KR20190035679A - 주사 가능한 발포체를 생성시키기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

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토마스 비스
렉스 페이스풀
토마스 아자오
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Abstract

본 발명은 정맥류 및 다른 정맥 장애의 치료에 사용되는 것과 같은 주사 가능한 발포체의 제조를 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 방법은 발포체를 제조하도록 액체 및 가스가 내부에서 결합되는 발포체 제조 구조물로의 발포성 액체 경화제 및 적합한 가스 또는 가스 혼합물의 전달 또는 공급을 필요로 하며, 액체는 가스의 전달과 관계없이 전달된다. 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스는, 발포체를 제조하도록 액체 및 가스가 내부에서 결합되고, 액체 및 가스를 위한 입구 및 발포체를 위한 출구를 포함하는 발포체 제조 구조물; 입구와 연통하는 액체 경로; 및 입구와 연통하는 가스 경로를 포함하며, 액체 경로는 가스 경로를 통한 가스 전달과 관계없이 액체 경로를 통해 액체를 전달하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직한 실시형태에서, 액체 및/또는 가스의 전달은 정량 펌프로 제어된다.

Description

주사 가능한 발포체를 생성시키기 위한 방법 및 디바이스
본 발명은 정맥 주사 또는 동맥 주사 투여에 적합한 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 특히 거미상 및 망상 정맥류(spider and reticular veins), 정맥류(varicose veins), 정맥의 기형, 및 골반울형증후근(pelvic congestion syndrome)과 같은 정맥 장애(venous disorder)를 포함하는 다양한 장애의 치료에 사용될 수 있는 상이한 사전 결정된 밀도 및 농도의 무균, 임상 등급의 주사 가능한 발포체의 제조 시에 융통성을 제공하는데 적합하다.
발포체의 비경구 투여는 약물 또는 다른 의료용 물질의 국소 작용이 요구되는 병상(pathology)을 치료하는데 많은 이점을 제공한다(EP1424067B1). 발포체는 크게 혈관화된(vascularised) 기관 및 혈관으로부터 유체를 변위시킬 수 있으며, 순환계 내에서의 그 분포는 표적 투여 및 모세 혈관에서의 보유에 의해 통제될 수 있다. 유체 변위는 유체에서의 약물 또는 다른 의료용 물질의 희석을 감소시키고, 치료될 표면, 예를 들어 정맥 내피 벽(venous endothelial wall)과의 직접 접촉을 허용하며, 이러한 것은 치료를 향상시킨다. 추가적으로, 발포체에서의 기포의 표면 상에 분산된 약물 또는 다른 의료용 물질의 전달이 그 활성 표면을 기하 급수적으로 증가시켜서, 필요한 치료 효과는 보다 적은 투여량으로 달성될 수 있다. 가스 충전 기포는 발포체의 주입 후에 초음파 검사(sonography), 즉 초음파를 사용하여 내부 신체 구조를 이미지화하도록 의사에 의해 사용될 수 있다. 적절한 크기의 가스 기포를 함유하는 발포체는 전달된 동맥간 전달(transarterial delivery)에 의해 혈액을 표적 조직, 예를 들어 간 종양으로의 혈류를 제한하도록 또한 전달될 수 있다.
가장 널리 사용되는 주사 가능한 발포체는 정맥 장애의 치료 시에 정맥 주사 투여를 위해 제공된다. 특히, 경화 발포체(sclerosing foam)는 정맥류와 같은 장애를 치료하는데 사용된다. 이러한 발포체의 제조는 발포체가 형성될 때까지 경화제(sclerosing agent)의 용액이 가스와 결합되는 것을 요구한다. 발포체를 제조하는데 사용되는 경화제 액체의 용액의 농도는 전형적으로 의도된 징후에 기초하여 선택되며, 예를 들어, 고농도의 경화제(예를 들어, 1 내지 5%의 폴리도칸올(polidocanol))가 큰 정맥류 및 정맥 기형의 치료에 사용되는데 반하여, 저농도의 경화제(예를 들어, 0.25 내지 1% 폴리도칸올)는 전형적으로 표피상의 거미상 및 망상 정맥류의 치료에 사용된다.
발포체는 전통적으로 치료 직전에 의사에 의해 개별적 무리(individual batch)로 생성된다. "Tessari" 방법에서, 액체와 가스는 2개의 주사기 내로 별도로 흡인되고, 2개의 주사기는 간단한 커넥터 또는 3-방향 탭을 사용하여 연결되고, 주사기 내용물은 발포체가 제조될 때까지 2개의 주사기 사이에서 전후진된다(Tessari(2000). Phlebologie 53(1); 129). 이러한 방법은 의사가 상이한 농도의 활성 약제 성분, 전형적으로 경화제와 함께 다른 밀도의 발포체(액체와 가스의 적절한 체적을 선택하는 것에 의해)를 제조하는 것을 가능하게 하지만, 발포체의 품질은 무리와 의사 사이에 크게 다를 수 있다. 추가적으로, 이러한 "의사의 복합된" 발포체는 공기와 함께 만들어지며, 이를 통해 공기 중의 질소의 높은 함유량, 혈액에서의 그 빈약한 용해도 및 결과적인 가스 색전증(gas embolism)의 잠재성으로 인하여 안전 문제가 제기되었다.
제2 방법에서, 브러시에 의한 고속 맥박 작용(beating action)은 정맥 내로의 주사에 적합한 발포체를 생성시키는데 사용된다(EP-A-0656203 및 US5676962(Cabrera)). 이러한 발포체는 생리학적으로 허용되는 가스로 만들어지고, 이러한 것이 공기 기반 발포체의 잠재적 합병증을 피한다는 점에서 Tessari 발포체와 다르다. 그러나, 이러한 것은 무리 공정(batch process)이며, 이러한 것이 발포체의 밀도를 사전 선택하는 융통성을 의사에게 제공하는 반면에, 무리 크기는 발포체가 만들어지는 용기의 크기에 의해 제한되며, 공정은 무리(및 의사)들 사이의 가변성의 동일한 문제를 겪는다.
Tessari와 Cabrera 방법 모두는 다른 밀도의 발포체가 만들어지는 것을 가능하게 하는데 융통성이 있지만, 발포체는 단시간 동안만 안정적이어서, 단일 치료 세션 동안 발포체의 다수의 투여가 요구되면 불편할 수 있다.
발포체 가변성의 문제는 WO 00/72821 및 WO 02/41872에 기술된 것과 같은 가압 캐니스터 시스템으로 취급되었다. 이러한 디바이스에서, 액체 및 가스는 가압 용기 상의 밸브가 개방될 때 발포체를 형성하도록 일련의 통로를 통해 가압된다. 결과적인 발포체는 캐니스터 밸브가 활성화될 때마다 재현 가능한 한정된 특성(밀도, 기포 크기 분포 및 안정성)을 가진다. 그러나, 캐니스터는 제조 시점에서 액체 및 가압 가스로 사전 충전되고, 그 결과, 상이한 조건을 처리하는데 필요할 수 있는 바와 같이 조절되거나 제어될 수 없는 사전 결정된 특성을 가지는 발포체를 제조한다.
발포체를 제조하기 위한 대안적인 시스템은, 액체 및 가스가 외부 연동 펌프의 힘 하에서 발포체 제조 구조물을 통하여 순환됨에 따라서 발포체가 형성되고 연속적으로 재생되는 밀봉된 가요성 루프 챔버(sealed flexible loop chamber)를 기술하는 WO 2008/075080에서 제공된다. 챔버는 액체 및 가스로 사전 충전되며, 그러므로 다른 밀봉 챔버가 이용 가능하지 않으면(또는 준비되지 않으면) 조절될 수 없는 사전 결정된 밀도 및 농도를 가지는 발포체를 제조한다.
전술한 종래 기술의 방법 및 디바이스는, 일관성을 희생시키면서 발포체 농도와 밀도의 융통성을 선택하거나(Tessari, Cabrera), 또는 GMP 디바이스가 사전 충전된 체적의 액체 및 가스를 사용하기 때문에 GMP 제조 제품이 딸려있지만 융통성을 희생시키면서 일관성을 선택하도록(WO 00/72821, WO 02/41872 및 WO 2008/075080) 의사에게 강요하며, 그러므로, 이러한 것은 사전 결정된 특성을 가지는 발포체의 제조로 제한된다. 다른 특성을 가지는 발포체의 제조는 특히 다른 특성을 가지는 발포체가 단일 환자를 치료하는데 필요할 수 있는 경우에, 병원에서 불편한 시스템의 재충전 또는 다른 디바이스의 사용을 요구한다. 따라서, 의사가 특정 징후를 위해 발포체의 적절한 특성을 선택하는 것을 가능하게 하지만, 발포체 특징이 발포체가 제조될 때마다 일관되고 재현 가능하다는 것을 보장하는 방식으로 융통성을 가지는 시스템을 제공할 필요가 있다.
본 발명은 발포체를 형성하도록 결합되는 액체 및 가스의 체적이 서로 독립적으로 조절될 수 있는 발포체를 생성시키는 방법을 제공하는 것에 의해 이러한 요구를 해결한다. 발포체 제조 구조물 내로의 액체 및 가스의 전달은 필요한 발포체의 밀도, 농도 및 체적에 걸쳐서 융통성을 제공하도록 분리되는 한편, 발포체 일관성 및 재현성이 승인된 제약 제품 및 처치에 필요한대로 유지되는 것을 보장한다. 이러한 것은 특정 환자/징후를 위하여 적절한 체적, 적절한 밀도 및 필요한 농도로 필요한 발포체를 제조하는 단일 디바이스를 임상의에게 제공한다. 발포체를 선택하고 체적, 밀도 및 농도를 제어하는 융통성은 발포체 재현성 또는 안전성을 희생시키지 않고 제공된다.
따라서, 제1 양태에서, 본 발명은, 발포체를 제조하도록 액체 및 가스가 내부에서 결합되는 발포체 제조 구조물에 발포성 액체(foamable liquid) 및 가스를 전달하는 단계를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 액체는 상기 가스의 전달과 관계없이 전달되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
발포성 액체 및 가스는 발포체 제조 구조물에 독립적으로 전달되며, 이러한 것은 발포체를 제조하도록 결합되는 액체 및 가스의 고유성(identity) 및 상대적인 양을 사용자가 조절하는 것을 가능하게 한다. 이러한 것은 이미 사용중인 디바이스를 재충전하거나 또는 사용하기 위해 새로운 디바이스를 준비할 필요없이 다른 징후가 효과적으로 치료될 수 있도록 발포체 특성이 필요에 따라 조절되는 것을 가능하게 한다. 발포체의 밀도가 기포 크기에 영향을 미치고, 보다 작은 기포를 가지는 고밀도 발포체를 가지는 발포체의 유동학(rheology)이 보다 작은 바늘, 예를 들어 거미상 및 망상 정맥의 경화 치료(sclerotherapy)에 사용되는 바와 같은 32G 바늘을 통해 더욱 양호하게 이동할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이에 의해, 의사에게는 발포체 제조의 일관성 또는 제조된 발포체의 안전성을 희생시킴이 없이 발포체의 체적, 밀도 또는 농도를 선택하고 조절할 수 있는 융통성이 제공된다.
적절한 발포성 액체는 당업자에게 널리 공지되어 있으며, 경화 발포체를 제조할 때, 발포성 액체는 전형적으로 많은 국가에서 사용이 승인되고 폭넓게 이용 가능함에 따라서 폴리도칸올 또는 테트라데실황산나트륨(STS)의 용액이다. 전형적으로, 이러한 경화제 액체는 0.1% 내지 5%(w/v), 바람직하게는 0.25% 내지 3%의 폴리도칸올의 수용액으로서 제공된다. 특정 용도에서, 예를 들어, 대복재 정맥(great saphenous vein)(GSV)의 부전증을 치료하기 위하여, 경화제 액체는 1%(w/v) 폴리도칸올이다.
대안적으로, 발포체는 혈액이 치료제 전달의 매개체로서 사용될 수 없는 다양한 질병의 치료시에 또는 제제가 좁은 치료 범위(therapeutic window)를 가지며 최대 효능이 목표 부위에 가능한 근접하여 최소 가능한 투여량이 필요한 경우에 치료제를 전달하도록 사용될 수 있으며, 예를 들어 발포체에 항염증제(antiinflammatories) 또는 코르티코스테로이드(corticosteroids)를 주사하는 것은 전신 투여(systemic administration)를 만들 수 있는 위장관 위험(gastrointestinal risk)을 감소시킬 수 있다. 발포체에서의 치료제의 전달은 예를 들어 허혈성 사지에 대한 혈관 확장제 투여, 농양이나 국소 감염에 대한 항생제, 화학 요법 또는 항바이러스제 투여 또는 국소 마취 투여와 같은 치료제가 요구되는 장기적인 노출의 경우에 또한 유익하다. 발포체는 예를 들어 항균제의 전신 투여에 의해 만족스러운 결과를 얻는 것이 곤란한 손발톱병(onychomycosis)을 포함하는 구분된 상태(compartmental conditions) 내로의 치료제의 전달에 또한 적합하다. 발포체로 투여될 수 있는 치료제의 예는 혈관 확장제(vasodilators), 심혈관 약물(cardiovascular drugs), 항균제, 항염제, 항생제, 화학 요법제(chemotherapeutic agents), 술폰아미드(sulphonamides), 세포 분열제(cytostatics), 마취제, 항염증제, 프로스타글란딘(prostaglandins), 코르티코스테로이드, 호르몬, 항바이러스제 및 섬유소 용해제(fibrinolytics)를 포함한다. 이러한 치료제는 불활성 발포제를 포함하는 발포체에서 전달될 수 있다.
혈관 구조(vasculature)에서 용인되는 임의의 가스는 당업계에서 널리 공지된 바와 같이 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다. 질소 및/또는 실내 공기는 특정 용도에서 용인될 수 있지만, 산소, 이산화탄소, 헬륨, 제논 및 이러한 가스의 혼합물과 같은 가스가 특히 적합하다. 산소, 이산화탄소, 및 산소와 이산화탄소의 혼합물이 바람직하다. 산소가 적혈구의 헤모글로빈에 쉽게 흡수되고 이산화탄소가 혈액에 쉽게 용해되기 때문에, 이러한 가스는 특히 잘 용인된다. 바람직하게는, 사용된 가스 또는 가스 혼합물은 가스 색전증의 위험을 감소시키도록 0.8% 미만의 질소를 함유한다. 선택적으로, 치료제는 발포체에서의 전달에 의해 적절한 위치와 접촉으로 유지될 수 있는 가스 그 자체일 수 있으며, 예를 들어 산소는 사지의 혐기성 세균 또는 심각한 허혈에 의해 만들어진 기종 괴저(gaseous gangrenes)를 치료하도록 발포체로 투여될 수 있다.
발포체 제조 구조물은 각각의 흐름을 방해 및/또는 제한하는 것에 의해 발포체를 형성하도록 액체와 가스를 조합하기 위한 수단을 제공한다. 발포체 제조 구조물은 그 안으로 전달된 실질적으로 모든 액체 및 가스가 난류를 생성하고 내부에서 혼합하도록 배열된 일련의 개구를 통과하도록 배열된다. 상기 구조물은 액체 및 가스가 통과하는 단면적 1㎛2 내지 10㎟, 바람직하게는 10㎛2 내지 5㎟, 더욱 바람직하게는 50㎛2 내지 2㎟의 적어도 하나의 통로를 한정하는 요소를 포함할 수 있다. 통로 또는 통로들의 최대 치수는 바람직하게는 0.1㎛ 내지 2㎜, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 1㎜, 더욱 바람직하게는 2㎛ 내지 500㎛, 여전히 더욱 바람직하게는 3㎛ 내지 100㎛, 한층 더욱 바람직하게는 5㎛ 내지 20㎛이다. 통로 또는 통로들은 바람직하게는 하나 이상의 그물망, 스크린 또는 소결체를 포함하는 적어도 하나의 요소에 의해 제공된다. 구조물은 2개 이상, 이상적으로 3, 4, 5 또는 6개의 이러한 요소를 포함할 수 있어서, 구조물 내로 전달되는 모든 액체는 구조물에 전달되는 모든 가스와 결합되고, 이에 의해 요구되는 밀도 또는 농도의 발포체가 형성되는 것을 보장한다. 바람직하게는, 상기 요소는 액체 및 가스 흐름의 방향으로 0.1㎜ 내지 10㎜, 바람직하게는 0.5㎜ 내지 5㎜만큼 이격된다. 하나의 특정 실시형태에서, 구조물은 개방 단부형 폴리프로필렌 케이싱 내에 홀딩된 4개의 나일론 66 그물망의 형태를 하는 4개의 요소를 포함한다. 이러한 그물망은 전형적으로 6㎜의 지름을 가지며, 5㎛의 기공으로 만들어진 14%의 개구 면적을 가지며, 그물망은 3.5㎜ 이격된다.
발포성 액체는 가스의 전달과 관계없이 발포체 제조 구조물에 전달된다. 이러한 것은 액체 및 가스가 개별적이고 독립적으로 제어 가능한 구동력에 의해 발포체 제조 구조물에 전달된다는 것을 의미한다. 발포체 제조 구조물로의 이러한 전달은 예를 들어 액체의 압력원의 사용을 포함하는 독립적인 전달을 허용하는 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다. 유익하게, 이러한 것은 복잡한 엔지니어링 또는 가동부를 요구함이 없이 독립적인 전달을 허용한다. 특정 실시형태에서, 액체는 펌프에 의해 발포체 제조 구조물에 독립적으로 전달될 수 있다. 이러한 것은 사용자가 액체 압력의 모니터링을 요구함이 없이 전달되는 액체의 체적을 직접 제어하는 것을 가능하게 함으로써 필요하다. 펌프는 전달되는 액체와 직접 접촉하지 않는 연동 펌프일 수 있다. 이러한 것은 펌프에 직접 접촉하지 않음에 따라서 액체 및 발포체 오염의 위험이 적다. 바람직하게는, 펌프는 정량 펌프(volumetric pump)이다. 인슐린 펌프 시스템에서 사용되는 것과 같은 정량 펌프는 모든 펌프 행정을 이용하여 사전 결정된 체적의 액체를 전달하며, 그러므로 이러한 펌프는 액체의 전달 동안 사용자에 의한 매우 정확한 제어를 가능하게 한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 정량 펌프의 예는 EP1677859에서 펌프 모듈로서 제공된다.
가스는 전달되는 가스의 체적을 사용자가 제어하는 것을 가능하게 하는 임의의 적절한 수단에 의해 발포체 제조 구조물에 전달될 수 있다. 이러한 것은 필요로 하는 밀도를 가지는 발포체를 사용자가 제조할 수 있는 것을 보장한다. 바람직하게는, 전달되는 가스의 조성 및 체적이 정확하게 제어될 수 있도록, 가스는 밀봉 도관을 통해 전달된다. 가스는 정량 펌프에 의해 전달될 수 있다. 이러한 것은 가스의 전달 동안 사용자에 의한 매우 정확한 제어를 가능하게 한다. 바람직하게는, 가스는 압력 하에서 발포체 제조 구조물에 전달된다. 이러한 것은 본 발명의 방법에서 압축 의료용 가스 실린더의 사용을 허용하고, 이러한 것은 사용자에게 다수의 이점을 제공한다. 이러한 가스 실린더는 특정 의학적 용도를 위해 한정된 가스 혼합물을 수용하며, 이러한 실린더는 임상 환경에서 사용하기 위한 가스를 제공하는 가장 효율적인 방식을 제공하며, 이러한 실린더는 사용자가 비교적 작은 공간에 다량의 가스를 저장하는 것을 가능하게 한다. 압축 가스 실린더는 전형적으로 매우 높은 압력의 가스를 수용한다. 가스의 전달은 밸브 또는 가스 압력 조절기에 의해 제어될 수 있다. 이러한 것은 사용자의 건강을 위험하게 하지 않는 안전한 조건에서 방법이 수행되는 것을 보장한다. 특정 실시형태에서, 가스는 0.9 bar 내지 2.0 bar의 절대 압력으로 전달된다. 이러한 것은 안전한 가스 압력을 제공하는 한편, 발포체를 제조하도록 발포체 제조 구조물에 가스가 효과적으로 전달되는 것을 보장한다.
본 발명의 방법에서, 발포체 제조 구조물에 액체 및 가스의 연속적인 전달을 제공하는 것이 유익하다. 이러한 것은 액체와 가스의 연속적인 결합을 가능하게 하여서, 불충분하게 혼합된 액체 및 가스의 국부적인 풀링(localised pooling)을 피하기 위해 액체와 가스가 작은 증분(small increment)으로 완전하게 결합되는 것을 보장하는 것에 의해 일정한 발포체 제조가 달성된다. 사용자는 특정 징후를 치료하도록 적절한 특성을 가지는 필요로 하는 체적의 발포체를 제조하도록 적합한 액체 유량 및 가스 유량을 선택할 수 있다. 액체는 2㎖/분 내지 15㎖/분, 바람직하게는 5㎖/분 내지 10㎖/분의 유량으로 전달될 수 있다. 이러한 것은 연동 펌프 및 정량 펌프를 포함하는 상업적으로 이용 가능한 펌프의 파라미터 내에서 충분히 빠른 속도로 발포체의 제조를 허용함에 따라서 유익하다. 가스는 필요한 특성을 가지는 발포체의 제조를 가능하게 하도록 적절한 유량으로 전달될 수 있다. 전형적인 가스 유량은 7㎖/분 내지 75㎖/분이다. 이러한 것은 상업적으로 이용 가능한 펌프의 작동 파라미터 내에서 발포체의 연속적인 제조를 허용한다. 바람직하게는, 발포체 제조 구조물에 전달되는 가스 대 액체의 체적비는 10:1 내지 4:1이다. 이러한 것은 사용자가 액체의 상대적인 양을 결합된 것으로서 제어하는 것, 그러므로 치료 조성물로서 효과적인 발포체를 제조하는 것을 가능하게 한다. 바람직하게는, 본 발명의 방법을 사용하여 제조된 발포체의 밀도는 0.07g/㎖ 내지 0.19g/㎖, 바람직하게는 0.09g/㎖ 내지 0.16g/㎖이다.
제2 양태에서, 본 발명은, 발포체를 제조하도록 내부에서 액체 및 가스가 결합되며, 액체 및 가스를 위한 입구 및 발포체를 위한 출구를 포함하는 발포체 제조 구조물; 상기 입구와 연통하는 액체 경로; 및 상기 입구와 연통하는 가스 경로를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스에 있어서, 상기 액체 경로는 상기 가스 경로를 통한 가스 전달과 관계없이 상기 액체 경로를 통하여 액체를 전달하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 디바이스를 제공한다.
제2 양태는 제1 양태의 방법이 수행될 수 있는 디바이스를 제공한다. 액체 및 가스는 독립적으로 발포체 제조 구조물에 전달되며, 이러한 것은 발포체를 제조하도록 결합된 액체 및 가스의 비율을 사용자가 조절하는 것을 가능하게 한다. 디바이스의 배열은 전술한 제1 양태의 방법의 모든 이점을 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 가스 전달 유량을 일정하게 유지하면서 액체 전달 유량을 증가시키거나 감소시키는 것에 의해, 가스의 전달과 관계없이 발포체 제조 구조물로의 액체의 전달을 조절하는 것은 필요에 따라 발포체의 특성의 조절을 가능하게 한다. 추가적으로, 예를 들어 액체의 대안적인 공급원의 대체 또는 공급원으로의 전환에 의해 액체의 독립적인 전달의 조절은 필요에 따라 발포체의 특성 및/또는 농도의 조절을 가능하게 한다.
발포체 제조 구조물은 전술한 바와 같이 각각의 흐름을 방해 및/또는 제한하는 것에 의해 발포체를 형성하도록 액체 및 가스를 결합하기 위한 수단을 제공한다. 구조물은 발포체를 제조하도록 액체 및 가스가 결합되는 발포체 제조 구조물의 내부 내로 액체 및 가스의 독립적인 전달을 가능하게 하는, 액체 및 가스를 위한 입구를 제공한다. 바람직하게는, 액체 및 가스는 단일 입구를 통해 구조물에 독립적으로 전달된다. 이러한 것은 발포체를 제조하도록 구조물 내에서 결합되기 전에 액체 및 가스의 혼합을 가능하게 하며, 이러한 것은 발포체 형성을 도울 수 있다. 대안적으로, 액체 및 가스를 위한 입구는 예를 들어 별도의 입구를 포함하는 다수의 입구를 제공할 수 있으며, 액체 및 가스는 이러한 입구를 통해 발포체 제조 구조물 내로 별개로 전달된다. 이러한 것은 액체 및 가스가 보다 큰 체적으로 또는 증가된 유량으로 또는 크게 다른 압력으로 구조물 내로 도입되는 경우에 바람직할 수 있다. 추가적으로, 액체 및 가스를 위한 별도의 입구는 발포체를 제조하도록 결합되기 전에 혼합이 회피되는 경우에 바람직할 수 있다. 구조물은 또한 발포체를 위한 출구를 제공한다. 출구는 경화 치료에 사용하기 위해 구조물 내에서 액체 및 가스의 결합에 의해 제조된 발포체의 제거를 가능하게 한다. 바람직하게는, 출구는 주위 대기압이며, 이러한 것은 추가의 액체 및 가스가 입구를 통해 독립적으로 전달됨에 따라서 발포체가 단순한 체적 변위에 의해 구조물을 떠나도록 허용된다.
액체 경로는 발포체 제조 구조물의 입구에 액체를 전달하기 위한 도관을 포함한다. 전형적으로, 이러한 도관은, 전달될 뿐만 아니라 생체 적합성인 액체에 대해 불투과성 및 불활성인 의료용 중합체 튜브를 포함한다. 바람직하게는, 도관은 비탄성적이다. 이러한 것은 도관이 본질적으로 디바이스의 정상 작동 압력 하에서 변형되는 것에 저항한다는 것을 의미한다. 특정 실시형태에서, 도관은 변형 가능한 부분을 포함한다. 이러한 변형 가능 부분은 외부 기계적 수단, 예를 들어 경로를 통해 발포체 제조 구조물에 전달되도록 액체를 구동하기 위해 도관의 그 부분을 변형시킬 수 있는 연동 펌프와의 결합을 허용한다. 이러한 배관에 적합한 재료는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 실리콘, 폴리염화비닐(PVC), 및 라텍스 고무를 포함한다. 적합한 튜브 치수는 전달될 액체의 체적에 기초하여 결정될 수 있지만, 전형적으로 2㎜ 내지 10㎜ 내경의 범위 내에 있다. 바람직하게는 내경은 4㎜ 내지 6㎜이다.
상기 디바이스는 액체 경로 내로 액체의 도입을 위해 배열된 발포성 액체의 공급원을 더 포함할 수 있다. 이러한 것은 별도의 용기로부터의 액체로 디바이스를 충전하는 필요성을 피하는 것에 의해 디바이스의 사용을 단순화한다. 액체의 공급원은 밀봉 용기일 수 있다. 이러한 것은 살균 환경이 디바이스 내의 액체를 위해 유지되는 것을 가능하게 한다. 적절한 밀봉 용기의 예는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 스크루 상부 부착물 또는 약병 스파이크(vial spike)를 통해 디바이스에 연결될 수 있는 앰플(ampoules), 카풀(carpoules) 또는 전통적인 약병(pharmaceutical vial)을 포함한다. 선택적으로, 발포성 액체의 공급원은 사전 충전된 주사기일 수 있다.
액체 경로는 가스 경로를 통한 가스 전달과 관계없이 액체 경로를 통해 액체를 전달하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 수단은 가스 전달과 관계없이 작동하면 발포체 제조 구조물에 액체를 전달하는데 적합한 임의의 형태일 수 있다. 이러한 독립적인 작동은 액체를 전달하기 위한 독립적인 또는 별도의 힘의 준비를 포함할 수 있으며, 또한 이러한 힘의 독립적인 또는 별도의 제어 또는 프로그래밍을 포함할 수 있다. 이러한 수단은 액체 경로 내로 액체의 도입을 위해 배열된 발포성 액체 공급원의 가압화를 위한 시스템일 수 있다. 액체 공급원의 가압은 중요한 기계 장비 또는 가동 부분들의 포함을 요구함이 없이 액체 전달을 제공한다. 바람직하게는, 액체 경로를 통해 액체를 전달하기 위한 수단은 펌프, 예를 들면 연동 펌프이다. 가장 바람직하게는, 펌프는 정량 펌프이다. 액체를 전달하기 위한 수단으로서 펌프 또는 정량 펌프의 사용은 본 발명의 제1 양태의 방법에서 펌프의 사용에 대해 전술한 모든 이점을 전달한다. 디바이스는 또한 펌프를 구동하도록 배열된 모터를 포함할 수 있다. 이러한 모터는 펌프를 구동할 수 있는 임의의 디바이스이며, 펌프와 기계적으로 또는 자기적으로 결합되는 모터를 포함할 수 있다. 펌프의 결합은 예를 들어 직접적으로(즉, 모터가 펌프를 직접 접촉하는) 또는 간접적으로(예를 들어, 모터가 중간 구조물을 통해 펌프를 접촉하는) 예를 들어 구동 트레인을 통할 수 있다. 디바이스 내에서의 펌프의 포함은 디바이스가 자체 수용되는 것을 가능하게 하고, 사용하기 위해 외부 모터가 디바이스에 부착될 필요가 없음에 따라서 액체 전달의 제어를 단순화한다.
선택적으로, 액체 경로는 일방향 밸브 또는 배압 밸브를 포함한다. 이러한 것은 액체 경로 내의 액체의 환류(reflux) 또는 역류를 방지한다. 환류의 방지는 디바이스가 사용되는 동안 액체 공급원이 변경되는 것을 가능하게 한다는 점에서 특히 중요하다. 밸브는 액체 경로에서의 임의의 지점에 위치될 수 있지만, 바람직하게는 밸브는 액체를 전달하기 위한 수단과 발포체 제조 구조물 사이에 위치된다는 것이 이해될 것이다.
가스 경로는 발포체 제조 구조물의 입구에 가스를 전달하기 위한 도관을 포함한다. 전형적으로, 이러한 도관은, 전달될 뿐만 아니라 생체 적합성인 액체에 대해 불투과성 및 불활성인 의료용 중합체 튜브를 포함한다. 도관은 비탄성적이다. 이러한 것은 도관이 본질적으로 디바이스의 정상 작동 압력 하에서 변형되는 것에 저항한다는 것을 의미한다. 이러한 것은 확장 또는 변형된 도관 내에서 가스가 보유됨이 없이 사용자가 압력 하에서 발포체 제조 구조물에 가스를 전달하는 것을 허용한다. 이러한 배관에 적합한 재료는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 실리콘, 폴리염화비닐(PVC), 및 라텍스 고무를 포함한다. 적합한 튜브 치수는 전달될 액체의 체적에 기초하여 결정될 수 있지만, 전형적으로 2㎜ 내지 10㎜ 내경의 범위 내에 있다. 바람직하게는 내경은 4㎜ 내지 6㎜이다.
디바이스는 가스 경로 내로 가스의 도입을 위해 배열된 가스의 공급원을 더 포함할 수 있다. 이러한 것은 별도의 용기로부터의 가스로 디바이스를 충전할 필요성을 피하는 것에 의해 디바이스의 사용을 단순화한다. 가스의 공급원은 압축 가스 또는 가스를 대기압으로 수용할 수 있다. 바람직하게는, 가스의 공급원은 압축 가스 실린더이다. 이러한 가스 실린더는 특정 의료용 용도를 위한 한정된 가스 혼합물을 수용하도록 제공될 수 있으며, 이러한 실린더는 임상 환경에서 사용하기 위한 가스를 제공하는 가장 효율적인 방식을 제공하며, 이러한 실린더는 사용자가 비교적 작은 공간에 다량의 가스를 저장하는 것을 가능하게 한다. 압축 가스 실린더는 전형적으로 매우 높은 압력으로 가스를 수용한다. 압축 가스 실린더의 사용은 가스를 발포체 제조 구조물에 전달하고 발포체를 제조하도록 액체 및 가스의 결합을 구동하는 위치 에너지(potential energy)를 추가로 제공한다. 가스의 전달은 밸브 또는 가스 압력 조절기에 의해 제어될 수 있다. 조절기는 안전하고 발포체를 제조하는데 충분한 적절한 압력으로 가스가 가스 경로로 도입되는 것을 보장한다. 밸브는 액체 경로 내에서의 가스 또는 액체의 환류 또는 역류를 방지한다. 환류의 방지는 디바이스가 사용되고 있는 동안 가스 실린더의 변경을 허용하는데 유익하다. 바람직하게는, 가스의 전달은 가스 압력 조절기 및 밸브에 의해 제어된다.
선택적으로, 가스 경로는 펌프, 예를 들어 연동 펌프를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는, 펌프는 정량 펌프이다. 가스를 전달하기 위해 펌프 또는 정량 펌프의 사용은 본 발명의 제1 양태의 방법에서 펌프의 사용에 대해 전술한 모든 이점을 제공한다. 디바이스는 또한 펌프를 구동하도록 배열된 모터를 포함할 수 있다. 이러한 모터는 기계적으로 또는 자기적으로 펌프와 결합될 수 있다. 펌프의 결합은 예를 들어 직접적으로(즉, 모터가 펌프를 직접 물리적으로 접촉하는) 또는 간접적으로(예를 들어, 모터가 펌프를 물리적으로 접촉하지 않는), 예를 들어 자기적으로 또는 구동 트레인을 통할 수 있다. 디바이스 내에서의 펌프의 포함은 디바이스가 자체 수용되는 것을 가능하게 하고, 사용하기 위해 외부 모터가 디바이스에 부착될 필요가 없음에 따라서 가스 전달의 제어를 단순화한다.
선택적으로, 가스 경로는 가스 살균 필터를 포함한다. 이러한 것은 발포체 제조 구조물에 진입하는 가스가 임상 용도를 위한 발포체의 제조에 요구됨에 따라서 무균인 것을 보장한다.
디바이스는 발포체 경로에 의해 발포체를 위한 출구에 연결된 발포체 포트를 더 포함할 수 있다. 발포체 경로는 출구와 발포체 포트 사이에 도관을 제공하여서, 발포체 제조 구조물에서 제조된 발포체가 디바이스의 사용자에 의한 수집을 위해 발포체 포트에 전달된다. 발포체는 디바이스로의 주사기 또는 카테터와 같은 표준 의료 디바이스의 연결을 가능하게 한다. 바람직한 실시형태에서, 발포체 포트는 표준 주사기 루어 슬립(standard syringe Luer slip)과 결합하는데 적합하다.
발포체 경로는 선택적으로 발포체 조정 구조물(foam conditioning structure)을 포함할 수 있다. 발포체 조정 구조물은 발포체 제조 구조물에 제공되는 것과 유사한 다수의 추가 요소를 제공한다. 이러한 추가 요소를 발포체가 통과하는 것은 발포체 내의 기포 크기 분포가 제한되고 큰 기포가 제거되는 것을 보장한다. 발포체 조정 구조물은 출구에 근접하여 또는 발포체 포트에 근접하여 또는 발포체 경로의 2개의 단부 사이의 임의의 지점에 위치될 수 있다.
디바이스가 사용하기 전과 사용 사이에 데드 스페이스 또는 공기를 수용하여서, 발포체 제조 구조물로의 액체 및 가스의 초기 전달이 의도된 사양을 벗어난 초기 발포체의 제조로 이어질 수 있으며, 이러한 초기 발포체를 버리는 것이 필요할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 선택적으로, 디바이스는 폐기물 챔버를 포함할 수 있다. 폐기물 챔버는 발포체 경로와 연통하며, 이러한 초기 발포체를 유지하여 환자에게 투여되지 않도록 배열된다. 전형적으로, 폐기물 챔버는 공기로 환기되고, 초기 발포체는 밸브의 개방에 의해 폐기물 챔버 내로 전환될 것이다. 대안적으로, 초기 발포체는 폐기물 챔버 내로 흐르고, 발포체의 흐름은 그런 다음 폐기물 챔버로 들어가는 것을 방지하는 압력 감지 밸브에 의해 발포체 경로로 전환된다. 대안적으로, 폐기물 챔버로 들어가는 초기 발포체에 의해 극복되어야만 하는 압력은 발포체가 발포체 경로를 통과하도록 극복해야만 하는 압력보다 낮다.
바람직하게는, 디바이스는 주요 구성 요소가 일회용 카트리지, 소비재 또는 카세트로서 제공되도록 발포체에 제공된다. 일회용 배열은 디바이스 사용을 최적화하고, 발포체를 제조할 때 사용자 에러의 가능성을 감소시킨다. 추가적으로, 일회용 사용은 발포체 농도의 조절을 보다 용이하고 안전하게 만드는 것에 의해 사용자에게 제공되는 융통성을 향상시킨다. 그 가장 간단한 형태에 있어서, 이러한 일회용품은 액체 및 가스를 위한 입구 및 발포체를 위한 출구, 가스 경로, 및 펌프를 포함하는 액체 경로를 가지는 발포체 제조 구조물을 포함한다. 펌프는 저렴한 비용으로 제공될 수 있으며, 이러한 일회용품의 사용은 필요한 특성을 가지는 발포체를 제조하는데 있어서 사용자 융통성을 제공한다. 일회용품은 또한 액체의 공급원을 포함할 수 있다. 이러한 배열은 액체로 디바이스를 충전할 필요성을 제거하고, 액체가 그 디바이스에서 사용하기 위해 무균 상태로 제공된다는 것을 아는 사용자 안전을 제공한다. 액체의 공급원은 액체 경로와 연통하여 제공될 수 있거나 또는 밀봉될 수 있으며, 경로에 액체를 제공하도록 활성화를 요구한다. 이러한 활성화는 예를 들어 약병 스파이크의 전개에 의해 밀봉을 파괴할 수 있거나 또는 나사 결합 수단과 결합될 수 있다. 액체의 밀봉된 공급원의 활성화는 사용자가 공급원의 개방 날짜를 기록하는 것을 가능하게 하고, 그러므로 제품의 사용 수명을 보다 정확하게 결정한다.
추가로, 일회용품은 발포체 경로에 의해 발포체를 위한 출구에 연결된 발포체 포트를 포함할 수 있다. 이러한 것은 발포체에 직접 접촉하는 모든 구성 요소가 사용 후에 폐기될 수 있도록 사용자가 일회용품으로부터 발포체를 직접 인출하는 것을 가능하게 하고, 그러므로 발포체 오염의 위험을 제거한다.
선택적으로, 일회용품은 발포체 경로와 연통하는 폐기물 챔버를 포함할 수 있다. 이러한 것은 초기 작동 시에 제조된 폐기 발포체 또는 가스를 수동으로 버릴 필요성을 제거하는 것에 의해 사용자를 위한 사용을 단순화한다. 바람직하게는, 발포체 경로는 폐기물 챔버와의 연통을 제어하는 폐기물 밸브를 포함한다. 이러한 것은 버려지는 폐기물의 양의 신뢰 가능한 제어를 가능하게 하며, 사용 가능한 발포체가 폐기되지 않는 것을 보장한다.
선택적으로, 가스 경로는 예를 들어 펌프 또는 가스 살균 필터를 포함하는 추가 구성 요소를 또한 포함할 수 있다. 가스 경로에 펌프를 포함시키는 것은 사용자가 발포체 제조 구조물로의 가스의 전달 유량을 보다 밀접하게 제어하는 것을 가능하게 한다. 가스 살균 필터의 포함은 사용자가 가스 공급원을 드물게 변경하는 것을 가능하게 하는 한편, 가스가 발포체 제조 구조물로의 전달시에 살균되는 것을 보장한다. 바람직하게는, 가스 경로는 펌프 및 가스 살균 필터를 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 일회용품은 액체 및 가스를 위한 입구 및 발포체를 위한 출구, 가스 경로, 펌프를 포함하는 액체 경로, 액체의 공급원, 발포체 경로에 의해 발포체를 위한 출구에 연결된 발포체 포트, 및 발포체 경로와 연통하는 폐기물 챔버를 가지는 발포체 제조 구조물을 포함한다.
바람직하게는, 일회용 카트리지, 소비재 또는 카세트는 가스 경로를 통한 가스 전달과 관계없이 액체 경로를 통해 액체를 전달하는 수단을 제어하는 내구적 기계(durable machine)와 결합하는 것에 의해 발포체를 제조하도록 사용된다. 이러한 것은 단일 기계를 이용한 임상 시에 다양한 발포체를 제조하기 위하여 이러한 일회용 디바이스들 사이를 스위칭할 수 있는 사용자를 위한 융통성을 제공한다. 바람직한 실시형태에서, 일회용 카트리지, 소비재 또는 카세트는 기계 내에서 적절하게 설계 제작된 인터페이스로 이를 밀어넣는 사용자에 의해 형성된 기계적인 간섭 끼워맞춤에 의해 기계와 결합된다. 이러한 메커니즘은 일회용품의 설치 및 제거를 단순화하여서, 사용자가 필요할 때 일회용품을 신속하고 용이하게 교체하거나 변경할 수 있다. 일회용 카트리지, 소비재 또는 카세트는 결합 메카니즘의 록킹에 의해 기계와 결합될 수 있다. 이러한 것은 사용하고 있는 동안 기계로부터 카세트의 의도하지 않은 제거를 방지하고, 이에 의해 발포체를 제조하는데 있어서 안전성을 향상시킨다.
이러한 내구적 기계/일회용 카세트 포맷에서, 기계는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 제어 유닛은 발포체 제조 구조물에 액체를 전달하기 위한 수단을 제어하고, 그러므로 디바이스를 사용하여 제조된 발포체의 특성을 제어한다. 제어 유닛은 기계적 구성 요소, 예를 들어 액체 경로를 통한 액체 전달의 기간을 제어하는 타이머일 수 있다. 이러한 것은 사용자가 디바이스를 사용하여 발포체 제조를 제어하는 간단하고 저렴한 방식을 제공한다. 바람직하게는, 제어 유닛은 컴퓨터화되고, 예를 들어 액체 경로를 통해 액체를 전달하는 펌프의 속도를 직접 조절하는 컴퓨터화된 구성 요소이다. 이러한 것은 사용자가 발포체 제조를 제어하는 것을 가능하게 하는 한편, 타이머 제어 유닛이 부과할 수 있는 잠재적인 체적 한계 또는 제한을 피하는 세련된 제어 메커니즘을 제공한다. 보다 바람직하게는, 제어 유닛은 CPU를 포함한다.
기계는 발포체 경로에서의 기포 크기 분포를 측정하도록 구성된 기포 치수 측정기(bubble-sizer)를 포함할 수 있다. 이러한 것은 사용자에게 적합한 기포 크기 분포를 확인해 줄 수 있을 뿐만 아니라 제조된 발포체가 요구된 사양 내에 있지 않으면 경고를 제공할 수 있다. 선택적으로, 기포 치수 측정기는 기포 크기를 결정하기 위해 열 요소, 광학 요소, 저항성 요소, 용량성 요소, 초음파 요소 또는 카메라를 포함한다. 바람직하게는, 발포체 모니터링 수단은 카메라를 포함한다. 이러한 카메라 기포 치수 측정기의 작동은, 크기 결정이 수행된 발포체 경로의 일부가 카메라의 시야를 통해 단일 기포의 통행을 허용하도록 반투명하고 충분히 작은 내경이라는 것을 요구한다. 이러한 것은 기포 크기 결정을 위한 간단하고 직접적인 광학 시스템을 제공한다. 바람직하게는, 기포 치수 측정기의 작동은 제어 유닛에 의해 제어된다. 이러한 것은 작동의 자동화를 가능하게 하고, 기계 내에서 자동 발포체 품질 모니터링의 가능성을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 지금 추가로 설명될 것이다:
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 방법에 따라서 발포체를 제조하는데 필요한 주요 구성 요소의 개략도;
도 2는 본 발명의 방법에 따라서 발포체를 제조하는데 사용될 수 있는 구성 요소의 조합의 개략도;
도 3은 내구적 기계에 제공될 수 있는 추가 구성 요소와 결합되는 도 2의 구성 요소의 조합으로부터의 개략도;
도 4는 액체 유량의 그래프를 도시한다: 본 발명의 디바이스를 사용하여 얻어진 발포체 밀도에 대한 가스 유량 비. 사용된 데이터는 표 2로부터 표 형식으로 표시되며;
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 디바이스를 사용하여 각각 0.11g/㎖, 0.12g/㎖, 0.13g/㎖ 및 0.14g/㎖의 밀도를 가지는 발포체의 제조를 위한 가스 유량에 대한 액체 유량의 그래프를 도시한다. 사용된 데이터는 표 2에 표 형식으로 표시되며;
도 6은 본 발명에 따른 디바이스의 단면도; 및
도 7은 도 6의 디바이스를 통합하는 본 발명에 따른 디바이스의 단면도.
실시예
도 1a 및 도 1b는 액체 및 가스를 위한 입구(5) 및 발포체를 위한 출구(6)를 가지는 발포체 제조 구조물(4)이 도시된 본 발명의 주요 구성 요소의 개략도를 도시한다. 액체 경로(1)는 입구(5)와 연통하고, 가스 경로(2)는 별도의 입구(5)와 연통한다. 펌프(3)는 액체 경로(1) 내에 제공된다.
디바이스는 본 발명에 따른 발포체를 제조하는데 필요한 구조적 특징의 최소 조합을 포함하며, 그러므로, 펌프(3)를 구동하고 액체 및 가스의 공급원들을 제공하는 기계와 조합하여 일회용 디바이스로서 사용하는데 특히 적합하다.
도 2는 액체 경로(10) 및 가스 경로(20)가 액체 및 가스(도면에서 식별되지 않음)를 위한 별도의 입구를 통해 발포체 제조 구조물(31)과 연통하는, 발포체를 제조하는데 사용될 수 있는 구성 요소의 조합의 개략도를 도시한다. 이러한 예에서, 발포체 제조 구조물(31)은 메쉬 적층체를 포함한다. 액체 경로(10) 및 가스 경로(20)는 각각 실리콘 배관을 포함한다.
가스는 외부 가압 가스 공급원(도시되지 않음)과 가스 커넥터(21) 사이의 라인에 배열된 외부 가스 압력 조절기(도시되지 않음)에 의해 제어되는 압력으로 가압 가스 공급원(도시되지 않음)으로부터 가스 커넥터(21)를 통하여 가스 경로(20)에 제공된다.
가스 경로(20)를 통한 가스 통행은 개방 또는 폐쇄될 수 있는 가스 밸브(22)에 의해 제어된다. 가스 밸브(22)가 디바이스의 사용 동안 개방될 때, 발포체 제조 구조물(31)에 제공된 가스가 무균인 것을 보장하도록 가스는 가스 필터(23)를 통과한다. 살균 가스는 가스 펌프(24)에 의해 가스 경로(20)를 통하여 발포체 제조 구조물(31)에 전달된다. 가스 펌프(24)는 각각의 펌프 행정을 이용하여 20㎕의 가스를 추진하는 정량 펌프이다. 발포체 제조 구조물(31)에 필요한 체적의 가스를 전달하도록 가스 펌프(24)의 작동 속도 또는 빈도에 대한 조절이 만들어질 수 있다.
압력 센서(25)는 가스 펌프(24)로의 진입 시에 및 발포체 제조 구조물(31)로의 진입 시에 가스 압력을 측정하기 위해 가스 경로(20)에 제공된다. 가스 펌프(24) 작동은 전형적으로 발포체 제조 구조물(31)로의 진입 전에 가스 압력을 증가시킨다.
액체는 외부 액체 공급원(도시되지 않음)으로부터 액체 커넥터(11)를 통해 액체 경로(10)에 대기압으로 제공되고, 가스 경로(20) 및 가스 펌프(24)와 관계없이 작동하는 액체 펌프(12)에 의해 액체 경로(10)를 통해 추진된다. 액체 펌프(12)는 각각의 펌프 행정에서 5㎕의 가스를 추진하는 정량 펌프이다. 발포체 제조 구조물(31)에 필요한 체적의 액체를 전달하도록 액체 펌프(12)의 작동 속도 또는 빈도에 대한 조절이 만들어질 수 있다. 배압 밸브(13)는 액체 경로(10)에서 액체 환류를 방지하기 위해 액체 펌프(12)와 발포체 제조 구조물(31) 사이에 위치된다.
액체 및 가스는 발포체 제조 구조물(31)에 독립적으로 전달되고, 여기에서, 액체 및 가스는 혼합되고, 5㎛의 평균 기공 크기를 가지는 일련의 4개의 그물망 필터를 통과하며, 필터는 발포체를 제조하도록 3.5㎜ 내지 3.7㎜만큼 서로 이격된다. 발포체 제조 구조물(31)에서 제조된 발포체는 출구를 통해 발포체 경로(30)로 전달된다. 발포체는 그런 다음 각각 5㎛의 평균 기공 크기를 각각 가지는 4개의 필터의 추가 그물망 적층체를 포함하는 발포체 조정 구조물(33)을 통과하고, 필터는 적층체 내에서 3.5㎜ 내지 3.7㎜만큼 서로 이격된다(Filtertek). 발포체 조정 구조물(33)를 통한 통행은 발포체 조정 구조물(33)를 통과하지 않는 발포체와 비교하여 안정성이 증가된 안정한 상태의 발포체를 산출한다.
최적의 품질의 발포체는 발포체 경로(30)와 폐기물 챔버(35) 사이의 연통을 제어하도록 발포체 경로(30) 내에 배열된 폐기물 밸브(34)를 활성화시키는 것에 의해 디바이스의 초기 작동 시에 제조되는 열등한 품질의 발포체와 분리된다. 폐기물 밸브(34)의 개방은 발포체의 일부가 폐기물 챔버(35) 내로 전환되어 내부에서 보유되는 것을 가능하게 하도록 폐기물 챔버(35)와 발포체 경로(30) 사이의 연통을 허용한다. 최적의 품질의 발포체가 제조되면 폐기물 밸브(34)는 폐쇄되고, 발포체는 사용자에 의한 사용을 위해 발포체 경로(30)를 통해 발포체 포트(36)에 제공된다.
압력 센서(25)는 발포체 제조 구조물(31)로부터 배출시 및 발포체 조정 구조물(33)로부터 배출시의 발포체의 압력을 측정하도록 발포체 경로(30)에 제공된다. 발포체 압력은 발포체 조정 구조물(33)에서 배출시에 주변 압력으로 감소된다.
도 3은 내구적 기계(501)에 제공될 가능성이 있는 추가 구성 요소와 결합되는 일회용품(101)의 형태를 하는 도 2의 구성 요소들의 조합의 개략도를 도시한다. 이러한 개략도에서, 액체 펌프 모터(111) 및 가스 펌프 모터(211)는 발포체 제조 구조물(31)에 액체 및 가스를 독립적으로 전달하도록 액체 펌프(12) 및 가스 펌프(24)를 각각 결합하여 구동하도록 배열되며, 발포체 제조 구조물에서, 액체 및 가스는 도 1에 도시된 바와 같이 발포체를 제조하도록 결합된다. 사용자는 필요로 하는 발포체 사양을 한정하고, 데이터 입력 디바이스(302)를 사용하여 장치를 프로그래밍하며, 데이터 입력 디바이스는 제어 유닛(300)과 전자 통신하도록 배열된 7" 터치스크린 디바이스이다.
제어 유닛(300)은 액체 펌프 모터 컨트롤러(112), 및 액체 펌프(12)와 기계적으로 결합되는 액체 펌프 모터(111)와 전자 통신하도록 배열된 프로그램 가능한 컴퓨터 디바이스이다. 사용자는 액체 펌프 모터(111)를 규정된 속도로 작동시키도록 액체 펌프 모터 컨트롤러(112)에 지시하는 명령을 데이터 입력 디바이스(302)를 통해 제어 유닛(300)에 제공한다. 액체 펌프 모터(111)는 그런 다음 가스 경로(20)를 통한 가스의 전달과 관계없이 액체 경로(10)를 통해 발포체 제조 구조물(31)에 액체를 전달하도록 액체 펌프(12)를 규정된 속도로 구동한다.
제어 유닛(300)은 유사하게 가스 펌프 모터 컨트롤러(212), 및 가스 펌프(24)와 기계적으로 결합되는 가스 펌프 모터(211)와 전자적으로 통신하도록 독립적으로 배열된다. 사용자는 가스 펌프 모터(211)를 규정된 속도로 작동시키도록 가스 펌프 모터 컨트롤러(212)에 지시하는 명령을 데이터 입력 디바이스(302)를 통해 제어 유닛(300)에 제공한다. 가스 펌프 모터(211)는 그런 다음 가스 경로(20)를 통해 발포체 제조 구조물(31)에 가스를 요구된 양으로 전달하도록 가스 펌프(24)를 규정된 속도로 구동한다.
디바이스는 또한 가스 경로(20) 및 발포체 경로(30)에 위치된 압력 센서(25)와 전자 통신하도록 배열된 압력 센서 시스템(221)을 포함한다. 압력 센서 시스템(221)은 아날로그 측정 시스템(222)과 전자 통신하고, 압력 센서(25)로부터 아날로그 측정 시스템(222)으로 압력 판독값을 제공한다. 압력 판독값은 표준화되어 제어 유닛(300)에 제공되고, 제어 유닛에서, 압력 판독값은 저장되고, 그런 다음 데이터 입력 디바이스(302) 상에서 사용자에 의해 모니터링될 수 있다.
장치는 사용자가 데이터 및 정보를 제어 유닛(300)으로부터 다운로드하는 것을 가능하게 하는 데이터 인터페이스(301)를 더 포함한다. 이 예에서, 데이터 인터페이스(301)는 USB 커넥터이다.
표 1은 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 디바이스를 사용하여 다양한 조건 하에서 제조된 발포체의 특징을 기술한다. 사용된 액체는 폴리도칸올의 1 %(w/v) 수용액이었으며, 사용된 가스는 산소(65%) 및 이산화탄소(35%)의 혼합물이었다.
표 2는 도 3에 도시된 바와 같은 구성 요소들의 조합을 포함하는 본 발명의 디바이스를 사용하여 한정된 밀도를 가지는 발포체의 제조를 기술한다. 사용된 액체는 폴리도칸올의 1%(w/v) 수용액이었으며, 사용된 가스는 산소(65%)와 이산화탄소(35%)의 혼합물이었다. 데이터는 도 4 및 도 5a 내지 도 5d에서 그래픽 형태로 제공된다. 이러한 데이터는 발포체의 밀도 및 제조 속도에 영향을 미치는 다양한 조건 하에서 본 발명의 방법 및 디바이스를 사용하여 필요한 특성을 가지는 발포체가 제조될 수 있다는 것을 입증한다.
도 6은 본 발명의 제2 양태에 따른 디바이스의 일회용 구성 요소의 단면도를 도시한다. 가스의 외부 공급원(도시되지 않음)은 가스 경로(20)에 가스를 제공하도록 가스 커넥터(21)와 연통하도록 배열된다. 가스는 가스 펌프(24)에 의해 가스 경로(20)를 통하여 발포체 제조 구조물(31)에 전달된다. 약병의 형태를 하는 액체의 공급원(9)은 액체 경로(10)에 액체를 제공하도록 약병 스파이크의 형태로 액체 커넥터(11)와 연통하도록 배열된다. 액체는 액체 펌프(12)에 의해 액체 경로(10)를 통해 발포체 제조 구조물(31)에 전달된다. 액체 및 가스는 발포체 제조 구조물(31)에서 결합되어 발포체를 제조하고, 발포체는 그런 다음 발포체 경로(30)에 진입한다. 초기의 불량한 품질의 발포체는 발포체 경로(30)와 폐기물 챔버(35) 사이의 연통을 개방하도록 폐기물 밸브(34)를 활성화시키는 것에 의해 디바이스로부터 제거될 임의의 가스와 함께 폐기물 챔버(35)로 전환된다. 폐기물 밸브(34)는 그런 다음 폐쇄되고, 경화 치료에 사용하기 위한 발포체는 발포체 포트(36)로 전달된다.
도 7은 도 6의 일회용 구성 요소(100)가 내구적 기계(500)와 결합되어 발포체를 제조하는 본 발명의 제2 양태에 따른 디바이스의 단면도를 도시한다.
전력은 전원(400)에 전기를 공급하도록 주 입력부(401)를 통해 기계(500)에 공급된다. 전원 스위치(402)는 주 입력부(401)를 통해 디바이스에 전력을 결합(on) 및 결합 해제(off)하기 위해 사용된다. 전원은 제어 유닛(300)에 적절한 전력 공급을 제공하여 디바이스의 작동을 제어한다.
제어 유닛(300)은 액체 펌프 모터(111)를 제어하는 액체 펌프 모터 컨트롤러(112)와 전기 통신한다. 펌프 모터(111)는 액체 경로를 통해 일회용 구성 요소(100) 내의 발포체 제조 구조물 내로 액체를 전달하도록 액체 펌프와 간접적으로 결합되어 이를 구동한다. 펌프 모터(111)와 펌프 사이의 간접적인 결합은 구동 트레인 메커니즘(200)에 의해 중재된다.
가스의 외부 공급원(도시되지 않음)은 가스 밸브(22) 및 가스 압력 조절기(28)를 포함하는 가스 경로(20)에 가스를 제공하기 위해 가스 커넥터(21)와 연통하도록 배열된다. 가스는 도 6에서 도시된 바와 같이 가스 경로(20)를 통해 일회용 구성 요소(100)로 전달된다.
제어 유닛(300)은 가스 펌프 모터(211)를 제어하는 가스 펌프 모터 컨트롤러(212)와 독립적으로 전기 통신한다. 펌프 모터(211)는 가스 펌프와 간접적으로 결합되어 이를 구동하여, 가스 경로를 통해 일회용 구성 요소(100) 내의 발포체 제조 구조물 내로 가스를 전달한다. 펌프 모터(211)와 펌프 사이의 간접적인 결합은 구동 트레인 메커니즘(200)에 의해 중재된다. 구동 트레인 메커니즘(200)은 가스 펌프와의 결합으로부터 독립적으로 액체 펌프의 결합을 중재하고, 이에 의해 일회용 디바이스(100) 내의 발포체 제조 구조물에 액체 및 가스의 독립적인 전달을 제공한다.
사용자는 필요로 하는 발포체 사양을 한정하고, 제어 유닛(300)과 전자 통신하도록 배열된 데이터 입력 디바이스(302)를 사용하여 장치를 프로그래밍한다. 데이터 입력 디바이스(302)를 통한 제어 유닛(300)의 사용자 프로그래밍은 펌프 모터(111, 211)를 규정된 속도로 작동시키도록 모터 컨트롤러(112, 212)에 지시하고, 이에 의해 일회용 구성 요소(100) 내의 발포체 제조 구조물에 액체 및 가스를 전달한다.
가스 펌프 속도#(Hz) 액체 펌프 속도(Hz) 가스 유량(㎖/h) 액체 유량(㎖/hr) 압력*
(bar)		 발포체 절반 수명(s) 발포체 밀도 주사기 충전 시간(s)
6 18 432 324 2.232 149 0.178 65
10 18 720 324 2.216 149 0.113 42
6 12 432 216 2.239 148 0.140 76
6 16 432 288 2.254 148 0.175 66
8 18 576 324 2.214 157 0.133 46
8 10 576 180 1.230 142 0.143 89
8 8 576 144 1.221 156 0.129 88
12 10 864 180 0.638 142 0.191 103
6 8 432 144 2.256 166 0.094 69
# - 20 ㎕ 정량 펌프
◆ - 5㎖ 정량 펌프
* - 가스 펌프 내로 가스의 진입 전에 측정된 압력
밀도
(g/㎖)		 가스 유량 *
(㎖/분)		 액체 유량
(㎖/분)		 액체/가스 비
0.09 27.108 3.6 0.132802
0.09 27.126 3.6 0.132714
0.10 60.15 10.2 0.169576
0.11 45.03 6.6 0.146569
0.11 36.054 6 0.166417
0.11 45.03 6.6 0.146569
0.11 38.448 6 0.156055
0.11 38.376 6 0.156348
0.11 36.036 6 0.1665
0.11 72.252 10.8 0.149477
0.11 54.108 7.2 0.133067
0.11 72.216 10.8 0.149551
0.11 27.054 4.8 0.177423
0.11 36.054 7.08 0.196372
0.11 48 9.72 0.2025
0.11 27.108 4.8 0.177069
0.11 36.09 7.08 0.196176
0.12 36.108 7.08 0.196078
0.12 36 7.08 0.196667
0.12 36.054 7.08 0.196372
0.12 38.4 7.2 0.1875
0.12 38.52 7.2 0.186916
0.12 36.072 7.08 0.196274
0.12 38.496 7.2 0.187032
0.12 43.272 6.6 0.152524
0.12 60 10.2 0.17
0.13 54.072 7.2 0.133156
0.13 38.4 7.2 0.1875
0.13 45.18 8.4 0.185923
0.13 43.452 6.6 0.151892
0.13 45.06 8.4 0.186418
0.13 45.03 8.4 0.186542
0.13 45 8.4 0.186667
0.13 48.072 9.72 0.202197
0.13 48.024 9.72 0.202399
0.13 48 9.72 0.2025
0.13 48.048 9.72 0.202298
0.13 48.09 9.6 0.199626
0.13 48 9.72 0.2025
0.14 48.168 9.72 0.201794
0.14 48.144 9.72 0.201894
0.14 48.03 9.6 0.199875
0.14 43.272 8.4 0.194121
0.14 43.2 8.4 0.194444
0.14 36.108 8.4 0.232635
0.15 36.072 8.4 0.232868
0.16 71.964 14.76 0.205103
0.16 72.072 14.76 0.204795
* - 압력에 대해 표준화된 가스 유량

Claims (34)

  1. 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법으로서,
    발포체를 제조하도록 액체 및 가스가 내부에서 결합되는 발포체 제조 구조물에 발포성 액체 및 가스를 전달하는 단계를 포함하되,
    상기 액체는 상기 가스의 전달과 관계없이 전달되는 것을 특징으로 하는 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액체는 펌프에 의해 전달되는, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 펌프는 정량 펌프인, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스는 정량 펌프에 의해 전달되는, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스는 압력 하에서 전달되는, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  6. 제6항에 있어서, 상기 압력은 0.9 내지 2.0 bar의 절대 압력, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 항에 있어서, 상기 액체는 7㎖/분 내지 10㎖/분의 유량으로 전달되는, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스는 24㎖/분 내지 36㎖/분의 유량으로 전달되는, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 발포체 제조 구조물에 전달되는 액체 대 가스의 체적비는 0.10 내지 0.25인, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제조된 발포체의 밀도는 0.09g/㎖ 내지 0.16g/㎖인, 주사 가능한 발포체를 제조하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 항에 따른 방법에 의해 제조된 주사 가능한 발포체.
  12. 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스로서,
    발포체를 제조하도록 내부에서 액체 및 가스가 결합되며, 상기 액체 및 상기 가스를 위한 입구 및 상기 발포체를 위한 출구를 포함하는 발포체 제조 구조물;
    상기 입구와 연통하는 액체 경로; 및
    상기 입구와 연통하는 가스 경로를 포함하되,
    상기 액체 경로는 상기 가스 경로를 통한 가스 전달과 관계없이 상기 액체 경로를 통하여 액체를 전달하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액체 경로 내로 액체의 도입을 위해 배열된 발포성 액체의 공급원을 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 발포성 액체의 공급원은 밀봉 용기인, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스 경로를 통해 액체를 전달하기 위한 수단은 펌프인, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 펌프는 정량 펌프인, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 펌프를 구동하도록 배열된 모터를 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 항에 있어서, 상기 액체 경로는 일방향 밸브 또는 배압 밸브를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스 경로 내로 가스의 도입을 위하여 배열된 가스의 공급원을 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 가스의 공급원은 압축 가스 실린더인, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  21. 제20항에 있어서, 상기 가스 경로는 가스 압력 조절기를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 가스 경로는 밸브를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  23. 제12항 내지 제22항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스 경로는 펌프를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 펌프는 정량 펌프인, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 펌프를 구동하도록 배열된 모터를 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  26. 제12항 내지 제25항 중 어느 항에 있어서, 상기 가스 경로는 가스 살균 필터를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  27. 제12항 내지 제26항 중 어느 항에 있어서, 발포체 경로에 의해 상기 출구에 연결되는 발포체 포트를 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  28. 제27항에 있어서, 상기 발포체 경로는 발포체 조정 구조물을 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 폐기물 챔버를 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  30. 제12항 내지 제29항 중 어느 항에 있어서, 일회용 카트리지, 소비재 또는 카세트의 형태를 하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  31. 제12항 내지 제30항 중 어느 항에 있어서, 제어 유닛을 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  32. 제30항에 있어서, 상기 제어 유닛은 CPU를 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  33. 제12항 내지 제32항 중 어느 항에 있어서, 상기 발포체 경로에서 기포 크기 분포를 측정하도록 구성된 기포 치수 측정기를 더 포함하는, 주사 가능한 발포체를 제조하기 위한 디바이스.
  34. 제12항 내지 제33항 중 어느 항 항에 따른 디바이스를 사용하여 제조되는 주사 가능한 발포체.
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