JP5159759B2 - ハンドヘルドアプリケータと共に使用される単回用量二流体カートリッジ - Google Patents

ハンドヘルドアプリケータと共に使用される単回用量二流体カートリッジ Download PDF

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Description

歯科分野において、歯科医師は、1人の患者での使用後に廃棄することができる分与カートリッジを好んで使用する。これらは通常、単回用量カートリッジと呼ばれる。単回用量カートリッジは、複数回用カートリッジに対していくつかの異なる利点を提供する。単回用量カートリッジは、複数回用カートリッジよりも衛生的である。単回用カートリッジの場合、歯科医師は、処置の完了後にカートリッジを廃棄することにより、患者間で細菌及び感染が広がる可能性を減らすことができる。また、単回用量カートリッジは、複数回用カートリッジほど廃棄物が出ない。複数回用カートリッジでは、多くの場合、樹脂及び硬化剤の成分が複数回の使用にわたって交差汚染を引き起こし、接着剤を硬化させて分与装置を使い物にならなくする。この場合、結果として歯科医師は複数回用カートリッジを2、3回しか使用することができなくなり、カートリッジを何度も使用するという利益が得られない。
多くの現在の歯科医師が使用する単回用量分与システムは、再使用可能なハンドヘルドアプリケータと、このハンドヘルドアプリケータに嵌まる使い捨ての単一成分単回用量カートリッジとから構成される。米国特許第5,306,147号及び第6,095,814号は、このような単回用量分与システムの例を示している。これらのシステムは、単一成分流体を分与するためのものである。しかしながら、これらは、2つの流体が必要とされる場合、最も適した選択肢ではない。現在、2成分接着剤の塗布を望む歯科医師は、単回用量カートリッジからの流体(例えば、通常は樹脂)を表面に分与してから硬化剤を加えて、それから硬化剤を樹脂と混合させなければならない。このプロセスは、時間がかかって面倒であり、歯科医師が2成分接着剤を混合するのに最も効率的な方法ではない。
したがって、標準的な広く使用されているハンドヘルドアプリケータと共に使用することができる単回用量2成分カートリッジが必要である。
本発明の一態様によれば、ハンドヘルドアプリケータを有する流体カートリッジが2つの流体を保存及び分与するように形成され、また、出口を画定する外側カートリッジ壁と、ハンドヘルドアプリケータ内に着座するネックを有すると共に外側カートリッジ壁に連結して開放端部を画定する端部キャップを含む。流体カートリッジは、外側カートリッジ壁内に配置され、当該外側カートリッジ壁によって画定される出口と同じ場所に位置付けられている出口を画定する送り管と、外側カートリッジ壁と送り管との間に配置されて第1の流体チャンバを形成する第1のピストンと、外側カートリッジ壁内で第1のピストンと端部キャップの開放端部との間に配置されている第2のピストンとをさらに含む。流体カートリッジは、第1のピストンと第2のピストンとの間に配置され、当該第2のピストンと共に第2の流体チャンバを画定する固定壁も含み、第2のピストンと第1のピストンとの間に配置される伝達構造部をさらに含む。
本発明のこれら並びに他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付図面に関してよりよく理解されるであろう。
図1A及び図1Bを参照すると、本発明の単回用量二流体カートリッジ20の一実施形態が示されている。図示の実施形態は、二流体カートリッジ20の1:1流体比の実施形態であるが、本明細書に開示されている本発明から逸脱せずに他の流体比(例えば、2:1比)を有するカートリッジの他の実施形態を利用することもできることを理解されたい。二流体カートリッジ20は、外側カートリッジ壁22及び端部キャップ24を含む。端部キャップ24は、この実施形態では、外側カートリッジ壁22に嵌合されるスナップカラー26を有する。他の実施形態では、端部キャップ24は、端部キャップ24を外側カートリッジ壁22と一体的に形成させることを含め、異なる方法で外側カートリッジ壁22と連結するように形成され得る。さらに、端部キャップ24は、着座カラー28及びネック30を含む。詳細に後述するように、二流体カートリッジ20は、互いに混合されると化学反応を起こして接着剤等の最終製品を形成する2つの流体を互いに別個に保存する。この実施形態の二流体カートリッジ20は、分与時に単回用量の最終製品を作り出すのに過不足のない成分流体を保存する。図1Aは、ねじ山付きキャップ32が所定位置にある分与カートリッジ20を示す。ねじ山付きキャップ32は、輸送中及び使用前には所定位置にある。図1Bは、ねじ山付きキャップ32を取り外してノズル34を取り付けた、使用準備が整った分与カートリッジ20を示す。ノズル34は、カートリッジ20のねじ山付き出口38(図2A)に螺合される保持用ナット36によってカートリッジ20に取り付けられる。通常、ノズル34の内部にはスタティックミキサ40が収容される。スタティックミキサ40は、二流体カートリッジ20内に保存されている2つの流体がカートリッジ20から分与されるときにこれらを互いに混合する。
図2A〜図2Cを参照すると、本発明の二流体カートリッジ20は、図2A〜図2Cに示すもの等のハンドヘルドアプリケータ42と共に使用される。ハンドヘルドアプリケータ42は、市場で入手可能な標準的なハンドヘルドアプリケータである。このようなハンドヘルドアプリケータは、歯科分野で一般的に使用されている。しかしながら、本発明の二流体カートリッジ20は、歯科分野のみでの使用に限定されないことを理解されたい。本発明の二流体カートリッジ20は、いかなる使用分野のハンドヘルドアプリケータと共に使用してもよい。本発明のカートリッジ20は、任意のハンドヘルドアプリケータと共に使用するか又はそれに合わせて変更することができ、図示のもののみとの使用に限定されないことも理解されたい。図2A〜図2Cに示すハンドヘルドアプリケータ42は、延長部46を有するプランジャ44を有する。プランジャ44は、ハンドヘルドアプリケータ42のハンドル50の前方部分48を貫通して延びる。ハンドヘルドアプリケータ42の前方には、アプリケータ42の使用時にプランジャ44の移動路を画定するプランジャチャンネル56もある。より詳細に後述するように、プランジャチャンネル56の前端部には、カートリッジ20を受け入れて保持するために様々な幅の3つの異なるセクション58、60、62がある。後方セクション58が最も広い幅を有し、中間セクション60はそれよりも狭く、前方セクション62は最も狭い。
ハンドヘルドアプリケータ42のプランジャ44は、ハンドル50の後方部分54に突き当たる。ハンドル50の前方部分48と後方部分54との間のプランジャ44の部分は、ばね52内に配置される。ユーザがハンドル50の後方部分54を押すと、プランジャ44及び延長部46がカム機構を介してプランジャチャンネル56内に押し進められると共にばね52が圧縮される(図2C)。ハンドル50の後方部分54が解放されると、ばね52に蓄えられた位置エネルギーがプランジャ44を引き、ハンドル50の後方部分54を押して休止位置に戻す(図2B)。
図2A及び図2Bを参照すると、この実施形態では、着座カラー28をプランジャチャンネル56の、幅が広い後方セクション58と整列させてカートリッジ20をプランジャチャンネル56に入れることによって、カートリッジ20をアプリケータ42に装填する。続いて、着座カラー28が中間セクション60内に着座してカートリッジ20のネック30が前方セクション62の最小径内に確実に着座するように、カートリッジ20をプランジャチャンネル56内で前方に引っ張る。これは、ブリーチローディング式(breach-loading arrangement:後装式)と一般に呼ばれる。次に、図2Bに示すように、カートリッジ20をアプリケータ42内に着座させると使用準備が整う。上述の着座方式は、カートリッジ20がアプリケータ42に嵌まるように設計され得る1つの方法にすぎないことを理解されたい。端部キャップ24は、任意の対象のアプリケータ42に嵌まるように必要に応じていかなる方法で再構成してもよい。例えば、ブリーチローディング式の代わりに、カートリッジ20をプランジャチャンネル56に嵌合させて、締まり嵌めによって所定位置に保持させてもよい。これが、異なる構成の端部キャップ24を標準的な外側カートリッジ壁22構成と共に使用してこれに嵌合させることができるように端部キャップ24が外側カートリッジ壁22と別個になっている1つの理由である。
図3A〜図3Cを参照すると、最終製品の必要量に応じて、カートリッジ20は、カートリッジ20の外側カートリッジ壁22の部分を調節することによって種々のサイズにすることができる。例えば、一例として、図3Aのカートリッジ20Aは、1/4ml〜3/8mlを保持することができ、図3Bのカートリッジ20Bは、3/4ml〜1mlを保持することができ、図3Cのカートリッジ20Cは、2ml〜3mlを保持することができる。とはいえ、この実施形態では、外側カートリッジ壁22及びスナップカラー26がどのサイズで形成されようと、着座カラー28及びネック30はアプリケータ42のプランジャチャンネル56及び着座セクション58、60、62に嵌まるように常に同じサイズのままであることに留意されたい。
次に図4を参照すると、本発明の二流体カートリッジ20の一実施形態の長手方向断面図が示されている。二流体カートリッジ20のこの実施形態は、第1の流体78及び第2の流体80それぞれを保存及び分与するための第1の流体チャンバ70並びに第2の流体チャンバ72を画定する。二流体カートリッジ20のこの実施形態では、カートリッジ20はさらに、外側カートリッジ壁22と、送り管74と、外部シール77及び内部シール79を有する第1のピストン76と、シール83を有する圧縮壁82とを含む。シール77、79、83は、この実施形態では環状の窪みであるが、他のシール構成を用いてもよいことを理解されたい(例えばOリング)。この実施形態の外側カートリッジ壁22は、中空内部86を画定する円筒壁である。外側カートリッジ壁22の後端部には、この実施形態では、環状のスナップリッジ88がある。端部キャップ24のスナップカラー26は、カートリッジ20が組み立てられると、外側カートリッジ壁22に嵌合されてスナップリッジ88と係合する。外側カートリッジ壁22の他端すなわち前端部は、排出開口90を画定し、外部にねじ山の付いた出口38を含む。
カートリッジ20の送り管74は、外側カートリッジ壁22の中空内部86内に配置される。この実施形態では、送り管74は、スナップ連結部92において外側カートリッジ壁22に嵌合して、これと係合して錠止されている状態になる。送り管74は、この実施形態では出口90内に出口90を越えて延びる出口94を画定する。外側カートリッジ壁22及び送り管74は、互いに一体的に形成することもできることが想定され、図示のもの以外の出口90、94の種々の出口構成を採用することができることも想定される。この実施形態の圧縮壁82は、送り管74と一体的に形成され、これにより圧縮壁82は所定位置に固定される。
二流体カートリッジ20の第1のピストン76は、送り管74の外部と外側カートリッジ壁22の内部との間でカートリッジ20内に配置される。この実施形態では、第1のピストン76は、送り管74の外部を囲む。第1のピストン76は、送り管74の外部及び外側カートリッジ壁22の内部と共に、第1の流体チャンバ70を画定する。
この実施形態では、後方ピストンアセンブリ84及び圧縮壁82が、第2の流体チャンバ72を画定する。送り管74は、第2の流体チャンバ72と排出開口94とを流体連通させる。後方ピストンアセンブリ84は、後方ピストン表面86と、ピストン延長部98と、伝達構造部100とを含む。この実施形態の後方ピストンアセンブリ84は、支柱を含まないが、他の実施形態では、共同所有されている米国特許第5,310,091号、及び米国特許出願第11/031,929号に開示されているように支柱を使用して流体の無駄を最小化することができる。
さらに、後方ピストンアセンブリ84の異なる部分96、98、100は、この実施形態では全て互いに一体的であるが、これは必須ではないことを理解されたい。後方ピストンアセンブリ84の各部分を各自別々の構造体にすることもできることが、当業者には理解されるであろう。この実施形態では、伝達構造部100は、後方ピストンアセンブリ84の後方ピストン表面96から延びて、圧縮壁82と外側カートリッジ壁22の内部との間をぴったりと通ってシールを形成し、第1のピストン76と係合する。
二流体カートリッジ20から流体を分与するためには、後方ピストンアセンブリ84をカートリッジの前方に向けて押し進める。説明される実施形態では、これは、ハンドヘルドアプリケータ42の作動によって行われる。特に図2Bを参照すると、ユーザは、ハンドル50の後方部分54をハンドル50の前方部分48の方に押す。その結果、プランジャ44及び延長部46が、プランジャチャンネル56内で図5に矢印で示す方向に押し進められる。この移動の際に、延長部46の先端が後方ピストンアセンブリ84のピストン延長部98に押し当たって端部カラー24に入る。同時に、後方ピストン表面96がチャンバ72に保存されている流体80を押圧し、伝達構造部100が第1のピストン76に押し当たる。流体80は、チャンバ72内で後方ピストン表面96によって押されると、固定圧縮壁82によって圧縮され、送り管74を通して排出開口94に押し通され、ここで二流体カートリッジ20から排出される。同時に、伝達構造部100が第1のピストン76に押し当たることで、第1の流体チャンバ70内の流体78が排出開口90に押入され、これを通して二流体カートリッジ20から排出される。流体78、80は、排出開口90、94を通して二流体カートリッジ20から排出される際に、ノズル34内のスタティックミキサ40によって互いに混合される。
この流体排出及び混合プロセスは、プランジャ44及び延長部46が作動されている限り、また二流体カートリッジ20から分与すべき流体が残っている限り継続される。図5は、流体78、80の一部が二流体カートリッジ20から分与されている中間分与位置にある二流体カートリッジ20を示す。図6は、二流体カートリッジ20のチャンバ70、72の流体内容物が完全に分与されたカートリッジ20を示す。
図6の二流体カートリッジ20の構成は、図示されている残りの無駄な流体78、80をなくせば、充填前の二流体カートリッジ20がとる状態になる。二流体カートリッジ20を充填するためには、チャンバ70、72に適当な流体78、80をそれぞれの排出開口90、94を通して充填する。充填プロセスは、上述の分与プロセスを逆行させた方法で行われる。充填プロセスの間、流入する流体78、80とピストン表面76、96との間でチャンバ70、72内に空気が閉じ込められる可能性がある。チャンバ70、72内に閉じ込められた空気は、二流体カートリッジ20の使用にいくつかの問題を引き起こし得る。最も重要なこととして、チャンバ70、72内に閉じ込められた空気は、チャンバ70、72内の流体78、80の容積分与比を制御する能力に悪影響を及ぼし得る。この問題を軽減するために、共同所有されている国際特許出願第PCT/US03/17997号又は米国特許出願第10/755,796号及び同第11/031,929号に記載の空気抜きシステム等の空気抜きシステムを用いることができ、上記出願は参照により本明細書に援用される。
本発明の二流体カートリッジ20の多くの異なる実施形態を設計及び使用することができることを理解されたい。
本発明は特定の実施形態に関して説明したが、当然ながらそのように限定されない。実施形態は、本明細書では一例として説明されており、本発明の範囲内にあると考えられる使用可能な変更形態、変形形態、及び他の実施形態は数多くある。
キャップが所定位置にある本発明のカートリッジの一実施形態の斜視図である。 混合要素を取り付けた本発明のカートリッジの一実施形態の斜視図である。 プランジャ及び延長部を露出させたハンドヘルドアプリケータ、本発明のカートリッジの一実施形態、並びに混合要素の斜視図である。 プランジャ及び延長部を露出させ、混合要素を取り付けたカートリッジが挿入されている、休止位置にあるハンドヘルドアプリケータの斜視図である。 プランジャを露出させ、混合要素を取り付けたカートリッジが挿入されている、圧力位置にあるハンドヘルドアプリケータの斜視図である。 様々なサイズの本発明のカートリッジの1つを示す。 様々なサイズの本発明のカートリッジの1つを示す。 様々なサイズの本発明のカートリッジの1つを示す。 取り付けられたノズル及びスタティックミキサの断面並びに図2A及び図2Bに示すプランジャの延長部の一部と共に示す、本発明の二流体カートリッジの充填済み実施形態の長手方向断面図である。 中間分与位置にある図4に示す二流体カートリッジの長手方向断面図である。 二流体カートリッジの内容物が分与されている、図4に示す二流体カートリッジの長手方向断面図である。

Claims (14)

  1. 延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジであって、2つの流体を保存及び分与するように形成され、
    内径、後端部及び前端部を有し、該前端部に第1の出口を画定する外側カートリッジ壁と、
    前記ハンドヘルドアプリケータ内に着座するネックであって、前記外側カートリッジ壁の前記内径より小さい内径を有するネックを備える端部キャップであって前記後端部で前記外側カートリッジ壁に連結する連結カラーを含み開放端部を画定する端部キャップと、
    前記外側カートリッジ壁内に配置され、前記前端部に第2の出口を画定する送り管と、
    前記外側カートリッジ壁と前記送り管との間に配置されて第1の流体チャンバを形成する第1のピストンと、
    前記外側カートリッジ壁内で前記第1のピストンと前記端部キャップの前記開放端部との間に配置されている第2のピストンと、
    前記第2のピストンから後方向に突出し前記ネックの中に配置されるピストン延長部であって、前記延出可能なプランジャが前記ネックに入ると該延出可能なプランジャと連動するピストン延長部と、
    前記第1のピストンと前記第2のピストンとの間に配置され、該第2のピストンと共に第2の流体チャンバを画定する固定壁と、
    前記第2のピストン前記第1のピストンとの間に配置される伝達構造部と、
    を備える、延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  2. 前記端部キャップは前記ハンドヘルドアプリケータ内に着座する着座カラーを含む、請求項1に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  3. ブリーチローディング式(breach−loading arrangement:後装式)にハンドヘルドアプリケータに装填されるように設計される、請求項2に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  4. ハンドヘルドアプリケータに嵌合するように設計される、請求項2に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  5. 前記端部キャップは前記外側カートリッジ壁と一体的に形成される、請求項1に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  6. 延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジであって、第1の流体と第2の流体を保存及び分与し、
    内径、後端部及び前端部を有し、該前端部に第1の出口を画定する外側カートリッジ壁と、
    前記ハンドヘルドアプリケータ内に着座するネックであって前記外側カートリッジ壁の前記内径より小さい内径を有するネックを備える端部キャップであって前記後端部で前記外側カートリッジ壁に連結する連結カラーを含み開放端部を画定する端部キャップと、
    前記外側カートリッジ壁内に配置され、前記前端部に第2の出口を画定する送り管と、
    前記外側カートリッジ壁と前記送り管との間に配置されて、前記第1の流体を収容する第1の流体チャンバを形成する第1のピストンと、
    前記外側カートリッジ壁内で前記第1のピストンと前記端部キャップの前記開放端部との間に配置されている第2のピストンと、
    前記第2のピストンから後方向に突出し前記ネックの中に配置されるピストン延長部であって、前記延出可能なプランジャが前記ネックに入ると該延出可能なプランジャと連動するピストン延長部と、
    前記第1のピストンと前記第2のピストンとの間に配置され、該第2のピストンと共に、前記第2の流体を収容する第2の流体チャンバを画定する固定壁と、
    前記第2のピストンと前記第1のピストンとの間に配置される伝達構造部と、
    を備える、延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  7. 前記端部キャップは前記ハンドヘルドアプリケータ内に着座する着座カラーを含む、請求項に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  8. ブリーチローディング式にハンドヘルドアプリケータに装填されるように設計される、請求項に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  9. ハンドヘルドアプリケータに嵌合するように設計される、請求項に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  10. 前記端部キャップは前記外側カートリッジ壁と一体的に形成される、請求項に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  11. 前記第1の流体及び前記第2の流体から成る単回用量の最終製品を調製するための一定量の前記第1の流体及び前記第2の流体を収容する、請求項に記載の延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと共に使用される流体カートリッジ。
  12. 単回用量流体分与機構であって、
    延出可能なブランジャを含むハンドヘルドアプリケータと、
    前記ハンドヘルドアプリケータ内に配置されている二流体カートリッジであって、
    内径、前端部及び後端部を有し、該前端部に第1の出口を画定する外側カートリッジ壁、
    前記ハンドヘルドアプリケータ内に着座するネックであって、前記外側カートリッジ壁の前記内径より小さい内径を有するネックを備える端部キャップであって前記後端部で前記外側カートリッジ壁に連結する連結カラーを含み開放端部を画定する端部キャップ、
    前記外側カートリッジ壁内に配置され、前記前端部に第2の出口を画定する送り管、
    前記外側カートリッジ壁と前記送り管との間に配置されて、第1の流体を収容する第1の流体チャンバを形成する第1のピストン、
    前記外側カートリッジ壁内で前記第1のピストンと前記端部キャップの前記開放端部との間に配置されている第2のピストン、
    前記第2のピストンから後方向に突出し前記ネックの中に配置されるピストン延長部であって、前記延出可能なプランジャが前記ネックに入ると該延出可能なプランジャと連動するピストン延長部と、
    前記第1のピストンと前記第2のピストンとの間に配置され、該第2のピストンと共に第2の流体を収容する第2の流体チャンバを画定する固定壁、及び
    前記第2のピストンと前記第1のピストンとの間に配置されている伝達構造部、
    を備える、二流体カートリッジと、
    を備える、単回用量流体分与機構。
  13. 前記流体分与機構内の前記第1の流体及び前記第2の流体は、歯科用最終製品の成分である、請求項12に記載の単回用量流体分与機構。
  14. 単回用量の2成分最終製品を分与する方法であって、
    プランジャを有するハンドヘルドアプリケータを設けること、
    二流体カートリッジを設けることであって、該二流体カートリッジは、
    内径、後端部及び前端部を有し、該前端部に第1の出口を画定する外側カートリッジ壁と、
    前記ハンドヘルドアプリケータ内に着座するネックであって、前記外側カートリッジ壁の前記内径より小さい内径を有するネックを備える端部キャップであって前記後端部で前記外側カートリッジ壁に連結する連結カラーを含み開放端部を画定する端部キャップと、
    前記外側カートリッジ壁内に配置され、前記前端部に第2の出口を画定する送り管と、
    前記外側カートリッジ壁と前記送り管との間に配置されて、第1の流体を収容する第1の流体チャンバを形成する第1のピストンと、
    前記外側カートリッジ壁内で前記第1のピストンと前記端部キャップの前記開放端部との間に配置されている第2のピストンと、
    前記第2のピストンから後方向に突出し前記ネックの中に配置されているピストン延長部であって、前記プランジャが前記ネックに入ると該プランジャと連動するピストン延長部と、
    前記第1のピストンと前記第2のピストンとの間に配置され、該第2のピストンと共に、第2の流体を収容する第2の流体チャンバを画定する固定壁と、
    前記第2のピストンと前記第1のピストンとの間に配置されている伝達構造部と、
    を備える、二流体カートリッジを設けること、
    前記二流体カートリッジに混合要素を取り付けること、
    前記混合要素が取り付けられている前記二流体カートリッジの前記小さい内径を有するネックを前記ハンドヘルドアプリケータに挿入すること、及び
    前記ハンドヘルドアプリケータの前記プランジャを作動させることであって、該プランジャが前記ネックに入り前記二流体カートリッジの前記ピストン延長部と接触し、該ピストン延長部が前記第2のピストンを押し、該第2のピストンが前記伝達構造部を押し、該伝達構造部が前記第1のピストンを押すことで、前記カートリッジ内に収容されている前記第1の流体と前記第2の流体を前記ミキサから押し出して前記取り付けられている混合要素に押し進める、作動させること、
    を含む、単回用量の2成分最終製品を分与する方法。
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