ОДНОСТОРОННИЙ КЛАПАН, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ КЛАПАНА
ONE WAY VALVE, DESIGN AND METHOD FOR VALVE APPLICATION

Испрашивание приоритета по предварительным заявкам
В данной заявке заявлен приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США №60/633332, поданной 4 декабря 2004, и предварительной заявке на выдачу патента США №60/644130, поданной 14 января 2005, обе заявки озаглавлены как «Односторонний клапан, устройство и способ применения клапана» («One-Way Valve, Apparatus and Method of Using the Valve») и включены во всей полноте в данное описание посредством ссылки.
Область техники
Данное изобретение относится к односторонним клапанам, устройствам и способам применения односторонних клапанов, и, в частности, к односторонним клапанам, содержащим гнездо клапана и гибкую крышку клапана, расположенную поверх гнезда клапана, а также к распределительным устройствам и упаковкам, содержащим такие клапаны, и к способам применения таких клапанов.
Уровень техники
Для увеличения срока хранения продуктов питания и напитков широко применяют асептическую упаковку. В традиционных асептических упаковках продукт помещают в упаковку и герметично закрывают в ней в стерильных или не содержащих бактерии условиях. Для максимального увеличения срока хранения до открывания упаковки продукт и упаковку, до ее заполнения, могут стерилизовать, и продукт в упаковку помещают в таких условиях, чтобы предотвратить загрязнение продукта. Одна из таких известных из уровня техники распределительных систем, в которых используют асептически заполняемую упаковку, описана в патенте США №6024242. Упаковка содержит карман, в котором находится продукт питания или напиток, и гибкую открытую на концах трубку, соединенную с карманом, служащую для распределения (извлечения) продукта. В распределительном устройстве применяют клапан с зажимом для того, чтобы зажимать открытый конец трубки и, тем самым, закрывать трубку от воздействия окружающей среды. Для того чтобы извлечь продукт, клапан с зажимом отжимают (снимают с трубки), что позволяет продукту вытекать из кармана и выходить через открытый конец трубки.
Одним из недостатков такого известного из уровня техники распределительного устройства и упаковки является то, что во время установки конструкции карман-трубка в распределительное устройство и во время извлечения продукта существует риск, что бактерии и другие нежелательные вещества могут попасть в трубку с открытым концом и вызвать загрязнение продукта. Если продукт не содержит кислоту, например, является продуктом на основе молока, его необходимо держать в холоде для обеспечения сохранности.
Цель данного изобретения состоит в том, чтобы преодолеть один или более из указанных выше недостатков и/или неудобств предшествующего уровня техники.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту данное изобретение направлено на создание устройства для хранения жидкости и распределения хранящейся жидкости в виде множества порций. Устройство содержит конструкцию одностороннего клапана, содержащую (i) корпус клапана, содержащий проходящее в аксиальном направлении гнездо клапана и один или более каналов для жидкости, проходящих через корпус клапана и/или гнездо клапана, и (ii) крышку клапана, изготовленную из эластичного материала и содержащую основание крышки, установленное на корпус клапана и прочно закрепленное по отношению к нему, и клапанную часть, расположенную поверх гнезда клапана. Такая клапанная часть имеет заданную толщину в радиальном направлении и образует поверхность контакта с гнездом клапана. Клапанная часть и гнездо образуют нормально закрытый проходящий в аксиальном направлении канал клапана. Клапанная часть способна перемещаться в радиальном направлении между закрытым в нормальном состоянии положением, при котором клапанная часть контактирует с гнездом клапана, и открытым положением, при котором, по крайней мере, один сегмент клапанной части отстоит в радиальном направлении от гнезда клапана, что приводит к сообщению (к жидкостной взаимосвязи) канала клапана и канала для жидкости, что позволяет жидкости проходить из канала для жидкости через канал клапана. В герметично закрытом резервуаре с изменяемым объемом хранится множество порций жидкости, и он может сообщаться (находиться в жидкостной взаимосвязи) с конструкцией одностороннего клапана. Между резервуаром с изменяемым объемом и односторонним клапаном помещен насос, и он накачивает отдельные порции жидкости из резервуара с изменяемым объемом через канал для жидкости и через канал клапана с тем, чтобы можно было осуществить извлечение (распределение) порций жидкости.
В одном из вариантов выполнения данного изобретения корпус клапана содержит первый проходящий в аксиальном направлении проход, сообщающийся с резервуаром с изменяемым объемом и с каналом для жидкости. В этом варианте выполнения устройство также содержит соединительный элемент (фитинг), соединенный с корпусом клапана и образующий с ним герметичное соединение. Соединительный элемент задает второй проход, сообщающийся с первым проходящим в аксиальном направлении проходом, для того, чтобы жидкость могла проходить по ним. Соединительный элемент также задает поверхность присоединения к трубке, герметично присоединяемую к трубке со вторым проходом, сообщающимся с трубкой для того, чтобы жидкость могла выходить из трубки, проходить через второй проход и через первый проходящий в аксиальном направлении проход, канал для жидкости и канал клапана.
В одном из вариантов выполнения данного изобретения корпус клапана также содержит основание корпуса и первую выполненную в форме усеченного конуса часть, расположенную между основанием корпуса и гнездом клапана. Канал для жидкости проходит аксиально через часть, выполненную в форме усеченного конуса, вблизи от гнезда клапана, и крышка клапана содержит вторую часть, выполненную в форме усеченного конуса, расположенную между основанием крышки и клапанной частью, расположенной поверх первой части корпуса, выполненной в форме усеченного конуса, и образующую поверхность контакта с ней. Предпочтительно, клапанная часть содержит практически круговой сегмент, который находится в контакте с гнездом клапана на протяжении всего времени прохождения жидкости через канал клапана, поддерживая герметичность канала клапана по отношению к окружающей среде.
В соответствии с различными вариантами выполнения настоящего изобретения, по крайней мере, одно из перечисленных: (i) крышка клапана и гнездо клапана - создают поверхность контакта, плотность которого уменьшается в направлении от верхнего конца до нижнего конца канала клапана; (ii) клапанная часть имеет уменьшающуюся радиальную толщину в направлении вдоль оси от верхнего торца к нижнему торцу гнезда клапана; (iii) гнездо клапана имеет радиус, который постепенно уменьшается в направлении от верхнего торца к нижнему торцу гнезда клапана.
В предпочтительных в настоящее время вариантах выполнения резервуар с изменяемым объемом образован (i) либо гибким карманом, (ii) либо жестким элементом, содержащим поршень, помещенный с возможностью скольжения в такой элемент и образующий непроницаемую для жидкости поверхность между периферийной частью поршня и элементом, при этом образуется резервуар с изменяемым объемом между поршнем и каналом для жидкости конструкции одностороннего клапана. В таких вариантах выполнения жидкость в резервуаре с изменяемым объемом хранят практически без доступа воздуха в течение срока годности и во время извлечения (распределения) из резервуара через конструкцию одностороннего клапана.
Также в предпочтительных в настоящее время вариантах выполнения изобретения насос представляет собой либо перистальтический насос, либо насос с ручным управлением (приводимый в действие вручную). В случае применения перистальтического насоса устройство дополнительно содержит гибкую трубку, сообщающуюся (находящуюся в жидкостной взаимосвязи) с резервуаром с изменяемым объемом и конструкцией одностороннего клапана, при этом перистальтический насос находится в контакте с внешней частью гибкой трубки для накачивания через нее отдельных порций жидкости. С другой стороны, насос, приводимый в действие вручную, содержит компрессионную камеру, в которую введена сжимающая поверхность, и приводимый в действие вручную активатор, соединенный с компрессионной камерой и/или сжимающей поверхностью. Работа приводимого в действие вручную активатора вызывает перемещение сжимающей поверхности и/или компрессионной камеры по отношению друг к другу между (i) положением покоя (исходным положением) и (ii), по крайней мере, одним рабочим положением, в котором происходит сжимание жидкости в компрессионной камере, и, соответственно, распределение (извлечение) жидкости через односторонний клапан. В одном из таких вариантов выполнения устройство содержит гибкий элемент, одна сторона которого содержит приводимый в действие вручную активатор, и другая сторона содержит сжимающую поверхность. В одном из таких вариантов выполнения гибкий элемент имеет куполообразную форму, а компрессионная камера образована зазором по другую сторону от гибкого элемента куполообразной формы.
В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения клапан содержит выступающую в аксиальном направлении часть, образованную относительно приподнятой практически кольцевой краевой частью, расположенной вблизи от внешней области контакта крышки клапана и гнезда клапана, при этом в такой относительно приподнятой части выполнена выемка.
Радиальная ширина краевой части меньше, чем аксиальная глубина выемки с тем, чтобы предотвратить накопление жидкости на внешней поверхности контакта.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, по крайней мере, в участок, по крайней мере, одного из следующих: насоса, крышки клапана, корпуса клапана и поверхности, образующей резервуар с изменяемым объемом - можно ввести иглу для заполнения посредством иглы резервуара с изменяемым объемом жидкостью, предназначенной для хранения в указанном резервуаре, а образовавшееся в результате отверстие может быть герметично закрыто под действием тепла посредством применения к нему лазерного излучения.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения оно представляет собой способ хранения жидкости и извлечения множества порций хранящейся жидкости, в котором выполняют следующие стадии:
1) применяют герметично закрытый резервуар с изменяемым объемом и хранят в нем множество порций жидкости практически в отсутствие воздуха,
2) применяют конструкцию одностороннего клапана, содержащую (i) корпус клапана, содержащий гнездо клапана, и канал для жидкости, проходящий, по крайней мере, через один из перечисленных элементов: корпус клапана и гнездо клапана; (ii) крышку клапана, выполненную из эластичного материала и содержащую клапанную часть, расположенную поверх гнезда клапана, при этом клапанная часть имеет заданную радиальную толщину и образует поверхность контакта с гнездом клапана, при этом клапанная часть и гнездо клапана образуют между собой проходящий в аксиальном направлении и в нормальных условиях закрытый канал, при этом клапанная часть способна перемещаться относительно гнезда клапана из нормального закрытого положения, при котором клапанная часть находится в контакте с гнездом клапана, в открытое положение, при котором, по крайней мере, один из сегментов клапанной части отстоит от гнезда клапана, что приводит к сообщению (жидкостной взаимосвязи) канала клапана с каналом для жидкости и позволяет жидкости проходить из канала для жидкости через канал клапана,
3) применяют насос, присоединенный между резервуаром с изменяемым объемом и конструкцией одностороннего клапана, и накачивают посредством насоса отдельные порции жидкости из резервуара с изменяемым объемом, при этом жидкость проходит через канал для жидкости и через канал клапана,
4) при хранении и при извлечении жидкости посредством конструкции одностороннего клапана поддерживают практически безвоздушные условия в резервуаре с изменяемым объемом.
В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения в способе дополнительно выполняют следующие стадии: (i) применяют, по крайней мере, одно из перечисленных: резервуар с изменяемым объемом, насос и конструкцию одностороннего клапана - с частью, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена под воздействием тепла; и (ii) резервуар с изменяемым объемом заполняют жидкостью посредством введения иглы в часть, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена под воздействием тепла, при этом жидкость вводят посредством иглы в резервуар с изменяемым объемом, извлекают иглу и восстанавливают герметичность части, в которой образовалось отверстие от иглы, и герметичность которой может быть восстановлена под воздействием тепла, посредством приложения тепловой энергии.
В одном из таких вариантов выполнения в способе дополнительно выполняют стадию получения в основном прозрачной части, в которую может быть введена игла и герметичность которой может быть восстановлена под воздействием тепла, посредством комбинирования (i) блок-сополимера стирола; (ii) олефина; (iii) пигмента, добавленного в количестве менее примерно 150 частей на миллион; (iv) смазочного вещества. В одном из таких вариантов выполнения пигмент является практически прозрачным веществом, поглощающим вблизи инфракрасной области.
В одном варианте выполнения настоящего изобретения резервуар с изменяемым объемом образован либо (i) гибким карманом, либо (ii) либо жестким корпусом, в который с возможностью скольжения помещен поршень, при этом между периферической частью корпуса и поршнем образовано герметичное соединение, и между поршнем и каналом для жидкости конструкции одностороннего клапана образован резервуар с изменяемым объемом, при этом в способе дополнительно выполняют стадию стерилизации герметичного, пустого резервуара с изменяемым объемом до его заполнения. Предпочтительно, стадия стерилизации включает в себя, по крайней мере, одну из следующих обработок резервуара с изменяемым объемом: (i) обработку посредством облучения, (ii) обработку жидким/газообразным стерилизующим веществом.
В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения в способе выполняют стадию асептического заполнения резервуара с изменяемым объемом, по крайней мере, одним из следующих: основанным на молоке продуктом, составом для детей, основанным на воде продуктом. В одном из таких вариантов выполнения основанный на молоке продукт, состав для детей или основанный на воде продукт не содержит консерванты во время заполнения и извлечения (распределения) продукта. В одном из таких вариантов выполнения основанный на молоке продукт, состав для детей или основанный на воде продукт находится при комнатной температуре во время хранения и извлечения множества дозированных количеств продукта из резервуара с изменяемым объемом.
В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения дополнительно выполняют следующие стадии: (i) применяют гибкую трубку, один из концов которой сообщается (находится в жидкостной взаимосвязи) с резервуаром с изменяемым объемом, а другой конец сообщается (находится в жидкостной взаимосвязи) с конструкцией одностороннего клапана, а насос является перистальтическим насосом, (ii) вводят в контакт перистальтический насос и внешнюю часть гибкой трубки и накачивают через нее отдельные порции жидкости.
В другом варианте выполнения изобретения дополнительно выполняют следующие стадии: (i) применяют насос, который представляет собой насос, приводимый в действие вручную, содержащий компрессионную камеру, сжимающую поверхность, находящуюся в жидкостной взаимосвязи с компрессионной камерой, и приводимый в действие вручную активатор, соединенный с, по крайней мере, одним из следующих: компрессионной камерой и сжимающей поверхностью, и (ii) вручную приводят в действие активатор и перемещают посредством него, по крайней мере, одно из следующих: сжимающую поверхность и компрессионную камеру - по отношению друг к другу из исходного положения в, по крайней мере, одно рабочее положение и сжимают жидкость внутри компрессионной камеры и извлекают (распределяют) жидкость через конструкцию одностороннего клапана.
Одно из преимуществ устройства и способа по настоящему изобретению заключается в том, что конструкция одностороннего клапана способна герметично закрывать продукт внутри упаковки во время хранения и извлечения множества порций продукта. В результате, не требуется охлаждать не содержащие кислоты продукты, такие как основанные на молоке продукты, во время хранения или потребления продукта. Другие преимущества устройства и способа по настоящему изобретению станут понятными из приведенного ниже подробного описания и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлен вид сбоку в увеличении устройства по настоящему изобретению, содержащего односторонний клапан и трубку.
На Фиг.2 показано схематичное изображение распределительного устройства, в котором использованы односторонний клапан и трубка в комбинации с резервуаром, в котором хранят вещество, которое затем будут извлекать, и насос для накачивания вещества из резервуара через трубку и односторонний клапан.
На Фиг.3 показано поперечное сечение одностороннего клапана, представленного на Фиг.1.
На Фиг.4 показан общий вид конструкции одностороннего клапана, представленной на Фиг.1.
На Фиг.5 приведен общий вид другого варианта выполнения одностороннего клапана, при этом гибкая крышка клапана снята, и устройство имеет содержащий выемку край у распределительного наконечника для предотвращения скапливания вещества у наконечника после распределения вещества.
На Фиг.6 представлена часть поперечного сечения корпуса клапана и соединительного элемента одностороннего клапана, показанного на Фиг.5.
На Фиг.7 в схематичном виде показано поперечное сечение гибкого кармана, трубки и клапана, помещенных в бокс и установленных в распределительном устройстве.
Фиг.8 представляет собой общий вид, при этом на чертеже представлены гибкий карман, трубка и клапан, приведенные на Фиг.7.
На Фиг.9 представлено покомпонентное изображение в поперечном сечении прохода, выполненного в гибком кармане, показанном на Фиг.7, который содержит заглушку, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена под действием лазера, для введения иглы через заглушку и заполнения через иглу кармана жидкостью и закрывания при помощи лазера получившегося в заглушке отверстия от иглы после ее извлечения.
На Фиг.10 представлен общий вид другого варианта выполнения клапана по настоящему изобретению, при этом на чертеже показан приводимый в действие вручную активатор куполообразной формы для накачивания жидкости через клапан, при этом клапан показан прикрепленным к боксу, и он сообщается (находится в жидкостной взаимосвязи) с гибким карманом, расположенным внутри бокса.
На Фиг.11 представлено поперечное сечение клапана, показанного на Фиг.10.
На Фиг.12 представлен вид сзади в перспективе клапана, показанного на Фиг.11.
На Фиг.13 представлен вид сверху в перспективе поперечного сечения клапана, показанного на Фиг.11.
На Фиг.14 в увеличении показан вид сбоку клапана, представленного на Фиг.11, присоединенного к гибкому карману.
На Фиг.15 в перспективе показано поперечное сечение клапана, представленного на Фиг.11, присоединенного к жесткому корпусу, содержащему помещенный в корпус с возможностью скольжения поршень, при этом поршень вместе с корпусом образуют резервуар с изменяемым объемом.
На Фиг.16 показано поперечное сечение еще одного варианта выполнения изобретения, при этом показаны клапан, активатор куполообразной формы, гибкий карман, сообщающийся с активатором и клапаном и установленный внутри относительно жесткого контейнера.
На Фиг.17 показан вид сверху защелкивающегося кольца конструкции, показанной на Фиг.17, которое присоединяет активатор куполообразной формы и крышку клапана к контейнеру.
На Фиг.18 представлен вид сверху выполненных неразъемными активатора куполообразной формы и крышки клапана, показанных на Фиг.16.
Подробное описание изобретения
На Фиг.1 и 2 устройство по настоящему изобретению обозначено в целом цифрой 10. Устройство 10 содержит односторонний клапан 12, сообщающийся (находящийся в жидкостной взаимосвязи) с трубкой 14. Устройство 10 применяют для герметичного закрывания от воздействия внешней среды вещества в трубке 14 и для извлечения вещества через односторонний клапан 12. Вещество может быть любым из множества различных продуктов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем, включая, без каких-либо ограничений, многочисленные различные продукты питания и напитки, такие как основанные на молоке продукты, включая молоко, сгущенное молоко, конденсированное молоко, сливки, смесь молока и сливок в равных частях, составы для детей, молочные смеси, йогурт, суп и любой другой из многочисленных жидких продуктов питания, мороженое (включая сливочное и не сливочное, такое как соевое мороженое), сок, сироп, кофе, приправы, такие как кетчуп, горчица и майонез, и газообразные продукты, такие как аромат кофе.
Как показано на Фиг.2, устройство 10 установлено внутри распределительного устройства 16, содержащего насос 18, который соединен с трубкой 14 для выдавливания содержимого трубки и тем самым извлечения вещества, находящегося в трубке, через односторонний клапан 12 в контейнер 20. Распределительное устройство также содержит резервуар 22, в котором образован резервуар (камера для хранения) 24 с изменяемым объемом, используемый для хранения вещества, которое затем будут извлекать. Резервуар 24 содержит соединительный элемент 26, соединенный с тем концом трубки 14, который противоположен одностороннему клапану 12, при этом соединительный элемент сообщается (находится в жидкостной взаимосвязи) с трубкой и резервуаром 24 с изменяемым объемом с тем, чтобы вещество могло проходить из резервуара в трубку. В альтернативном варианте трубка может быть герметично присоединена под воздействием тепла, припаяна, приклеена или присоединена иным образом к резервуару или материалу, образующему резервуар, такому как пластиковый или многослойный карман, любым из многочисленных различных способов, которые известны в настоящее время или станут известными в будущем. Распределительное устройство 16 также содержит корпус 28, закрывающий компоненты, как показано на чертеже, и имеет панель доступа или иные отверстия, как это известно среднему специалисту в данной области техники, с тем, чтобы можно было получить доступ внутрь корпуса для установки нового резервуара, когда установленный резервуар опустошен, и/или для ремонта или замены компонентов.
Как показано на Фиг.3, односторонний клапан 12 содержит корпус 30 клапана, имеющий первый проходящий в аксиальном направлении канал 32, проходящее в аксиальном направлении гнездо 34 клапана и канал 36 для жидкости, проходящий в аксиальном направлении через корпус 30 клапана вблизи от гнезда 34 клапана и находящийся в жидкостной взаимосвязи с первым проходящим в аксиальном направлении каналом 32. Односторонний клапан 12 также содержит крышку 38 клапана, изготовленную из эластичного материала и содержащую основание 40 крышки, установленное на корпус 30 клапана и прочно закрепленное, что предотвращает аксиальное смещение основания относительно корпуса клапана, и клапанную часть 42, расположенную поверх гнезда клапана. Клапанная часть 42 имеет заранее заданную радиальную толщину и внутренний диаметр D1, который меньше, чем внешний диаметр D2 гнезда 34 клапана, чтобы между ними образовывалось прочное соединение, как показано пересекающимися линиями на Фиг.3. Как показано на чертеже, клапанная часть 42 и гнездо 34 клапана образуют закрытый в нормальном состоянии проходящий в аксиальном направлении канал 44 клапана или стык. Как будет показано ниже, клапанная часть 42 способна перемещаться в радиальном направлении между нормальным закрытым положением, как показано на Фиг.3, при котором клапанная часть 42 находится в контакте с гнездом 34 клапана, и открытым положением (не показано), при котором, по крайней мере, сегмент клапанной части 42 в радиальном направлении отстоит от гнезда 34 клапана, с тем, чтобы происходило сообщение (жидкостная взаимосвязь) канала 44 с каналом 36 для жидкости, для того чтобы вещество могло проходить из канала 36 для жидкости через канал 44 клапана. Как показано на Фиг.3, соединительный элемент 46 прочно прикреплен к корпусу 30 клапана и образует с ним герметичное соединение. Соединительный элемент 46 образует второй канал 48, находящийся в жидкостной взаимосвязи с первым проходящим в аксиальном направлении каналом 32, с тем, чтобы между ними мог проходить поток вещества, при этом соединительный элемент имеет также круговую проходящую в аксиальном направлении поверхность 50 контакта, которая герметично присоединена к трубке 14, при этом второй канал 48 находится в жидкостной взаимосвязи с трубкой, что позволяет веществу проходить из трубки 14 через второй канал 48 и через первый проходящий в аксиальном направлении канал 32, канал 36 для жидкости и канал 44 клапана.
Как показано на Фиг.3, корпус 30 клапана также имеет основание 52 корпуса, содержащее круговой установочный фланец 54, проходящий в радиальном направлении наружу для установки конструкции клапана в, например, распределительном устройстве 16, показанном на Фиг.2. Корпус 30 клапана также образует первую часть 56 в форме усеченного конуса, проходящую между основанием 52 корпуса и гнездом 34 клапана. Как показано на чертежах, канал 36 для жидкости проходит в аксиальном направлении через первую часть 56 в форме усеченного конуса таким образом, что радиальный внутренний край канала 36 для жидкости расположен рядом с гнездом 34 клапана. Крышка 38 клапана содержит вторую часть 58 в форме усеченного конуса, проходящую между основанием 40 крышки и клапанной частью 42, расположенную поверх первой части 56 в форме усеченного конуса корпуса 30 клапана, и, как показано перекрещивающимися линиями на Фиг.3, прочно прилегающую к ней.
Как показано на Фиг.3, часть 58 в форме усеченного конуса и клапанная часть 42 крышки клапана 38 имеют постепенно уменьшающуюся радиальную толщину в аксиальном направлении от части 58 по направлению к клапанной части 42. В результате требуется все меньше энергии для открывания клапана при движении в аксиальном направлении изнутри наружу по направлению к внешней поверхности клапана. Вещество извлекают из клапана посредством накачивания при достаточном давлении (посредством сдавливания трубки 14 вручную, механически или электромеханически, либо иным образом накачивая вещество через трубку в клапан) через канал 36 для жидкости с тем, чтобы открыть канал 44 клапана или стык («давление открывания клапана»). После того как находящееся под давлением вещество попало в канал 44 клапана или стык, все меньше усилий требуется, чтобы открыть в радиальном направлении соответствующие осевые сегменты крышки клапана при аксиальном движении в направлении изнутри наружу клапана. В результате, сам клапан действует как насос, накачивающий вещество через закрытый в нормальном состоянии канал 44 клапана. Предпочтительно, кольцевой сегмент клапанной части 42 взаимодействует с гнездом 34 клапана в течение всего времени извлечения вещества через канал 44 клапана для поддержания герметичности между каналом 44 клапана и внешней средой. Если требуется, конфигурация клапана может быть иной, с тем, чтобы для открывания клапана требовалось все меньше усилий (то есть с тем, чтобы снизить давление открывания клапана) при движении в аксиальном направлении изнутри наружу клапана. Например, уровень взаимодействия крышки 38 клапана и корпуса 30 клапана может понижаться в направлении изнутри наружу клапана. В альтернативном варианте гнездо 34 клапана может иметь постепенно уменьшающийся диаметр при перемещении вдоль оси в направлении от внутреннего конца к внешнему (удаленному) концу гнезда клапана (или от внутренней части к внешней части гнезда клапана). Если требуется, конструкция клапана может содержать только один из перечисленных признаков или любую требуемую комбинацию таких признаков для достижения требуемых показателей производительности.
Конструкция клапана 12 предпочтительно создана в соответствии с раскрытием, приведенным в указанных ниже совместно рассматриваемых заявках на выдачу патента, которые включены по всей полноте в данное описание посредством ссылки: заявка на выдачу патента США №10/640500, дата подачи 13 августа 2003, озаглавленная «Контейнер и клапан в сборе для хранения и распределения веществ и способ их применения» («Container And Valve Assembly For Storing And Dispensing Substances, And Related Method»), заявка на выдачу патента США №29/174939, дата подачи 27 января 2003, озаглавленная «Контейнер и клапан в сборе» («Container and Valve Assembly»), заявка на выдачу патента США №60/613583, дата подачи 27 сентября 2004, озаглавленная «Активируемое сбоку распределительное устройство с односторонним клапаном для хранения и извлечения дозированного количества веществ» («Laterally-Actuated Dispenser with One-Way Valve for Storing and Dispensing Metered Amounts of Substances»), заявка на выдачу патента США №29/188310, дата подачи 15 августа 2003, озаглавленная «Трубка и клапан в сборе» («Tube and Valve Assembly»), заявка на выдачу патента США №29/191510, дата подачи 7 октября 2003, озаглавленная «Контейнер и клапан в сборе» («Container and Valve Assembly»), заявка на выдачу патента США №60/528429, дата подачи 10 декабря 2003, озаглавленная «Набор, содержащий клапан и трубку, для хранения и извлечения веществ, и способ его применения» («Valve Assembly And Tube Kit For Storing And Dispensing Substances, And Related Method»).
В соответствии с приведенной информацией, по крайней мере, одно из следующих: диаметр D2 гнезда клапана, степень взаимодействия между клапанной частью 42 и гнездом 34 клапана (как показано пересекающимися линиями на Фиг.3), заданную радиальную толщину клапанной части 42 и заданное значение модуля эластичности материала крышки 38 клапана - выбирают так, чтобы (1) задать определенное давление открывания клапана, создаваемое при сдавливании трубки 14, что позволяет веществу проходить из трубки через закрытый в нормальном состоянии канал 44 клапана, и (2) обеспечить герметичность клапана 12 и предотвратить поступление бактерий или загрязняющих веществ через канал 44 клапана в трубку 14 в нормальном закрытом состоянии. В показанном на чертежах варианте выполнения изобретения диаметр D2 гнезда клапана, степень взаимодействия между клапанной частью 42 и гнездом 34 клапана, заданную радиальную толщину части 42, заданное значение модуля эластичности материала крышки 38 клапана - выбирают так, чтобы (i) обеспечить заданное давление открывания клапана, создаваемое при сдавливании трубки 14, что позволяет веществу проходить из трубки (или резервуара с изменяемым объемом, который сообщается с трубкой) через канал 44 клапана, (ii) герметично закрыть канал 44 клапана и предотвратить поступление бактерий или загрязняющих веществ через канал 44 клапана в трубку 14 в нормальном закрытом состоянии.
Канал 36 для жидкости проходит под углом относительно гнезда клапана. В показанном на чертежах варианте выполнения канал для жидкости расположен под углом от примерно 30° до примерно 45°. Однако, как понятно из описания для среднего специалиста в данной области техники, приведенные значения указаны только в качестве примера и могут быть изменены по желанию или в соответствии с предъявляемыми требованиями. Кроме того, могут быть добавлены один или более дополнительных каналов 36 для жидкости, и они могут отстоять от канала 36 под углом, как показано, например, в любой из указанных посредством ссылки совместно рассматриваемых заявок.
Как показано на Фиг.3, корпус 30 клапана содержит круговую выемку 60, выполненную на участке соединения основания 52 и части 56 в форме усеченного конуса. Крышка 38 клапана содержит соответствующий круговой фланец 62, который проходит в радиальном направлении внутрь и входит в круговую выемку 60 корпуса 30 клапана, прикрепляя крышку клапана к его корпусу. Как показано на чертежах, корпус 30 клапана имеет скошенную поверхность 64 на аксиальной внешней или передней части круговой выемки 60 для облегчения вхождения кругового фланца 62 в круговую выемку 60.
Клапан 12 также содержит защитную крышку или щиток 66, который проходит по кругу над гибкой крышкой 38 клапана и в аксиальном направлении проходит от основания крышки 38 клапана до точки вблизи от распределительного наконечника клапана, но отделен от него. Как показано на Фиг.3, корпус 30 клапана содержит первую периферическую выемку 68, образованную на участке соединения установочного фланца 54 и основания 52 клапана, и щиток 66 клапана содержит первый соответствующий круговой выступ 70, который проходит в радиальном направлении внутрь и соединяется посредством защелкивания с периферической выемкой 68, что прикрепляет щиток клапана к корпусу клапана. Кроме того, щиток 66 клапана содержит вторую периферическую выемку 72, выполненную в аксиальной внутренней стороне первого кругового выступа 70, и основание 52 клапана содержит второй соответствующий круговой выступ 74, который проходит в радиальном направлении наружу, и соединяется посредством защелкивания с периферической выемкой 72 для дополнительного прикрепления щитка клапана к его корпусу.
Как показано на Фиг.3, щиток 66 клапана в радиальном направлении отстоит от второй части 58 в форме усеченного конуса и клапанной части 42 крышки 38 клапана, образуя круговую, проходящую в радиальном направлении выемку 76. Выемка 76 позволяет крышке клапана свободно перемещаться в направлении наружу при извлечении вещества через канал 44 клапана, который в нормальном состоянии закрыт. Наконечник 78 клапанной части 42 содержит круговую часть 80, которая выступает в радиальном направлении наружу к дистальному концу 82 щитка 66 клапана с тем, чтобы закрывать дистальный конец круговой выемки 76 или его значительную часть для предотвращения скапливания там нежелательных веществ.
Соединительный элемент 46 содержит круговой установочный фланец 84, который входит в соответствующую установочную выемку 86 для прикрепления соединительного элемента к корпусу 30 клапана. Как показано на Фиг.3, соединительный элемент и корпус клапана соединяются (образуют поверхность контакта) внутренними круговыми поверхностями 88 и 90, что позволяет припаивать соединительный элемент и корпус клапана друг к другу ультразвуковой сваркой, в результате чего между ними образуется герметичное соединение, проходящее по круговой линии контакта поверхностей. Одним из преимуществ показанной конструкции взаимного соединения является то, что она обеспечивает достаточно прочное соединение и герметичность. Как понятно из описания для среднего специалиста в данной области техники, соединительный элемент и корпус клапана могут быть присоединены друг к другу любым из многочисленных различных способов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем. В альтернативном варианте соединительный элемент и корпус клапана могут быть выполнены как одно целое при формовании корпуса клапана и соединительного элемента. Одним из преимуществ изготовления соединительного элемента отдельно от корпуса клапана заключается в том, что к корпусам клапанов могут быть присоединены соединительные элементы различных размеров и/или различных типов. Как показано на Фиг.3, соединительная поверхность 50 трубки представляет собой обычную снабженную выступами поверхность соединительного элемента, которая посредством трения взаимодействует с внутренней поверхностью гибкой трубки 14 для прикрепления соединительного элемента к трубке с образованием между ними герметичного соединения. В показанном на чертежах варианте выполнения трубка 14 является обычной силиконовой трубкой. Однако, как понятно из приведенного описания для среднего специалиста в данной области техники, соединительный элемент и/или трубка могут иметь любую из многочисленных различных конфигураций и/или могут быть изготовлены из любого из многочисленных различных материалов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем.
Как показано на Фиг.2, клапан и трубка в сборе 10 могут быть установлены в распределительном устройстве 16 и соединены с обычным перистальтическим насосом 18, который приводят в действие при помощи вращения, как показано стрелками на Фиг.2, для сдавливания трубки 14 и накачивания вещества из резервуара 24 через односторонний клапан 12 в приемный контейнер или иную емкость 20.
На Фиг.5 и 6 показана другая конструкция клапана, реализующая настоящее изобретение, в целом обозначенная цифрой 112. Клапан 112 в основном аналогичен клапану 12, описанному выше, и номера ссылок, перед которыми поставлена цифра «1», использованы для обозначения сходных элементов. Основное отличие клапана 112 от клапана 12 заключается в том, что распределительный наконечник гнезда 134 клапана содержит выемку 192 и имеет очень тонкий круговой скошенный край 194 между выемкой 192 и дистальным концом гнезда 134 клапана. Как показано на чертежах, радиальная ширина скошенного края 194 существенно меньше аксиальной глубины выемки 192 и диаметра гнезда 134 клапана (в обоих случаях, по крайней мере, в 5 раз, и, предпочтительно, в 10 раз). В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения радиальная ширина края составляет от примерно 5 мм до примерно 25 мм. Одно из преимуществ такой конфигурации состоит в том, что тонкий круговой край 194 в значительной степени предотвращает скапливание каких-либо веществ у распределительного наконечника после поступления вещества из клапана. Предпочтительно, клапан 112 установлен в практически вертикальном положении (как показано на Фиг.2), так что распределительный наконечник обращен вниз (либо так, что ось клапана расположена практически перпендикулярно или под острым углом к горизонтальной оси). Небольшая площадь поверхности кругового края 194 в значительной степени предотвращает возникновение эффекта, при котором жидкость, которая попадает на поверхность, имеет достаточное поверхностное натяжение, чтобы преодолеть действие силы тяжести, под действием которой жидкость поступает вниз и удаляется с такой поверхности. В результате круговой край 194 в значительной степени предотвращает скапливание на нем какой-либо жидкости или иного вещества, и тем самым облегчает поддержание в чистоте распределительного наконечника.
На Фиг.7-9 показан другой вариант выполнения трубки и клапана в сборе, указанная конструкция в целом обозначена цифрой 210. Трубка и клапан в сборе 210 являются практически такими же, как трубка и клапан в сборе 10, 110, описанные выше, и ссылочные номера, начинающиеся с «2» или начинающиеся с «2» вместо «1», использованы для обозначения сходных элементов. Основное отличие трубки и клапана в сборе 210 от трубки и клапана в сборе, описанных выше, заключается в том, что трубка 214 выполнена неразъемной с гибким карманом, образующим резервуар 224, при этом гибкий карман, трубка и клапан в сборе могут быть установлены в относительно жестком боксе 225. В одном из вариантов выполнения входной конец 226 трубки 214 встроен в основание кармана 222, например, при помощи герметизации под воздействием тепла, ультразвуковой сварки или приклеивания трубки к материалу кармана. Как понятно для среднего специалиста в данной области техники, трубка может сообщаться (находиться в жидкостной взаимосвязи) с карманом или может быть выполнена с карманом как одно целое любым из многочисленных различных способов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем.
Как показано на Фиг.7, трубка 214, когда она установлена внутри корпуса 216 распределительного устройства, соединена с перистальтическим насосом 218 того типа, который известен среднему специалисту в данной области техники, и клапан 212 проходит через отверстие 221 распределительного устройства, при этом отверстие выполнено в панели 223 корпуса 216 распределительного устройства. Как показано на чертежах, установочный фланец 254 размещен на внутренней стороне панели 223, и там же размещен зажим 229 с одним или более подходящим приспособлением для соединения 231, таким как винты с накатанной головкой, которые удерживают на месте с возможностью отсоединения клапан 212. Блок управления 233 электрически присоединен к насосу 218 для управления работой клапана и извлечением продуктов питания или напитков из резервуара 224 кармана 222 через трубку 214, односторонний клапан 212 в чашку или иную приемную емкость 220. Распределительное устройство может содержать подходящие средства управления, которые позволяют пользователю активировать блок управления 233 и насос 218, такие как кнопки или переключатели того типа, который известен среднему специалисту в данной области техники.
В одном варианте выполнения материал кармана 222 представляет собой материал, который является барьером для поступления кислорода/воды. Примером такого материала является многослойный пластик с разрешенным для контакта с пищевыми продуктами слоем контакта. В одном из таких вариантов выполнения материал представляет собой запечатываемую под воздействием тепла пленку, содержащую барьерный слой для кислорода/воды, и предпочтительно, внешний слой такой пленки имеет подходящие характеристики износостойкости и гибкости. Примерами подходящих для изготовления внешнего слоя материалов являются найлон, волокна которого сориентированы в одном или двух направлениях, полиэтилен, полипропилен и полистирол. Примерами барьерных материалов для кислорода/воды являются этилвиниловый спирт и оксид кремния. Приведенным в качестве примера герметично закрывающимся под воздействием тепла материалом является полиэтилен, например линейный полиэтилен низкой плотности, ультралинейный полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности или полиэтилен, катализированный металлоценом. Приведенный в качестве примера материал кармана представляет собой многослойный пластик, содержащий на внешней стороне сополимер найлона, а на внутренней стороне  этилвиниловый спирт и полиэтилен, катализированный металлоценом с внутренней стороны, при этом слои многослойного пластика прикреплены друг к другу так, как это известно среднему специалисту в данной области техники. Как понятно для среднего специалиста в данной области техники, если трубка не выполнена в виде неразъемной части кармана, антиблокирующих добавок следует избегать, чтобы обеспечить прочное соединение края кармана с трубкой.
Трубка 214 предпочтительно изготовлена из материала, который является достаточно мягким, так что трубку можно сдавливать или деформировать иным образом, например, при помощи перистальтического насоса 218, но при таких манипуляциях она не должна разрываться или необратимо деформироваться. В одном варианте выполнения изобретения материал представляет собой совместно экструдированный полиэтилен, катализированный металлоценом, такой как катализированный металлоценом полимер, продаваемый фирмой Доу Кемикал Корпорейшн (Dow Chemical Corporation) под обозначением DOW AG 8180. Как указано выше, материал трубки может быть присоединен к материалу кармана под воздействием тепла, посредством загиба или приклеен.
Размеры трубки 214 могут быть адаптированы к типу пищевого продукта или иного вещества, который распределяют (извлекают). В некоторых вариантах выполнения изобретения значение внутреннего диаметра трубки находится в диапазоне от примерно 5 мм до примерно 15 мм, и предпочтительно находится в диапазоне от примерно 7 мм до примерно 8 мм. В некоторых из таких вариантов выполнения толщина материала трубки находится в диапазоне от примерно 1 мм до примерно 2 мм, и в одном варианте выполнения толщина составляет примерно 1,5 мм. Длина трубки 214 может быть такой, как желают или как требует определенная распределительная система. В некоторых вариантах выполнения длина трубки находится в диапазоне от примерно 15 см до примерно 25 см. Как понятно из описания для среднего специалиста в данной области техники, материалы, из которых состоят карман, трубка и клапан, могут быть любыми из многочисленных различных материалов, которые известны в настоящее время или станут известными в будущем для выполнения функций соответствующих элементов. Сходным образом, размеры таких элементов, а также то, как эти элементы соединены и выполнены, могут быть самыми различными в зависимости от того, что является желаемым или требуется. Например, материалы кармана или размеры кармана и трубки могут быть такими же, как раскрытые в патенте США №6024252, который включен в данное описание во всей полноте посредством ссылки.
В зависимости от дизайна корпуса 216 распределительного устройства может быть необязательным устанавливать карман 222 внутри бокса 225. Однако бокс 225 представляет сбой обычное приспособление для удерживания и транспортировки гибкого кармана 222 и/или для установки кармана 222 внутри корпуса 216 распределительного устройства. В одном варианте выполнения настоящего изобретения бокс 225 представляет собой картонную коробку того типа, который известен среднему специалисту в данной области техники. Как показано на Фиг.9, бокс 225 может содержать отверстие 227 в основании, что позволяет помещать в бокс трубку и клапан в сборе. В альтернативном варианте бокс 225 может содержать перфорированную или отсоединяемую (отламываемую) часть, что позволяет снимать часть бокса, чтобы получить доступ к трубке и клапану в сборе. Как понятно из описания для среднего специалиста в данной области техники, бокс может быть изготовлен из любого из многочисленных различных материалов и может иметь различные формы и/или конфигурации, которые известны в настоящее время или станут известными в будущем.
Как показано на Фиг.7-9, карман 222 предпочтительно содержит заглушку 235, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена под действием тепла, при этом резервуар 224 заполняют через заглушку при помощи иглы или иного приспособления для введения (инъекции), а получившееся отверстие от иглы закрывают посредством тепла при помощи лазера или иного термического или химического источника. Как показано на чертежах, заглушка 235 вставлена или иным образом помещена в проход 237 в верхней части кармана 222. Как показано на Фиг.9, проход 237 может проходить через отверстие, выполненное в верхней стенке бокса 225. Если требуется, между фланцем 241 прохода 237 и прилегающей стенкой бокса 225 может быть установлено удерживающее кольцо 239. Как показано на чертежах, удерживающее кольцо 239 проходит вбок (или радиально наружу) от прохода для удерживания прохода во время заполнения при помощи иглы через заглушку и восстановления ее герметичности. Карман, трубку и клапан в сборе предпочтительно стерилизуют до заполнения, например, посредством излучения, такого как гамма-излучение или излучение пучка электронов или посредством стерилизации иного типа, например, при помощи паров пероксида водорода. Затем пустую герметично закрытую стерилизованную конструкцию, состоящую из кармана, трубки и клапана, в асептических условиях заполняют жидким пищевым продуктом, напитком или иным веществом. Одно из преимуществ такого способа заполнения и сборки заключается в том, что он обеспечивает увеличенный срок хранения вещества внутри кармана и позволяет не охлаждать карман во время хранения и использования (то есть карман можно не охлаждать после извлечения первого дозированного количества и до извлечения последнего дозированного количества).
Если требуется, как показано на Фиг.7 пунктиром, противодействующая повреждению крышка 243 может быть прикреплена к фланцу 241 прохода после заполнения посредством иглы и восстановления герметичности заглушки 235 посредством тепла с тем, чтобы предотвратить удаление заглушки или иное ее повреждение без повреждения крышки 243. Заглушка 235 образует непроницаемое для жидкости периферийное соединение с проходом 237, как это известно для среднего специалиста в данной области техники. Кроме того, крышка 243 способна образовывать непроницаемый для жидкости герметичный слой между заглушкой и окружающей средой и, таким образом, создает дополнительный барьер для влаги и/или паров между заглушкой и окружающей средой. Крышка 243 может быть соединена с проходом любым из многочисленных различных способов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем, включая соединение с защелкиванием, ультразвуковую сварку, приклеивание и иные способы.
Как показано на Фиг.9, в альтернативной конфигурации заглушка 235 может удерживаться в проходе 237 при помощи крышки 245, которая соединена с проходом 237 посредством защелкивания и прочно удерживает заглушку внутри прохода. Крышка 245 содержит внутренний фланец 247, который контактирует с периферийным фланцем 249 заглушки 235 и прочно прикрепляет заглушку к проходу. Внутренний фланец 247 имеет центральное отверстие 251 для размещения в нем центрального приподнятого участка 253 заглушки 235, который создает ту часть заглушки, в которую может быть введена игла и герметичность которой может быть восстановлена под действием тепла. Крышка 245 содержит множество защелкивающихся выступов 255, отстоящих друг от друга по окружности, расположенных ниже внутреннего фланца 247. Каждый из защелкивающихся выступов 255 имеет сужающуюся конфигурацию поперечного сечения с тем, чтобы крышка 245 могла быть установлена посредством скольжения поверх фланца 241 прохода 237 и могла образовать соединение с защелкиванием с нижней частью фланца 241 прохода, с тем, чтобы предотвратить удаление крышки из прохода. Предпочтительно, когда защелкивание произошло, внутренний фланец 247 оказывает заданное сжимающее воздействие на эластичный фланец 249 заглушки 235, образуя непроницаемый для жидкости слой между крышкой, заглушкой и проходом. Кроме того, внутренний периферийный край 257 заглушки имеет такую конфигурацию, которая известна из описания для среднего специалиста в данной области техники для осуществления контакта с внутренними поверхностями прохода 237 и образования непроницаемого для жидкости слоя во время хранения и применения кармана. Крышка 245 содержит диск 259 крышки, который помещен в периферийную выемку 261, выполненную в крышке на верхней части внутреннего фланца 247. Диск 259 крышки содержит круговой выступ 263, и крышка содержит круговую выемку 265 для размещения в ней кругового выступа диска крышки и прочного прикрепления к ней диска крышки. Диск 259 крышки прочно прикрепляют к крышке после введения иглы и восстановления герметичности участка 253 заглушки для предотвращения доступа к заглушке и создания дополнительного барьера для предотвращения поступления через заглушку влаги, пара или газа.
На Фиг.10-13 другой вариант выполнения конструкции по настоящему изобретению обозначен в целом цифрой 310. Конструкция 310 во многом сходна с конструкцией 210, раскрытой выше со ссылкой на Фиг.7-9, следовательно, сходные цифровые обозначения, начинающиеся с цифры «3» вместо «2», использованы для обозначения сходных элементов. Как показано на Фиг.10, односторонний клапан 312 содержит приводимый в действие вручную активатор 315 куполообразной формы для извлечения из кармана 322 отмеренных количеств жидкости через клапан (Фиг.14), при этом карман содержит резервуар 324 с изменяемым объемом. Клапан 312 содержит неразъемную жесткую трубку 314, которая образует верхний конец установочного фланца для прикрепления трубки и клапана к относительно жесткому боксу 325, в который помещен гибкий карман 322 (Фиг.14). Бокс 325 и карман 322 могут быть такими же или сходными с боксом и карманом, описанными выше, или могут быть изготовлены из любого из многочисленных различных материалов и/или могут иметь любую из различных форм и/или конфигураций, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем.
Активатор 315 куполообразной формы изготовлен из эластомера, являющегося гибким, и может быть приведен в действие вручную, его надавливают внутрь для приведения в действие и накачивания жидкости из резервуара 324 с изменяемым объемом через односторонний клапан 312. Как показано на Фиг.11, односторонний клапан 312 содержит заслонку 317, проходящую в направлении внутрь от активатора 315, корпус 330 клапана, содержащий компрессионную камеру 332 для размещения в ней каждого дозированного количества или порции жидкости из камеры 324, относительно жесткое гнездо 334 клапана, и, по крайней мере, один канал 336 для жидкости, выполненный в корпусе 330 клапана вблизи от гнезда 334 клапана и сообщающийся (находящийся в жидкостной взаимосвязи) с компрессионной камерой 332. Односторонний клапан 312 также содержит крышку 338 клапана, изготовленную из эластичного материала и содержащую основание 340 крышки, установленное на корпусе 330 клапана и прочно закрепленное для противодействия аксиальному смещению, а также клапанную часть 342, расположенную поверх гнезда 334 клапана. Клапанная часть 342 и корпус 330 клапана образуют поверхность контакта. Как показано на чертежах, клапанная часть 342 и гнездо 334 клапана образуют закрытый в нормальном состоянии проходящий вдоль оси канал 344 клапана или стык. Клапанная часть 342 способна перемещаться в радиальном направлении из обычно закрытого положения, как показано, при котором клапанная часть 342 находится в контакте с гнездом 334 клапана, в открытое положение (не показано), при котором, по крайней мере, сегмент части 342 в радиальном направлении отстоит от гнезда 334 клапана для обеспечения жидкостного взаимодействия канала 344 с каналом 336 для жидкости и тем самым для обеспечения прохождения жидкости из компрессионной камеры 332 в канал 336 для жидкости и через канал (стык клапана) 344.
Односторонний клапан 312 также содержит входной канал 348, проходящий через трубку 314 и находящийся в жидкостной взаимосвязи с резервуаром 324 с изменяемым объемом (Фиг.12). Односторонний клапан 312 может быть непосредственно соединен с камерой 324 и припаян или иным образом прикреплен к карману 322 для предотвращения поступления загрязняющих веществ в компрессионную камеру или клапан. В альтернативном варианте входной канал 348 может быть соединен с гибкой трубкой того типа, который показан, например, на Фиг.2, и гибкая трубка может соединять клапан 312 с резервуаром 324. Как показано на чертежах, заслонка 317 в ее нормально закрытом состоянии отделяет компрессионную камеру 332 от входного канала 348 и резервуара 324. Таким образом, при перемещении вниз при нажатии активатора 315 куполообразной формы, как показано стрелкой на Фиг.11, заслонка 317 предотвращает обратный отток жидкости в компрессионной камере 332 во входной канал 348 и резервуар 324, при этом нажатый вручную активатор сдавливает жидкость в компрессионной камере в достаточной степени для того, чтобы превысить давление открывания клапана, с тем, чтобы жидкость проходила через клапан. Затем, при возвратном движении активатора 315 куполообразной формы сила всасывания или вакуум, создаваемый в компрессионной камере, вызывает перемещение заслонки 317 от входного канала, как показано стрелкой на Фиг.11, что приводит к жидкостной взаимосвязи компрессионной камеры 332 с входным каналом 348 и обеспечивает прохождение следующей дозы жидкости в компрессионную камеру.
Клапан 312 может быть сконструирован в соответствии с информацией, приведенной в указанных посредством ссылки совместно рассматриваемых заявках. В соответствии с такой информацией, по крайней мере, одно из следующих: диаметр D2 гнезда клапана (как показано на Фиг.11, гнездо клапана имеет постепенно уменьшающийся диаметр от верхнего к нижнему концу гнезда), степень взаимодействия между клапанной частью 342 и гнездом 334 клапана, заданную радиальную толщину клапанной части 342, заданный модуль эластичности материала крышки 338 клапана - выбирают таким образом, чтобы 1) задать определенное давление открывания клапана, создаваемое при нажатии активатора 315 куполообразной формы, что обеспечивает прохождение жидкости из компрессионной камеры 332 через канал 344 клапана, который в нормальном состоянии закрыт, и 2) обеспечить герметичность клапана 312 и предотвратить поступление бактерий или иных загрязняющих веществ через канал 344, который в нормальном состоянии закрыт, в канал 348. В показанном на чертежах варианте выполнения изобретения каждое из следующих: диаметр D2 гнезда 334 клапана, степень взаимодействия между клапанной частью 342 и гнездом 334 клапана, заданную радиальную толщину клапанной части 342, заданный модуль эластичности материала крышки 338 клапана -выбирают таким образом, чтобы (i) задать определенное давление открывания клапана, создаваемое при нажатии активатора 315, которое позволяет заданному объему жидкости проходить из резервуара 324 в камеру 332 и через канал 344 клапана, (ii) обеспечить герметичность канала 344 клапана и предотвратить поступление бактерий или иных загрязняющих веществ через канал клапана, который в нормальном состоянии закрыт.
Клапан 312 дополнительно содержит защитную крышку или щиток 366 (не показан на Фиг.10), который проходит по кругу выше гибкой крышки 338 клапана и в аксиальном направлении проходит от основания крышки 338 клапана до точки вблизи от распределительного наконечника клапана, однако отстоит от него в аксиальном направлении. Щиток 366 установлен на корпусе 330 клапана и содержит периферический фланец 367, который посредством сжатия помещен в контакт с соответствующим периферическим фланцем 369 активатора 315 куполообразной формы, с тем, чтобы прочно прикрепить активатор к корпусу клапана, и содержит нижний кольцевой фланец 371, который посредством сжатия введен в контакт с основанием 340 крышки клапана, с тем, чтобы прочно прикрепить крышку клапана к его корпусу.
Работа одностороннего клапана 312 осуществляется следующим образом. Активатор 315 куполообразной формы нажимают вниз, например, вручную, с тем, чтобы сжать и выместить заданный объем жидкости, помещенной в компрессионную камеру 332. Полученное давление жидкости в компрессионной камере 332 вызывает прилипание заслонки 317 к стенке корпуса клапана, окружающей входной канал 348, что прекращает жидкостную взаимосвязь между входным каналом и компрессионной камерой. Если требуется, заслонка 317 и/или стенка, окружающая входной канал 348, могут быть наклонены, что способствует образованию соединения между заслонкой и стенкой. Заданный объем жидкости затем перемещается из компрессионной камеры 332 через канал 336 для жидкости в гнездо 334 клапана и выходит наружу через канал 344 клапана. Когда активатор 315 нажимают в направлении вниз, камера 332 опустошается или практически опустошается. Когда пользователь отпускает активатор 315, в камере 332 создается вакуум, и заслонка отходит от канала 348, как показано стрелкой на Фиг.11, что позволяет жидкости перетекать из резервуара 324 в компрессионную камеру 332.
Если требуется, как показано на Фиг.13, корпус 330 клапана может содержать ручку 319, которая находится ниже вблизи заслонки 317 и расположена на расстоянии от нее, достаточном для образования выемки 321 между ручкой и заслонкой, когда заслонка находится в нормальном закрытом положении. Ручка 319 действует в качестве стопора, препятствующего дальнейшему смещению вниз заслонки, и она предотвращает смещение заслонки из требуемого положения. Как показано на чертежах, ручка 319 может содержать один или более каналов для жидкости, для того, чтобы при открытой заслонке жидкость могла свободно проходить. Как показано на Фиг.12, 13 и 14, клапан и трубка в сборе могут дополнительно содержать крышку трубки или кожух 321, отстоящий от трубки 314 в радиальном направлении, служащий для того, чтобы закрывать трубку, и, если требуется, удерживать клапан и трубку в сборе относительно бокса 325 (Фиг.10).
Как понятно из описания для среднего специалиста в данной области техники, активатор 315 и компрессионная камера 332 могут иметь любую из многочисленных различных форм и/или конфигураций, и/или могут быть изготовлены из любого из многочисленных различных материалов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем для выполнения функций указанных элементов. Например, компрессионная камера 332 может иметь криволинейную форму для того, чтобы способствовать контакту нижней части активатора куполообразной формы и компрессионной камеры при нажатии активатора. Сходным образом нижняя часть активатора может иметь более традиционную форму поршня, например, может быть выполнена в виде цилиндрического выступа, который помещен с возможностью скольжения в компрессионную камеру соответствующей формы. Кроме того, активатор может содержать рычаг или иной элемент, который приводят в действие вручную для нажатия активатора, и тем самым извлечения отмеренного количества жидкости из резервуара с изменяемым объемом через односторонний клапан.
В альтернативном варианте выполнения, показанном на Фиг.15, резервуар 324 с изменяемым объемом образован не гибким карманом, размещенным внутри бокса, как было описано выше со ссылками на Фиг.7-14, а относительно жестким трубчатым корпусом 322. Внутри трубчатого корпуса 322 с возможностью скольжения установлен поршень 325, при этом между периферической поверхностью поршня и внутренней стенкой трубчатого корпуса образуется непроницаемое для жидкости соединение. Как показано на чертежах, резервуар 324 с изменяемым объемом образован между поршнем 325 и входным каналом 348 клапана 312. Трубчатый корпус 322 содержит торцевую крышку 367, содержащую канал 369, который позволяет воздуху свободно проникать в него, и поршень 325 способен скользить внутри трубчатого корпуса 322 при извлечении жидкости из резервуара 324 с изменяемым объемом. В этом варианте выполнения изобретения вакуум, создаваемый в компрессионной камере 332 при возвратном движении активатора 315, приводит к извлечению жидкости из резервуара 324 и тем самым приводит к перемещению поршня 325 в направлении внутрь к входному каналу 348, что соответствующим образом изменяет объем резервуара для компенсации извлеченной жидкости.
Устройства и способы для предварительной стерилизации герметичных, пустых кармана, трубки и клапана в сборе для присоединения заглушки к карману или иному контейнеру и/или для асептического заполнения посредством иглы стерилизованных кармана, трубки и клапана в сборе через заглушку, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена под действием лазера, могут представлять собой любые устройства и способы, раскрытые в патентах и заявках на выдачу патента, которые включены в данное описание посредством ссылок: заявка на выдачу патента США №10/766172, дата подачи 28 января 2004, озаглавленная «Пузырек для медикамента, снабженный герметизируемой под воздействием тепла крышкой, и устройство и способ заполнения пузырька» («Medicament Vial Having A Heat -Sealable Cap, And Apparatus and Method For Filling The Vial»), которая является частичным продолжением аналогичным образом озаглавленной заявки на выдачу патента США №10/694364, дата подачи 27 октября 2003, которая является продолжением аналогичным образом озаглавленной совместно рассматриваемой заявки на выдачу патента США №10/393966, дата подачи 21 марта 2003, которая является выделенной заявкой из аналогичным образом озаглавленной заявки на выдачу патента США №09/781846, дата подачи 12 февраля 2001, по которой в настоящее время выдан патент США №6604561, дата регистрации 12 августа 2003, в котором, в свою очередь, заявлен приоритет по аналогичным образом озаглавленной предварительной заявке на выдачу патента США №60/182139, дата подачи 11 февраля 2000, и предварительная заявка на выдачу патента США №60/443526, дата подачи 28 января 2003, и аналогичным образом озаглавленная предварительная заявка на выдачу патента США №60/484204, дата подачи 30 июня 2003, заявка на выдачу патента США №10/655455, озаглавленная «Герметичные контейнеры и способы их изготовления и заполнения» («Sealed Containers And Methods Of Making And Filling Same»), дата подачи 3 сентября 2003, в которой, в свою очередь, заявлен приоритет по аналогичным образом озаглавленной предварительной заявке на выдачу патента США №60/408068, дата подачи 3 сентября 2002, предварительная заявка на выдачу патента США №60/551565, дата подачи 8 марта 2004, озаглавленная «Устройство и способ для формования и сборки контейнеров с заглушками» («Apparatus and Method for Molding and Assembling Containers with Stoppers»), заявка на выдачу патента США №10/600525, дата подачи 19 июня 2003, озаглавленная «Стерильное устройство для заполнения, содержащее внутри камеры с пучками электронов блок для заполнения посредством игл» («Sterile Filling Machine Having Needle Filling Station Within E-Beam Chamber»), в которой, в свою очередь, заявлен приоритет по аналогичным образом озаглавленной предварительной заявке на выдачу патента США №60/390212, дата подачи 19 июня 2002, заявка на выдачу патента США №10/983178, дата подачи 5 ноября 2004, озаглавленная «Блок для заполнения посредством игл и герметизации при помощи лазера» («Needle Filling and Laser Sealing Station»), в которой, в свою очередь, заявлен приоритет по аналогичным образом озаглавленной предварительной заявке на выдачу патента США №60/518267, дата подачи 7 ноября 2003 и аналогичным образом озаглавленной предварительной заявке на выдачу патента США №60/518685, дата подачи 10 ноября 2003, предварительная заявка на выдачу патента США №60/550805, дата подачи 5 марта 2004, озаглавленная «Устройство для заполнения посредством иглы и восстановления герметичности при помощи лазера» («Apparatus for Needle Filling and Laser Resealing»), и заявка на выдачу патента США №08/424932, дата подачи 11 апреля 1995, по которой в настоящее время выдан патент США №5641004, дата регистрации 24 июня 1997, озаглавленная «Способ заполнения герметичной приемной емкости в асептических условиях» («Process for Filling a Sealed Receptacle Under Aseptic Conditions»).
В предпочтительных в настоящее время вариантах выполнения настоящего изобретения каждая выполненная с возможностью герметизации заглушка изготовлена из термопластичного материала и содержит участок введения иглы, в который может быть введена игла с образованием отверстия, которое можно герметично закрыть под действием тепла посредством применения лазерного излучения заданной длины волны и мощности. Каждая заглушка имеет термопластичный корпус, характеризующийся (i) заданной толщиной стенок в аксиальном направлении, (ii) заданными цветом и непрозрачностью, в результате чего в значительной степени поглощается лазерное излучение заданной длины волны и предотвращается прохождение излучения через стенки заданной толщины, (iii) заданными цветом и непрозрачностью, в результате чего лазерное излучение заданной длины волны и мощности герметично закрывает образовавшееся в участке введения иглы отверстие от иглы за заданное время и практически без сжигания участка введения иглы и/или верхней (покрывающей) части крышки (то есть без необратимого изменения молекулярной структуры или химических свойств материала). В некоторых вариантах выполнения заданное время составляет примерно 2 секунды, предпочтительно, меньше или равно примерно 1,5 секундам, и, наиболее предпочтительно, меньше или равно примерно 1 секунде. В некоторых из таких вариантов выполнения заданная длина волны лазерного излучения составляет примерно 980 нм, а заданная мощность каждого лазера предпочтительно меньше 30 ватт, и, предпочтительно, меньше или равна 10 ватт, или ее значение находится в диапазоне от примерно 8 ватт до примерно 10 ватт. Также в некоторых из таких вариантов выполнения заданный цвет материала - серый, а заданная непрозрачность обеспечивается за счет присутствия темно-серого красителя (или пигмента), который добавлен к материалу заглушки в количестве от примерно 0,3% до примерно 0,6% по весу.
Кроме того, если это является желаемым, в состав любого из упомянутых выше термопластичных соединений может быть добавлено или включено смазочное вещество того типа, который известен среднему специалисту в данной области техники, с тем, чтобы предотвратить или снизить образование частиц при введении иглы в участок введения иглы термопластичной части. В одном из вариантов выполнение смазочное вещество представляет собой нефтепродукт, который добавляют к блок-сополимеру стирола или иному термопластичному соединению в количестве, достаточном для полного предотвращения или предотвращения в значительной степени образования частиц при введении иглы или иного элемента для заполнения. В другом варианте выполнения смазочное вещество представляет собой силикон, такой как жидкий силикон, продаваемый фирмой Доу Корнинг Корпорейшн под обозначением «360 Medical Fluid, 350 CST», или силиконовое масло, которое добавляют к блок-сополимеру стирола или в иное термопластичное соединение в количестве, достаточном для полного предотвращения или предотвращения в значительной степени образования частиц при введении в материал иглы или иного элемента для заполнения. В одном из таких вариантов выполнения силиконовое масло добавляют в количестве от примерно 0,4% до примерно 1% по весу, предпочтительно, от примерно 0,4% до примерно 0,6% по весу, и, наиболее предпочтительно, от примерно 0,51% до примерно 0,5% по весу.
Как описано выше, можно также регулировать конфигурацию вводимой в заглушку иглы, силу трения, образующуюся на поверхности контакта иглы и заглушки, и/или ход иглы через заглушку с тем, чтобы дополнительно снизить или практически предотвратить образование частиц при введении иглы в заглушку.
Также в соответствии с предпочтительным в настоящее время вариантом выполнения заглушка, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена под действием лазера, содержит (i) блок-сополимер стирола, такой как любой из описанных выше блок-сополимеров стирола, в количестве от примерно 80% до примерно 97% по весу (например, 95% по весу, как описано выше), (ii) олефин, такой как любой из альфа-олефинов этилена, полиолефинов или описанных выше олефинов, в количестве от примерно 3% до примерно 20% по весу (например, примерно 5%, как описано выше), (iii) пигмент или краситель, добавленный в количестве, достаточном для поглощения энергии лазера, превращения ее в тепло и расплавления материала заглушки, предпочтительно на глубину, равную, по крайней мере, от примерно 1/3 до примерно 1/2 глубины отверстия от иглы, за время, составляющее менее чем примерно 3 секунды, более предпочтительно, менее чем примерно 1-1/2 секунды, и, наиболее предпочтительно, менее чем примерно 1/2 секунды, и (iv) смазочное вещество, такое как нефтепродукт, жидкий силикон или силиконовое масло, как было описано выше, добавленное в количестве, достаточном для значительного снижения силы трения на поверхности контакта иглы и заглушки во время введения иглы в заглушку с тем, чтобы, в свою очередь, в значительной степени предотвратить образование частиц.
В одном варианте выполнения данного изобретения пигмент представляет собой такой, который продается под товарным знаком Lumogen™ IR 788 фирмой BASF Aktiengesellschaft, Людвигшафен, Германия. Продукты Lumogen IR представляют собой селективно поглощающие вблизи инфракрасной области высокопрозрачные материалы, изготовленные для поглощения излучения полупроводниковых лазеров с длиной волны примерно 800 нм. В этом варианте выполнения пигмент Lumogen добавляют в смесь эластомеров в количестве, достаточном для превращения излучения в тепло и расплавления материала заглушки, предпочтительно на глубину, равную или, по крайне мере, составляющую примерно от 1/3 до 1/2 глубины отверстия от иглы, за время, которое меньше примерно 3 секунд, предпочтительно, меньше примерно 1-1/2 секунды, и, наиболее предпочтительно, менее чем примерно 1/2 секунды. Пигмент Lumogen IR 788 высокоэффективно поглощает при примерно 788 нм, и, в связи с данным изобретением, предпочтительно, чтобы длина волны, излучаемой лазером, составляла примерно 788 нм (или около 800 нм). Одно из преимуществ применения пигмента Lumogen IR 788 заключается в том, что в смесь эластомеров можно добавлять очень незначительное количество пигмента для достижения восстановления герметичности под действием лазера в течение такого времени и с задействованием такой глубины восстановления герметичности, которые требуются или являются желательными, и, следовательно, если это является желаемым, заглушка, в которую вводят иглу и герметичность которой восстанавливают под действием лазера, может быть выполнена прозрачной или практически прозрачной. Это может являться значительным преимуществом с точки зрения эстетики. В одном варианте выполнения изобретения пигмент Lumogen IR 788 добавлен в смесь эластомеров в концентрации менее примерно 150 частей на миллион, предпочтительно, в количестве от примерно 10 частей на миллион до примерно 100 частей на миллион, и, наиболее предпочтительно, в концентрации, значение которой находится в диапазоне от примерно 20 частей на миллион до примерно 80 частей на миллион. В таком варианте выполнения уровень мощности лазера, излучающего при 800 нм, предпочтительно составляет менее примерно 30 ватт, или находится в диапазоне от примерно 8 ватт до примерно 18 ватт.
Также в соответствии с предпочтительным в настоящее время вариантом выполнения, в дополнение к контролю одного или более из указанных выше параметров для снижения и/или прекращения образования частиц (то есть введение в термопластичное соединение силиконового масла или иного смазочного вещества, выбор конфигурации иглы, контроль уровня трения на поверхности контакта иглы и заглушки и/или хода иглы через заглушку), выбирают различное удлинение термопластичных компонентов заглушки, выполненной с возможностью восстановления герметичности, с тем, чтобы снизить и/или прекратить образование частиц.
Таким образом, в соответствии с таким вариантом выполнения, заглушка, в которую может быть введена игла и герметичность которой может быть восстановлена под действием лазера, содержит (i) первый термопластичный материал в количестве от примерно 80% до примерно 97% по весу, задающий первое удлинение, (ii) второй термопластичный материал в количестве от примерно 3% до примерно 20% по весу, задающий второе удлинение, которое меньше, чем первое удлинение первого материала, (iii) пигмент или краситель, добавленный в количестве, достаточном для поглощения энергии лазера, превращения ее в тепло и расплавления материала заглушки, предпочтительно на глубину, равную, по крайней мере, от примерно 1/3 до примерно 1/2 глубины отверстия от иглы за время, составляющее менее чем примерно 2 секунды, более предпочтительно, менее, чем примерно 1,5 секунды, и, наиболее предпочтительно, менее чем примерно 1 секунда, и (iv) смазочное вещество, такое как нефтепродукт, жидкий силикон или силиконовое масло, как было описано выше, добавленное в количестве, достаточном для значительного снижения силы трения на поверхности контакта иглы и заглушки во время введения иглы в заглушку с тем, чтобы, в свою очередь, в значительной степени предотвратить образование частиц.
В соответствии с другим аспектом, первый материал характеризуется более низкой температурой плавления (или температурой размягчения по Vicat), чем второй материал. В некоторых из таких вариантов выполнения первый материал представляет собой блок-сополимер стирола, а второй материал является олефином, таким как любой из множества альфа-олефинов этилена или полиолефинов. Также в соответствии с предпочтительным в настоящее время вариантом выполнения, первый материал характеризуется удлинением, составляющим, по крайней мере, примерно 75% при силе 10 фунтов (то есть длина увеличивается на примерно 75%, когда к материалу прикладывают силу в 10 фунтов), предпочтительно, составляющим, по крайней мере, примерно 85%, и, наиболее предпочтительно, по крайней мере, примерно 90%, а второй материал характеризуется удлинением, составляющим, по крайней мере, примерно 5% при силе 10 фунтов, предпочтительно, составляющим, по крайней мере, примерно 10%, и, наиболее предпочтительно, по крайней мере, примерно 15%, или значение удлинения находится в диапазоне от примерно 15% до примерно 25%.
На Фиг.16-18 показана другая конструкция в соответствии с данным изобретением, обозначенная в целом цифрой 410. Конструкция 410 во многом сходна с конструкциями 210 и 310, раскрытыми выше со ссылкой на Фиг.7-15, следовательно, сходные цифровые обозначения, начинающиеся с цифры «4» вместо «2» и «3», использованы для обозначения сходных элементов. Резервуар 424 с изменяемым объемом образован гибким карманом 422, помещенным в относительно жесткий бокс или иной контейнер 425 подходящей формы. Трубка 414, образующая внутренний проход 448, находится в жидкостной взаимосвязи с резервуаром 424 с изменяемым объемом и с компрессионной камерой 432. Эластичный куполообразной формы насос или активатор 415 на своей внутренней стороне содержит клапанный элемент 417 компрессионной камеры, который имеет конусовидное поперечное сечение, сужающееся в направлении внутрь к свободному концу клапанного элемента. При нажатии вниз активатора 415 куполообразной формы, как показано стрелкой на Фиг.16, свободный конец клапанного элемента 417 компрессионной камеры входит во входной проход 448 трубки 414, что предотвращает дальнейший отток жидкости из резервуара 424 в компрессионную камеру 432, и при дальнейшем нажатии активатора 415 куполообразной формы вносит значительный вклад в сжатие жидкости в компрессионной камере 432 для того, чтобы превысить давление открывания клапана и выпустить заранее заданное количество жидкости через односторонний клапан 412. При возвратном движении вверх активатора 415 куполообразной формы свободный конец элемента 417 отходит вверх от входного прохода 448 трубки 414, в результате восстанавливается жидкостная взаимосвязь компрессионной камеры 432 и резервуара 424 с изменяемым объемом, с тем, чтобы жидкость могла проходить из резервуара 424 в компрессионную камеру 432. Карман 422 является достаточно гибким, чтобы сжиматься в соответствии с количеством жидкости, проходящей из резервуара 424 в компрессионную камеру 432 при возвратном движении активатора 415 куполообразной формы. Предпочтительно, конфигурация активатора 415 куполообразной формы такова, чтобы он при нажатии вниз запасал достаточно потенциальной энергии для того, чтобы возвращаться в исходное положение, если его отпустить, как показано на Фиг.16.
Конструкция одностороннего клапана 412 содержит корпус 430 клапана с проходящим в аксиальном направлении гнездом 434 клапана и удлиненным каналом 436 для жидкости, выполненным в корпусе 430 и находящимся в жидкостной взаимосвязи с компрессионной камерой 432 и гнездом 434 клапана. Клапан 412 дополнительно содержит крышку 438 клапана, изготовленную из эластичного материала, выполненную неразъемной с активатором 415 куполообразной формы. Крышка 438 клапана содержит основание 440 крышки, установленное на корпус 430 клапана и прочно закрепленное фланцем 467 относительно жесткого защелкивающегося кольца 466, что предотвращает смещение основания относительно корпуса, и клапанную часть 442, расположенную поверх гнезда 434 клапана. Как показано на Фиг.18, клапанная часть 442 имеет аркообразную форму в плоскости, перпендикулярной вытянутой по оси «X» конструкции, и, как показано на Фиг.16, при восприятии в плоскости оси «X», клапанная часть 442 имеет конусообразное поперечное сечение, которое сужается внутрь в направлении от внутренней части к внешней части клапана (или от основания к распределительному наконечнику клапана). Клапанная часть 442 характеризуется заданной толщиной в радиальном направлении, которая постепенно уменьшается при перемещении в направлении от внутренней части к внешней части клапана (или от основания к распределительному наконечнику клапана). Как показано на Фиг.16, внутренняя поверхность крышки клапанной части 442 имеет первый изменяющийся радиус R1, значение которого постепенно увеличивается при перемещении от основания крышки клапана к распределительному наконечнику, а внешняя поверхность гнезда 434 клапана имеет второй изменяющийся радиус R2, значение которого также постепенно увеличивается при перемещении от основания гнезда клапана к распределительному наконечнику. Так же как в отношении односторонних клапанов, описанных выше, для каждого входящего в зацепление сегмента крышки клапана и гнезда клапана R2 больше R1 для создания плотной поверхности контакта крышки клапана и гнезда клапана. Соответственно, так же как для односторонних клапанов, описанных выше, гибкая клапанная часть 442 и гнездо 434 клапана взаимодействуют с образованием нормально закрытого проходящего в аксиальном направлении канала 444 или стыка клапана. Так же как в отношении односторонних клапанов, описанных выше, клапанная часть 442 может перемещаться в радиальном направлении из нормально закрытого положения, как показано на Фиг.16, в котором клапанная часть 442 прилегает к гнезду 434 клапана, в открытое положение (не показано), в котором, по крайней мере, сегмент клапанной части 442 отстоит в радиальном направлении от гнезда 434 клапана, что приводит к жидкостной взаимосвязи канала 444 клапана с каналом 436 для жидкости, и это позволяет жидкости проходить из канала 436 для жидкости через канал 444 клапана. Как показано на Фиг.18, клапанная часть 442 при восприятии в плоскости, перпендикулярной оси «X» конструкции, представляет собой практически полукруг. Как показано на Фиг.16, гнездо 434 клапана соответствует по форме и проходит к клапанной части 442 с образованием между ними нормально закрытого, проходящего в аксиальном направлении канала 444 клапана или стыка. Как понятно среднему специалисту в данной области техники из приведенного описания, форма гнезда клапана и клапанной части, включая аркообразную часть каждого компонента, может отличаться от показанного, если это является желаемым или требуется в соответствии с применением конструкции и желаемыми характеристиками производительности. Как показано на Фиг.17, защелкивающееся кольцо 466 содержит расположенные напротив защелкивающиеся фланцы 469, которые захватывают соответствующие боковые части гнезда 434 клапана с тем, чтобы прочно прикрепить защелкивающееся кольцо к гнезду клапана, чтобы, в свою очередь, прочно удерживать крышку клапана и клапанную часть.
Как показано на Фиг.16, с одного конца трубка 414 выполнена неразъемной с основанием 471 компрессионной камеры 432, а с другого конца трубка выполнена неразъемной с фланцем 473, прочно присоединенным к карману 422. Основание 471 компрессионной камеры 432 входит в отверстие 475 контейнера 425 и содержит периферический фланец 477, прочно входящий в круговую выемку 479 контейнера. Защелкивающееся кольцо 466 образует периферический защелкивающийся фланец 481, который захватывает нижнюю часть периферического фланца 483 контейнера 425 с тем, бы зажать периферический фланец 469 и основание 440 крышки между защелкивающимся кольцом и фланцем контейнера с заранее заданным усилием для предотвращения протекания жидкости в период хранения продукта и применения конструкции, и для прочного присоединения друг к другу активатора куполообразной формы и крышки клапана, трубки и кармана, и контейнера.
При применении конструкции 410 пользователь получает заданное количество жидкости, поступающей через односторонний клапан 412, вручную нажимая активатор 415 куполообразной формы, например, одним или более пальцами руки или ладонью, и вдавливая активатор вниз. При движении активатора вниз (внутрь) свободный конец клапанного элемента 417 компрессионной камеры входит в выходной канал 448 трубки 414, блокируя поток жидкости между компрессионной камерой 432 и резервуаром 424. Затем, при дальнейшем нажатии активатора 415 жидкость в компрессионной камере 432 подвергается сжатию, в результате превышается давление открывания одностороннего клапана 412, в результате клапан открывается, и практически вся находящаяся в компрессионной камере жидкость выходит через клапан. Затем пользователь снимает свою руку с активатора 415, запасенная эластичным активатором куполообразной формы энергия возвращает активатору первоначальную форму или приводит его в исходное положение, как показано на Фиг.16. Когда активатор 415 возвращается в исходное положение, свободный конец клапанного элемента 417 компрессионной камеры выходит из входного канала 448, что позволяет жидкости подниматься из резервуара в компрессионную камеру, что происходит из-за наличия вакуума или втягивающей силы, образующихся в компрессионной камере при перемещении вверх активатора куполообразной формы. Когда активатор 415 куполообразной формы возвращается в исходное положение, компрессионная камера 432 заполнена жидкостью, и конструкция готова к отпуску следующего заданного объема жидкости. Несмотря на то, что это не показано на чертежах, бокс 425 может содержать, по крайней мере, одно вентиляционное отверстие для того, чтобы воздух мог поступать в пространство между карманом 422 и боксом 425 для облегчения сжимания кармана (складывания внутрь) при извлечении из него жидкости.
Как понятно из описания для среднего специалиста в данной области техники, карман или активатор куполообразной формы могут содержать заглушку или иной элемент, в который может быть введена игла, герметичность которого может быть восстановлена под действием лазера, для заполнения посредством иглы резервуара с изменяемым объемом и закрывания образовавшегося отверстия от иглы при помощи лазера, как описано выше. Карман 422 и бокс 425 могут быть изготовлены из тех же материалов, как карман и бокс, описанные выше, или они могут быть изготовлены из любого из многочисленных различных материалов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем. Например, бокс 425 может быть изготовлен из пластмассы, например, раздувным формованием или термоформованием. Кроме того, односторонний клапан 412 может иметь конфигурацию, которая является такой же или более сходна с односторонними клапанами, описанными выше в связи с другими вариантами выполнения изобретения.
Одно из преимуществ данного изобретения заключается в том, что продукт может оставаться пригодным к хранению, находясь в кармане, вне зависимости от того, охлаждают его или нет, в течение срока годности продукта и использования кармана. Соответственно, данное изобретение особенно подходит для хранения и распределения готовых к употреблению продуктов (напитков), включая продукты, не содержащие кислоту, такие, которые обычно трудно хранить после вскрытия упаковки, включая, без ограничений, такие напитки, как вино, напитки, содержащие молоко, напитки на основе кокосового молока, напитки на основе солода, чай, кофе, кофейный концентрат, чайный концентрат, другие концентраты для приготовления напитков или продуктов питания, соусы, такие как сырные и молочные, или соусы на основе мяса, подливки, супы, питательные добавки-напитки, заменители пищевых продуктов, составы для детей, молоко, молочные смеси и так далее. Следовательно, важное преимущество предпочтительных в настоящее время вариантов выполнения изобретения заключается в том, что они позволяют распределять и хранить при комнатной температуре перечисленные выше, а также многочисленные другие продукты, при этом продукт остается годным даже после извлечения порции продукта из кармана, вне зависимости, охлаждают его или нет. Однако может оказаться желаемым охлаждать некоторые из продуктов для получения более хорошего вкуса, для подачи продукта при желаемой или привычной температуре, или для достижения любой из многочисленных различных целей, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем.
Как понятно из описания среднему специалисту в данной области техники, в описанных выше и других вариантах выполнения изобретения, не выходя за рамки изобретения, как они обозначены в формуле, могут быть выполнены многочисленные изменения и модификации. Например, составные части устройства могут быть изготовлены из любого из многочисленных различных материалов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем для выполнения функции(ий) каждой такой составной части. Сходным образом, составные части устройства могут иметь любую из многочисленных различных форм и/или конфигураций, могут быть добавлены дополнительные составные части, составные части могут быть скомбинированы, а также могут не использовать одну или более из составных частей.
Кроме того, устройство может быть использовано для распределения любой из многочисленных различных типов жидкостей или иных веществ для любого из многочисленных различных применений, включая, например, применение для питания, в качестве пищевого продукта, напитка, применение в клинике и применение для фармацевтических целей. Например, распределительное устройство может представлять собой автоматическое распределительное устройство для пищевых продуктов и напитков, такого типа, который раскрыт в заявке на выдачу патента США №10/328826, дата подачи 24 декабря 2002, озаглавленной «Очищаемое на месте автоматическое распределительное устройство для пищевых продуктов или напитков» («Clean-In-Place Automated Food Or Beverage Dispenser») (публикация № US 2004/0118291 A1), или в заявке на выдачу патента США №10/833110, дата подачи 28 апреля 2004, озаглавленной «Очищаемое на месте автоматическое распределительное устройство для пищевых продуктов или напитков» («Clean-In-Place Automated Food Or Beverage Dispenser») (публикация №US2004/0194811 A1), каждая из которых включена в данное описание посредством ссылки. Для такого приведенного в качестве примера применения раскрытые в описании трубка и односторонний клапан заменяют собой трубку и клапан с зажимом, расположенные между резервуаром и коллектором. В альтернативном варианте раскрытые в описании односторонний клапан, трубка и карман заменяют собой трубку, клапан с зажимом и связанный с ними резервуар, раскрытые в указанных заявках на выдачу патента. Значительное преимущество такого применения заключается в том, что односторонний клапан предотвращает поступление микроорганизмов в резервуар, в котором может находиться продукт на основе молока, и, кроме того, позволяет распределять продукт на основе молока при комнатной температуре, при этом охлаждать контейнер не требуется. Кроме того, конструкция, содержащая односторонний клапан, трубку и карман, может быть использована для хранения любого из многочисленных различных распределяемых продуктов, таких как продукты на основе молока, включая молочный концентрат, смесь молока и сливок в равных частях, другие молочные продукты, пищевые продукты или составы для детей, молочные смеси, другие жидкие продукты питания, кофе, кофейный концентрат, чай, чайный концентрат, сироп, например шоколадный сироп для приготовления горячего шоколада, сиропы каппучино, другие смешанные напитки или сиропы, аромат кофе для получения «свежего» аромата кофе во время, или практически в то же самое время, как происходит распределение кофе, другие сливочные продукты, такие как йогурт и мороженое, несливочные продукты, такие как соки, продукты на основе сои, питательные добавки-напитки, функциональные пищевые продукты, смешанные налитки или напитки, заменяющие еду.
Кроме того, устройства для заполнения, применяемые для заполнения резервуаров устройств по данному изобретению, могут иметь любую из многочисленных различных конфигураций, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем для заполнения резервуаров, карманов или распределительных устройств. Например, устройства для заполнения могут содержать любой из многочисленных различных механизмов для стерилизации, подачи, извлечения из и/или заполнения одностороннего клапана, трубки и кармана в сборе, или для заполнения резервуаров. Кроме того, вместо применения заглушки, в которую может быть введена игла, и герметичность которой может быть восстановлена, резервуар может содержать клапан для заполнения, раскрытый в указанной ниже заявке на выдачу патента, права на которую принадлежат правообладателю по данной заявке на изобретение, включенной в настоящее описание посредством ссылки: заявка на выдачу патента США №10/843902, дата подачи 12 мая 2004, озаглавленная «Распределительное устройство, устройство и способ заполнения распределительного устройства» («Dispenser and Apparatus and Method For Filling a Dispenser»). В таких альтернативных вариантах выполнения клапан для заполнения может проходить через карман или иным образом может находиться в жидкостной взаимосвязи с резервуаром для извлечения из резервуара и/или для заполнения резервуара. В альтернативном варианте резервуар может содержать односторонний клапан для извлечения содержимого резервуара, а также другой клапан для заполнения резервуара. Кроме того, насос и/или применяемый для распределения клапан может(ут) иметь другую конфигурацию, чем та, которая раскрыта в данном описании. Например, насос может представлять любой из многочисленных различных насосов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем. Например, насос может содержать поршень, способный перемещаться внутри камеры поршня, находящейся в жидкостной взаимосвязи с трубкой и/или с резервуаром с изменяемым объемом, и приводимую в действие вручную часть, которую используют для перемещения поршня, что, в свою очередь, приводит к накачиванию вещества из резервуара с изменяемым объемом через односторонний клапан. В альтернативном варианте вместо элемента куполообразной формы насос может содержать эластичную грушу, которую вручную сжимают для получения из резервуара с изменяемым объемом через односторонний клапан отмеренного количества жидкости, или устройство может содержать другой тип приводимого в действие вручную активатора и другой тип пружины, такой как цилиндрическая пружина или эластичная пружина, которая запасает достаточно потенциальной энергии при нажатии вниз приводимого в действие вручную активатора для того, чтобы, когда пользователь отпускает активатор, возвратить его в исходное положение. В альтернативном варианте насос может содержать рычаг, соединенный с поршнем или элементом куполообразной формы для распределения жидкости через клапан, или может содержать другой тип приводимых в действие вручную элементов, которые известны в настоящее время, либо станут известными в будущем. Следовательно, приведенное подробное описание предпочтительных в настоящее время вариантов выполнения изобретения является иллюстративным, а не направлено на ограничение изобретения.