Transactions in Bionic Patents - Einwegspritzensystems auf Blisterbasis

Transactions in Bionic Patents

Traktat über die Beiträge zu den ”Transactions in Bionic Patents”

Die ”Transactions in Bionic Patents” bilden eine Sammlung von Schriften zu Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen im Themenfeld Biologie & Technik die in loser Reihenfolge und Terminus erscheint.

Gegenstand der Beiträge zu den Schriften der ”Transactions in Bionic Patents” sind Gestaltungsfragen und die kritische Auseinandersetzung mit aktuellen Themen der Bionik, also Technik nach Vorbildern aus der belebten und unbelebten Natur und ihre patentrelevante Umsetzung.

Mit den ”Transactions in Bionic Patents” soll der Fortschritt auf dem Gebiet der angewandten Bionik dadurch gefördert werden, dass die dargestellten Patente und Gebrauchsmuster frei von Rechten Dritter und mit ausdrücklicher Genehmigung der Patentanmelder und Inhaber dem Leser dieser Schriften zur Nutzung verfügbar werden.

Gleichzeitig wird ein tieferes Verständnis der Bionik innerhalb des Fachs und der Öffentlichkeit her- und ein rezentes Problemfeld wirklichkeitsnah und verständlich dargestellt. Als Übergeordneter Aspekt gilt es, Lösungswege der Übertragung biologischer Phänomene zu untersuchen, auszuleuchten und Fragestellungen die im Zusammenhang stehen mit Natur und Technik nachzugehen sowie Forschung und Ausentwicklung zum Thema anzustoßen

Die Beiträge zur Schriftensammlung ”Transactions in Bionic Patents” sind in deutscher Sprache verfasst. Dem Text kann eine teilweise oder vollständige Übersetzung in englischer Sprache beigestellt werden; Art, Umfang, Anordnung und Organisation der Textteile sind dem Autor überlassen und frei. Die englische Fassung soll den Umfang der deutschen Fassung nicht überschreiten.

In einer Ausgabe der Schriftensammlung ”Transactions in Bionic Patents” soll nur ein Werk platziert werden. Der Text kann durch Abbildungen ergänzt werden; die Bildrechte und andere Urheberrechte sind dabei zu achten.

Die jeweiligen Gebrauchsmuster- oder Patentschriften sind dem Anhang beigefügt.

M. Dienst, Berlin.

Themenschwerpunkt: Optimierung der elastischen und plastischen Formänderung von Membranen

Thema: Modellierung und Simulation der Fluid- Struktur- Wechselwirkung der elastischen und plastischen Verformung von EinmalInjektionssystemen auf Blisterbasis.

Die Idee der Forschung mit dem Themenschwerpunkt „Optimierung der elastischen und plastischen Formänderung von Membranen“ zielt auf ein neuartiges Einweg- Blister- Injektionssystem zur Körperblutentnahme und zum Applizieren von flüssigen Wirkstoffen. Das anvisierte Vorhaben fokussiert letzteres und behandelt die Modellierung und computergestützte Simulation der elastischen Formänderung und der mechanischen Plastifizierung eines funktionalen Blisters sowie die Untersuchung der komplexen Innenraumströmung während der Wirkstoffapplikation in einem gekoppelten Ansatz der Simulation der Fluid- Struktur- Wechselwirkung.

Gegenstand der Forschung ist ein Applikationssystem bei dem durch eine Kombination der aus der Verpackungstechnik bekannten Kunststoff- Blister und einem Injektor, ähnlich einer Einwegspritze, ein Injektionssystem entsteht, welches auf Grund einer integrierten Bauweise preisgünstig und in der Handhabung einfach ist. Die Technologien zur Fertigung sind Stand der Technik. Das neuartige Einweg- Blister- Injektionssystem eignet sich grundsätzlich zur Massenproduktion.

Das Blister-Injektionssystem ist, wie oben beschrieben, die gestalterische Kombination einer Blisterverpackung und einem Einwegspritzensystem in einer integralen Konstruktion. Bei der anwendungsorientierten und produktnahen Ausgestaltung dieses neuartigen Injektionssystems treten Fragestellungen auf, die eine detaillierte Untersuchung mit den Mitteln der computergestützten Strukturanalyse, der Strömungsanalyse und der Fluid-Struktur- Wechselwirkung nahe legen. Ziel der Forschung ist die gestalterische Optimierung des Einweg- Blister-Injektionssystems. Gegenstand der anvisierten Forschung ist ferner die Erarbeitung eines Simulations- und Berechnungsmodells der komplexen FluidStruktur-Wechselwirkung während des Aplikationsprozesses und die Verwertung praxisrelevanter Analyseergebnisse bei der Produktentwicklung mit Industriepartnern.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die dem Lösungsprinzip zu Grunde liegende Aufgabe: „Einbringen kleiner Mengen fluidischer Wirkstoffe in das Oberflächengewebe biologischer Körper durch Injektion“ besteht auch in der belebten Natur und ist dort in vielfältiger Weise bei Tieren und Pflanzen (durch evolutive Prozesse optimal) gelöst. Es ist zu untersuchen, ob und in welcher Weise Problemlösungen aus der belebten Natur Beiträge zur Optimierung eines technischen Injektionssystems leisten können.

Stand der Forschung und Technik.

Applizieren. Ein herkömmliches Einweg-Injektionssystem zur Applikation von flüssigen Wirkstoffen oder zur Entnahme von Körperblut, nachfolgend Einweg-Spritzensystem genannt, besteht aus einem zylinderförmigen Behälterraum, einem in der Regel von Hand beweglichen Kolben, einer Injektionsnadel und einer abnehmbaren Haube die die Injektionsnadel vor und nach dem Gebrauch schützt. Die Injektionsnadel wird mit dem Zylindervolumen durch Montage durch den Benutzer verbunden. Nach der Injektion wird durch eine Bewegung des Kolbens eine Volumenänderung erreicht. Beim Applizieren strömt das Fluid aus dem Zylinder durch die Injektionsnadel in das Hautgewebe.

Zylindergeometrie (Hub, Durchmesser) sowie Länge und Kaliber der Injektionsnadel variieren nach Art der Anwendung. Zylinderförmiger Behälterraum und Kolben bilden ein hydraulisches System. Das hydraulische System bildet mit Injektionsnadel und Haube ein funktionales Gesamtsystem.

Für Injektionssysteme sind Bauweisen bekannt, die das hydraulische Teilsystem aus zylinderförmigen Behälterraum und Kolben durch einen flexiblen Beutel aus Kunststoff ersetzen. Durch Druckbeaufschlagung (zwischen zwei Fingern) wird eine Volumenverkleinerung des Beutels erreicht und das Fluid kann durch die Injektionsnadel ausströmen.

Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Einwegspritzsysteme zielt derzeit auf Materialfragen und Fertigungstechnologien. Das Lösungsprinzip „Applizieren“ ist Stand der Technik. Ein Nebenaspekt ist der Umstand, dass Einwegspritzsysteme durchaus mehrmals wieder verwendet werden können. Um nun tatsächlich eine missbräuchliche Weiterverwendung auszuschließen, wurde in den vergangenen Jahren die so genannte AD-Spritze (auto-disable) entwickelt. Hier gibt es verschiedene Lösungen und Patente, die - mittels Sollbruchstellen am Kolben, Ventile, usw. ein Wiederaufziehen verhindern. Impfaktionen von UNICEF werden nur noch mit AD- Systemen durchgeführt.

Blister. Stand der Technik sind des weiteren so genannte Blisterverpackungen. Blister finden z.B. für Sichtverpackungen mit einer dem Produkt angepassten thermoverformten, halbstarren oder starren Kunststofffolienfront Anwendung. Rückseitig sind Versiegelungen aus Pappe, Kunststoff- oder Aluminiumfolie gebräuchlich. Anwendungen sind Blister als Verpackungslösung für Kleinartikel, medizinische Einweggeräte, Ampullen oder für Tabletten als Durchdrückpackungen.

Sicht- oder Durchdrückpackungen sind Produktverpackungen, die es dem Kunden erlauben, den verpackten Gegenstand zu sehen. Bei Medikamenten und festförmigen pharmakologischen Produkten (Filmtabletten, Dragees, Pillen usw.) bietet diese Verpackung den Vorteil der Einzelentnahme. unerwünschte Einflüsse, wie hohe Luftfeuchtigkeit oder Schmutz sind ausgeschlossen und sehr wesentlich ist das einfache Erkennen der Restanzahl; die Verpackung wird nach dem ersten Öffnen meist unbrauchbar. Blisterverpackungen sind als Masseprodukt wirtschaftlich sehr interessant und im Vergleich zu Glas- oder Kunststofffläschchen hygienischer.

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