用于受控制造单分散微气泡的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于受控制造单分散微气泡的系统和方法。根据本发明专利技术，通过使用释放阀单元释放在系统中使用的加压气体介质，可以改善所发生的微气泡的集合的单分散性质。这进一步允许系统体现为便携式系统。从而，超声成像设备的操作者可以使用根据本发明专利技术的系统基于逐个病人来发生微气泡。

Systems and methods for controlled mono dispersed microbubbles

The present invention relates to a system and method for controlled mono - dispersed microbubbles. According to the invention, the monodisperse nature of the set of microbubbles can be improved by releasing the pressurized gas medium used in the system by releasing the valve unit. This further allows the system to be embodied as a portable system. Thus, the operator of the ultrasonic imaging device may use a system based on the invention to produce microbubbles based on one by one patient.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于受控制造单分散微气泡的系统和方法
本专利技术涉及用于受控制造单分散微气泡的系统和方法。
技术介绍
使用微气泡来增加超声成像中的对比度是本领域已知的。这些气泡具有高度的回声反射性，该回声反射性是物体反射超声波的能力。这些气泡被静脉内施用，这允许以高对比度可视化例如通过器官的血流量。在本专利技术的上下文中，微气泡是具有低于10微米、优选在2-5微米范围内的直径的气泡。具有较大直径的气泡无法安全地流过患者血管系统的最小毛细血管并且引起水肿。另一方面，较小的气泡会具有差的超声反射率。微气泡通常包括由气芯填充的壳体。气芯和壳体的组合决定了微气泡的共振频率。当微气泡经受适当频率(等于或至少接近微气泡的共振频率)的超声波时，气泡将以微气泡的共振频率共振。该共振可以由超声成像设备拾取。以这种方式，在微气泡富集区域与微气泡贫乏区域之间可以实现高对比度。从WO2013/141695可知微气泡发生单元。为了所有目的，该专利申请的内容通过引用并入本文。已知的单元包括具有用于接收分散相流体的第一入口、用于接收连续相流体的第二入口和气泡形成通道的芯片，在气泡形成通道中使用所接收的分散相流体和所接收的连续相流体而发生微气泡。分散相流体和连续相流体中的至少一种可以含有适于占据分散相流体和连续相流体之间的流体界面的表面活性剂，从而将分散相流体的气泡在形成时包封并且稳定在连续相流体中，从而防止气泡在连续相流体中的溶解。表面活性剂可以例如包括成膜磷脂(成膜磷脂的混合物)，例如DPPC、DPPA和DPPE-PEG5000的混合物。图1中作为微气泡发生单元1示意性地示出的已知单元，包括通过其进给连续相流体的两个入口2、2'和通过其进给分散相流体的入口3。入口2、2'彼此流体连通。通常，可以使用单一入口，以下表示为入口2，之后输入的流体可以在图1中的相应的上通道和下通道上分流。由于上通道和下通道中的弯曲，连续相流体从两个相对侧撞击到分散相流体上。因此，其形成和限制分散相流体的流动，使得在气泡形成通道5内的连续相流体中形成分散相流体的气泡或液滴4。气泡4基本上一个接一个地发生。图1中的气泡形成通道5具有矩形横截面，该矩形横截面具有在15-35微米的范围内的宽度、在10-30微米的范围内的高度和在50-1000微米的范围内的长度。对于超声成像，气泡的尺寸和数量是非常重要的。气泡的尺寸决定它们的共振频率，从而决定它们的声学特性，而气泡的数量应足以实现合适的对比度，同时不会给患者带来健康风险。在超声检查中，超声成像设备的操作者确定应该以其进行检查的所需的超声波频率。该频率由待分析的组织的深度以及组织的类型决定。为了实现合适的对比度，需要微气泡的共振频率对应于所需的频率。此外，微气泡之间共振频率的变化应足够低。基本上显示相同共振频率的微气泡被称为单分散微气泡。在本文中用于表征微气泡集合的术语“单分散”可以被解释为集合的多分散指数(PDI)，数学上定义为PDI＝s/n，其中n表示平均气泡半径，s是气泡半径的标准偏差且小于5×10-2。也就是说，具有PDI<5％的气泡的集合可以被认为是单分散的。在本领域中，微气泡在超声检查之前是批量产生的，而不考虑基于逐个病人被确定为超声成像过程的一部分的所需频率。因此，超声成像设备的操作者必须将超声波的频率调谐到提供给他的微气泡的声学特性。此外，批量产生的微气泡通常在微气泡的尺寸分布中显示出很大的变化。因此，无法最佳地执行超声成像过程。在图2中示出了用于操作上述已知的微气泡发生装置1的已知方法。这里，入口2连接到含有保持在容器中的液体7的液体加压单元6。第一压力调节气体介质被进给到液体加压单元6。该介质源自第一源8并且通过第一压力调节单元9进行压力调节。第一源8可以是气瓶的形式，其中第一气体介质被保持在通常超过系统剩余部分中经受的压力的压力下。来自压力调节单元9的导管延伸到液-气介质的界面上方，而另一导管从液-气介质的界面的下方延伸到微气泡发生单元1的入口2。因此，将第一压力调节气体介质用于通过其压力将液体7推向入口2。入口3经由第二压力调节单元11从第二源10接收第二压力调节气体介质。微气泡的尺寸和数量由第一压力调节气体介质的压力和第二压力调节气体介质的压力决定。这些压力可以借助于压力调节单元9、11来设定，并且允许操作者产生具有所需特性的微气泡。在图2的例子中，将液体供给到与连续相流体对应的入口3，而将气体介质供给到微气泡发生单元1的入口2。因此，气泡形成在液体中。图2所示的系统通常用于产生大量的微气泡，远远超过单一超声成像过程所需的微气泡。申请人已经发现，该系统不适用于以用户可定义的超声成像频率为目标而产生有限量的单分散微气泡。US2014/220207A1公开了一种用于在压力下将气体介质溶解在液体中的系统。一旦加压液体回到大气压力，就发生气泡。然而，在气泡直径变化很大的意义上，这种发生是不均匀的。此外，发生的气泡不分类为微气泡。在该已知的系统中，释放阀用于快速释放液体流。CN203693432U公开了一种高压喷淋器，其中加压液体被进给到圆筒。在该圆筒内，气体介质溶解在液体中。该系统发生具有大约50微米直径的气泡，从而不符合微气泡的要求。根据该文件，释放阀可以连接到用于加压液体的入口以将液体流快速释放到喷淋器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供适于产生有限量的以用户可定义的超声成像频率为目标的单分散微气泡的系统。通过用于受控制造微气泡的系统已经达到了该目的，该系统包括：具有用于接收分散相流体的第一入口、用于接收连续相流体的第二入口和气泡形成通道的微气泡发生单元，在该气泡形成通道中，使用所接收的分散相流体和所接收的连续相流体发生微气泡。根据本专利技术，第一入口和第二入口分别连接到第一压力调节气体介质的源和第二压力调节气体介质的源。相应的源彼此独立地直接地或经由相应的液体加压单元连接。该液体加压单元具有用于接收相应的压力调节气体介质的入口并且被配置成用于根据所接收的相应的压力调节气体介质的流量和/或压力将相应的加压液体的流输出到微气泡发生单元的相应入口。此外，第一入口和第二入口中的至少一个经由相应的液体加压单元连接到相应的压力调节气体介质的相应源。本专利技术的特征在于，该系统包括被配置成用于释放第一压力调节气体介质的第一释放阀单元、被配置成用于释放第二压力调节气体介质的第二释放阀单元、以及分别根据第一压力调节气体介质的压力和第一压力设定值之间的比较以及第二压力调节气体介质的压力和第二压力设定值之间的比较来控制第一释放阀和第二释放阀的控制单元。申请人已经发现，多分散微气泡的主要原因与微气泡发生过程的结束有关。在图2所示的系统中，通过向两个压力调节单元提供作为压力设定值的低值(例如0巴)，停止发生过程。微气泡发生单元是以芯片形式的相对较小的器件。因此，由分散相流体和连续相流体使用的微气泡发生单元中的内部体积非常有限，例如，微升或更小。因此，当控制单元向压力调节单元提供低值压力设定值时，系统中的压力将仅很慢地下降，该系统包括液体加压单元6中的内部体积，最重要地包括由气体介质在液体加压单元中占据的较大(例如1-100ml)的内部体积。在该时间期间，微气泡发生过程继续。例如，如果压力开始于较高的值，并且缓慢地降低到低值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于受控制造微气泡的系统，所述系统包括：微气泡发生单元，所述微气泡发生单元具有用于接收分散相流体的第一入口、用于接收连续相流体的第二入口和气泡形成通道，在所述气泡形成通道中，使用所接收的所述分散相流体和所接收的所述连续相流体发生微气泡；其中所述第一入口和所述第二入口分别连接到第一压力调节气体介质的源和第二压力调节气体介质的源，其中相应的所述源彼此独立地直接地或经由相应的液体加压单元连接，所述液体加压单元具有用于接收相应的所述压力调节气体介质的入口并且被配置成用于根据所接收的相应的所述压力调节气体介质的流量和/或压力将相应的加压液体的流输出到所述微气泡发生单元的相应所述入口；其中所述第一入口和所述第二入口中的至少一个经由相应的液体加压单元连接到相应的所述压力调节气体介质的相应所述源；其特征在于，所述系统还包括：第一释放阀单元，所述第一释放阀单元被配置成用于释放所述第一压力调节气体介质；第二释放阀单元，所述第二释放阀单元被配置成用于释放所述第二压力调节气体介质；以及控制单元，所述控制单元用于分别根据所述第一压力调节气体介质的压力和第一压力设定值之间的比较以及所述第二压力调节气体介质的压力和第二压力设定值之间的比较来控制所述第一释放阀和所述第二释放阀；其中所述第一压力调节气体介质的所述源直接连接到所述第一入口，并且其中所述第二加压气体介质的所述源经由液体加压单元连接到所述第二入口，或者其中所述第一压力调节气体介质的所述源和所述第二压力调节气体介质的所述源分别经由相应的液体加压单元各自连接到所述第一入口和所述第二入口，其中由相应的所述液体加压单元输出的相应所述液体是不同的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.22 NL 20141781.一种用于受控制造微气泡的系统，所述系统包括：微气泡发生单元，所述微气泡发生单元具有用于接收分散相流体的第一入口、用于接收连续相流体的第二入口和气泡形成通道，在所述气泡形成通道中，使用所接收的所述分散相流体和所接收的所述连续相流体发生微气泡；其中所述第一入口和所述第二入口分别连接到第一压力调节气体介质的源和第二压力调节气体介质的源，其中相应的所述源彼此独立地直接地或经由相应的液体加压单元连接，所述液体加压单元具有用于接收相应的所述压力调节气体介质的入口并且被配置成用于根据所接收的相应的所述压力调节气体介质的流量和/或压力将相应的加压液体的流输出到所述微气泡发生单元的相应所述入口；其中所述第一入口和所述第二入口中的至少一个经由相应的液体加压单元连接到相应的所述压力调节气体介质的相应所述源；其特征在于，所述系统还包括：第一释放阀单元，所述第一释放阀单元被配置成用于释放所述第一压力调节气体介质；第二释放阀单元，所述第二释放阀单元被配置成用于释放所述第二压力调节气体介质；以及控制单元，所述控制单元用于分别根据所述第一压力调节气体介质的压力和第一压力设定值之间的比较以及所述第二压力调节气体介质的压力和第二压力设定值之间的比较来控制所述第一释放阀和所述第二释放阀；其中所述第一压力调节气体介质的所述源直接连接到所述第一入口，并且其中所述第二加压气体介质的所述源经由液体加压单元连接到所述第二入口，或者其中所述第一压力调节气体介质的所述源和所述第二压力调节气体介质的所述源分别经由相应的液体加压单元各自连接到所述第一入口和所述第二入口，其中由相应的所述液体加压单元输出的相应所述液体是不同的。2.根据权利要求1所述的系统，其中如果所述第一压力调节气体介质的压力比所述第一压力设定值大第一预定的量或比率，则所述控制单元被配置成控制用于释放所述第一压力调节气体介质的所述第一释放阀单元；并且其中如果所述第二压力调节气体介质的压力比所述第二压力设定值大第二预定的量或比率，则所述控制单元被配置成控制用于释放所述第二压力调节气体介质的所述第二释放阀单元。3.根据前述权利要求中任一项所述的系统，所述系统还包括：容纳处于压力下的所述第一气体介质的第一容器，所述第一容器例如是气瓶，以及第一压力调节单元，所述第一压力调节单元和所述第一容器形成所述第一压力调节气体介质的所述源，其中所述第一压力调节单元被配置成用于从所述第一源接收所述第一气体介质并且用于输出所述第一气体介质的压力调节流，其中所述第一压力调节单元被配置成用于将所输出的所述第一气体介质的压力调节至等于第一压力设定值；容纳处于压力下的所述第二气体介质的第二容器，所述第二容器例如是气瓶，以及第二压力调节单元，所述第二压力调节单元和所述第二容器形成所述第二压力调节气体介质的所述源，其中所述第二压力调节单元被配置成用于从所述第二源接收所述第二气体介质并且用于输出所述第二气体介质的压力调节流，其中所述第二压力调节单元被配置成用于将所输出的所述第二气体介质的压力调节至等于第二压力设定值。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述第一压力调节单元和所述第二压力调节单元各自包括压力传感器和压力控制器，所述压力控制器用于分别根据所测量的压力和所述第一压力设定值或所述第二压力设定值控制所输出的所述第一气体介质或所述第二气体介质的压力。5.根据权利要求4所述的系统，如果存在所述第一压力调节单元和/或所述第二压力调节单元的下游和所述液体加压单元的上游，则所述系统还包括布置在所述第一压力调节单元和/或所述第二压力调节单元的下游以及所述液体加压单元的上游的生物过滤器，其中所述生物过滤器被配置成从所述第一压力调节气体介质和/或所述第二压力调节气体介质中去除细菌。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·万·霍伊夫，理查德·彼得鲁斯·霍格佛斯特，
申请(专利权)人：泰德微流体有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL