DE19718543A1 - Flexibler, dichter Mehrkammerbeutel - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein flexibler, dichter Mehrkammerbeutel zum medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen sowie ein Verfahren zur Herstellung der Beutel.

In der pharmazeutischen Industrie und insbesondere im Bereich von Perfusionslösungen werden im großen Umfang flexible, dichte Beutel verwendet. Derartige Beutel werden ausgehend von polymerisierten Materialien hergestellt, die unterschiedlichste Be­ dingungen erfüllen müssen. So ist insbesondere die Gas- und Dampfdichtigkeit, die Durchsichtigkeit, die Bedruckbarkeit sowie ein inertes Verhalten gegenüber den darin enthaltenen Substanzen von wesentlicher Bedeutung. Die Substanzen bestehen im wesentlichen aus Salzen und deren Lösungen, Kohlenhydraten, Aminosäuren und Fetten. Diese werden in Mehrkammerbeuteln der Gestalt eingesetzt, daß einzelne Kammern mit verschiedenen Bestandteilen gefüllt werden.

Die DE 44 10 876 A1 betrifft einen Mehrkammerbeutel aus einem polymeren Material, dessen Beutelkammern durch Schweißnähte im Außenrandbereich und durch min­ destens eine Schweißnaht im Kammertrennbereich gebildet werden, wobei die Schweiß nähte aus den, den Kammern zugewandten, polymeren Materialien gebildet werden.

Die den Kammern zugewandten polymeren Materialien sind dabei im Außenrandbereich untrennbar miteinander verschweißt und im Kammertrennbereich derart miteinander verschweißt, daß die Schweißnaht mit einer Kraft trennbar ist, die im Bereich von 5 bis 20 N liegt. Die unterschiedliche Festigkeit der Verbindung wird durch die Verschweißung und dabei durch variierende Verschweißungstemperaturen erreicht. Die den Kammern zugewandte Schicht der Mehrschichtfolie, hier als Innenschicht bezeichnet, weist im wesentlichen zwei Komponenten auf, nämlich ein Matrix-Polymer und ein Phasen- Polymer. Das System aus Matrix- und Phasen-Polymer wird auch als Matrix-Phasen- Polymer-System bezeichnet.

Die EP 0 619 998 A1 beschreibt ebenfalls einen Mehrkammerbehälter mit einer Peelnaht. Die Multilayer-Schicht umfaßt wenigstens eine Radiofrequenz-empfindliche Schicht sowie eine innere Schicht, die dem Kammerin halt zugewandt ist, aus nicht Radiofrequenz­ empfindlichem Material. Wenn die Schichten der Einstrahlung von Radiofrequenzen unterworfen werden, heizt sich die innere empfindliche Schicht auf und kann daher mit der gegenüberliegenden Seite verschweißt werden. Als Materialien für die Heißsiegel­ schicht wird eine Legierung aus Styrol-Ethylen-Butyl-Stryrol (SEBS) und Ethylen- Propylencopolymer beschrieben. Dieses Material ist jedoch sehr teuer und daher für ein im großen Umfang betriebenes Produkt nur bedingt geeignet.

Demgegenüber ist aus der EP 0 335 193 B1 ein flexibler, dichter Beutel zum medizi­ nischen Gebrauch für sterile Lösungen, insbesondere ein flexibler Beutel für Perfusionen bekannt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus zwei zusammengeschweißten Folien aus mehrschichtigem Folien-Material hergestellt ist, welches eine Folie von Polyamid aus 11-Amino-Undecan-Säure umfaßt, die mit wenigstens einer ihrer Seiten mit Hilfe einer Schicht Polyolefin mit einer Folie aus Polypropylen verbunden ist, wobei die Polypropylen-Folien die Innenwand des dichten, flexiblen Behälters bilden. Das Polypropylen kann dabei entweder ein Propylen-Homopolymer oder ein Copolymerisat von Propylen und Ethylen sein.

Das Problem der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines preis­ günstigen flexiblen, dichten Mehrkammerbeutels zum medizinischen Gebrauch, der geeignet ist, die darin befindlichen Substanzen einer Hitzesterilisierung bei 121°C zuzuführen, insbesondere in der Bereitstellung eines Beutels, der für die klinische Anwendung keinen Umbeutel erfordert.

Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß unter Einhaltung definierter Rahmenbedingun­ gen ein Verbund material aus einem homophasigen Polypropylen-Copolymer, das mit Hilfe einer Polyolefinschicht mit einer Außenschicht aus einem thermoplastischen Polymer verbunden ist, ein geeigneter flexibler dichter Mehrkammerbeutel hergestellt werden kann, der im Kammertrennbereich eine Schweißnaht aufweist, die mit einer Kraft trennbar ist, die im Bereich von 10 bis 30 N liegt, während die Schweißnaht im Außen­ bereich nicht trennbar ist.

Demgemäß besteht eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in flexiblen dichten Mehrkammerbeuteln zum medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen für Perfusionen aus zwei zusammengeschweißten Folien eines Verbundmaterials, wobei die, die Innenwand des Beutels bildenden Folien aus einem Polypropylen bestehen, die mit Hilfe einer Schicht Polyolefin mit einer Außenschicht aus einem thermoplastischen Polymer verbunden sind, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die dem Beutelinhalt zugewandten Folien aus einem homophasigen Copolymer von Propylen im Kammertrennbereich und im Außenrandbereich unmittelbar verschweißt sind, derart, daß die den Kammertrennbereich bildende Schweißnaht mit einer Kraft trennbar ist, die im Bereich von 10 bis 30 N liegt, während die Schweißnaht im Außenrandbereich nicht trennbar ist.

Wenn die Schweißnaht im Kammertrennbereich mit einer zu geringen Kraft trennbar ist, ist eine sichere Trennung der Inhaltsstoffe der Kammern während der Lagerung und dem Transport nicht gewährleistet, da sich der Kammertrennbereich dann schon durch geringe mechanische Einwirkungen öffnet. Wenn jedoch die Kraft, die erforderlich ist, um die Trennaht zu öffnen zu groß ist, kann es für das Klinikpersonal mit Schwierig­ keiten verbunden sein, diesen Trennbereich zu öffnen. Darüber hinaus besteht dann die Gefahr, daß der Beutel an anderer Stelle reißt.

Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel lassen sich in einfacher Weise füllen, ohne daß die Gefahr einer frühzeitigen Vermischung der Bestandteile besteht. Darüber hinaus wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel ohne Schwierigkeiten bei einer Temperatur von 121°C sterilisiert werden können.

Eine wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß nach dem Öffnen des Kammertrennbereichs keine Teilchen des Kunststoffmaterials in der sterilen Lösung gefunden wurden. Die Trennkraft der Schweißnaht ist ausreichend hoch, so daß die Beutel eine sichere Fallfestigkeit aus 1,50 m Höhe und eine gute Fallfestigkeit aus 2,00 m Höhe aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel sind einfach herzustellen, da die bisher üblichen Brechsiegel zur Trennung der einzelnen Kammerbereiche nicht erforderlich sind. Der Vorteil ist eine schnelle und gute Durchmischung der Bestandteile nach dem Öffnen möglich.

Zur Herstellung der Mehrkammerbeutel können an sich bekannte Blas- oder Schlauch­ folienverfahren eingesetzt werden, wie insbesondere aus der EP 0 353 193 B1 bekannt ist.

Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel enthalten, wie im Stand der Technik üblich, in der Schweißnaht des Außenrandbereiches wenigstens einen Stutzen in mindestens einer Kammer, wobei dieser Stutzen als Einlaß- und/oder Auslaßstutzen ausgebildet sein kann. Die erfindungsgemäßen Mehrkammerbeutel können selbstverständlich auch an sich im Stand der Technik bekannte Aufhängevorrichtungen aufweisen, die beispiels­ weise in Form einer Öffnung in der am Auslaßstutzen gegenüberliegenden, geschweißten Naht ausgebildet sein können.

Die trennbare Verschweißung im Kammertrennbereich kann beispielsweise dadurch getrennt werden, daß auf wenigstens eine der angrenzenden Kammern Druck ausgeübt wird. Dies kann beispielsweise mit der flachen Hand geschehen. Wenn die Kammern nicht vollständig prall gefüllt sind, ist es darüber hinaus auch möglich, die trennbare Verschweißung im Kammertrennbereich durch Auseinanderreißen von gegenüberliegen­ den Flächen einer Kammer zu trennen.

Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Mehrkammerbeutel wenigstens drei Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlen­ hydraten, Fetten und Elektrolyten umfassen. In gleicher Weise besonders bevorzugt sind die Mehrkammerbeutel derart ausgestaltet, daß sie vier Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten, Elektrolyten und Vitaminen umfassen, wobei die Anordnung der Bestandteile in den Kammern/Kompartimenten vorzugsweise in der Weise vorgenommen wird, die in der DE 196 05 357 erläutert ist. .

Das homophasige Copolymer von Propylen ist ein an sich bekanntes Material und wird in vielen Bereichen geschätzt. Für den Beutel gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise ein Polymer mit einem Schmelzpunkt in der Größenordnung von 150 bis 160°C eingesetzt. Beispielsweise kann das unter der Bezeichnung Appryl 3020 SM3 erhältliche homophasige Copolymer von Propylen, das etwa 3 Gew.-% Polyethylen enthält, mit besonderem Vorteil eingesetzt werden, da dieses Material nach dem Spritzgießen eine gute Eignung zur Öffnung der Peelnaht aufweist. Dieses Polypropylen ist für Wasserdampf im wesentlichen undurchlässig und kombiniert diese Qualität in vorteilhafter Weise mit denen des thermoplastischen Polymers der äußeren Folie.

Das mehrschichtige Material der Beutel kann erfindungsgemäß auf die verschiedenste Weise kombiniert werden, wenn man es mit anderen komplexen Materialien vergleicht:

• - es kann durch gleichzeitige Extrusion hergestellt werden, ein Herstel­ lungsverfahren, das vorteilhafter ist, als ein gleichzeitiges Walzen;
• - es ermöglicht in einwandfreier Weise eine Sterilisation mit Wasserdampf bei 121°C, während andere Materialien des Standes der Technik bei dieser Temperatur einer mehr oder weniger graduellen Zersetzung unterworfen sind.

Der Schweißkopf der gewählten Vorrichtung kann zum Verschweißen des Außenrand­ bereiches auf einer Temperatur gehalten werden, die ausreicht, um die Polypropylenfolie zu schmelzen, ohne insoweit die äußere thermoplastische Folie zu modifizieren, die einen Schmelzpunkt von oberhalb der Verschweißungstemperatur aufweisen sollte und somit einen Schutzfilm bildet. Dem Fachmann sind hierfür eine Reihe von Materialien bekannt, beispielsweise EVOH, PVDC oder verschiedene Polyamide.

Somit ist es möglich, die Mehrkammerbeutel der vorliegenden Erfindung durch gleich­ zeitige Extrusion des Polypropylens des gewählten Polyolefin-Bindemittels und des thermoplastischen Polymers herzustellen, d. h. direkt ausgehend von den entsprechen­ den Granulaten, ohne vorhergehende Herstellung der einzelnen Folien. Zu diesem Zweck werden vorteilhafterweise bekannte Blastechniken oder Folien-Schlauch- Techniken angewandt.

Die Verwendung doppelter Außen- beziehungsweise Polypropylenfilme ermöglicht eine beträchtliche Vergrößerung der mechanischen Widerstandsfähigkeiten der Folien, die so mehrschichtige Materialien der Beutel gemäß der Erfindung bilden.

Besonders bevorzugte Schichtdicken der einzelnen Folien sind aus dem Stand der Technik bekannt und müssen erfindungsgemäß nicht verändert werden.

Ein besonderes Augenmerk ist dem Kammertrennbereich zu widmen. Während im Außenrandbereich eine stabile Siegel naht erwünscht ist, ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung erforderlich, daß der Kammertrennbereich eine geringere Festigkeit als der Außenrandbereich aufweist. Hierzu wird in der DE 44 10 876 A1 vorgeschlagen, daß die Innenschicht der Mehrschichtfolie in ihrem molekularen Aufbau Kettenbereiche aufweist, die zur Schwingungsanregung eine hohe und in anderen Bereichen eine deutlich niedrigere Wärme (Energiezufuhr) benötigen. Dieser heterophasige Aufbau soll dazu führen, daß beim Verschweißen bei der niedrigen Temperatur lediglich die Bereiche aufschmelzen, die zum Aufschmelzen eine Energiezufuhr benötigen. Man spricht von einem partiellen Aufschmelzen. Bei der höheren Temperatur schmelzen dagegen sowohl die Bereiche, die eine niedrige Energiezufuhr benötigen, als auch die Bereiche, die eine hohe Energiezufuhr benötigen. Es kommt zu einem mehr oder weniger vollständigen Aufschmelzen der Innenschicht, insbesondere im Außenrandbereich. Dieses unter­ schiedliche Aufschmelzverhalten wird durch eine unterschiedliche Temperaturführung bei dem Verschweißen der verschiedenen Nähte gewährleistet.

Erfindungsgemäß enthält jedoch die Innenschicht der Mehrkammerbeutel in ihrem molekularen Aufbau keine Kettenbereiche, die zur Schwingungsanregung eine hohe und in anderen Bereichen eine deutlich niedrigere (Wärme-)Energiezufuhr benötigen. Vielmehr wird durch genaue Einstellung der Temperatur im Bereich des Kammertrenn­ bereiches unterhalb der Schmelztemperatur des homophasigen Polypropylen-Co­ polymers eine Siegel naht gebildet, die gewünschten Charakteristiken aufweist.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht somit in einem Verfahren zur Herstellung der oben definierten Mehrkammerbeutel, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Kammertrennbereich der Folie bei einer Temperatur unterhalb der Schweißtemperatur des Außenrandbereiches, insbesondere unterhalb der Schmelztemperatur oder des Schmelzbereiches des Polypropylens, das die Innenwand des Behälters bildet, verschweißt.

Homophasiges Copolymer von Polypropylen ist ein thermoplastisches Material und weist somit selbstverständlich keinen exakten Schmelzpunkt auf. Durch Analyse mittels Differentialthermogravemetrie oder anderer analoger Verfahren ist es jedoch möglich, das Maximum/Minimum in der Schmelzumwandlungskurve zu bestimmen.

Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß es zur Herstellung der Trennbarkeit des Kammertrennbereichs beim Verschweißen des Kammertrennbereichs erforderlich ist, deutlich unterhalb des Minimums des Schmelzbereiches des Propylens zu bleiben, wobei insbesondere eine Temperatur von 10 bis 20°C unterhalb des Schmelzbereichs des Propylens liegt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Temperatur von oberhalb 136°C, insbesondere im Bereich von 137,5°C ± 1°C. Hierbei handelt es sich selbstverständlich um die Temperatur der Schmelzelektrode.

Bei Einwirkung einer Temperatur von weniger als 136°C besteht die Gefahr, daß die Naht im Kammertrennbereich bereits während des Einfüllens der Inhaltsstoffe reißt, da diese zum Teil mit hohem Flüssigkeitsdruck in die Kammern eingespült werden.

In einem Sterilitätstest konnte festgehalten werden, daß bei Mehrkammerbeuteln, deren Kammertrennbereich mit einer Temperatur 136,5°C gesiegelt wurden, keine Probleme bei der Lagerung, beim Transport und beim Öffnen der Peelnaht auftraten.

Unabhängig von der Temperatur des Siegelschrittes des Kammertrennbereiches konnte gefunden werden, daß in keinem Fall Teilchen durch das Öffnen des Kammertrenn­ bereiches in die Lösungen übergingen.

Claims (5)

1. Flexible, dichte Mehrkammerbeutel zum medizinischen Gebrauch für sterile Lösungen für Perfusionen aus zwei zusammengeschweißten Folien eines Verbundmaterials, wobei die, die Innenwand des Beutels bildenden Folien aus einem Polypropylen bestehen, die mit Hilfe einer Schicht Polyolefin mit einer Außenschicht eines thermoplastischen Polymers verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Beutelinhalt zugewandten Folien aus einem homophasigen Copolymer von Propylen im Kammertrennbereich und im Außen­ randbereich unmittelbar verschweißt sind, derart, daß die den Kammertrenn­ bereich bildende Schweißnaht mit einer Kraft trennbar ist, die im Bereich von 10 bis 30 N liegt, während die Schweißnaht im Außenrandbereich nicht trennbar ist.

2. Mehrkammerbeutel nach Anspruch 1, umfassend wenigstens drei Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten und Elektrolyten.

3. Mehrkammerbeutel nach Anspruch 1, umfassend wenigstens vier Kammern zur getrennten Aufnahme von Kohlenhydraten, Fetten, Elektrolyten und Vitaminen.

4. Verfahren zur Herstellung von Mehrkammerbeuteln nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kammertrenn­ bereich bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzbereichs des Außenrand­ bereichs, insbesondere bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzbereichs der, die Innenwand des Beutels bildenden Folien verschweißt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kammer­ trennbereich bei einer Temperatur von oberhalb 136°C, insbesondere im Bereich von 137,5°C ± 1°C verschweißt.