Vorrichtung zur Reinigung von Knochen oder Knochenstücken

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reinigung von Knochen oder Knochenstücken mit einer zentralen Reinigungseinheit und an diese anschließbaren Behältern für Reinigungsflüssigkeit und verbrauchte Reinigungsflüssigkeit.

Weltweit werden einer überaus großen Zahl von Menschen Knochen implantiert. Da körperverwandtes Material eine relativ hohe Verträglichkeit mit sich bringt eignen sich Knochenstücke im übrigen auch als Trägermaterial, um Medikamente direkt an definierte Anwendungsstellen zu bringen. Gewebe- bzw. Knochenbanken wurden eingerichtet, um den Bedarf an Implantatmaterial zu decken. Um eine ent- sprechende Menge an Implantatmaterial sicher zu stellen wurde bereits vorgeschlagen, spongiöse Knochen einer Reinigung zu unterwerfen. Die in diesem Zusammenhang bekannt gewordenen Reinigungsverfahren sind zumeist zeit- und technologisch aufwändig, wobei mit Rücksicht auf den ge- wünschten Einsatzzweck entsprechend hohe Kriterien an die Reinigung gestellt werden, um eine Infektionsgefahr auszuschließen.

Zum Einsatz gelangt für eine derartige Reinigung bevorzugt die spongiöse Struktur der Knochensubstanz, bei welcher allerdings eine Reinigung durch die hohe Zahl von Kanälen, Ka- vitäten und Sacklöchern erschwert ist. Eine entsprechende Oberflächenreinigung führt mit Rücksicht auf diese Struktur nicht zu dem gewünschten Ergebnis . Um eine entsprechende Reinigungswirkung sicher zu stellen, wurde beispielsweise eine Granulation von Knochen zu sehr kleinen Stücken mit anschließender Reinigung in einer Trommel unter Einwirkung einer Vielzahl verschiedener flüssiger Chemikalien vorgeschlagen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die auf diese Weise erhaltenen Granulate für größere Implantate nicht einfach zu handhaben sind. Knochenimplantate werden an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst und es ist daher

vorteilhaft, wenn die jeweils benötigte Form des Implantates durch Schneiden aus einem größeren Knochenstück hergestellt werden kann. Größere Knochenstücke sind aber nun wiederum nur mit höherem Aufwand zu reinigen, wobei die bekannten Reinigungsverfahren zumeist auch derartig zeitaufwändig sind, dass es kaum möglich ist die entsprechende Menge an benötigtem Material auch in wirtschaftlicher Weise bereit zu stellen.

Aus der WO 2004/075935 Al ist in diesem Zusammenhang bereits ein Reinigungsverfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung bekannt geworden, bei welchen die zu reinigenden Knochen zunächst in scheibenförmige Teile zerschnitten werden, wonach das Reinigungsmittel unter Druck über eine oder mehrere Düsen auf die Oberfläche der scheibenförmigen Teile versprüht wird, wobei bevorzugt die Besprühung der Knochen zeitgleich aus zwei oder mehreren Richtungen erfolgt. Durch die Druckaufbringung war bei dieser Ausbildung ein entsprechend tiefes Eindringen in die Kanäle, Kavitäten und Sacklöcher der spongiösen Strukturen gewährleistet, wobei auf Grund des jeweils durch Druckanwendung aufgebrachten mechanischen Impulses zusätzlich zur chemischen Reinigung auch eine mechanische Reinigung ermöglicht wurde.

Ein anderes Verfahren bzw. eine andere Vorrichtung zur Reinigung von Knochen ist der US 2002/0081959 Al zu entnehmen. Der Knochen wird hierbei in kleine Teile geschnitten, mit Wasser gewaschen, getrocknet und anschließend mit lipophilen Lösungsmitteln, wie z.B. Ethanol, von Lipiden befreit. Das Knochenmaterial wird hierbei mittels Düsen mit dem Reinigungsmedium unter Druck besprüht, wobei mehrere Düsen in kreisförmiger Anordnung geoffenbart sind, wobei der untere Teil der Düsen rotierbar gelagert ist.

Zur Erzielung der gewünschten Reinheit, wie sie insbesondere bei einer Reinigung von Knochen erforderlich ist, welche in

der Folge als Implantatmaterial eingesetzt werden sollen, müssen die bisher bekannt gewordenen Reinigungsvorrichtungen nach jedem Reinigungsvorgang vollständig desinfiziert werden. Dabei muss zunächst die verbrauchte Reinigungsflüs- sigkeit aus der Reinigungseinheit entfernt und entsprechend entsorgt werden, worauf die Reinigungseinheit selbst unter Verwendung entsprechender Desinfizierungsmittel oder mittels Ultraschall oder durch Bestrahlung vollständig gereinigt wird, um für einen nachfolgenden Reinigungsvorgang wiederum verwendbar zu sein. Eine derartige Desinfizierung ist sowohl zeit- als auch kostenintensiv und es zielt daher die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Reinigungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher die Notwendigkeit der Desinfizierung zwischen jedem Reinigungsvorgang entfällt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Reinigungseinheit sowie die Behälter als Austauschteile ausgebildet und mit einer Aufnahmeeinheit lösbar verbunden sind und dass die Behälter als Beutel ausgebildet und zumindest teilweise in an der Aufnahmeeinheit festgelegten Druckkammern aufgenommen sind. Dadurch, dass diejenigen Bestandteile der Reinigungsvorrichtung, welche unmittelbar mit Reinigungsflüssigkeit bzw. verschmutzter Reinigungsflüssigkeit sowie dem zu reinigenden Knochen bzw. Knochenstück in Berührung kommen, als Austauschteile ausgebildet sind, können diese nach jedem Reinigungsvorgang verschmutzten Teile auf einfache Art und Weise entfernt und durch entsprechend neue Teile ersetzt werden. Eine Desinfizierung der verschmutzten Teile ist somit nicht mehr notwendig. Die zentrale Reinigungseinheit sowie die Behälter für die Reinigungsflüssigkeit und die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit sind somit als Wegwerf- bzw. Einwegteile ausgebildet, wobei zur einfacheren Austauschbarkeit diese Wegwerfteile mit einer Aufnahmeeinheit lösbar verbunden sind. Die Behälter, welche der Aufnahme der Reinigungsflüssigkeit bzw. der verbrauchten Reinigungsflüssigkeit

dienen, sind erfindungsgemäß als Beutel ausgebildet, wodurch eine kostengünstige Ausbildung sichergestellt ist, da zumeist mit billigen Plastikbeuteln das Auslangen gefunden werden kann. Erfindungsgemäß sind die Beutel zumindest teilweise in an der Aufnahmeeinheit festgelegten Druckkammern aufgenommen, wobei nach Aufbau eines entsprechenden Drucks in der Druckkammer die in dem Beutel enthaltene Reinigungsflüssigkeit unter einen entsprechenden Druck gesetzt wird, ohne dass der Beutel selbst in irgendeiner Weise beansprucht wird.

Dabei kommen bevorzugt zwei Beutel zum Einsatz, wobei ein Beutel mit frischer Reinigungsflüssigkeit gefüllt ist und der andere Beutel der Aufnahme der verbrauchten Reinigungs- flüssigkeit dient. Die Reinigungsflüssigkeit strömt somit vom mit frischer Reinigungsflüssigkeit gefüllten Beutel über entsprechende Düsen durch die zentrale Reinigungseinheit hindurch und kann anschließend in dem dem ersten Beutel gegenüberliegend angeordneten Beutel für die verbrauchte Reinigungsflüssigkeit gesammelt werden.

Um nach einem derartigen ersten Reinigungsschritt unter Verwendung der gleichen Reinigungsflüssigkeit einen oder mehrere weitere Reinigungsschritte vornehmen zu können, ist die Ausbildung bevorzugt derart weitergebildet, dass die Druckkammern und die zentrale Reinigungseinheit um eine gemeinsame Schwenkachse schwenkbar gelagert sind. Dabei können die relevanten Teile der gesamte Vorrichtung nach einem ersten Reinigungsschritt beispielsweise um 180° verschwenkt werden, sodass der mit zumindest teilweise verbrauchter Reinigungsflüssigkeit gefüllte Beutel an die Position des ursprünglich mit frischer Reinigungsflüssigkeit gefüllten Beutels tritt, worauf ein weiterer Reinigungsschritt unter Durchleiten der zumindest teilweise ver- brauchten Reinigungsflüssigkeit durch die Reinigungseinheit vorgenommen werden kann.

Um die Reinigungsflüssigkeit unter einem entsprechenden Druck auf den zu reinigenden Knochen bzw. das Knochenstück aufzubringen, ist die Ausbildung bevorzugt derart weitergebildet, dass die Druckkammern jeweils Verschlussmittel zum flüssigkeitsdichten Verschließen des Beutels aufweisen. Bei entsprechend verschlossenem Beutel kann somit zunächst ein entsprechender Druck in der Druckkammer und daher gleichzeitig auch im Beutel aufgebaut werden, wobei das Ausbringen der Reinigungsflüssigkeit in der Folge bevorzugt über eine gesonderte Druckleitung erfolgt, um sicherzustellen, dass der Flüssigkeitsaustritt über einen entsprechend kleinen, durch die Druckleitung definierten Durchtrittsquerschnitt unter entsprechend hohem Druck erfolgt. Zu diesem Zweck ist die Ausbildung bevorzugt derart weitergebildet, dass an den Beutel eine Druckleitung angeschlossen ist, die den Beutel unter Umgehung der Verschlussmittel mit der zentralen Reinigungseinheit verbindet.

Um einen entsprechenden Druck in den Druckkammern aufbauen zu können, weisen die Druckkammern bevorzugt jeweils einen Druckwasseranschluss auf, wobei beispielsweise ein konventioneller H ₂ 0-Normanschluss zum Einsatz gelangen kann.

Um eine effiziente Reinigung zu gewährleisten, ist die Ausbildung weiters bevorzugt derart weitergebildet, dass die Reinigungseinheit eine Mehrzahl von Düsen aufweist, die von der Druckleitung gespeist werden. Um hierbei eine Aufbringung der Reinigungsflüssigkeit auf möglichst alle Ober- flächen des zu reinigenden Knochens sicherzustellen, ist bevorzugt jeweils eine Mehrzahl von Düsen an einander gegenüberliegenden Seiten der Knochenhalterung in der Reinigungseinheit angeordnet. Die Achsen der Düsen können hierbei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Bevorzugt ist die Ausbildung derart weitergebildet, dass die Düsen wenigstens teilweise in voneinander verschiedene Richtungen orientiert sind, sodass die Aufbringung der

Reinigungsflüssigkeit zeitgleich aus unterschiedlichen Richtungen erfolgen kann. Die Düsen können hierbei bevorzugt mit verstellbarem Sprühwinkel und/oder verstellbarer Sprührichtung ausgebildet sein.

Dadurch, dass das Reinigungsmittel unter Druck über eine oder mehrere Düsen auf die Oberfläche aufgesprüht wird, kann auch ein entsprechendes Eindringen in die Kanäle, Kavitäten bzw. Sacklöcher spongiöser Strukturen gewährleistet werden. Auf Grund des jeweils durch Druckanwendung aufgebrachten mechanischen Impulses wird zusätzlich zur chemischen Reinigung auch eine mechanische Reinigungen ermöglicht, wobei insbesondere bei Wahl entsprechend leicht verdampfender Reinigungsmittel, wie beispielsweise Diethyläther, nach dem Auf- prall des Flüssigkeitsstrahl gemeinsam mit der mechanischen Reinigung durch die Evaporation eine besonders intensive und porentiefe Reinigung der Kavitäten und Sacklöcher sowie ein tiefes Eindringen in Kanäle gewährleistet wird.

Wenn das Reinigungsmittel über eine Mehrzahl von Düsen mit voneinander verschiedener Achse ihres Strahles ausgestoßen wird, kann der komplexen Oberflächenstruktur spongiöser Knochensubstanzen Rechnung getragen werden. Mit entsprechenden Düsenköpfen kann eine derartige Mehrzahl von unterschiedlich orientierten Düsen in einfacher Weise verwirklicht werden, wobei mit Vorteil als Reinigungsmittel für die Sprühreinigung Diethyläther und/oder Alkohol eingesetzt wird. Insbesondere die Verwendung von Diethyläther unter einem Druck von etwa 2 bis 3 bar führt beim Aufprall des Reinigungsmittels zu "Mikroexplosionen" und zur Verdampfung, wobei bei maximaler Schonung der Oberflächenstruktur durch die Ausbildung von Turbulenzen in den Mikrohohlräumen eine mechanische und chemische Reinigung in überaus kurzer Zeit gelingt. Die erforderliche Reinigungszeit kann dadurch noch weiter herabgesetzt werden, dass die Knochenscheiben und/oder die Düsen während des Sprühvorganges verschwenkt werden .

Nach dem Reinigungsvorgang, in welchem zunächst durch Wahl entsprechender Reinigungsmittel eine Lipidfreiheit gewährleistet werden kann, wofür beispielsweise eine mehrfache Behandlung mit äther und/oder Alkohol zweckmäßig ist, wird in den weiteren Behandlungsschritten mit Oxidantien und Pufferlösungen die Beseitigung von Keimen und ein optisch attraktives Erscheinungsbild der Knochen erzielt. Diese Folgeschritte müssen jedoch nicht durch Sprühen durchgeführt werden, sondern lassen sich auch durch Einlegen der Knochen oder Knochenscheiben in die Lösung und gelegentliches Schwenken realisieren.

Um beim Besprühen des Knochens bzw. des Knochenstücks mit Reinigungsflüssigkeit definierte und wiederholbare Verhält- nisse zu schaffen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Reinigungskammer eine Halterung für den zu reinigenden Knochen bzw. das zu reinigende Knochenstück aufweist. Die Halterung kann hierbei bevorzugt drehbar gelagert sein, sodass eine Besprühung aus mehreren Seiten in einfacher Weise erfolgen kann. Um hierbei den Antrieb für die Drehung der Knochenhalterung in möglichst einfacher Art und Weise ohne externe Energiequellen realisieren zu können, ist die Ausbildung bevorzugt derart weitergebildet, dass die Halterung an einem Flügelrad angeordnet ist, dessen Antrieb von einer dem Flügelrad zugeordneten Antriebsdüse gebildet wird, die von Reinigungsflüssigkeit aus dem Beutel gespeist wird.

Um schließlich eine mehrfache Verwendung derselben Reini- gungsflüssigkeit zu ermöglichen, bevor die als Einwegteile ausgebildeten Elemente der Reinigungsvorrichtung ausgetauscht werden, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Beutel unter Zwischenschaltung eines Filters an die Reinigungseinheit angeschlossen ist. In einem derartigen Filter werden die gröbsten Verunreinigungen abgefangen, um in der Folge nicht neuerlich mit dem zu reinigenden Knochen in Berührung zu gelangen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch ausgeführten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig.l eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und Fig.2 eine Seitenan- sieht. Fig.3 zeigt eine Vorderansicht einer abgewandelten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig.l ist eine Wanne mit 1 bezeichnet, welche eine Knochenreinigungsvorrichtung aufnimmt. Es ist eine Auf- nahmeeinheit 2 vorgesehen, an welcher eine zentrale Reinigungseinheit 5 lösbar festgelegt ist. Neben der zentralen Reinigungseinheit 5 sind an der Aufnahmeeinheit 2 zwei Druckkammern 3 angebracht, welche jeweils einen Beutel 4, wie beispielsweise einen elastischen Drucksack, aufnehmen. Wie insbesondere aus Fig.2 ersichtlich ist, sind die Druckkammern 3 zweiteilig ausgeführt und weisen einen Basisteil 19 sowie einen Deckelteil 20 auf, wobei der Deckelteil 20 abnehmbar ausgebildet ist, um das Einsetzen des Beutels 3 zu erleichtern. Nach Einsetzen des Beutels 3 wird der Deckelteil 20 aufgesetzt, wobei eine umlaufende Dichtung 7 vorgesehen ist, um die entsprechende Dichtheit der Druckkammer 3 zu gewährleisten. Die Druckkammern 3 weisen jeweils eine Entlüftung 6 und Verschlussmittel auf. Das Verschließen des Beutels 4 kann hierbei derart erfolgen, dass eine Austrittsöffnung des Beutels zwischen dem Basisteil und dem Deckelteil 20 der Druckkammer 3 eingeklemmt wird. Alternativ kann ein gesonderter Verschlussdeckel vorgesehen sein, wie dies beispielsweise bei der abgewandelten Ausbildung gemäß Fig.3 mit 21 bezeichnet ist.

An die Druckbeutel 4 ist jeweils eine Druckleitung 8 angeschlossen, welche die Wand der Druckkammer 3 durchsetzt und an die Reinigungseinheit 5 angeschlossen ist. Die Reinigungseinheit 5 weist an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Mehrzahl von Düsen 15 auf, welche gegen das zu reinigende Knochenstück 18, welches im vorliegenden Fall als Knochenscheibe ausgebildet ist, gerichtet sind. Das Knochen-

stück 18 ist an einem Flügelrad 13 gehalten, welches um eine Achse 12 drehbar gelagert ist. Die Halterung des Knochenstücks 18 kann hierbei beispielsweise von radialen Stegen gebildet sein, wie sie mit 17 bezeichnet sind. Dem Flügelrad 13 ist eine Antriebsdüse 14 zugeordnet, welche einen Flüssigkeitsstrahl gegen die Schaufeln des Flügelrads 13 richtet und dadurch das Flügelrad 13 in Rotation versetzt.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Knochenreinigungsvorrichtung näher beschrieben. Wie bereits erwähnt, besteht die Vorrichtung aus einem Einwegeinsatz und Mehrwegkomponenten. Die Einwegkomponente besteht aus zwei Beuteln 4, die in eine gemeinsame Reinigungseinheit 5 münden. Einer der Beutel 4 ist mit Reinigungsflüssigkeit gefüllt. Zu Beginn des Reinigungsvorgangs wird die Reinigungseinheit 5 geöffnet und ein Knochenstück, beispielsweise eine Knochenscheibe, in die Halterung 17 des Flügelrads 12 eingelegt und dort befestigt. Danach wird die Reinigungseinheit 5 geschlossen, worauf die Reinigungs- einheit 5 mit den daran angebrachten Beuteln 4 in die drehbar gelagerte Aufnahmeeinheit 2 eingelegt wird, wobei die Beutel 4 in den jeweiligen Druckkammern 3 aufgenommen werden. Dabei befindet sich der mit frischer Reinigungsflüssigkeit gefüllte, volle Beutel unten und der leere Beutel oben. Danach werden die Druckkammern 3 geschlossen, wobei der volle, mit Reinigungsflüssigkeit gefüllte Beutel abgedichtet wird. Variantenabhängig erfolgt die Abdichtung im Bereich des Beutels (Ausbildung gemäß Fig.l und Fig.2) oder im Bereich des Reinigungskammerhalses, wobei die Sackverschlussdichtung mit 9 bezeichnet ist (Ausbildung gemäß Fig.3).

Die Wanne 1 wird geschlossen, um die Umgebung vor Spritzwasser zu schützen. Danach wird die Aufnahmeeinheit 2 samt den daran angebrachten Teilen der ReinigungsVorrichtung um 180° verschwenkt, sodass der volle, mit frischer Reinigungsflüssigkeit gefüllte Beutel 4 oben zu liegen kommt. Die

entsprechende Schwenkachse kann hierbei entsprechend der Linie 22 in Fig.2 oder entsprechend der Linie 23 in Fig.l verlaufen. Danach werden die Entlüftungsventile 6 geöffnet, sodass Luft, die in den Druckkammern 3 eingeschlossen ist, entweichen kann. In die obere Druckkammer wird hierauf reines Wasser gepumpt, wobei der entsprechende Wasser- anschluss mit 16 bezeichnet ist. Das Einfüllen von Wasser erfolgt so lange, bis die obere Druckkammer 3 voll ist, worauf das Entlüftungsventil 6 geschlossen wird. über den Anschluss 16 wird danach hydraulischer Druck angelegt, welcher bei verschlossenem oberen Beutel unmittelbar auf die im Beutel enthaltene Reinigungsflüssigkeit wirkt. Die unter Druck stehende Reinigungsflüssigkeit kann hierbei über die Druckleitung 8 austreten und in die zentrale Reinigungs- einheit 5 gelangen, wobei eine Verteilung der Reinigungsflüssigkeit auf die Mehrzahl der Hochdruckdüsen 15 erfolgt. Die Reinigung kann so lange vorgenommen werden, bis die gesamte Reinigungsflüssigkeit aus dem oberen Beutel ausgepresst wurde, wobei die verbrauchte Reinigungsflüssig- keit gemeinsam mit dem aus dem Knochen ausgespülten Material durch einen eingebauten Filter 10 in den unteren Beutel gelangt. Sobald die gesamte Reinigungsflüssigkeit sich im unteren Beutel gesammelt hat, wird das an der oberen Druckkammer anliegende Druckwasser abgeschaltet und die öffnung des unteren Beutels geschlossen. Das Entlüftungsventil der oberen Druckkammer wird geöffnet, um das Wasser aus der Druckkammer abfließen zu lassen. Danach wird der obere Beutel geöffnet und es erfolgt wiederum eine VerSchwenkung der gesamten Vorrichtung um 180°, wobei die abgetragenen Schmutzpartikel durch Schmutzfanglippen 11 gesammelt werden, damit diese den Knochen nicht erneut verunreinigen können. Nach Vollendung der Drehung kommt der volle Beutel wiederum oben zu liegen und ein weiterer Reinigungsschritt kann vorgenommen werden.