用于混合和喷射流体的方法和喷嘴的制作方法
【专利说明】用于混合和喷射流体的方法和喷嘴
[0001]本发明涉及一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法。本发明另外涉及一种用于供应物质、尤其生物材料的外部混合喷嘴以及一种具有此类喷嘴的医疗器械和医疗装置。根据权利要求7的前序部分所述的喷嘴是例如从美国5，368，563 A中已知的。
[0002]在这种已知喷嘴的情况下，提供了两个涡旋腔室，各有一个出口通道排放至这两个涡旋腔室中。在两种不同的流体经由这些出口通道离开该喷嘴之前，经由这些涡旋腔室引发了这些流体的旋转运动。由于提前施加至这些流体的涡旋，产生了旋转的喷射流。因此，该已知喷嘴的这两个出口开口是彼此间隔开地安排的，其方式为使得这两个旋转流体锥重叠从而在该喷嘴之外发生这两种流体的混合。
[0003]由于该已知喷嘴的所披露的这些特征，具有不同粘度和/或以不同体积流量被供应的流体的均匀混合不能以希望的品质实现或者根本就是不可能的。该已知喷嘴的另外一个缺点在于，这些涡旋腔室中的流体被暴露在高应力下，这在供应生物材料例如细胞的情况下是不希望的。
[0004]本发明的目的在于指明一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该方法能够实现多种流体的均匀混合。本发明的目的进一步在于指明一种外部混合喷嘴，该外部混合喷嘴允许多种流体均匀混合并且尤其能够实现生物材料的温和混入。本发明的目的最后在于指明一种带有此类外部混合喷嘴的医疗器械和医疗装置。
[0005]根据本发明，这个目的关于该方法是通过权利要求1的主题而实现的、关于该外部混合喷嘴是通过权利要求7的主题而实现的、关于该医疗器械是通过权利要求13的主题而实现的、并且关于该医疗装置是通过权利要求14的主题而实现的。
[0006]本发明所基于的概念是指明一种用于借助于外部混合喷嘴来混合至少两种流体以用于医疗目的的方法，该喷嘴具有至少两个出口通道以及至少两个入口开口，这些流体可以离开这些出口通道从而从该喷嘴中离开，并且腔室中、尤其是混合腔室或涡旋腔室中的流体可以穿过这些入口开口进入。既然这些流体在该喷嘴外部混合，因而可能适宜的是这些有待混合的流体中的至少一者以锥形射流从该喷嘴中离开。
[0007]该至少两个出口通道和/或该至少两个入口开口可以具有不同的或相同的截面。具体而言，这些入口开口的截面可以是彼此不同或相同的。这些出口通道的截面同样可以是彼此不同或相同的。还可能的是，一个出口通道的截面不同于被指派给这个出口通道的入口开口的截面，或者这些截面是相同的。此外，这些腔室的直径可以具有不同的大小。在根据本发明的方法的情况下，一种第一流体经由第一供应通道被侧向地、尤其是切向地引导至第一腔室中，该第一腔室是流体连接至一个第一出口通道上的。一种第二流体经由第二供应通道被侧向地、尤其是切向地引导至第二腔室中，该第二腔室是流体连接至一个第二出口通道上的。该第一流体经由该第一出口通道流出并且该第二流体经由该第二出口通道流出，从而形成了多个重叠的流体锥。这些流体锥的重叠程度可以根据既定的应用而形成。因此可能的是，这两个流体锥的重叠区域是由这两个流体锥的相同比例部分形成的。然而，还可能的是，该重叠区域大部分仅由一个流体锥形成。这些流体锥是通过在该方法的情况下所使用的喷嘴特征以及所供应的流体而确定的。该第一流体和该第二流体可以具有不同的粘度并且可以按不同的体积流量被供应，即以特定的体积流量比率。另外，这些入口开口和/或出口通道的截面之比对应于这些体积流量之比。例如，该第一流体和该第二流体可以按基本上相同的流速流动穿过这些出口通道和/或这些入口开口。另外，在具体应用中，这些腔室可以具有不同的直径。由于对应形成的喷嘴，可以确保流体锥的形成是以有足够大的开口角度发生的，尽管该第一流体和该第二流体具有不同的体积流量。这可以使得流体锥区域具有大致相等的大小并且重叠。
[0008]通过根据本发明的方法实现了，在这些重叠的流体锥中产生这些不同流体的均匀混合。由于这两种流体的流速针对彼此进行调整，尽管它们的粘度或体积流量不同，还是实现了这些流体的良好且恒定的混合。在这种情况下，这种混合在该喷嘴外部进行，这样避免了该喷嘴阻塞的风险。这些流体优选地是在该喷嘴内彼此完全分开地被引导的。具体而言，这些流体的交联反应或混合可以只在该喷嘴外部进行。
[0009]用于根据本发明的方法的喷嘴优选地具体地与两种选定流体的特性相适配。因此，可以对每个希望的流体组合提供进行了对应适配的喷嘴。例如，这些喷嘴的区别在于进入这些腔室中的这些出口通道和/或这些入口开口的截面、和/或腔室直径。由于这些几何变量，所以能够针对预定的流体选择性地设定流速。该外部混合喷嘴可以具有两个带有不同截面的出口通道并且还具有两个带有不同截面和/或不同腔室直径的入口开口。还可能的是，进入这些腔室中的这些出口通道和/或这些入口开口的截面是相同的。于是可以例如经由一个控制单元来实施流速的调整，该控制单元影响流体压力和/或流体的体积流量。换言之，在根据本发明的方法的一个优选构型中提供的是，该第一流体向该第一腔室的供应和/或该第二流体向该第二腔室的供应是受控制的。
[0010]在此背景下参考该腔室的直径与该腔室在垂直于该腔室中央轴线的平面中的尺寸有关这一事实。在本发明的情况下，该腔室具体可以发挥对于经由这些入口开口流入的流体施加涡旋的功能。为此，该腔室优选地具有圆化的、尤其是圆形的截面。在本申请的背景下，该圆化的腔室截面的直径被称为腔室直径。
[0011 ] 在根据本发明的方法的另外一个构型中，一种第三流体可以被引导穿过第三供应通道而进入该第二腔室中并且与该第二流体混合。因此，该第三流体可以在从该出口开口离开之前就已经与该第二流体混合。优选提供的是，该第二流体和该第三流体不发生与彼此的交联反应或仅发生与彼此的微小的交联反应。然而，该第一流体可以具有交联功能从而使得通过使该第一流体同该第二与第三流体的混合物在该喷嘴外部进行混合而发生交联。所有这些流体的交联优选地在该喷嘴外部进行，例如首先通过将该第一流体添加至该第二与第三流体的混合物中。
[0012]为了减小这些流体所受的应力，例如以便减小该第三流体进入该第二腔室时的剪切力，可能有利的是提供使得该第三流体同轴地流入该第二腔室中。具体而言，该第三流体可以相对于该第二腔室同轴地流入该第二腔室中，其中该第二腔室同轴地连接至该第二出口通道上。因此，该第三流体可以相对于该第二出口通道同轴地流动穿过该第二腔室。因此，很大程度上避免了该第二腔室中的第三流体被暴露给涡旋和/或增大的压力，否则将产生增大的应力、尤其是剪切力或压力。剪切力和/或压力对该第三流体的影响被最小化，从而发生该第三流体的特别温和的供应或混入。该第三流体可以包含例如在应力方面具有高敏感性的一种生物材料、尤其是细胞。该第三流体的同轴供应保护了该生物材料。
[0013]在根据本发明的方法的一个替代性变体中，一种第三流体可以经由一个第三出口通道被引导进入该第一流体和第二流体的重叠流体锥中。在这个变体中，该第三出口通道优选是定位在该第一出口通道与该第二出口通道之间从而使得该第三流体被引导进入该第一流体和第二流体的这些流体锥的混合或重叠区中。以此方式使得该第三流体与该第一流体和第二流体在该喷嘴外部相结合，从而使得这三种流体的混合完全是在该喷嘴外部进行。这避免了单独的出口通道或该喷嘴的其他部件的阻塞。在该喷嘴外部这些流体的合并进一步引发了这些流体的特别温和的混合。
[0014]根据本发明的方法的另外一个替代性实施例提供的是，将该第三流体直接、尤其侧向地引入该第二出口通道中。该第三流体被该第二出口通道中的第二流体中的流动所吸入(文丘里原理)并且因此到达该第二出口通道而基本上没有压缩应力，其中该第三流体与该第二流体的混合至少部分地发生在该出口通道中。因此该第三流体在从该喷嘴离开之前与该第二流体混合，由此减小了喷嘴阻塞的风险。与此同时，实现了第三流体与第二流体的所希望的混合。
[0015]此外本发明所基于的概念是指明一种用于供应物质、尤其是生物材料的外部混合喷嘴，该外部混合喷嘴具有一个第一出口通道和一个第二出口通道。该第一出口通道和第二出口通道是彼此间隔开地安排的，这样使得从用于使多种流体混合的该第一和第二出口通道离开的流体锥至少部分地发生重叠。该