用于混合和噴射流體的方法和噴嘴的制作方法
【專利說明】用于混合和噴射流體的方法和噴嘴
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助于外部混合噴嘴來混合至少兩種流體以用于醫(yī)療目的的方法。本發(fā)明另外涉及一種用于供應(yīng)物質(zhì)、尤其生物材料的外部混合噴嘴以及一種具有此類噴嘴的醫(yī)療器械和醫(yī)療裝置。根據(jù)權(quán)利要求7的前序部分所述的噴嘴是例如從美國5，368，563 A中已知的。
[0002]在這種已知噴嘴的情況下，提供了兩個(gè)渦旋腔室，各有一個(gè)出口通道排放至這兩個(gè)渦旋腔室中。在兩種不同的流體經(jīng)由這些出口通道離開該噴嘴之前，經(jīng)由這些渦旋腔室引發(fā)了這些流體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于提前施加至這些流體的渦旋，產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的噴射流。因此，該已知噴嘴的這兩個(gè)出口開口是彼此間隔開地安排的，其方式為使得這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)流體錐重疊從而在該噴嘴之外發(fā)生這兩種流體的混合。
[0003]由于該已知噴嘴的所披露的這些特征，具有不同粘度和/或以不同體積流量被供應(yīng)的流體的均勻混合不能以希望的品質(zhì)實(shí)現(xiàn)或者根本就是不可能的。該已知噴嘴的另外一個(gè)缺點(diǎn)在于，這些渦旋腔室中的流體被暴露在高應(yīng)力下，這在供應(yīng)生物材料例如細(xì)胞的情況下是不希望的。
[0004]本發(fā)明的目的在于指明一種用于借助于外部混合噴嘴來混合至少兩種流體以用于醫(yī)療目的的方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)多種流體的均勻混合。本發(fā)明的目的進(jìn)一步在于指明一種外部混合噴嘴，該外部混合噴嘴允許多種流體均勻混合并且尤其能夠?qū)崿F(xiàn)生物材料的溫和混入。本發(fā)明的目的最后在于指明一種帶有此類外部混合噴嘴的醫(yī)療器械和醫(yī)療裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的關(guān)于該方法是通過權(quán)利要求1的主題而實(shí)現(xiàn)的、關(guān)于該外部混合噴嘴是通過權(quán)利要求7的主題而實(shí)現(xiàn)的、關(guān)于該醫(yī)療器械是通過權(quán)利要求13的主題而實(shí)現(xiàn)的、并且關(guān)于該醫(yī)療裝置是通過權(quán)利要求14的主題而實(shí)現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明所基于的概念是指明一種用于借助于外部混合噴嘴來混合至少兩種流體以用于醫(yī)療目的的方法，該噴嘴具有至少兩個(gè)出口通道以及至少兩個(gè)入口開口，這些流體可以離開這些出口通道從而從該噴嘴中離開，并且腔室中、尤其是混合腔室或渦旋腔室中的流體可以穿過這些入口開口進(jìn)入。既然這些流體在該噴嘴外部混合，因而可能適宜的是這些有待混合的流體中的至少一者以錐形射流從該噴嘴中離開。
[0007]該至少兩個(gè)出口通道和/或該至少兩個(gè)入口開口可以具有不同的或相同的截面。具體而言，這些入口開口的截面可以是彼此不同或相同的。這些出口通道的截面同樣可以是彼此不同或相同的。還可能的是，一個(gè)出口通道的截面不同于被指派給這個(gè)出口通道的入口開口的截面，或者這些截面是相同的。此外，這些腔室的直徑可以具有不同的大小。在根據(jù)本發(fā)明的方法的情況下，一種第一流體經(jīng)由第一供應(yīng)通道被側(cè)向地、尤其是切向地引導(dǎo)至第一腔室中，該第一腔室是流體連接至一個(gè)第一出口通道上的。一種第二流體經(jīng)由第二供應(yīng)通道被側(cè)向地、尤其是切向地引導(dǎo)至第二腔室中，該第二腔室是流體連接至一個(gè)第二出口通道上的。該第一流體經(jīng)由該第一出口通道流出并且該第二流體經(jīng)由該第二出口通道流出，從而形成了多個(gè)重疊的流體錐。這些流體錐的重疊程度可以根據(jù)既定的應(yīng)用而形成。因此可能的是，這兩個(gè)流體錐的重疊區(qū)域是由這兩個(gè)流體錐的相同比例部分形成的。然而，還可能的是，該重疊區(qū)域大部分僅由一個(gè)流體錐形成。這些流體錐是通過在該方法的情況下所使用的噴嘴特征以及所供應(yīng)的流體而確定的。該第一流體和該第二流體可以具有不同的粘度并且可以按不同的體積流量被供應(yīng)，即以特定的體積流量比率。另外，這些入口開口和/或出口通道的截面之比對應(yīng)于這些體積流量之比。例如，該第一流體和該第二流體可以按基本上相同的流速流動(dòng)穿過這些出口通道和/或這些入口開口。另外，在具體應(yīng)用中，這些腔室可以具有不同的直徑。由于對應(yīng)形成的噴嘴，可以確保流體錐的形成是以有足夠大的開口角度發(fā)生的，盡管該第一流體和該第二流體具有不同的體積流量。這可以使得流體錐區(qū)域具有大致相等的大小并且重疊。
[0008]通過根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了，在這些重疊的流體錐中產(chǎn)生這些不同流體的均勻混合。由于這兩種流體的流速針對彼此進(jìn)行調(diào)整，盡管它們的粘度或體積流量不同，還是實(shí)現(xiàn)了這些流體的良好且恒定的混合。在這種情況下，這種混合在該噴嘴外部進(jìn)行，這樣避免了該噴嘴阻塞的風(fēng)險(xiǎn)。這些流體優(yōu)選地是在該噴嘴內(nèi)彼此完全分開地被引導(dǎo)的。具體而言，這些流體的交聯(lián)反應(yīng)或混合可以只在該噴嘴外部進(jìn)行。
[0009]用于根據(jù)本發(fā)明的方法的噴嘴優(yōu)選地具體地與兩種選定流體的特性相適配。因此，可以對每個(gè)希望的流體組合提供進(jìn)行了對應(yīng)適配的噴嘴。例如，這些噴嘴的區(qū)別在于進(jìn)入這些腔室中的這些出口通道和/或這些入口開口的截面、和/或腔室直徑。由于這些幾何變量，所以能夠針對預(yù)定的流體選擇性地設(shè)定流速。該外部混合噴嘴可以具有兩個(gè)帶有不同截面的出口通道并且還具有兩個(gè)帶有不同截面和/或不同腔室直徑的入口開口。還可能的是，進(jìn)入這些腔室中的這些出口通道和/或這些入口開口的截面是相同的。于是可以例如經(jīng)由一個(gè)控制單元來實(shí)施流速的調(diào)整，該控制單元影響流體壓力和/或流體的體積流量。換言之，在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)優(yōu)選構(gòu)型中提供的是，該第一流體向該第一腔室的供應(yīng)和/或該第二流體向該第二腔室的供應(yīng)是受控制的。
[0010]在此背景下參考該腔室的直徑與該腔室在垂直于該腔室中央軸線的平面中的尺寸有關(guān)這一事實(shí)。在本發(fā)明的情況下，該腔室具體可以發(fā)揮對于經(jīng)由這些入口開口流入的流體施加渦旋的功能。為此，該腔室優(yōu)選地具有圓化的、尤其是圓形的截面。在本申請的背景下，該圓化的腔室截面的直徑被稱為腔室直徑。
[0011 ] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的另外一個(gè)構(gòu)型中，一種第三流體可以被引導(dǎo)穿過第三供應(yīng)通道而進(jìn)入該第二腔室中并且與該第二流體混合。因此，該第三流體可以在從該出口開口離開之前就已經(jīng)與該第二流體混合。優(yōu)選提供的是，該第二流體和該第三流體不發(fā)生與彼此的交聯(lián)反應(yīng)或僅發(fā)生與彼此的微小的交聯(lián)反應(yīng)。然而，該第一流體可以具有交聯(lián)功能從而使得通過使該第一流體同該第二與第三流體的混合物在該噴嘴外部進(jìn)行混合而發(fā)生交聯(lián)。所有這些流體的交聯(lián)優(yōu)選地在該噴嘴外部進(jìn)行，例如首先通過將該第一流體添加至該第二與第三流體的混合物中。
[0012]為了減小這些流體所受的應(yīng)力，例如以便減小該第三流體進(jìn)入該第二腔室時(shí)的剪切力，可能有利的是提供使得該第三流體同軸地流入該第二腔室中。具體而言，該第三流體可以相對于該第二腔室同軸地流入該第二腔室中，其中該第二腔室同軸地連接至該第二出口通道上。因此，該第三流體可以相對于該第二出口通道同軸地流動(dòng)穿過該第二腔室。因此，很大程度上避免了該第二腔室中的第三流體被暴露給渦旋和/或增大的壓力，否則將產(chǎn)生增大的應(yīng)力、尤其是剪切力或壓力。剪切力和/或壓力對該第三流體的影響被最小化，從而發(fā)生該第三流體的特別溫和的供應(yīng)或混入。該第三流體可以包含例如在應(yīng)力方面具有高敏感性的一種生物材料、尤其是細(xì)胞。該第三流體的同軸供應(yīng)保護(hù)了該生物材料。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)替代性變體中，一種第三流體可以經(jīng)由一個(gè)第三出口通道被引導(dǎo)進(jìn)入該第一流體和第二流體的重疊流體錐中。在這個(gè)變體中，該第三出口通道優(yōu)選是定位在該第一出口通道與該第二出口通道之間從而使得該第三流體被引導(dǎo)進(jìn)入該第一流體和第二流體的這些流體錐的混合或重疊區(qū)中。以此方式使得該第三流體與該第一流體和第二流體在該噴嘴外部相結(jié)合，從而使得這三種流體的混合完全是在該噴嘴外部進(jìn)行。這避免了單獨(dú)的出口通道或該噴嘴的其他部件的阻塞。在該噴嘴外部這些流體的合并進(jìn)一步引發(fā)了這些流體的特別溫和的混合。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的方法的另外一個(gè)替代性實(shí)施例提供的是，將該第三流體直接、尤其側(cè)向地引入該第二出口通道中。該第三流體被該第二出口通道中的第二流體中的流動(dòng)所吸入(文丘里原理)并且因此到達(dá)該第二出口通道而基本上沒有壓縮應(yīng)力，其中該第三流體與該第二流體的混合至少部分地發(fā)生在該出口通道中。因此該第三流體在從該噴嘴離開之前與該第二流體混合，由此減小了噴嘴阻塞的風(fēng)險(xiǎn)。與此同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了第三流體與第二流體的所希望的混合。
[0015]此外本發(fā)明所基于的概念是指明一種用于供應(yīng)物質(zhì)、尤其是生物材料的外部混合噴嘴，該外部混合噴嘴具有一個(gè)第一出口通道和一個(gè)第二出口通道。該第一出口通道和第二出口通道是彼此間隔開地安排的，這樣使得從用于使多種流體混合的該第一和第二出口通道離開的流體錐至少部分地發(fā)生重疊。該