模制套管与小深孔

申请号 CN200980152063.6 申请日 2009-12-23 公开(公告)号 CN102264524B 公开(公告)日 2014-11-26
申请人 SSB技术有限公司; 发明人 A·埃施利曼;
摘要 本 发明 提供用于注塑模制 聚合物 物品的装置与方法。该方法包括将加压的液态聚合物注入一个模具空腔之中,该空腔结合了一个芯针和一个压 力 分布装置。优选地该物品是一个 套管 。本发明提供了一种用于从聚合物材料注塑模制物品的模具,该模具包括限定一个空腔的至少两个部件,具有一个 导管 部分,该导管部分结合了一个针头部分;一个用于液态聚合物进入的通道;一个用于加压 流体 进入的通道;一个用于限定套管导管的芯针,以及一个用于控制该加压的液态聚合物的分布的压力分布装置。该压力分布装置的端表面限定该套管的尖端几何形状。该模具可以结合多个空腔。该方法包括以一种受控的方式来移动该压力分布装置从而限定该套管导管。
权利要求

1.一种用于注塑模制聚合物套管的模具,该模具包括限定一个空腔的至少两个部件,该模具包括:
一个导管部分;
用于液态聚合物进入的一个通道;
一个芯针;
一个压分布装置;以及
一个可动的执行器,该可动的执行器位于所述模具内,并且用于使所述压力分布装置移动。
2.根据权利要求1所述的模具,其中所述压力分布装置是一个套筒。
3.根据权利要求1所述的模具,其中所述压力分布装置是一个环。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的模具,其中该空腔限定了一个圆柱体。
5.根据权利要求1所述的模具,其中该导管部分结合了一个针头部分。
6.根据权利要求1至2中的任一项所述的模具,其中所述压力分布装置结合了用于成形一个针尖的一个成度的表面。
7.根据权利要求1所述的模具,包括在该导管部分中的多个导管。
8.根据权利要求1所述的模具,其中该压力分布装置包括一种具备有效的热传递性质的材料。
9.权利要求7所述的模具,其中该压力分布装置包括金属材料。
10.根据权利要求1所述的模具,进一步包括用于所述芯针的一个稳定器。
11.根据权利要求1所述的模具,其中所述导管部分具有长度和直径,并且所述导管部分的长度是所述芯针的直径的至少二十倍。
12.一种利用权利要求1至11中任一项所述的模具从液态聚合物材料形成套管的方法,该方法包括:
将第一一定量的加压的液态聚合物注入一个模具的空腔之中,并提供一个抵抗压力,所述抵抗压力通过利用计算机程序控制一个执行器的运动来提供。
13.根据权利要求12所述的方法,其中提供所述抵抗压力使该加压的液态聚合物遍布该空腔而分布。
14.根据权利要求12所述的方法,进一步包括通过所述抵抗压力来限定一个导管的长度。
15.根据权利要求12所述的方法,进一步包括注入另外一定量的加压的液态聚合物。
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述另外一定量的加压的液态聚合物是不同于所述第一一定量的加压的液态聚合物的。
17.根据权利要求12所述的方法,进一步包括在提供所述抵抗压力的同时分散所述加压的液态聚合物的潜热

说明书全文

模制套管与小深孔

技术领域

[0001] 本发明涉及套管加工领域,特别是聚合物套管,并且更具体地涉及用于模制聚合物复原针头的方法与装置。

背景技术

[0002] 经常需要将某些物质如药用活性材料保存在干燥状态下,以免它们在有环境下降解并失去生物活性,尽管这些物质的递送方法是在水溶液之中进行的。特别是在药用活性材料的情况下,这些物质必需一直保持无菌。在容器之间转移无菌材料,例如当复原活性溶液时,同时保持无菌条件是充满困难的。用于提供活性溶液有效复原的若干产品在本领域是已知的,例如在US 5,226,900或者EP 1,626,758中所述,可以使用任何带有足够强度针头的注射器,例如带有18号口径针头的那些注射器。理想情况下,一种方案是一个复原针头,该针头强度足够,以便穿透通常用于塞住小瓶并保持无菌条件的厚的β隔膜。为此,许多复原注射器都包括一个金属针头以提供足够的强度来刺破并穿透隔膜。
[0003] 复原针头应该是廉价和易于制造的并且单次使用之后是可处置的。已经显示出多种聚合物材料在廉价并且可处置的注射器的制造中是有用的。例如,Stevens、Smith和Barlett在美国专利号5,620,639中说明了一种方法,该方法使用气体辅助注射成形技术来制造聚合物皮下注射针头,下文将该专利称为'639专利,并通过引用将其结合在此。在'639专利中披露的方法有利地使用了液态聚合物和一种工作流体的特性,该工作流体用于从在容纳液态聚合物的模具中的通道内部移动液态聚合物。该'639专利的工作流体有利地是一种气体,该气体可靠地产生一种一体的“针头”,该针头包括一个套管部分和用于连接到一个注射器的一个安装毂部分,该套管限定一个导管,用作一个储器与一位受试者之间的流体通道。该'639专利的方法对于注塑模制那些单次使用并且然后被处置的小口径套管是特别有用的。然而,复原针头需要有更粗的口径,以避免针头断裂。
[0004] 小于17号口径的套管限定了一个导管,该导管的内径小于约1mm,使得聚合物材料更不适合用于它们的制造。通常,由于限定小于约1mm内径的导管的聚合物套管在制造方面是困难的以及不锈的优越材料特性,小于17号口径的医用套管与皮下注射针头是由钢制造的。
[0005] 然而,在某些情况下,可以使用常规的聚合物模制技术来制造医用套管,具体地通过使用一根芯针,注入的聚合物围绕该芯针形成该导管。通常使用直径约1.0mm的芯针,形成约3mm或者11号口径的聚合物导管外径。更大的外径增加该套管的壁厚,并确保在模制过程中的注塑压可以最小化,以避免该小芯针的弯曲。在使用常规的聚合物模制技术时,该套管的长度必须较短,以避免可能的弯曲。必须避免该芯针的弯曲,以使得模制的套管的壁厚度的不均匀性最小,并且降低在所形成的套管从模具上移除时的脱模过程中易碎芯针断裂的可能性。
[0006] 所需要的是用于制造复原针头的方法与装置,这些方法与装置使得能够制造聚合物套管,该聚合物套管小于17号口径,但具有足够的强度以穿透目前已知的隔膜。附图说明
[0007] 图1以纵向剖面示出了本发明的一个实施方案,该实施方案是一个结合了芯针和压力分布装置的模具。
[0008] 图2示出了图1的实施方案,其中完成了液态聚合物的注入。
[0009] 图3示出了图2的实施方案,其中完成了液态聚合物的注入并且该芯针与压力分布装置正在从所形成的物品分开。
[0010] 图4示出了一根注塑模制的套管正在从形成该套管的模具中排出。
[0011] 图5示出了液态聚合物的流体辅助注射成型步骤,以形成具有一个内腔通过的一种套管。
[0012] 图6示出了根据本发明所形成的一种套管的一个实施方案相比于根据目前本领域已知的方法所形成的一种套管的纵向截面。
[0013] 图7示出了根据本发明所制造的套管的实施方案的3个透视图。
[0014] 图8示出了根据本发明所制造的具有针尖的一种套管的实施方案的透视图。
[0015] 图9示出了根据本发明所制造的具有可替代针尖的套管的一个可替代实施方案的透视图。

发明内容

[0016] 本发明提供了由聚合物材料注塑模制物品的装置和方法。本发明的一个目的是提供制造具有减少的壁厚度变化的聚合物物品的装置和方法。优选地,这些物品是套管,并且更优选地是复原套管。这些套管可以具有非常小的导管或者孔腔。本发明的一个目的是提供减少由聚合物材料形成物品所需的材料的用量的装置和方法。本发明的一个另外的目的是提供一种以减少的注入周期来制造物品的方法。本发明的一个另外的目的是提供制造具有不同长度的套管的装置。本发明的一个另外的目的是提供一种用来模制具有1:20或者更小的直径/深度比的小孔的装置。
[0017] 一方面,本发明提供了一种用于聚合物材料的注塑模制的模具,该模具包括限定一个空腔的至少两个部件,该模具包括一个导管部分、用于液态聚合物进入的一个通道、一个芯针、以及一个压力分布装置。该导管部分可以是一个套管或一个孔腔或一个小深孔。该模具可以用于形成针头、注射器特别是复原注射器以及类似物品。然而,该模具适合用于注塑模制具有基本上恒定的截面面积的任何物品。这优选地包括圆柱形,但可以包括具有度的截面的多种形状。该压力分布装置可以采取可替代的形式,如一种套筒或者套环的形式。优选地,该压力分布装置包括一种材料,该材料是一种有效的热量传递体,如一种金属。这样一种材料可以有助于冷却和物品成形,从而使得适当物品的模制周期尽可能短。该压力分布装置的一个末端可以包括一个与长轴线成一个角度的表面,以便可以在该模具中成形一个针尖。可替代地,该压力分布装置的该末端可以基本上是平坦的。在这样的情况下,可以在该模具中形成针头,这些针头在穿透厚的材料中具有特殊的用途,例如用于注射复原材料的复原针头。该模具的空腔优选地具有一种圆柱形状,形成圆柱形注塑模制物品。
最优选地,该模具的该导管部分结合了一个针头部分,从而使得通过该模具注塑模制的物品结合了一个针头。该模具可以结合多个导管,以便通过一个模制周期形成多个物品。优选地,该模具结合了至少一个用于稳定该芯针的稳定器。
[0018] 在一些实施方案中,本发明可以提供一个导管部分,其长度至少约为该芯针直径的20倍。
[0019] 另一方面,本发明提供用于由液态聚合物材料形成物品的一种方法,该方法包括将加压的液态聚合物注入一个模具的空腔同时提供一个对抗该注入压力的抵抗压力的步骤。该方法可以包括通过该抵抗压力使该加压的液态聚合物遍布该空腔而分布。该方法可以包括采用一种编程的微处理器来控制该抵抗压力的步骤。该方法可以包括通过该抵抗压力来限定一个导管长度的步骤。该方法可以包括注入至少一种第二加压的液态聚合物。该至少第二加压的液态聚合物可以不同于该第一或者随后的液态聚合物。该方法可以包括在提供该抵抗压力来分布该液态聚合物的同时分散该加压的液态聚合物的潜热的步骤。该方法可以用来限定一个导管、孔腔或者小深孔。该导管的长度可以至少是该导管直径的20倍。该方法可以用来形成结合了一个导管的圆柱形物品。优选地,这些物品是针头、注射器、以及类似物。最优选地,这些物品是复原针头。然而,该方法可以用来形成构成一个导管的任何形状的物品,如具有角度部分的截面的物品。该方法可以用来通过液态聚合物的单次注入形成多个物品。

具体实施方式

[0020] 参照在此所述的实施方案并参照附图,本发明的目的可以得到最好的理解。图1到9示出了本发明的装置和方法的实施方案。本技术领域的普通人员将会理解的是,本发明并不局限于图中所示的实施方案,而是包括虽未示出但落在在此所附权利要求的范围之内的多种实施方案。
[0021] 本发明包括注塑模制装置,用于模制至少一个套管、孔腔或者小深孔,该装置结合了至少一个芯针和一个压力分布装置,该压力分布装置用于控制在该模具的空腔之内的聚合物熔体的分布。示出了具有一个单一芯针的实施方案,但是应该理解的是,本发明的范围包括在一个单一套管中的多个芯针,每个芯针限定一个用于转移材料的导管。进一步,本发明包括一种结合了用于模制多个套管的多个空腔的模具。
[0022] 本发明包括图5的方框101至109中示出的一种用于模制聚合物物品的方法,该方法包括一个提供偏置压力的步骤,该偏置压力对抗在将该注塑模制的聚合物熔体材料注入该空腔的过程中的压力。用一个装置(该装置通过位于一个模具之内的一个套管限定一个导管)以及用于提供一个压力的压力分布装置102开始模制周期101,该压力对抗位于一个闭合模具103之中的液态聚合物熔体材料的压力,该闭合模具限定具有一个所希望的形状的空腔,如一个套管。使用本领域已知的压力和时间将液态聚合物熔体材料注入该模具空腔104之中。优选地,聚合物进入的注入时间是约0.2到0.8秒,以每秒约20到200mm的速度和约800到2000巴的压力将液态聚合物熔体材料充填该空腔。该液态聚合物熔体材料充填该空腔时,在该液态聚合物远端表面的一个压力分布装置同时以约每秒20到200mm的相同速度随着该液态聚合物进入该空腔105而向远端移动。
[0023] 该压力分布装置的协调运动有助于分布该加压的液态聚合物并且使得该芯针的弯曲最小,以提供一种具有均匀壁的可再现地直的导管。该液态聚合物充填该模具空腔时,该压力分布装置从聚合物注入点106移动到最远位置,此时该模具可以被打开108,以移除或者排出固化的物品109并结束模制周期110。可以用该方法由一种以上的聚合物熔体材料来模制物品。例如,可以将该方法用于多部件模制技术中,其中需要一种以上的具有不同参数的聚合物材料。在这样的情况下,可以按照图5中108所示来重复该方法,其中这些步骤包括104至107中所示的重复步骤中的步骤。
[0024] 图6示出了使用本发明的方法制造的一种套管11与使用本领域目前已知的方法制造的一种可商购的套管50的比较。比较显示出本发明的方法使其可能制造比本领域的方法要长得多的具有更窄直径的套管。最有利地,根据本发明的方法制造的套管可以具有1:50或者更小的内径长度比。
[0025] 该偏置或者抵抗压力最有利地起作用从而将该熔体材料均匀地分布在该模具空腔之中,同时使得该空腔之中的芯针的任意运动最小化,该熔体材料围绕该芯针形成一个导管。该方法提供一种具有可再现地一致的管壁直径的导管,该直的导管形成该套管。该方法有利地用于复原针头或者类似圆柱形物品的注塑模制成形。该方法使得可能提供具有足够强度的复原针头,以便穿透并经过障碍物,例如特征为一个小瓶的塞子,该小瓶容纳有一种用于通过来自另一个小瓶的液体进行复原的材料。该方法还可以用来形成任何需要可再现壁厚度的聚合物物品,例如具有恒定截面的正方形或者矩形物品。最有利地,由于聚合物熔体的量及其在该模具中的运动是受控制的,该方法可以只需少达用已知的注塑模制技术制造一个类似物品所需聚合物材料用量的25%。
[0026] 该压力分布装置优选地包括一种具有热传递特征系数的金属材料,有助于有效地并且更快地将热量从该熔体传递到周围的材料上。这种热传递最有利地增加了该熔体在该模具中的温度下降速率、以及该熔体的固化速率。进而,与本领域已知的其他装置和方法相比,使用本发明的装置和方法缩减了物品成形的周期时间。该缩减的周期时间还可以增加在此披露的装置和方法的生产率(优于本领域已知的那些装置和方法)。
[0027] 在这些图形中,将适合于注塑模制套管的聚合物熔体材料表示为一种固态黑色材料1。该聚合物材料可以是任何适合的用于注塑模制的材料,例如在'639专利中所述的材料以及本领域已知的其他材料。
[0028] 图1示出了进入具有若干部件的模具2的空腔3的液态聚合物材料1。该液态聚合物材料的进入在来自该图中的左手侧的压力下发生。如图1所示,该模具是闭合的,并且准备就绪用于聚合物熔体的注入。将该加压的液态聚合物熔体1充填该空腔3并且围绕芯针5直至邻接一个压力分布装置9的表面。围绕芯针5的该加压聚合物材料1的分布是受压力分布装置9控制的,这是在略大于该聚合物材料1压力的压力下进行的。通过将其末端6稳固地结合在注入端和在远端8的一个稳定器7中而稳定芯针5。在该远端的稳定器可以包括一个第二元件,例如图中所示的一个板件12。远端稳定器8、12可以被气动地或者液压地定位,或者在运转时在该模具的打开行程过程中甚至可以是水平的。在注入端的稳定器7是一种机械驱动的芯件,该芯件形成该套管或者针头的内径,该套管或者针头结合了一种路厄毂(luer hub)的几何形状。在注塑模制领域已知的是,由于该聚合物熔体材料1进入并充填该空腔3时的高压力和速度,稳定该芯针5的末端并不足以确保具有均匀直径和管壁的套管的成形。
[0029] 一个另外的压力分布装置可以用来模制具有直径/长度比小于约1:20的小直径芯针。该另外的压力分布装置使得能够使用更长的芯针,这进而使得能够模制直径:长度比小至1:50的套管11。
[0030] 本发明最有利地提供了围绕芯针5同心布置的一个压力分布装置9。该压力分布装置9在该聚合物熔体材料1充填该空腔3时对其提供对抗或偏置压力。该加压的聚合物材料1在该空腔之中迅速充填可用空间并且邻接压力分布装置9的端面4。该压力分布装置9可以采取任何适合的环绕该芯针的形状,如一种环或者一种套管。该压力分布装置的长轴可以改变。优选地,该压力分布装置9是具有适当长度的一个套管。这些图形中的实施分方案将该压力分布装置显示为一种套管。将会理解的是,该压力分布装置可以采取其他形式。为了作为一种复原针头而有效穿透,该压力分布装置9的表面4的形状可以最方便地确定从而使得成形套管11的相应尖端10成适当的角度。该套管或者任何在该模具中成形的物品的长度可以随着该压力分布装置9的轴向长度而改变。可替代地,该物品的长度可以受控于电动执行器16所移动的距离。图7示出了不同长度物品(在这些实施方案中的套管)的三个实例。端面4可以形成任何合适的尖端几何形状。具有一个锐利针尖25和一个扁平尖端26的实施方案在图8和9中示出。其他的实施方案是可能的。所形成的该套管11的尖端10将反映该压力分布装置端面4被选定为何种表面尺寸。图8A示出具有一个尖锐针头形状的尖端10的一个实施方案,为清楚起见在图8B中进行了放大。图9A示出尖端10的一个替代的实施方案,具有一种扁平形状,为清楚起见在图9B中进行了放大。将要理解的是,在本发明的范围内该导管尖端的许多实施方案都是可能的。
[0031] 考察图1至4表明该聚合物材料1在该模具中从左到右进入该空腔3。所注入的聚合物材料1与压力分布装置之间的压力平衡导致该套管或者物品在其成形时的均匀的壁厚度。该压力分布装置9为该芯针提供了有效的支持,这样使得该导管的直径是可再现地均匀的。这是因为该芯针在该压力分布装置之中的闭合同心安装起作用以阻止该芯针在该聚合物材料1注入过程中的高压下发生弯曲。
[0032] 该压力分布装置9的运动可以通过任何适合的方法来控制。优选地,该运动可以由本领域已知的具有一个伺服电机的一个电动执行器16来控制。可替代地,该运动可以液压地或者用其他方法进行控制,例如具有适当张力的一个弹簧。该运动控制可以通过加载到一个微处理器上的应用于计算机软件中的算法来实现。这些计算机算法可以包括用于该压力分布装置的速度、位置以及加速度的多个参数。考察图1和2表明,该电动执行器16的位置沿着该芯针5的纵向轴线移动,并且该电动执行器移动靠近(图2)远端稳定器板件8、12,同时更多的液态聚合物1充填该模具的空腔3。一个引导14可以定位压力分布套筒9。该压力分布装置在轴向地沿着该芯针运动并且穿过该引导块14时,可以通过一个第二稳定器板13来径向地稳定。该模具可以包括一个板定位套筒15,用于定位其他元件。为了方便起见,示出了该电动执行器16邻近一个稳定器板。将会理解的是,多个稳定器板件与套管的安排在不同的实施方案中可以是不同的。
[0033] 将图3与图2对比表明,远端稳定器8、12位于该模制周期的最远点。该压力分布套筒9、引导块14、以及板定位套筒15已经由该电动执行器驱动而沿着静止的芯针5向远端移动以此从该11套管的成形尖端10间隔开,使该压力分布套筒9的尖端成形端面4从该尖端10脱离。该芯针从该注入端稳定器7向远端缩回,留下一个处于套管形式的成形物品。图4示出了具有成形尖端11的固化套管11正在从该模具的空腔中移除。
[0034] 在此的这些图形展示了本发明的一个实施方案,它具有在一个套管中一个单一导管。本发明的范围包括在其中具有多个导管的套管。本发明的范围包括可以使用本发明对其进行制造的其他物品。此外,在此所披露的实施方案包括作为套管的物品。然而,可以根据本发明来制造需要相对均匀壁厚度的任何物品,如截面为矩形、梯形、或者类似的物体形状。
[0035] 本发明的范围包括使用适合注塑模制的多种可注入材料的多次注入。
[0036] 本发明的范围可以与本领域内已知的多部件模制技术以及堆叠模具技术结合使用。
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