KR101832571B1 - 펄스 유체 분사를 생성하기 위한 공급 시스템, 공급 시스템을 가지는 투약 시스템, 및 공급 시스템을 동작시키기 위한 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 투약 기구에 연결하기 위한 적어도 하나의 유출구; 및 4초 미만, 특히 2초 미만의 투약 시간 간격 내에, a) 적어도 하나의 제1 전달 간격(T1) 동안 제1 유체가 제1 압력(ph)으로 제1 공급 라인(11)에서 이송되고; b) 제1 이송 간격(T1) 이후 제2 전달 간격(T2) 동안 제2 유체가 제2 압력(pz)으로 제2 공급 라인(12)에서 이송되며; 적어도 하나의 제3 전달 간격(T3) 동안 제1 유체가 제3 압력(pl)으로 제1 공급 라인(11)에서 이송되도록 적어도 하나의 밸브(55, 55', 55'', 55''')를 제어하는 제어기(51)를 가지는, 공급 시스템에 관한 것이다.

Description

펄스 유체 분사를 생성하기 위한 공급 시스템, 공급 시스템을 가지는 투약 시스템, 및 공급 시스템을 동작시키기 위한 제어 방법{Supply system for creating a pulsed fluid jet, application system having supply system and control process for operating a supply system}

본 발명은, 펄스 유체 분사를 생성하기 위한 공급 시스템, 공급 시스템을 가지는 해당 투약 시스템, 및 공급 시스템을 동작시키기 위한 제어 방법에 관한 것이다.

물질 또는 현탁액을, 특히 세포들을 생체 조직 내로 도입하기에 적합한 적절한 투약 기구는 공지되어 있다. 예를 들면, US 2001/0027296 A1은 치료를 위해 조직으로부터 세포들을 획득하고 그 후에 이들 세포를 조직 내로 반송시킬 수 있는 투약 기구에 관해 기술하고 있다.

US 2011/0282381 A1의 기구는 기본적으로, 물질을 도입하기 위한 적절한 관이 조직 내에 이미 존재한다는 점에 기반을 두고 있다. 때로는, 적절한 관이 첨단부에 의해 찔려 구멍이 날 수 있다. 적절한 관의 제공은 처리될 조직의 심각한 손상을 초래한다. 또한, 기술된 장치로는, 도입될 물질의 광범위하고 균질한 분포를 달성하기 매우 어렵다.

물질을 수분사 방식으로 조직 내로 도입시키는 역할을 하는 공급 시스템을 가진 투약 시스템이 EP 2 722 008로부터 공지되어 있다. 투약 시스템은, 시스템 내에 존재하는 사강(유체관 내에서 공기로 충진된 영역)뿐만 아니라 투약기의 탄성 신장으로 인해 노즐 개구로부터의 유체 누출(누수)이 보일 수 있는 문제를 겪는다. 누출 단계에서 분사의 에너지 밀도는 조직을 관통할 정도로 충분히 높지는 않기 때문에, 일정량의 현탁액이 손실될 것이다. 또한, 공지의 시스템들은, 공급기의 유출구 노즐보다 공급 시스템의 출구에서 압력이 훨씬 더 높을 것을 요구하므로, (예를 들어, 마찰로 인해) 시스템 내에서 예상되는 압력 감소 시 충분히 높은 압력이 출구 노즐에서 발생된다. 이는 현탁액 내로 혼합되는 세포들에 손상을 줄 수 있다.

이러한 선행기술을 기초로, 본 발명의 목적은 유체의 전달을 더욱 효율적으로 할 수 있게 하는 공급 시스템을 제공하는 데에 있다. 특히, 공급 시스템은, 현탁액이 과도한 응력에 노출되지 않으면서 노즐로부터 높은 출구 속도로 유체 분사를 전달하는 데 적합하도록 하기 위한 것이다. 전달 중에, 공급 시스템은 현탁액의 균질한 분포를 확보하도록 하기 위한 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 요지에 의해 해결될 것이다.

특히, 투약 기구에 연결하는 적어도 하나의 유출구; 및

4초 미만의 투약 시간 간격 내에,

a) 적어도 하나의 제1 이송 간격 동안 제1 유체가 제1 압력으로 제1 공급 라인에서 이송되고;

b) 제1 이송 간격 이후 제2 이송 간격 동안 제2 유체가 제2 압력으로 제2 공급 라인에서 이송되며;

c) 적어도 하나의 제3 이송 간격 동안 제1 유체가 제3 압력으로 제1 공급 라인에서 이송되도록 적어도 하나의 밸브를 제어하는 제어기를 가지는, 공급 시스템에 의해 이러한 목적은 해결된다.

본 발명의 일 양태는, 단계 c에서 제1 유체가 투약 기구로부터 고압으로 제2 유체를 방출시키기 위한 추진제로서 사용된다는 데 있다. 그러므로 압력의 전달은 매우 원위에서, 예를 들어 노즐 가까이에서 일어날 수 있다. 이런 식으로 제2 유체는 유체가 노즐을 빠져나가는 압력 레벨과 실질적으로 유사한 압력 레벨에 노출되어 있다는 것이 확실하다. 손실을 보상하기 위해 더 높은 압력을 인가하는 것은 제2 유체에 대해 불필요하다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 세포들을 높은 생존율로 깊은 조직 층 내로 도입하는 것이 가능하다. 본 발명에 따르면, 제1 및/또는 제2 유체를 구동하기 위한 압력 펄스들을 생성하는 것이 가능하다.

일 실시예에 있어서, 제1 전달 간격에서 제1 압력은 제2 압력보다 훨씬 더 크다. 또한, 제1 압력은 바람직하게 제3 압력보다 훨씬 더 크다. 일 실시예에 있어서, 제1 전달 간격에서 제1 유체를 이송하는 것은 제2 유체를 도입하기 위해 조직 내에 관을 생성하는 데 이용될 수 있다(관 개방 절차). 제2 전달 간격 내에서 제2 유체의 이송은 기존의 저장고 또는 저장소를 충진하는 데 사용될 수 있으며, 그 후 다시, 제3 이송 간격에서, 저장소에 저장된 유체가 밀려 나온다. 현탁액을 성공적으로 도입하는 데 필수적인 것은 제1 및 제3 압력이며, 제3 압력은 제2 유체가 얼마나 깊게 조직에 침투하는지에 대해 결정적인 것이다.

투약 시간 간격은 4초 미만일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 투약 시간 간격은 3초 미만 또는 심지어 2초 미만이다. 본 발명에 따르면, 투약 시간 간격은 관의 절단을 위한 제1 유체의 전달부터 다른 관의 절단 절차 이전에 유체의 마지막 전달까지의 기간으로 이해될 수 있다. 따라서, 투약 시간 간격은 정확하게 하나의 절단 절차와, 현탁액이 조직 내로 도입되는 적어도 하나의 전달 절차를 포함한다.

공급 시스템은, 제1 유체의 실질적으로 일정한 체적 유동이 확보되도록 바람직하게는 제어기에 의해 제어되는 적어도 하나의 펌프를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면, 펌프의 특정한 이송 속도를 미리 설정함으로써 제1 압력 및/또는 제2 압력 및/또는 제3 압력을 미리 설정하는 것이 가능하다. 그러나, 적어도 하나의 실시예에 있어서, 펌프의 체적 유동, 예컨대 체적 유량은 투약 시간 간격의 전체에 걸쳐서 실질적으로 일정하게 유지된다. 이 경우, 압력 제어는 밸브, 특히 제어 밸브를 통해 이루어질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 투약 시간 간격은 적어도 하나의 전달 단계와 적어도 하나의 바이패스 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 전달 단계는, 유체가 투약 기구에 의해 투약될 수 있도록 공급 시스템을 통해 유출구에 전달되는 것으로 정의될 수 있다. 본 발명에 따르면, 바이패스 단계는, 유체가 투약 기구를 우회하는, 바람직하게는 투약 기구로부터 배출되는 것으로 이해될 수 있다.

공급 시스템의 신속한 반응을 얻기 위해, 펌프가 실질적으로 일정한 체적 유동으로 작동되는 것이 유리하다. 신속하게 변경 가능한 압력 설정은 각각 바이패스 덕트 또는 바이패스 분기를 통한 유체의 특정한 배출에 의해 이루어질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 공급 시스템은 유체를 배출시키기 위한 바이패스 덕트를 포함하며, 바이패스 덕트는 바람직하게 스로틀 요소, 특히 스로틀 밸브를 포함한다. 제어기는, 제1 유체의 (펄스) 전달을 위해, 유출구에서 전달 단계의 펌프와 압력 덕트 사이 및 바이패스 단계의 펌프와 바이패스 덕트 사이의 유체 연통이 이루어지도록, 제1 밸브, 특히 3/2-방향 밸브를 적어도 제어할 수 있다. 바이패스 단계의 제공은 유체의 펄스 전달을 구현하는 것을 매우 효율적으로 가능하게 한다. 마지막으로, 바이패스 덕트를 통한 간헐적인 배출 및 유출구를 통한 간헐적인 전달이 수행되도록 제1 밸브가 제어될 수 있다. 이러한 제어 전략에 의해 유체를 이송하는 동안 매우 급격한 압력 에지가 확보되므로, 전달된 유체는 매우 단시간 내에 원하는 에너지 레벨에 도달한다.

이러한 제어 전략은 매우 짧은 시간 내에 기존의 압력 레벨을 감소시키기 위해 사용될 수도 있으므로, 상승 시간 외에 감쇠 시간 또한 최소화된다.

제어기는, 투약 시간 간격 내에, 정확히 하나의 전달 단계와 적어도 하나의 바이패스 단계가 실행되도록 적어도 하나의 밸브를 제어할 수 있다. 본 발명에 따르면, 하나의 전달 단계에 의해 상기 언급된 단계 a 내지 c를 구현하는 것이 가능하다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 각 단계 a 및 각 단계 c에 대해 바람직하게 바이패스 단계가 선행하는 전달 단계는 제어기에 의해 구현된다.

적어도 하나의 제1 밸브는, 전원이 공급된 단계에서 펌프와 압력 덕트 사이의 유체 연통이 이루어지도록 배치 및 형성된 전기 밸브일 수 있다. 마지막으로, 적어도 하나의 제1 밸브에 전원을 공급하면 전달 단계로 이어진다. 이러한 배치는 여러 장점을 가진다. 한편, 제1 제어 밸브는 펄스 시퀀스의 전달을 위해 작동 중에 단시간 동안만 전원이 공급될 필요가 있다. 다른 한편으로는, 바이패스 분기에 의해 설정된 압력 레벨은 펄스의 제1 전달 시에 이미 이용 가능하다. 그러나, 이를 위한 전제조건은 바이패스 덕트에 적절한 밸브, 특히 스로틀 밸브가 제공되는 것이다.

기본적으로, 무전해 단계에서, 압력 덕트가 펌프와 유체 연통하도록 제1 밸브가 반대로 설치되는 것이 가능하다. 이 경우, 펌프와 밸브들의 결합 작동이 유리할 수 있다. 예를 들어, 펌프를 작동시키는 동안에 스위칭 신호가 밸브로 보내져 제1 펄스의 전달 전에 밸브를 닫을 수 있다.

이미 설명된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 바이패스 덕트는 스로틀 요소를 구비할 수 있다. 스로틀 요소는, 적어도 하나의 제1 밸브에서, 제3 압력보다 큰, 특히 제3 압력의 적어도 50%만큼 또는 적어도 100%만큼 더 큰 바이패스 압력이 인가되도록 구성될 수 있다. 압력 레벨(pmax)을 가지는 특정의 펄스를 생성하기 위해, 공급 시스템 내에서 압력을 훨씬 더 높게, 예컨대 과잉 압력(p’max)을 설정함으로써, 밸브의 개방 시에, 공급 시스템 내에서 또는 투약 기구의 근위 측에서, 초기에 원하는 압력을 초과하는 압력파가 방출되도록 하는 것이 유리할 수 있다. 모든 시스템에서 압력파의 전파 중에 감쇠가 필연적으로 발생하므로, 최종적으로, 작동기, 예컨대 노즐에 원하는 압력이 도달한다. 이렇게 과도하게 높은 압력은 설명한 스로틀 요소와 함께 바이패스 덕트를 사용함으로써 적절하게 달성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유출구를 통해 유체가 전혀 전달되지 않는 경우에도 펌프가 스로틀 밸브에 대해 동작하므로, 압력이 공급 시스템 내에 축적된다. 이러한 압력은 바이패스 압력일 수 있다. 바람직하게, 바이패스 압력은 비교적 빨리 감소되도록 설정된다. 이미 설명된 압력파의 전파 이후, 유체를 최종적으로 전달하는 압력을 위해 펌프의 동력이 필수적일 수 있다.

본 발명에 따르면, 바람직하게는 바이패스 압력을 저장하기 위해 배치되는 압력 저장소가 제공될 수 있다. 압력 저장소는, 압력파가 작동기에 도달하는 데 필요한 시간 동안에 바이패스 압력이 감소되도록 하는 크기를 가질 수 있다.

추가로 또는 대안적으로, 스로틀 요소는, 제1 압력보다 큰, 특히 제1 압력의 5%만큼 또는 적어도 10%만큼 더 큰 바이패스 압력이 인가되도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 전술한 수단은 제1 시간 간격 동안 전달 시 최대 펄스 형상의 압력 에지를 확보하는 데 사용된다(단계 a).

추가로 또는 대안적으로, 이러한 수단은 제3 시간 간격 동안 유체 전달 시에 실질적으로 펄스 형상의 압력 에지를 확보하기 위해 사용될 수도 있다(단계 c). 일 실시예에 있어서, 제어기는, 스로틀 요소를 즉시 설정하거나, 예상되는 단계(단계 a 또는 단계 c)에 따라 바이패스 압력이 변하도록 스로틀 요소의 상류 또는 하류의 밸브를 설정할 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 전달 간격뿐만 아니라 제3 전달 간격 동안의 급격한 압력 에지 확보에 대한 제공이 이루어진다.

이미 설명된 바이패스 덕트 외에 또는 그 대신에, 제공 수단은 (다른) 바이패스 덕트를 포함할 수 있다.

이러한 다른 바이패스 덕트는, 배기 단계 중에 압력 덕트를 배기하기 위해, 각각 (제3) 밸브를 통해 압력 덕트와 유체 연통되거나 유체 연통되도록 할 수 있다. 제3 밸브는 2/2-방향 밸브일 수 있다. 압력 덕트를 즉각 배기하기 위해 다른 바이패스 덕트가 사용될 수 있다. 그 결과, 미리 설정된 압력이 축적된 후에, 압력이 급격히 감소될 수 있다. 제3 밸브는, 예를 들어 제1 및/또는 제3 전달 간격의 말미에 적절한 배기가 일어나도록 제어될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제어기는, 투약 시간 간격 내에, 적어도 하나의 배기단계가 구현되도록 제3 밸브를 제어한다.

상기 언급된 목적들은 투약 시스템에 의해 더 해결된다.

투약 시스템은 이미 설명된 바와 같은 투약 기구 및 공급 시스템을 포함할 수 있다.

투약 시스템에 있어서, 공급 시스템과 관련하여 이미 설명된 것들에 대해 유사한 장점이 발생된다. 일 실시예에 있어서, 투약 시스템은 투약 기구 내에 또는 투약 기구에 배치된 적어도 하나의 밸브를 포함한다. 이러한 적어도 하나의 밸브는 바람직하게는 공급 시스템의 제어기에 의해 제어된다.

본 발명에 따르면, 매우 급격한 펄스 에지들이 압력의 축적 및/또는 감소 시에 확보되도록, 펄스 형상의 생성에 필요한 제어 밸브들 중 적어도 일부가 투약 기구에 최대한 근접하여 또는 투약 기구 내에 배치되는 것이 요구된다. 전체적으로, 기구에 근접한 밸브들의 배치, 특히 노즐에 근접한 밸브들의 배치는 투약 시스템의 반응성을 촉진하므로, 임의의 원하는 압력의 실현이 구현될 수 있다.

또한, 처음에 언급된 목적은 공급 시스템을 동작시키기 위한 제어 방법에 의해 해결된다. 바람직하게, 이러한 공급 시스템은 이미 설명된 바와 같은 공급 시스템이다.

일 실시예에 있어서, 제어 방법은,

a) 바이패스 단계에서 바이패스 압력이 축적되도록 제1 유체 공급원을 작동시키는 단계;

b) 전달 단계에서 제1 유체가 바이패스 압력으로 압력 덕트 내로 전달되도록 적어도 하나의 밸브를 개방하는 단계; 및

c) 바이패스 단계 이후 전달 단계 동안 바이패스 압력보다 낮은, 특히 적어도 5% 또는 적어도 6%만큼 더 낮은 압력이 압력 덕트에 존재하도록 유체 공급원을 동작시키는 단계를 포함한다.

이러한 제어 방법 발명의 본질적인 일 양태는, 특정된 압력의 해제 전에, 이미 설명된 바와 같은 과잉 압력(p’max)이 축적되어 압력 펄스의 전파 중의 감쇠를 방지한다는 데에 있다. 본 발명에 따르면, 공급 시스템의 최적의 동작을 위한 2개의 매개변수가 있다. 필수적인 것은, 한편으로는, 바이패스 압력이고, 다른 한편으로는, 바람직하게는 펌프인 유체 공급원의 전달력이다.

일 실시예에 있어서, 제어 방법은, 제1 유체가 일시적으로 제2 유체를 밀어내도록 적어도 하나의 밸브를 켜는 단계를 포함한다.

또한, 상기 언급된 목적은, 설명된 방법을 구현하기 위한 명령을 갖는 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 의해, 명령이 계산장치에 의해 실행될 경우, 해결된다.

이하, 여러 예시적인 예들에 의해 본 발명을 설명한다.
도 1은 중공 기관의 계층 설계의 개략도이다.
도 2a는 내부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제1 실시예(셔틀 밸브만)에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 2b는 외부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제1 실시예에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 3a는 내부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제2 실시예(원위 체크 밸브를 가지는 셔틀 밸브)에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 3b는 외부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제2 실시예에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 4a는 외부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제3 실시예(유연성 노즐)에 따른 기구 헤드의 개략도이다.
도 4b는 내부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제3 실시예에 따른 기구 헤드의 개략도이다.
도 5는 제4 실시예(또한 외부 공급관을 통한 세포 현탁액 공급을 가지는 유연성 노즐)의 기구 헤드다.
도 6a는 외부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제5 실시예(배기 장치)에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 6b는 내부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제5 실시예에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 7a는 외부 공급관으로부터 유체가 흘러나오는 제6 실시예(유연성 요소의 근위 체크 밸브를 구비한 셔틀 밸브)에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 7b는 도7a의 유연성 요소에 대한 상세도이다.
도 8a는 내부 공급관에서의 셔틀 밸브의 제1의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 8b는 내부 공급관에서의 셔틀 밸브의 제2의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 8c는 내부 공급관에서의 셔틀 밸브의 밸브 시트의 제3의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 9a는 제7 실시예에 따른 투약 기구의 개략도이다.
도 9b는 도 9a에 따른 기구 헤드의 상세도이다.
도 10은 모든 제어 밸브들이 공급 시스템 내에 포함되어 있는 제1의 예시적인 예에 따른 공급 시스템의 개략도이다.
도 11은 제어 밸브가 투약 기구 내에 포함되어 있는 제2의 예시적인 예에 따른 공급 시스템의 개략도이다.
도 12는 펄스 수분사의 생성을 위한 제1의 대안적인 설계의 개략도이다.
도 13은 펄스 수분사의 생성을 위한 제2의 대안적인 설계의 개략도이다.
도 14는 펄스 수분사의 생성을 위한 제3의 대안적인 설계의 개략도이다.
도 15는 펄스 수분사의 생성을 위한 제4의 대안적인 설계의 개략도이다.
도 16은 펄스 수분사의 생성을 위한 제5의 대안적인 설계의 개략도이다.
도 17은 제1 제어 알고리즘에 따른 공급 시스템에 의해 생성된 압력 이력이다.
도 18은 제2 제어 알고리즘에 따른 공급 시스템에 의해 생성된 압력 이력이다.
도 19는 추가로 표시된 바이패스와 배기 단계를 가지는 도 18에 따른 압력 이력이다.

이하 설명에서, 동일한 부분에 대해 동일한 참조 번호가 사용된다.

도 1은 원심성 요로의 중공 기관의 계층 설계 개략도를 도시한다. 필수 조직 층은 점막(1)과 근층(2)이다. 요로는 최상부에 도시되어 있다. 그 다음은 상피이며, 또 그 다음은 점막고유층(3)이다. 그 다음에는, 길이방향 근육과 원형 근육(4)이 도시되어 있다. 도시된 요로의 괄약근 장애의 더욱 신속한 재생을 보장하기 위해 본 발명의 투약 시스템이 사용될 수 있다.

투약 시스템은, 현탁액, 예를 들어, 영양액 내의 세포들이 요도 괄약근의 상류에 위치하는 여러 조직층들을 통해 충분히 높은 생존율로 요도 괄약근으로 전달되며, 가능한 최소의 손실로 요도 괄약근 내에 퇴적되는, 조직 공학 기반 치료를 가능하게 한다. 이상적으로는, 그렇게 함에 있어서, 아직 손상되지 않은 괄약근 조직의 손상이 방지된다. 그러므로, 도 1의 원형 근육(4)은 본 발명의 투약 시스템용 가능한 표적 조직을 나타내며, 물질을 근층(2)으로 이송하기 위해서는 가해진 수분사가 우선 점막(1)을 천공할 필요가 있다.

본 발명의 시스템에 대한 수 많은 대안적인 적용 가능성, 예컨대 담관, 위장벽, 혈관벽, 기관지벽 등이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 투약 기구(10)의 제1의 예시적인 예를 도시한다. 투약 기구(10)의 필수 구성요소는, 바람직하게는 적어도 부분적으로 유연하고 근위에 기구 헤드(20)를 가지는 탐침축(14)이다. 이러한 기구 헤드(20)는 유체의 전달을 위한 노즐(23)을 가진다. 유체는 생리식염수 또는 세포부들을 구비한 앞서 언급한 현탁액일 수 있다. 유체를 공급하기 위해, 내부 공급관(21)이 탐침축(14)의 내강에 동축으로 배치된다. 내부 공급관(21)의 외부 영역은 내부 공급관(21)을 둘러싸는 외부 공급관(22)을 형성한다. 내부 공급관(21)은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 측면 개구(26)를 통해 원위 저장소(24)와 유체 연통하고 있다. 내부 공급관(21)의 원위 선단에 배치된 셔틀 밸브(25)는 내부 공급관(21)으로부터의 제1 유체를 원위 저장소(24)로 이송하는 것을 가능하게 하고, 원위 저장소(24)와 외부 공급관(22) 사이의 유체 연통을 폐쇄한다.

내부 공급관(21)은 제1 유입구(11)를 통해 그리고 외부 공급관(22)은 제2 유입구(12)를 통해 각각 제1 및 제2 유체가 제공된다.

도 2b는 도 2a의 기구 헤드(20)의 상세도를 도시한다. 도 2a에 따른 그림과 달리, 도 2b의 셔틀 밸브(25)는 측면 개구(26)를 폐쇄함으로써, 원위 저장소(24)와 외부 공급관(22) 사이의 즉각적인 유체 연통이 이루어진다.

본 발명의 일 양태는 공급된 유체를 배출 개구(23), 노즐(23)을 통해 거의 완벽한 펄스 형상으로 전달하는 것이다. 본 발명에 따른 기구 헤드(20)는, 유체가 표적 조직 내로 적절히 침투할 수 있는 비교적 낮은 압력으로 유체 펄스의 전달을 가능하게 한다. 현재 압력의 효율적인 이용으로 인해 본원에서 세포는 손상되지 않을 것이다.

본 발명의 다른 양태는, 펄스 제어에 의해, 유체, 특히 세포 현탁액을 서로 상이한 레벨의 표적 조직들 내로 도입하는 것이다. 본원에서는 현재의 압력을 효율적으로 이용하므로, 손상 없이, 특히 상이한 위치에서 표적 조직 내로 세포 현탁액이 도입될 수 있다.

예컨대 도 17에 도시된 바와 같이, 투약 시간 간격 내에, 현탁액을 효율적으로 도입하기 위해, 제1 유체는, 제1 시간 간격(T1) 내에, 우선 고압(ph)으로 이송된다. 제1 시간 간격(T1) 내에 기구 헤드(20)는 도 2a에 도시된 바와 같은 상태에 있다. 제1 유체는 내부 공급관(21)을 나와서, 원위 저장소(24)를 채우고 정의된 노즐 직경을 구비한 노즐(23)을 통해 전달된다. 따라서, 제1 유체는 높은 운동에너지로 조직에 충돌하여 도입관을 생성하는 데 이용될 수 있다. 이어 제2 시간 간격(T2)에서, 제2 유체가 매우 낮은 압력(pz)으로 구동되어 원위 저장소(24)가 제2 유체, 즉 현탁액으로 채워지게 된다. 이러한 단계에서, 기구 헤드(20)는 도 2b에 도시된 바와 같은 상태를 차지할 수 있다. 셔틀 밸브(25)가 내부 공급관(21)을 폐쇄함으로써 제1 유체의 누출이 방지될 것이다. 원위 저장소(24)의 충진에 이어서, 제3 시간 간격(T3)에서는, 제1 유체가 압력(pl)으로 이송된다. 바람직하게, 이 압력(pl)은 고압(ph)보다 훨씬 더 낮아서 현탁액의 부드러운 투약이 이루어진다. 제3 시간 간격(T3)에서, 기구 헤드(20)는 다시 도 2a에 도시된 바와 같은 상태에 있다. 제1 유체는 원위 저장소(24) 내로 침투하여 제2 유체를 이동시킨다. 즉, 제1 유체는 추진제이며 주어진 압력(pz)에서 제2 유체를 방출시키기 위한 것이다. 이러한 구성에 따르면, 원위 저장소(24)는 투약 시간 간격 내의 다른 시간(시간 간격(T4) 참조) 동안 충진될 수 있고 현탁액은 또 다른 시간(시간 간격(T5) 참조) 동안 전달될 수 있다.

도 3a는 본 발명에 따른 투약 기구(10)의 추가 실시예를 도시한다. 도 2a 및 도 2b와 달리, 도 3a에 따른 실시예에서는, 기구 헤드(20) 내에 다른 밸브가 제공된다. 셔틀 밸브(25)뿐만 아니라, 상기 다른 밸브, 체크 밸브(25')는 외부 공급관(22) 내에 위치한다. 셔틀 밸브(25)의 반대편에, 체크 밸브(25')가 투약 기구(10)의 원위 선단에 덜 근접하게 배치되어 있다. 체크 밸브(25')는 압력이 없는 상태에서 외부 공급관(22)을 완전히 폐쇄하는 고무 립이다. 도 3a는 제1 유체가 이송되어 노즐(23)을 통해 배출되는, 압력이 없는 각각의 상태를 도시한다.

외부 공급관(22) 내의 제2 유입구를 통한 제2 유체의 이송 시, 체크 밸브(25')가 개방되고, 이미 설명한 바와 같이, 셔틀 밸브(25)는 측면 개구(26)를 폐쇄한다. 해당 상태가 도 3b에 도시되어 있다. 이러한 상태에서, 원위 저장소(24)가 충진될 수 있다. 외부 공급관(22) 내의 유체의 유동이 멈추는 즉시, 체크 밸브(25')는 닫힌다. 이와 관련하여, 제2 유체는 누출이 방지된다. 내부 공급관(21) 내에서 압력이 원위 저장소(24)의 압력을 초과할 경우, 셔틀 밸브(25)는 개방된다. 그 결과 매우 급격한 외부 에지가 펄스 분사에서 효과적으로 생성될 수 있다.

설명된 실시예는, 도 4a 및 도 4b에 예시되어 있는 바와 같이, 특히 유연성 노즐(23)에 유리하게 사용되도록 할 수 있다. 그러나, 유연성 노즐(23)은 또한 체크 밸브(25')의 존재 여부와 무관하게 유리할 수 있다.

도 4a에 따른 유연성 노즐(23)은 압력이 없는 상태에서 닫힌다. 이를 위해, 특정의 가압이 노즐 본체에 반경 방향으로 작용하여 초기 상태에서 노즐 개구를 폐쇄하도록 유연성 노즐 본체가 투약 기구(10)에 포함된다. 예를 들어 제2 유체의 공급으로 인해, 원위 저장소(24) 내의 노즐 본체의 근위 압력이 증가하면, 노즐 본체는 우선 노즐이 개방되지 않은 상태로 바깥쪽으로 약간 휘어진다(미도시). 따라서, 원위 저장소(24) 내에 정의된 용량이 사전 투여될 수 있다. 이후, 후속 고압의 펄스(제3 또는 제5 시간 간격(T3, T5) 참조)로, 이미 설명된 바와 같은 사전 투여된 용량이 조직 내에 개방되어 있는 관 내로 도입될 수 있다. 본 예시적인 예에서 설명된 노즐 본체는 반경 방향으로 경사진 원주 립을 가진다. 노즐 본체는 또한 양분하여 설계될 수 있다. 예를 들어, 원주 립은 유연성 재료로 구성될 수 있는 반면, 그 밑부분에서는, 경질 재료의 지지체에 의해 둘러싸여 있다. 유연성 노즐(23)의 성능, 특히 그 팽창은, 각각 사전 투여 및 충진 단계 시, 재료의 선택 및 혼입된 상태에서 가압의 정도에 따라 결정적으로 좌우된다. 본 발명에 따르면, 유연성 노즐(23)은, 충분한 팽창 및 그에 따른 원위 저장소(24) 내 사전 투여된 용량의 수용이 고압, 예컨대 20 bar 이상의 요건 없이 이루질 수 있도록 구성된다. 더욱이, 유연성 노즐은, 개방된 상태에서, 노즐 개구(23)가 분사 효과, 즉 유체의 충분한 가속이 확보될 수 있도록 충분히 크게 구성된다.

본 발명에 따른 유연성 노즐(23)은 제1 및/또는 제2 유체의 투약 이후 유체의 누출 방지를 위해 이용될 수 있다. 동시에, 원위 저장소(24)의 적절한 충진 시, 이후 회복될 수 있는 일정한 예압이 저장된다. 또한, 유연성 노즐(23)은 투약 기구(10)를 막히게 할 위험을 최소화한다. 본 발명에 따른 구성에서, 막힘은 단지 압력의 증가를 초래하며, 이는 결국 노즐의 팽창의 원인이 되어 오염 입자들이 통과할 수 있게 된다.

도 4b는 예를 들어 제3 시간 간격(T3) 내에, 개방되어 있는 유연성 노즐(23)을 구비한 기구 헤드(20)를 도시한다.

도 5는 도 4a 및 도 4b에 따른 기구 헤드의 대안적인 실시예를 도시한다. 여기에서, 외부 공급관(22)은 제1 유체를 공급하기 위한 것이고, 내부 공급관(21)은 제2 유체를 공급하기 위한 것이다. 도 5에 도시된 상태는, 예를 들어 제1 유체가 조직 관을 생성하는 데 사용될 경우 제1 시간 간격(T1)에서 발생된다. 또한 본 발명에 따른 이미 설명된 다른 실시예들에 있어서, 제2 유체에 대해 내부 공급관(21)이 사용될 수 있으며, 제1 유체에 대해 외부 공급관(22)이 사용될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 유연성 요소가 제2 수동밸브로서 사용된, 본 발명에 따른 다른 예시적인 예를 도시한다. 도 2a 및 도 2b에 따른 예시적인 예와는 달리, 도 6a의 투약 기구(10)는 제2 유입구에 배기 장치(40)를 가진다. 배기 장치(40)의 필수 구성요소는 제2 유입구(12)가 끝나는 배기 챔버(44), 배기구(41) 및 배기 밸브(45)이다. 배기구(41)의 기능은 배기 밸브(45)에 의해 제어된다. 배기구(41)는 제2 유입구(12)를 배기할 수 있으므로 외부 공급관(22) 중 적어도 일 부분을 배기할 수 있다. 제2 유입구(12)가 가압되는 경우, 배기 밸브(45)는 후퇴 후에 폐쇄된다(제2 유입구(12)와 배기구(41) 사이의 밀폐 효과). 배기 밸브(45)로부터 원위에 배기 챔버(44) 내 과잉 압력이 존재한다. 결과적으로, 제2 유체는 기구 헤드 쪽으로 흐를 수 있고 (예컨대 제3 시간 간격(T3) 동안) 전달될 수 있다. 이러한 상태가 도 6a에 도시되어 있다.

제2 유입구(12) 내의 압력이 떨어지는 경우, 배기 밸브(45)는 그 초기 상태로 전환되어 배기 챔버(44)에 대해 제2 유입구(12)의 근위 부위를 폐쇄한다(도 6b에 따른 상태 참조). 동시에, 제2 유입구(12)의 원위 영역에서의 과잉 압력은 배기구(41)를 통해 급속히 감소된다. 그 결과, 배기구(41)에서의 유동저항이 노즐(23)에서의 유동저항보다 훨씬 더 낮으므로, 노즐(23)로부터의 누출이 매우 빨리 중단, 이상적으로는 방지된다. 이와 관련하여, 전달된 펄스 유체 분사의 압력 에지가 매우 급격하게 줄어들 수 있다. 이러한 상태에서, 셔틀 밸브(25)는 외부 공급관(22)을 폐쇄하므로, 제2 유체 중 매우 적은 양만이 배기구(41)를 통해 빠져나간다. 본 발명에 따르면, 배기를 활성화하는 물질을 수용하기 위한 장치의 제공 및 때로는 이러한 물질의 회수를 생각할 수 있다. 본 발명에 따르면, 여러 개의 배기구(41)가 또한 제공될 수 있는 것으로 이해된다.

다른 예시적인 예에 있어서, 배기 밸브(45)는 수동 밸브가 아니라 각각 능동 밸브 또는 제어 밸브다. 예를 들어, 투약 기구(10)의 손잡이에 자기밸브가 제공되어 배기 밸브(45)의 기능을 맡을 수 있다. 이러한 자기 밸브는 공급 시스템(50)에 의해 제어될 수 있다(도 10 참조).

도 7a는 그 작동 모드에서 도 3a 및 도 3b의 투약 기구와 유사한 투약 기구(10)의 일 실시예를 도시한다. 체크 밸브(25')는 외부 공급관(22) 내로 이어지는 제2 유입구(12)의 오리피스에서 유연성 요소에 의해 형성된다. 유연성 요소는, 도시되지 않은 초기 상태에서, 제2 유입구(12)를 폐쇄하도록 가압하는 것이 제공되도록 설계된다. 이로 인해 이루어지는 변형은 무압 상태에서 밀폐 효과를 생성한다. 제2 유입구(12)가 가압될 경우, 유연성 요소는, 외부 공급관(22)으로 이어지는 유체 연통을 개방하도록 변형된다(도 7a의 그림 참조). 제2 유입구(12) 내의 압력이 다시 감소할 경우, 특정 압력 역치의 더 낮은 편차 후에, 재설정 힘들이 유연성 요소를 초기 상태로 재설정하고, 체크 밸브(25')는 닫힌다.

예시적인 일 예에 있어서, 유연성 요소는 유연성 배관부로 구성된다. 예를 들어 세로 축 방향으로 연장된 도 7b에 도시된 리브(5) 및/또는 비교적 단단한 재료의 강화섬유(6)와 같은 강화 구조물들을 적용함으로써, 체크 밸브(25')의 더욱 강한 가압 및 그에 따른 더 높은 폐쇄력이 달성될 수 있다.

도 8a, 도 8b, 도 8c는 셔틀 밸브(25)의 서로 다른 실시예들을 도시한다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 셔틀 밸브는 내부 공급관(21)의 외측에 배치된 유연성 재료로 형성되므로 내부 공급관에서 끝나는 측면 개구(26)들을 폐쇄한다.

도 8a에 따른 실시예는 내부 공급관(21)의 원위 단부 상에 부분별로 배치된 유연성 배관(30)을 나타낸다. 유연성 배관(30)의 고정은 클램프 링(31)을 통해 이루어진다. 도 8a에 따른 실시예의 중요한 일 양태는, 유연성 배관(30)이 내부 공급관(21)의 원위 단부 위로 부분적으로 돌출해 있다는 점에 있다. 마지막으로, 내부 공급관(21)상의 유연성 배관에 접한 제1 부분(34) 및 경로를 따라 유연성 배관(30)이 경사진 제2 부분(35)이 생긴다. 따라서, 유연성 배관(30)은 예외적으로 높은 표면 압력을 가지는 밀폐 에지(32)를 지나 연장된다. 이런 식으로, 우수한 밀폐 효과가 확보된다.

도 8b에 따른 실시예에 있어서, 내부 공급관(21)은 부분별로 반경 방향의 외측으로 돌출하는 돌출부를 가진다. 이러한 돌출부는 측면 개구(26)들이 위치하는 곳에 배치된다. 돌출부의 근위 및 원위에서, 내부 공급관(21)은 더 작은 직경을 가진다. 결과적으로, 유연성 배관(30)과 관련하여, 더 큰 직경을 가지는 제1 부분(34), 작은 직경을 가지는 제2 부분(35) 및 작은 직경을 가지는 제3 부분(36)이 생긴다. 제2 및 제3 부분(35 및 36)의 직경은 동일할 수 있다. 다른 예시적인 예(미도시)에 있어서 제2 및 제3 부분(35 및 36)은 또한 서로 다른 값을 가질 수 있다. 제1 부분(34) 및 제2 부분(35) 및/또는 제3 부분(36)의 서로 다른 직경에 의해 셔틀 밸브(25)의 폐쇄 기능을 증가시키는 밀폐 에지(32)가 생성된다. 또한, 제1 부분(34)의 더 큰 직경은 유연성 요소의 예비 연장 및 사전 장력을 유발하고, 이는 또한 우수한 밀폐 효과를 유발한다.

내부 공급관(21)의 측면 개구(26)들을 둘러싸는 원통형 부분들에 의해 더 높은 표면 압력이 또한 확보될 수 있다(도 8c 참조). 마지막으로, 상기 원통형 부분들은 밀폐 에지(32)들을 또한 형성하고, 이는 밸브의 폐쇄 기능을 증대시킨다.

도 9a 및 도 9b는 투약 기구(10)의, 특히 기구 헤드(20)의 다른 실시예들을 도시한다. 여기에서, 탐침축(14)은 복수 내강 배관이다(내강이 2개인 배관이 도시되어 있다). 따라서, 이러한 예시적인 예에 있어서, 서로에 대해 동축으로 배치되고 내부 공급관(21)과 외부 공급관(22)를 포함하는 관은 없다. 대신에, 제1 유체용 제1 공급관(21')은 제2 공급관(22')에 평행하게 연장된다. 제1 유입구 관(21')과 제2 유입구 관(22')의 사이에 분리벽(28)이 제공된다. 도시된 예시적인 예에 있어서, 제1 공급관(21')의 단면적은 제2 공급관(22')의 단면적과는 상당히 다르다. 예를 들어, 제1 공급관(21')은 제2 공급관(22')의 단면적의 두 배의 단면적을 가질 수 있다. 이렇게 현저하게 상이한 단면 형상은 상이한 체적 유동, 예컨대 상이한 체적 유량(본 발명에 따르면 제1 유체의 체적 유동은 제2 유체의 체적 유동보다 더 크다)이 고려될 것이라는 것을 보장할 수 있다. 본 발명에 따르면, 제1 공급관(21')의 단면 형상은 제2 공급관(22')의 단면 형상보다 2배 넘게 클 수 있다.

도 9a 및 도 9b에 따른 실시예에 있어서, 제1 공급관(21')은 원위 단부에서 경사를 가지고 나서 노즐(23)과 즉각적으로 유체 연통하는 훨씬 더 넓은 원위 저장소(24)에서 끝난다. 제2 공급관(22')의 측면 개구(26)는 제1 공급관(21')의 경사진 부분의 거의 중앙에서 횡 방향으로 끝난다. 경사진 부분(홀더)에는 립 체크 밸브(25)를 형성하기 위한 유연성 요소가 배치된다. 마지막으로, 이미 설명된 셔틀 밸브(25)의 기능을 하는 양방향 밸브가 그로부터 발생된다. 립 체크 밸브는 바람직하게는 경질의(비유연성의) 재료의 홀더에 의해 제1 공급관(21') 내에 축 방향으로 설치된다. 경사진 부분의 내부 윤곽은 대체로 립 체크 밸브의 원위부의 외부 윤곽에 해당한다. 이 때, 경사진 부분의 개구는, (유연성 요소가 도 9a에 도시된 바와 같은, 즉 팽창되지 않은) 초기 상태에서 유연성 요소의 립과 홀더의 내벽 사이에 간극이 생기도록 치수화된다. 예를 들어, 제1 유체가 제1 유입구 관(21')을 통해 흐를 경우, 유연성 요소의 원위 부분이 - 밸브의 립들이 - 팽창되어, 압력 역치 이상에서 개방될 것이고, 제1 유체는 원위 저장소(24) 내로 들어갈 수 있다. 동시에, 하부 밸브 립은 압력에 의해 경사진 부분의 벽에 대해 가압된다. 따라서, 유연성 요소는 제2 공급관(22')으로부터 측면 개구(26)을 폐쇄한다. 제1 공급관(21')의 압력조건들은, 이러한 상태에서, 제2 공급관(22')의 압력조건들과 분리된다. (예를 들어 제1 시간 간격(T1) 후에) 제1 공급관(21') 내의 압력이 감소하면, 셔틀 밸브(25)가 초기 상태로 복귀함으로써, 도 9b에 도시된 바와 같이 측면 개구(26)가 해제될 것이다. 제2 시간 간격(T2)에서, 제2 유체는 거의 방해를 받지 않고 간극을 통과할 수 있어서, 저압에서 원위 저장소(24)의 충진이 가능하다. 유연성 요소가 이제 폐쇄 방향으로 작동되기 때문에, 유연성 요소는 다시 제1 공급관(21')과 제2 공급관(22') 사이에서 장벽으로서 작용한다. 바람직하게, 간극은, 제2 유체가 저압에서 방해를 받지 않고 흐를 수 있도록 치수화되며, 다른 한편으로는 셔틀 밸브(25)가 안전하게 폐쇄되어 제1 공급관(21') 내로의 제2 유체의 진입을 막는다.

또한, 볼 밸브와 조합으로 내부 작용 밸브를 사용함으로써 동일한 효과(양방향 밸브 효과)가 확보될 수 있다. 두 밸브 모두 내강 내(바람직하게는 더 큰 내강 내)에 순차적으로 배치된다. 한편, 볼 밸브는 유연성 요소에 관하여 근위에 위치한다. 이러한 배치에 있어서, 유동은 다른 방향들 중 각각의 방향에서 방해를 받지 않고 유지되는 반면, 밸브들 각각은 각각의 방향에서 유체의 폐쇄를 수행한다.

지금까지 설명된 모든 실시예들은 제1 공급관(21')과 내부 공급관(21) 내에서 각각, 그리고 제2 공급관(22')과 외부 공급관(22) 내에서 각각 서로 다른 압력 레벨을 확보하기 위한 본 발명의 목적을 가진다. 이를 위해, 관들은 밸브들의 도움으로 서로로부터 분리된다. 이와 동시에, 설명된 형태의 수동 밸브들의 사용은 압력 저장소 기능의 실현뿐만 아니라 누출의 억제를 가능하게 한다. 이들 두 기능은 근위에 배치된 능동 밸브들의 사용과 조합 시 특히 유리하다. 이하, 설명된 투약 기구들을 동작시키기 위한 본 발명의 여러 공급 시스템(50)들이 설명된다. 본 발명에 따르면, 공급 시스템(50)은 또한, 이하에서 설명되는 유리한 효과들을 달성하기 위해, 다른 투약 기구(10)들, 예컨대 일반적인 투약 기구들과 함께 사용될 수 있다.

도 10은 공급 시스템(50)을 도시하고 있는데, 공급 시스템을 통해 제1 유입구(11)과 제2 유입구(12)가 설명된 투약 기구(10)에 연결되어 있다. 도 10에 도시된 예시적인 예에 있어서, 제2 유입구 내에는, 중간 분리 장치(60)가 제공되어, 공급 시스템이 제1 유체, 바람직하게는 생리식염수를 서로 다른 연결부를 통해 전달할 수 있으며, 선택된 유입구에 따라, 서로 다른 유체들이 최종적으로 투약 기구(10)에 도달할 수 있다(제1 유입구(11) 내에서는 제1 유체 그리고 제2 유입구(12) 내에서는 제2 유체).

공급 시스템(50)은, 하나의 투약 시간 간격 내에, 다음의 단계들이 수행되는 제어 방법을 구현하는 제어기를 포함한다.

- 제1 이송 간격(T1) 중에 제1 유체를 고압(ph)으로 제1 공급 라인(11)으로 이송하는 단계;

- 중간 분리 장치(60)를 사용하면서 제2 이송 간격(T2) 중에 제2 유체를 제2 압력(pz)으로 제2 공급 라인(12)에서 간접적으로 이송하는 단계; 및

- 제3 이송 간격(T3) 중에 제1 유체를 제3 압력(pl)으로 제1 공급 라인에서 이송하는 단계.

본 발명에 따르면, 제어 방법은 제4 이송 간격(T4) 및 제5 이송 간격(T5) 중에 적절한 제어 전략을 추가로 제공하기 위해 설계될 수 있다(도 17 참조).

제어 방법을 실현하기 위해 제어기(51)는, 예컨대 펌프(52)의 유체 공급원, 제1 제어 밸브(55) 및 제2 제어 밸브(55')와 상호작용한다.

펌프(52)는 공급 시스템(50)의 압력 저장소(53)와 유체 연통한다. 도시된 예시적인 예에 있어서 펌프(52)는 연속적으로 동작하고 유동 제어된다. 압력 저장소(53)와 유체 연통하는 제1 제어 밸브(55)의 제어는 원하는 펄스 형상(주파수, 충격 계수, 효율적인 펄스 성능)을 설정하는 것을 가능하게 한다. 펌프의 유동 제어는 제1 제어 밸브(55)의 스위칭 위치와 무관한 공급 시스템(50) 내에 제1 유체의 일정한 체적 유량을 유발한다.

제1 제어 밸브(55)는 바람직하게, 전원이 공급된 상태에서 압력 덕트(54)를 통해 압력 저장소(53)와 제2 제어 밸브(55')의 사이에서 유체 연통을 이루는 3/2-방향 밸브이다. 제1 제어 밸브(55)는 실질적으로 원하는 압력 레벨을 축적하는 역할을 하는 반면에, 제2 제어 밸브(55')는 제1 유입구 또는 제2 유입구(12)에 설정 압력 레벨을 인가한다.

제1 제어 밸브(55)의 무전해 상태(도 10에 따른 그림 참조) 하에서 압력 저장소(53)와 - 결과적으로 또한 펌프(52)와 함께 - 제1 바이패스 덕트(BY1) 사이에 유체 연통이 있다. 유체 유동은 바이패스 덕트(BY1)를 통해 배출되므로 펌프(52)에 대해 통념에 어긋나는 어떤 동작 조건도 발생되지 않을 것이다. 바람직하게, 도 10에 도시된 바와 같은 제1 바이패스 덕트(BY1)는, 상류의 시스템 부분 또는 제1 제어 밸브(55)에서 특정 압력 레벨이 유지되도록 제공하는 스로틀 밸브(58)를 구비한다. 이러한 압력 레벨을 설정하기 위해, 스로틀 밸브(58)에서의 유압 저항이 수동으로 또는 제어기(51)을 통해 설정될 수 있다(도 13 참조). 도 10에 도시된 예시적인 예에 있어서 저항은 미리 설정된다. 도 10에 도시된 상태에서, 스로틀 밸브(58)에 의해 미리 설정된 압력 레벨이 압력 저장소(53) 내에 설정된다. 이러한 압력 레벨이 제1 제어 밸브(55)를 통해 두 개의 유입구(11, 12) 중 하나에 인가되는 즉시, 각각의 유입구에서의 압력은 반등한다. 이와 관련하여, 급격한 에지를 가지는 유체 펄스가 방출될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 바이패스 단계(

,

)(도 19 참조) 중에, 원하는 압력, 예컨대 제1 압력(ph) 또는 제3 압력(pl)을 초과하는 압력 레벨(p’max)에 도달하는 것이 가능하다. 상기 압력들은 바람직하게는 펌프(52)의 효율을 통해 설정된다. 이러한 압력 증가의 결과 압력 펄스가 라인들에서 매우 빨리 전파된다. 이와 관련하여, 매우 급격한 펄스 에지가 노즐(23)에서 확보될 수 있다. 또한, 과잉 압력은 유입구들(11, 12)에서의 압력 손실을 보상할 수 있다. 그러나, 과잉 압력은, 힘의 빠른 증가가 이루어지는 반면 노즐(23)에서의 원하는 압력을 초과하지 않게 선택되어야 한다.

제1 제어 밸브(55)로부터 시작하여, 전원이 공급된 상태(미도시)에서 압력은 압력 덕트(54)를 통해 제2 제어 밸브(55')로 확장된다. 설명된 예시적인 예에 있어서, 제2 제어 밸브(55')는 하나의 유입구(11, 12)를 선택한다.

다른 예시적인 예에 있어서, 과잉 압력의 효과를 이용하여 다음의 물질 투입을 위한 예비 단계로서 생체 조직의 초기 천공을 수행할 수 있다. 이러한 예시적인 예에 있어서, 공급 시스템은 따라서 시간에 따라 감소하는 급격한 증가 압력 형상을 생성한다. 제2 제어 밸브(55')는, 압력 에지의 감퇴 과정 중에, 조직의 천공(제1 시간 간격(T1))이 우선 수행되고, 그 후 원위 저장소(24)의 충진(제2 시간 간격(T2)) 그리고 마지막으로 물질의 투입(제3 시간 간격(T3))이 수행되도록 설정된다.

다른 예시적인 예(도 11 참조)에 있어서, 제2 제어 밸브(55')는 기구(10) 에 통합된다. 바람직하게는, 제2 제어 밸브(55')의 제어는 여전히 제어기(51)를 통해 이루어진다. 다른 바람직한 예시적인 예에 있어서, 제1 제어 밸브(55)도 추가로 투약 기구 내에 포함된다. 바람직하게는, 투약 기구(10)의 손잡이에 각각의 포함이 이루어진다. 이에 의해, 길고/길거나 유연성 있는 공급 라인들을 통해 압력 펄스가 감쇠되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 요구되는 제어 밸브들(55, 55')의 배치는 투약 기구(10)에서 또는 투약 기구 내에서 가능한 한 근접해 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 제어 밸브(55)의 배치는, 무전해 상태에서, 제1 제어 밸브가 압력 덕트(54)와 펌프(52) 사이의 연통을 폐쇄하도록 선택된다. 따라서, 압력 덕트(54)는 각각 바이패스 단계(

,

) 중에 무압 상태이거나 잔류 압력으로 가압된다. 이러한 배치는 두 가지 장점을 가진다. 한편으로, 제1 제어 밸브(55)는 펄스 시퀀스의 전달을 위해 작동 중 단시간 동안만 전원 공급을 필요로 한다. 다른 한편으로, 스로틀 밸브(58)에 의해 설정된 압력 레벨은 전달되는 제1 펄스에서 이미 이용 가능하다.

도 12는 유체 펄스를 효율적으로 생성하기 위한 다른 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예에 있어서, 2-방향 밸브가 제1 제어 밸브(55)로서 사용된다. 상기에서 설명된 실시예에서와 같이, 펌프(52)와 압력 저장소(53)의 사이에는 유체의 연통이 있다. 또한, 2/2-방향 밸브에 의해 압력 저장소로부터 제1 제어 밸브(55)까지 유체의 연통이 있다.

또한, 압력 저장소(53)로부터 하류의 스로틀 밸브(58) 이전의 제1 바이패스 내 릴리프 밸브(59)까지 유체의 연통이 있다. 2/2-방향 밸브는 미리 설정된 지속 시간으로 수분사 펄스를 전달하기 위한 것인데 반해, 릴리프 밸브(59)는 바이패스 단계(

,

) 중에 원하는 압력 레벨의 생성을 가능하게 한다. 이를 위해, 릴리프 밸브(59)는, 특정 압력에 도달 시, 제 1 바이패스 덕트를 해제하여 압력이 감소될 수 있도록 설정될 수 있다. 릴리프 밸브(59)는 바람직하게 제어기(51)에 의해 제어되는 제어기로서 기능할 수 있다. 다른 양태에 있어서, 릴리프 밸브(59)의 압력-압력 유동 특성 곡선은, 밸브를 통과하는 도중에 일부의 압력이 밸브에서 감소하도록 설계될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 릴리프 밸브(59)는 완전히 생략된다.

도 13은 두 개의 2/2-방향 밸브가 사용되는 다른 예시적인 예를 도시한다. 마지막으로, 제1 제어 밸브(55)는 시스템 내에 존재하는 압력이 투약 기구(10)로 확산하는 것을 여전히 제어하는 역할을 하는 2/2-방향 밸브로서 설계된다. 마찬가지로 2/2-방향 밸브인 제3 제어 밸브는 제1 바이패스(BY1)를 해제하거나 폐쇄함으로써 시스템 내 압력 설정을 가능하게 한다. 제3 제어 밸브(55'')는 일부 과잉 압력을 축적하는 데 실질적으로 기여할 수 있다.

펄스의 전달 후에 하강 시간을 줄이기 위해, 추가 바이패스 덕트(BY2)가 제1 제어 밸브의 유동이 비켜가는 쪽에 제공될 수 있다. 도 14는 초기 상태의 밸브 배치의 각각의 실시예를 도시하며, 밸브들은 투약 단계에 따라 제어된다. 제4 제어 밸브(55''')는 유입구(11, 12') 내의 현재 압력의 신속하고 구체적인 감소를 가능하게 한다. 이러한 실시예는 도 19에 도시된 바와 같이 배출단계(ENT1, ENT2)의 실현을 가능하게 한다. 따라서, 도 14에 도시된 실시예에서, 제1 바이패스 단계(

)에서 과잉 압력을 축적하는 것과 과잉 압력을 투약 기구(10)에 구체적으로 전달하는 것이 가능하므로, 그 노즐(23)에서, 가능한 한 급격한 에지를 가지는 펄스가 방출된다. 이후, 펌프(52)는 제1 시간 간격(T1) 중에 제1 압력을 유지하도록 유체를 더 구동한다. 이후, 제1 제어 밸브(55)는 펄스를 종결시키도록 폐쇄된다(시점(t2)). 이와 동시에, 제4 제어 밸브(55''')는 개방되어 제2 바이패스 덕트(BY2)와의 유체 연통을 생성한다. 이러한 방식으로, 제1 배기 단계(ENT1)가 구현된다. 하강 시간은 매우 낮아서, 예컨대 원위 저장소(24)에서의 직접적인 압력 감소로 이어진다. 유사하게, 제3 시간 간격(T3) 중에 -현탁액의 투약 -시작 시(바이패스 단계(

)) 및 종료 시(배기 단계(ENT2))에 가능한 한 급격한 펄스 에지가 확보될 수 있다.

도 15는 2/2-방향 밸브가 제1 제어 밸브(55)로서 사용되는 예시적인 예를 도시한다. 2/2-방향 밸브는 바이패스 덕트(BY1) 내에 통합된 반면, 투약 기구(10)는 펌프에 직접 연결된다. 이러한 설계의 장점은, 그 설계로 또한 더 빠른 압력 감소를 위한 배기 단계(ENT1, ENT2)가 구현될 수 있다는 점에 있다. 앞서 설명된 실시예들과 비교하여 본 실시예는 매우 간단하고 안정적이다.

도 16은 본 발명에 따른 공급 시스템(50)의 다른 예시적인 예를 도시한다. 여기에서, 이미 설명된 기능을 실현하기 위해 두 개의 3/2-방향 밸브가 사용된다.

설명된 능동 밸브들 및 제어 밸브들은 각각 전자기 구동장치 또는 본 기술분야에서 공지된 다른 구동장치를 가질 수 있다. 예를 들어, 압전 작동기, 유압 구동 장치 또는 유사체들이 사용될 수 있다. 또한, 실시예들은 임의의 방식으로 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 실현을 위해, 니들 밸브, 멤브레인 밸브, 로커 밸브 및 기타의 것들이 사용될 수 있다. 설명된 2/2-방향 밸브의 실현을 위해 예를 들어 살균성으로 인해 바람직한 클램프 밸브가 사용될 수 있다.

도 17 및 도 18은 각각 조직의 천공을 위한 하나의 펄스(제1 시간 간격(T1))와 물질의 투약을 위한 두 개의 펄스(제3 및 제5 시간 간격(T3 및 T5))를 가지는 서로 다른 압력 이력을 도시한다. 제2 시간 간격(T2)은 원위 저장소(24)를 충진하기 위해 사용된다. 도 17에 따르면, 원위 저장소(24)의 재충진은 제4 시간 간격(T4)에서 이루어진다. 도 18에 따르면, 각각의 재충진은 생략된다.

도 19는 시간 간격들(T1 내지 T5)과 관련하여 바이패스 단계(BY1, BY2) 및 배기 단계(ENT1, ENT2)의 시간 배치를 도시한다. 제1 바이패스 단계는 시간 t1에서 제1 시간 간격(T1)의 시작과 함께 종료된다. 제1 배기 단계(ENT1)는 시간 t2에서 제1 시간 간격(T1)의 종료 시 시작된다. t2와 t3 사이의 간격에서 제2 바이패스 단계(BY2)가 시작되며 제3 시간 간격(T3)의 시작과 함께 시간 t3에서 종료된다. 제3 시간 간격(T3)의 종료 시, 시간 t4에서, 제2 배기 단계(ENT2)가 시작되며 시간 t5에서 종료된다.

1 점막
2 근층
3 점막고유층
4 원형 근육
5 리브
6 강화섬유
10 투약 기구
11 제1 유입구, 제1 공급 라인
12 제2 유입구, 제2 공급 라인
14 탐침축
20 기구 헤드
21 내부 공급관
21' 제1 공급관
22 외부 공급관
22' 제2 공급관
23 배출 개구, 노즐
24 원위 저장소
25 셔틀 밸브
25 체크 밸브
26 측면 개구
28 분리벽
30 유연성 배관
31 클램프 링
32 밀폐 에지
34 제1 부분
35 제2 부분
36 제3 부분
40 배기 장치
41 배기구
44 배기 챔버
45 배기 밸브
50 공급 시스템
51 제어기
52 펌프
53 압력 저장소
54 압력 덕트
55, 55' 제어 밸브
58 스로틀 밸브
59 릴리프 밸브
60 중간 분리 장치
100 투약 시스템
Ad 외경
BY1, BY2 바이패스 덕트

,

바이패스 단계
ENT1, ENT2 배기 단계
t1-t6 시점
T1-T5 시간 간격
pz, pl, ph 압력

Claims (13)

1. 투약 기구를 연결하기 위한 적어도 하나의 유출구; 및
   4초 미만의 투약 시간 간격 내에, 적어도 하나의 밸브(55, 55', 55'', 55''')를 다음의 a) 부터 c) 단계로 제어하는 제어기(51)를 포함하며,
   a) 적어도 하나의 제1 전달 간격(T1) 동안 제1 유체가 제1 압력(ph)으로 제1 공급 라인(11)에서 이송되는 단계;
   b) 상기 제1 전달 간격(T1) 이후 제2 전달 간격(T2) 동안 제2 유체가 제2 압력(pz)으로 제2 공급 라인(12)에서 이송되는 단계; 및
   c) 적어도 하나의 제3 전달 간격(T3) 동안 상기 제1 유체가 제3 압력(pl)으로 상기 제1 공급 라인(11)에서 이송되는 단계;
   상기 제1 압력(ph)은 상기 제2 압력(pz) 및 상기 제3 압력(pl)보다 높은 것을 특징으로 하는 공급 시스템.
2. 제1항에 있어서, 일정한 상기 제1 유체의 체적 유동이 확보되도록, 적어도 하나의 펌프(52)가 상기 제어기(51)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 유체를 배출하기 위한 바이패스 덕트(BY1)가 스로틀 밸브(58)를 포함하고,
   상기 제어기(51)는, 상기 제1 전달 간격(T1) 동안 유출구에서 상기 제1 유체의 펄스 전달을 위해, 바이패스 단계(

   

   ,

   

   )에서 펌프(52)와 압력 덕트(54) 사이 및 상기 펌프(52)와 상기 바이패스 덕트(BY1) 사이의 유체 연통이 교호적으로 이루어지도록, 적어도 하나의 제1 밸브(55)를 제어하는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 제어기(51)는, 상기 4초 미만의 투약 시간 간격 내에, 적어도 하나의 전달 단계 및 적어도 하나의 바이패스 단계(

   

   ,

   

   )가 구현되도록, 상기 적어도 하나의 제1 밸브(55)를 제어하는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 밸브(55)는, 전원이 공급된 단계에서, (전달 단계에서) 상기 펌프(52)와 상기 압력 덕트의 사이에서 유체 연통이 있도록 배치 및 형성된 전기 밸브인 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 제3 압력(pl)의 적어도 50%만큼 또는 적어도 100%만큼 더 큰 바이패스 압력(p'max)이 인가되도록, 상기 스로틀 밸브(58)가 설정되고/설정되거나 상기 제어기(51)가 상기 바이패스 덕트에서 제3 밸브(55'')를 설정하고/설정하거나;
   상기 제1 압력(ph)의 적어도 5%만큼 또는 적어도 10%만큼 더 큰 바이패스 압력(p'max)이 인가되도록, 상기 스로틀 밸브(58)가 설정되고/설정되거나 상기 제어기(51)가 상기 바이패스 덕트(BY1)에서 상기 제3 밸브(55'')를 설정하는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어기(51)는, 상기 압력 덕트(54)와 상기 제1 공급 라인(11) 사이 및 상기 압력 덕트(54)와 상기 제2 공급 라인(12) 사이의 유체 연통이 교호적으로 이루어지도록, 적어도 하나의 제2 밸브(55')를 제어하는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
8. 제3항에 있어서, 제4 밸브(54''')를 통해 유체 연통되도록 이루어진 다른 바이패스 덕트(BY2)가, 상기 압력 덕트(54)와 함께, 상기 제어기(51)에 의해 제어되어 배기 단계(ENT1, ENT2)에서 상기 압력 덕트(54)를 배기시키는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 제어기(51)는, 상기 4초 미만의 투약 시간 간격 내에, 단계 a)의 말미 및/또는 단계 c)의 말미에 적어도 하나의 배기 단계(ENT1, ENT2)가 구현되도록, 상기 제4 밸브(54''')를 제어하는 것을 특징으로 하는, 공급 시스템.
10. a) 투약 기구; 및
    b) 제1항 또는 제2항에 따른 공급 시스템(50)을 포함하되,
    상기 밸브들(55, 55', 55'', 55''') 중 적어도 하나는 상기 투약 기구에 배치되고, 적어도 하나의 제어 덕트를 통해 상기 제어기(51)에 의해 제어되는, 투약 시스템.
11. 제10항에 따른 공급 시스템(50)을 동작시키기 위한 제어 방법으로서,
    a) 바이패스 단계(

    

    ,

    

    )에서 바이패스 압력(p’max)이 축적되도록 제1 펌프(52)를 작동시키는 단계;
    b) 전달 단계에서 제1 유체가 상기 바이패스 압력(p’max)으로 압력 덕트(54) 내로 전달되도록 적어도 하나의 밸브를 개방하는 단계; 및
    c) 상기 바이패스 단계(

    

    ,

    

    ) 이후 상기 전달 단계 동안, 상기 바이패스 압력(p'max)보다 적어도 5% 또는 적어도 6%만큼 더 낮은 압력이 상기 압력 덕트(54)에 존재하도록 상기 펌프(52)를 동작시키는 단계를 포함하는, 제어 방법.
12. 제11항에 있어서, d) 상기 제1 유체가 일시적으로 제2 유체를 밀어내도록 적어도 하나의 밸브를 스위칭하는 단계를 특징으로 하는, 제어 방법.
13. 계산장치에서 실행될 경우의 명령으로서 제11항에 따른 방법을 구현하기 위한 명령을 갖는 컴퓨터 판독 가능한 저장매체.
    

Images