 nach dem Einfüllen der Komponenten 3a, 3b mit einem Spritzdeckel 9 und einer Abschlusskappe 8 verschlossen wird. Zum Mischen verbleibt neben den Komponenten 3a, 3b ein Luftpolster 20, welches etwa 1/4 vom Gefässvolumen einnimmt. Der Kolben 13, welcher einen Gewindeanschluss 23 für eine Kolbenstange aufweist, bildet unter seitlicher Vorspannung zum Zylinder 12 den Gefässboden. Der Zylinder 12 wird an seiner unteren Oeffnung von einer Bedienungsperson auf einer Kupplung 4 mit konischer Fläche 15 aufgesetzt und angepresst. Die Kupplung bewegt sich auf einer Kreisbahn 26 um eine Schwenkachse 31 und erzeugt so eine kreisförmige Auslenkung in der Schüttelebene 5 und bewirkt das Vermischen der Komponenten 3a, 3b.
  • Diese Art der Kupplung hat den Vorteil, dass sie bei Zylindern mit unterschiedlich grossem Innendurchmesser einsetzbar ist. Ausserdem findet nur Linienberührung in der Schüttelebene 5 statt, sodass es ein leichtes ist, zwischen Kupplung und Zylinder eine Trennfolie 14 einzubringen, welche den Mischantrieb 2 vollständig vom aufgesetzten Zylinder 12 trennt. Im Fall von Knochenzement wird die Trennfolie 14 als steriles Tuch ausgeführt, um so den Mischantrieb 2 steril abzudecken und um den Zement im sterilen Bereich mischen zu können. Der Zylinder 12 wird nach dem Mischen abgehoben und mit seinem Kragen 21 an einer Pistole (nicht gezeigt) befestigt, aus welcher eine Kolbenstange auf den Kolben 13 einwirkt, um den Zement auszupressen.
  • Als eigentlicher Mischantrieb 2 eignet sich zum Beispiel ein Blutschüttelgerät Model L46 der Firma LABINCO B.V., Zinkstraat 64, NL-4823 AC Breda, auf welches eine Kupplung 4 mit konischer Fläche 15 aufgeschraubt ist. Solche Schüttelgeräte werden elektrisch über ein Elektrokabel 25 mit Antriebsstrom versorgt. Eine Möglichkeit für den Antrieb solcher Schüttelgeräte besteht darin, ein auf einem als Biegefeder 27 ausgebildeten Stab befestigtes Schwingelement 29 mit einem an einem Statorkörper 32 wechselnden Magnetfeld 28 mehr oder weniger kreisförmig zu schwenken.
  • In Figur 4a sind die typischen Vorbereitungen an einem Zweikomponenten-Knochenzement für das Einzementieren eines Implantats über der Zeit in Minuten aufgetragen. Im Zeitraum
    • I werden die Komponenten in einen Mischbehälter eingebracht und mit einem mechanischen Rührgerät gemischt;
    • II wird die Mischung in eine Spritze umgefüllt, (wobei irgendwo in I oder II der Uebergang in den sterilen Bereich stattfindet);
    • III wird die Reaktionszeit des Zements abgewartet;
    • IV wird Knochenzement ausgespritzt und das Implantat in seine Endlage gebracht;
    • V muss der Zement erschütterungsfrei aushärten.
  • In Figur 4b sind die Operationen I und II durch M ersetzt worden, wobei im Zeitraum M im sterilen Bereich die sterilen Komponenten in einen Mischbehälter nach Figur 3 eingefüllt, verschlossen und gemischt werden und der Mischbehälter am Griffteil einer Zementspritze aufgesetzt wird. Der Zement kann somit bis zum Ausspritzen zur Atmosphäre abgeschlossen bleiben. Das Ausspritzen vom Zement erfolgt zum Beispiel nach 5 Minuten. D.h. 5 Minuten vor dem geplanten Ausspritzen kann die zweite Komponente im sterilen Bereich eingefüllt und das Gefäss verschlossen werden, um den Mischvorgang durchzuführen.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Mischen von einem Mehrkomponentenzement, mit einem Mischbehälter (1) und mit einem motorischen Mischantrieb (2), wobei der Mehrkomponentenzement (3) in Form von zwei oder mehr Komponenten, von denen mindestens eine flüssig ist, in den Mischbehälter (1) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter ein schlankes Gefäss (11) ist, welches zur Durchführung der Mischung auf seiner Unterseite über eine kraft- und/oder formschlüssige Kupplung (4) auf einem in einer Schüttelebene (5) quer zur Längsachse (6) des Gefässes (11) wirkenden, als Schüttelantrieb (7) ausgeführten Mischantrieb (2) aufsetzbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (11) über ein oder mehrere Abschlussstücke (8, 9) verschliessbar ist, um den Mischvorgang unter Abschluss zur Atmosphäre durchzuführen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Gefässes (11) unter mechanischer Krafteinwirkung (10) von aussen verkleinerbar ist, um den Zement (3) nach dem Mischen auszustossen.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss (11) aus Zylinder (12) und Kolben (13) einer Zementspritze gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) zwischen Gefäss (11) und Schüttelantrieb (7) mit soviel Spiel versehen ist, dass eine bewegliche Trennfolie (14), vorzugsweise ein steriles Tuch, dazwischen einlegbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) als konische Fläche (15) ausgeführt ist, welche das Gefäss (11) unter einem Anpressdruck in Richtung seiner Längsachse (6) in der Schüttelebene (5) aussen- oder innenzentriert, um eine Schüttelbewegung zu übertragen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kupplungsachse (16) in der Schüttelebene (5) auf einer Kreisbahn (26) bewegt, während die Kupplungshälfte (4) am Schüttelantrieb (7) drehbar gelagert ist oder auf einem Schwingelement (29) eines Schüttelantriebs (7) befestigt ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehfrequenz für die Kreisbewegung in der Schüttelebene ν ≧ 40 s⁻¹ beträgt.
  9. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen Mehrkomponentenzement (3), dessen flüssige Komponenten vor dem Mischen eine Viskosität von weniger als 400 [c St] bei 20°C aufweisen.
  10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen Mehrkomponentenzement (3), der als Knochenzement geeignet ist, beispielsweise eine Zweikomponentenausführung von Polymethylmethacrylat.
  11. Verfahren zum Mischen von Mehrkomponentenzement (3) unter Einsatz einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    - in einem ersten Schritt die Komponenten (3a, 3b) in das Gefäss (11) eingefüllt und vorzugsweise darin verschlossen werden, wobei etwa 1/4 oder mehr des flüssig einfüllbaren Volumens nicht aufgefüllt wird, um ein bewegliches Gaskissen vorzugsweise ein Luftkissen (20) zu erzeugen, welches mit seiner geringen Masse der Flüssigkeit (30) - für den Fall, dass sie fortlaufend beschleunigt wird - ausweichen kann, damit Schubspannungen und eine Strömung im flüssigen Teil (3a) entstehen, welche zur Vermischung der Komponenten (3a, 3b) führen,
    - in einem zweiten Schritt das Gefäss (11) auf die Kupplung (4) eines Schüttelantriebs (7) für eine bestimmte Mischzeit angepresst wird, um eine ständige Verlagerung der Flüssigkeit (3a) relativ zur Gefässwand zu erzeugen, wobei eine kreisförmige Schüttelbewegung in der Schüttelebene (5) bevorzugt wird,
    - in einem dritten Schritt der gemischte Zement (3) zur Weiterverarbeitung ausgeleert oder vorzugsweise direkt aus dem Gefäss (11) verpresst wird.
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