專(zhuān)利名稱(chēng)：與穿過(guò)一個(gè)壁的沖擊波發(fā)生器一起使用的無(wú)針注射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于人類(lèi)醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)的治療用的各種有效成分的皮內(nèi)、皮下或肌肉中的注射的無(wú)針注射器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1945年以來(lái)，多種注射有效成分液體的無(wú)針注射器已經(jīng)為人所知。在這些裝置中，液體有效成分由一個(gè)活塞或一個(gè)含有所述液體的軟性外套的變形推動(dòng)，穿過(guò)一個(gè)帶有至少一個(gè)孔的噴嘴，所述軟性外套與噴嘴連接。注射壓力或者通過(guò)一個(gè)原來(lái)壓縮的彈簧的膨脹得到，或者如專(zhuān)利US3,788,315所述通過(guò)一種高壓儲(chǔ)存的氣體的膨脹得到。其它皮下注射裝置使用一種發(fā)生氣體煙火的炸藥來(lái)推動(dòng)活塞，活塞推動(dòng)要注射的液體，專(zhuān)利US3,802,430描述了一種這樣的產(chǎn)生推進(jìn)氣體的技術(shù)。
為了注射干粉狀的固體有效成分，無(wú)針注射器使用不同的方法加塊所述有效成分的速度，并且需要提到描述一種無(wú)針注射器的專(zhuān)利申請(qǐng)W094/24263，這種注射器的有效成分顆粒由一種壓縮氣體穿過(guò)一個(gè)管子膨脹產(chǎn)生的高速氣流帶動(dòng)。盡管使用一個(gè)長(zhǎng)管，還會(huì)產(chǎn)生一種分散著顆粒的云，這種云可能會(huì)有微弱的生物作用。另外，還必須通過(guò)附屬裝置消除氣體噴射的雜音和噪聲?？傊?，系統(tǒng)的可靠性取決于高壓氣體儲(chǔ)存裝置的可靠性。
在另外一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，專(zhuān)利US4,945,050描述了一種實(shí)驗(yàn)儀器的原理，用涂有具有基因感染微粒的各種生物物質(zhì)的金屬微粒轟擊一種細(xì)胞培養(yǎng)液。用不同的方法把撞擊一個(gè)隔擋的拋射體的動(dòng)能傳遞給位于拋射體上或該隔擋上的顆粒，并且使這些顆粒深入到細(xì)胞培養(yǎng)液中。這個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器在真空下工作，并且使用非常重的中性微粒，以便增加(金或鎢的微粒)動(dòng)能，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生粒子云，以便達(dá)到盡可能多的細(xì)胞，這就排除了作為無(wú)針注射器的所有應(yīng)用或轉(zhuǎn)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是克服注射粉末狀有效成分的無(wú)針注射器的缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是建立一種更通用的注射器，不僅可以用于注射粉末狀的有效成分，也可以注射液體有效成分或懸浮在液體中或凝膠狀的有效成分。有效成分原始體積的改變以及深入皮膚時(shí)變細(xì)通過(guò)一種已經(jīng)在液體、凝膠和粉末中發(fā)現(xiàn)并觀(guān)察到的旋轉(zhuǎn)和聚焦作用得到。
本發(fā)明涉及一種用于注射治療用有效成分的無(wú)針注射器，注射器從上游到下游包括，一個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)、有效成分和一個(gè)使所述注射器作用于處理對(duì)象的皮膚的操作導(dǎo)管，該注射器為，一方面推進(jìn)系統(tǒng)由沖擊波發(fā)生裝置構(gòu)成，另一方面，有效成分位于一個(gè)隔擋下游面的一個(gè)一端封閉的空腔中，隔擋由操作導(dǎo)管延長(zhǎng)。實(shí)際上，隔擋有兩個(gè)相對(duì)的面，一個(gè)是上游面，位于沖擊波發(fā)生裝置一側(cè)，另一個(gè)是下游面，位于操作導(dǎo)管一側(cè)。
隔擋的上游面是基本為平面的橫向面。固定隔擋的下游面包括至少一個(gè)一端封閉的空腔。因此該空腔只在固定隔擋的下游面上有一個(gè)不通向上游面的開(kāi)口，隔擋有足夠的厚度，以抵抗沖擊波。
沖擊波發(fā)生裝置在固定隔擋的上游面產(chǎn)生一個(gè)平面沖擊波。固定隔擋的上游面上產(chǎn)生的平面沖擊波穿過(guò)隔擋傳播，并且從有效成分所在的空腔猛烈撞擊有效成分。突然加速為非常高的速度的有效成分可以重新組合成小直徑的中心噴射流，然后深入到對(duì)象的皮膚中。每個(gè)噴射流與一個(gè)空腔相對(duì)應(yīng)，并且一旦噴射流經(jīng)過(guò)相當(dāng)于幾個(gè)固定隔擋直徑的距離，其下游端就具有尖細(xì)的形狀。需要明確指出的是，如果沖擊波到達(dá)空腔時(shí)為平面沖擊波，噴射流形狀的噴射現(xiàn)象完全有效。這并不排除上游面上產(chǎn)生的沖擊波可以不是嚴(yán)格的平面，并且有輕微的彎曲，這種輕微的彎曲會(huì)在沖擊波在隔擋中傳播時(shí)消除。
這種從原來(lái)以小球形式儲(chǔ)存在一個(gè)承受沖擊波的空腔中的全部或部分成為有效成分的尖細(xì)噴射流的現(xiàn)象與具有由一個(gè)金屬葉片覆蓋的凹形下游面的炸藥爆炸產(chǎn)生的物質(zhì)噴射流類(lèi)似。這種稱(chēng)為“空心裝藥”的炸藥可以得到以大約8000米/秒的速度推進(jìn)的高溫尖鋒，這種尖鋒可以穿透厚度達(dá)1米的鐵甲。但是，本發(fā)明中建立的現(xiàn)象性質(zhì)完全不同，因?yàn)橛行С煞謱?shí)際上不應(yīng)承受高溫，并且大約600-1000米/秒的推進(jìn)速度就足以使注射穿過(guò)皮膚。與形成中心物質(zhì)噴射流的炸藥裝藥相反，炸藥不應(yīng)與要注射的材料接觸，而應(yīng)該由一個(gè)保證沖擊波良好傳播的堅(jiān)固隔擋分開(kāi)，例如，這個(gè)隔擋用鋁或鋼制成。由于注射有效成分的噴射流的速度有限，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不僅可以通過(guò)少量炸藥得到?jīng)_擊波，通過(guò)微型引爆器引爆炸藥，而且還可以通過(guò)其它方法，如一個(gè)重塊的推進(jìn)產(chǎn)生沖擊波，重塊撞擊固定隔擋的上游面。
另外，為了得到尖細(xì)噴射流，固定隔擋的每個(gè)一端封閉的空腔有一個(gè)橫截面至少等于這個(gè)空腔的整個(gè)橫截面的開(kāi)口，并且最好每個(gè)空腔具有圍繞一個(gè)與沖擊波的傳播方向平行的軸變化的形狀，以利于形成實(shí)際上在所述空腔的軸上延伸的噴射流。
例如，一個(gè)空腔可以是半球形、錐形、截錐形或由這些形狀組合而成。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施變型，多個(gè)空腔分布在隔擋的下游面上。另外，這些空腔可以有不同的形狀，并均勻分布在所述表面上。
有效成分位于空腔的底部，并且最好充滿(mǎn)整個(gè)空腔，直至與下游面的平面部分持平，例如用一個(gè)厚度薄的薄膜使有效成分保持在其中。實(shí)際上，數(shù)值模擬表明，用這種充填方式，噴射流的直徑分散最小。
固定隔擋使用的材料在沖擊波的作用下不發(fā)生鱗片剝落現(xiàn)象的材料中選擇，例如金屬。還要根據(jù)密度和聲阻抗，即傳輸沖擊波的能力進(jìn)行選擇。特別是還要根據(jù)人們希望傳達(dá)給噴射流的速度來(lái)確定。
在第一實(shí)施例中，固定隔擋上游面上的沖擊波通過(guò)一個(gè)適當(dāng)形狀的重塊撞擊所述上游面得到，通過(guò)一個(gè)附加裝置使重塊加速。所述重塊的直徑使重塊與固定隔擋之間的壓縮空氣被排出，而不會(huì)使所述重塊減速，所述重塊用適當(dāng)?shù)难b置導(dǎo)向。重塊的加速或者通過(guò)一個(gè)壓縮彈簧的膨脹，或者通過(guò)一種煙火炸藥的燃燒，或者通過(guò)壓縮氣體的膨脹進(jìn)行。
在第二實(shí)施例中，通過(guò)一個(gè)帶有煙火炸藥的沖擊波發(fā)生器在固定隔擋的上游面上產(chǎn)生平面沖擊波。另外，沖擊波發(fā)生器還包括一個(gè)鄰近上游面的炸藥片，所述炸藥片通過(guò)一個(gè)微型引爆器點(diǎn)狀引爆，或者在炸藥片的整個(gè)面積上引爆。炸藥片的直徑基本等于固定隔擋的直徑，并且包括幾十毫克炸藥，如TNT或高速爆炸的復(fù)合炸藥。
操作導(dǎo)管的長(zhǎng)度使有效成分在向皮膚注射期間聚集成尖細(xì)的噴射流。另外，操作導(dǎo)管的長(zhǎng)度為固定隔擋直徑的1-8倍，最好為固定隔擋直徑的2-5倍。
另外，操作導(dǎo)管包括一個(gè)緩沖系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化成一個(gè)一端靠在處理對(duì)象的皮膚上的環(huán)形軟墊，或者形成一個(gè)帶有內(nèi)彈簧的套管式操作導(dǎo)管。
本發(fā)明很好地解決了提出的問(wèn)題，例如對(duì)一個(gè)直徑5毫米，厚度2毫米的隔擋，當(dāng)使用尖穹形、半球形或錐形空腔時(shí)，還可以得到直徑等級(jí)為0.12-1.6毫米之間的噴射流，但在錐形空腔的情況下，有效成分的下游面最好為平面，并且直徑不超過(guò)3-4毫米。
對(duì)于一個(gè)直徑5毫米、厚度3毫米并具有半徑1毫米半球形空腔的隔擋，用一個(gè)直徑3毫米、厚度1毫米的炸藥片就可以得到最大直徑0.7毫米并且噴射速度為630米/秒的噴射流。
根據(jù)本發(fā)明的噴射裝置尋求的主要效果是一種稱(chēng)為“空心裝藥”的衰減效果，表現(xiàn)為形成要注射材料的顆粒組成的尖細(xì)噴射流，噴射流沿其軸被激發(fā)，具有非常高的速度，使噴射流得到很大的穿透力。噴射流的特征，即它的形狀、長(zhǎng)度、分散度和移動(dòng)速度取決于平面波發(fā)生器的性質(zhì)和位置、作為隔擋的零件的組成材料和顆粒所在的下游面空腔的幾何形狀。在一個(gè)更小的規(guī)模上，顆粒在每個(gè)空腔中形成的體積的整體形狀也起一定作用。
另外，在煙火炸藥的作用下，隔擋雖然已經(jīng)變形，但仍然固定在注射器中它的原始位置上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，面對(duì)同樣的刺激，隔擋移動(dòng)，但仍被圈閉在注射器中，不會(huì)被排出。
操作導(dǎo)管最好由一個(gè)空心柱形體構(gòu)成，它的截面鄰近隔擋的下游面構(gòu)成的截面，它的軸與所述面垂直。對(duì)這個(gè)導(dǎo)管進(jìn)行特殊控制，以便優(yōu)化實(shí)現(xiàn)與所述面垂直撞擊的條件。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，顆粒在每個(gè)空腔中形成一個(gè)粉末堆。這些顆粒通過(guò)毛細(xì)作用、靜電作用、表面粘滯狀態(tài)或覆蓋每個(gè)空腔的薄膜保持在空腔中。總之可以使用各種附著方法，條件是不影響形成噴射流的地方。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，通過(guò)一種流動(dòng)的、粘稠的或凝膠狀的液體使顆粒互相連接。對(duì)于這種液體，有效成分的顆?？梢曰蛘咛幱趹腋顟B(tài)，或者處于溶解狀態(tài)。
另外，起動(dòng)器可以是一個(gè)通過(guò)撞擊引起微型引爆器起動(dòng)的按鈕。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、輕便，并且體積小。實(shí)際上，在聚能裝藥模型上形成噴射流的技術(shù)可以從一個(gè)牽涉很多零件的裝置以非常高的速度噴射高濃度的顆粒，零件用輕質(zhì)材料制成，并且零件之間以簡(jiǎn)單的方式布置。
另外，快速確定尺寸可以使裝置適應(yīng)較大范圍的情況，特別是噴射流的截面、分散度、長(zhǎng)度、速度和要排出噴射流的數(shù)量。
另外，由于有效成分不通過(guò)氣體膨脹發(fā)生運(yùn)動(dòng)，因此沒(méi)有雜音。也沒(méi)有與氣體膨脹到外部有關(guān)的噪聲，只有重塊撞擊到隔擋上或注射器內(nèi)的煙火炸藥起作用時(shí)才會(huì)發(fā)出聲音。


下面將參照?qǐng)D1詳細(xì)描述本發(fā)明，該圖為一個(gè)本發(fā)明注射器的局部剖視圖，可以用于描述兩種沖擊波發(fā)生器。
具體實(shí)施例方式
圖1示出注射器10使用前的視圖，注射器10的下游端仍由一個(gè)密封塞15封閉，保證操作導(dǎo)管8內(nèi)部無(wú)菌。
根據(jù)圖1，操作導(dǎo)管8延長(zhǎng)到起動(dòng)管1內(nèi)，并且從下游到上游有一個(gè)螺紋環(huán)16，保證把一個(gè)固定隔擋4緊固在一個(gè)導(dǎo)向肩部上，這個(gè)肩部有一個(gè)中心開(kāi)口，一個(gè)由一個(gè)根據(jù)敏感炸藥片組成的沖擊波發(fā)生裝置3位于其中，炸藥片上有一個(gè)可以撞擊激發(fā)的微型引爆器。一個(gè)重塊9可以在操作導(dǎo)管8的內(nèi)延長(zhǎng)線(xiàn)中滑動(dòng)，重塊9包括一個(gè)在下游端的撞針和一個(gè)保持槽，三個(gè)位于該延長(zhǎng)部分的徑向鉆孔中的球11嵌在保持槽中。球11靠在起動(dòng)管1的內(nèi)表面上，并且使空心撞擊重塊9固定不動(dòng)，重塊9上面有一個(gè)壓縮在重塊9與起動(dòng)管1的底部之間的彈簧3，起動(dòng)管1通過(guò)一個(gè)與操作導(dǎo)管8接觸的下內(nèi)肩保持在原始位置。
粉末狀有效成分充填位于隔擋4的下游面上的半橢球形空腔中，并且用一個(gè)固定在隔擋4上并且用螺紋環(huán)16卡住的薄膜保持有效成分。
工作時(shí)，在去掉塞子15并使操作導(dǎo)管8的無(wú)覆蓋端與選擇用于注射有效成分的皮膚區(qū)域接觸后，壓起動(dòng)管1，以壓縮彈簧13，直至起動(dòng)管1的內(nèi)槽12達(dá)到三個(gè)球11處，三個(gè)球徑向分開(kāi)，并釋放空心撞擊重塊9，重塊9的下游尖端撞擊微型引爆器，使與固定隔擋4的上游面5接觸的炸藥片爆炸。由此產(chǎn)生的平面沖擊波到達(dá)空腔7，并同時(shí)使薄膜破裂，并且按照接近于聚能裝藥中建立的旋轉(zhuǎn)和聚焦現(xiàn)象噴射有效成分。空心重塊9、彈簧13和材料14具有緩沖爆炸后部影響的作用，并且操作導(dǎo)管8的緩沖系統(tǒng)2減輕前面的壓縮作用，這種環(huán)形壓縮的感覺(jué)很大部分掩蓋了有效成分穿透表皮和真皮而造成的疼痛感覺(jué)。
根據(jù)可以參照同一個(gè)圖進(jìn)行描述的一個(gè)實(shí)施例，平面沖擊波不是由與具有一端封閉的空腔7的隔擋4接觸的炸藥產(chǎn)生。這個(gè)未出示的變型需要使用一個(gè)實(shí)心的重塊，通過(guò)一個(gè)柱形打擊錘延長(zhǎng)到下游，打擊錘可以嵌在把炸藥和引爆器取出后得到的鏜孔中，使其可以直接撞擊固定隔擋4。在這個(gè)變型中，彈簧13沒(méi)有用，并且應(yīng)該用一個(gè)可用外部方法起動(dòng)的氣體煙火發(fā)生器來(lái)代替材料14，起動(dòng)管1與操作導(dǎo)管8完全連成一體，并且在三個(gè)球11處包括一個(gè)可變形的內(nèi)套。工作時(shí)，氣體煙火發(fā)生器的起動(dòng)保證起動(dòng)管與重塊之間的小室壓力上升，直到施加在該重塊上的壓力導(dǎo)致三個(gè)球部分深入到有韌性的內(nèi)套中，并釋放該重塊，重塊的打擊錘保證打擊固定隔擋4并產(chǎn)生一個(gè)平面沖擊波，沖擊波可以使原來(lái)以球狀儲(chǔ)存在一端封閉的空腔7中的有效成分形成尖細(xì)的噴射流。
權(quán)利要求
1.用于注射有效成分的無(wú)針注射器(10)，它從上游到下游包括一個(gè)推進(jìn)系統(tǒng)、有效成分及作用在處理對(duì)象的皮膚上的操作導(dǎo)管(8)，其特征在于，一方面，推進(jìn)系統(tǒng)由一個(gè)沖擊波發(fā)生裝置(3)組成，另一方面，有效成分位于一個(gè)由操作導(dǎo)管(8)延長(zhǎng)的隔擋(4)的下游面(6)的至少一個(gè)一端封閉的空腔(7)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)針注射器，其特征在于，隔擋(4)有一個(gè)基本為平面的橫向上游面(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無(wú)針注射器，其特征在于，沖擊波發(fā)生器(3)在固定隔擋(4)的上游面(5)上產(chǎn)生一個(gè)平面沖擊波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)針注射器，其特征在于，每個(gè)一端封閉的空腔(7)有一個(gè)橫截面至少等于這個(gè)空腔(7)的整個(gè)橫截面的開(kāi)口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4的無(wú)針注射器，其特征在于，每個(gè)空腔(7)具有圍繞一個(gè)與沖擊波的傳播方向平行的軸變化的形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4的無(wú)針注射器，其特征在于，多個(gè)空腔分布在所述隔擋(4)的下游面(6)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的無(wú)針注射器，其特征在于，固定隔擋(4)的上游面(5)上的沖擊波通過(guò)一個(gè)撞擊所述隔擋的重塊產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的無(wú)針注射器，其特征在于，固定隔擋(4)的上游面(5)上的沖擊波發(fā)生器(3)具有煙火炸藥。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的無(wú)針注射器，其特征在于，操作導(dǎo)管(8)的長(zhǎng)度為固定隔擋(4)的直徑的1-8倍，最好為2-5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的無(wú)針注射器，其特征在于，操作導(dǎo)管(8)包括一個(gè)緩沖系統(tǒng)(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)針注射器,用于以治療為目的進(jìn)行有效成分的皮內(nèi)、皮下和肌肉注射。特別是,本發(fā)明的無(wú)針注射器(10)包括:推進(jìn)系統(tǒng)、有效成分和操作導(dǎo)管(8),其主要特征在于,推進(jìn)系統(tǒng)由一個(gè)沖擊波發(fā)生裝置(3)組成,并且有效成分位于由操作導(dǎo)管(8)延長(zhǎng)的隔擋(4)的下游面(6)的至少一個(gè)一端封閉的空腔(7)中。這樣,有效成分以尖細(xì)噴射流的形式高速排出。
文檔編號(hào)A61M5/30GK1361704SQ00810389
公開(kāi)日2002年7月31日 申請(qǐng)日期2000年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者帕特里克·亞歷山大, 皮埃爾·布呂內(nèi), 布麗日特·卡諾, 克洛德·米勒 申請(qǐng)人:克魯斯杰克特公司