KR20200115154A - 기구, 기구 헤드, 적용 시스템 및 방법 - Google Patents

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마르쿠스 엔데어레
안드레아스 페흐
아킴 브로드벡
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에에르베에 엘렉트로메디찐 게엠베하
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Abstract

환자의 조직에 도입되는 물질의 높은 효율을 보장하기 위해, 예컨대 본 발명에 따르면, 환자의 조직에 도입된 세포의 높은 무결성을 보장하기 위해, 축방향(A)으로 제 1 도관(11)의 제 1 개구(12)로부터 재가속 구역(19)으로 제 1 유체(16)를 출력하기 위한 제 1 도관(11)과 축방향(A)으로 상기 재가속 구역(19)에서 상기 제 2 유체(17)를 채널링하기 위한 제 2 도관(14)을 갖는 기구가 제공되어서, 활성 성분들, 예컨대 제 2 유체(17)의 세포는 재가속 구역(19)으로 들어가는 제 1 유체(16)에 의해 재가속 구역(19)에서의 유동의 결과로서 축방향으로 재가속된다. 제 1 및 제 2 도관(11, 14)의 동축방향 구성이 바람직한데, 이는 이렇게 할 때, 제 1 개구(12) 주위에서 중심 작동 제트(20) 주위에서 축방향의 하류로 유동하는 제 2 유체(17)의 쉘 제트(21)가 생성될 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 기구(10)용 헤드(24) 및 본 발명의 기구(10)를 구비한 적용 시스템(100)이 제공된다.

Description

기구, 기구 헤드, 적용 시스템 및 방법{INSTRUMENT, INSTRUMENT HEAD, APPLICATION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 기구, 특히 몸체 조직에 물질을 적용하기 위한 기구, 기구 헤드, 적용 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래 기술로부터 공지된 조직에 물질을 주사하는 방법에서, 일회용 주사기와 쌍을 이루는 주사 캐뉼라가 사용될 수 있다. 주사 캐뉼라(캐뉼라)는 예컨대 최대 1.6 mm의 직경을 포함할 수 있다. 불충분한 위치설정의 리스크 및 바람직하지 않은 위치에서 조직 천공의 위험의 증가는 주사 바늘로 물질을 수동으로 적용하고 주사하기 위해 존재한다. 또한, 캐뉼라의 큰 직경(최대 1.6 mm)으로 인해, 침투 위치에서 유사한 큰 조직 외상이 발생한다. 또한, 큰 침투 또는 개방 채널은 결과적으로 다량의 도입된 물질이 조직으로부터 배출될 수 있고 따라서 귀중한 물질이 손실될 수 있게 한다. 손실 이외에, 이것은 또한 표적 영역 외부의 조직 영역에서 물질의 축적을 증가시킬 수 있다. 건강한 근육 조직의 흉터를 유발할 수 있는 침투로 인한 근육 손상(섬유증)은 추가 단점인데, 특히 천공 하나당 하나의 바늘에 의한 경우에 물질의 소량만 공간적으로 제한된 영역에서 출력할 수 있고, 따라서, 예컨대 괄약근의 원주형 치료에는 여러 번의 천공이 필요하기 때문이다. 이렇게 하는 데 시간이 오래 걸리는 것 외에도, 치료 효과도 감소하는데, 이는 여기서 최악의 경우 물질에 의한 치료의 재생 효과를 증가시키는 추가적인 효과가 근육에 생성되기 때문이다. 이 양태는 최대 1.6 mm의 비교적 큰 캐뉼라 직경을 고려할 때 중요성을 얻는다.
EP 3 040 036 A1은 워터 제트(water jet)에 의한 세포의 무바늘 도입을 위한 접근법을 제안한다. 제안된 기구는 예컨대 세포 및 매개체의 순차적인 적용이 가능하도록 2 개의 물질을 공간적으로 적시에 개별적으로 공급할 수 있게 한다.
EP 3 040 101 A1은 상이한 양의 압력 레벨로 순차적으로 적용할 수 있는 펌프 또는 분배 시스템을 제안한다.
EP 2 907 582 A1에는 겹치는 스프레이 콘(spraying cone)에 의료용 유체를 분무하기 위한 장치가 개시되어 있다.
세포의 적용 동안 그에 가해지는 전단력은 세포를 손상시킬 수 있다. 개념은 물질, 특히 활성 성분들, 특히 활성 성분들의 기능이 주로 유지되는 세포, 특히 삽입되어야 하는 세포의 손상이 주로 회피되는 세포의 무바늘 주사에 유리할 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 기구, 청구항 13에 따른 기구 헤드, 청구항 14에 따른 적용 시스템 및 청구항 16에 따른 방법으로 해결된다.
본 발명의 기구는 재가속 구역에서 축방향으로 제 1 도관의 제 1 개구로부터 제 1 유체를 출력하기 위한 제 1 도관을 포함한다. 또한, 기구는 재가속 구역 내에서 제 1 유체의 유동의 결과로서 제 2 유체의 적어도 일부가 재가속 구역으로 들어가는 제 1 유체에 의해 축방향으로 재가속되도록 재가속 구역에서 제 2 유체를 축방향으로 채널링하기 위한 제 2 도관을 포함한다. 제 1 유체는 작동 유체로 명명될 수도 있다. 제 2 유체는 또한 활성 성분 유체로 명명될 수 있고 기구에 의해 몸체 조직에 적용될 세포를 포함할 수 있다.
재가속 구역에 들어갈 때, 제 2 유체, 특히 재가속될 제 2 유체의 성분들은 축방향으로 속도 성분을 갖는다. 따라서, 제 1 유체의 성분들과 제 2 유체의 성분들을 재가속시키기 위한 제 1 유체 사이의 축방향 상대 속도는 제 1 유체의 속도보다 작다. 따라서 성분들, 예컨대 세포는 더 작은 속도, 압력, 속도 및 압력 차이에 영향을 받으며, 결과적으로 충격 및 전단 응력이 감소되어 조직으로 훨씬 더 조심스럽게 전달될 수 있다.
본 발명의 기구, 본 발명의 기구 헤드, 본 발명의 적용 시스템 및 본 발명의 방법의 추가적인 유리한 특징은 다음의 설명으로부터 도출된다.
바람직하게는, 제 2 도관은 재가속 구역의 상류에 사전가속 구역을 포함한다. 기구는 바람직하게는 축방향으로 사전가속 구역에서 제 2 유체를 사전가속하도록 구성된다. 제 1 개구는 제 1 개구로부터 출력된 제 1 유체가 축방향으로 사전가속된 제 2 유체를 재가속하도록 재가속 구역에 배치된다. 사전가속 구역에 의해, 재가속 구역의 시작에서 제 1 유체와 제 2 유체 사이의 상대 속도를 감소시키기 위해 제 2 유체는 재가속 구역 직전에만 증가된 속도로 될 수 있다. 기구의 원위 단부에 인접한 재가속 구역의 상류에 있는 사전가속 구역은 제 2 유체가 저속으로 기구의 원위 단부에 인접한 사전가속 구역까지 공급될 수 있고 제 2 유체가 기구의 원위 단부 예컨대 기구 헤드에 인접하여 단지 사전가속된다는 이점을 갖는다
사전가속 구역은 바람직하게는 제 2 도관의 유동 단면적이 유동 방향(축방향)으로 테이퍼링되는, 제 2 도관의 노즐 섹션에 의해 형성된다. 단면에서의 속도 대 테이퍼형 단면에서의 속도의 비는 테이퍼형 단면적 대 단면적의 비에 비례하는 것으로 알려져 있다.
단면이 노즐 섹션의 적어도 하나의 서브 섹션에서 연속적으로 테이퍼링되는 경우, 노즐 섹션의 내부 및/또는 뒤에 제 2 유체의 압력 맥동이 주로 회피된다.
바람직하게는, 제 2 도관은 제 1 개구로부터 배출되는 유체 주위에 제 2 유체의 링형 쉘 제트를 형성하기 위해 동심으로 제 1 개구에서 제 1 도관을 둘러싼다. 이는 제 2 유체로부터의 성분들로 제 1 유체의 제트 표면의 균일한 로딩을 개선시킨다.
바람직하게는, 제 2 유체는 제 1 개구로부터 출력되는 작동 제트가 쉘 제트의 성분들을 작동 제트 내로 흡입하도록 쉘 제트를 제 1 도관에 가깝게 방사상으로 안내하도록 구성된다. 이 효과는 셸 제트에 비해 작동 제트 속도가 초기에 높기 때문에 베르누이 효과(Bernoulli effect)로 거슬러 올라갈 수 있다.
바람직하게는 제 2 도관의 외벽은 제 1 개구 주위의 섹션에서 탄성이다. 이는 비교적 큰 공차의 균형을 맞추기 위해 제 1 개구 주위의 제 2 도관의 자체 센터링을 유도하며, 제 2 도관은 상기 공차 내에서 제 1 개구에서 제 1 도관을 동심으로 둘러싼다.
상기 섹션은 또한 노즐 섹션을 완전히 또는 부분적으로 형성하는 탄성 요소에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 노즐 섹션에서 자체 센터링이 수행될 수 있다.
바람직하게는 탄성 요소는 제 2 도관의 튜브 섹션과 상류에서 유체 연결된다. 센터링 장치는 튜브 섹션과 제 1 도관 사이에서 방사상으로 효과적일 수 있다. 튜브 섹션은 적어도 정상 작동 동안 일반적으로 발생하는 압력 및 힘에 대해 강성 이고 및/또는 비 가요성이다. 이는 최종적으로 제 1 유체의 캐리어 제트 주위에 제 2 유체의 링형 쉘 제트의 형성을 개선시킨다.
방사상으로 비 가요성인 제 2 도관의 튜브 섹션은 바람직하게는 방사상으로 비 가요성인 제 1 도관의 튜브 섹션을 둘러싸고, 센터링 장치는 제 1 도관의 튜브 섹션과 제 2 도관의 튜브 섹션을 동심으로 정렬시키기 위해 제 2 도관의 튜브 섹션과 제 1 도관의 튜브 섹션 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 캐리어 제트 내에서 제 2 유체의 성분들의 도입이 일어나는 재가속 구역이 기구 내에 형성된다. 기구는 바람직하게는 a를 포함한다. 제 2 유체의 성분들을 갖는 캐리어 제트는 재가속 구역의 하류에서 기구로부터 원위 개구를 통해 배출된다.
예컨대, 기구의 원위 개구는 조직 상에 배치될 수 있다. 주사 채널은 기구에 의해 제 1 유체의 파일럿 제트와 함께 무바늘 방식으로 조직에 도입될 수 있다.
제 2 도관은 바람직하게는 제 1 개구의 하류에서 종결된다. 다시 말해서, 제 2 도관은 바람직하게는 재가속 구역의 적어도 한 섹션을 둘러싼다. 결과적으로, 재가속 구역에서 제 2 유체의 유동은 미리 정해진 형상으로 유지되고 외부로 과도하게 발산되지 않는다. 제 2 도관은 바람직하게는 제 1 개구를 넘어 돌출된 섹션에서 원통형이다. 이는 캐리어 유동 또는 캐리어 제트에서 제 2 유체의 성분들의 전달을 개선시킨다.
제 2 도관은 바람직하게는 기구의 원위 개구의 상류에서 종결된다. 따라서, 바람직하게는 압축에서 강성인 기구의 단부 섹션이 원위 개구로 조직 내에 배치되는 경우, 조직은 제 2 도관의 원위 단부에 도달하지 않으므로 제 2 도관을 누르지 않는다. 이렇게 할 때, 제 2 도관은 특히 원위 단부에 탄성 도관 요소를 포함하는 경우, 의도하지 않게 변형되지 않는다.
상기 기구는 서로 인접하게, 바람직하게는 서로 평행하게 배치된 도관 섹션에서 상기 기구의 원위 단부 부근을 향하여 서로 인접한 제 1 유체 및 제 2 유체를 채널링하도록 구성되는 것이 바람직하다. 기구는 또한 바람직하게는 동축방향 도관 섹션에서 원위 단부를 향한 방향으로 더욱 제 1 유체 및 제 2 유체를 후속적으로 채널링하도록 구성된다.
바람직하게는 사전가속 구역 및/또는 재가속 구역은 기구의 헤드에 배치된다. 이렇게 할 때, 제 2 유체는 사전가속 구역 및/또는 재가속 구역과 기구의 원위 단부 사이의 작은 거리를 따라서만 흐른다. 더 긴 거리에 걸쳐 그리고 더 높은 속도로의 운송으로 인한 세포의 손상이 방지된다.
기구의 헤드는 교체 가능한 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 기구용 기구 헤드가 또한 제공된다. 이는 바람직하게는 사전가속 구역 및/또는 재가속 구역을 포함한다. 기구 헤드는 바람직하게는 교체 가능한 방식으로 제 1 및 제 2 도관의 근위 도관 섹션에 부착될 수 있다.
또한, 본 발명의 기구의 임의의 실시예를 갖는 적용 시스템이 제공된다. 또한, 적용 시스템은 제 1 도관 및 제 2 도관과 유체적으로 연결 가능하고 순차적 공급 간격으로 제 1 유체 및 제 2 유체를 공급하도록 구성된 공급 장치를 포함한다.
바람직하게는 공급 장치는 제 1 작동 유체 공급 간격 동안 하나의 적용 시간 간격 내에서 제 1 유체가 조직에 공급 채널을 형성하기 위해 제 1 개구에서 제 1 속도를 포함하도록 제 1 유체가 공급되게 적용 시스템을 제어하는 제어부를 포함한다. 또한, 제어부는 제 2 작동 유체 공급 간격 동안, 제 1 유체가 제 1 개구에서 제 1 속도보다 작은 감소된 제 1 속도를 포함하도록 제 1 유체가 공급되도록 적용 시스템을 제어한다. 또한, 제어는는 제 2 작동 유체 공급 간격 동안 적어도 위상에서, 제 2 유체가 제 1 개구에서 감소된 제 1 속도보다 작은 제 2 속도를 포함하도록 제 2 유체가 공급되도록 적용 시스템을 제어한다.
몸체 조직에 활성 성분, 특히 세포를 적용하기 위한 본 발명의 방법은 제 1 도관으로부터 기구의 제 1 개구 밖으로 방출된 제 1 유체의 작동 제트에 의해 조직 내 채널의 무바늘 개방 단계를 포함한다. 기구는 바람직하게는 특히 전술한 임의의 실시예에 따른 본원에 기재된 바와 같은 본 발명의 기구이다. 제 2 단계에서, 제 2 유체의 제트는 작동 제트와 평행하게 또는 동축방향으로 기구의 제 2 도관으로부터 출력된다. 제 2 유체는 성분들, 특히 작동 제트로부터 수용되고 채널로 운반되는 세포와 같은 활성 성분들을 포함한다. 성분들은 바람직하게는 작동 제트에서 제 2 유체의 제트로부터 제 2 유체의 흡입에 의해 수용된다. 제 1 단계와 제 2 단계 사이에서 작동 제트의 출력 또는 생성이 중단될 수 있다. 바람직하게는, 작동 제트는 제 2 단계에 대해서만 약화되고 특히 조직에서 채널의 개방 속도와 비교하여 더 낮은 속도로 방출될 수 있다. 그와는 별도로, 작동 제트는 제 1 및 제 2 단계 동안 중단없이 출력될 수 있다. 이렇게 할 때, 작동 제트에 의해 생성된 채널이 작동 제트에 의해 개방된 상태로 유지되는 것이 보장될 수 있다.
추가적인 선택적인 바람직한 특징 및 실시예는 도면뿐만 아니라 다음의 설명으로부터 도출될 수 있다.
도 1a는 부분 길이방향 단면에서 본 발명의 기구의 개략적으로 도시된 일 실시예를 도시한 도면.
도 1b는 자체 센터링 효과를 예시하기 위한 도 1a에 따른 일 실시예의 단면도.
도 2는 길이방향 단면에서 본 발명의 기구의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 3a는 도 2의 실시예에 따른 기구의 도 2에 도시된 섹션의 확대도.
도 3b는 도 3a를 통한 단면의 영역의 단면도.
도 3c는 도 3에 도시된 절단 선 B-B를 따른 기구의 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 섹션의 상세도.
도 5a는 본 발명의 적용 시스템의 일 실시예의 개략적인 도면.
도 5b는 도 5a의 섹션을 도시한 도면.
도 6은 도 6a에 따른 적용 시스템의 제어의 시간 시퀀스를 예시하기 위한 도면.
도 1a는 제 1 도관(11)의 면(13)에 제 1 개구(12)를 갖는 제 1 도관(11)을 구비한 본 발명의 기구(10)를 개략적으로 도시한다. 제 1 도관(11)은 제 2 도관(14)에 배치된다. 실시예에서, 제 1 도관(11)은 제 2 도관(14)의 내벽(27)을 형성한다. 제 1 도관(11) 및 제 2 도관(14)은 동축방향으로 배열된다. 제 1 개구(12)는 제 2 도관(14)의 개구[제 2 개구(15)]의 상류에 배치된다. 제 1 도관(11)을 통한 제 1 유체(16) 및 제 2 도관(14)을 통한 제 2 유체(17)는 축방향(A)으로 흐를 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 2 유체(17)에 제공된 제 2 도관(14)의 내부 단면은 축방향(A)으로 제 2 개구(15)를 향해 테이퍼링된다. 이렇게 할 때, 제 2 도관(14) 내부로 채널링된 제 2 유체(17)는 축방향(A)으로 제 1 개구(12)를 통과하고 축방향(A)으로 제 1 개구(12)로부터 출력된 제 1 유체(16)와 접촉하기 전에 사전가속될 수 있다. 테이퍼링 내부 단면을 갖는 섹션은 사전가속 구역(18)을 형성한다. 제 1 개구(12)의 하류 영역은 재가속 구역(19)으로 기술될 수 있는데, 이는 이 구역에서, 제 2 유체(17)의 성분들은 캐리어 유동(20)에 의해 환자의 조직에 도입되기 위해 제 1 유체(16)의 캐리어 유동(20)에 수용되기 때문이다. 동축방향 구성으로 인해, 제 2 유체(17)의 유체 유동은 캐리어 유동(20) 주위에 쉘 유동(21)을 형성한다. 이는 모든 원주 위치에서 제 2 유체(17)의 성분들의 제 1 유체(16) 로의 전달을 향상시킨다. 이를 위해, 제 1 도관(11)의 개구 표면에 의해 둘러싸인 제 1 개구(12)의 개구 표면의 법선 벡터는 바람직하게는 축방향(A)에 평행하게 배향된다. 이 구성은 또한 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명되는 실시예들에 적용된다. 제 1 도관(11)에서의 제 1 개구(12)의 면 측이 축방향으로 배향되는 경우, 이는 실질적으로 제 1 도관(11)으로부터 나온 직후에 성분들, 특히 세포로 작동 제트 또는 작동 제트(20)의 균일한 로딩을 지원한다.
바람직하게는 적어도 제 1 개구(12)의 영역에서 제 2 도관(14)의 외벽 섹션(22)은 가요성, 바람직하게는 탄성적으로 가요성이다. 이는 제 1 개구(12) 주위의 가요성 섹션(22)의 자체 센터링 효과를 초래한다. 이것은 특히 도 1b에 개략적으로 도시되어 있다. 여기에는 도 1a에 따른 기구(10)의 단면도가 도시되어 있다(단면적 B는 도 1a에 도시됨). 명백한 바와 같이, 가요성(바람직하게는 탄성) 섹션(22)은 제 1 도관(11)의 원위 단부를 형성하는 노즐 튜브(23) 주위에 동심으로 배열되지 않는다. 이는 큰 공차로 인해 발생할 수 있다. 도 1a와 도 1b는 실제 크기와 맞지 않다는 것을 주목해야 한다. 제 2 도관(14)이 제 2 유체(17)로 가압되면, 외부 링형 단면적으로 표시되는 가요성 축방향 외벽 섹션(22)은 도 1b(우측 도시)의 화살표(P)로 개략적으로 도시된 바와 같이 방사상으로 제 2 유체에 의해 이동되고 중심맞추어진다. 이에 의해 제 1 도관(11)은 초기 위치에 유지된다. 이것이 결정적인데, 이는 제 1 단계에서, 채널이 제 1 도관(11) 및 제 1 도관(11)으로부터의 유체 펄스에 의해 무바늘 방식으로 조직에서 개방될 수 있기 때문이다. 제 2 단계에서, 성분들은 캐리어 유동(20)에 의해 이 조직 채널에 도입될 수 있다. 제 2 유체(17)의 유체 유동이 중단되면, 링형 외벽 섹션(22)은 그것이 탄성적인한 자동적으로 초기 위치로 돌아간다(도 1b 좌측 도시). 또한 자체 센터링 특성을 포함하는 제 2 도관의 탄성 링형 외벽 섹션이 생략될 수 있는 실시예가 실현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 기구(10)의 다른 실시예의 일부에서의 길이방향 단면도를 도시한다. 기구(10)는 개방형 내시경 또는 복강경 중재에 사용될 수 있다. 특히, 기구(10)는 세포의 도입에 의해 방광 괄약근의 치료를 수행하기 위해 요도로 삽입될 수 있는 카테터 기구(10)일 수 있다. 따라서, 동일한 기구(10)에 의해 무바늘 방식으로 근육 조직에서 괄약근의 외부 층을 통해 채널이 생성될 수 있고, 세포를 포함하는 액체가 무바늘 방식으로 주입될 수 있다.
기구(10)는 기구(10)의 원위 단부(25)에 길이방향으로 연장된 헤드(24)를 포함한다. 헤드(24)는 비가요성이고 및/또는 강성이다. 도관(11, 14)의 섹션에 의해 헤드(24)까지 한정된 도관 쌍의 섹션은 가요성이다. 헤드(24)에서, 제 1 도관(11)은 제 2 도관(14)에 동심으로 배치된다. 도 3으로부터 특히 명백한 바와 같이, 제 1 도관(11)은 내부 단면 스테이지를 형성하는 다수의 도관 섹션의 구성을 포함한다. 내부 단면은 원위 단부를 향해 또는 축방향으로 단계적으로 감소된다. 제 1 도관(11)의 단부는 노즐 튜브(23)에 의해 형성된다. 또한 제 1 도관(11)의 내부 단면은 제 1 유체가 제 1 도관(11)을 통과하는 중에 가속되도록 근위 도관 섹션(26)으로부터 노즐 튜브(23)까지 감소된다. 그러나, 이 영역에서 제 1 도관(11)의 내부 단면 및 따라서 바람직하게는 또한 외부 단면의 감소는 제 1 유체의 가속에 주로 영향을 미치지 않는다. 본 실시예들은 원위 단부에서 제 1 도관(11)의 도관 단면의 감소없이도 실현될 수 있다. 오히려, 내부 및 외부 단면의 감소로 인해, 원위 영역에서 노즐 튜브(23)의 높은 안정성 및 또한 제 2 도관(14)의 내부 단면의 감소가 달성될 수 있다. 연속적 및/또는 균일한 직경 전이(도 2 또는 도 3에 따른 도면과는 상이한)를 포함하는 직경 감소가 특히 유리하다. 제 1 도관(11)에 대해 축방향으로 내부 단면을 연속적으로 감소시키는 이러한 노즐 튜브(23)는 예컨대 원통형 튜브의 단조 또는 스웨이징, 특히 회전식 스웨이징에 의해 일체형 부분으로서 제조될 수 있다. 이렇게 할 때, 노즐 튜브(23)에 노즐 개구[제 1 개구(12)]도 생성될 수 있다.
헤드(24)에서, 제 2 도관(14)은 적어도 두 개의 요소에 의해 형성된 외벽을 포함한다. 내벽은 제 1 도관(11)의 외벽(27)에 의해 형성되어 기구(10)의 헤드(24)에서 제 2 도관(14)의 링형 도관 단면(내부 단면)이 얻어진다. 균일한 직경의 제 2 도관(14)의 강성 샤프트의 튜브 섹션(28)은 그 원위 단부에서 제 2 도관(14)의 노즐(30)을 형성하는 탄성 외벽 요소(29)와 연결된다. 탄성 외벽 요소(29)는 샤프트 튜브(28)의 원위 단부에서 변위된다. 탄성 외벽 요소(29)는 원통형 섹션(29a), 이에 인접한 테이퍼링 섹션(29b) 및 추가의 원통형 섹션(29c)을 포함한다. 추가의 원통형 섹션(29c)은 대안적으로 예컨대 축방향(A)으로, 예컨대 원추형으로 테이퍼링되는 섹션일 수 있다.
노즐 튜브(23)는 원주방향으로 폐쇄된 탄성 외벽 요소(29)의 추가 원통형 섹션(29c)에서 제 1 개구(12)로 개방된다. 탄성 외벽 요소(29)로 형성된 제 1 노즐 튜브(23)와 외부 노즐(30)의 동축방향 배열이 생성된다. 세포 현탁액(cell suspension)을 위한 외부 노즐(30)은 링 갭(31) 형태의 도관 단면을 포함하고, 링 갭(31)이 노즐 튜브(23)를 둘러싸도록 노즐 튜브(23)와 동심으로 배열된다. 링 갭(31)의 도관 단면은 축방향으로 감소한다.
이제 제 2 유체, 특히 세포 함유 현탁액(세포 현탁액)이 외부 노즐(30)을 통해 흐르면, 제 2 유체는 제 2 도관(14)의 감소하는 단면으로 인해 기구(10)의 원위 단부(25)에 인접하여 사전가속을 받는다. 따라서, 사전가속 구역(18)은 외부 노즐(30)에 의해 형성된다. 그러나 바람직하게는 가속은 제 1 노즐 튜브(23)를 통과하는 동안 작동 유체의 가속보다 작다. 각각의 경우에, 노즐을 통한 통과 후[제 1 개구(12)의 레벨에서 또는 인접하여] 세포 현탁액의 (평균) 출구 속도는 제 1 개구(12)에서 작동 제트의 (평균) 출구 속도보다 작다. 특히 바람직한 실시예에서 세포 현탁액을 위한 링 갭 형상의 외부 노즐(30)은 세포 현탁액의 노즐 출구 속도[제 1 개구(12)에 인접한]가 예컨대 5 내지 55 ml/분, 특히 15 내지 26 ml/분의 제 1 유체로서 작동 유체의 그리고 1 내지 30 ml/분, 특히 15 내지 26 ml/분의 세포 현탁액의 사전 규정된 체적 유량 또는 질량 유량의 조건 하에서 작동 제트의 노즐 출구 속도의 50 내지 90 %의 양을 갖도록 치수 설정된다. 이는 외부 노즐(30)을 통한 세포 현탁액 및 제 1 개구(12)를 통한 작동 유체의 방출이 조직에서의 채널에서 작동 유체에 의해 세포 현탁액으로부터 세포를 삽입하기 위해 동시에 수행되는 위상 동안 적용된다. 작동 유체의 파일럿 제트에 의해 채널을 생성하기 위해, 작동 제트의 노즐 출구 속도는 훨씬 더 높을 수 있다.
제 1 개구(12)에서 제 2 도관(14)의 섹션의 링 갭(31)이 세포 현탁액에서 세포의 평균 세포 직경의 적어도 20 배의 내주(U) 및 평균 세포 직경의 최대 10 배 또는 심지어 최대 5 배 - 그러나 바람직하게는 평균 세포 직경의 적어도 4 배의 방사상 갭 폭(b)을 갖는 경우가 특히 유리하다. 도 3b는 도 3a에 도시된 단면 평면(C3)을 따른 섹션을 도시한다. 그러나, 도 3b에서, 가요성 외벽 요소(29)의 원통형 섹션(29c)의 외주면에 대해 방사상으로 제 1 개구(12)의 중심 주위의 단면 평면(C3)의 영역만이 도시되어 있다. 링 갭(31)의 내주(U)는 제 1 노즐 튜브(23)의 외주와 동일하다. 제 1 노즐 튜브(23)의 외경의 양이 예컨대 0.25 mm이고 링 갭의 내주(U)는 약 0.79 ㎜이면, 링 갭(31)은 예컨대 0.1 ㎜의 폭(b)(방사상 갭 폭)을 가지며, 여기서 25 마이크로미터의 평균 세포 직경을 갖는 세포 현탁액 가정된다. 이렇게 할 때, 한편으로 세포 현탁액의 가속은 상술한 바와 같이 달성된다. 한편, 시험에 의하면, 25 마이크로미터의의 평균 직경을 갖는 세포가 사용되는 경우, 링 갭(31)은 셀의 충분히 방해받지 않은 통행을 가능하게 하기 위해 치수가 충분히 큰 것으로 나타났다. 제 1 개구(12)로부터의 출구에서의 작동 유체 제트(캐리어 제트)의 외경은 노즐 튜브(23)의 벽 두께의 2 배로부터 제 1 개구(12)에서의 링 갭(31)의 내경에 대응한다. 세포 현탁액의 쉘 제트 또는 쉘 유동(21)의 형성에 의해서, 작동 유체 유동(20) 근처의 세포들이 링 갭(31)의 방사상 치수로 인해 제 1 개구(12) 옆으로 진입하는 작동 유체 제트 또는 작동 유체 유동(20) 주위의 쉘 제트 또는 쉘 유동이 생성된다. (도 1과 비교), 이렇게 할 때, 작동 유체 유동(20)에서 특히 높은 세포 수용이 보장될 수 있다.
강성 샤프트 튜브 섹션(28)과 제 1 도관(11) 사이에는 도 3c에서 명백한 바와 같이 센터링 요소(32)가 배치된다. 센터링 요소(32)는 제 2 도관(14)에 배치되어 있지만 제 2 도관(14)을 통한 유체 통로를 허용한다. 센터링 요소(32)는 샤프트 튜브(28)와 제 1 도관(11)의 동축방향 배열을 제공한다. 센터링 요소(32)는 예컨대 센터링 요소(32)의 외부 쉘면 상의 길이방향 홈의 형태로 축방향으로 개방된 하나 이상의 리세스 또는 간극(33)을 포함한다. 세포 현탁액은 리세스(33)를 통과할 수 있다. 리세스(33)는 바람직하게는 균일한 단면을 포함한다. 바람직하게는 리세스는 센터링 요소(32)의 원주 주위에 규칙적으로 분포된다. 센터링 요소(32)는 최종적으로 작동 유체(16)를 위한 제 1 노즐 튜브(23)와 쉘 제트 또는 쉘 유동(21)의 생성을 위한 탄성 외벽 요소(29)의 동심 배열을 제공한다. 센터링 요소(32)는 도 2에 따른 본 실시예에 도시된 바와 같이 샤프트 튜브(28)를 통해 간접적으로 탄성 외벽 요소(29)를 갖는 제 1 노즐 튜브(23)의 동심 배열을 생성한다.
선택된 경도 및 형상을 갖는 재료를 사용함으로써, 탄성 요소의 선택된 탄성 탄력도는 도 1a에 따르고 특히 도 1b에 기초한 실시예를 참조하여 설명된 바와 같이 외부 노즐을 통한 세포 현탁액의 통과 동안 수렴 외부 노즐, 특히 링 갭(31)의 자체 센터링 및 조정 효과를 생성할 수 있다. 예컨대 제조 공차로 인해, 잔류할 수 있는 링 갭(31)의 비대칭은 세포 현탁액 유동을 통해 세포 현탁액을 적용하는 동안 탄성 외벽 요소(29)에 힘을 가함으로써 보상된다. 이렇게 할 때, 외벽 요소(29)는 대칭 링 갭(31)이 생성되도록 편향된다. 외벽 요소(29)는 바람직하게는 생체 적합성 및 단기(최대 25 시간) 무독성 탄성 물질, 예컨대 실리콘으로서의 엘라스토머 또는 열가소성 엘라스토머로 이루어진다. 탄성 외벽 요소(29)의 두께는 예컨대 0.05 내지 1 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.4 mm를 포함한다. 재료 경도는 3 쇼어(A) 내지 70 쇼어(A), 바람직하게는 20 쇼어(A) 내지 55 쇼어(A)의 범위이다.
탄성 외벽 요소(29)는 축방향으로 압축 저항성인 캡(34)에 의해 둘러싸여 있다. 캡(34)은 기구(10)의 원위 단부(25)를 형성한다. 캡(34)은 캡(34)의 원위면에 개구(35)를 포함한다. 캡(34)의 개구(35) 반대편에 있는 탄성 외벽 요소(29)의 면에서의 개구(15)[즉, 제 2 도관(14)의 면에서의 제 2 개구(15)]는 축방향(A)을 따라 근위적으로 오프셋되어 있다. 캡(34)의 면은 기구(10)의 원위 단부(25)를 형성한다. 환자의 조직에 가압될 수 있는 기구(10)의 원위 개구(35)와 제 1 개구(12) 및/또는 제 2 개구(15) 사이의 최소 거리가 조직을 향해 기구(10)를 가압하는 동안 기구(10)의 원위 단부(25)에 압력이 인가되어도 유지되도록 기구(10)는 캡(34)에 의해 내압성으로서 구성된다. 센터링 요소(32)에 의해 캡(34)에 대한 제 1 도관(11)의 위치가 또한 한정된다. 이는 기구(10)가 조직 상에 캡(34)과 함께 배치되고 제 1 도관(11)으로부터의 유체 추력에 의해 채널이 조직에서 개방되면, 제 1 개구(12)는 이러한 생성된 채널 위에 남아서 제 2 유체(17)의 성분들을 갖는 제 1 유체(16)로부터의 후속하는 제트 또는 유동이 채널에 확실하게 충돌하는 장점을 가진다.
도 4는 도 2의 부분(B2)을 확대하여 도시한다. 도 2 및 도 5로부터 특히 그리고 예시적으로 명백한 바와 같이, 제 1 도관(11)과 제 2 도관(14)은 바람직하게는 서로 인접하게, 특히 기구(10)의 원위 단부(25) 근처에서 서로 평행하게 안내된다. 제 1 도관(11) 및 제 2 도관(14)은 바람직하게는 원위 단부(25)를 향해 축방향(A)으로 동축방향으로 배열된다. 본 실시예에서, 제 1 도관(11) 및 제 2 도관(14)은 헤드(24)에서 서로 옆에 그리고 헤드(24)의 전이 위치(36)에 따라 서로 동축방향으로 배치된다. 전이 위치(36)에서, 장치는 스위치 장치에 의해 동축방향 배열에 평행한 것으로부터 변경된다. 전이 위치(36)는 또한 제 1 도관(11)과 제 2 도관(14)이 헤드(24) 근처에 있을 때까지 서로 인접하여 배치되도록 비틀림 또는 평행하게 그리고 전이 위치(36) 뒤의 유동 방향 또는 축방향(A)으로 원위 단부(25)를 향하여 하류로 그리고 헤드(24)에서 동축방향으로 배치되도록 헤드(24)에 인접한 상류에 위치할 수 있다. 전이 위치(36)의 근위 또는 상류 또는 헤드(24)의 근위에서, 인접하고 특히 평행한 제 1 도관(11) 및 제 2 도관(14)은 클래딩 호스(38)에 의해 결합될 수 있다. 클래딩 호스(38)는 제 1 도관(11) 주위에 점선으로 예시적으로 그리고 제 2 도관(14)은 도 2에 도시되어 있다. 클래딩 호스(38)는 예컨대 헤드(24) 내부 또는 위로 (도시된 바와 같이) 연장될 수 있다.
동심 채널 배열 또는 도관 배열에 대한 평행으로부터의 전이는 예컨대, 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이 스위치 장치(37)에 의해 생성될 수 있다. 물론, 도 2 및 도 4에서 서로 인접하게 개별적으로 도시된 제 1 및 제 2 도관(11, 14)은 서로 인접하여 배치된 또한 분리되고 특히 평행한 채널을 갖는 하나의 도관 몸체에 의해 실현될 수 있다. 평행 채널 배열의 영역에서 채널을 통과하는 동안의 세포의 응력은 2 개의 개별 도관(11, 14) 또는 하나의 도관 몸체에 수용된 2 개의 채널이 제공되는지와 무관하게 동일한 유동 단면 가정 하의 동축방향 배열에서와 같이 잠재적으로 낮다. 이는 내부 및 외부 채널의 동축방향 배열이 내부 및 외부 도관 사이의 링 공간에서 많은 센터링 요소에 의해 얻어질 수 있기 때문이다 - 그러나 이것은 센터링 요소에서 증가된 전단력을 생성하거나 또는 동축방향 배열의 고정이 특히 구부러지거나 꼬인 상태에서 내부 도관이 외부 도관에서 접할 수 있도록 생략될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전이 위치(36) 다음 영역에서의 동심 채널 배열에 의해, 세포 현탁액의 유체 유동(20)의 쉘형 코팅의 이미 언급된 바람직한 구성이 달성되며, 여기서 유체 유동(20)은 제 1 개구(12)로부터 방출된다. 전이 위치(36)와 기구(10)의 원위 단부(25) 사이의 짧은 영역으로 인해, 동축방향 구성으로 인한 세포 현탁액이 링 단면을 통해 흐르고, 세포의 손상은 동축방향 영역에서 제 2 도관(14)의 통과 중에 최소화된다는 것이 인식되었다. 동축방향 영역의 길이(L)[전이 위치(36)로부터 제 1 개구(12)까지]가 40mm 이하인 경우, 세포 활력의 영향이 인식되지 않는 것이 특히 밝혀졌다. 도 3a를 참조하여 설명된 센터링 요소(32)에 의한 센터링 장치는 대안적으로 생략될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 도관(11)이 헤드(24)의 벽 근처에 배치되는 위치에서, 제 1 도관(11)은 고정될 수 있고 특히 스위치 장치(37)의 하류에 있는 제 2 도관(14)[즉, 제 1 도관(11)과 제 2 도관(14)의 평행 배열로부터 동축방향 배열로의 전이의 하류]을 형성할 수 있는 헤드(24)의 벽에 용접될 수 있다.
도 5a는 예컨대 본 발명의 기구(10) 예컨대 위에서 설명된 실시예들 중 하나에 따른 본 발명의 기구(10)를 포함하는 적용 시스템(100)의 일 실시예를 개략적으로 도시한다. 시스템(100)은 공급 장치(101)의 제어를 위한 제어부(102)를 갖는 공급 장치(101)를 추가로 포함한다. 공급 장치(101)는 제 1 유체(16)를 위한 소스(103) 및 제 2 유체(17)를 위한 소스(104)를 포함한다.
공급 장치(101)는 예컨대 액체, 특히 현탁액, 용액 등의 제 1 유체(16)를 공급하도록 구성될 수 있다. 이 액체는 또한 도 5b에 도시된 바와 같이 기구(10)가 배치된 조직(106)에서 채널(105)을 생성하기 위한 제 1 단계와 채널(105)에서 제 2 유체의 성분들을 도입하기 위한 제 2 단계에서 작용할 수 있기 때문에 작동 유체로 참조될 수 있다. 또한, 공급 장치(101)는 기구(10) 또는 시스템(100)에 의해 환자의 조직(106)에서 채널(105)에 각각 침착될 성분들을 포함하는 제 2 유체(17)를 공급한다. 성분들은 예컨대 마킹 또는 치료를 위한 세포, 세포 성분들, 제약, 방사성 물질 등일 수 있다. 공급 장치(101)는 제 1 도관(11) 및 제 2 도관(14)과 유체 교통한다.
공급 장치(101)는 순차적 공급 간격으로 제 1 유체(16) 및 제 2 유체(17)를 공급하도록 제어부(102)에 의해 구성된다. 제어부(102)는 바람직하게는 제 1 작동 유체 공급 간격(ΔtAF1) 동안 도 6에 예시적으로 도시된 적용 시간 간격(ΔtA) 내에서 제 1 유체(16)가 제 1 강도, 특히 조직(106)에 채널(105)을 형성하기 위한 제 1 속도(v1)를 포함하기 위해 공급되도록 제 1 유체(16)가 공급되게 적용 시스템(100)을 제어하도록 구성된다. 제 2 작동 유체 공급 간격(ΔtAF2) 동안, 제어부는 제 1 개구(12)에서 감소된 제 1 강도, 제 1 강도 또는 제 1 속도(v1) 각각보다 작은 감소된 제 1 속도(v1r)를 포함하도록 적용 시스템(100)을 제어한다. 또한, 제어부(102)는 적어도 제 2 작동 유체 공급 간격(ΔtAF2) 동안 위상에서 제 2 유체(17)가 감소된 제 1 강도 또는 감소된 제 1 속도(v1r)보다 작은 제 2 강도 또는 제 2 속도(v2)를 포함하도록 제 2 유체(17)가 공급되게 적용 시스템(100)을 제어하도록 구성된다. 활성 성분들 공급 간격(ΔtWF)으로 재가속 구역(19)에서 제 1 개구(12) 옆에 있는 제 2 유체(17)의 출력은 강도 변화 전에 또는 제 1 개구(12)에서의 강도의 변화와 동시에 또는 강도 변화 후에 제 1 작동 유체 공급 간격(ΔtAF1) 동안 이미 수행될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이, 강도의 변화는 특히 축방향(A)으로의 제 1 개구(12)에서의 속도의 변화이다. 제 1 개구(12)의 레벨에서 제 2 유체(17)의 원하는 제 2 강도 또는 제 2 속도(v2)는 이들 중에서 얻어지는데, 이는 제 2 유체가 원위 단부에 인접한 테이퍼링된 제 2 도관(14)의 링 단면을 통해 흐르기 때문이다. 외부 노즐의 상류에서 제 2 유체(17)는 더 낮은 속도로 유동하여 제 2 유체(17) 내의 세포가 손상될 위험을 감소시킨다. 적용 시간 간격은 예컨대, 1 초 미만의 지속 시간을 가질 수 있다.
본 발명의 적용 시스템(100) 또는 본 발명의 기구(10)는 예컨대 작동 중에 다음과 같이 사용될 수 있다 :
적용 공정 동안 세포의 응력을 최소화하고 세포의 충분한 침투 깊이를 달성하기 위해, 적용 공정은 바람직하게는 이미 설명된 바와 같이 적어도 2 단계로 수행된다. 제 1 위상에서, 채널(105)은 조직(106)에서 준비된다. 이를 위해 제 1 작동 유체 공급 간격(ΔtAF1)(도 7 참조)에서, 높은 강도, 특히 높은 노즐 출구 속도(v1)를 갖는 파일럿 작동 제트가 생성된다. 이 파일럿 작동 제트(20)는 작동 유체(16)로 구성되며, 그 구성요소는 기계적 응력, 특히 전단 응력에 영향을 받지 않는다. 이러한 액체는 예컨대 이들 유체 또는 액체 중 하나 이상의 혼합물로부터의 기계적 보호 및/또는 활주 능력을 증가시키기 위한 제 2 유체의 세포에 대한 생리 식염수 용액, 세포 배양 배지, 겔형 습윤 또는 코팅 매체를 포함한다. 채널(105)은 파일럿 작동 제트(20)가 생성될 채널을 따라 조직 구성요소를 기계적으로 변위 및/또는 파괴한다는 점에서 파일럿 작동 제트(20)에 의해 조직(106)에서 생성된다. 제 2 작동 유체 공급 간격(ΔtAF2)의 제 2 위상에서, 파일럿 작동 제트(20)의 강도, 특히 제 1 개구에서의 속도가 감소된 제 1 속도(v1r)로 감소된다(도 7 참조). 이렇게 할 때, 특히 물질의 첨가 또는 작동 유체의 변경에 의해 제 1 유체(16)의 조성이 변경될 수 있다. 바람직하게는 제 1 개구(12)로부터 출력된 제 1 유체의 조성은 제 1 및 제 2 위상에서 유사하다. 강도, 특히 파일럿 작동 제트(20)의 속도를 감소시키면서, 제 2 개구(15)로부터의 세포 현탁액의 쉘 제트(21)의 출력이 시작된다. 도 7의 구성에서 하단에 도시된 바와 같이, 제 1 작동 유체 공급 간격으로(이는 도 7의 하단에 점선으로 표시됨) 작동 제트의 강도가 감소되기 전에, 감소와 동시에 또는 감소 후(도 7의 하단에 실선으로 표시됨) 시작될 수 있다. 제 2 유체(17)는 현탁액 내의 세포 외에 겔형 습윤 또는 코팅 매체를 포함할 수 있다. 파일럿 제트에 의해 채널(105)을 생성하는 동안, 제 2 도관(14)은 바람직하게는 헤드(24)의 영역 내부까지 세포 현탁액으로 채워지며, 여기서 제 1 도관(11)과 제 2 도관(14)은 동축방향으로 연장된다. 바람직하게는, 제 2 도관(14)은 실질적으로 지연없이 생성된 채널(105)에서 세포 현탁액의 공급을 용이하게 하기 위해 제 1 개구(12)의 레벨(축방향으로 측정)까지 세포 현탁액으로 거의 완전히 충전된다. 이것은 또한 기구(10)의 원위 단부(25)에서 재가속 구역(19)에서만 제 1 및 제 2 유체 및 제 1 유체 및 제 2 유체의 조합을 위한 2 개의 분리된 도관(11, 14)의 본 발명의 제공의 결과이다.
세포 현탁액이 외부 노즐을 통해 빠져 나가 제 1 개구(12)를 통과하여 원위 단부를 향하면, 이는 노즐 튜브(23)에 의해 형성된 내부 노즐의 제 1 개구(12)로부터 중심으로 나가는 작동 제트(20)를 쉘형 방식으로 바람직하게는 대칭으로 둘러싼다. 탄성 외벽 섹션(22) 또는 외벽 요소(29)의 자체 센터링은 세포 현탁액이 쉘형 방식으로, 바람직하게는 대칭으로 작동 제트(20)를 둘러싸는 것을 지지하거나 용이하게 할 수 있다. 이렇게 할 때, 작동 제트(20)의 표면의 세포에 의한 균일한 로딩은 제 2 유체(17)의 주로 균일한 유동 속도에 의해 동시에 달성된다. 이는 세포와 서로의 비교적 낮은 상호 작용을 야기하여, 세포 작은 응력을 용이하게 한다. 기구(10)에 의해, 작동 유체(16) 및 세포 현탁액은 제 1 개구(12)의 하류의 작동 유체 제트가 작동 제트(20)를 둘러싸는 세포 현탁액(17)을 작동 제트(20)를 향해 안쪽으로 방사상으로 쉘형 방식으로 흡입하도록 출력된다. 이것은 제트 펌프에도 적용되는 베르누이 효과로 거슬러 올라가며, 중첩에 의한 두 유체 제트의 단순한 혼합과 반대된다. 작동 유체(16)와 세포 현탁액(17)이 서로 접촉하면, 노즐 튜브(23)로부터 원위의[특히, 작동 제트(20)에 의한 쉘 제트(21)의 흡입에 의해 상기 설명된 바와 같이] 세포들은 세포의 속도가 작동 제트(20)의 속도에 대응할 때까지 작동 제트에 의해 수용되고 운반되어 가속된다. 외부 노즐의 사전가속 구역(18)에서 세포 현탁액(17)의 작은 가속은 세포가 단지 외부 노즐의 방사상 내측 및 방사상 외측으로 배열된 벽면들에서의 작은 전단 응력만을 받게 하고, 상기 벽면들은 제 2 도관(14)의 채널을 제한한다. 그러나, 반면에, 재가속 구역(19)의 제 1 및 제 2 유체(16, 17)의 초기 접촉시 세포와 작동 유체(20) 사이의 상대 속도는 작동 유체(16)의 유동 속도보다 작다. 이 영역에서 두 액체(16, 17)의 기존 속도 차이는 이들 유체가 처음으로 접촉하여 실제로 세포의 전단 응력을 생성하지만, 전체적으로 작은 세포 응력이 달성되고 따라서 조직(106)의 채널(105)로의 주사 동안 세포의 높은 생존율이 달성된다.
본 발명은 추가로, 서로 이웃하게, 특히 제 1 및 제 2 도관(11. 14)의 동축방향 연장 채널에 대해 평행하게 연장되는 채널로부터 기구(10)의 원위 단부에 인접한 변화로 인한 세포의 생존을 추가로 개선한다. 또한, 외부 혼합을 위한 본 발명에 따른 다음 접근방안으로 인해, 기구(10)가 도관(11, 14)을 통해 제 1 유체(16) 및 제 2 유체(17)를 포함하는 세포를 수용하고 세포 현탁액(17) 또는 세포를 작동 제트(20) 내에 추가하는 것은 제 1 노즐 튜브(23)를 통과한 후에만 수행되며, 세포의 높은 생존율이 개선된다. 도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 튜브(23)의 외면 및 외벽 섹션(22) 또는 외벽 요소(29)의 내면에 의해 형성된 제 2 노즐은 특히 낮은 전단 유동 구성을 제공하고 따라서 적어도 탄성 외벽 요소(29)의 내경의 연속 테이퍼링에 의한 세포의 높은 생존율을 지지한다.
도 1 및 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제 1 노즐 튜브(23)의 원위 단부가 탄성 외벽 요소(29)의 원위 단부로부터 떨어져 오프셋되면, 작동 제트(20)에 의한 세포 현탁액(17) 또는 세포 성분들의 수송이 용이해진다. 혼합이 일어나는 재가속 구역(19)은 따라서 탄성 외벽 요소(29)로부터, 보다 정확하게는 원통형 섹션(29c)으로부터 축방향 섹션으로 둘러싸여 있다. 외벽 요소(29)의 형상 및 외벽 요소(29) 및 노즐 튜브(23)의 배열은 특히 섹션(29c)으로 인해 쉘 제트(21)가 노즐 튜브(23)에 그리고 최종적으로 중심 작동 제트(20)가깝게 접근하고 쉘 제트(21) 및 작동 제트(20)가 주로 동일한 방향 성분들을 갖도록 사실 실질적으로 바람직한 장점을 가진다. 제 1 개구(12)를 형성하는 노즐 튜브(23)의 원위 단부는 예컨대 제 2 개구(15)를 형성하는 탄성 외벽 섹션(29)의 원위 단부에 대해 0.5에서 3mm 만큼 후방으로 오프셋될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 노즐 튜브(23)는 1mm만큼 후방으로 오프셋된다. 제 1 도관의 원위면(13)에서 제 1 개구(12)의 이러한 오프셋으로 인해, 기구(10)의 원위 단부(25)로부터 제 1 유체(16)에서의 제 2 유체(17)의 성분들의 수용이 이루어지는 재가속 구역(19)의 최소 길이는 기구(10) 내에 한정된다. 기구(10)의 원위 단부(25)가 조직(106) 상에서 가압되면, 재가속 구역(19)은 또한 대부분 자유롭다.
기구(10)의 원위 단부(25)가 조직 표면상에서 약간 가압되면, 기구(10)의 원위 단부(25)의 위치, 특히 제 1 노즐 튜브(23)의 위치가 채널(105)의 생성 및 세포들의 적용 중에 변화되지 않는 것이 달성될 수 있다. 이를 위해, 도 2에 따른 기구(10)의 예시적인 실시예는 축방향(A)으로 압축 저항성이고 굽힘 저항성인 재료의 캡(34)을 포함하고, 여기서 캡(34)은 조직이 도달하고 기구가 조직에 배치될 때 조직이 탄성 외벽 요소(29)를 변형시키는 것을 방해한다
적용 공정은 기구(10)에 의해 표적 영역에서 조직(106) 내에 주사 채널(105)을 무바늘로 생성하고 미리 정해진 투여량으로 세포 현탁액을 채널(105) 내로 주사하는 것을 포함한다. 적용 공정은 또한 예컨대 제 2 도관(14)을 통해 세포 현탁액(17)을 작동 유체 제트(20)에 첨가한 후에 작동 유체 제트(20)를 부가적으로 혼합한 시일 매체에 의한 주사 채널(105)의 후속 밀봉을 포함할 수 있다. 부가된 시일 매체는 세포 현탁액보다 높은 점도를 가질 수 있다. 시일 매체는 겔형일 수 있다.
환자의 조직에 도입되는 물질의 보다 높은 효율을 보장하기 위해, 예컨대 본 발명에 따르면, 환자의 조직에 도입된 세포의 높은 무결성을 보장하기 위해, 축방향(A)으로 제 1 도관(11)의 제 1 개구(12)로부터 제 1 유체(16)를 재가속 구역(19) 내로 방출하기 위한 제 1 도관(11) 및 축방향(A)으로 재가속 구역(19)에서 제 2 유체(17)를 채널링하기 위한 제 2 도관(14)을 구비한 기구(10)는 활성 성분들 성분들, 예컨대 제 2 유체(17)의 세포들은 재가속 구역(19)으로 들어가는 제 1 유체(16)에 의해 재가속 구역(19)에서의 유동의 결과로서, 축방향으로 재가속되도록 제공된다. 제 1 및 제 2 도관(11, 14)의 동축방향 구성이 바람직한데, 이는 이렇게 할 때 제 1 개구(12) 주위에서 중심 작동 제트(20) 주위에 축방향의 하류로 유동하는 제 2 유체(17)의 쉘 제트(21)가 생성될 수 있기 때문이다. 또한 본 발명의 기구(10)를 위한 헤드(24) 및 본 발명의 기구(10)를 구비한 적용 시스템(100)이 제공된다. 예시적인, 도시되지 않은 기구의 실시예들에서, 기구는 다수의 제 2 도관, 즉 적어도 2 개의 제 2 도관을 포함할 수 있다. 다수의 제 2 도관을 사용하면 유사하거나 상이한 제 2 유체가 대안적인 방식으로 및/또는 적어도 동시에 위상 동안 재가속 구역에서 채널링될 수 있다. 이렇게 할 때, 제 2 유체의 성분들은 축방향으로 재가속 구역으로 들어가는 제 1 유체에 의해 재가속 구역으로의 유동으로 인해 축방향으로 재가속될 수 있다. 예컨대, 제 2 유체는 상이한 물질일 수 있거나 또는 상이한 물질, 예컨대 상이한 활성 성분들을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명의 기구의 실시예들은 또한 하나 이상의 제 2 유체를 재가속시키기 위해 재가속 구역에서 유사하거나 상이한 제 1 유체를 출력하도록 구성된 다수의 제 1 도관, 예컨대 적어도 2 개의 제 1 도관을 포함할 수 있다.
10 기구
11 제 1 도관
12 제 1 개구
13 면
14 제 2 도관
15 제 2 개구
16 제 1 유체
17 제 2 유체
18 사전가속 구역
19 재가속 구역
20 작동 유동/캐리어 유동
21 쉘 유동
22 외벽 섹션
23 노즐 튜브
24 헤드
25 기구의 원위 단부
26 도관 섹션
27 제 1 도관의 외벽/제 2 도관의 내벽
28 샤프트 튜브 섹션
29 외벽 요소
29a 원통형 섹션
29b 테이퍼링 섹션
29c 추가 원통형 섹션
30 외부 노즐
31 링 갭
32 센터링 요소
33 리세스/간극
34 캡
35 개구
36 전이 위치
37 스위치 장치
38 클래딩 호스
100 적용 시스템
101 공급 장치
102 제어부
103 소스
104 소스
105 채널
106 조직
P 화살표
A 축방향
U 내주
b 갭 폭
B1, B2, B3 섹션
C1, C2, C3 단면적
L 길이
△tA 적용 시간 간격
△tAF1 제 1 작동 유체 공급 간격
△tAF2 제 2 작동 유체 공급 간격
△tWF 활성 성분 공급 간격
v1 제 1 속도
v1r 감소된 제 1 속도
v2 제 2 속도

Claims (17)

  1. 축방향(A)으로 제 1 도관(11)의 제 1 개구(12)로부터 재가속 구역(19)으로 제 1 유체(16)를 출력하기 위한 상기 제 1 도관(11)을 구비하는 기구(10)로서,
    상기 재가속 구역(19)에서의 유동으로 인해 제 2 유체(17)의 성분들이 상기 재가속 구역으로 들어가는 상기 제 1 유체(16)에 의해 상기 축방향(A)으로 재가속되도록 상기 제 2 유체(17)를 상기 축방향(A)으로 상기 재가속 구역(19)으로 채널링하기 위한 제 2 도관(14)을 구비하는, 기구(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재가속 구역(19)의 상류에 상기 제 2 도관(14)의 사전가속 구역(18)을 가지며, 상기 기구는 상기 사전가속 구역(18)에서 상기 제 2 유체(17)를 축방향(A)으로 사전가속하도록 구성되고, 상기 제 1 개구(12)로부터 출력된 상기 제 1 유체(16)가 사전가속된 상기 제 2 유체(17)를 축방향으로(A)으로 재가속하도록 상기 제 1 개구(12)는 상기 재가속 구역(19)에 배치되는, 기구(10).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 사전가속 구역(18)은 내부 단면이 유동 방향으로 테이퍼링되는, 상기 제 2 도관(14)의 노즐 섹션에 의해 형성되는, 기구(10).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노즐 섹션의 내부 단면이 상기 노즐 섹션의 적어도 서브 섹션에서 연속적으로 테이퍼링되는, 기구(10).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 도관(14)은 상기 제 1 개구(12)로부터 나오는 상기 제 1 유체(16) 주위에 상기 제 2 유체(17)의 링형 쉘 유동(21)을 생성하기 위해 상기 제 1 개구(12)에서 상기 제 1 도관(11)을 동심으로 둘러싸는, 기구(10).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 도관(14)은 상기 제 1 개구(12)로부터 나오는 작동 유동(20)이 쉘 유동(21)으로부터 성분들을 상기 작동 유동(20)으로 흡입하도록 상기 쉘 유동(21)을 상기 제 1 도관(11)에 방사상으로 밀접하게 접근시키도록 구성되는, 기구(10).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 도관(14)의 외벽은 상기 제 1 개구(12) 주위의 섹션(22)에서 탄성인, 기구(10).
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 섹션(22)은 상기 제 2 도관(14)의 외벽을 형성하는 탄성 요소(29)에 의해 형성되는, 기구(10).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄성 요소(29)는 상기 제 2 도관(14)의 튜브 섹션(28)과 상류에서 연결되고, 센터링 장치(32)가 상기 튜브 섹션(28)과 상기 제 1 도관(11) 사이에 방사상으로 효과적인, 기구(10).
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 도관(14)의 튜브 섹션(28)은 상기 제 1 도관(11)의 튜브 섹션(26)을 둘러싸고, 상기 센터링 장치(32)는 상기 제 1 도관(11)의 튜브 섹션(26)을 상기 제 2 도관(14)의 튜브 섹션(28)과 동심으로 정렬시키기 위해 상기 제 2 도관(14)의 튜브 섹션(28)과 상기 제 1 도관(11)의 튜브 섹션(26) 사이에 방사상으로 배치되는, 기구(10).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 도관(14)은 상기 제 1 개구(12)의 하류 및/또는 상기 기구(10)의 원위 개구(35)의 상류에서 끝나는, 기구(10).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기구(10)는 상기 제 1 유체(16) 및 상기 제 2 유체(17)가 상기 기구(10)의 원위 단부(25)에 가까운 전이 위치(36)에 도달할 때까지 서로 인접하게 배치된 상기 제 1 및 제 2 도관(11, 14)의 도관 섹션들에서 서로 인접한 상기 제 1 유체(16) 및 상기 제 2 유체(17)를 채널링하도록 그리고 상기 원위 단부(25)에 대한 상기 전이 위치(36) 뒤에 상기 제 1 및 제 2 도관(11, 14)의 동축방향 도관 섹션들에서 상기 제 1 유체(16) 및 상기 제 2 유체(17)를 채널링하도록 구성되는, 기구(10).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전가속 구역(18) 및/또는 상기 재가속 구역(19)은 상기 기구의 헤드(24)에 배치되는, 기구(10).
  14. 제 13 항에 따른 기구(10)를 위한 기구 헤드(24).
  15. 적용 시스템(100)으로서,
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 기구(10), 및 공급 장치(101)를 포함하고, 상기 공급 장치는 제 1 도관(11) 및 제 2 도관(14)과 유체 연결되고 공급 간격들(ΔtAF1, ΔtAF2, ΔtWF)의 순서로 제 1 유체(16) 및 제 2 유체(17)를 공급하도록 구성되는, 적용 시스템(100).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공급 장치(101)는 상기 적용 시스템(100)을 제어하는 제어부(102)를 포함하여, 적용 시간 간격(ΔtA) 내에서 제 1 작동 유체 공급 간격(ΔtAF1) 동안 제 1 유체(16)가 공급되어, 제 1 유체는 조직(106)에서 채널(105)을 생성하기 위해 제 1 개구(12)에서 제 1 속도(v1)를 포함하고, 제 2 작동 유체 공급 간격(ΔtAF2) 동안 상기 제 1 유체(16)는 상기 제 1 개구(12)에서 상기 제 1 속도(v1)보다 작은 감소된 제 1 속도(v1r)를 포함하도록 공급되며, 적어도 상기 제 2 작동 유체 공급 간격(ΔtAF2) 동안의 위상들 중에, 상기 제 2 유체(17)는 상기 제 1 개구(12)에서 상기 감소된 제 1 속도(v1r)보다 작은 제 2 속도(v2)를 포함하도록 공급되는, 적용 시스템(100).
  17. 활성 성분들, 특히 세포들을 몸체 조직(106) 내에 적용하는 방법에 있어서,
    - 채널(105)은 기구(10)의 제 1 도관(11)의 제 1 개구(12)로부터 출력되는 제 1 유체(16)의 작동 제트(20)에 의해 무바늘 방식으로 상기 조직(106)에서 개방되고,
    - 상기 작동 제트(20)와 평행 또는 동축방향인 상기 기구(10)의 제 2 도관(14)으로부터 제 2 유체(17)의 제트(21)를 출력하고, 상기 제 2 유체(17)는 성분들을 상기 채널(105) 내로 운반하기 위해 상기 작동 제트(20)에 의해 수용되는 성분들을 포함하는, 적용 방법.
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