一体式排气活塞 相关专利申请的交叉引用 本申请要求于 2007 年 11 月 7 日提交的英国专利申请 No.0721774.8 的优先权。技术领域
本发明涉及这样一种类型的活塞， 其使得空气能够从布置所述活塞的室中排出。背景技术 本发明尤其涉及一种适合用于分配系统的活塞， 所述活塞还用于存储将被分配的 物质直到其需要被使用为止。这种类型的分配系统在例如牙科材料 ( 如印模材料， 修复材 料， 填充材料 ) 经常在药筒中被供应的牙医学领域内是公知的， 所述药筒包括一个储存室， 在该储存室中容纳上述材料或者材料中的某种组分。 在药筒的前端可设置有密封的分配出 口； 而在药筒的后端设置有用于关闭储存室的活塞。当需要上述牙科材料时， 分配出口打 开， 驱动活塞进入储存室以通过所述出口来分配内容物。上述牙科材料可以仅由一种组分 组成， 或者由可以被混合在一起以备使用的两种或者更多种组分组成。 在后一种情况下， 所
述组分可以被容纳在在药筒内的分离的储存室中。在牙医学领域， 单一用途的药筒越来越 多地与手持涂敷器一起使用， 从而使牙医能够从药筒直接向患者口腔内的选定位置分配牙 科材料。
目前， 适用于牙科材料的分配药筒已经在例如 WO2005/016783 和 WO2007/047381 中被描述。
当将物质填充到其将要被存储于其中的分配系统中时， 经常会出现这样的问题 ： 即从储存室内将空气排出并确保在所存储的物质中没有空隙或者气泡被捕获。 空气的存在 对所存储的物质的储藏期限可产生不利影响， 并且空隙或者气泡的存在对可被分配的物质 的定量分配的准确性可产生不利影响。 处理该问题的一种传统方法是在真空的环境下装配 该分配系统， 但这会导致将被存储的物质中一些成分的蒸镀， 进而造成其组成的改变。处 理该问题的另一种方法是通过其分配出口填充该系统， 但这种方法只能用于合理配置的系 统。
此外， 还提出通过在分配系统的储存室中使用所谓的排气活塞来解决所述问题。 包含一些类型的排气活塞的储存和分配系统已经在以下文献中被描述， 所述文献例如， US-A-4 632 672、 5 178 305 和 6 899254 ； 以及 WO 01/94028 和前述 WO 2005/016783 和 WO 2007/047381。 发明内容
本发明涉及提供一种适合用于储存和分配系统中的排气活塞组件， 该组件具有相 对简单的构造， 但是能够确保有效地去除在系统内存储的物质中的空气。
本发明提供了一种排气活塞， 其包括具有前侧和后侧的柱塞、 在前侧和后侧之间 延伸的排气通道和在前侧附近的顶盖 ； 其中顶盖朝向打开位置弹性偏置， 在该打开位置， 空气能够通过排气通道从柱塞的前侧到达后侧 ； 其中顶盖能够从打开位置运动至关闭位置， 在该关闭位置， 顶盖关闭所述排气通道。
当用于分配系统的储存室中时， 可使用根据本发明的活塞， 从而随着所述柱塞的 插入允许空气从室内逸出。 当顶盖运动至关闭位置时， 空气去除过程结束， 例如当柱塞接触 到储存室内的物质并且顶盖在柱塞前侧上产生的压力作用下运动至关闭位置时， 这种情况 可发生。 然后， 例如通过在柱塞前侧的持续压力或者因为顶盖在排气通道内紧密地配合， 该 顶盖的关闭位置可被保持。在柱塞的周边可设置有密封装置， 该密封装置与储存室的壁接 合， 以从后侧密封柱塞的前侧。 在顶盖运动到关闭位置之后， 该密封装置还可用于保持柱塞 在储存室内的位置。
在此类型的分配系统中， 物质可以在活塞被插入之前被装载到储存室中。这将便 于进出储存室， 使得填充时间得到优化。 根据本发明的活塞能够以相对小的尺寸形成， 使得 它们适于用于牙科材料的分配药筒， 尤其是那些旨在直接将牙科材料分配到患者的口腔内 的药筒。后一种类型的药筒可以使用， 例如直径约 4.0mm 的活塞和直径在 4.0mm 至 6.0mm 的范围内的活塞， 或者更一般地说， 3.0mm 至 10.0mm 在本领域内是具有代表性的。
用于根据本发明的活塞的合适的材料 ( 用于牙科领域的特别的但非排除性的 ) 有 聚丙烯 (PP)、 聚乙烯 (PE)、 。丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)、 聚氧甲烯 (POM)、 聚碳酸酯 (PC)、 聚苯乙烯 (PS)、 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、 丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)、 聚氧甲烯 (POM) 和 / 或聚酰胺 (PA)。
在根据本发明的活塞中， 顶盖可以通过弹簧朝着打开位置弹性地偏置。 有利地， 该 弹簧与顶盖和柱塞的至少一部分形成为一体式模制部件。 这将使该种活塞以相对简单和高 性价比的方式被生产。
在本发明的一个实施例中， 弹簧至少部分地绕顶盖延伸。
因此， 弹簧的长度可以基本上大于顶盖在打开位置和关闭位置之间行进的距离。 对例如在医学药筒中使用的相对较小尺寸的活塞来说这尤其有利， 这是因为其使顶盖能够 响应于相对较小的力， 并且容易地响应于施加到其前侧的压力改变。当活塞应用于分配系 统的储存室时， 这同样有助于在空气从室中去除之后物质被存储在室内的同时确保顶盖保 持在关闭位置。
活塞组件的柱塞有利地为中空的， 从而提供一个缓冲空间， 当需要时， 该缓冲空间 可以用来补偿采用该活塞组件的存储系统的可变填充。当药筒内储存室的较小尺寸 ( 通常 在 100 至 500mm3 的范围内 ) 可以产生相对较高的填充公差 ( 在例如从 10％至 20％的范围 内 ) 时， 在通过自动处理填充的牙科药筒的特定情况下， 所述柱塞的构造是实用的。中空的 活塞也为定形工具提供了通路， 所述定形工具从活塞后侧插入以与顶盖接合并控制顶盖运 动到关闭位置。所述定形工具， 例如可用于将顶盖保持在打开位置或者将其拉引至关闭位 置。
在使用根据本发明的活塞在储存室内存储物质的方法中， 物质有利地在活塞插入 到室中之前被填充到室内。然后， 活塞运动到室中， 使柱塞与所述物质接触， 从而通过排气 通道将空气从室内去除。 在一个适用于自动化的方法中， 顶盖保持打开， 并且只有当活塞在 室中移动的距离足以使柱塞与室内可能存在的最少量的物质接触时， 顶盖才被允许移动至 关闭位置。附图说明
仅作为例子， 现在将参照附图描述本发明的实施例， 其中 ： 图 1 为根据本发明活塞的前端的透视图 ； 图 2 为活塞的前端视图 ； 图 3 为沿图 2 的 III-III 线的活塞前端的纵向剖视图 ； 图 4 显示了图 3 的活塞位于分配药筒的储存室内 ； 图 5 为与图 4 类似的视图， 但是显示了活塞的顶盖位于关闭位置。 图 6 显示了图 1 至图 3 的活塞的一部分的修改 ； 图 7 显示了图 1 至图 3 的活塞的进一步修改 ； 图 8 显示了当药筒被填充时， 包含于双组分分配药筒中的两个如 图 7 所示的类型的活塞 ； 图 9 为与图 8 类似的视图， 但是显示了已经填充完毕的药筒 ； 图 10 显示了当药筒被填充时， 包含于分配药筒中的如图 7 所示的活塞的修改形式； 图 11 和 12 与图 10 类似， 只是显示了在药筒填充过程中接下来的状态 ； 以及
图 13 和图 14 分别显示了包括如图 8 和图 9 所示类型的分配药筒的密封容器的透 视图和部分剖视图。
具体实施方式
图 1 至图 3 显示了适合用于分配药筒 ( 未示出 ) 的储存室中的排气活塞 1， 下面将 进行描述。 组件 1 包括具有前端壁 3 的中空柱塞 2， 提供柱塞前侧和后侧之间的连接的排气 通道 4 穿过所述前端壁 3 延伸。柱塞 2 的内部形成一个通路 5， 该通路 5 从柱塞的前端延伸 至其后端 ( 未示出 )。在外部， 柱塞 2 在其前端向外轻微地展开以形成一个密封唇缘 6， 设 置密封唇缘 6 的目的将在下面进行描述。
活塞 1 进一步包括顶盖 7， 该顶盖 7 位于柱塞 2 的前端壁 3 的前侧附近， 并且通过 弹簧 8( 将在下文中进行详细描述 ) 连接至前端壁。顶盖 7 被成形为安装在前端壁 3 上并 关闭排气通道 4， 但是顶盖 7 通过弹簧 8 弹性偏置到如图 1 至图 3 所示的打开位置， 在该位 置， 在顶盖和柱塞 2 之间存在微小的间隙。
在一个示例性应用中， 活塞 1 插入分配药筒 11( 在图 4 中被部分显示 ) 的储存室 10 中， 同时前端壁 3 的前侧面向已经载入药筒中以被存储和随后使用的物质 12。在这种情 况下， 药筒 11 在其前端 ( 未示出 ) 具有分配出口， 通过将活塞的柱塞 2 推入储存室 10， 物质 12 可通过这个分配出口被分配。除了在密封唇缘 6 之外， 柱塞 2 的外径为使得在柱塞和储 存室 10 的壁之间存在空隙 13。另一方面， 唇缘 6 抵住储存室 10 的壁进行密封， 并阻止柱塞 的前侧和后侧在后者的外部周围之间连通。此外， 可以采用任何其他合适的可以阻止柱塞 前侧和后侧之间连通的机构。
图 4 显示了将空气从储存室 10 中排出的过程中的状态， 以增加物质 12 在良好状 态下可保存的时间长度。这个阶段之前， 在活塞 1 插入室 10 之前， 物质 12 被从室的后端装 载到室中。在图 4 所示的情形中， 活塞装置 1 已经插入室 10 中， 但是柱塞 2 并没有在室中推进得足够远以接触物质 12。顶盖 7 处于打开位置， 并且随着柱塞 2 运动到室中， 空气有 可能经过顶盖 7 的周围并通过排气通道 4 从柱塞的前侧流动至后侧， 然后通过柱塞 2 的通 路 5 逸出。通过将柱塞 2 进一步推入储存室 10 中直到其与物质 12 接触来完成空气去除过 程。少量的物质 12 会随后流入排气通道 4， 但是通过顶盖 7 前表面的物质 12 施加的压力 将迅速克服弹簧 8 的偏置力并使顶盖运动到如图 5 所示的关闭位置， 进而阻塞排气通道 4。 此时， 随着活塞 1 插入药筒 11， 空气通过排气通道去除， 结果， 物质 12 按照实质上脱离空气 的状态被密闭在储存室 10 内。如果需要的话， 可以通过将活塞进一步移动至储存室 1 内所 需的压力的增加 ( 这表示顶盖 7 已经运动至关闭位置 ) 来检测活塞 1 已经到达储存位置的 事实。然后， 通过唇缘 6 与储存室的壁的密封接合保持活塞 1 停留在如图 5 所示的存储位 置， 直到该药筒需要被使用为止。
应当理解， 上述的药筒 11 的填充和从存储物质 12 中去除空气的过程是一个通常 自动执行的过程。 从这一点可以看出， 在活塞 1 插入之前， 从药筒的后端将物质 12 装载到室 10 内的做法是有利的， 这是因为进入室 10 的通道无阻碍， 并且可以有效地进行填充过程。
当药筒 11 需要被使用时， 药筒的分配出口被打开， 对柱塞 2 的后部施加力来克服 唇缘 6 的保持力， 驱动柱塞进一步进入储存室 10， 从而迫使物质 12 通过分配出口流出室外。 可以通过直接施加到柱塞后部的人工压力来将柱塞 2 驱动到室 10 中。可选地， 可以将药筒 插入合适的为该目的提供的涂敷器中。随着柱塞 2 运动至室 10 中， 顶盖 7 前表面的压力增 加， 使其更加牢固地安装于柱塞 2 上， 从而减小了被存储的物质 12 进入排气通道 4 的风险。 然而， 如果需要的话， 在顶盖 7( 如图 6 所示 ) 和 / 或柱塞 2 的邻接表面上可提供一个或者 多个密封环 13 或者其他合适的密封特征， 以确保排气通道 4 在顶盖 7 处于关闭位置时能够 彻底地被堵塞。
现在将更加详细的介绍活塞 1 中柱塞 2 的构造， 尤其是其前端构造。柱塞 2、 顶盖 7 和弹簧 8 通过合适的塑料材料注塑成型为一体， 该合适的材料为例如聚丙烯， 聚氧甲烯或 聚苯并噻唑。为了注塑成型处理， 弹簧 8 包括两个部分 8a、 8b， 其中每个环绕顶盖 7 的 ( 大 约 ) 对应一半。每个弹性部分 8a、 8b 通过对应的柱 8a’ 、 8b’ 在一端连接到柱塞 2， 柱 8a′、 8b′从柱塞的前端表面竖立以将弹簧从该端部表面隔开。在另外一端， 每个弹簧部分 8a、 8b 通过对应的内向延伸的臂 8a″、 8b″连接到顶盖 7。弹簧部分 8a、 8b 及连接的柱 8a′、 8b′和臂 8a″、 8b″被模制， 以使得在正常状态下的弹簧 8 能够保持顶盖 7 处于打开位置。 上述弹簧包含在柱塞 2 的前端表面的周边内 ( 即， 在柱塞的横向尺寸范围之内 )， 并且其还 被包含在顶盖的打开和关闭位置之间的顶盖的行进范围之内 ： 因此， 并不需要额外的空间 来容纳所述弹簧。此外， 弹簧 8a、 8b 的长度基本上大于顶盖 7 在其打开位置和关闭位置之 间行进的距离， 于是顶盖容易地响应于由于储存室 10 内物质 12 导致的在其前表面上的压 力变化。具体地讲， 顶盖 7 前表面上的压力的相对小地增加将足以驱使顶盖运动至关闭位 置， 从而有助于确保顶盖在图 5 所示情况下保持在关闭位置。
图 7 显示了如图 1 至图 3 的活塞 1 的修改， 当需要时， 其用于防止顶盖 7 关闭排气 通道 4 的运动， 直到在储存室 10 内建立特定的条件为止。该活塞通过在顶盖 7 的后表面上 提供柱 14 而被修改， 所述柱 14 延伸通过排气通道 4 并沿柱塞 2 的通路 5 延伸足够长的距 离， 使其能够与从柱塞 2 的后端插入通路 5 中的定形工具 15 接合 ( 如果需要的话 )。使用 该定形工具来将顶盖 7 保持在打开位置并且阻止顶盖在柱塞 2 上移动至关闭位置， 而在通常情况下施加到顶盖 7 的前表面的力足以克服弹簧 8 的力而移动至关闭位置。按照这种方 式， 可以保证顶盖 7 不会过早关闭， 并且仅在例如当确认在将被存储到储存室 10 内的物质 12 中没有空气残留时的情况下才允许关闭。
图 7 的活塞适合用于自动处理中， 这是因为它提供了一种简单方式来确保从储存 室 10 内排出空气的过程已经完成， 而不需要去探测顶盖 7 是否已经运动至关闭位置。 这样， 可以假设该自动处理将总是导致一定的最少量物质 12 被装载到室 10 中， 并且一旦柱塞 2 移动进入室中的距离足以接触到以最少量存在的物质时， 空气的排出过程结束。在更多数 量的物质 12 被装载到室中的情况下， 超出的部分将简单地进入柱塞的通路 5。在某些情况 下， 根据例如物质 12 的粘性等因素， 通过一开始将柱塞 2 按照慢速移动进入到室 10 中， 不 需要使用定形工具 15 就可以达到相似的效果， 所述慢速使得即使顶盖的前表面一开始接 触所述物质顶盖 7 也不运动到关闭位置。因此， 一旦当柱塞 2 运动到室中的距离足以接触 到按照最少量存在的物质 12 时， 通过增加柱塞的速度， 顶盖 7 可以关闭。
如图 7 所示类型的活塞尤其可以用于具有两个或者多个储存室的药筒中， 在其 中， 需要在使用时混合的物质可以被分别存储， 直到需要使用为止。在这种情况下， 多种物 质在它们各自的储存室中将可以不填充至相同水平， 然而活塞可用于确保空气将从所有的 储存室中去除。这些在图 8 中显示， 图 8 显示了药筒 20 横切面的示意图， 该药筒 20 具有用 于第一物质 22a 的第一储存室 21a 和用于第二物质 22b 的第二储存室 21b， 在第一储存室和 第二储存室之间具有分隔件 24。图 8 还显示了在储存室 21a、 21b 中的各个活塞 1a、 1b 的柱 塞 2a、 2b 包含各自的套管 23a、 23b， 上述套管环绕和引导对应的定形工具 15a、 15b 和在活塞 各个顶盖 7a、 7b 的后表面上的柱 14a、 14b 的端部。定形工具 15a、 15b 通过连接杆 23 在它 们的后端处连接在一起， 并且具有相同的长度。套管 23a、 23b 同样在其后端通过连接器部 件 25 连接在一起。在这种情况下， 假设材料 22b 在储存室内被填充到比材料 22a 更高的水 平。图 8 显示了这样的状态， 即， 各个活塞 1a、 1b( 每一个均为图 7 中显示的类型 ) 借助对 应的定形工具 15a、 15b 被推入储存室 21a、 21b 中， 以去除室内的空气。因为储存室 21b 比 储存室 21a 被填充至更高水平， 所以正常情况下， 活塞 1b 的顶盖 7b 将在活塞 1a 的顶盖 7a 之前运动到关闭位置。但是， 通过定形工具 15b 与顶盖 7b 后表面的柱 14b 接合从而将顶盖 7b 保持在打开位置直至活塞 1a、 1b 二者均移动到储存室 21a、 21b 中足够的距离以确保空气 必须也已从室 21a 中去除。因此， 在空气从药筒 20 的隔室 21b 中排出之后， 一些物质 22b 将会从活塞 1b 的排气通道 4b 中流出并进入柱塞 2b 的通路 5b 中。这些过程将继续， 直到 空气从药筒 20 的隔室 21a 中排出位置， 然后定形工具 15a、 15b 撤回， 允许顶盖 7a、 7b 在它 们各自的弹簧 8a、 8b 的作用下运动至关闭位置 ( 如图 9 所示 )。于是， 如参照图 5 的以上描 述， 活塞 1a、 1b 保持在如图 9 所示的存储位置， 直到药筒 20 需要被使用为止。
在如图 8 所示类型的药筒中， 位于顶盖 7a、 7b 的后表面的销 14a、 14b 应该足够长， 以保证在使用时， 被存储的可流动物质 22a、 22b 不会在各个柱塞 2a、 2b 的通路 5a、 5b 中进 入足够的量以接触对应的锁定销 15a、 15b。然而， 在正常的情况下， 中空的柱塞 2a、 2b 提供 了足够的空间来保证上述情况不会发生。如图 8 所示， 在储存室 21a、 21b 之间的分隔件 24 优选地并不延伸药筒 20 的全部长度， 从而允许药筒后端的部件的位置能够根据需要进行 调整。
如图 8 所示类型的药筒可以包含多于两个的储存室， 其中每一个都设置有用于从室内排出物质的对应的活塞。通常， 在使用中， 物质将被储存在药筒的每个储存室内。
图 10 至图 12 显示了图 1 至 3 的活塞的修改， 用于以下情况 ： 即， 在药筒中存储的 物质不能在顶盖 7 的前表面上施加足够的力以使顶盖 7 克服弹簧 8 的作用运动到关闭位 置。例如， 如果在药筒中存储的物质是低流动阻力的液体， 则可能发生这种情况。通过在顶 盖 7 的后表面上提供沿着柱塞 2 的通路 5 延伸穿过排气通道 4 的柱 30 对活塞进行进一步 修改。然而， 在这种情况下， 销的端部 31 被成形为被保持在从柱塞 2 的后端插入到通道 5 中的定形工具 32 的端部中。于是， 如果需要的话， 定形工具 32 可以用于将顶盖 7 拉引至关 闭位置， 如图 11 所示， 一旦确定 ( 例如， 像前面描述的那样， 因为柱塞 2 已经在储存室中行 进足够距离 )， 则空气已经被从储存室内排出。 销 30 的端部 31 的形状为使得当顶盖处于关 闭位置时定形工具 32 能够被脱离和去除， 如图 12 中所示。顶盖 7 保持位于关闭位置， 这是 因为它在排气通道 4 中为压配合。根据参照图 6 的以上描述， 如果需要的话， 密封肋或类似 特征可以设置在顶盖和 / 或排气通道 4 中， 以确保在定形工具 32 脱离时， 顶盖被保持在关 闭位置。
应当理解， 图 1 和图 2 所示的弹簧 8 的特定构造虽然有利于活塞的制造和操作， 但 是弹簧 8 也可被修改， 并且可使用其他形式的弹簧来将顶盖 7 偏置到打开位置。还应当理 解， 从成本角度出发， 通过注塑成型工艺将活塞的弹簧 8、 顶盖 7 和柱塞 2 按照一体式制造 是有利的， 此外也可以使用其它制备工序。 例如， 仅柱塞的前端可以与顶盖和弹簧一体式模 制， 随后再附装到柱塞的其他部分上。或者， 所有的三部分可采用的适当方法分别形成， 而 后再连接到一起。
图 13 和图 14 显示了具有如图 8 所示类型的双隔室药筒 41 的密封容器 40。密封 容器 40 的分配出口通过从轴承构件 45 延伸出的套管 43 被提供， 该轴承构件 45 可以在密 封容器前端的轴承壳 46 中旋转。轴承构件 45 可以在其在密封容器中关闭密封容器内储存 隔室 47a、 47b 的出口的位置和储存隔室的出口被打开并通过轴承构件以及套管上的孔连 通的位置 ( 如图所示 ) 之间旋转。当轴承构件 45 在关闭位置时， 套管 43 向下延伸 ( 如图 所示 )， 基本上与密封容器的纵向轴成直角。当轴承构件 45 已经旋转到打开位置， 如图所 示， 则套管 43 通常与密封容器 40 的纵向轴对齐， 并且可以由牙医来导向以将牙科材料 ( 包 括在储存隔室 47a、 47b 中容纳的物质的混合物 ) 分配到患者的口腔中的选定位置。该密封 容器是单次使用物品， 之后被丢弃。
上面描述的通用类型的密封容器在 2007 年 3 月 9 日提交的与本申请同名的共同 待审的 PCT 申请 US2007/063635 中也有描述。
密封容器 40 的每一储存隔室 47a、 47b 均包含如图 7 所示类型的对应的活塞 49a、 49b。如图 8 所示， 活塞的柱塞 2 在其后端通过连接器部件 51 连接到一起， 连接器部件 51 可以被推进到密封容器 40 中以使活塞 49a、 49b 移动进入储存隔室中。如上所述， 在插入活 塞 49a、 49b 之前， 将要通过密封容器 40 分配的牙科材料的组分 ( 未示出 ) 被从密封容器的 后端载入储存隔室 47a、 47b 中。借助于如图 8( 已经在前面描述 ) 中在 15a 和 15b 处显示 的定形工具， 活塞被用来从储存隔室 47a、 47b 中去除空气。在这个过程中， 套管 43 处于关 闭位置， 并且一直保持直到该密封容器 40 需要被使用为止。材料通过合适设计的手持涂覆 器从密封容器分配， 所述手持涂覆器使得牙医能够将足够的压力施加到端部顶盖 51 上， 以 将其逐渐推入密封容器并将储存隔室 47a、 47b 的内容物通过套管 43( 现在处于打开位置 )排放， 其中材料在被分配到患者口腔中选定的位置之前通过合适的静态搅拌器混合。
在 WO97/21394 中描述了与牙科材料的密封容器一起使用的涂覆器的实例。
应当理解， 在图 13 和图 14 中示出的牙科密封容器只是根据本发明的排气活塞如 何使用的一个实例。参照附图， 上述参照附图描述的类型的排气活塞可以在多种类型的分 配系统中找到应用， 在这些分配系统中， 将要分配的材料需要在没有空气的环境下存储 ： 这 些材料的例子包括 ： 在工业和家庭环境中采用的粘合剂、 密封剂和涂覆剂 ； 医药和医用产 品； 美容产品 ； 和食物产品。活塞可在系统中使用以用于分配单组分材料或者需要分开储 存并在分配它们时进行混合的包含两种或者更多种组分的材料。