專利名稱：優(yōu)化可固化材料反應(yīng)時(shí)間的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是遞送用于加固骨骼結(jié)構(gòu)的可固化材料的設(shè)備和方法。更具體地 說(shuō)，其涉及的是優(yōu)化可固化材料反應(yīng)時(shí)間的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在受損傷或有缺陷(compromised)的骨骼位置進(jìn)行手術(shù)介入已經(jīng)被證明對(duì)患者 是相當(dāng)有益處的，例如，對(duì)于患有與椎骨損傷有關(guān)的背部疼痛的患者。人體骨架系統(tǒng)的骨 骼包括礦化組織，該組織大體被分成兩個(gè)形態(tài)組“皮質(zhì)”骨和“松質(zhì)”骨。所有骨骼的外 壁是由皮質(zhì)骨組成，其具有孔隙度為顯微級(jí)的致密堅(jiān)硬的骨結(jié)構(gòu)?！八少|(zhì)”或“枝狀”骨 ("trabecular" bone)形成了骨骼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。松質(zhì)骨是由細(xì)長(zhǎng)的桿和板互連所形成的 柵格，其已知的表述為“骨小梁”，而構(gòu)成的。在某些骨療程的過(guò)程中，松質(zhì)骨通過(guò)注射緩和(或固化)材料的方式被補(bǔ)充，所述 材料被用來(lái)加固骨小梁。例如，脊椎的上下椎骨都可通過(guò)注射適當(dāng)?shù)目晒袒牧?比如聚 甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或其他可固化材料)進(jìn)行有益地加固。在其他療程中，通過(guò)例如 經(jīng)椎弓根或平行于椎弓根的(parapedicular)途徑在計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)(CT)和/或熒光 檢查法的引導(dǎo)下進(jìn)行經(jīng)皮注射已經(jīng)被證明對(duì)緩解疼痛和加固受損骨位十分有益。其他的骨 (例如，股骨)可以通過(guò)相似的方式進(jìn)行治療。在任何情況下，一般來(lái)說(shuō)骨骼，特別指松質(zhì) 骨，可以通過(guò)緩和注射骨骼相容性可固化材料的方式進(jìn)行加強(qiáng)和加固。上述療程中所使用的可固化材料典型的制作方式是在馬上要將可固化材料置入 注射器中之前在手術(shù)室內(nèi)將液體成分和粉末成分混合起來(lái)，其中注射器在隨后會(huì)被用于將 可固化材料導(dǎo)入患者體內(nèi)?？晒袒牧峡赏ㄟ^(guò)將非常細(xì)的接合劑粉末，典型的是PMMA，與液 態(tài)單體，典型的是甲基丙烯酸甲酯，相混合的方式進(jìn)行制備。在制備可固化材料，比如PMMA的過(guò)程中，可固化材料的性能大體可被分割為兩 段1)注射前階段；和幻作用時(shí)段。在注射前階段中，可固化材料的成分可被混合在一起并 進(jìn)行固化直到所述材料獲得了適于注射的性能。在作用時(shí)段中，可固化材料可被注射進(jìn)骨 骼遞送位。在這些時(shí)段中，可固化材料基于可固化材料的反應(yīng)可獲得不同的材料性能。在 臨床醫(yī)生可以開始注射之前，他/她必須要在作用時(shí)段等待直到可固化材料已經(jīng)發(fā)生了適 當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。有幾個(gè)因素會(huì)影響到可固化材料的反應(yīng)時(shí)間。可固化材料的配方是將會(huì)影響到每 個(gè)時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)以及總時(shí)長(zhǎng)的一個(gè)變量。不同配方可能會(huì)引起固化時(shí)間的增長(zhǎng)或縮短。而且， 手術(shù)室的環(huán)境溫度是將會(huì)影響到每個(gè)時(shí)段的時(shí)長(zhǎng)以及總時(shí)長(zhǎng)的另一個(gè)變量。手術(shù)室中越暖和，就越會(huì)引起可固化材料更快速的固化，這會(huì)使混合和作用時(shí)間縮短。反之，手術(shù)室的溫 度越低，就越會(huì)拖慢固化時(shí)間，這會(huì)使混合和作用時(shí)間更多。但是，手術(shù)室的溫度很大程度 上是隨著一些因素而變化的，這些因素比如有手術(shù)室的地理位置、臨床醫(yī)生的喜好、使細(xì)菌 生長(zhǎng)最少化的需求和由設(shè)施產(chǎn)生的熱量。典型的手術(shù)室溫度可以在60 °F到超過(guò)80下之間變化。因此，給定配方的可固化材料的注射前時(shí)間和作用時(shí)間也會(huì)根據(jù)手術(shù)室的環(huán)境 溫度而發(fā)生變化。很冷的手術(shù)室可能會(huì)導(dǎo)致可固化材料在注射前的過(guò)程中反應(yīng)得緩慢， 這會(huì)在注射前的期間產(chǎn)生過(guò)多延遲。并且，如果可固化材料的反應(yīng)不足以獲得使添加劑 懸浮所需的粘度，那么還有可能損害到添加劑材料，比如硫酸鋇的一致分布(consistent distribution)。反之，非常溫暖的手術(shù)室可能會(huì)促使可固化材料在混合后迅速地反應(yīng)，這 會(huì)改善注射前的時(shí)間，但會(huì)嚴(yán)重縮短作用時(shí)段。對(duì)應(yīng)該問(wèn)題，已經(jīng)開發(fā)出了具體的可固化材料，其配方適用于低溫或高溫手術(shù)室 中。但該解決辦法會(huì)產(chǎn)生額外的問(wèn)題，即引起臨床醫(yī)生在現(xiàn)有配方和增長(zhǎng)的預(yù)訂及存貨需 求之間的困惑。因此在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中存在著對(duì)優(yōu)化可固化材料制備和作用時(shí)間的改進(jìn)裝 置和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種制備遞送到骨骼位的可固化材料的裝置。該裝置 具有腔室殼體，其具有能操作以容納可固化材料的腔室。裝置還具有接近所述腔室殼體并 與腔室內(nèi)可固化材料熱連通的加熱器。在另一實(shí)施方式中，提供了一種制備遞送到骨骼位的可固化材料的方法。在一個(gè) 步驟中，可固化材料的第一成分和第二成分在腔室中混合組成可固化材料。在另一步驟中， 使用接近所述腔室并與腔室熱連通的加熱器對(duì)可固化材料進(jìn)行加熱。在又另一實(shí)施方式中，提供了一種在具有混合元件的混合腔室中混合第一成分和 第二成分的方法。在一個(gè)步驟中，粉末成分被加載到所述混合腔室中，其中所述混合腔室具 有第一端和第二端。在另一步驟中，液體成分被加載到所述混合腔室中。在又另一步驟中， 驅(qū)動(dòng)桿被插入所述混合腔室的第一端。在另一步驟中，混合元件通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)桿而將第一 成分與第二成分混合組成混合物的方式被帶轉(zhuǎn)。在另一步驟中，當(dāng)?shù)谝怀煞趾偷诙煞直?混合起來(lái)時(shí)，使用接近所述腔室的加熱器加熱所述腔室。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)接下來(lái)對(duì)本發(fā)明以解釋說(shuō)明方式示出和描述的優(yōu)選實(shí)施方 式的介紹而為本領(lǐng)域技術(shù)人員了解。我們將會(huì)意識(shí)到本發(fā)明能夠成為其他不同的實(shí)施方 式，并且其細(xì)節(jié)能夠在各種方面發(fā)生改變。相應(yīng)地，附圖和描述都將被當(dāng)成是解釋說(shuō)明性的 而非限定性的。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式組裝好的可固化材料混合設(shè)備的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的混合器部分的分解視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式組裝好的可固化材料混合設(shè)備的部分橫截面視 圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式組裝好的可固化材料混合設(shè)備的側(cè)視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式組裝好的可固化材料混合設(shè)備的部分橫截面視 圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式組裝好的可固化材料混合設(shè)備的部分橫截面視 圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的混合器部分的透視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的加熱器的透視圖；和圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式組裝好的可固化材料混合設(shè)備和加熱器的側(cè)視 圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的原理，可固化材料混合系統(tǒng)5的組件。根 據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的可固化材料混合系統(tǒng)5具有用于混合可固化材料成分的混合器 部分100和用于在混合器部分100內(nèi)混合可固化材料成分的驅(qū)動(dòng)器300。下面提供了各種 元件的細(xì)節(jié)特征。但是，大體上，需要混合兩種單獨(dú)的成分，優(yōu)選為一種液體成分和一種粉 末成分，以組成遞送到患者體內(nèi)注射位的可固化材料。參見圖1，混合器部分100裝載了第 一成分，典型的為粉末成分。第二成分，典型的為液體成分，其通過(guò)引入混合器部分100的 導(dǎo)引端口 140而被遞送到混合器部分100。驅(qū)動(dòng)器300隨后被觸發(fā)而在混合器部分100內(nèi) 旋轉(zhuǎn)可伸縮的混合元件160將第一和第二成分混合成可固化材料。在一個(gè)實(shí)施方式中，本 系統(tǒng)結(jié)合了加熱器(下面進(jìn)行更詳細(xì)的介紹)，其具有加熱混合器部分100內(nèi)可固化材料的 加熱元件?；旌现?，驅(qū)動(dòng)器300被去掉并用注射器將可固化材料從混合器部分100分配 到患者體內(nèi)的遞送位中。從混合器部分分配可固化材料的注射器的一個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)特 征可在申請(qǐng)日為2007年8月3日的美國(guó)申請(qǐng)?zhí)朜o. 11/890269中找到，其內(nèi)容通過(guò)引用結(jié) 合于此。系統(tǒng)5可被用于許多不同的療程，例如包括椎體成形術(shù)(vertebroplasty)和其他 骨骼增強(qiáng)療程，其中可固化材料被遞送到骨骼內(nèi)的位置。系統(tǒng)5，特別是混合器部分100對(duì)混合可固化材料來(lái)說(shuō)是非常有用處的。在本語(yǔ)境 中可由本發(fā)明此處所描述的系統(tǒng)/設(shè)備遞送的“可固化材料”這個(gè)短語(yǔ)指的是具有流體或 可流動(dòng)態(tài)或相(state or phase)和硬化、固體或固化態(tài)或相的材料(例如，復(fù)合材料、聚合 物等)?？晒袒牧习ǖ幌抻诰哂锌闪鲃?dòng)態(tài)的可注射骨接合劑(比如PMMA)，其中它們 可被套管遞送(例如注射)到位并隨后固化為硬化的可固化材料。其他材料，比如磷酸鈣、 骨骼長(zhǎng)入材料、抗生素、蛋白質(zhì)等等，可被用于增強(qiáng)可固化材料(但不應(yīng)影響到具有可流動(dòng) 態(tài)和硬化、固體或固化態(tài)的最終所得配方的首要特性)。參見圖1-2，公開了一種根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的混合器部分100?；旌掀鞑糠?00包 括殼體110，其限定了混合腔室115。殼體110進(jìn)一步包括第一端120，其具有到混合腔室 115的開口 125，和第二端130，其具有到混合腔室的第二開口 135。殼體還含有限定了到混 合腔室115的通路的端口 140。根據(jù)圖2中畫出的優(yōu)選實(shí)施方式，殼體110是大體圓柱形的并限定了縱軸。第一端 120和第二端130位于殼體關(guān)于縱軸的相對(duì)的兩端。第一端120進(jìn)一步限定了端肩部1 和具有相對(duì)混合腔室115直徑縮減的圓柱直徑的圓柱形部分127。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，縮減直徑的圓柱形部分127還含有與帽119或套管連接器(未示出)上的對(duì)應(yīng)螺紋相匹配的螺 紋128。第二端130優(yōu)選地限定了大體圓錐形的部分136，其具有內(nèi)部匹配表面137。第二 端進(jìn)一步限定了從圓錐形部分136軸向延伸的圓柱形圈138。優(yōu)選地，圓柱形圈138含有 一個(gè)或多個(gè)注射器鎖定部件139，其對(duì)應(yīng)于軸環(huán)170內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)開口 171，進(jìn)而使得軸 環(huán)170能夠被可移除地連接到殼體110上。在該實(shí)施方式中，在軸環(huán)170被插入到圓柱形 環(huán)138上之后，軸環(huán)170被略微地旋轉(zhuǎn)以便可移除地將軸環(huán)170鎖定到殼體110上。盡管 該實(shí)施方式使用注射器鎖定部件139將殼體110與軸環(huán)170連接起來(lái)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì) 知道還可以用到其他的附連手段，比如螺紋連接或壓配合連接。端口 140位于殼體110的徑向外部表面。端口 140優(yōu)選地含有圓柱形突起物142 并限定了到混合腔室115的通路145。端口還可含有螺紋143以便端口可連接到帽144或 具有對(duì)應(yīng)螺紋的其他設(shè)備。端口 140優(yōu)選位于接近殼體110的第二端130處。參見圖2，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，殼體110還含有一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器鎖定部件 190以幫助可移除地將殼體110與驅(qū)動(dòng)器300連接起來(lái)。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)器鎖定部件190位于 殼體Iio的徑向外部表面上。在該實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器鎖定部件190從殼體徑向突出并限 定了與混合腔室縱軸正交的一個(gè)或多個(gè)面192。正如接下來(lái)將會(huì)更詳細(xì)描述的，突出物190 對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器連接器350中的開口 360，如圖3中所示。盡管該實(shí)施方式使用鎖定 突出物190將殼體與驅(qū)動(dòng)器300連接起來(lái)，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道還可以用到其他的附連 手段，比如螺紋連接或壓配合連接。殼體110優(yōu)選為透明的，從而使醫(yī)師能夠看到混合腔室115的內(nèi)容物。這允許醫(yī) 師看到成分混合步驟的進(jìn)程并目測(cè)可固化材料的稠度(consistency)。殼體110優(yōu)選地由 尼龍制成，但還可由環(huán)烯烴共聚物(COC)、聚碳酸酯(polycarbonate)、Lexa 、及適合與可 固化材料共用、適用于大壓強(qiáng)(significant pressure)、適合經(jīng)受滅菌過(guò)程和適于經(jīng)受伽 馬輻照且不發(fā)生強(qiáng)度降低的任何其他透明材料。參見圖2，殼體110優(yōu)選地還含有可見標(biāo) 記199來(lái)標(biāo)識(shí)混合腔室115內(nèi)可固化材料的體積?？梢姌?biāo)記199可被模制在殼體110上， 或可被描畫或以其他方式印刷在殼體110上。在一個(gè)實(shí)施方式中，混合器部分100還具有混合元件固定器150和用于混合可固 化材料成分的可伸縮的混合元件160?；旌显潭ㄆ?50被連接到可伸縮的混合元件160 上并且這兩者都至少部分地位于混合腔室115內(nèi)?；旌显潭ㄆ?50限定了通路157，所 述通路157能夠使得可固化材料從混合腔室115內(nèi)流動(dòng)到混合腔室115外面?；旌显?定器150的開槽突出物152優(yōu)選在殼體110第一端120的縮減直徑的圓柱形部分127內(nèi)延 伸。開槽突出物152和通路157能可移除地嚙合驅(qū)動(dòng)器300的驅(qū)動(dòng)桿340。參見圖3，驅(qū)動(dòng) 桿340和混合元件固定器150相互作用使得驅(qū)動(dòng)桿340的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)混合元件固定器150旋 轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)可伸縮的混合元件160旋轉(zhuǎn)。參見圖3，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，可伸縮的混合元件160元件延伸到混合腔室 115的大體整個(gè)長(zhǎng)度。如接下來(lái)更詳細(xì)描述的那樣，可伸縮的混合元件160在可伸縮的混 合元件160繞混合腔室115的縱軸旋轉(zhuǎn)時(shí)將可固化材料的成分混合起來(lái)。根據(jù)圖2-3的 優(yōu)選實(shí)施方式，可伸縮的混合元件160是一種類彈簧元件，其具有近似0. OlOinches到近似 0. 050inches (近似0. 254mm到近似1. 27mm)的線直徑，并且更優(yōu)選為近似0. OMinches (近 似0.61mm)。可伸縮的混合元件160還優(yōu)選由不銹鋼制成。還可用到非類彈簧的可伸縮混合元件。非可伸縮的混合元件也可被用于在腔室內(nèi)混合可固化材料的成分。攪拌棒 (paddle)、鉆子(auger)或適于在腔室內(nèi)混合可固化材料的其他結(jié)構(gòu)也可能被用到。根據(jù)圖2示出的優(yōu)選實(shí)施方式，混合器部分100還包括連接到殼體110上的可移 除的軸環(huán)170。在該實(shí)施方式中，軸環(huán)170被可移除地與殼體110的第二端連接起來(lái)并起到 如用于輸送、存儲(chǔ)和/或混合的殼體110上帽的作用。軸環(huán)170含有擋塊172，其通過(guò)操作 密封了殼體110的第二端130。擋塊172優(yōu)選為與混合腔室的直徑大體上相同，并組成了密 封使得成分材料不能從擋塊172的周圍逸出。參見圖3，可固化材料混合遞送系統(tǒng)5還包括了可移除的驅(qū)動(dòng)器300。驅(qū)動(dòng)器300 提供了旋轉(zhuǎn)可伸縮混合元件160進(jìn)而混合可固化材料成分的作用力。根據(jù)圖3的優(yōu)選實(shí)施 方式中，驅(qū)動(dòng)器300包括便于操縱驅(qū)動(dòng)器300的機(jī)殼310。驅(qū)動(dòng)器300在機(jī)殼310內(nèi)進(jìn)一步 包括電池320、電機(jī)330和驅(qū)動(dòng)桿340。在圖3的實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器300還包括將混合器 設(shè)備100與驅(qū)動(dòng)器300連接起來(lái)的驅(qū)動(dòng)器連接器350。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)器連接器350位于機(jī)殼 310的開口處并通過(guò)操作接納了混合器部分100的一端。參見圖3，驅(qū)動(dòng)桿340通過(guò)操作旋轉(zhuǎn)混合器部分100的混合元件固定器150。在優(yōu) 選的實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)桿340是六角形的，并且混合元件固定器150的開槽突出物152和通 路157組成了對(duì)應(yīng)的凹形六角形表面。在另一實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)桿在形狀上與平頭螺絲刀 相似，而混合元件固定器限定了對(duì)應(yīng)的槽。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道有其他適合的構(gòu)造能夠 允許驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)混合元件固定器。驅(qū)動(dòng)器電機(jī)330可通過(guò)各種方式致動(dòng)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，圖1中示出的 “混合”按鈕399位于機(jī)殼310的開口處，從而當(dāng)受壓時(shí)致動(dòng)所述電機(jī)330。在一個(gè)實(shí)施方式中，混合遞送系統(tǒng)還包括加熱器800，其在混合過(guò)程中或混合之后 加熱可固化材料。在加熱器800的一個(gè)實(shí)施方式中，加熱器800具有與可固化材料熱接觸 的加熱元件810、用于調(diào)節(jié)加熱元件810的控制器820和為加熱元件810提供能量的電源 830。參見圖3中所示的一個(gè)實(shí)施方式，加熱元件810至少部分地圍繞著混合器部分100接 近于混合器部分100第一端120的那部分。通過(guò)這種方式，加熱元件810所產(chǎn)生出的熱量 可被轉(zhuǎn)移到混合腔室115內(nèi)的可固化材料上。盡管圖3所示出的加熱元件810僅圍繞在混 合器部分100的一部分上，但是加熱元件810可以沿混合器部分100更大的一部分上延伸。圖3的加熱元件810優(yōu)選為柔性聚酰亞胺(Kapton. )箔的電阻式加熱器，其優(yōu)選 具有IinchX 3inches的尺寸、19. 2 Ω、12V和2. 5ff/cm2 ；但是其他適合的構(gòu)造也可被用到。 本領(lǐng)域技術(shù)人員也會(huì)知道還可能會(huì)用到其他電阻式加熱元件，比如鋁或銅箔或絲。參見圖3，驅(qū)動(dòng)器300的機(jī)殼310還可限定出圍繞了混合器部分100至少一部分 的鞘312。鞘312圍繞了加熱元件810從而保護(hù)了加熱元件810并使臨床醫(yī)生與加熱元件 810熱隔離。加熱器800還具有用于調(diào)節(jié)加熱器800運(yùn)行的控制器820。控制器820可以調(diào)節(jié) 加熱元件810的致動(dòng)時(shí)間和/或強(qiáng)度。在圖3的實(shí)施方式中，當(dāng)臨床醫(yī)生按下“加熱”按鈕 398時(shí)，如圖1中所示，控制器接收信號(hào)開始加熱。在一個(gè)實(shí)施方式中，加熱持續(xù)進(jìn)行直到臨 床醫(yī)生放開“加熱”按鈕398。在另一實(shí)施方式中，控制器820包括計(jì)時(shí)器，控制加熱發(fā)生的 時(shí)間量。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，加熱發(fā)生大約3分鐘時(shí)間，更優(yōu)選大約2分45秒。在圖3的實(shí)施方式中，多次按下“加熱”按鈕398能夠控制加熱器的強(qiáng)度。在該實(shí)施方式中， 隨后對(duì)“加熱”按鈕398的按壓會(huì)增加加熱強(qiáng)度。對(duì)應(yīng)的指示器燈397會(huì)隨著對(duì)“加熱”按 鈕398的每次壓按而“點(diǎn)亮”從而指示出加熱強(qiáng)度的等級(jí)。在另一實(shí)施方式中，控制器820包括熱電偶(未示出)。在該實(shí)施方式中，控制器 820感應(yīng)到手術(shù)室的環(huán)境溫度并基于與具體環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的優(yōu)選加熱時(shí)間和/或強(qiáng)度的預(yù) 設(shè)查詢表格調(diào)節(jié)加熱時(shí)間和/或強(qiáng)度。在另一實(shí)施方式中，熱電偶與可固化材料熱連通以 感應(yīng)可固化材料的溫度。在該實(shí)施方式中，可固化材料被加熱直到其到達(dá)期望的溫度為止。在另一實(shí)施方式中，控制器820包括電流傳感器(未示出)，其感應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)330 的電流輸出，該輸出與驅(qū)動(dòng)電機(jī)330的扭矩輸出相對(duì)應(yīng)。扭矩輸出、和電機(jī)電流隨著粘度的 增加而增加。在該實(shí)施方式中，可固化材料被加熱直至達(dá)到與期望粘度對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)電流為 止。在另一實(shí)施方式中，“混合”按鈕399和“加熱”按鈕398可以用單個(gè)致動(dòng)按鈕取 代。在該實(shí)施方式中，加熱和混合可在同一時(shí)間啟動(dòng)?？商峁┯糜诨旌虾图訜岬膯为?dú)的指 示器燈從而可見地指示用戶混合和/或加熱是否在進(jìn)行中。在另一實(shí)施方式中，控制器820向顯示器輸出信息。在圖1的實(shí)施方式中，顯示器 316位于機(jī)殼310中的開口中。顯示器316能夠提供的信息比如有環(huán)境溫度、可固化材料溫 度、剩余加熱時(shí)間、和/或剩余混合時(shí)間。對(duì)于作用時(shí)段已被計(jì)算出來(lái)的可固化材料，控制 器820還可倒數(shù)可固化材料的預(yù)測(cè)剩余作用時(shí)間。加熱器800還具有電源830，其將能量遞送到加熱元件810上從而產(chǎn)生熱量。電源 830可以是傳統(tǒng)的電池，比如AA電池；但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道其他電源可以被用至IJ。 在圖3的實(shí)施方式中，電源830是也為驅(qū)動(dòng)器300提供能量的電池320。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備操作中，混合器部分100和驅(qū)動(dòng)器300被組裝起來(lái)。根據(jù)一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，混合器部分100預(yù)先裝載預(yù)設(shè)體積的粉末成分。在另一實(shí)施方式中，可移 除的軸環(huán)170可從殼體110中被移除從而允許粉末成分被引入混合腔室115中。本領(lǐng)域技 術(shù)人員將會(huì)理解到粉末成分可包括除粉末聚合物之外的添加劑。添加劑包括其他材料，比 如磷酸鈣、骨骼長(zhǎng)入材料、抗生素、蛋白質(zhì)。在粉末成分已經(jīng)被預(yù)先加載到混合腔室115中的優(yōu)選實(shí)施方式中，可移除的帽 119被移除并且驅(qū)動(dòng)器300被連接到殼體110的第一端120上。當(dāng)殼體的驅(qū)動(dòng)桿340將驅(qū) 動(dòng)器300連接到殼體時(shí)其一定會(huì)被插入到混合元件固定器150的通路157中以便驅(qū)動(dòng)桿 340嚙合混合元件固定器150并當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿340旋轉(zhuǎn)時(shí)旋轉(zhuǎn)混合元件固定器150。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器300和注射器200被連接到殼體110上之后，端口帽144從端口 140上 被移除并將液體成分引入到混合腔室115中。液體成分引入之后，可固化材料的成分就準(zhǔn) 備好進(jìn)行混合。優(yōu)選地，醫(yī)師致動(dòng)驅(qū)動(dòng)器300的電機(jī)330，引起驅(qū)動(dòng)桿340快速旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng) 桿340的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)混合元件固定器150和可伸縮的混合元件160也進(jìn)行快速地旋轉(zhuǎn)。成分 被混合起來(lái)直到混合物具有用于所需用途的最佳性能為止。對(duì)于使用裝載硫酸鋇的PMMA 的實(shí)施方式來(lái)說(shuō)，成分優(yōu)選地被混合近似30到近似150秒之間并更優(yōu)選被混合近似90秒 的時(shí)間。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，驅(qū)動(dòng)器300被預(yù)編為按照預(yù)設(shè)混合序列進(jìn)行循環(huán)。在該 實(shí)施方式中，醫(yī)師僅需要壓按混合按鈕399，驅(qū)動(dòng)器300就會(huì)自動(dòng)地根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間長(zhǎng)度、 速度和旋轉(zhuǎn)方向混合材料從而獲得可固化材料的最佳性能。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，混合元件160被驅(qū)動(dòng)器300在第一方向上旋轉(zhuǎn)一段預(yù)設(shè)時(shí)間，然后在相反方向上被旋轉(zhuǎn)一段 預(yù)設(shè)的時(shí)間。在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)方向在混合的周期循環(huán)過(guò)程中交替。如果手術(shù)室的環(huán)境溫度相對(duì)溫暖，則無(wú)需對(duì)可固化材料進(jìn)行加熱。但如果手術(shù)室 的環(huán)境溫度相對(duì)寒冷，可使用相同的可固化材料，但也可在注射前步驟中被加熱進(jìn)而減少 注射前的時(shí)間。在該實(shí)施方式中，臨床醫(yī)生致動(dòng)系統(tǒng)5的加熱器800。在一個(gè)實(shí)施方式中， 臨床醫(yī)生在此處所述的混合周期開始時(shí)按壓加熱按鈕398。加熱器800隨后在混合過(guò)程中 加熱可固化材料引起可固化材料進(jìn)行更快速地反應(yīng)。可固化材料的加熱優(yōu)選至少部分地與 可固化材料的混合同步進(jìn)行，但加熱可以比混合用時(shí)更長(zhǎng)或更短，甚至可發(fā)生在混合之后。 在一個(gè)實(shí)施方式中，比如圖3中所示，加熱元件810僅需要加熱混合部分100的一部分，這 是因?yàn)轵?qū)動(dòng)器300的混合周期可以帶動(dòng)混合元件160在混合過(guò)程中反向旋轉(zhuǎn)。以這種方式， 可固化材料在腔室115內(nèi)循環(huán)并被腔室115第一端120處的加熱元件810加熱至少一部分 時(shí)間。成分被混合之后，驅(qū)動(dòng)器300從殼體110第一端120上被移除。根據(jù)圖3中所示 的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，殼體110的第一端120隨后可被連接到用于將可固化材料遞送到患 者體內(nèi)遞送位的套管上。加熱器還可采用其他構(gòu)造。在一個(gè)實(shí)施方式中，在腔室115內(nèi)部的可伸縮的混合 元件160本身可起到加熱元件810的作用。電源830會(huì)與可伸縮的混合元件160相連為產(chǎn) 熱提供能量。在另一實(shí)施方式中，加熱絲可被附加到腔室115內(nèi)的可伸縮的混合元件160 上從而加熱可固化材料。在圖4中所示的另一實(shí)施方式中，加熱元件850 (用虛線示出)并非圍繞著混合器 部分100，其可以是細(xì)長(zhǎng)半圓柱形并與混合器部分100的一部分熱接觸。在圖4中，細(xì)長(zhǎng)的 鞘370包繞著加熱元件850從而支撐加熱元件850并使臨床醫(yī)生與加熱元件850熱隔離。在圖5中所示的另一實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器300的驅(qū)動(dòng)桿340也可起到加熱元件860 的作用。加熱元件860延伸進(jìn)入混合腔室115的內(nèi)部并與可固化材料熱連通。在一個(gè)實(shí)施 方式中，驅(qū)動(dòng)桿340可同時(shí)加熱和混合可固化材料。加熱元件860可與加熱元件810結(jié)合 使用(如圖5中所示)，或可替代加熱元件810使用。在圖6中所示的另一實(shí)施方式中，軸環(huán)170包括插入通過(guò)混合器部分100第二端 130的細(xì)長(zhǎng)加熱元件870。加熱元件870延伸進(jìn)入混合腔室115的內(nèi)部并與可固化材料熱 連通。在一個(gè)實(shí)施方式中，電源872也被包括在軸環(huán)170內(nèi)。加熱元件870可與加熱元件 810結(jié)合使用，或可替代加熱元件810使用(如圖6所示)。在圖7所示的另一實(shí)施方式中，加熱元件880還可被結(jié)合到混合器部分100的殼 體110中。在一個(gè)實(shí)施方式中，電阻絲可被嵌入于殼體110內(nèi)，并與殼體內(nèi)的可固化材料 的至少一部分熱連通。為所述絲和電源之間提供連接的觸點(diǎn)可被設(shè)于驅(qū)動(dòng)器鎖定部件190 中，或以另一種相似方式提供。在圖8所畫的另一實(shí)施方式中，加熱元件890被嵌入可纏繞在混合器殼體110周 圍的柔性護(hù)套892內(nèi)。在該實(shí)施方式中，柔性護(hù)套892可在一側(cè)被隔熱以便熱量可被轉(zhuǎn)移 到可固化材料并避免熱量被轉(zhuǎn)移到臨床醫(yī)生。柔性護(hù)套892可被結(jié)合到系統(tǒng)的其他組成元 件內(nèi)，或可在系統(tǒng)中與其他組成元件分離。電源894也被連接到加熱元件890。在圖8實(shí)施 方式的操作中，臨床醫(yī)生僅需在混合過(guò)程中和/或之后將柔性護(hù)套892纏繞在混合器殼體110周圍以增加反應(yīng)時(shí)間。柔性護(hù)套892在其他療程中可被重復(fù)使用。在圖9所畫的另一實(shí)施方式中，加熱器900可以是獨(dú)立的單元，其與驅(qū)動(dòng)器300或 軸環(huán)170分離開。在圖9的實(shí)施方式中，加熱器900包括剛性、環(huán)形的殼體，所述殼體具有 能工作以容納混合器殼體110的開口。加熱器900內(nèi)的加熱元件(未示出)與混合器殼體 110熱連通從而加熱混合器殼體110內(nèi)的可固化材料。加熱器900還可具有內(nèi)部電源，其位 于電源艙920內(nèi)。加熱器900可通過(guò)按壓加熱器900上的“加熱”按鈕950被致動(dòng)。在操 作中，臨床醫(yī)生可在將混合器殼體110連接到驅(qū)動(dòng)器300之前將加熱器900放置在混合器 殼體110上。加熱器900隨后可在混合過(guò)程中和/或之后被致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，加 熱器900可重復(fù)使用并且因此可通過(guò)操作進(jìn)行消毒，并且電源可通過(guò)操作而被充電。在該 實(shí)施方式中，電源艙920可具有門，以允許電源，比如電池被移除和替換。因此，前述的詳細(xì)說(shuō)明應(yīng)被認(rèn)為是解釋說(shuō)明性的而非限制性的，并且我們應(yīng)理解 到本發(fā)明的精神和范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求，包括其所有等效形式限定。
權(quán)利要求
1.一種制備遞送到骨骼位的可固化材料的裝置，包括 腔室殼體，其具有能操作以容納可固化材料的腔室；加熱器，其接近所述腔室殼體并與所述腔室內(nèi)的可固化材料熱連通。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述加熱器包括加熱元件。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中加熱元件位于所述腔室殼體的外部。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述加熱器在將所述可固化材料遞送到所述骨骼位 之前能操作以加熱所述可固化材料。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括為所述加熱器提供能量的電池。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述加熱器包括控制所述加熱器運(yùn)行的加熱器控制器
7.一種制備遞送到骨骼位的可固化材料的方法，包括以下步驟 在腔室內(nèi)混合可固化材料的第一成分和第二成分以形成可固化材料； 用加熱器加熱可固化材料，所述加熱器接近所述腔室并與所述腔室熱連通。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中混合步驟和加熱步驟至少部分地被同時(shí)進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括步驟將所述可固化材料遞送到骨骼位，其中 加熱是在將所述可固化材料遞送到骨骼位之前進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述可固化材料被加熱約3分鐘。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述加熱器包括加熱元件。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中電池為所述加熱器供能。
13.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述加熱器包括控制所述加熱器運(yùn)行的加熱器控 制器。
14.一種在具有混合元件的混合腔室中混合第一成分和第二成分的方法，所述方法包 括以下步驟將粉末成分加載到所述混合腔室中，所述混合腔室具有第一端和第二端； 將液體成分加載到所述混合腔室中； 將驅(qū)動(dòng)桿插入所述混合腔室的所述第一端；通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)混合元件旋轉(zhuǎn)而將所述第一成分與所述第二成分混合以形 成混合物；在所述第一成分和所述第二成分被混合起來(lái)時(shí)，用接近所述腔室的加熱器加熱所述腔室。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述加熱器包括柔性加熱元件，其位于所述腔室 的外部。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述混合元件包括加熱所述腔室的加熱元件。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括步驟提供驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括連接到 所述驅(qū)動(dòng)桿的電機(jī)并包括所述加熱器，其中所述電機(jī)和所述加熱器是由同一個(gè)電源供能。
全文摘要
公開了一種優(yōu)化可固化材料反應(yīng)的裝置和方法。在相對(duì)寒冷的手術(shù)室中，加熱可固化材料能夠增加反應(yīng)時(shí)間。加熱器可被放置成與可固化材料接觸從而加熱可固化材料。
文檔編號(hào)A61B17/56GK102149341SQ200980123988
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月24日
發(fā)明者J·A·克魯格, J·達(dá)雷, J·雷, K·考普 申請(qǐng)人:康爾福盛2200有限公司