DE102023112792A1

DE102023112792A1 - Mikroschaum-Generierungssystem mit Reaktionsbehälter, Kartusche und automatisierten System, Verfahren und Computerprogramm zum Erzeugen eines Mikroschaums

Info

Publication number: DE102023112792A1
Application number: DE102023112792.6A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Friedrich Bender; Erol Meyda; Marcel Kaltenberg; Thomas Stefan Bronder; Juan Ramón Cabrera Garcia-Olmedo; André Coenen
Original assignee: Santa Isabel Int Foundation; Santa Isabel International Foundation
Current assignee: Santa Isabel Int Foundation; Santa Isabel International Foundation
Priority date: 2023-05-15
Filing date: 2023-05-15
Publication date: 2024-11-21
Also published as: WO2024236084A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktionsbehälter zum Erzeugen eines Mikroschaums, eine Kartusche, die den Reaktionsbehälter umfasst, und ein automatisiertes System, das die Kartusche aufnimmt, zum automatischen Erzeugen eines Mikroschaums, bevorzugt eines medizinischen Mikroschaums, insbesondere eines Sklerosierungsschaums zur Verwendung in der Sklerotherapie. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Erzeugen eines Mikroschaums, bevorzugt eines medizinischen Mikroschaums, insbesondere eines Sklerosierungsschaums zur Verwendung in der Sklerotherapie, sowie einen Mikroschaum, der durch das innovative Verfahren erreicht werden kann, und ein Computerprogramm zur Verwendung mit dem automatisierten System.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktionsbehälter zum Erzeugen eines Mikroschaums, eine Kartusche, die den Reaktionsbehälter umfasst, und ein automatisiertes System, das die Kartusche aufnimmt, zum automatischen Erzeugen eines Mikroschaums, bevorzugt eines medizinischen Mikroschaums, insbesondere eines Sklerosierungsschaums zur Verwendung in der Sklerotherapie. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatischen Erzeugen eines Mikroschaums, bevorzugt eines medizinischen Mikroschaums, insbesondere eines Sklerosierungsschaums zur Verwendung in der Sklerotherapie, sowie einen Mikroschaum, der durch das innovative Verfahren erreicht werden kann, und ein Computerprogramm zur Verwendung mit dem automatisierten System.
Im Allgemeinen ist ein medizinischer Schaum zur Verwendung in der Sklerotherapie bereits im derzeitigen Stand der Technik bekannt. Um jedoch einen medizinischen Schaum mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten, ist in der Regel ein komplexer Mischprozess erforderlich. Insbesondere kann eine kleine und gleichmäßige Blasengröße erwünscht sein, die einen hohen Grad an Stabilität bietet.
Faktoren, die beim derzeitigen Stand der Technik Schwierigkeiten bereiten könnten, können sich aus mangelnder Stabilität ergeben, die eine Folge von Blasen des Schaums sein kann, die entweder zu groß sind oder eine sehr heterogene Größe besitzen.
Das Dokument US2017/144115 offenbart einen Behälter für die Produktion einer geschäumten Sklerosierungsmittelzusammensetzung, Kits und Systeme, die einen solchen Behälter enthalten, sowie Verfahren zum Herstellen einer geschäumten Sklerosierungsmittelzusammensetzung unter Verwendung solcher Behälter.
Das zum Stand der Technik gehörende Dokument WO2017/085209 betrifft ebenfalls einen Behälter für die Produktion einer geschäumten Sklerosierungsmittelzusammensetzung, Kits und Systeme, die einen solchen Behälter enthalten, Verfahren zum Herstellen einer geschäumten Sklerosierungsmittelzusammensetzung unter Verwendung solcher Behälter, und des Weiteren geschäumte Sklerosierungsmittelzusammensetzungen, die durch solche Verfahren gewonnen werden können.
Das Dokument WO2020/0389A1 offenbart Verfahren, Vorrichtungen, Systeme und Kits zum Herstellen von Zusammensetzungen zur medizinischen Versorgung und Reparatur von Krampfadern.
Durch den Arzt hergestellte Schäume (Physician-Compounded Foams, PCF) wurden in der Adernbehandlung mit der Absicht eingeführt, eine höhere Wirksamkeit zu erzielen und größere Krampfadern behandeln zu können, als es mit flüssigen Sklerosierungsmitteln möglich ist. Schäume sind jedoch nicht immer gleich. Im Gegenteil: Sie können sich sogar erheblich voneinander unterscheiden. Die Leistung von Schäumen hängt in hohem Maße von ihren physikalischen Eigenschaften wie zum Beispiel der Gaszusammensetzung, den unterschiedlichen Absorptionsraten von Stickstoff und Kohlendioxid im Blutkreislauf und der Blasengröße ab.
PCFs bieten gegenüber herkömmlichen flüssigen Sklerosierungsmitteln mehrere Vorteile. Bei der Injektion in eine Ader verdrängt ein kohäsiver Schaum das Blut (anstatt sich mit ihm zu vermischen), wodurch ein besserer Kontakt mit der Adernwand hergestellt wird. Die Schaumbehandlung bietet die Möglichkeit, niedrigere Konzentrationen von Sklerosierungsmitteln zu verwenden. Dies wiederum erhöht - wie in klinischen Studien nachgewiesen - die Sicherheit der Schaumbehandlung. Darüber hinaus ist Schaum echogen, was die Sichtbarkeit und Behandlungsgenauigkeit verbessert. Außerdem kann eine Schaumbehandlung ambulant durchgeführt werden, ohne dass eine Sedierung oder Tumeszenzanästhesie erforderlich ist.
Andererseits ist die Schaumbehandlung auch mit Schwierigkeiten verbunden. Raumluft (RL) bildet zwar einen stabilen Schaum, aber aufgrund des darin enthaltenen Stickstoffs löst sich dieser Schaum nicht effizient im Blut auf. Infolge dessen können Stickstoffblasen erhalten bleiben, die schwerwiegende Komplikationen wie zum Beispiel neurologische Ereignisse oder das Auftreten großer Gasblasen im kardiovaskulären System wie zum Beispiel in der rechten Herzkammer, im offenen Foramen ovale (Patent Foramen Ovale, PFO) oder andere Rechts-Links-Shunts verursachen können. Diese neurologischen Ereignisse wurden auf Stickstoff/Luft als Gas für die Schaumgenerierung zurückgeführt. Schäume, die ein Gemisch aus Kohlendioxid und Sauerstoff enthalten, weisen weniger Nebenwirkungen auf, haben aber den Nachteil, dass die erhöhte Löslichkeit zu Schäumen führt, die schnell vergröbern, was eine drastisch verringerte Stabilität zur Folge hat. Außerdem neigen sie dazu, große Gasblasen zu generieren, die im Blutkreislauf Probleme verursachen können.
Trotz der großen Fortschritte auf diesem Gebiet besteht weiterhin Bedarf an Verbesserungen bei der Herstellung von Sklerosierungsschaum.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern, zu verbessern oder eine Alternative zu den bisherigen Techniken bereitzustellen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe wird durch einen Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, eine Kartusche mit den Merkmalen von Anspruch 16, ein automatisiertes System mit den Merkmalen von Anspruch 25, ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 36 sowie einen Mikroschaum mit den Merkmalen von Anspruch 38 und den Computer nach Anspruch 40 erfüllt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen offenbart. Merkmale und Details, die in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, gelten auch für das erfindungsgemäße System, das erfindungsgemäße Verfahren, den erfindungsgemäßen Mikroschaum sowie das erfindungsgemäße Computerprogramm und jeweils auch umgekehrt, so dass in Bezug auf die Offenbarung der einzelnen Aspekte der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
Im ersten Aspekt stellt die Erfindung einen Reaktionsbehälter zum Erzeugen eines Mikroschaums bereit, der einen Behälterkorpus aufweist, der eine Schäumkammer definiert und aufweist:

a. ein in der Schäumkammer angeordnetes drehbares Schäumelement zum Durchführen eines Schäumprozesses zum Erzeugen des Mikroschaums aus einer flüssigen Schäumzusammensetzung,
b. ein Positionierungselement am Boden der Schäumkammer, das das Schäumelement so hält, dass es sich während des Schäumprozesses um eine vordefinierte Achse drehen kann,
c. einen ersten Auslasskanal, der neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist und mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht, um den Mikroschaum aus der Schäumkammer zu entnehmen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann den Vorteil haben, dass ein Mikroschaum hergestellt werden kann, der einen hohen Grad an Stabilität aufweist, was insbesondere für den Einsatz des Mikroschaums in diagnostischen oder therapeutischen Verfahren von Vorteil ist. Aufgrund des hohen Grades an Stabilität hat der Arzt genügend Zeit, den Mikroschaum aus der Schäumkammer zu entnehmen und ihn dem Patienten, der ihn benötigt, zu verabreichen.
Der Mikroschaum der Erfindung besteht aus kleinen Blasen und weist eine enge Blasengrößenverteilung auf, die eine hohe Stabilität und Kohäsion bietet, was eine breite Verwendung bei der Behandlung und Diagnose von Patienten, die es benötigen, ermöglicht.
Mit dem Reaktionsbehälter, der Kartusche und dem automatisierten System der Erfindung stellt die vorliegende Erfindung eine technologische Basisplattform für die hochgradig kontrollierte Generierung von stabilem Mikroschaum bereit, der in einem breiten Spektrum von Anwendungen - wie zum Beispiel Diagnose, Therapie oder kosmetische Zwecke - verwendet werden kann.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass das Positionierungselement eine hochpräzise Positionierung des drehbaren Schäumelements selbst im Rotationsmodus erlaubt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das drehbare Schäumelement magnetisch durch einen Stellantrieb angetrieben, der nicht in die Schäumkammer eintritt, sondern sich außerhalb befindet, zum Beispiel ein Magnetrührer. Ein Magnetantrieb hat den Nachteil, dass das (ungeführte) drehbare Schäumelement - insbesondere in Phasen der Beschleunigung oder Verlangsamung - in eine Taumelbewegung geraten kann. Das Positionierungselement verhindert jede Taumelbewegung. Es wurde festgestellt, dass das drehbare Schäumelement zum Generieren eines hochwertigen Mikroschaums während des Schäumprozesses eine zuvor gewählte Distanz zum Boden und zu den Wänden der Schäumkammer beibehalten muss. Dies wird durch das beanspruchte Positionierungselement erreicht.
Die Verwendung eines drehbaren Schäumelements, das durch einen Stellantrieb angetrieben werden kann, der nicht in die Schäumkammer eindringt, und die Bereitstellung eines Reaktionsbehälters mit definierten Einlass- und Auslasskanälen erlaubt die Herstellung von sterilem Mikroschaum, wie er für diagnostische oder therapeutische Zwecke benötigt wird.
Somit ermöglicht der beanspruchte Reaktionsbehälter die automatisierte und kontrollierte Herstellung eines hochwertigen Mikroschaums in reproduzierbarer Weise.
Der Reaktionsbehälter kann mit den im Stand der Technik etablierten Schaumbildnern und wässrigen Verdünnungsmitteln verwendet werden und kann somit für ein breites Spektrum an Schäumanwendungen verwendet werden.
Der beanspruchte Reaktionsbehälter erlaubt eine Schaumgenerierung, für die relevante Parameter wie zum Beispiel Gasmischungsverhältnisse, Konzentrationen des Schaumbildners und des wässrigen Verdünnungsmittels, Volumen des zu generierenden Mikroschaums und die Rotationsparameter leicht an die therapeutischen Anforderungen angepasst werden können.
Die Erfindung im Detail:

Die Rotation des drehbaren Schäumelements führt zu einem gründlichen Vermengen des Inhalts der Schäumkammer, also des verdünnten Schaumbildners und des Gases oder Gasgemischs, und generiert so einen Mikroschaum.

Das kontinuierliche gründliche Vermengen wird durch eine sichere Positionierung des drehbaren Schäumelements unterstützt, was ein Resultat des Positionierungselements ist.
Bevorzugt ist das Positionierungselement eine Achse, die das drehbare Schäumelement in der zuvor gewählten Position innerhalb der Schäumkammer hält.
Gemäß der Erfindung ist der erste Auslasskanal neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet und steht mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung, um den Mikroschaum aus der Schäumkammer zu entnehmen. Es hat sich herausgestellt, dass der beste Mikroschaum im unteren Teil der Schäumkammer entsteht und ein Entnehmen des Mikroschaums neben oder an dem Boden der Kammer die besten Ergebnisse erbringt.
Die Schäumkammer kann eine zylindrische Form oder eine sich nach oben verjüngende konische, kegelstumpfförmige, halbkugelförmige oder kuppelartige Form haben, so dass sich der größte Teil des Fassungsvermögens im unteren Teil der Schäumkammer im Bereich der Schaumgenerierung befindet.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Schäumkammer einen flachen Boden, der bevorzugt mit abgerundeten Rändern mit der Seitenwand der Schäumkammer verbunden ist.
Die abgerundeten Ränder haben Vorteile in Bezug auf Reinigungsaspekte und eine spätere Säuberung.
Der Behälterkorpus kann aus Metall oder bevorzugt aus synthetischem Material hergestellt werden. Er kann aus jedem dem Fachmann bekannten polymeren Material hergestellt werden. Zu bevorzugten Polymeren gehören Polyacrylate, Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polyimide, Vinylpolymere und halogenierte Vinylpolymere, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylene.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Behälterkorpus aus einem biokompatiblen Material gemäß ISO 10993 hergestellt.
Die Schäumkammer hat zweckmäßigerweise eine glatte Innenfläche, um ein Anhaften der Schäumkomponenten zu verringern. Diese Eigenschaft kann als Oberflächenrauheit gemäß ISO 25178 bestimmt werden, wobei die Oberfläche bevorzugt einen realen Rauheitswert S_a von weniger als 1 mm, bevorzugt weniger als 0,1 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,01 mm, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,005 mm und insbesondere weniger als 0,001 mm aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Reaktionsbehälter der vorliegenden Erfindung durch einen Behälterkorpus gekennzeichnet, der die Schäumkammer definiert, wobei der Behälterkorpus des Weiteren eine oder mehrere bzw. bevorzugt alle der folgenden Eigenschaften aufweist:

a. einen ersten Einlasskanal, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht, um der Schäumkammer ein Gas oder Gasgemisch zuzuführen, wobei der erste Einlasskanal bevorzugt am oberen Teil der Schäumkammer angeordnet ist,
b1. einen zweiten Einlasskanal, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht, um der Schäumkammer ein Gemisch zuzuführen, das einen Schaumbildner und ein wässriges Verdünnungsmittel umfasst, wobei der zweite Einlasskanal bevorzugt neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist, oder
b2. einen zweiten Einlasskanal, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht, um der Schäumkammer ein wässriges Verdünnungsmittel zuzuführen, wobei der zweite Einlasskanal bevorzugt am oberen Teil der Schäumkammer angeordnet ist und zusammen mit einem dritten Einlasskanal bereitgestellt ist, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht, um der Schäumkammer einen Schaumbildner zuzuführen, wobei der dritte Einlasskanal bevorzugt neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist.

Der erste Einlasskanal erlaubt die Zufuhr eines Gases oder eines Gasgemisches, das ein beliebiges Gas sein kann, das einen Schaum erzeugen kann. Der Fachmann wählt das geeignete Gas oder Gasgemisch anhand der konkreten Schaumanwendung aus.
Das Gas oder Gasgemisch ist bevorzugt ein physiologisches Gas, wie zum Beispiel CO₂ und O₂ oder ein Gemisch davon. Eine zunehmende Menge an CO₂ führt zu einer höheren Absorption im Körper, während eine zunehmende Menge an O₂ die Schaumstabilität erhöht. Der Durchmesser der zu behandelnden Blutgefäße (bevorzugt Adern) ist ein wichtiger Parameter für das Definieren des CO₂/O₂-Verhältnisses des Gasgemisches. Bei Adern mit großem Durchmesser wird die Verwendung eines Schaums mit einem hohen CO₂-Anteil bevorzugt, da dieser leichter metabolisieren dennoch stabil ist, weil die für große Adern verwendete 1 %-ige Konzentration von Polidocanol eine ausreichende Grenzflächenaktivität bereitstellt. Bei Adern mit kleinem Durchmesser wird die Verwendung eines hohen Sauerstoffanteils bevorzugt, weil Schaum mit erhöhter O₂-basierter Stabilität verwendet werden muss, da die Konzentration des Agens gerade einmal 0,1 % betragen kann. Da die Adern mit kleinem Durchmesser an der Oberfläche liegen, hat das O₂ genügend Zeit zum Metabolisieren, bevor es in den allgemeinen Blutkreislauf gelangt. Für den Einsatz in der Sklerotherapie wird bevorzugt ein CO₂/O₂-Gasgemisch mit einem Verhältnis von 20/80 bis 80/20 verwendet. Zum Beispiel kann das Verhältnis des CO₂/O₂-Gasgemisches 20/80, 25/75, 30/70, 35/65, 40/60, 45/55, 50/50, 55/45, 60/40, 65/35, 70/30, 75/25 oder 80/20 betragen.
Die bevorzugte Position des ersten Einlasskanals im oberen Teil der Schäumkammer, insbesondere in Kombination mit einem Auslasskanal neben oder im unteren Teil der Schäumkammer, erlaubt ein schnelles und vollständiges Befüllen der Schäumkammer mit dem jeweiligen Gas oder Gasgemisch.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Zufuhr des Schaumbildners und des wässrigen Verdünnungsmittels zu den Schäumkammern auf zwei Arten erfolgen:

In einer ersten Ausführungsform erlaubt der zweite Einlasskanal die Zufuhr eines Gemischs, das einen Schaumbildner und ein wässriges Verdünnungsmittel umfasst, die die flüssigen Komponenten des zu generierenden Schaums darstellen, zur Schäumkammer. Gemäß dieser Ausführungsform kann auf den dritten Einlasskanal verzichtet werden.

In einer alternativen Ausführungsform wird der zweite Einlasskanal zum Zuführen des wässrigen Verdünnungsmittels zur bereitgestellten Schäumkammer zusammen mit einem dritten Einlass zum Zuführen des Schaumbildners zur Schäumkammer verwendet. Dabei ist der zweite Einlasskanal bevorzugt im oberen Teil der Schäumkammer angeordnet. Dies erlaubt außerdem ein Auswaschen der Schäumkammer mit dem wässrigen Verdünnungsmittel als anfängliche Vorbereitung der Schäumkammer oder zwischen zwei verschiedenen Schäumprozessen. Bei dieser Konfiguration ist es bevorzugt, dass der dritte Einlasskanal neben oder am unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass das gesamte Volumen des Schaumbildners im Bereich des Schäumelements eingeleitet wird, wo es durch Zugabe des Verdünnungsmittels und die Rotation des Schäumelements korrekt verdünnt werden kann.
Ein Schaumbildner ist ein Material, das die Bildung von Schaum unterstützt. Als Schaumbildner werden in der Regel Tenside verwendet. Wenn sie in geringen Mengen vorhanden sind, verringern sie die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder erhöhen ihre kolloidale Stabilität, indem sie die Koaleszenz von Blasen verhindern.
In einigen Konfigurationen kann der Schaumbildner ein Gemisch aus einem Tensid mit einem Kotensid sein. Tensiden, die bei der Schaumbildung weniger wirksam sind, können zusätzliche Kotenside zugesetzt werden, um die Schaumbildung zu verstärken. In diesem Fall wird das Kotensid als der Schaumbildner bezeichnet. Dies sind Tenside, die in einem Detergens-System in geringerer Konzentration als das primäre Tensid verwendet werden und häufig aus der Cocamid-Familie der Tenside stammen.
Zu Beispielen für Schaumbildner, die zum Herstellen des Mikroschaums verwendet werden können, gehören unter anderem Phospholipide, wie zum Beispiel Phosphatidylcholin; Proteine, wie zum Beispiel Albumin; Fettsäurealkohole, wie zum Beispiel Polidocanol; Sulfatester von Fettalkoholen, wie zum Beispiel Natriumtetradecylsulfat (Morrhuat-Natrium); Zuckerester, wie zum Beispiel Saccharosestearat, Saccharosedistearat oder Saccharosetristearat; Blockcopolymere, wie zum Beispiel Pluronic F-68 oder Pluronic P-123; Zonylfluor-Tenside; Fettsäuren, wie zum Beispiel Stearinsäure oder Ölsäure und ihre Salze, wie zum Beispiel Natriumstearat oder Kaliumoleat.
In einigen Ausführungsformen wird Polidocanol als Schaumbildner verwendet. Polidocanol ist ein synthetischer Fettalkohol (Hydroxy-Polyethoxy-Dodekan) mit Reinigungsaktivität, der über einen Mechanismus wirkt, der als „Protein Theft Denaturation“ (Proteinabbau-Denaturierung) bekannt ist, wobei eine Aggregation von Detergensmolekülen eine Lipiddoppelschicht bildet, die die Zelloberflächenmembran zerstört und den Tod von Endothelzellen verursacht. Polidocanol bewirkt eine Fibrose im Inneren von Krampfadern, wodurch das Lumen des Gefäßes verschlossen und das Erscheinungsbild der Varikosität verringert wird. Es wird daher zur Behandlung von Krampfadern, Hämangiomen und Gefäßmissbildungen verwendet.
Mit den anderen notwendigen Komponenten, wie zum Beispiel dem wässrigen Verdünnungsmittel und einem Gas oder Gasgemisch, und in Form eines kontrolliert abgegebenen Mikroschaums kann es bei der Behandlung von Krampfadern, Hämangiomen und Gefäßmissbildungen intravenös verabreicht werden.
Das wässrige Verdünnungsmittel stellt das für die Mizellenbildung erforderliche wässrige Lösungsmittel bereit. Zu Beispielen für wässrige Verdünnungsmittel, die zum Herstellen des Mikroschaums verwendet werden können, gehören unter anderem Wasser, isotonische Kochsalzlösung, Citratpuffer, Phosphatpuffer, Acetatpuffer, Histidin-Lactat-Puffer, Tromethamin-Gluconat-Puffer, Aspartatpuffer oder Sklerodex (hypertonische Kochsalzlösung in Kombination mit Dextrose). Insbesondere umfasst der Mikroschaum Polidocanol als Schaumbildner und Wasser oder isotonische Kochsalzlösung als Verdünnungsmittel. Ein solcher Mikroschaum, der mit O₂, CO₂ und bevorzugt einem Gemisch davon generiert wird, eignet sich besonders zur Verwendung in der Sklerotherapie.
Der Reaktionsbehälter kann durch einen Behälterkorpus gekennzeichnet sein, der die Schäumkammer definiert und des Weiteren einen zweiten Auslasskanal aufweist, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht, um Abfallmaterial aus der Schäumkammer zu entfernen, wobei der zweite Auslasskanal bevorzugt neben oder am unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist.
Die Verwendung des zweiten Auslasskanals für die Abfallbeseitigung ermöglicht eine Reinigung der Schäumkammer. Infolge dessen kann der Reaktionsbehälter für einen oder mehrere weitere Schäumprozesse mit bevorzugt unterschiedlichen Schäumparametern verwendet werden.
Da sich der Abfall, der meist in Form von Restschaum oder -flüssigkeit vorliegt, überwiegend am Boden der Schäumkammer konzentriert, ist es bevorzugt, den zweiten Auslasskanal neben oder am Boden der Schäumkammer anzuordnen. Überdies sammelt sich beim Auswaschen mit dem Verdünnungsmittel vom oberen Teil der Schäumkammer her das Abfallmaterial im unteren Teil der Schäumkammer an.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Behälterkorpus des Reaktionsbehälters der Erfindung des Weiteren ein Ablenkelement zur Zwangsablenkung auf, das während der Schaumbildung eine Abwärtsbewegung des Fluids in Richtung des rotierenden Schäumelements generiert und sich bevorzugt im unteren Teil der Schäumkammer befindet.
Der Begriff „Ablenkelement“ im Sinne des vorliegenden Textes ist als ein Element definiert, das den Fluidstrom innerhalb der Schäumkammer nach unten in Richtung des rotierenden Schäumelements zwingt. Es ist festgestellt worden, dass ein klassischer Rührprozess, wie er mit dem rotierenden Schäumelement generiert wird, die Bildung mehrerer Schichten bewirken kann, so dass eine dicke Schaumschicht am Boden von einer Schicht mit großporigem Schaum oder sogar Restflüssigkeit bedeckt wird. Die Regeneration dieser Schichten behindert den Schäumprozess und eine frühe Schichtentstehung während des Schäumprozesses kann sogar die Generierung eines Mikroschaums verhindern. Die Erfinder stellten fest, dass eine Zwangsablenkung des Materials, durch die „frisches Material“ von oben in den Wirkungsbereich des rotierenden Schäumelements gelangt, die Schichten aufbricht und sogar eine Schichtentstehung verhindert und so die schnelle und vollständige Umwandlung des Ausgangsmaterials in einen hochwertigen Mikroschaum erlaubt.
Der Reaktionsbehälter der vorliegenden Erfindung hat zweckmäßigerweise einen Behälterkorpus, der ein abgedichteter Behälterkorpus und/oder ein steriler oder sterilisierbarer Behälterkorpus ist. Ein „abgedichteter Behälterkorpus“ im Sinne des vorliegenden Textes ist ein Behälterkorpus, bei dem die beanspruchten Einlass- und Auslasskanäle die einzigen Öffnungen darstellen, so dass die übrige Korpusoberfläche wasser- und gasdicht ist, wodurch eine kontrollierte und sterile Schaumherstellung möglich ist.
In einer alternativen Ausführungsform hat der Reaktionsbehälter einen nicht-abgedichteten Behälterkorpus, der einen Gasaustausch mit der Umgebung erlaubt. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, den Schäumprozess unter einem permanenten Überdruck durchzuführen, um einen sterilen Mikroschaum herzustellen.
Der abgedichtete Reaktionsbehälter kann durch einen Behälter bereitgestellt werden, der aus einem einzigen Stück besteht. Alternativ kann der der Reaktionsbehälter auch einen nichtabnehmbaren Deckel aufweisen. Der Begriff „nicht-abnehmbarer Deckel“ im Sinne des vorliegenden Textes bezieht sich auf einen Deckel, der nicht von Hand abgenommen werden kann, ohne den Reaktionsbehälter mechanisch zu beschädigen. Zweckmäßigerweise wird ein solcher Deckel durch sicheres Bonden oder Heißversiegeln auf dem Behälter befestigt.
In einer alternativen Ausführungsform kann der abgedichtete Reaktionsbehälter durch einen Behälter bereitgestellt werden, der aus zwei oder mehr Teilen besteht. Dementsprechend kann der Reaktionsbehälter aus einem offenen Gefäß bestehen, das mit einem abnehmbaren Deckel verschlossen ist.
Der Reaktionsbehälter kann sterilisiert und für medizinische Zwecke verwendet werden, sodass er sich auch als steriler Reaktionsbehälter eignet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das drehbare Schäumelement als eine Scheibe mit Mischelementen konfiguriert, die in geeigneter Weise geformt sind, um eine turbulente Strömung zu erzeugen, und um einen Außenumfang der Scheibe herum angeordnet sind, wobei die Mischelemente eines oder mehrere der folgenden Elemente umfasst: Schaufeln, Ringe, Zähne, Finnen, Rippen, Flügel, Arme, Finger, perforierte Platten, Gitterstrukturen oder eine ringförmige Schraubenfeder.
Eine „Scheibe“ im Sinne des vorliegenden Textes ist eine flache, kreisförmige Struktur, die eine mittige Erhöhung aufweisen kann. Die Erhöhung ist bevorzugt konisch, kegelstumpfförmig oder kuppelförmig. An ihrem Außenumfang ist die Scheibe mit Mischelementen ausgestattet, die, wenn sie in Drehung versetzt werden, eine turbulente Strömung der Komponenten (das heißt, des Gemischs aus dem Schaumbildner und dem wässrigen Verdünnungsmittel) innerhalb der Schäumkammer herbeiführen können, was zu ihrem gründlichen Vermengen und schließlich zur Schaumbildung führt.
Zweckmäßigerweise ist die Scheibe rotationssymmetrisch, um eine regelmäßige, verschleißarme und unwuchtfreie Rotation zu ermöglichen.
Die Mischelemente sind bevorzugt radial angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform definieren die Mischelemente einen umfänglich verlaufenden Spalt zwischen dem drehbaren Schäumelement und der Innenfläche des Bodens oder der Seitenwände der Schäumkammer.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Distanz zwischen dem unteren Rand des drehbaren Schäumelements und dem Boden der Schäumkammer weniger als 1 mm, bevorzugt weniger als 0,75 mm und besonders bevorzugt maximal 0,5 mm beträgt. Die Distanz kann also 0,5, 0,4, 0,3 oder 0,1 mm betragen.
Dabei ist es bevorzugt, dass die Distanz zwischen dem Umfangsrand des drehbaren Schäumelements und der Seitenwand der Schäumkammer zwischen 0,01 und 5 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,75 mm und 2,5 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 1,0 und 2,0 mm liegt. Die Distanz kann zum Beispiel 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0 oder 4,5 mm betragen.
Bevorzugt ist das drehbare Schäumelement des Reaktionsbehälters dafür konfiguriert, durch einen Magnetrührer, der sich außerhalb der Schäumkammer befindet, magnetisch angetrieben zu werden, wobei sich der Magnetrührer bevorzugt unterhalb des unteren Teils der Schäumkammer befindet. Dabei ist es bevorzugt, dass das drehbare Schäumelement eine Scheibe ist.
Infolge dessen ist das drehbare Schäumelement in der sterilen Umgebung der Schäumkammer angeordnet, so dass kein weiteres Element von außen hineingeführt werden muss. Da der Magnetrührer nicht in die Schäumkammer hinein dringt, ist das Risiko einer Kontaminierung des Schaums praktisch ausgeschlossen.
Es ist anzumerken, dass gemäß der vorliegenden Erfindung das drehbare Schäumelement als Magnetscheibe konfiguriert ist oder mindestens ein magnetisches Element aufweist, das durch eine Magnetrührvorrichtung unterhalb der Schäumkammer magnetisch angetrieben wird.
Das Schäumelement kann durch mindestens einen rotierenden Magneten oder eine Gruppierung von Elektromagneten in der Magnetrührvorrichtung angetrieben werden. Es ist des Weiteren denkbar, dass der Magnet durch einen Satz Spulen gedreht wird, die ein rotierendes Magnetfeld generieren. Die Magnete können in das Schäumelement integriert, dauerhaft daran befestigt oder auch abnehmbar sein. Die durch die Magnete induzierte Magnetkraft kann stark genug sein, um das Schäumelement in seiner seitlichen Bewegung während der Drehung durch ihre magnetische Wechselwirkung mit der Magnetrührvorrichtung zu beschränken.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier oder genau vier Magnete in das Schäumelement, insbesondere in einem Umfang des Schäumelements, integriert sind, um eine magnetische Kopplung mit mindestens drei oder mindestens vier entsprechenden Magneten an einer Antriebswelle der Magnetrührvorrichtung herzustellen.
Durch Herstellen dieser magnetischen Kopplung kann die Übertragung von Drehmoment durch das Magnetfeld vorteilhaft verstärkt oder verbessert werden. Die Magnete an der Antriebswelle können dementsprechend im Umkreis um die Antriebswelle herum angeordnet sein.
In einigen Konfigurationen kann das drehbare Schäumelement ein oder mehrere Elemente aufweisen, die aus Weicheisen, Nickel oder Kupfer hergestellt sind und bevorzugt einen Kern aus Weicheisen enthalten. Weicheisen ist ein Material, das in dem durch den externen Stellantrieb aufgebauten Magnetfeld magnetisiert werden kann.
Das drehbare Schäumelement kann so konfiguriert sein, dass es eine mittig angeordnete Bohrung aufweist, die bevorzugt an einem Ende zum Aufnehmen des Positionierungselements offen ist.
Zweckmäßigerweise ist das Positionierungselement eine mittig oder außermittig angeordnete Welle am Boden der Schäumkammer, die bevorzugt eine zylindrische Seitenwand mit einer abgerundeten oder winkligen oberen Ecke hat.
Die mittig angeordnete Welle, die damit eine mittige Achse für das drehbare Schäumelement darstellt, ist bevorzugt mittig in der Schäumkammer angeordnet, so dass konstante Spalte zwischen dem Außenumfang der Scheibe und den angrenzenden Wänden der Schäumkammer möglich sind. Diese konstanten Spalte ermöglichen bei korrekter Dimensionierung ebenfalls einen optimalen Schäumprozess.
Auf der Grundlage der zweiten Alternative einer außermittig angeordneten Welle ist das drehbare Schäumelement ebenfalls außermittig in der Schäumkammer angeordnet, weil festgestellt wurde, dass dies die turbulente Strömung weiter verstärkt. „Außermittig angeordnet“ kann in diesem Zusammenhang beschreiben, dass die vordefinierte Achse nicht einer imaginären Achse gleicht, die sich von dem oberen Bereich in Richtung des unteren Bereichs durch den geometrischen Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Volumens der Schäumkammer in einer Weise erstreckt, die parallel zur Schwerkraftrichtung verläuft, wenn die Vorrichtung auf einer ebenen Fläche steht. Diese ebene Fläche kann senkrecht zur Schwerkraftrichtung ausgerichtet sein.
Das drehbare Schäumelement kann einfach auf dem Positionierungselement montiert oder anderweitig mit einem Lager montiert sein.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das Positionierungselement als ortsfeste, am Boden angeordnete und/oder montierte Achse zum Halten konfiguriert ist und bevorzugt ein Lager (insbesondere ein Axiallager) des Schäumelements umfasst. Mit anderen Worten: Die ortsfeste Achse kann das Schäumelement halten oder eine Anbringung des Schäumelements an der ortsfesten Achse ermöglichen und des Weiteren ein Lager (insbesondere ein Axiallager) umfassen. Die Achse kann insbesondere eine vertikale Achse sein, die geeignet ist, eine Bewegung des Schäumelements in alle horizontalen Richtungen zu begrenzen. Das Schäumelement kann flexibles Material umfassen und des Weiteren ein Loch aufweisen, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der ortsfesten Achse, um einen Presspassung der ortsfesten Achse in dem Schäumelement zu ermöglichen. Die Presspassung kann stark genug sein, um die Translationsbewegung des Schäumelements während des Schäumprozesses einzuschränken oder ganz und gar zu verhindern. Die ortsfeste Achse kann den technischen Effekt einer sanften und gleichbleibenden Drehung des Schäumelements mit sich bringen.
Im Kontext der Bewegung des Schäumelements kann der Begriff „Translationsbewegung“ eine Bewegung des Schäumelements entlang der vordefinierten Achse, das heißt senkrecht zur Drehbewegung des Schäumelements, definieren.
In einer anderen Ausführungsform ist die stationäre Achse als durchgehende Achse ausgebildet, die sich vom Boden bis zum oberen Ende der Reaktionskammer erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Reaktionsbehälter des Weiteren ein Restriktionselement zum Beschränken der Aufwärtsbewegung des drehbaren Schäumelements umfassen. Dieses Restriktionselement verhindert, dass das Schäumelement während des Transports oder der Handhabung von dem Positionierungselement herunterfällt.
Dieses Restriktionselement ist bevorzugt ein stabförmiges Element, das sich bevorzugt von dem oberen Teil der Schäumkammer aus erstreckt.
Um die Bewegung beschränken zu können, kann das Restriktionselement mindestens eine strukturelle Komponente, wie eine Wand oder einen Vorsprung, umfassen, die die Translationsbewegung des Schäumelements blockiert. Ein gewisser Betrag an Translationsbewegung kann jedoch zulässig sein, solange das Schäumelement das Positionierungselement nicht verlässt. Daher kann die Translationsbewegung, zum Beispiel in Richtung der vordefinierten Achse, erlaubt, aber begrenzt sein: Bevorzugt ist die Bewegung nur über eine Distanz erlaubt, die kleiner als die Länge des Positionierungselement ist.
Das Restriktionselement kann Teil des oberen Bereichs oder eine separate Komponente der Schäumkammer sein. Es ist auch denkbar, dass das Restriktionselement der obere Teil selbst ist. Darüber hinaus kann die Restriktionsanordnung am oberen Teil oder an anderen Teilen der Schäumkammer angebracht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Restriktionselement einen Vorsprung, insbesondere einen Dorn, aufweist, der vom oberen Teil der Schäumkammer vorsteht, um die Bewegung des Schäumelements in Richtung des oberen Bereichs und/oder von der vordefinierten Achse fort zu beschränken. Der Vorsprung kann aus Kunststoff hergestellt sein und/oder eine konvexe Form in Richtung des Schäumelements aufweisen. Mit anderen Worten: Der Vorsprung kann als eine Erweiterung von Material beschrieben werden, die sich vom oberen Bereich aus erstreckt. Sie kann sich vollständig in Richtung des Schäumelements erstrecken, um das Schäumelement direkt zu berühren, oder sie kann einen Raum von höchstens 20, bevorzugt höchstens 15, besonders bevorzugt höchstens 10 und ganz besonders bevorzugt höchstens 5 mm lassen. Der Raum kann zum Beispiel 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19 mm betragen.
Innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung ist es des Weiteren denkbar, dass das Restriktionselement eine Endanschlagplatte zum Beschränken der Bewegung des Schäumelements in Richtung des oberen Bereichs und/oder von der vordefinierten Achse fort aufweist.
Die Endanschlagplatte kann am Ende des oben erwähnten Vorsprungs angeordnet sein. Die Endanschlagplatte kann das Schäumelement direkt berühren, wobei in diesem Fall die Endanschlagplatte entlang der vordefinierten Achse des Schäumelements drehbar sein kann, oder sie kann in einer Distanz von höchstens 5 mm zum Schäumelement angeordnet sein.
Innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung ist es denkbar, dass das Ablenkelement eine Ablenkplatte oder ein Ablenkkorpus ist, die bzw. der in der Schäumkammer angeordnet ist, und/oder ein am rotierenden Schäumelement angeordneter Propeller ist.
Die Ablenkplatte kann als ebene oder gebogene Platte geformt sein, die in einem Winkel zwischen 10 und 80 Grad zur Horizontalen, das heißt zur Bodenplatte der Schäumkammer, ausgerichtet ist. Unter der Voraussetzung einer gleichmäßigen Drehrichtung bildet sie einen spitzen Winkel mit der Eintrittsseite des Schäumelements, so dass die Drehung des Schäumelements die Fluide in eine Abwärtsbewegung in Richtung des Schäumelements zwingt, um direkt zu den Mischelementen transportiert zu werden.
Der Winkel der Ablenkplatte kann zum Beispiel 10, 20, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 oder 80 Grad betragen. Der Winkel der Ablenkplatte liegt bevorzugt zwischen 40 und 50 Grad.
Der Ablenkkorpus ist ein Korpus mit einer abgeschrägten Seite, die in einem Winkel zwischen 10 und 80 Grad zur Horizontalen, das heißt zur Bodenplatte, ausgerichtet ist. Unter der Voraussetzung einer gleichmäßigen Drehrichtung bildet sie einen spitzen Winkel mit der Eintrittsseite des Schäumelements, so dass die Drehung des Schäumelements die Fluide in eine Abwärtsbewegung in Richtung des Schäumelements zwingt, um direkt zu den Mischelementen transportiert zu werden.
Der Winkel der abgeschrägten Seite des Ablenkkorpus kann zum Beispiel 10, 20, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75 oder 80 Grad betragen. Der Winkel der abgeschrägten Seite des Ablenkkorpus beträgt bevorzugt zwischen 40 und 50 Grad.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ablenkkorpus ein kreisförmiges Ringsegment mit trapezförmiger Grundstruktur, das eine zum Boden der Schäumkammer hin abgeschrägte Seite und eine untere horizontale Seite aufweist, die sich oberhalb des drehbaren Schäumelements befindet, um einen Spalt zwischen dem Ablenkkorpus und dem oberen Rand des drehbaren Schäumelements zu bilden, wobei das kreisförmige Ringsegment bevorzugt an der zylindrischen Wand der Schäumkammer angebracht ist und besonders bevorzugt eine radiale Ringdicke aufweist, die die Mischelemente der drehbaren Scheibe im Wesentlichen bedeckt.
Auf der Grundlage einer Schäumkammer mit kreisförmigem Querschnitt erwies sich diese Trapezform als vorteilhaft. Es ist anzumerken, dass der oben erwähnte kreisförmige Querschnitt einen horizontalen Querschnitt der Schäumkammer bezeichnet.
Dabei ist es bevorzugt, dass der Spalt zwischen dem Ablenkkorpus und dem oberen Rand des drehbaren Schäumelements weniger als 2,0 mm, bevorzugt weniger als 1,5 mm und besonders bevorzugt weniger als 1,0 mm beträgt. Der Spalt kann zum Beispiel 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 oder 1,0 mm betragen. Ein gewisser Spalt ist erforderlich, um eine ausreichende Menge an Material in das rotierende Schäumelement zu saugen. Jedoch wird durch die Vergrößerung der Distanz die Turbulenz der turbulenten Strömung reduziert - und damit auch die Wirksamkeit des Schäumprozesses.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Auslasskanal unter der unteren horizontalen Seite des Ablenkkorpus angeordnet ist.
Diese Anordnung erlaubt das Entnehmen von hochwertigem Mikroschaum, der sich - wie festgestellt wurde - in diesem speziellen Bereich der Schäumkammer konzentriert. Des Weiteren erzwingt ein Entnehmen von Mikroschaum aus diesem Bereich direkt den Eintritt von darüber liegendem, weniger dichtem Schaummaterial in die Zone der höchsten Strömungsturbulenz, wodurch die Generierung von Mikroschaum aufrecht erhalten wird.
Der Reaktionsbehälter kann des Weiteren ein Gasverteilersystem umfassen, das hilft, das aus dem ersten Einlasskanal in die Schäumkammer eintretende Gas oder Gasgemisch gleichmäßig zu verteilen. Dies hat den Vorteil, dass die Schäumkammer homogener mit dem für den Schäumprozess benötigten Gas/Gasgemisch befüllt wird und zudem eine vollständige Befüllung ohne „tote Zonen“, die noch mit dem vorherigen Gas gefüllt sind, erlaubt.
Das Gasverteilersystem ist bevorzugt als eine Ablenkplatte oder ein Ablenkkorpus ausgebildet, die bzw. der in der Schäumkammer unterhalb des ersten Einlasskanals angeordnet ist, um eine seitliche Ablenkung des in die Schäumkammer eintretenden Gasstromes hervorzurufen. Bei dieser Anordnung stellt die Ablenkplatte oder der Ablenkkorpus eine Barriere für das einströmende Gas oder Gasgemisch dar und lenkt es seitlich zu den Wänden und/oder den unteren Teilen der Schäumkammer.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Gasverteilersystem durch einen halbkugelförmigen, kegelförmigen, kegelstumpfförmigen oder kuppelförmigen oberen Teil der Schäumkammer mit dem ersten Einlasskanal an der Oberseite bereitgestellt, um einen Gasstrom zu ermöglichen, der gleichmäßig über den horizontalen Querschnitt der Schäumkammer verteilt ist. Die Erfinder haben herausgefunden, dass die oben beschriebene Form des oberen Teils eine gleichmäßige Gasverteilung ermöglicht.
Das Gasverteilersystem kann auch durch ein Gitter oder Netz realisiert werden, durch das das Gas vor oder nach seinem Eintreten in die Schäumkammer geleitet wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche eines oberen Abschnitts der Schäumkammer mit einem hydrophoben oder superhydrophoben Mittel beschichtet ist oder eine morphologisch strukturierte (super)hydrophobe Oberfläche wie zum Beispiel eine superamphiphobe, eine glatte flüssigkeitsinfundierte poröse Oberfläche (Slippery Liquid-Infused Porous Surface, SLIPS) oder eine flüssigkeitsimprägnierte Oberfläche (Liquid-Impregnated Surface, LIS) ist.
Durch diese (super)hydrophobe Oberfläche wird die Adhäsion von flüssigen Komponenten in dem oberen, „funktionslosen Teil“ der Schäumkammer vermindert oder sogar beseitigt, so dass praktisch das gesamte Material dem rotierenden Schäumelement am Boden zugeführt wird, was einen hocheffizienten Schäumprozess zum Ergebnis hat. Darüber hinaus lässt sich die Schäumkammer nach einer Schaumgenerierung leichter reinigen.
In einigen Ausführungsformen umfasst der Reaktionsbehälter eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen von Druckschwankungen innerhalb der Schäumkammer.
Infolge dessen reduziert die Druckausgleichsvorrichtung einen Überdruck und erhöht außerdem einen Unterdruck, um den vorherigen Reaktionsdruck innerhalb der Schäumkammer aufrecht zu erhalten, wodurch die Druckausgleichsvorrichtung den Druck innerhalb der Schäumkammer stabilisiert.
In einer Konfiguration könnte die Druckausgleichsvorrichtung durch einen Druckausgleichsbehälter bereitgestellt werden, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht. Im Fall eines Überdrucks innerhalb der Schäumkammer strömt das Gas frei aus der Schäumkammer in den angeschlossenen Druckausgleichsbehälter, und im Fall eines Unterdrucks strömt das Gas frei in die entgegengesetzte Richtung, das heißt, von dem angeschlossenen Druckausgleichsbehälter zur Schäumkammer.
Diese technische Lösung hat den Vorteil, dass sie innerhalb eines geschlossenen Systems arbeitet und dadurch die Sterilität der Schäumkammer erhalten bleibt.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Kartusche, die enthält:

a. einen Reaktionsbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung,
b. einen Schaumentnahmeport, der ein Ventil umfasst und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite der Kartusche her zugänglich ist, um den erzeugten Mikroschaum zu entnehmen, und
c. eine Fluidleitung, die den ersten Auslasskanal der Schäumkammer mit dem Schaumentnahmeport koppelt.

Der Reaktionsbehälter stellt das Kernelement der Kartusche als verantwortliches Element für die Schaumgenerierung dar. Dieser Reaktionsbehälter, der sich innerhalb der Kartusche befindet, weist eine Fluidleitung auf, um den ersten Auslasskanal der Schäumkammer mit dem Entnahmeport zu koppeln. Dies ist die einfachste Kartuschenkonstruktion, die bevorzugt mit einem Reaktionsbehälter zu verwenden ist, der mit dem Schaumbildner, dem wässrigen Verdünnungsmittel und dem Gas oder Gasgemisch vorgefüllt ist.
In einer weiteren Option kann vorgesehen sein, dass die Schäumkammer mindestens teilweise oder vollständig innerhalb eines Kartuschenkorpus der Vorrichtung angeordnet ist. Der Kartuschenkorpus kann als ein Gehäuse konfiguriert sein. Es ist möglich, dass der Kartuschenkorpus wasserdicht konfiguriert ist. Es ist außerdem möglich, dass der Kartuschenkorpus mindestens eines oder genau eines der folgenden Materialien umfasst: Kunststoff, Metall, Gummi, Holz, Pappe, Papier und Keramik. Der Kartuschenkorpus kann außerdem eine sterilisierbare Oberfläche umfassen.
Das Integrieren des Reaktionsbehälters in eine Kartusche zusammen mit einem Netz von Fluidleitungen erlaubt die Automatisierung des Schaumgenerierungsprozesses durch Installieren der Kartusche in einem speziell dafür ausgelegten automatisierten System.
Die Verwendung einer Kartusche hat den weiteren Vorteil, dass eine sterile Umgebung für die Schaumproduktion, das heißt den Schäumprozess, bereitgestellt werden kann.
Da die Position des Schaumentnahmeports von außerhalb der Kartusche zugänglich ist, erlaubt dies die Entnahme des Mikroschaums. Der Schaumentnahmeport bildet eine Schnittstelle zwischen der Kartusche und ihrer Umgebung.
Der Schaumentnahmeport enthält ein Ventil für die sichere Entnahme des Mikroschaums aus der Kartusche. Dieses Ventil kann ein Einwegventil sein, das die Entnahme des Mikroschaums gewährleistet, ohne die sterile Umgebung in der Schäumkammer zu beeinträchtigen. Alternativ kann es auch ein Magnetventil sein, das durch einen elektrischen Schaltkreis angesteuert wird, der über eine Benutzerschnittstelle verbunden und/oder gesteuert werden kann. Bevorzugt ist das Ventil ein Luer-Kegel- oder ein Luer-Lock-Ventil, das an die Spitze einer Spritze passt. In einer Konfiguration kann der Schaumentnahmeport ein selbstdichtendes Ventil umfassen, das sich durch Anschließen einer Entnahmevorrichtung, bevorzugt einer Spritze, öffnet.
Die Fluidleitung ermöglicht den Transport des Mikroschaums vom ersten Auslass der Schäumkammer zum Schaumentnahmeport. Zweckmäßigerweise ist die Fluidleitung eine wasser- und gasdichte Leitung. Die Fluidleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt ist die Fluidleitung ein flexibler Schlauch.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fluidleitung einen Partikelfilter, der bevorzugt ein steriler Filter ist, um den zum Schaumentnahmeport transportierten Mikroschaum zu filtern.
Für den Fall, dass die Kartusche einen oder mehrere weitere Einlasskanäle zum Zuführen des wässrigen Verdünnungsmittels und des Schaumbildners oder eines Gemischs daraus aufweist, kann die Kartusche des Weiteren aufweisen:

a. einen Abfallbehälter, der eine Abfallkammer definiert, die einen Einlass zum Empfangen des Abfallmaterials aus der Schäumkammer aufweist,
b. eine Fluidleitung, die den zweiten Auslasskanal der Schäumkammer über ein Ventil mit dem Einlass des Abfallbehälters koppelt, und
c. wobei der Abfallbehälter optional einen Auslass zur Druckentlastung umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Kartusche außerdem eine Abfallkammer zum Empfangen des Abfallmaterials aus der Schäumkammer. Der Begriff „Abfallmaterial“ im Sinne des vorliegenden Textes meint einen Rest der verwendeten Flüssigkeitszusammensetzung oder einen Rest des in der Schäumkammer generierten Mikroschaums, der nicht entnommen wird. Er umfasst auch die Waschflüssigkeit, die durch Auswaschen der Schäumkammer mit einer Waschlösung generiert wird, die bevorzugt das zum Generieren des Mikroschaums verwendete wässrige Verdünnungsmittel ist. Durch Entfernen des Abfallmaterials und gegebenenfalls auch der Waschflüssigkeit wird die Schäumkammer für eine neue Schäumreaktion verfügbar gemacht. Dies kann bei einem mehrphasigen Schäumprozess nützlich sein, bei dem mindestens zwei Mikroschaumpräparationen mit unterschiedlichen Konzentrationen und/oder unterschiedlichen Gasverhältnissen hergestellt werden. In Bezug auf die Behandlung von Krampfadern kann das Generieren verschiedener Schäume für die Behandlung unterschiedlich großer Adern erforderlich sein. Darüber hinaus ist es in einem mehrphasigen Schäumprozess nützlich, bei dem mindestens zwei Mikroschaumpräparationen mit gleichen Konzentrationen und Gasverhältnissen abgegeben werden, insofern ein Restschaum die Produktion des neuen Schaums behindern könnte.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die Fluidleitung mit einem Ventil zu versehen, um den Fluss des Abfallmaterials aus der Schäumkammer zur Abfallkammer zu steuern. Dieses Ventil sollte während des Schaumbildungsprozesses und der Schaumentnahmephase geschlossen sein und speziell für die Entnahme des Abfalls geöffnet werden.
In einer optionalen Ausführungsform enthält die Abfallkammer einen Auslass zur Druckentlastung. Die Druckentlastung erlaubt den Abbau eines Überdrucks, der durch das in die Abfallkammer eintretende Abfallmaterial entsteht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Auslass einen Partikelfilter, der bevorzugt ein steriler Filter ist, um das aus der Abfallkammer austretende Gas zu filtern und/oder das Ausfließen von Schaum zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen ist der Einlass des Abfallbehälters im oberen Teil des Abfallbehälters positioniert, bevorzugt als obere Öffnung einer Hohlwelle, die bevorzugt in der Mitte der Abfallkammer positioniert ist. Diese erhöhte Position in Bezug auf den Boden der Abfallkammer ist eine Sicherheitsmaßnahme, da das Abfallmaterial nach unten zum Boden der Abfallkammer fließt, so dass im Fall eines fehlerhaften Rückflusses nur Gas zurück zur Schäumkammer transportiert wird.
Des Weiteren ist es für die Kartusche vorteilhaft, dass das Ventil zum Steuern des Flusses des Abfallmaterials in die Abfallkammer an der Außenfläche angeordnet oder von einer Außenfläche der Kartusche her zugänglich ist und bevorzugt durch Anlegen eines externen Drucks an das Ventil gesteuert werden kann. Die oben erwähnten Vorteile und Auswirkungen kommen insbesondere zum Tragen, wenn die Kartusche in ein automatisches System eingesetzt wird, das eine automatische Steuerung des Ventils erlaubt.
Die Bereitstellung eines Ventils, das sich an der Außenfläche der Kartuschenleitungen befindet oder von einer Außenfläche der Kartuschenleitungen her zugänglich ist, erlaubt die Automatisierung des Schaumgenerierungsprozesses durch Installieren der Kartusche in einem speziell dafür ausgelegten automatisierten System.
In einigen Konfigurationen ist die Innenfläche der Abfallkammer der Kartusche mit einem EntSchäummittel beschichtet oder hat eine morphologisch strukturierte, entschäumende Innenfläche, wie zum Beispiel eine entschäumende Oberfläche, wie zum Beispiel eine superamphiphobe Oberfläche, eine glatte flüssigkeitsinfundierte poröse Oberfläche (SLIPS) oder eine flüssigkeitsimprägnierte Oberfläche (LIS). Dies hat den Vorteil, dass der Schaum als Komponente des Abfallmaterials beseitigt und in den flüssigen Anteil, der sich am Boden der Abfallkammer ansammelt, und den Gasanteil, der durch die Druckentlastung herausgelöst werden kann, umgewandelt wird. Infolge dessen kann die Abfallkammer viel mehr Abfallmaterial aufnehmen.
In einigen Ausführungsformen weist die Kartusche des Weiteren auf:

a. einen Gaszufuhrport, der ein Dichtungselement aufweist und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite her zugänglich ist oder sich an der Außenfläche der Kartusche befindet, um ein Gas oder Gasgemisch zuzuführen;
b. eine Fluidleitung, die den Gaszufuhrport und den ersten Einlasskanal der Schäumkammer miteinander koppelt.

Der Gaszufuhrport erlaubt die Zufuhr des für den Schäumprozess erforderlichen Gases oder Gasgemischs von einer außerhalb der Kartusche befindlichen Gas- oder Gasgemischquelle.
Die Fluidleitung ermöglicht den Transport des Gases oder Gasgemischs vom Gaszufuhrport zum ersten Einlass der Schäumkammer. Zweckmäßigerweise ist die Fluidleitung eine gasdichte Leitung. Die Fluidleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt ist die Fluidleitung ein flexibler Schlauch.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fluidleitung einen Partikelfilter, der bevorzugt ein steriler Filter ist, um das zur Schäumkammer transportierte Gas oder Gasgemisch zu filtern.
Die Bereitstellung eines Gaszufuhrports, der sich an der Außenfläche der Kartuschenleitungen befindet oder von einer Außenfläche der Kartuschenleitungen her zugänglich ist, erlaubt die Automatisierung des Schaumgenerierungsprozesses durch Installieren der Kartusche in einem speziell dafür ausgelegten automatisierten System.
Es ist anzumerken, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Kartusche des Weiteren aufweist:

a. einen Verdünnungsmittelzufuhrport, der ein Dichtungselement aufweist und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite der Kartusche her zugänglich ist, um ein wässriges Verdünnungsmittel zuzuführen,
b. eine Fluidleitung, die den Verdünnungsmittelport und den zweiten Einlasskanal der Schäumkammer miteinander koppelt,
c. ein Schaumbildnerreservoir, das bevorzugt eine Spritze ist und eine fluiddichte Abdichtung mit dem dritten Einlasskanal und bevorzugt auch mit einem Schaumbildnerreservoirport ermöglicht.

Der Verdünnungsmittelzufuhrport erlaubt die Zufuhr des für den Schäumprozess erforderlichen wässrigen Verdünnungsmittels von einer außerhalb der Kartusche befindlichen Quelle des wässrigen Verdünnungsmittels. Bevorzugt ist das wässrige Verdünnungsmittel Wasser oder eine isotonische Kochsalzlösung. Diese Lösungen werden zweckmäßigerweise in einem Infusionsbeutel und/oder einer Infusionsflasche bereitgestellt, die sich außerhalb der Vorrichtung befinden.
Die Fluidleitung ermöglicht den Transport des Verdünnungsmittels von dem Verdünnungsmittelzufuhrport zum zweiten Einlass der Schäumkammer. Zweckmäßigerweise ist die Fluidleitung eine wasserdichte Leitung. Die Fluidleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt ist die Fluidleitung ein flexibler Schlauch.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fluidleitung einen Partikelfilter, der bevorzugt ein steriler Filter ist, um das zur Schäumkammer transportierte wässrige Verdünnungsmittel zu filtern.
Das Schaumbildnerreservoir kann den für den Schäumprozess benötigten Schaumbildner enthalten, der mit dem wässrigen Verdünnungsmittel verdünnt werden muss, um die endgültige Schäumlösung zu generieren.
In einer Konfiguration wird das Schaumbildnerreservoir mit dem ausgewählten Schaumbildner vorgefüllt, um durch die Fluidleitung zum dritten Einlasskanal der Schäumkammer transportiert und mit dem wässrigen Verdünnungsmittel innerhalb der Schäumkammer verdünnt zu werden.
In einer alternativen Konfiguration kann das Schaumbildnerreservoir über den Schaumbildnerreservoirport befüllt werden.
Bevorzugt ist das Schaumbildnerreservoir eine in der Kartusche installierte Spritze, die durch Befüllen der Spritze von außen und damit durch Ziehen des Kolbens leicht befüllt und durch Drücken des Kolbens über eine definierte Distanz kontrolliert entleert werden kann.
Die Bereitstellung eines Verdünnungsmittelzufuhrports, der sich an der Außenfläche der Kartuschenleitungen befindet oder von einer Außenfläche der Kartuschenleitungen her zugänglich ist, erlaubt die Automatisierung des Schaumgenerierungsprozesses durch Installieren der Kartusche in einem speziell dafür ausgelegten automatisierten System.
In einigen Ausführungsformen weist die Kartusche des Weiteren auf:

a. einen Schaumbildnerzufuhrport, der ein Ventil aufweist und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite der Kartusche her zugänglich ist, um einen Schaumbildner zuzuführen,
b. eine Fluidleitung, die den Schaumbildnerzufuhrport mit dem Schaumbildnerreservoirport und mit dem dritten Einlasskanal der Schäumkammer koppelt, wobei die Fluidleitung ein Ventil aufweist, das so positioniert werden kann, dass eine Strömungsverbindung des Schaumbildnerreservoirports mit dem Schaumbildnerzufuhrport oder alternativ des Schaumbildnerreservoirports mit dem dritten Einlasskanal ermöglicht wird, und wobei das Ventil bevorzugt durch Anlegen eines externen Drucks an die Kartusche geschaltet werden kann.

Der Schaumbildnerzufuhrport erlaubt die Zufuhr des für den Schäumprozess erforderlichen Schaumbildners von einer außerhalb der Kartusche befindlichen Schaumbildnerquelle. Der Schaumbildner ist bevorzugt ein Sklerosierungsmittel, zum Beispiel Polidocanol. Der Schaumbildner wird zweckmäßigerweise durch eine mit dem Schaumbildner gefüllte Spritze bereitgestellt und durch das Ventil des Schaumbildnerzufuhrports eingespritzt.
Die Fluidleitung ermöglicht den Transport des Schaumbildners vom Schaumbildnerzufuhrport zum Schaumbildnerreservoirport und ermöglicht außerdem den Transport vom Schaumbildnerreservoir zum dritten Einlasskanal der Schäumkammer. Zweckmäßigerweise ist die Fluidleitung eine wasserdichte Leitung. Die Fluidleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt ist die Fluidleitung ein flexibler Schlauch.
Es ist anzumerken, dass die beiden oben erwähnten Flüssigkeitsströme insofern in einer komplementären Weise wirken, als der Fluss des Schaumbildners vom Schaumbildnerzufuhrport zum Schaumbildnerreservoirport den Transport aus dem Schaumbildnerreservoir zu dem dritten Einlasskanal der Schäumkammer und umgekehrt ausschließt.
Dies kann durch das in der Fluidleitung befindliche Ventil bewerkstelligt werden, das so positioniert werden kann, dass eine Strömungsverbindung zwischen dem Schaumbildnerreservoirport und dem Schaumbildnerzufuhrport oder alternativ zwischen dem Schaumbildnerreservoirport und dem dritten Einlasskanal möglich ist, wobei das Ventil bevorzugt durch Anlegen eines externen Drucks an die Kartusche geschaltet werden kann.
Die Bereitstellung eines Schaumbildnerzufuhrports, der sich an der Außenfläche der Kartuschenleitungen befindet oder von einer Außenfläche der Kartuschenleitungen her zugänglich ist, erlaubt die Automatisierung des Schaumgenerierungsprozesses durch Installieren der Kartusche in einem speziell dafür ausgelegten automatisierten System.
Das Schaumbildnerreservoir, das bevorzugt eine Spritze ist, kann in der Lage sein, mindestens 4 ml Schaumbildnerlösung zu speichern.
Im Allgemeinen ist es vorzuziehen, dass die Kartusche zudem ein Mittel zum eindeutigen Identifizieren der Kartusche und/oder ihrer Eigenschaften aufweist, wobei das besagte Identifizierungsmittel bevorzugt aus einem RFID-Transponder, einem Strichcode, Datenmatrix-Code, QR-Code oder ähnlichem Code ausgewählt wird.
Der eindeutige Identifikator kann mindestens eine der folgenden Informationen enthalten: eine Kompatibilitätsinformation, eine Typinformation, eine Authentizitätsinformation, Verfallsdaten der Kartusche, ein Produktionsdatum, einen Verwendungsstatus und eine Los- und/oder Seriennummer. Das Identifikationsmittel kann über einen RFID-Chip bereitgestellt werden. In diesem Fall kann das automatisierte System des Weiteren eine RFID-Lesevorrichtung umfassen. RFID kann im Kontext der Erfindung für „Radio-Frequency Identification“ - Hochfrequenzidentifikation - stehen. Im Fall eines Strichcodes, Datenmatrix-Codes oder QR-Codes kann das automatisierte System eine entsprechende Code-Lesevorrichtung umfassen.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die Kartusche der vorliegenden Erfindung als Einwegkartusche zur Verwendung in einem medizinischen Gerät und/oder einem Laborgerät konfiguriert ist, insbesondere im automatisierten System gemäß der Erfindung.
Die Kartusche, die als Einwegkartusche konfiguriert ist, kann den technischen Nutzen haben, das Verschleppen einer Kontamination von einem Patienten zum nächsten zu verhindern.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Kartusche eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen von Drucktransienten im Druck innerhalb der Schäumkammer.
Infolge dessen reduziert die Druckausgleichsvorrichtung einen Überdruck und erhöht außerdem einen Unterdruck, um den Reaktionsdruck innerhalb der Schäumkammer aufrecht zu erhalten.
Die Druckausgleichsvorrichtung kann durch einen Drucksensor im Gaszufuhrleitungssystem realisiert werden, der dafür ausgelegt ist, im Fall eines Überdrucks ein Druckentlastungsventil zu öffnen oder im Fall eines Unterdrucks das Ventil zum Erhöhen der Gasströmung zu öffnen.
In einer alternativen Ausführungsform könnte die Druckausgleichsvorrichtung durch Bereitstellung eines Druckausgleichsbehälters innerhalb der Kartusche bereitgestellt werden, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht. Im Fall eines Überdrucks innerhalb der Schäumkammer strömt das Gas frei aus der Schäumkammer in den angeschlossenen Druckausgleichsbehälter, und im Fall eines Unterdrucks strömt das Gas frei vom angeschlossenen Druckausgleichsbehälter zur Schäumkammer.
Beide technischen Lösungen haben den Vorteil, dass sie innerhalb des geschlossenen Systems arbeiten und dadurch die Sterilität der Schäumkammer erhalten bleibt.
In einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein automatisiertes System zum Generieren von Mikroschaum bereit, das aufweist:

a. einen Kartuschenhalter, der zum Halten einer auswechselbaren Kartusche gemäß der Erfindung ausgelegt ist,
b. einen Magnetrührer, der sich unterhalb der Kartusche befindet, zum Generieren eines rotierenden Magnetfeldes zum Steuern der Rotation des Schäumelements um das Positionierungselement.

Die oben erwähnten Vorteile und Auswirkungen der Kartusche kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn die Kartusche zusammen mit einem automatisierten System verwendet wird.
In dieser Konfiguration stellt die Kartusche das Kernelement des automatisierten Systems als verantwortliches Element für die Schaumgenerierung dar. Das automatisierte System umfasst die für den Schäumprozess erforderlichen Chemikalien, wie zum Beispiel Gas oder Gase und das wässrige Verdünnungsmittel. Es ist so ausgestattet, dass es der Kartusche die erforderlichen Mengen auf Grundlage der vom Benutzer ausgewählten spezifischen Parameter zuführt.
Das automatisierte System verwendet einen Kartuschenhalter, um die Kartusche zu halten und zu sichern, damit die Chemikalien auf zuverlässige und sichere Weise zugeführt werden können.
Das automatisierte System kann des Weiteren einen Magnetrührer umfassen, der unterhalb der Kartusche in einer solchen Weise angeordnet ist, dass er die Drehung des Schäumelements um das Positionierungselement steuert.
Das automatisierte System kann für die Herstellung von medizinischem Mikroschaum mit unterschiedlichen Eigenschaften verwendet werden, die zum Beispiel durch unterschiedliche Konzentrationen des Schaums und/oder ein unterschiedliches Gasmischungsverhältnis definiert werden. Die Ergebnisse solcher Prozesse zum Herstellen von medizinischem Schaum können als pharmazeutische Präparationen angesehen werden, die normalerweise die Herstellung durch einen zugelassenen Apotheker erfordern, um in medizinischen Anwendungen genutzt werden zu können. Jedoch macht die Verwendung eines validierten automatisierten Systems den Apotheker überflüssig, so dass der Kliniker selbst den medizinischen Mikroschaum gemäß seinen Anforderungen herstellen kann.
Der Magnetrührer kann mindestens einen rotierenden Magneten oder eine Anordnung von Elektromagneten oder einen Satz Spulen zum Generieren des rotierenden Magnetfeldes umfassen. Das System gemäß der Erfindung kann eine Stromversorgungsvorrichtung umfassen, die eine elektrische Versorgung für das System bereitstellt, insbesondere eine Versorgungsspannung. Die Versorgungsspannung kann im Bereich von 90 V bis 400 V und bevorzugt im Bereich von 90 V bis 260 V liegen.
Das automatisierte System kann als eigenständiges System konfiguriert sein, so dass es seine Funktion ohne zusätzliche Vorrichtungen erfüllen kann. Es kann außerdem einen modularen Aufbau umfassen. Darüber hinaus kann es Schnittstellen zur Kommunikation und/oder Konfiguration der Schäumparameter aufweisen, wie zum Beispiel eine WLAN-Schnittstelle (wobei WLAN für Wireless Local Area Network steht) oder eine Bluetooth-Schnittstelle. Das System kann des Weiteren eine serielle Schnittstelle, insbesondere eine USB-Schnittstelle, umfassen, die sich bevorzugt an einer Stelle befindet, die für einen Benutzer beim Arbeiten mit dem System leicht zugänglich ist. Es ist auch denkbar, dass das System eine NFC (Near Field Communication)-Schnittstelle oder eine RFID (Radio Frequency Identification)-Schnittstelle umfasst, um zum Beispiel eine Identifikation des Benutzers oder die Konfiguration der Schäumparameter zu erlauben.
Es ist möglich, dass das System gemäß der Erfindung mindestens ein Lagerfach für mindestens einen oder mindestens zwei oder mindestens drei Behälter umfasst, wobei insbesondere jeder der Behälter eine Menge eines Verbrauchsmaterials speichert. Die im Lagerfach gelagerten Verbrauchsmaterialien (zum Beispiel eine Flüssigkeitszusammensetzung, ein Verdünnungsmittel, eine Agenslösung, ein Gas oder ein Gasgemisch) können für mindestens 20, bevorzugt mindestens 40, insbesondere mindestens 50 aufeinanderfolgende Schäumprozesse ausreichen.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das automatisierte System mindestens einen Sensor zum Detektieren eines Vorhandenseins mindestens einer Komponente der Flüssigkeitszusammensetzung oder der Flüssigkeitszusammensetzung als Ganzes oder der Verbrauchsmaterialien, wie oben beschrieben, umfasst. Der mindestens eine Sensor kann ein optischer Sensor, ein Ultraschall- oder einen Gewichtssensor sein und so konfiguriert werden, dass eine Detektion des Vorhandenseins der mindestens einen Komponente der Flüssigkeitszusammensetzung oder der Flüssigkeitszusammensetzung als Ganzes durch Überwachen mindestens eines Rohrs des Systems, in dem mindestens eines der Fluide transportiert wird, durchgeführt werden kann.
Die Komponenten der Flüssigkeitszusammensetzung können als mindestens eines von Folgendem ausgewählt werden: ein Schaumbildner und ein geeignetes Lösungsmittel, das heißt ein wässriges Verdünnungsmittel. Das Verbrauchsmaterial kann als mindestens eines von Folgendem ausgewählt werden: eine Flüssigkeitszusammensetzung, ein Verdünnungsmittel, ein Schaumbildner, ein Gas oder Gasgemisch, wobei das Verdünnungsmittel steriles Wasser (insbesondere destilliertes Wasser) oder physiologische Kochsalzlösung sein kann, der Schaumbildner Polidocanol, Natriumtetradecylsulfat, Albumin oder Phospholipide sein kann, und das mindestens ein Gas O₂ oder CO₂ sein kann.
Es ist anzumerken, dass gemäß der Erfindung der Kartuschenhalter des automatisierten Systems einen Gaseinleitungsport aufweist, der dafür konfiguriert ist, mit dem Gaszufuhrport der Kartusche im Halter in Strömungsverbindung zu gelangen, wodurch eine gasdichte Abdichtung beider Ports gebildet wird, wobei der Gaseinleitungsport des automatisierten Systems bevorzugt ein Sicherheitsventil aufweist, das eine Gaszufuhr nur bei einer ordnungsgemäß im Kartuschenhalter verriegelten Kartusche erlaubt.
Zweckmäßigerweise weist der Kartuschenhalter des automatisierten Systems einen Verdünnungsmitteleinleitungsport auf, der dafür konfiguriert ist, mit dem Verdünnungsmittelzufuhrport der in den Halter eingesetzten Kartusche in Strömungsverbindung zu gelangen, wodurch eine fluiddichte Abdichtung beider Ports erzeugt wird, wobei der Verdünnungsmitteleinleitungsport oder das System bevorzugt ein Sicherheitsventil aufweist, das eine Verdünnungsmittelzufuhr nur bei einer ordnungsgemäß in dem Kartuschenhalter verriegelten Kartusche erlaubt.
In einigen Konfigurationen weist das automatisierte System einen Sensor auf, der dafür konfiguriert ist, innerhalb der Kartusche das Vorhandensein oder das Fließen einer Flüssigkeit in der Fluidleitung, die den Verdünnungsmittelport und den zweiten Einlasskanal der Schäumkammer miteinander verbindet, zu detektieren, wobei der Sensor bevorzugt ein kapazitiver Sensor, ein optischer Sensor oder ein Ultraschallsensor ist.
Bevorzugt ist der Sensor unterhalb der Kartusche in einer Position unterhalb oder nahe der Fluidleitung angeordnet, um sich in unmittelbarer Nähe der Fluidleitung zu befinden.
In einigen Ausführungsformen weist der Kartuschenhalter des automatisierten Systems ein oder mehrere Führungselemente zum ordnungsgemäßen Einsetzen der Kartusche in den Kartuschenhalter auf, wobei die Führungselemente bevorzugt mindestens zwei zurückziehbare Elemente aufweisen, die am Boden des Kartuschenhalters angeordnet sind und auf jeweilige Öffnungen des Kartuschengehäuses passen.
In einigen Ausführungsformen weist der Kartuschenhalter des automatisierten Systems einen Befestigungsmechanismus auf, der dafür konfiguriert ist, die Kartusche an dem Kartuschenhalter zu befestigen, wobei der Befestigungsmechanismus bevorzugt ein oder mehrere Elemente aufweist, die in der Seitenwand des Kartuschenhalters angeordnet sind und herausgezogen werden können, um jeweilige Elemente des Kartuschengehäuses in Eingriff zu nehmen.
Es ist anzumerken, dass gemäß der Erfindung das automatisierte System ein Gaszufuhrsystem aufweist, das aufweist:

a. mindestens einen Gasport zum Anschluss an mindestens einen Gasbehälter, der bevorzugt eine Gasflasche ist,
b. mindestens eine Gasleitung, die den mindestens einen Gasport mit dem Gaszufuhrport über ein Ventil zum Regulieren des Gasstromes verbindet;
c. optional eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen von Drucktransienten im Druck innerhalb der Schäumkammer.

Das Gaszufuhrsystem beschickt die Kartusche mit Gasen aus dem bzw. den Gasbehälter(n).
Die Gasleitung ermöglicht den Transport des Gases von dem mindestens einen Gasbehälter zu der Gaszufuhr. Zweckmäßigerweise ist die Gasleitung eine gasdichte Leitung. Die Gasleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt ist die Gasleitung ein flexibler Schlauch.
In einer optionalen Ausführungsform umfasst das Gaszufuhrsystem eine Druckausgleichsvorrichtung (Pressure Compensation Device, PCD) zum Ausgleichen von Drucktransienten im Druck innerhalb der Schäumkammer. Dabei reduziert die PCD einen Überdruck und erhöht außerdem einen Unterdruck, um den Reaktionsdruck innerhalb der Schäumkammer aufrecht zu erhalten.
Die Druckausgleichsvorrichtung kann durch einen Drucksensor in dem Gaszufuhrsystem bereitgestellt werden, der dafür ausgelegt ist, im Fall eines Überdrucks ein Druckentlastungsventil zu öffnen oder im Fall eines Unterdrucks das Ventil zum Erhöhen der Gasströmung zu öffnen.
In einer alternativen Ausführungsform könnte die Druckausgleichsvorrichtung durch die Bereitstellung eines Druckausgleichsbehälters bereitgestellt werden, der mit der Schäumkammer in Strömungsverbindung steht. Im Fall eines Überdrucks innerhalb der Schäumkammer strömt das Gas frei aus der Schäumkammer in den angeschlossenen Druckausgleichsbehälter, und im Fall eines Unterdrucks strömt das Gas frei vom angeschlossenen Druckausgleichsbehälter zur Schäumkammer.
Beide technischen Lösungen haben den Vorteil, dass sie innerhalb des geschlossenen Systems arbeiten und dadurch die Sterilität der Schäumkammer erhalten bleibt.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Gaszufuhrsystem außerdem ein Sicherheitsventil, das die Gaszufuhr bei einem unzulässigen Druckabfall automatisch unterbricht.
In einigen Ausführungsformen weist das Gaszufuhrsystem des automatisierten Systems auf:

a. zwei Gasports für die Verbindung mit zwei Gasbehältern, die verschiedene Gase enthalten und bevorzugt in dem automatischen System installiert sind und die besonders bevorzugt ein O₂-Gasbehälter und ein CO₂-Gasbehälter sind,
b. ein Gaskanalnetz zwischen den beiden Gasports und dem Gaseinleitungsport,
c. eine Gasmischvorrichtung zum Mischen der beiden verschiedenen Gase in einem wählbaren Verhältnis.

Diese Konfiguration des Gaszufuhrsystems stellt ein Gasgemisch bereit und bringt es über ein Gaskanalnetz von den Gasbehältern zu der Kartusche.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Gaszufuhrsystem einen Gasbehälter, der Sauerstoff bereitstellt, und einen Gasbehälter, der Kohlendioxid bereitstellt.
Das Gaskanalnetz ermöglicht den Transport des Gases von den beiden an die zwei Gasports angeschlossenen Gasbehältern zur Gaseinleitung. Zweckmäßigerweise ist das Gaskanalnetz gasdicht. Das Gaskanalnetz kann aus Schläuchen, Kanälen oder Rohren aufgebaut sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt wird das Gaskanalnetz aus flexiblen Schläuchen gebildet.
Bei dieser Ausführungsform des Gaszufuhrsystems wird das aus den beiden Gasbehältern kommende Gas in der Gasmischvorrichtung in einem wählbaren Gasverhältnis gemischt und dann zum Gaseinleitungsport des automatisierten Systems weitergeleitet. Nach ordnungsgemäßer Positionierung einer Kartusche gemäß der Erfindung wird das Gasgemisch über den Gaszufuhrport der Kartusche und die Gasleitung zur Schäumkammer zur Vor-Äquilibrierung der Kammer, für den Schäumvorgang oder für Schäum-Anschlussprozesse weitertransportiert.
Die Gase können aus unabhängigen - bevorzugt einmal verwendbaren - Behältern bereitgestellt und gemäß dem konfigurierten Gasmischungsverhältnis gemischt werden. Die Konfiguration des Gasmischungsverhältnisses kann durch einen Benutzer über eine Benutzerschnittstelle erfolgen. Die Gaszuleitung kann mindestens einen Sensor zum Bestimmen einer Gasmenge zum Bereitstellen des Gasgemischs umfassen. Falls der Gasbehälter ein Speichermittel wie zum Beispiel einen Kanister oder eine Flasche umfasst, so kann die Gasmenge mittels eines Gewichtssensors, wie zum Beispiel einer Lastzelle, zum Messen des Gewichts des Kanisters oder der Flasche bestimmt werden. Es ist außerdem denkbar, dass ein Ultraschallsensor zum Bestimmen der Gasmenge im Speichermittel verwendet wird. Eine weitere Möglichkeit, das Mischen der Gase gemäß einem gewünschten Verhältnis zu ermöglichen, wäre die Verwendung eines Gasströmungsmessers zum Bestimmen einer Gasmenge pro Zeiteinheit. Eine weitere Alternative wäre die Verwendung eines Drucksensors zum Berechnen der verbleibenden Gasmenge. Die oben beschriebenen Sensoren können Teil des automatisierten Systems und insbesondere des Gaszufuhrsystems gemäß der Erfindung sein.
In einigen Ausführungsformen weist das automatisierte System ein Verdünnungsmittelzufuhrsystem auf, das aufweist:

a. einen Verdünnungsmittelport zum Verbinden mit einem Verdünnungsmittelbehälter, der bevorzugt im automatisierten System installiert ist, und
b. eine Flüssigkeitsleitung, die den Verdünnungsmittelport über Schwerkraft oder eine Pumpe, die das Verdünnungsmittel aus dem Verdünnungsmittelbehälter zu dem Verdünnungsmitteleinleitungsport transportieren kann, mit dem Verdünnungsmitteleinleitungsport verbindet.

Das Verdünnungsmittelzufuhrsystem erlaubt die Zufuhr des wässrigen Verdünnungsmittels aus dem Verdünnungsmittelbehälter, der bevorzugt im automatisierten System installiert ist, zum Verdünnungsmitteleinleitungsport. Nach ordnungsgemäßer Installation einer Kartusche gemäß der Erfindung wird das Verdünnungsmittel über den Verdünnungsmittelzufuhrport der Kartusche und die Fluidleitung zur Schäumkammer zur Vor-Äquilibrierung der Kammer, für den Schäumvorgang oder für Schäum-Anschlussprozesse (wie zum Beispiel Reinigung) weiter transportiert.
Der Transport des Verdünnungsmittels kann durch Schwerkraft erfolgen. Im Fall eines Infusionsbeutels kann dies dadurch erreicht werden, dass der Beutel und/oder die Flasche in einer erhöhten Position angebracht werden.
In einer alternativen Konfiguration erfolgt der Verdünnungsmitteltransport durch eine im Verdünnungsmittelzufuhrsystem installierte Pumpe. Bevorzugt wird zu diesem Zweck eine Schlauchpumpe verwendet.
In einer weiteren Alternative wird der Verdünnungsmitteltransport durch ein Druckmittel bewerkstelligt, das im Verdünnungsmittelzufuhrsystem installiert ist und einen kontrollierten Druck auf einen flexiblen Verdünnungsmittelbehälter ausübt.
Bevorzugt ist das wässrige Verdünnungsmittel Wasser oder isotonische Kochsalzlösung. Zweckmäßigerweise werden diese Lösungen durch einen mit Wasser oder isotonischer Kochsalzlösung gefüllten Infusionsbeutel bereitgestellt, wobei der Beutel bevorzugt im automatisierten System installiert ist.
Die Flüssigkeitsleitung ermöglicht den Transport des Verdünnungsmittels vom Verdünnungsmittelport zum Verdünnungsmitteleinleitungsport. Zweckmäßigerweise ist die Fluidleitung eine wasserdichte Leitung. Die Fluidleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Sie kann Kunststoff, Gummi oder Metall umfassen oder daraus hergestellt sein. Bevorzugt ist die Fluidleitung ein flexibler Schlauch.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fluidleitung einen Partikelfilter, der bevorzugt ein steriler Filter ist, um das zum Verdünnungsmitteleinleitungsport transportierte wässrige Verdünnungsmittel zu filtern.
Das automatisierte System kann das Verdünnungsmittel aus einem auswechselbaren Behälter verwenden, um die Schäumverdünnung in verschiedenen Konzentrationen zu generieren. Das automatisierte System gemäß der Erfindung kann daher des Weiteren mindestens einen Sensor zum Bestimmen einer Menge des im auswechselbaren Behälter vorhandenen Verdünnungsmittels umfassen, wie zum Beispiel einen Gewichts- oder Ultraschallsensor. Es ist außerdem denkbar, dass die Menge des Verdünnungsmittels, die durch die Verdünnungsmittelzuleitung transportiert wird, durch einen Strömungssensor ermittelt wird.
In einer Ausführungsform können diese Ports als selbstdichtende Transferports, insbesondere in Form eines Öffnungsventils, angeordnet werden. Der Begriff „selbstdichtend“ beschreibt insbesondere, dass der Transferport, insbesondere das Öffnungsventil, sich selbst wasserdicht abdichtet, wenn weder eine Entnahme noch eine Zufuhr stattfindet. Der Begriff „Öffnungsventil“ (ein Ventil, das „normalerweise geschlossen“ ist) kann beschreiben, dass das Ventil geschlossen ist, solange kein Transfer der mindestens einen Komponente stattfindet.
In einigen Ausführungsformen weist das automatisierte System ein mit einer Spritze verbundenes Zuleitungssystem auf, das eine Antriebseinheit zum Bewegen eines Rührers umfasst und mindestens eine der folgenden Aktionen durchführen kann:

a. Detektieren der korrekten Verbindung der eingeführten Spritze mit dem Schaumbildnerreservoirport des Halteelements,
b. Detektieren des Befüllens der Spritze über den Schaumbildnerreservoirport durch Detektieren der Position des Kolbens,
c. Zuführen einer bestimmten Menge des Schaumbildners zu der Schäumkammer durch Drücken des Kolbens der Schaumbildner enthaltenden Spritze um einen kontrollierten Betrag,
d. optionales Detektieren von Fehlfunktionen der Spritze durch Bestimmen der Stärke des auf den Kolben der Spritze auszuübenden Drucks.

Die oben erwähnten Vorteile und Auswirkungen einer in der Kartusche installierten Spritze als Schaumbildnerreservoir kommen insbesondere zum Tragen, wenn sie mit der oben beschriebenen Konfiguration des automatisierten Systems kombiniert werden.
Durch Detektieren der korrekten Verbindung der eingeführten Spritze mit dem Schaumbildnerreservoirport des Halteelements gewährleistet das automatisierte System die korrekte Installation des Schaumbildnerreservoirs, was einen wichtigen Test nach der Installation der Kartusche innerhalb des automatisierten Systems darstellt.
Durch Detektieren der Position des Kolbens kann das automatisierte System den Füllstatus der Spritze detektieren, die über den Schaumbildnerreservoirport gefüllt wird.
In einem anschließenden Prozessschritt kann das automatisierte System den Kolben der Schaumbildner enthaltenden Spritze um einen kontrollierten Betrag drücken, um der Schäumkammer eine bestimmte Menge Schaumbildner zuzuführen.
In einer optionalen Ausführungsform kann das automatisierte System Fehlfunktionen der Spritze durch Bestimmen der Stärke des auf den Kolben der Spritze auszuübenden Drucks detektieren.
In einigen Ausführungsformen umfasst das automatisierte System des Weiteren:

a. einen Steuerungscomputer, in dem sich das Steuerungsprogramm befindet und der mit einer Benutzerschnittstelle zum Steuern des Schäumprozesses verbunden ist, insbesondere durch Konfigurieren mindestens eines Parameters des Schäumprozesses und/oder durch Initiieren des Schäumprozesses, wobei mindestens ein Parameter direkt oder indirekt aus Folgendem ausgewählt wird:
1. i. einer Gaskonzentration,
2. ii. einem Mischungsverhältnis des Gasgemisches,
3. iii. einer Konzentration des Schaumbildners in dem Gemisch aus Schaumbildner und Verdünnungsmittel,
4. iv. der Gesamtmenge des Gemisches aus Schaumbildner und Verdünnungsmittel, einer Auswahl der Flüssigkeitszusammensetzung,
5. v. der Drehzahl und Rotationszeit des drehbaren Schäumelements,
6. vi. dem Entfernen von Abfallmaterial aus der Schäumkammer,
7. vii. dem Reinigen der Schäumkammer als Vorbereitung für einen weiteren Schäumprozess,
8. viii. dem Herausnehmen der Kartusche aus dem Kartuschenhalter,
9. ix. dem Zeitraum des Gasstromes;
10. x. der Definition von Rampen zum Erhöhen oder Verringern der Drehzahl;

Es versteht sich, dass der Mikroschaum durch das automatisierte System gemäß der Erfindung automatisiert hergestellt werden kann. Es kann zum Beispiel vorgesehen werden, dass nur mindestens ein Parameter des Schäumprozesses manuell konfiguriert wird und/oder der Schäumprozess manuell gestartet wird und danach der Schäumprozess automatisch weitergeführt wird. Die Produktion kann daher ganz oder mindestens teilweise automatisch stattfinden. Der Begriff „automatisch“ kann sich auf den Prozess der Herstellung des Mikroschaums, das heißt den Schäumprozess, beziehen und die Tatsache beschreiben, dass, während der Mikroschaum hergestellt wird und/oder der Schäumprozess abläuft, weder ein Eingreifen noch eine Aktion eines Benutzers erforderlich ist. Die Zusammensetzung und/oder Konzentration der Gase und das Mischen der Gase und der Agenslösung können ebenfalls automatisch stattfinden. Es ist außerdem möglich, dass die Konzentration der Gase und der Agenslösung automatisch in Abhängigkeit von einer Auswahl vordefinierter Voreinstellungen oder Szenarien durch einen Benutzer eingestellt wird.
Das automatisierte System kann dafür konfiguriert sein, den Schäumprozess anhand des konfigurierten Parameters automatisch durchzuführen, und insbesondere das Mischen der Gase gemäß dem konfigurierten Mischungsverhältnis des Gasgemisches automatisch durchzuführen. Für die automatisierte Durchführung können mindestens ein oder mehrere vordefinierte Prozessflüsse in einem nicht-flüchtigen Speicher einer Steuerungsanordnung gespeichert werden. Die Steuerungsanordnung kann des Weiteren eine Steuereinheit umfassen, die insbesondere einen Prozessor oder dergleichen aufweist und die zum Durchführen der folgenden Schritte konfiguriert ist:

- Auslesen des mindestens einen vordefinierten Prozessflusses, und/oder
- Parametrisieren des Prozessflusses unter Verwendung des konfigurierten Parameters, und/oder
- Steuern der Rotation des Schäumelements und/oder Steuern des Mischens der Gase gemäß dem konfigurierten Prozessfluss.

Die Benutzerschnittstelle kann mehrere Komponenten umfassen, um eine Interaktion mit dem Benutzer zu gestatten, wie zum Beispiel einen Bildschirm sowie eine grafische Benutzerschnittstelle auf dem Bildschirm. Die Benutzerschnittstelle kann einen grafischen Bildschirm, insbesondere einen Berührungsbildschirm - bevorzugt mit kapazitiver Berührungseingabe als dem Hauptmittel der Interaktion mit dem Benutzer - umfassen. Sie kann alternativ oder zusätzlich mechanische Tasten und/oder eine Tastatur und/oder eine Maus umfassen. Der grafische Bildschirm kann eine Diagonale von mindestens 8 Zoll, insbesondere von mindestens 10 Zoll, haben. Die Benutzerschnittstelle kann außerdem mindestens einen Lautsprecher umfassen, um akustische Informationen oder Anleitung bezüglich des Schäumprozesses bereitzustellen. Sie kann außerdem mindestens ein Mikrofon zum Ermöglichen einer Sprachsteuerung der Benutzerschnittstelle und/oder eine optische Signalisierungsvorrichtung, wie zum Beispiel LEDs, umfassen.
Bevorzugt kann im Kontext der Erfindung vorgesehen werden, dass das System des Weiteren umfasst:

- eine Steuerungsanordnung zum Initiieren eines Transports von mindestens einer Komponente für die Flüssigkeitszusammensetzung zur Schäumkammer in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter des Schäumprozesses, wobei mindestens zwei oder mindestens drei verschiedene Komponenten bereitgestellt werden, wobei ein Mischungsverhältnis der Komponenten durch den mindestens einen Parameter eingestellt wird und durch die Steuerungsanordnung gesteuert wird,
- eine Benutzerschnittstelle zum Konfigurieren des mindestens einen Parameters und/oder zum Aktivieren der Steuerungsanordnung.

Die Steuerungsanordnung kann einen elektrischen Schaltkreis umfassen, der mindestens ein Transportelement, zum Beispiel ein Ventil, zum Initiieren des Transports steuert, wobei das Ventil ein Magnetventil sein kann. Die Steuerungsanordnung kann des Weiteren oder alternativ mechanische Komponenten, wie zum Beispiel eine Pumpe oder eine Klappe, zum Initiieren des Transports umfassen. Zum Steuern der Mischungsverhältnisse der Komponenten des Schäumprozesses und zum Initiieren des Transports in Abhängigkeit von dem mindestens einen Parameter des Schäumprozesses kann die Steuerungsanordnung des Weiteren mindestens einen Sensor umfassen, zum Beispiel einen Gewichtssensor oder Strömungssensor, der das Gewicht eines Gases misst, oder einen Drucksensor zum Berechnen der Strömung eines Gases oder einer Flüssigkeit, oder kann mit einem solchen Sensor verbunden sein. Die Steuerungsanordnung kann des Weiteren einen Computer, insbesondere einen Mikrocomputer, umfassen, um Daten des mindestens einen Sensors zu interpretieren und/oder den Transport der mindestens einen Komponente für die Flüssigkeitszusammensetzung zu initiieren.
Es ist außerdem möglich, dass die Steuerungsanordnung dafür konfiguriert ist, den Schäumprozess, insbesondere eine Rotation des Schäumelements, bevorzugt eine Drehzahl und/oder ein Starten der Rotation und/oder ein Stoppen der Rotation und/oder eine Dauer der Rotation, zu steuern. Daher können die Drehzahl und/oder die Dauer der Rotation Parameter des Schäumprozesses sein, die durch die Steuerungsanordnung automatisch und/oder mittels einer manuellen Konfiguration über die Benutzerschnittstelle eingestellt und/oder modifiziert werden können. Es ist außerdem möglich, dass der Schäumprozess unter Verwendung unterschiedlicher Drehzahlen innerhalb eines einzelnen Schäumprozesses durchgeführt wird, so dass eine Änderung der Drehzahl durch die Steuerungsanordnung gesteuert wird, ohne die Rotation anzuhalten. Es ist außerdem möglich, dass verschiedene Schäumprozesse mit unterschiedlichen Drehzahlen durchgeführt werden.
Des Weiteren kann es innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung vorteilhaft sein, dass die Vorrichtung als eine auswechselbare Kartusche konfiguriert ist, die in einem Kartuscheneinlass oberhalb des Rührers platziert wird. Das System kann daher ein Mittel umfassen, das ein vom Benutzer initiiertes Abnehmen und Anbringen der Vorrichtung gestattet und bevorzugt mindestens teilweise in dem Kartuscheneinlass angeordnet ist. Es ist denkbar, dass dieses Mittel durch einen Auslöseknopf oder -hebel implementiert wird, der die Vorrichtung zum Beispiel durch Öffnen von Haken, die zum Halten der Vorrichtung ausgebildet sind, lösen kann.
Es ist möglich, dass das System des Weiteren umfasst:

- einen auswechselbaren Behälter zum Bereitstellen eines Verdünnungsmittels für die Flüssigkeitszusammensetzung,
- mindestens einen auswechselbaren Behälter zum Bereitstellen eines Schäumgases oder mindestens zweier auswechselbarer Behälter zum Bereitstellen unterschiedlicher Gemische der Gase.

Wenn eine Zufuhr verschiedener Gemische von Gasen beabsichtigt ist, können die Gase in getrennten Behältern gespeichert und dann im gewünschten Verhältnis gemischt werden. Der mindestens eine auswechselbare Behälter kann recyclingfähiges Material umfassen oder vollständig daraus hergestellt sein.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass das automatisierte System gemäß der Erfindung dafür konfiguriert ist, den Schäumprozess automatisch und wiederholt durchzuführen, solange die Schaumbildnerlösung in dem Schaumbildnerreservoir verfügbar ist. Dies kann durch Überwachen der Menge des Schaumbildners in dem Agensreservoir zum Beispiel unter Verwendung eines Sensors bewerkstelligt werden. Alternativ kann dies durch vordefinierte Parameter, wie zum Beispiel bestimmte Zeiträume, bewerkstelligt werden. Im Allgemeinen kann das automatisierte System gemäß der Erfindung ein Überwachungssystem zum Überwachen der Menge mindestens eines Verbrauchsmaterials (zum Beispiel Gas oder Gase, Schaumbildner und/oder wässriges Verdünnungsmittel) bereitstellen. Das Überwachungssystem kann mindestens einen Sensor bereitstellen. Das kann den technischen Nutzen mit sich bringen, dass das automatisierte System gemäß der Erfindung mindestens teilweise ohne die Notwendigkeit einer Beaufsichtigung durch qualifiziertes Personal arbeiten kann. Es ist möglich, dass das Überwachungssystem über eine Benutzerschnittstelle eine Warnung an den Benutzer ausgibt, falls eines der Verbrauchsmaterialien unter eine definierte Schwelle fällt. Alternativ oder zusätzlich kann die Warnung als ein Ton oder ein Geräusch ausgegeben werden. Es ist des Weiteren möglich, dass das Überwachungssystem die Nutzung der Vorrichtung über einen bestimmten Zeitraum oder eine bestimmte Anzahl von Schäumzyklen begrenzen kann, um sterile Bedingungen zu gewährleisten. In diesem Fall kann eine entsprechende Meldung über die Benutzerschnittstelle oder als ein Ton oder ein Geräusch ausgegeben werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das automatisierte System dafür konfiguriert ist, in der Sklerotherapie oder zur Therapie anderer Gefäßerkrankungen verwendet zu werden, wobei die Vorrichtung insbesondere als ein Laborgerät konfiguriert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das automatisierte System als ein mobiles System konfiguriert, das zum Beispiel mit Rädern ausgestattet ist, so dass das automatisierte System zu dem Patienten bewegt werden kann, der es benötigt. Infolge dessen könnte es lokal (zum Beispiel neben dem Bett) verwendet werden, was eine bequeme medizinische Präparation von Schaum für therapeutische oder diagnostische Zwecke erlaubt.
Optional ist es auch denkbar, dass das automatisierte System gemäß der Erfindung als ein Laborgerät zur automatischen Herstellung des Mikroschaums, bevorzugt eines medizinischen Mikroschaums zur Verwendung in einem invasiven oder minimal-invasiven medizinischen Verfahren, konfiguriert ist.
Das automatisierte System ist für eine klinische Verwendung und/oder die Verwendung in einer Laborumgebung geeignet und kann daher entsprechende Anpassungen wie ein desinfizierbares Gehäuse oder dergleichen umfassen. Das Gehäuse kann dafür geeignet sein, einer Reinigung seiner Außenfläche mit jeweiligen Reinigungs- und/oder Desinfektionsmitteln, wie zum Beispiel 4 %-iger Natriumhypochloritlösung und/oder mit 70 %-igem Ethanol, zu widerstehen.
In einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum automatisierten Herstellen eines Mikroschaums, das die folgenden Schritte umfasst:

a. Bereitstellen des Reaktionsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung,
b. optionales Spülen der Schäumkammer mit einem ausgewählten Gas oder Gasgemisch oder Auswaschen der Schäumkammer mit dem wässrigen Verdünnungsmittel, bevorzugt Kochsalzlösung,
c. Einleiten des ausgewählten Gases oder Gasgemischs in die Schäumkammer über den ersten Einlasskanal,
d. Einleiten eines Gemischs aus dem Schaumbildner und dem wässrigen Verdünnungsmittel in die Schäumkammer über den zweiten Einlasskanal, oder alternativ Einleiten des wässrigen Verdünnungsmittels in die Schäumkammer über den zweiten Einlasskanal und des Schaumbildners in die Schäumkammer über den dritten Einlasskanal,
e. Drehen des Magnetrührers, um das Schäumelement zu drehen, bis ein geeigneter Mikroschaum erhalten wurde,
f. Entnehmen des erhaltenen therapeutischen Schaums aus der Schäumkammer über den ersten Auslasskanal.

Somit werden mit dem Verfahren gemäß der Erfindung die gleichen Vorteile realisiert, wie sie in Bezug auf den Reaktionsbehälter, die Kartusche und das automatisierte System im Detail beschrieben worden sind.
Darüber hinaus kann das Verfahren so angepasst werden, dass es unter Verwendung des erfindungsgemäßen automatisierten Systems und/oder des erfindungsgemäßen Computerprogramms ausgeführt wird, um den erfindungsgemäßen Mikroschaum herzustellen. Die vorangehenden Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können nacheinander oder in jeder beliebigen Reihenfolge ausgeführt werden, wobei einzelne Schritte auch wiederholt ausgeführt werden können.
Einfach ausgedrückt, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der Mikroschaum aus der Flüssigkeitszusammensetzung, die den Schaumbildner und das wässrige Verdünnungsmittel umfasst, und dem Gas oder Gasgemisch hergestellt werden, indem man sich die Rotation des in der Vorrichtung befindlichen Schäumelements, das sich um das Positionierungselement als einer vordefinierten Achse dreht, zunutze macht. Darüber hinaus kann die Dauer als ein Parameter des Schäumprozesses im Bereich von 10 s bis 60 s, insbesondere 30 s bis 50 s, liegen. Die Drehzahl des Schäumelements während des Schäumprozesses kann zwischen 1.000 U/min und 5.000 U/min und bevorzugt zwischen 400 U/min und 2.000 U/min liegen. Es ist möglich, dass der Schäumprozess eine Menge von mindestens oder genau 20 ml Mikroschaum produziert. Das Verfahren kann des Weiteren ein Auswaschen der Schäumkammer nach und/oder vor dem Durchführen des Schäumprozesses umfassen. Falls ein mehrphasiger Prozess durchgeführt wird, kann das Auswaschen vor und/oder nach jedem Schäumzyklus ausgeführt werden. Für das Auswaschen kann ein Verdünnungsmittel, zum Beispiel Kochsalzlösung, verwendet werden.
Auf der Grundlage von 5 ml Schäumflüssigkeit (= Volumen des mit dem wässrigen Verdünnungsmittel verdünnten Schaumbildners) können etwa 40 ml bis 45 ml entnehmbarer Mikroschaum erzeugt werden.
Bezüglich Schritt e. ist es bevorzugt, die Drehzahl während der Schäumschritte - bevorzugt über mehrere Stufen mit Rampen, in denen die Drehzahl verändert wird, zwischen 5 s und 20 s - zu erhöhen.
Ein bevorzugtes Protokoll umfasst die folgenden Schritte:

- Rampe von 0 auf 2.000 U/min in 10 Sekunden,
- Halten bei 2.000 U/min für 20 Sekunden (Vorschäumen),
- Rampe von 2.000 U/min auf 4.000 U/min in 10 Sekunden,
- Halten bei 4.000 U/min für 40 Sekunden (HauptSchäumphase),
- Aufrechterhalten der Drehzahl zwischen 2.000 U/min und 4.000 U/min für die Schaumentnahme bis zu mehreren Minuten.

Bevorzugt kann im Kontext der Erfindung vorgesehen werden, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a. Einsetzen einer Kartusche gemäß der vorliegenden Erfindung in den Kartuschenhalter des automatisierten Systems gemäß der vorliegenden Erfindung,
b. Auswählen einer Schaumbildnerkonzentration unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle,
c. Auswählen eines Verhältnisses für das Gemisch zweier Gase unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle,
d. Füllen des Schaumbildnerreservoirs durch Einspritzen eines Schaumbildners durch das Dichtungselement des Schaumbildnerzufuhrports,
e. Starten des Schaumgenerierungsprozesses unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle, so dass das System automatisch den Magnetrührer dreht, um das Schäumelement in der Schäumkammer der Kartusche zu drehen, bis ein geeigneter Mikroschaum erhalten wurde,
f. sobald der Schaum generiert wurde, Entnehmen des Mikroschaums durch Abziehen am Schaumabgabeport der Kartusche,
g. optionales Initiieren eines Reinigungsprozesses der Schäumkammer unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle,
h. optionales Wiederholen des Prozesses gemäß den Schritten a. bis g.

Das Verfahren kann des Weiteren das Auswählen einer Systemsprache über die Benutzerschnittstelle umfassen. Des Weiteren kann das Verfahren das Auswählen mindestens eines Schäumprofils unter Verwendung der Benutzerschnittstelle umfassen. Jedes der bereitgestellten Schäumprofile kann eine voreingestellte Konfiguration für die Agenskonzentration und/oder das Gasverhältnis umfassen. Zusätzlich kann das Verfahren eine Ausgabe von Anweisungen für die Schaumproduktion in Abhängigkeit von dem gewählten Schäumprofil über die Benutzerschnittstelle umfassen. Die Ausgabe der Anweisungen kann über einen grafischen Bildschirm oder einen Lautsprecher erfolgen. Die Ausgabe der Anweisungen kann in der zuvor gewählten Sprache erfolgen. Der Kartuscheneinlass kann dafür konfiguriert sein, die Kartusche an ihrem Platz zu halten, während sie angebracht ist. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Kartusche mittels Benutzerinteraktion freigegeben werden kann. Für dieses Freigeben kann eine Klemm-, Steck- oder Schnappverbindung bereitgestellt werden. Darum kann das Verfahren des Weiteren die Schritte des Anbringens und Lösens der Kartusche in dem und aus dem Kartuscheneinlass umfassen. Es ist außerdem möglich, dass das Verfahren des Weiteren den Schritt des Detektierens umfasst, wenn eine Kartusche verbunden ist. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass ein Lesen eines Kartuscheninformationsdatensatzes durchgeführt wird, der mindestens eine der folgenden Information umfassen kann: eine Kompatibilitätsinformation, eine Typinformation, eine Authentizitätsinformation, ein Verfallsdatum der Kartusche, und eine Los- und/oder Seriennummer. Dies kann den technischen Nutzen haben, dass gefälschte oder bereits benutzte Kartuschen detektiert werden können. Der Kartuscheninformationsdatensatz kann über einen RFID-Chip bereitgestellt werden. In diesem Fall kann das erfindungsgemäße automatisierte System des Weiteren eine RFID-Lesevorrichtung umfassen. Der Schritt, bei dem das Gemisch von Gasen und die Agenslösungskonzentration gemäß dem konfigurierten Gasverhältnis und der konfigurierten Agenskonzentration automatisch zur Schäumkammer transferiert werden, kann folgendermaßen ablaufen: Die Prozesse des Mischens können durch eine programmierte Sequenz in Abhängigkeit vom konfigurierten Gasverhältnis und der konfigurierten Agenskonzentration gesteuert werden. Eine Software des erfindungsgemäßen Systems kann erforderliche Volumen berechnen, die dann über volumetrische Pumpen transportiert werden können. Die Volumen können durch die Anzahl der Schritte des Pumpenantriebs oder die Pumpzeit bestimmt werden, wobei jeder Schritt bevorzugt einem bekannten Volumen entspricht. Für das Bereitstellen des Agens kann eine Linearpumpenanordnung verwendet werden. Zum Bereitstellen eines Verdünnungsmittels für die Flüssigkeitszusammensetzung kann eine rotierende Pumpe, insbesondere eine Schlauchpumpe, mit einem Rohr verwendet werden. Beide Pumpen können durch Schrittmotoren angetrieben werden.
Es ist denkbar, dass das Verfahren des Weiteren umfasst:

- Initiieren eines Konservierungsprozesses, nachdem der Schäumprozess durchgeführt wurde, wobei eine Rotation des Schäumelements ausgeführt wird, insbesondere eine langsamere Rotation als bei dem Schäumprozess, um den Mikroschaum in einem Zustand zu halten, der eine Anwendung des Mikroschaums an einem Patienten erlaubt.

Zum Initiieren des Konservierungsprozesses kann ein elektronischer oder mechanischer Auslöser verwendet werden, der aktiviert wird, wenn der Schäumprozess beendet ist. Es ist außerdem möglich, dass der Konservierungsprozess nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeit initiiert werden kann, die für die Dauer des Schäumprozesses berechnet oder spezifiziert wurde. Der Konservierungsprozess kann dafür verwendet werden, die Qualität des Schaums aufrecht zu erhalten, indem das Zeitfenster verlängert wird, in dem sich der Mikroschaum in einem Zustand befindet, der die Anwendung des Mikroschaums bei einem Patienten erlaubt. In anderen Worten: in einem Zustand, in dem der Mikroschaum für eine medizinische Behandlung geeignet ist. Der Zustand, der eine Anwendung des Mikroschaums bei einem Patienten erlaubt, kann erfordern, dass der Mikroschaum eine sklerosierende Wirkung hat und/oder dass der Mikroschaum gleichmäßige, tangierende Blasen - bevorzugt mit einem Durchmesser von weniger als oder höchstens 300 µm, besonders bevorzugt weniger als 200 µm - umfasst. Der Konservierungsprozess kann nach einer bestimmten Zeit, die vom Benutzer festgelegt oder ausgewählt werden kann, beendet werden. Es ist außerdem denkbar, dass der Benutzer den Konservierungsprozess - insbesondere über einen Befehl unter Verwendung der Benutzerschnittstelle - stoppen kann.
In einem fünften Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Mikroschaum, der durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mikroschaum der vorliegenden Erfindung ein „Kugelschaum“. Der Begriff „Kugelschaum“ im Sinne des vorliegenden Textes meint einen Mikroschaum aus kugelförmigen Blasen, die mit dem für den Schäumprozess verwendeten Gas oder Gasgemisch gefüllt sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Mikroschaum der vorliegenden Erfindung ein tangierender „Kugelschaum“, bei dem die Blasen kugelförmig sind und des Weiteren alle Blasen tangierende Nachbarn haben. Tangierende Nachbarn können im Kontext der Erfindung beschreiben, dass sich die Blasen an einem einzigen Punkt - insbesondere ohne weitere Wechselwirkung - berühren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Mikroschaum ein „Eigenschaum“. Der Begriff „Eigenschaum“ im Sinne des vorliegenden Textes meint einen Kugelschaum, bei dem die einzelnen Blasen von im Wesentlichen identischer Größe sind und dadurch eine Mikroschaumstruktur von perfekter Regelmäßigkeit bilden.
In einem sechsten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Mikroschaum, der im Wesentlichen stickstofffrei ist. Dementsprechend hat der Mikroschaum einen Stickstoffgehalt von weniger als 2 %, bevorzugt weniger als 1 % und besonders bevorzugt weniger als 0,8 %.
Mikroschaum nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschaum eine Anzahl geometrischer Störungen aufweist, die weniger als 30 % der Blasenzahl betragen, bevorzugt Störungen, die weniger als 10 % der Blasenzahl betragen, und besonders bevorzugt weniger als 1 % der Blasenzahl.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist eine geometrische Störung als eine Blase definiert, die 30 % größer oder kleiner ist als der mittlere Radius der Probe, bevorzugt 20 % und ganz besonders bevorzugt 10 %.
In Bezug auf geometrische Störungen ist es die ungünstigste Situation, wenn sie zufällig in dem Mikroschaum verstreut sind, was die Halbwertszeit des Mikroschaums aufgrund des an mehreren Stellen parallel einsetzenden Ostwald-Effekts stark verkürzt. Bevorzugt sollten sich die geometrischen Störungen an einer der Seiten der Probe oder im oberen Teil oder im unteren Teil befinden. Besonders bevorzugt sollten sie alle in einem einzigen Block an den Seiten oder im oberen Teil oder im unteren Teil des Mikroschaums gebündelt auftreten, und besonders bevorzugt in einem kugelförmigen Cluster in der Mitte des Mikroschaums, der innerhalb der Schäumkammer erzeugt wird.
Der Begriff „Mikroschaum“ im Sinne des vorliegenden Textes meint einen Schaum mit einer mittleren Blasengröße von weniger als 100 µm, bevorzugt weniger als 80 µm und besonders bevorzugt weniger als 50 µm, 45 Sekunden nach der Schaumherstellung gemessen. Der Mikroschaum der Erfindung kann zum Beispiel eine mittlere Blasengröße von weniger als 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60 oder 55 µm aufweisen.
In einer Ausführungsform hat der Mikroschaum der vorliegenden Erfindung einen mittleren Sauter-Radius von weniger als 200 µm, bevorzugt von weniger als 150 µm und besonders bevorzugt von weniger als 100 µm, 45 Sekunden nach der Herstellung des Schaums gemessen. Der Mikroschaum gemäß der Erfindung kann zum Beispiel einen mittleren Sauter-Radius von weniger als 190, 180, 175, 170, 165, 160, 155, 150, 145, 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110 oder weniger als 105 µm aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Mikroschaum einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 Gewichts-% und besonders bevorzugt einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen 8 und 12 %. Der Mikroschaum gemäß der Erfindung kann zum Beispiel einen Feuchtigkeitsgehalt von 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 oder 19 % aufweisen.
Dieser Mikroschaum kann gemäß den Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.
In einem konkreten Beispiel können der medizinische Mikroschaum und/oder die Flüssigkeitszusammensetzung eine Agenslösung, wie zum Beispiel Polidocanol, in einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser oder physiologischer Kochsalzlösung, in einer Konzentration von 5 mg bis 20 mg in 1 ml Flüssigkeit (was einer Konzentration von 0,05 bis 2,0 Volumengewichts-% entspricht) umfassen.
In einem weiteren Beispiel können der medizinische Mikroschaum und/oder die Flüssigkeitszusammensetzung eine Agenslösung, wie zum Beispiel Polidocanol, in einer Flüssigkeit, wie zum Beispiel Wasser oder physiologischer Kochsalzlösung, in einer Konzentration von 2 mg bis 5 mg in 1 ml Flüssigkeit (was 0,20 - 0,50 Volumengewichts-% entspricht) enthalten.
In einem weiteren konkreten Beispiel können der medizinische Mikroschaum und/oder die Flüssigkeitszusammensetzung eine Agenslösung von Polidocanol in Wasser oder physiologischer Kochsalzlösung in einer Konzentration von 5 mg/ml enthalten.
In einem weiteren konkreten Beispiel können der medizinische Mikroschaum und/oder die Flüssigkeitszusammensetzung eine Agenslösung von Polidocanol in Wasser oder physiologischer Kochsalzlösung in einer Konzentration von 20 mg/ml enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann der Mikroschaum der Erfindung in diagnostischen oder therapeutischen Anwendungen verwendet werden.
Die diagnostische Verwendung umfasst die Verwendung des Mikroschaums als Ultraschallkontrastmittel (Ultrasound Contrast Agent, USCA), wobei die intravenöse Injektion des Mikroschaums eine Kontrastverstärkung in Ultraschallbildern bewirken kann. Die primäre Anwendung von Mikroschaum als USCA ist das Gebiet der Echokardiografie zur ventrikulären Kontrastierung und zum Detektieren von Endokardgrenzen. Der Mikroschaum kann außerdem zur Beurteilung der systolischen Funktion und des linksventrikulären Volumens sowie zum Erkennen von Myokardinfarkten und Koronararterienstenosen verwendet werden. Der Mikroschaum gemäß der Erfindung kann außerdem zur Detektion, Charakterisierung und bildgeführten Behandlung fokaler Leberläsionen verwendet werden. Zu weiteren Anwendungen gehören Funktionsuntersuchungen in anderen Organen, einschließlich Nieren, Milz und Bauchspeicheldrüse, die Beurteilung von Erkrankungen des Darms, der Prostata, der Brust und der Lymphknoten sowie nicht-vaskuläre Anwendungen, wie zum Beispiel die Beurteilung der Durchgängigkeit der Eileiter und das Erkennen von Harnrückfluss.
Genauer gesagt, ist es die hoch-nichtlineare Antwort des Mikroschaums auf Ultraschall, was die Entwicklung einer Reihe kontrastspezifischer Bildgebungsprotokolle ermöglicht hat, die das diagnostische Potenzial der Ultraschallbildgebung beträchtlich erweitert haben. Zum Beispiel hat die harmonische Bildgebung mit Mikroschaum - in Verbindung mit Fortschritten bei den dreidimensionalen Visualisierungstechniken - die Kartierung der Mikrozirkulation zum Charakterisieren der Tumorvaskularität - auch im Gehirn - ermöglicht.
Mikroschaum kann außerdem für die quantitative und targetierte (molekulare) Bildgebung verwendet werden.
Die Fähigkeit, Moleküle an die Mikroschaumblasen zu binden, die spezifische vaskuläre Rezeptorstellen targetieren, eröffnet weitere Möglichkeiten für die gewebespezifische Bildgebung und für Krankheitszustände wie zum Beispiel Entzündungen, Angiogenese und Atherosklerose.

Für die Verwendung als USCA werden bevorzugt schwere Gase verwendet, die weniger wasserlöslich sind und daher zu einem Mikroschaum mit einer längeren Lebensdauer des Mikroschaums führen. Zu Beispielen für schwere Gase gehören Schwefelhexafluorid, Octafluorpropan, Octafluorbutan, Octafluorpentan und Octafluorhexan. Insbesondere gibt es derzeit vier klinisch verfügbare USCAs auf Mikroschaumbasis, die in der folgenden Tabelle zusammengefasst sind:

Name	Kapsel	Gas	Zugelassene Indikation
Sonovue®/ Limason®	Phospholipid	Schwefelhexafluorid	- Linksventrikuläre Kontrastierung
			- Definition der endokardialen Grenze
			- Brust
			- Leber
			- Gefäßsystem
			- Harntrakt
Definity®/ Luminity®	Phospholipid	Octafluorpropan (Perflutren)	- Linksventrikuläre Kontrastierung
			- Definition der endokardialen Grenze
			- Leber
			- Niere
			- Gefäßsystem
Optison®	Albumin	Octafluorpropan (Perflutren)	- Linksventrikuläre Kontrastierung
			- Definition der endokardialen Grenze
Sonazoid®	Phospholipid	Octafluorpropan	- Brust
		(Perflutren)	- Leber
			- Myokardiale Perfusion

In einer alternativen Ausführungsform kann der Mikroschaum der Erfindung für therapeutische Anwendungen verwendet werden. Bei der Verabreichung von Medikamenten und Genen können zum Beispiel die Mikroschaumblasen als targetierte Vehikel verwendet werden, die mit dem gewünschten Therapeutikum beladen, mittels Ultraschall von niedriger Intensität zur Zielstelle verfolgt und dann nach der Anbindung mit einem Burst von hoher Intensität zerstört werden, um das Material lokal freizusetzen, wodurch eine systemische Verabreichung zum Beispiel von toxischer Chemotherapie vermieden wird.
Bei der Genverabreichung können die Mikroschaumblasen als targetierte Vehikel verwendet werden, die mit dem erforderlichen genetischen Material beladen werden, das ein- oder doppelsträngige DNS oder RNS sein kann, oder das ein Genvektor wie zum Beispiel ein Plasmid, ein viraler Vektor, ein Cosmid oder ein künstliches Chromosom sein kann.
Die sonodynamische Therapie (SDT) ist ein neueres Konzept und umfasst die Kombination von Ultraschall und einem sonosensibilisierenden Medikament (im vorliegenden Text auch als ein „Sonosensibilisator“ bezeichnet). In einer Weise ähnlich der photodynamischen Therapie (PDT) führt die Aktivierung des Sonosensibilisators durch Schallenergie zum Generieren reaktiver Sauerstoffspezies (Reactive Oxygen Species, ROS), wie zum Beispiel Singulett-Sauerstoff, an der interessierenden Zielstelle. Solche Spezies sind zytotoxisch, weshalb sie die Zielzellen abtöten oder wenigstens ihr Proliferationspotenzial verringern. Viele bekannte photosensibilisierende Mittel können durch Schallenergie aktiviert werden und eignen sich somit zur Verwendung in der SDT. Da sich Ultraschall ohne Weiteres durch mehrere Zentimeter Gewebe hindurch ausbreitet, stellt SDT ein Mittel bereit, mit dem Tumore, die sich tief im Gewebe befinden, behandelt werden können. Wie Licht kann auch Ultraschallenergie auf eine Tumormasse fokussiert werden, um den Sonosensibilisator zu aktivieren, wodurch seine Wirkung auf die Zielstelle beschränkt wird.
SDT bietet einige signifikante Vorteile gegenüber PDT: Ultraschall ist weithin als kostengünstiges und sicheres klinisches Bildgebungsverfahren anerkannt und kann im Gegensatz zu Licht scharf fokussiert werden, wobei seine Eindringtiefe in Weichgewebe je nach der verwendeten Ultraschallfrequenz bis zu mehreren zehn Zentimetern beträgt.
Dementsprechend können die gasgefüllten Mikroblasen des Mikroschaums der vorliegenden Erfindung mit Sonosensibilisatoren konjugiert werden, um einen Mikroblasen-Sonosensibilisator-„Komplex“ zur Verwendung in der SDT zu erhalten. Diese Komplexe erlauben eine effektive Verabreichung des aktiven Sonosensibilisators in einer stellenspezifischen Weise durch eine kontrollierte Zerstörung der Blase mittels Ultraschall. Die anschließende oder gleichzeitige Sonoaktivierung des targetierten Sonosensibilisators führt zur Zellenzerstörung an der Zielstelle und zur Rückbildung des Tumorgewebes. Die Verwendung einer Mikroblase führt außerdem zu einer Verringerung der toxischen Nebenwirkungen, da der Sonosensibilisator vor einer möglichen Lichtaktivierung abgeschirmt wird, bevor er die gewünschte Zielstelle erreicht.
Es ist bekannt, dass die Bewegung der Mikroschaumblasen die Durchlässigkeit sowohl der einzelnen Zellmembranen als auch des Endothels erhöht, einschließlich einer vorübergehenden Öffnung der Blut-Hirn-Schranke. Dementsprechend können die Blasen des Mikroschaums der Erfindung nicht nur als Verabreichungsvehikel fungieren, sondern sie fördern auch aktiv die Aufnahme von therapeutischem Material.
Bei einem therapeutischen Mikroschaum kann eine Targetierung auch dadurch erreicht werden, dass die Mikroschaumblasen mit einem akustisch aktiven Gas gefüllt werden, das eine strahlungsinduzierte Bewegung der Mikroschaumblasen in Richtung der Zielstelle erlaubt.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Mikroschaum der Erfindung für nichtmedizinische Anwendungen verwendet werden. Dabei kann der Mikroschaum der vorliegenden Erfindung auch für Reinigungszwecke, wie zum Beispiel zur Reinigung von Halbleiterwafern, verwendet werden (siehe EP 2 202 782 B1 ).
In einem siebenten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das Instruktionen zum Durchführen von Schritten des Verfahren der Erfindung umfasst, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die folgenden Schritte auszuführen:

a. Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle zum Steuern eines Schäumprozesses zum Erzeugen eines Mikroschaums, insbesondere durch Konfigurieren mindestens eines Parameters des Schäumprozesses und/oder durch Initiieren des Schäumprozesses, wobei der mindestens eine Parameter aus Folgendem ausgewählt wird: einer Gaskonzentration, einem Mischungsverhältnis des Gasgemisches, einer Auswahl der Flüssigkeitszusammensetzung, einem Mischungsverhältnis der Agenslösung, einer Konzentration der Agenslösung in dem Mikroschaum, einer Sprache und einem Schäumprofil (204),
b. Bereitstellen mindestens eines grafischen Elements (201) als Teil der Benutzerschnittstelle (200) zum Auswählen oder Konfigurieren des mindestens einen Parameters,
c. Bereitstellen mindestens eines grafischen Steuerelements (202) zum Anweisen des Computerprogramms, insbesondere eines grafischen Steuerelements (202) zum Abbrechen des Computerprogramms und/oder eines grafischen Steuerelements (202) zum Fortsetzen des Computerprogramms und/oder eines grafischen Steuerelements (202) zum Zurückgehen um einen Schritt in dem Computerprogramm,
d. Bereitstellen mindestens eines grafischen Abschnitts (203) als Teil der Benutzerschnittstelle (200), der mindestens ein instruierendes Bild (205) und/oder mindestens ein informierendes Bild (206) zum Anleiten oder Informieren eines Benutzers zeigt.

Die Benutzerschnittstelle kann mindestens teilweise als eine grafische Benutzerschnittstelle, insbesondere auf einem grafischen Bildschirm, bereitgestellt werden. Der grafische Bildschirm kann als ein Berührungsbildschirm bereitgestellt werden. Das mindestens eine grafische Element und/oder das mindestens eine grafische Steuerelement kann über den grafischen Bildschirm durch direktes Berühren des grafischen Bildschirms oder über eine Schnittstelle, zum Beispiel über eine Maus oder eine Tastatur oder mindestens eine mechanische Taste, ausgewählt werden. Das instruierende Bild kann grafische Instruktionen zeigen, zum Beispiel die Bewegung, die der Benutzer ausführen muss, wie der Schäumprozess vorzubereiten ist oder wie und/oder wo ein Schaumbildner zu injizieren ist und/oder wie die Vorrichtung zu reinigen ist. Das informierende Bild kann eine Statusinformation des Schäumprozesses oder eine Information darüber, wie ein oder mehrere Parameter für den Schäumprozess ausgewählt wurden, oder eine Information über einen aktuellen Zustand mindestens eines Parameters während des Schäumprozesses umfassen. Die Benutzerschnittstelle kann als mindestens zwei separate Ansichten bereitgestellt werden, wobei jede Ansicht mindestens ein grafisches Element und/oder mindestens ein grafisches Steuerelement und/oder mindestens einen grafischen Abschnitt umfasst, der mindestens ein instruierendes Bild und/oder mindestens ein informierendes Bild umfasst. Die Elemente können in ihrer Größe und/oder Position variieren, und der grafische Ausschnitt kann außerdem hinsichtlich des bereitgestellten Inhalts innerhalb jeder Ansicht variieren.
Es kann denkbar sein, dass das Computerprogramm des Weiteren Instruktionen umfasst, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, ein Loggen wichtiger Ereignisse und Statusinformation in einer Logdatei auszuführen. Das Loggen kann mindestens eine der folgenden Information enthalten: Hauptaktivität an der Benutzerschnittstelle, Änderungen der Vorrichtungskonfiguration, Details zu den für das Schäumen verwendeten Agens- und Verbrauchsmaterialmengen, Identifizierung der verwendeten Kartuschen, Anzahl der Schäumzyklen und Gesamtnutzungsdauer der Kartuschen, Identifizierung von Hardware- und Software-Versionen, Ergebnisse von Selbsttests beim Einschalten und oder Fehlfunktionen während des Betriebs.
Es ist des Weiteren denkbar, dass das Computerprogramm des Weiteren den folgenden Schritt umfasst:

- Bereitstellen mindestens eines Standardwerts für den mindestens einen Parameter.

Ein „Standardwert“ kann in diesem Zusammenhang als ein Wert verstanden werden, der im Voraus gewählt wird und der für den Schäumprozess oder für die Benutzerschnittstelle verwendet wird, falls der Benutzer diesen Standardwert entweder beibehalten möchte oder vergisst, ihn zu ändern.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Schäumprofil (204) des Computerprogramms mindestens einen der folgenden Parameter:

- Profilname und -beschreibung,
- Namen des Schaumbildners, des Verdünnungsmittels und der Gase,
- Liste der kompatiblen Kartuschen,
- verfügbare Auswahl der Agens-Eingangskonzentration,
- gültiger Bereich der Agens-Eingangskonzentration,
- Volumen des in die Kartusche einzuspritzenden Agens,
- verfügbare Auswahl der Agenskonzentration im Schaum,
- verfügbare Auswahl von Gasverhältnissen,
- detaillierte Anweisungen zur Herstellung des Mikroschaums,
- Grenze der Frischhaltung des Mikroschaums nach der Herstellung,
- Verfallsdatum/Verwendungsdauer der Kartusche.
- Schäumparameter, wie zum Beispiel Drehzahl oder Rampendefinitionen.

Definitionen:
Im Kontext der Erfindung sind unbestimmte und bestimmte Artikel oder numerische Angaben, zum Beispiel „eins“, „zwei“ usw., immer als „mindestens“-Angaben zu verstehen, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Darüber hinaus sind numerische Angaben sowie Angaben von Prozessparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne, das heißt mit den üblichen Toleranzen, zu verstehen. Des Weiteren darf aus der expliziten Angabe von „mindestens“ oder dergleichen nicht geschlussfolgert werden, dass durch die alleinige Verwendung des Artikels oder der numerischen Angabe, das heißt ohne die Angabe von „mindestens“ oder dergleichen, eine Einschränkung, zum Beispiel im Sinne von „genau eins“, impliziert werden soll.
Die Formulierung „in einigen Ausführungsformen“ kann austauschbar mit „in einer oder mehreren Ausführungsformen“ verwendet werden.
Das Gas oder Gasgemisch im Sinne des vorliegenden Textes kann auch ein „akustisch aktives Gas“ oder ein Gemisch davon sein. Ein „akustisch aktives Gas“ im Sinne des vorliegenden Textes meint jedes Gas (wie zum Beispiel Perfluorbutan), das in einer Blase des Mikroschaums eingeschlossen sein kann und in Gegenwart einer akustisch generierten Strahlungskraft vibriert und dadurch eine Bewegung in Richtung der Kraft herbeiführt. Geeignete Gase sind inert und biokompatibel. Zu ihnen gehören zum Beispiel Luft, Edelgase wie zum Beispiel Helium, Rubidium, hyperpolarisiertes Xenon, hyperpolarisiertes Argon, hyperpolarisiertes Helium, Neon, Argon, Xenon, Kohlendioxid, Stickstoff, Fluor, Sauerstoff, schwefelhaltige Gase wie zum Beispiel Schwefelhexafluorid und Schwefeltetrafluorid sowie fluorierte Gase. Der resultierende Mikroschaum eignet sich besonders für diagnostische und therapeutische Anwendungen.
Der Begriff „Fluidleitung“ beschreibt innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung eine Leitung zum Transportieren eines Fluids von einem Ende, zum Beispiel einem Teil der Vorrichtung, zu einem anderen, bevorzugt ohne Fluidverlust, besonders bevorzugt durch Bereitstellen einer wasserdichten und/oder gasdichten Umgebung oder eines wasserdichten und/oder gasdichten Pfades. Die Fluidleitung kann ein Schlauch, ein Kanal oder ein Rohr sein. Bevorzugt ist die Fluidleitung ein flexibler Schlauch.
Der Begriff „Flüssigkeitszusammensetzung“ kann sich auf eine Zusammensetzung in flüssiger Form beziehen. Die Flüssigkeitszusammensetzung kann mindestens einen Schaumbildner enthalten und kann sich auch auf eine flüssige Sklerosierungszusammensetzung beziehen. Unter Verwendung eines Schäumprozesses kann der Mikroschaum aus der flüssigen Sklerosierungszusammensetzung hergestellt werden und kann daher auch als geschäumte Sklerosierungszusammensetzung bezeichnet werden. Zum Beispiel wird unter Verwendung des Schäumprozesses die Flüssigkeitszusammensetzung durch die Rotation des Schäumelements geschäumt. Die Flüssigkeitszusammensetzung kann daher einen Bestandteil bilden, um die geschäumte Sklerosierungszusammensetzung zu erhalten. Die Flüssigkeitszusammensetzungen gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenbarung umfassen einen Schaumbildner und außerdem ein geeignetes wässriges Verdünnungsmittel als Vehikel, das ohne Toxizität in die betroffenen Adern injiziert werden kann. In einigen Beispielen kann eine Flüssigkeit aus sterilem Wasser (insbesondere destilliertem Wasser) und physiologischer Kochsalzlösung ausgewählt werden. Diese Flüssigkeit, die als das Vehikel dient, kann innerhalb des Geltungsbereichs der vorliegenden Erfindung als das Verdünnungsmittel bezeichnet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben werden. In diesem Zusammenhang können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination für die Erfindung jeweils wesentlich sein. In den Abbildungen ist Folgendes dargestellt:

1 Schematische Querschnittszeichnung, die eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung zeigt,
2 Querschnittszeichnung, die eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung zeigt, wobei die Teilansicht die Reaktionskammer und die Abfallkammer zeigt,
3 Querschnittszeichnung, die eine Ausführungsform der Reaktionskammer der Erfindung zeigt, die als innerhalb der Kartusche der Erfindung enthalten dargestellt ist,
4 Schematische Zeichnung, die ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Schäumelements und einer erfindungsgemäßen Restriktionsanordnung mit einem Vorsprung (A) oder mit einer Endanschlagplatte (B) zeigt,
5 Zeichnung, die eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung zeigt, schräg von oben betrachtet, nachdem der obere Deckel abgenommen und die Fluidleitungen entfernt wurden,
6 Zeichnung, die eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung zeigt, schräg von oben betrachtet, nachdem der obere Deckel abgenommen wurde,
7 Zeichnung, die eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung zeigt, schräg von oben betrachtet, nachdem das komplette Kartuschengehäuse abgenommen wurde,
8 Zeichnung, die eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung in Rückansicht und Seitenansicht zeigt, nachdem die Spritze 115 abgenommen wurde,
9 Zeichnung, die eine Ausführungsform des Kartuschenhalters des automatisierten Systems der Erfindung in Vorderansicht (A) und Rückansicht (B) zeigt, beide in einem Winkel von oben betrachtet, ohne dass die Kartusche eingesetzt ist,
10 Schematische Zeichnung, die den Strömungspfad für das wässrige Verdünnungsmittel innerhalb des automatisierten Systems 1 der Erfindung, das die Kartusche 100, enthält, zeigt,
11 Schematische Zeichnung, die den Strömungspfad für das Gas innerhalb der Kartusche der Erfindung 100 zeigt,
12 Flussdiagramm, das den Prozessschritt der Mikroschaumgenerierung unter Verwendung eines automatisierten Systems 1 und einer Kartusche 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
13 Schematische Zeichnung von Querschnitten einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die die Reinigungsschritte für die Schäumkammer zeigt,
14 Schematische Zeichnung von Querschnitten einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die Schritte zeigt, die die Schäumkammer für den Schäumprozess vorbereiten,
15 Schematische Zeichnung eines Querschnitts einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die den Schritt der Mikroschaumentnahme aus der Schäumkammer zeigt,
16 Konzeptansicht einer erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle,
17 Konzeptansicht einer erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle, auf der ein Schäumprofil ausgewählt werden kann,
18 Die Blasenverteilung für einen Mikroschaum gemäß der Erfindung. Die Messungen wurden 45 Sekunden (A) bzw. 115 Sekunden (B) nach der Schaumherstellung desselben Mikroschaums aufgezeichnet.
19 (A) Blasenverteilung für PEM-, Tessari- und DSS-Proben, wie in von Roberts et al, 2020 (Biorheology; 57 (2-4): 77-85) gezeigt; (B) Tabelle mit Messwerten, die den Daten für PEM, Tessari und DSS entnommen wurden (siehe Tabelle 1 bis 3 von Roberts et al. 2000), im Vergleich mit Messungen, die den Daten des Mikroschaums der Erfindung, wie in dargestellt, entnommen wurden. Die Tabelle listet die mittlere Blasengröße und den mittleren Sauter-Radius aus, die beide in µm angegeben sind.
20 Schematische Zeichnung von drei verschiedenen Vorrichtungen zum Generieren von Mikroschaum: (a) das Doppelspritzensystem (DSS). Beim DSS werden die Sklerosierungsflüssigkeit und das Gas zwischen zwei Spritzen geleitet, die durch einen einfachen geraden Verbinder verbunden sind. (b) Das Tessari-Verfahren ähnelt dem DSS-Verfahren, mit dem Unterschied, dass der gerade Verbinder durch ein Dreiwegeventil ersetzt wird. (c) Endovenöser Polidocanol-Mikroschaum (Polidocanol Endovenous Microfoam, PEM) ist ein Produkt, das durch eine proprietäre Vorrichtung namens Varithena® (Injizierbarer Polidocanol-Schaum 1 %; Provensis Ltd., ein Unternehmen der BTG International-Gruppe) generiert wird, das stickstoffarmen Schaum (Verhältnis von O₂ zu CO₂ = 65:35) in pharmazeutischer Qualität produziert.

1 zeigt einen Querschnitt durch die Kartusche 100 mit dem Gehäuse 101. Als Schaumbildnerreservoir ist innerhalb der Kartusche eine Spritze 115 angeordnet, die mit dem Schaumbildnerreservoirport 125 verbunden ist und den Schaumbildner durch die Fluidleitung 126 zur Schäumkammer des Reaktionsbehälters 160 schickt. Ein externes Gaszuleitungssystem 114 ist über einen Gaseinleitungsport 124 mit dem Gaszufuhrport 134 der Kartusche verbunden und führt das Gas durch die Fluidleitung 121 zur Schäumkammer des Reaktionsbehälters 160. Ein externes Verdünnungsmittelzuleitungssystem 134 ist über einen Verdünnungsmitteleinleitungsport 123 mit dem Verdünnungsmittelzufuhrport 133 der Kartusche verbunden und führt das Verdünnungsmittel durch die Fluidleitung 120 zu der Schäumkammer des Reaktionsbehälters 160, die ein drehbares Schäumelement 130 aufweist, das sich am Boden der Schäumkammer befindet. Durch gründliches Mischen des Gases und des mit dem Verdünnungsmittel verdünnten Schaumbildners entsteht ein Mikroschaum 10, der durch die Fluidleitung 116 zum Schaumentnahmeport 170 transportiert wird, wo er durch den Benutzer entnommen werden kann. Das Abfallmaterial 166 des Schäumprozesses kann entfernt werden, indem es durch die Fluidleitung 162 zu einer Abfallkammer 161 transportiert wird.
2 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform des Reaktionsbehälters der Erfindung 160, wie er in der Kartusche 100 der Erfindung mit dem Gehäuse 101 enthalten ist, zusammen mit einem Querschnitt der Abfallkammer 161, die ohne oberen Deckel gezeigt ist. Der Reaktionsbehälter 160 definiert eine zylindrische Schäumkammer mit einem kuppelförmigen oberen Teil 171 für eine homogenere Gasverteilung, wobei das Gas durch den ersten Einlasskanal 172 zugeführt wird. Am Boden der Schäumkammer ist ein rotierendes Schäumelement 130 angeordnet, das mit Magneten 132 ausgestattet ist, um durch einen außen angeordneten Magnetrührer 135 (nicht gezeigt) magnetisch angetrieben zu werden. Das drehbare Schäumelement 130 ist als eine Scheibe mit einer mittigen Erhöhung ausgebildet. Das drehbare Schäumelement 130 weist radial angeordnete, zahnartige Vorsprünge als Mischelemente 131 auf, die nach oben gebogen sind, um einen definierten Spalt zwischen den Zähnen und dem umgebenden Reaktionsbehälter bereitzustellen. Die Schäumkammer weist ein Ablenkelement für eine Zwangsablenkung auf, das während des Schäumprozesses eine Abwärtsbewegung des Fluids in Richtung des rotierenden Schäumelements im unteren Teil generiert. In dieser konkreten Ausführungsform ist das Ablenkelement als ein Ablenkkorpus 141 ausgebildet. Der Ablenkkorpus 141 befindet sich oberhalb des Schäumelements 130 und ist als ein kreisförmiges Ringsegment mit trapezförmiger Grundstruktur ausgebildet, das eine zum Boden der Schäumkammer hin abgeschrägte Seite 142 und eine untere horizontale Seite aufweist, die sich oberhalb des drehbaren Schäumelements befindet, um einen Spalt zwischen dem Ablenkkorpus und dem oberen Rand des drehbaren Schäumelements zu bilden, wobei das kreisförmige Ringsegment an der zylindrischen Wand der Schäumkammer angebracht ist und eine radiale Ringdicke aufweist, die die Mischelemente 131 der drehbaren Scheibe 130 im Wesentlichen bedeckt. Die Schäumkammer 160 ist über den zweiten Auslasskanal 159 und das Ventil 163 mit dem Abfalleinlass 164 des Abfallbehälters 161 verbunden.
3 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform des Reaktionsbehälters der Erfindung 160, wie er in der Kartusche 100 der Erfindung mit dem Gehäuse 101 enthalten ist. Der Reaktionsbehälter 160 definiert eine zylindrische Schäumkammer mit einem kuppelförmigen oberen Teil 171 für eine homogenere Gasverteilung, wobei das Gas durch den ersten Einlasskanal 172 zugeführt wird und das wässrige Verdünnungsmittel durch den zweiten Einlasskanal 173 zugeführt wird. Am Boden der Schäumkammer ist ein rotierendes Schäumelement 130 mit einer mittigen Achse als Positionierungselement 140 angeordnet und mit Magneten 132 ausgestattet, um durch einen außen angeordneten Magnetrührer 135 (nicht gezeigt) magnetisch angetrieben zu werden. Das drehbare Schäumelement 130 ist als eine Scheibe mit Mischelementen 131 ausgebildet, die radial angeordnete, zahnartige Vorsprünge sind, die nach oben gebogen sind, um einen definierten Spalt zwischen den Zähnen und dem umgebenden Reaktionsbehälter bereitzustellen. Die Schäumkammer weist ein Ablenkelement 141 für eine Zwangsablenkung auf, das während des Schäumprozesses eine Abwärtsbewegung des Fluids in Richtung des rotierenden Schäumelements im unteren Teil generiert. In dieser konkreten Ausführungsform ist das Ablenkelement als ein Ablenkkorpus 141 ausgebildet. Der Ablenkkorpus 141 befindet sich oberhalb des Schäumelements 130 und ist als ein kreisförmiges Ringsegment mit trapezförmiger Grundstruktur ausgebildet, das eine zum Boden der Schäumkammer hin abgeschrägte Seite 142 und eine untere horizontale Seite aufweist, die sich oberhalb des drehbaren Schäumelements befindet, um einen Spalt zwischen dem Ablenkkorpus und dem oberen Rand des drehbaren Schäumelements zu bilden, wobei das kreisförmige Ringsegment an der zylindrischen Wand der Schäumkammer angebracht ist und eine radiale Ringdicke aufweist, die die Mischelemente 131 der drehbaren Scheibe 130 im Wesentlichen bedeckt. Die dargestellte Ausrichtung der abgeschrägten Seite arbeitet mit einem Schäumelement, das von oben gesehen im Uhrzeigersinn rotiert. Die Schäumkammer 160 weist des Weiteren einen ersten Auslasskanal 174 zum Entnehmen des Mikroschaums aus der Schäumkammer 160 auf. Der erste Auslasskanal 174 befindet sich am Boden der Schäumkammer unterhalb des Ablenkkorpus 141.
4 zeigt zwei mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schäumelements 130 und die entsprechende Restriktionsanordnung 150. In 4 A umfasst die Begrenzungsanordnung 150 einen Vorsprung 151 zum Beschränken der Translationsbewegung des Schäumelements 130. Das Schäumelement 130 weist in Richtung seiner äußeren Enden Verlängerungen 131 auf. In 4 B umfasst die Restriktionsanordnung 150 des Weiteren eine Endanschlagplatte 152, um die Translationsbewegung des Schäumelements 130 zusätzlich zu beschränken.
5 zeigt die Kartusche 100 der Erfindung, schräg von oben betrachtet, nachdem der obere Deckel abgenommen wurde, um einen Einblick in das Gehäuse 101 zu ermöglichen. Die Fluidleitungen mit den zugehörigen sterilen Filtern und Luer-Verbindern wurden ebenfalls entfernt, um die Grundelemente der Kartusche zu zeigen. Das Kartuschengehäuse hat eine mittige Öffnung 103 für den Spritzenkolben 117 (nicht gezeigt) der Spritze 115 (nicht gezeigt), die als Schaumbildnerreservoir fungiert. Das Gehäuse weist des Weiteren zwei Befestigungselemente 102 auf, die das Befestigen der Kartusche 100 an dem Kartuschenhalter 99 (nicht gezeigt) ermöglichen. Am Boden des Gehäuses befinden sich drei Aufnahmen 105, die mit jeweiligen Führungselementen 106 (nicht gezeigt) des Kartuschenhalters 99 in Eingriff gebracht werden, um die Kartusche in einer genau definierten Position zu verriegeln, die den sicheren Transport des Gases und des Verdünnungsmittels vom automatisierten System 1 (nicht gezeigt) zur Kartusche 100 gewährleistet. Das Gehäuse umfasst den Verdünnungsmittelzufuhrport 133 zum Zuführen des wässrigen Verdünnungsmittels vom automatisierten System zur Kartusche, der mit dem Verdünnungsmitteleinleitungsport 123 (nicht gezeigt) des Kartuschenhalters 99 verbunden wird. Das Gehäuse umfasst des Weiteren den Gaszufuhrport 134 zum Zuführen des Gases oder Gasgemischs vom automatisierten System 1 zur Kartusche 100, der mit dem Gaseinleitungsport 124 (nicht gezeigt) des Kartuschenhalters 99 verbunden wird. Die Kartusche umfasst des Weiteren den Reaktionsbehälter 160 mit seinem ersten Einlasskanal für die Gaszufuhr 172 im oberen Bereich, dem zweiten Einlasskanal zum Zuführen des wässrigen Verdünnungsmittels 173 und dem dritten Einlasskanal zum Zuführen des Schaumbildners, der sich im unteren Teil der Schäumkammer befindet und durch das darunter liegende Ventil 136 gesteuert wird. Neben der Reaktionskammer 160 ist ein großer Abfallbehälter 161 angeordnet, der hier ohne den oberen Teil der Wände und ohne den oberen Deckel dargestellt ist, um die inneren Strukturen, wie zum Beispiel den Einlass des Abfallbehälters 163, zu zeigen, der als eine Öffnung in einem vertikalen Hohlrohr ausgebildet ist, wobei der Fluss des Abfallmaterials durch ein darunter liegendes Ventil 163 (nicht gezeigt) gesteuert wird.
6 zeigt die Kartusche 100 der Erfindung, schräg von oben betrachtet, nachdem der obere Deckel abgenommen wurde, um einen Einblick in das Gehäuse 101 zu ermöglichen. Die in beschriebenen Elemente sind hier ebenfalls vorhanden. Außerdem zeigt 6 das Fluidnetz der Kartusche mit zugehörigen Elementen, wie folgt: Nachdem das wässrige Verdünnungsmittel durch den Verdünnungsmittelzufuhrport 133 (nicht gezeigt) in die Kartusche eingetreten ist, wird es durch den sterilen Filter 129 geleitet, der über einen Luer-Verbinder 122 mit der Fluidleitung 120 für den Verdünnungsmitteltransport verbunden ist. Die Fluidleitung transportiert das Verdünnungsmittel zum zweiten Einlasskanal 173 (nicht gezeigt), der über einen weiteren Luer-Verbinder 122 mit der Leitung verbunden ist. Das Gas oder Gasgemisch, das über den Gaszufuhrport 134 in die Kartusche eintritt, fließt über die Fluidleitung 121m, den Luer-Verbinder 122 und den sterilen Filter 129 zum ersten Einlasskanal der Schäumkammer des Reaktionsbehälters 160. Der in der Schäumkammer des Reaktionsbehälters 160 generierte Mikroschaum wird über den Schaumentnahmeport 170 aus der Kartusche entnommen. An der Oberseite des Abfallbehälters 163 befindet sich ein Gasauslass 165, der mit einem sterilen Filter 129 ausgestattet ist, um das Gas zu filtern, das den Abfallbehälter verlässt und in das Innere der Kartusche eintritt. Die Kartusche weist des Weiteren die Spritze 115 mit ihrem Kolben 117 auf, die als Schaumbildnerreservoir fungiert und mit dem Schaumbildnerreservoirport 125 verbunden ist, der über das T-Stück 128 (aus dieser Perspektive nicht sichtbar) mit dem dritten Einlasskanal der Schäumkammer 175 (nicht gezeigt) und dem Schaumbildnerzufuhrport 127 verbunden ist. Der Kolben 117 dringt in die Öffnung 103 des Kartuschengehäuses 101 ein und ragt aus der Kartusche heraus, um in die jeweilige Öffnung 104 (nicht gezeigt) in dem Kartuschenhalter 99 (nicht gezeigt) einzudringen, um durch einen jeweiligen Stempel des automatisierten Systems 1 (nicht gezeigt) gedrückt zu werden.
7 zeigt die Kartusche 100 der Erfindung, in einer perspektivischen Vorderansicht betrachtet, nachdem das komplette Gehäuse 101 der Kartusche entfernt wurde, um die inneren Elemente der Kartusche zu zeigen. Die in beschriebenen Elemente sind hier ebenfalls dargestellt, und die jeweilige Beschreibung findet hier ebenfalls Anwendung. Die hier eingenommene Perspektive zeigt außerdem den Verdünnungsmittelzufuhrport 133, der mit dem sterilen Filter 129 verbunden ist, und des Weiteren das T-Stück 128 für die Verteilung des Schaumbildners.
8 zeigt eine Ausführungsform der Kartusche der Erfindung in Rückansicht und Seitenansicht zeigt, nachdem die Spritze 115 abgenommen wurde. Das Kartuschengehäuse hat eine mittige Öffnung 103 für den Spritzenkolben 117 (nicht gezeigt) der Spritze 115 (nicht gezeigt), die als Schaumbildnerreservoir fungiert. Das Gehäuse weist des Weiteren zwei Befestigungselemente 102 auf, die das Befestigen der Kartusche 100 an dem Kartuschenhalter 99 (nicht gezeigt) ermöglichen. Darüber hinaus umfasst die Kartusche die Eingriffsnasen 107 für den Eingriff in die jeweiligen Eingriffsaussparungen 108 (nicht gezeigt), die im Kartuschenhalter 99 (nicht gezeigt) angeordnet sind. Auf der Rückseite befindet sich der Gaszufuhrport 134.
9 zeigt eine Ausführungsform des Kartuschenhalters 99 des automatisierten Systems 1 der Erfindung, in Vorderansicht (A) und Rückansicht (B) betrachtet, beide in einem Winkel von oben betrachtet, ohne dass die Kartusche eingesetzt ist. Die Bodenplatte des Kartuschenhalters umfasst drei Stecker 106, die die genaue Position der Kartusche sichern, indem sie in die jeweiligen drei Aufnahmen 105 eingreifen, die im Boden der Kartusche 100 angeordnet sind (beide sind hier nicht gezeigt). Die Bodenplatte des Kartuschenhalters enthält des Weiteren den Verdünnungsmittelzufuhrport 123 zum Zuführen des Gases oder Gasgemischs aus dem automatisierten System 1 zur Kartusche 100.
Innerhalb der Bodenplatte befindet sich des Weiteren ein Druckstempel 137 zum Steuern des Ventils 136, das sich an der äußeren Bodenfläche der Kartusche befindet und den Fluss des Schaumbildners steuert. Innerhalb der Bodenplatte befindet sich außerdem ein Druckstempel 167 zum Steuern des Ventils 163, das sich an der äußeren Bodenfläche der Kartusche befindet und den Fluss des Abfallmaterials aus der Schäumkammer zum Abfallbehälter steuert Der Kartuschenhalter weist des Weiteren eine Öffnung 104 zum Einsetzen des Spritzenkolbens 117 auf (hier nicht gezeigt). Im unteren Teil der Wände des Halters 99 befinden sich drei Eingriffsaussparungen 108, in die die jeweiligen Eingriffsnasen 107 der Kartusche 100 (beide sind hier nicht gezeigt) eingreifen.
10 zeigt den Strömungspfad für das wässrige Verdünnungsmittel innerhalb des automatisierten Systems 1 der Erfindung, das die Kartusche 100, enthält, zeigt, 10 A zeigt den Hauptteil des automatisierten Systems 1 in der Vorderansicht, wobei die vordere Abdeckung entfernt wurde, um das Verdünnungsmittelzuleitungssystem 113 zu zeigen. Innerhalb des automatisierten Systems ist ein Kochsalzinfusionsbeutel 180 installiert. Ein Silikonschlauch ist an den Kochsalzlösungsbeutel angeschlossen, von dem das Verdünnungsmittel zur rotierenden Schlauchpumpe (Pfeil a), von dort zu dem Kartuschenhalter (Pfeil b) und weiter zu der in das automatisierte System 1 eingesetzten Kartusche 100 transportiert wird. Wie in (B) gezeigt, tritt das Verdünnungsmittel über den Verdünnungsmittelzufuhrport 133 in die Kartusche (Pfeil c) ein. Wie in (C) gezeigt, wird das Verdünnungsmittel in das Innere der Kartusche in Richtung des hinteren Teils der Kartusche transportiert (Pfeile d und e), wo ein kapazitiver Sensor in dem automatisierten System (hier nicht gezeigt) das Vorhandensein der Flüssigkeit in der Fluidleitung detektiert. Der Messbereich ist durch die gepunktete Ellipse 176 dargestellt. Das Verdünnungsmittel wird schließlich zum zweiten Einlasskanal 173 (Pfeil f) transportiert, wo es in die Schäumkammer des Reaktionsbehälters eintritt.
11 zeigt den Strömungspfad für das wässrige Verdünnungsmittel innerhalb der Kartusche 100. 11 A zeigt die Kartusche in der Rückansicht, wobei das vom automatisierten System 1 (hier nicht gezeigt) kommende Gas oder Gasgemisch über den Gaszufuhrport 134 (Pfeil h) in die Kartusche eintritt. Das Gas wird dann über die Fluidleitung zum ersten Einlasskanal 172 (Pfeil j) transportiert, wo es in die Schäumkammer des Reaktionsbehälters eintritt. Nach dem Abschluss des Schäumprozesses, einschließlich der Schaumentnahme, kann der Restabfall in der Schäumkammer durch einen weiteren Gasstrom zu dem Abfallbehälter transportiert werden, wobei ein Gemisch aus Gas und Abfall durch den Abfalleinlass 164 in den Abfallbehälter eintritt (Pfeil k).
12 zeigt ein Flussdiagramm, das den Prozessschritt der Mikroschaumgenerierung unter Verwendung eines automatisierten Systems 1 und einer Kartusche 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Optionale Schritte sind durch gestrichelte Rechtecke dargestellt. In Schritt 1 wird der Kochsalzlösungsschlauch vorgefüllt, und Kochsalzlösung und Gas werden in die Schäumkammer des Reaktionsbehälters gepumpt. In einem optionalen Schritt 2 kann die Schäumkammer durch Auswaschen der Schäumkammer mit einer Kochsalzlösung und/oder durch Spülen mit Gas gereinigt werden. Danach werden - gemäß Schritt 3 - der Schäumkammer definierte Mengen an Kochsalzlösung und Schaumbildner zusammen mit einem Gas oder Gasgemisch mit einem definierten Gasverhältnis zugeführt. Im anschließenden Schritt 4, der den anfänglichen Schäumprozess definiert, wird das Schäumelement in Rotation versetzt und erreicht (bevorzugt schrittweise) die maximale Drehzahl. Im HauptSchäumprozess gemäß Schritt 5 wird die maximale Drehzahl des Schäumelements über einen definierten Zeitraum aufrecht erhalten, um einen Mikroschaum mit den Zielparametern zu generieren. In Schritt 6 wird die Drehzahl reduziert, um das Entnehmen des Schaums zu gestatten, was durch das Herstellen eines leichten Überdrucks innerhalb der Schäumkammer unterstützt wird, so dass der Benutzer in Schritt 7 den Mikroschaum aus der Schäumkammer entnehmen kann. Optional kann der Benutzer gemäß Schritt 8 weitere Mengen des Mikroschaums entnehmen. Insbesondere erlaubt das automatisierte System eine wiederholte Ausführung des Mikroschaumgenerierungsprozesses, so dass nach den Schritten 7 oder 8 ein weiterer Schaumgenerierungsprozess initiiert werden kann, indem wieder mit Schritt 1 begonnen wird.
13 zeigt Querschnitte einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die Reinigungsschritte für die Schäumkammer zeigt. Wie in (A) gezeigt, wird die Schäumkammer durch Auswaschen mit Kochsalzlösung, die in den zweiten Einlasskanal 173 eintritt, und Spülen mit einem Gas/Gasgemisch, das in den ersten Einlasskanal 17 eintritt, gereinigt. Dabei sollte das Gas oder Gasgemisch, das für den Schäumprozess vorgesehen ist, auch für den Reinigungsschritt verwendet werden, um die Schäumkammer mit dem endgültigen Gas oder Gasgemisch zu äquilibrieren. Wie in (B) gezeigt, werden das Gas und die Kochsalzlösung zusammen mit möglichen Rückständen aus einem vorherigen Schäumprozess aus der Schäumkammer entfernt, indem das Gas oder Gasgemisch weiter in die Schäumkammer eingeleitet wird, während das den Abfalltransport steuernde Ventil 163 geöffnet wird (m), so dass die Rückstände aus der Schäumkammer (Pfeil 1) durch den zweiten Auslasskanal 159 (Pfeil m) transportiert werden, um über den Abfalleinlass (Pfeil n) in den Abfallbehälter 161 einzutreten.
14 zeigt Querschnitte einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die Schritte zum Vorbereiten der Schäumkammer für den Schäumprozess zeigen. Wie in (A) gezeigt, wird das definierte Gas oder Gasgemisch über den ersten Einlasskanal 172 in die Schäumkammer eingeleitet, während das Ventil 163a geöffnet wird, damit das Gas bzw. Gasgemisch die Schäumkammer über den zweiten Auslasskanal verlassen kann, um in den Abfallbehälter einzutreten. Infolge dessen wird die Schäumkammer mit dem definierten Gas oder Gasgemisch, das für die Herstellung des Mikroschaums verwendet werden soll, äquilibriert. Im nächsten Schritt wird das Ventil 163b wie in B gezeigt geschlossen, und über den zweiten Einlasskanal 173 wird eine definierte Menge Kochsalzlösung in die Schäumkammer eingeleitet, und über den dritten Einlasskanal 175 wird ebenfalls eine definierte Menge Schaumbildner in die Schäumkammer eingeleitet. Ein vorübergehendes Öffnen eines Entlüftungsventils, das Teil des Gasverteilungssystems des automatisierten Systems 1 ist (hier nicht gezeigt), vor der Einleitung des Verdünnungsmittels und des Schaumbildners verhindert einen Überdruck innerhalb der Schäumkammer während der Zufuhr des Verdünnungsmittels und des Schaumbildners. Infolge dessen wird die Schäumkammer mit allen notwendigen Komponenten des Schäumprozesses, das heißt dem Schaumbildner, dem wässrigen Verdünnungsmittel und auch dem Gas oder Gasgemisch, beschickt.
15 zeigt eine schematische Zeichnung eines Querschnitts einer Kartusche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die den Schritt der Mikroschaumentnahme aus der Schäumkammer zeigt. Durch Öffnen des Ventils 136 und Einleiten des definierten Gases oder Gasgemisches über den ersten Einlasskanal 172 in die Schäumkammer, um einen leichten „Schaumentnahme-Überdruck“ innerhalb der Schäumkammer zu generieren, kann der Mikroschaum durch den ersten Auslasskanal entnommen werden - bevorzugt durch Einführen einer Spritze durch das Ventil des Schaumentnahmeports und Absaugen des Mikroschaums. Ein leichter „Schaumentnahme-Überdruck“ im Sinne des vorliegenden Textes meint einen Überdruck von 20 mbar oder weniger und bevorzugt von 10 mbar oder weniger.
16 zeigt eine Konzeptansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle 200. Es ist anzumerken, dass diese Ausführungsform lediglich eine grafische Benutzerschnittstelle darstellt, auf die eine erfindungsgemäße Benutzerschnittstelle nicht beschränkt zu sein braucht, da sie des Weiteren Elemente wie einen Bildschirm, insbesondere einen Berührungsbildschirm, mechanische Tasten oder eine Schnittstelle wie eine Tastatur oder Maus umfassen kann. Die Benutzerschnittstelle 200 in 16 umfasst mehrere grafische Steuerungselemente 202, die Funktionen wie das Abbrechen eines Computerprogramms und/oder das Fortsetzen eines Computerprogramms und/oder das Zurückgehen um einen Schritt in einem Computerprogramm bereitstellen können. Die Benutzerschnittstelle 200 umfasst des Weiteren mehrere grafische Elemente 201, die eine Auswahl mindestens eines Parameters für den Schäumprozess, wie eine Konzentration einer Agenslösung, oder mindestens eines Parameters bezüglich der Benutzerschnittstelle 200, wie einer Sprache, erlauben können. Die Benutzerschnittstelle 200 umfasst außerdem zwei grafische Abschnitte 203. In einem der grafischen Abschnitte 203 werden mehrere informierende Bilder 206 bereitgestellt, die Parameter bezüglich des Schäumprozesses, die durch den Benutzer ausgewählt wurden, zeigen können oder die einen aktuellen Zustand des Schäumprozesses beschreiben. Im anderen grafischen Abschnitt 203 wird ein instruierendes Bild 205 bereitgestellt. Das instruierende Bild 205 kann einem Benutzer zeigen, wie die Kartusche zu montieren ist oder wie und/oder wo eine Agenslösung bereitzustellen ist oder wie die Kartusche zu reinigen ist oder wie und/oder wo der erfindungsgemäße Mikroschaum 10 nach dem Schäumprozess zu entnehmen ist. Die grafischen Steuerungselemente 202 sowie die grafischen Elemente 201 können über einen Berührungsbildschirm oder durch Anklicken mit einer Maus oder mittels einer Tastatur oder mechanischer Tasten gesteuert oder betätigt werden.
17 zeigt eine weitere Konzeptansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Benutzerschnittstelle 200. Wie in dem vorangegangenen Abschnitt erwähnt, braucht die erfindungsgemäße Benutzerschnittstelle nicht auf eine grafische Benutzerschnittstelle wie jene in 16 und 17 beschränkt zu sein. Die Benutzerschnittstelle 200 in 17 umfasst einen grafischen Abschnitt 203, der mehrere informierende Bilder 206 enthält. Die Benutzerschnittstelle 200 umfasst des Weiteren ein grafisches Element 201 sowie zwei grafische Steuerungselemente 202. Das oben erwähnte grafische Element 201 sowie die beiden grafischen Steuerungselemente 202 können die gleichen Funktionalitäten bereitstellen, wie sie in Bezug auf 16 beschrieben wurden. Die Benutzerschnittstelle 200 in 17 umfasst außerdem mehrere Schäumprofile 204. Das kann andeuten, dass ein Benutzer ein spezielles Schäumprofil 204 aus den bereitgestellten Schäumprofilen auswählen kann, was gemäß speziellen Anwendungsanforderungen, insbesondere medizinischen Anforderungen, erfolgen kann. Die Auswahl des Schäumprofils kann durch Wischen und/oder Antippen auf einem Berührungsbildschirm oder durch Klicken mit einer Maus oder unter Verwendung einer Tastatur oder mechanischen Tasten vorgenommen werden.
18 zeigt die Blasenverteilung für einen Mikroschaum gemäß der Erfindung. Die Messungen wurden 45 Sekunden (A) bzw. 115 Sekunden (B) nach der Schaumherstellung für denselben Mikroschaum aufgezeichnet. Der Mikroschaum wurde folgendermaßen hergestellt: Der Mikroschaum wurde mit einer Kartusche, wie in den gezeigt, bei Raumtemperatur generiert. Nach dem Spülen der Schäumkammer mit einem Gasgemisch aus 80 % Sauerstoff und 20 % Kohlendioxid wurden 2 ml einer wässrigen 2 %-igen Polidocanol-Lösung und 18 ml einer isotonischen 0,8 %-igen Natriumchloridlösung in die Kartusche eingespritzt. Anschließend wird der Rotor der Kartusche durch einen externen Magnetrührer gemäß den folgenden Reaktionseinstellungen angetrieben: 1. Vorschäumen: Rampe von 10 Sekunden von 0 auf 2.000 U/min und Halten bei 2.000 U/min über eine Dauer von 20 Sekunden; 2. Schäumen: Rampe von 10 Sekunden von 2.000 U/min auf 4.000 U/min und Halten bei 4.000 U/min über eine Dauer von 40 Sekunden; 3. Entnahmephase: Halten der Drehzahl bei 4.000 U/min bis zu mehreren Minuten. Die Schäumkammer der Kartusche umfasst eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen von Druckschwankungen beim Druck innerhalb der Schäumkammer. Der Prozess generiert etwa 20 ml Mikroschaum mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 15,9 ± 2,01 Gewichts-%. Danach wird der frisch generierte Mikroschaum mittels einer Spritze am Schaumabgabeport der Kartusche entnommen.
19(A) zeigt die Blasenverteilung für PEM-, Tessari- und DSS (Doppelspritzensystem)-Proben, wie in von Roberts et al, 2020 (Biorheology; 57 (2-4): 77-85) gezeigt.
Zum Herstellen von PCFs wurde für alle drei Mikroschäume eine 1 %-ige wässrige gepufferte Polidocanol-Lösung verwendet. Die in µm angegebene mittlere Blasengröße ist ein Durchschnittswert für den gesamten Schaum, das heißt, die Summe der Blasenradien geteilt durch die Anzahl der Blasen. Anstelle dieses ungewichteten Mittelwerts ist bekannt, dass der mittlere Sauter-Radius die am besten geeignete durchschnittliche Blasengröße zum Vorhersagen der rheologischen Eigenschaften von Schäumen ist. Der mittlere Sauter-Radius approximiert die durchschnittliche Blasengröße auf der Grundlage des Verhältnisses von Volumen zu Oberfläche. Insbesondere reagiert der mittlere Sauter-Radius empfindlich auf das Vorhandensein großer Blasen, da ein langer Schwanz in der Blasengrößenverteilung bekanntlich einen signifikanten Einfluss auf das Schaumverhalten hat. Aus diesem Grund ist eine enge Blasengrößenverteilung besser für die Sklerotherapie geeignet. Die drei Mikroschäume wurden folgendermaßen generiert: Der DSS-Schaum wurde hergestellt, indem 1 ml Polidocanol aus einer 5-ml-Spritze (Discardit™ II, Becton Dickinson, Erembodegem, Belgien) zehnmal in eine 10-ml-Spritze, die 7 ml Gas enthielt, hinein und wieder heraus bewegt wurde. Die Spritzen waren über einen geraden Verbinder (Äquivalent zu einem Female-to-Female Luer Lock Connector, QOSINA, Edgewood, New York, USA) verbunden. Beim Tessari-Verfahren wird der gerade Verbinder durch ein 3-Wege-Ventil ersetzt (BD Connecta™ 3-Way Stopcocks, Becton Dickinson, Erembodegem, Belgien). Eine weitere Modifikation besteht darin, den Ventilhahn in einem Winkel von 30° anzuordnen, um die Scherwirkung beim Passieren des Schaums zwischen den Spritzen zu erhöhen, was in der vorliegenden Studie angewendet wurde. Wie beim DSS-Verfahren wurden zum Herstellen des Schaums 5- und 10-ml-Spritzen verwendet. PEM ist ein Kombinationsmedikamentenprodukt, das von Provensis Ltd. (einem Unternehmen der BTG International Group, London, Vereinigtes Königreich) entwickelt wird. Es besteht aus einem proprietären Gasgemisch von O₂ und CO₂ im Verhältnis von 65:35 mit extrem niedrigem Stickstoffgehalt (<0,8 %) und einer 1 %-igen Polidocanol-Lösung (ohne Zugabe zusätzlicher Stabilisatoren), die in einem Druckkanister enthalten sind und beim Austreten aus dem Kanister zu einem einheitlichen Mikroschaum kombiniert werden. Es wurden sterile Kanister des Produkts gemäß der Gebrauchsanweisung (Instructions For Use, IFU) verwendet, um 5 ml Mikroschaum zum Experimentieren zu generieren. Der Mikroschaum wurde über eine Mikroschaumtransfereinheit (Microfoam Transfer Unit, MTU) in eine 10-ml-Norm-Ject-Spritze (Henke-Sass Wolf, Tuttlingen, Deutschland) aus dem Kanister gezogen.
Wie in der Tabelle von 19 (B) gezeigt, produziert die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen hervorragenden Mikroschaum, der eine drastische Verringerung der mittleren Blasengröße und des mittleren Sauter-Radius aufweist. Das ist umso bemerkenswerter, als der Mikroschaum der Erfindung mit einer verringerten Polidocanol-Konzentration (0,2 % statt 1 %) hergestellt wurde, da eine Verringerung der Konzentration des Schaumbildners das Herstellen eines Mikroschaums mit ausreichender Stabilität erschwert.
20 zeigt drei Vorrichtungen zum Herstellen von Mikroschaum. Beim DSS-Verfahren werden Spritzen durch einen Combidyn®-Adapter verbunden (a), während sie beim Tessari-Verfahren mit einem Drei-Wege-Ventil verbunden werden (b). Bei beiden Techniken wurde der Schaum hergestellt, indem die Polidocanol-Lösung (flüssige Phase) aus einer Spritze zehnmal in die andere Spritze, die ursprünglich das Gas oder Gasgemisch (gasförmige Phase) enthielt, hinein und wieder heraus bewegt wurde. Es wurde Schaum bei Raumtemperatur (20 °C bis 22 °C) hergestellt. Das proprietäre Kanistersystem zum Generieren von PEM (Varithena®) ist in (c) abgebildet.
Die vorangegangene Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich anhand von Beispielen. Natürlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden, sofern dies technisch sinnvoll ist, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Liste der Bezugszeichen

1: Automatisiertes System
10: Mikroschaum
99: Kartuschenhalter
100: Kartusche
101: Kartuschengehäuse
102: Befestigungselement am Kartuschengehäuse
103: Öffnung in dem Kartuschengehäuse für den Spritzenkolben
104: Öffnung im Kartuschenhalter für den Spritzenkolben
105: Aufnahme im Kartuschengehäuse zur Eingriffnahme durch Führungselemente
106: Stecker im Kartuschenhalter als Führungselement
107: Eingriffsnase zur Eingriffnahme des Kartuschenhalters
108: Aussparung zur Eingriffnahme durch die Eingriffsnase 107 der Kartusche
113: Verdünnungsmittelzuleitungssystem
114: Gaszuleitungssystem
115: Spritze als Schaumbildnerreservoir
116: Fluidleitung für den Mikroschaumtransport
117: Kolben der Spritze
120: Fluidleitung für den Verdünnungsmitteltransport
121: Fluidleitung für den Gastransport
122: Luer-Lock-Verbinder
123: Verdünnungsmitteleinleitungsport
124: Gaseinleitungsport
125: Schaumbildnerreservoirport
126: Fluidleitung für Schaumbildner
127: Schaumbildnerzufuhrport
128: T-Stück in der Fluidleitung des Schaumbildners
129: Steriler Filter
130: Drehbares Schäumelement
131: Mischelemente
132: Magnet
133: Verdünnungsmittelzufuhrport
134: Gaszufuhrport
135: Magnetische Rührvorrichtung
136: Ventil zum Steuern der Zufuhr von Schaumbildner
137: Druckstempel zum Steuern des Ventils 136
140: Positionierungselement
141: Ablenkkorpus
142: Abgeschrägte Seite des Ablenkkorpus
150: Restriktionselement
151: Vorsprung
152: Endanschlagplatte
159: Zweiter Auslasskanal der Schäumkammer zum Entfernen von Abfällen
160: Reaktionsbehälter mit Schäumkammer
161: Abfallbehälter, der eine Abfallkammer definiert
162: Fluidleitung für den Abfalltransport
163: Ventil zum Steuern des Abfalltransports
163a: Ventil zum Steuern des Abfalltransports ist geöffnet
163b: Ventil zum Steuern des Abfalltransports ist geschlossen
164: Einlass des Abfallbehälters
165: Gasauslass des Abfallbehälters
166: Abfall
167: Druckstempel zum Steuern des Ventils 163 für den Abfalltransport
170: Schaumentnahmeport
171: Kuppelförmiger oberer Teil der Schäumkammer
172: Erster Einlasskanal der Schäumkammer für die Gaszufuhr
173: Zweiter Einlasskanal der Schäumkammer für die Verdünnungsmittelzufuhr
174: Erster Auslasskanal der Schäumkammer zum Entnehmen von Mikroschaum
175: Dritter Einlasskanal der Schäumkammer für die Schaumbildnerzufuhr
176: Bereich zum Steuern des Verdünnungsmittelflusses in der Fluidleitung
180: Kochsalzinfusionsbeutel
185: Schlauchpumpe
200: Benutzerschnittstelle
201: Grafisches Element
202: Grafisches Steuerungselement
203: Grafischer Abschnitt
204: Schäumprofil
205: Instruierendes Bild
206: Informierendes Bild

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US2017/144115 [0004]
WO2017/085209 [0005]
WO2020/0389A1 [0006]
EP 2 202 782 B1 [0252]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Roberts et al, 2020 (Biorheology; 57 (2-4): 77-85 [0284]

Claims

Reaktionsbehälter zum Erzeugen eines Mikroschaums, der einen Behälterkorpus aufweist, der eine Schäumkammer definiert und beinhaltet: a. ein in der Schäumkammer angeordnetes drehbares Schäumelement zum Durchführen eines Schäumprozesses zum Erzeugen des Mikroschaums aus einer flüssigen Schäumzusammensetzung, b. ein Positionierungselement am Boden der Schäumkammer, das das Schäumelement so hält, dass es während des Schäumprozesses um eine vordefinierte Achse drehbar gelagert ist, c. einen ersten Auslasskanal, der neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist und mit der Schäumkammer in Fluidverbindung steht, um den Mikroschaum aus der Schäumkammer abzuziehen.
Reaktionsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkorpus, der die Schäumkammer definiert, des Weiteren eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften und bevorzugt alle der folgenden Eigenschaften aufweist: a. einen ersten Einlasskanal, der mit der Schäumkammer in Fluidverbindung steht, um der Schäumkammer ein Gas oder Gasgemisch zuzuführen, wobei der erste Einlasskanal bevorzugt am oberen Teil der Schäumkammer angeordnet ist, b1. einen zweiten Einlasskanal, der mit der Schäumkammer in Fluidverbindung steht, um der Schäumkammer ein Gemisch zuzuführen, das einen Schaumbildner und ein wässriges Verdünnungsmittel umfasst, wobei der zweite Einlasskanal bevorzugt neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist, oder b2. einen zweiten Einlasskanal, der mit der Schäumkammer in Fluidverbindung steht, um der Schäumkammer ein wässriges Verdünnungsmittel zuzuführen, wobei der zweite Einlasskanal bevorzugt am oberen Teil der Schäumkammer angeordnet ist und zusammen mit einem dritten Einlasskanal bereitgestellt wird, der mit der Schäumkammer in Fluidverbindung steht, um der Schäumkammer einen Schaumbildner zuzuführen, wobei der dritte Einlasskanal bevorzugt neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist.
Reaktionsbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkorpus, der die Schäumkammer definiert, des Weiteren einen zweiten Auslasskanal aufweist, der mit der Schäumkammer in Fluidverbindung steht, um Abfallmaterial aus der Schäumkammer zu entfernen, wobei der zweite Auslasskanal bevorzugt neben oder an dem unteren Teil der Schäumkammer angeordnet ist.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkorpus, der die Schäumkammer definiert, des Weiteren ein Ablenkelement zur Zwangsablenkung aufweist, das während des Schäumprozesses eine abwärts gerichtete Fluidbewegung in Richtung des rotierenden Schäumelements am unteren Teil erzeugt.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkorpus ein abgedichteter Behälterkorpus und/oder ein steriler oder sterilisierbarer Behälterkorpus ist.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Schäumelement als Scheibe mit Mischelementen konfiguriert ist, die in geeigneter Weise geformt sind, um eine turbulente Strömung zu erzeugen, und um einen Außenumfang der Scheibe herum angeordnet sind, wobei die Mischelemente eines oder mehrere von Folgendem umfassen: Schaufeln, Ringe, Zähne, Finnen, Rippen, Flügel, Arme, Finger, perforierte Platten, Gitterstrukturen oder eine ringförmige Schraubenfeder.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Schäumelement, das vorzugsweise eine Scheibe ist, dafür konfiguriert ist, magnetisch durch einen Magnetrührer angetrieben zu werden, der sich außerhalb der Schäumkammer und bevorzugt unterhalb des unteren Teils der Schäumkammer befindet.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Schäumelement eine mittig angeordnete Bohrung aufweist, die bevorzugt an einem Ende offen ist, um das Positionierungselement aufzunehmen.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierungselement eine mittig oder exzentrisch angeordnete Welle am Boden der Schäumkammer ist und bevorzugt eine zylindrische Seitenwand mit einer abgerundeten oberen Ecke besitzt.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsbehälter des Weiteren ein Begrenzungselement zum Begrenzen einer Aufwärtsbewegung des drehbaren Schäumelements umfasst, wobei das Begrenzungselement bevorzugt ein stabförmiges Element ist, das sich vom oberen Teil der Schäumkammer aus erstreckt (Vorteil: es fällt während des Transports und der Handhabung nicht vom Positionierungselement herunter).
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkelement aus einer Ablenkplatte oder einem Ablenkkorpus, die bzw. der sich in der Schäumkammer befindet, und/oder einem am Rotationselement vorhandenen Propeller besteht.
Reaktionsbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablenkkorpus ein kreisförmiges Ringsegment mit trapezförmiger Grundstruktur ist, das eine zum Boden der Schäumkammer hin abgeschrägte Seite und eine untere horizontale Seite aufweist, die sich oberhalb des drehbaren Schäumelements befindet, um einen Spalt zwischen dem Ablenkkorpus und dem oberen Rand des drehbaren Schäumelements zu bilden, wobei das kreisförmige Ringsegment bevorzugt an der zylindrischen Wand der Schäumkammer angebracht ist und vorzugsweise eine radiale Ringdicke aufweist, die die Mischelemente der drehbaren Scheibe im Wesentlichen bedeckt.
Reaktionsbehälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Auslasskanal unterhalb der unteren horizontalen Seite des Ablenkkorpus befindet.
Reaktionsbehälter nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterkorpus ein Gasverteilersystem aufweist, das bevorzugt besteht aus: a. einer Ablenkplatte oder einem Ablenkkorpus, die bzw. der in der Schäumkammer unterhalb des ersten Einlasskanals angeordnet ist, um eine seitliche Ablenkung des in die Schäumkammer eintretenden Gasstromes hervorzurufen, und b. einem halbkugelförmigen, kegelförmigen, kegelstumpfförmigen oder kuppelförmigen oberen Teil der Schäumkammer mit dem ersten Einlasskanal an der Oberseite, um einen Gasstrom zu ermöglichen, der gleichmäßig über den horizontalen Querschnitt der Schäumkammer verteilt ist.
Reaktionsbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eines oberen Abschnitts der Schäumkammer mit einem hydrophoben oder superhydrophoben Mittel beschichtet ist oder eine morphologisch strukturierte (super)hydrophobe Oberfläche wie zum Beispiel eine superamphiphobe, eine glatte flüssigkeitsinfundierte poröse Oberfläche (Slippery Liquid-Infused Porous Surface, SLIPS) oder eine flüssigkeitsimprägnierte Oberfläche (Liquid-Impregnated Surface, LIS) ist.
Kartusche, die beinhaltet: a. einen Reaktionsbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 15, b. einen Schaumentnahmestutzen, der ein Ventil umfasst und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite der Kartusche her zugänglich ist, um den erzeugten Mikroschaum abzuziehen, und c. eine Fluidleitung, die den ersten Auslasskanal der Schäumkammer mit dem Schaumentnahmestutzen koppelt.
Kartusche nach Anspruch 16, die des Weiteren aufweist: a. einen Abfallbehälter, der eine Abfallkammer definiert, die einen Einlass zum Empfangen des Abfallmaterials aus der Schäumkammer aufweist, b. eine Fluidleitung, die den zweiten Auslasskanal der Schäumkammer über ein Ventil mit dem Einlass des Abfallbehälters verbindet, und c. wobei der Abfallbehälter optional einen Auslass zur Druckentlastung umfasst, wobei die Kartusche nach Anspruch 16 einen Reaktionsbehälter nach einem der Ansprüche 3 bis 15 umfasst.
Kartusche nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass des Abfallbehälters im oberen Teil des Abfallbehälters angeordnet ist, bevorzugt als obere Öffnung einer Hohlwelle, die bevorzugt in der Mitte der Abfallkammer positioniert ist.
Kartusche nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zum Steuern des Flusses des Abfallmaterials in die Abfallkammer an der Außenfläche angeordnet oder von einer Außenfläche der Kartusche her zugänglich ist und durch Anlegen eines externen Drucks am besagten Ventil gesteuert werden kann.
Kartusche nach den Ansprüchen 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche der Abfallkammer mit einem EntSchäummittel beschichtet ist oder eine morphologisch strukturierte entschäumende Innenfläche besitzt, zum Beispiel eine entschäumende Oberfläche, eine superamphiphobe Oberfläche, eine glatte flüssigkeitsinfundierte poröse Oberfläche (SLIPS) oder eine flüssigkeitsimprägnierte Oberfläche (LIS).
Kartusche nach den Ansprüchen 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche des Weiteren umfasst: a. einen Gaszufuhrstutzen, der ein Dichtungselement aufweist und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite her zugänglich ist oder sich an der Außenfläche der Kartusche befindet, um ein Gas oder Gasgemisch zuzuführen. b. eine Fluidleitung, die den Gaszufuhrstutzen und den ersten Einlasskanal der Schäumkammer miteinander verbindet.
Kartusche nach den Ansprüchen 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche des Weiteren umfasst: a. einen Verdünnungsmittelzufuhrstutzen, der ein Dichtungselement beinhaltet und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite der Kartusche her zugänglich ist, um ein wässriges Verdünnungsmittel zuzuführen, b. eine Fluidleitung, die den Verdünnungsmittelstutzen und den zweiten Einlasskanal der Schäumkammer miteinander verbindet, c. ein Schaumbildnerreservoir, das bevorzugt eine Spritze ist und eine fluiddichte Abdichtung mit dem Stutzen des Schaumbildnerreservoirs ermöglicht.
Kartusche nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche des Weiteren umfasst: a. einen Schaumbildnerzufuhrstutzen, der ein Ventil besitzt und so angeordnet ist, dass er von einer Außenseite der Kartusche her zugänglich ist, um einen Schaumbildner zuzuführen, b. eine Fluidleitung, die den Schaumbildnerzufuhrstutzen mit dem Schaumbildnerreservoirstutzen und mit dem dritten Einlasskanal der Schäumkammer koppelt, wobei die Fluidleitung ein Ventil aufweist, das so positioniert werden kann, dass eine Fluidverbindung des Schaumbildnerreservoirstutzens mit dem Schaumbildnerzufuhrstutzen oder alternativ des Schaumbildnerreservoirstutzens mit dem dritten Einlasskanal ermöglicht wird, wobei das besagte Ventil vorzugsweise durch Anlegen eines externen Drucks an der Kartusche geschaltet werden kann.
Kartusche nach Anspruch 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartusche des Weiteren ein Mittel zum eindeutigen Identifizieren der Kartusche und/oder ihrer Eigenschaften aufweist, das bevorzugt aus einem RFID-Transponder, einem Strichcode, einem Datenmatrix-Code, einem QR-Code und einem ähnlichen Code ausgewählt wird.
Automatisiertes System zum Generieren von Mikroschaum, das folgendes umfasst: a. einen Kartuschenhalter, der eine austauschbare Kartusche nach einem der Ansprüche 16 bis 24 hält, b. einen Magnetrührer, der sich unter der Kartusche befindet und ein rotierendes Magnetfeld zum Steuern der Rotation des Schäumelements um das Positionierungselement erzeugt.
Automatisiertes System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenhalter einen Gaszufuhrstutzen aufweist, der dafür konfiguriert ist, mit dem Gaszufuhrstutzen der Kartusche in dem Halter in Fluidverbindung zu gelangen, wodurch eine gasdichte Abdichtung beider Stutzen gebildet wird, wobei der Gaszufuhrstutzen oder das System bevorzugt ein Sicherheitsventil aufweist, das die Gaszufuhr nur bei einer ordnungsgemäß im Kartuschenhalter verriegelten Kartusche erlaubt.
Automatisiertes System nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenhalter einen Verdünnungsmittelzufuhrstutzen aufweist, der dafür konfiguriert ist, mit dem Verdünnungsmittelzufuhrstutzen der Kartusche im Halter in Fluidverbindung zu gelangen, wodurch eine fluiddichte Abdichtung beider Stutzen erzeugt wird, wobei der Verdünnungsmittelzufuhrstutzen oder das System bevorzugt ein Sicherheitsventil beinhaltet, das die Verdünnungsmittelzufuhr nur bei einer ordnungsgemäß im Kartuschenhalter verriegelten Kartusche erlaubt.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte System einen Sensor beinhaltet, der dafür konfiguriert ist, innerhalb der Kartusche das Vorhandensein oder das Fließen einer Flüssigkeit in der Fluidleitung, die den Verdünnungsmittelstutzen und den zweiten Einlasskanal der Schäumkammer miteinander verbindet, zu erkennen, wobei der Sensor bevorzugt ein kapazitiver Sensor oder Ultraschallsensor ist.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenhalter ein oder mehrere Führungselemente zum ordnungsgemäßen Einsetzen der Kartusche in den Kartuschenhalter beinhaltet, wobei die Führungsvorrichtung bevorzugt mindestens zwei einziehbare Elemente aufweist, die am Boden des Kartuschenhalters angeordnet sind und auf die jeweiligen Öffnungen des Kartuschengehäuses passen.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Kartuschenhalter einen Befestigungsmechanismus aufweist, der dafür konfiguriert ist, die Kartusche am Kartuschenhalter zu befestigen, wobei der Befestigungsmechanismus bevorzugt ein oder mehrere Elemente aufweist, die in der Seitenwand des Kartuschenhalters angeordnet sind und ausgefahren werden können, um die jeweiligen Elemente des Kartuschengehäuses zuzuschalten.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte System ein Gaszufuhrsystem aufweist, das folgendes beinhaltet: a. mindestens einen Gasstutzen zum Anschluss an mindestens einen Gasbehälter, vorzugsweise eine Gasflasche, b. mindestens eine Gasleitung, die mindestens einen Gasstutzen mit dem Gaszufuhrstutzen über ein Ventil zum Regulieren des Gasstroms verbindet, c. optional eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen vorübergehender Druckabweichungen innerhalb der Schäumkammer.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte System ein Gaszufuhrsystem aufweist, das folgendes beinhaltet: a. zwei Gasstutzen für den Anschluss von zwei Gasflaschen, die verschiedene Gase enthalten und vorzugsweise im automatischen System montiert sind und bevorzugt aus einer O₂-Gasflasche und einer CO₂-Gasflasche bestehen, b. ein Gaskanalnetz zwischen den beiden Gasstutzen und dem Gaszufuhrstutzen, c. eine Gasmischvorrichtung zum Mischen der beiden verschiedenen Gase in einem wählbaren Verhältnis, und d. optional eine Druckausgleichsvorrichtung zum Ausgleichen vorübergehender Druckabweichungen innerhalb der Schäumkammer.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte System ein Verdünnungsmittelzufuhrsystem aufweist, das folgendes beinhaltet: a. einen Verdünnungsmittelstutzen zum Anschluss eines Verdünnungsmittelbehälters, der bevorzugt im automatischen System montiert ist, und b. eine Flüssigkeitsleitung, die den Verdünnungsmittelstutzen über eine Pumpe mit dem Verdünnungsmittelzufuhrstutzen verbindet, die das Verdünnungsmittel aus dem Verdünnungsmittelbehälter zum Verdünnungsmittelzufuhrstutzen transportieren kann.
Automatisiertes System nach den Ansprüchen 25 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das automatisierte System ein auf einer Spritze basierendes Abgabesystem beinhaltet, das eine Antriebseinheit zum Bewegen eines Rührers umfasst und mindestens eine der folgenden Aktionen durchführen kann: a. Erkennen der korrekten Verbindung der eingeführten Spritze mit dem Schaumbildnerreservoirstutzen des Halteelements, b. Erkennen der vollständigen Befüllung der Spritze über den Schaumbildnerreservoirstutzen durch Erkennen der Endposition des Kolbens, c. Abgeben einer konkreten Schaumbildnermenge in die Schäumkammer, indem der Kolben der Schaumbildner enthaltenden Spritze kontrolliert gedrückt wird, d. optionales Erkennen von Fehlfunktionen der Spritze durch Ermitteln des auf den Spritzenkolben auszuübenden Drucks.
Automatisiertes System nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das System des Weiteren umfasst: a. einen Steuerungscomputer, in dem sich das Steuerungsprogramm befindet und der mit einer Benutzerschnittstelle zum Steuern des Schäumprozesses verbunden ist, insbesondere durch Konfigurieren mindestens eines Parameters des Schäumprozesses und/oder durch Initiieren des Schäumprozesses, wobei mindestens ein Parameter direkt oder indirekt aus Folgendem ausgewählt wird: i. einer Gaskonzentration, ii. einem Mischungsverhältnis des Gasgemisches, iii. einer Konzentration des Schaumbildners im Gemisch aus Schaumbildner und Verdünnungsmittel, iv. der Gesamtmenge des Gemisches aus Schaumbildner und Verdünnungsmittel, einer Auswahl der Flüssigkeitszusammensetzung, v. der Rotationsgeschwindigkeit und -dauer des drehbaren Schäumelements, vi. dem Entfernen von Abfallmaterial aus der Schäumkammer, vii. der Reinigung der Schäumkammer als Vorbereitung für den folgenden Schäumprozess, viii. dem Herausnehmen der Kartusche aus dem Kartuschenhalter, wobei das automatisierte System so konfiguriert ist, den Schäumprozess anhand des konfigurierten Parameters automatisch durchzuführen, und insbesondere das Mischen der Gase gemäß dem konfigurierten Mischungsverhältnis des Gasgemisches automatisch durchzuführen.
Ein Verfahren zum automatischen Erzeugen eines Mikroschaums, das die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen des Reaktionsbehälters nach einem der Ansprüche 3 bis 15, b. optionales Spülen der Schäumkammer mit einem ausgewählten Gas oder Gasgemisch oder Auswaschen mit einem wässrigen Verdünnungsmittel, vorzugsweise einer Kochsalzlösung, c. Einleiten des ausgewählten Gases oder Gasgemischs in die Schäumkammer über den ersten Einlasskanal, d. Einleiten eines Gemischs aus dem Schaumbildner und dem wässrigen Verdünnungsmittel in die Schäumkammer über den zweiten Einlasskanal, oder alternativ Einleiten des wässrigen Verdünnungsmittels in die Schäumkammer über den zweiten Einlasskanal und des Schaumbildners in die Schäumkammer über den dritten Einlasskanal, e. Drehen des Magnetrührers, um das Schäumelement zu drehen, bis ein geeigneter Mikroschaum erreicht wird, f. Entfernen des erreichten therapeutischen Schaums aus der Schäumkammer über den ersten Auslasskanal.
Verfahren zum automatischen Erzeugen eines Mikroschaums, das die folgenden Schritte umfasst: g. Einsetzen einer Kartusche nach einem der Ansprüche 16 bis 24 in den Kartuschenhalter des automatisierten Systems nach einem der Ansprüche 25 bis 35, h. Auswählen einer Schaumbildnerkonzentration unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle, i. Auswählen eines Verhältnisses für das Gemisch zweier Gase unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle, j. Füllen des Schaumbildnerreservoirs durch Einspritzen eines Schaumbildners durch das Dichtungselement des Schaumbildnerzufuhrports, k. Starten des Schaumgenerierungsprozesses unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle, so dass das System automatisch den Magnetrührer dreht, um das Schäumelement in der Schäumkammer der Kartusche zu drehen, bis ein geeigneter Mikroschaum erhalten wurde, 1. sobald der Schaum generiert wurde, Entnehmen des Mikroschaums durch Abziehen am Schaumabgabeport der Kartusche, m. optionales Initiieren eines Reinigungsprozesses der Schäumkammer unter Verwendung einer Benutzerschnittstelle, n. optionales Wiederholen des Prozesses gemäß den Schritten a. bis g.
Ein Mikroschaum, der durch ein Verfahren nach Anspruch 36 oder 37 erhalten werden kann.
Mikroschaum nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschaum einen Stickstoffgehalt von weniger als 2 %, bevorzugt von weniger als 1 % und besonders bevorzugt von weniger als 0,8 % aufweist.
Mikroschaum nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschaum eine Anzahl geometrischer Störungen aufweist, die weniger als 30 % der Blasenzahl betragen, bevorzugt Störungen, die weniger als 10 % der Blasenzahl betragen, und besonders bevorzugt weniger als 1 % der Blasenzahl.
Mikroschaum nach einem der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschaum eine mittlere Blasengröße von weniger als 100 µm, bevorzugt weniger als 80 µm und besonders bevorzugt weniger als 50 µm aufweist, 45 Sekunden nach der Schaumherstellung gemessen.
Mikroschaum nach einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschaum einen mittleren Sauter-Radius von weniger als 200 µm, bevorzugt weniger als 150 µm und besonders bevorzugt weniger als 100 µm aufweist, 45 Sekunden nach der Schaumherstellung gemessen.
Mikroschaum nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroschaum einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 20 Gewichts-% und bevorzugt zwischen 8 und 12 Gewichts-% aufweist.
Computerprogramm, das Instruktionen zum Durchführen der Schritte nach Anspruch 36 oder 37 umfasst, die, wenn das Programm durch einen Computer ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die folgenden Schritte auszuführen: a. Bereitstellen einer Benutzerschnittstelle zum Steuern eines Schäumprozesses zum Erzeugen eines Mikroschaums, insbesondere durch Konfigurieren mindestens eines Parameters des Schäumprozesses und/oder durch Initiieren des Schäumprozesses, wobei der mindestens eine Parameter aus Folgendem ausgewählt wird: einer Gaskonzentration, einem Mischungsverhältnis des Gasgemisches, einer Auswahl der Flüssigkeitszusammensetzung, einem Mischungsverhältnis der Agenslösung, einer Konzentration der Agenslösung in dem Mikroschaum und einem Schäumprofil (204), b. Bereitstellen mindestens eines grafischen Elements (201) als Teil der Benutzerschnittstelle (200) zum Auswählen oder Konfigurieren des mindestens einen Parameters, c. Bereitstellen mindestens eines grafischen Steuerelements (202) zum Anweisen des Computerprogramms, insbesondere eines grafischen Steuerelements (202) zum Abbrechen des Computerprogramms und/oder eines grafischen Steuerelements (202) zum Fortsetzen des Computerprogramms und/oder eines grafischen Steuerelements (202) zum Zurückgehen um einen Schritt in dem Computerprogramm, d. Bereitstellen mindestens eines grafischen Abschnitts (203) als Teil der Benutzerschnittstelle (200), der mindestens ein instruierendes Bild (205) und/oder mindestens ein informierendes Bild (206) zum Anleiten oder Informieren eines Benutzers zeigt.
Computerprogramm nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Schäumprofil (204) mindestens einen der folgenden Parameter umfasst: - Profilname und -beschreibung, - Namen des Schaumbildners, des Verdünnungsmittels und der Gase, - Liste der kompatiblen Kartuschen, - verfügbare Auswahl der Agens-Eingangskonzentration, - gültiger Bereich der Agens-Eingangskonzentration, - Volumen des in die Kartusche einzuspritzenden Agens, - verfügbare Auswahl der Agenskonzentration im Schaum, - verfügbare Auswahl von Gasverhältnissen, - detaillierte Anweisungen zur Herstellung des Mikroschaums, - Grenze der Frischhaltung des Mikroschaums nach der Herstellung, - Verfallsdatum/Verwendungsdauer der Kartusche.