CN101022842A - 利用两种同心的高能材料工作的无针型注射装置 - Google Patents

Abstract

本发明的技术领域涉及一种预先注满的并且一次性使用的无针型注射器。该注射器利用气体发生器进行工作，并且用于皮内，皮下和肌肉注射。本发明涉及一种无针型注射装置(1)，该无针型注射装置(1)包括烟火气体发生器(2)、至少一个活塞(13，14)、液体有效成分(9)的存储器、以及注射喷嘴(11)。该装置的主要特征在于，所述发生器(2)含有烟火药(4)，该烟火药(4)由被第二外围高能材料包围的中央高能材料组成，这两种高能材料具有不同的燃烧速率。

Description

利用两种同心的高能材料工作的无针型注射装置

本发明的技术领域涉及一种预先注满的一次性使用的无针型注射器，该注射器利用气体发生器进行工作，并用于向生物体的皮内、皮下和肌肉注射用于人类或兽类医学的治疗用途的液体有效成分。

对于本发明的注射装置，其液体有效成分或多或少地含有粘性液体，或液体混合物，或凝胶体。该有效成分可以是溶解于用于注射的适合溶剂中的固体。它也可以是在适合的液体中处于或多或少呈浓缩态的悬浮物中的粉末状固体。为避免阻塞，成分的粒度必须适合于导管的直径。

用于这种类型的注射器的烟火药(charge pyrotechnique)的应用已经是公知的，并已成为多个专利的主题。为举例说明，可以美国专利US 2,322,244作为例子，该专利涉及在空弹(cartouche àblanc)的基础上工作的无针型皮下注射器。与药筒相接触的待注射液体在由燃烧气体产生的压力的作用下从注射器中排出。另一个专利文件WO 98/31409描述了一种皮下注射系统，该系统包括由爆炸物或火药构成的烟火药。这种注射器的独特特点在于，它被设计用于调整与将液体有效成分排出的动力学有关的问题，但这种调整并不是针对作用于烟火成分的特性，而是通过使其呈现出一定的几何形状来实现，这种几何形状使得该形状特别限定出了相邻的装有排气口的气体膨胀室。与液体有效成分极为邻近的烟火药直接并立即作用在所述成分上以赋予其很高的初始速度，并同时使气体进入到主腔室和邻近的腔室。然后施加到有效成分上的压力降低，并固定在足以使所述有效成分渗入病人皮肤的几乎恒定值上。邻近腔室能够调节这个压力。美国专利文件US 2,704,542涉及一种利用一股液体进行注射的方法。该方法并不特别需要烟火药，但包括一种用于控制压力分布的装置。实现这一目的的方法取决于由两部分组成的活塞的滑行运动，该活塞由位于中空柱体内的具有小横截面的中央柱体构成。首先，上游压力致使中央柱体产生小幅度的位移，以向待排出的液体施加短暂却非常强的冲力，而后整个活塞发生位移，从而在合适的压力下继续排出所述液体，以确保液体良好的渗入。

为了控制压力分布而不必改变注射器的几何特性，在专利文件FR 2 807946中提出了一种装配有气体发生器的无针型注射器，该注射器包含由慢燃火药和快燃火药的混合物组成的烟火药。快燃火药确保压力的急剧上升，以便为有效成分提供足以穿透人体的速度，并且选择慢燃火药来确保皮肤被刺破后的注射深度。美国专利申请文件US 2002/0161329同样提到了在注射装置内使用两种火药，所述火药具有不同的燃烧特性。

通过对比得出，在现有技术中，没有这样一种含有由中央高能材料和外围高能材料组成的烟火药的无针型注射器，而且这两种高能材料具有不同的燃烧速率。通过这种方式，可以是一整块或具有若干颗粒的烟火药能够使这两类高能材料的几何分布保持大致均匀，因而使根据本发明的注射装置在对于压力分布的控制中具有很高的可靠性和再现性。烟火药的特定几何形状源于已经很好地加以证实、并能够很好地加以控制的简单的生产方法。

在说明书的其余部分中，术语“高能材料”包含了所有能够燃烧的烟火物质，无论是火药或粒状炸药、燃料、或者甚至是炸药。

本发明的主题是一种无针型注射装置，该无针型注射装置包括烟火气体发生器，至少一个活塞，液体有效成分的存储器和注射喷嘴，其特征在于，所述发生器包括由中央高能材料组成的烟火药，该中央高能材料被第二外围高能材料所围绕，这两种高能材料具有不同的燃烧速率。

优选地，该气体发生器包括用于引起外围高能材料燃烧的点火系统，采用这种方式燃烧，即燃烧面首先从烟火药的外围燃烧到其中心。

利用这种类型的烟火药和这种类型的点火系统，并取决于为这两种高能材料挑选的合成物，可以设想在注射喷嘴出口处的作为时间函数的压力分布的多样性。

根据本发明的第一优选实施例，外围高能材料是从燃烧非常慢的合成物中选出的，以便于其产生烟火的时间相对于中央高能材料的燃烧具有或长或短的时间延迟。

根据本发明的第二优选实施例，外围高能材料是从燃烧非常快的合成物中选出的，以便所述材料的燃烧能够瞬间产生可刺破皮肤的高强度的压力峰值。

用于根据本发明的注射装置的点火系统，具有常规的并得到很好验证的性能，而且该点火系统可能需要，例如，或者是用于电流流动的热金属线，或者是可利用电学或撞击触发的冲击器。

由于这两种具有不同燃烧特性的高能材料，这种类型的烟火药的成分能够引起成对的燃烧方式，这种方式导致注射喷嘴出口处的压力变化至少呈现两种截然不同的阶段，从而能够解决一旦皮肤被刺破后出现的成对的问题，一是使有效成分通过皮肤渗入人体，二是控制注射深度。

有利地，外围高能材料呈固态，以使得它形成中央高能材料的包裹层。

优选地，这两种高能材料相互接触，以便燃烧面能够从一种高能材料传递到另一种高能材料。

有利地，该中央高能材料的整个外表面均与外围高能材料的内表面相接触。

根据本发明的第一优选实施例，烟火药是由若干颗粒组成的粉末，每个颗粒由被外围高能材料包围的中央高能材料组成，这两种高能材料具有不同的燃烧速率。

有利地，气体发生器包含由粉末组成的单独的一种烟火药，且该外围高能材料的燃烧速率大于中央高能材料的燃烧速率。这样，在燃烧开始时，压力快速增加并达到阈值，接着，一旦中央高能材料开始燃烧，在压力稳定在低于前述阈值的预定水平之前，一直降低。初始的压力阈值使得有效成分能够刺穿待治疗病人的皮肤，而在随后阶段中获取的压力使有效成分能够渗入到病人皮肤的给定深度上。相反，可以选取燃烧速率低于中央高能材料的燃烧速率的外围高能材料，以便其燃烧相对于中央高能材料的燃烧能发生烟火延迟。

根据本发明的第二优选实施例，气体发生器由两种粉末的混合物形成，每种粉末具有若干颗粒，其中，一种粉末由单独的一种高能材料组成，另一种粉末由被外围高能材料包围的中央高能材料组成，每种材料具有不同的燃烧速率。

有利地，由两种不同高能材料组成的粉末由精加工操作(procédédelissage)制得。该精加工是通过扩散来渗入化学试剂，该化学试剂改变了高能材料的成分，进而改变其能级和燃烧速率。

根据本发明的一个优选实施例，所述粉末通过涂层操作(procédéd′enrobage)制得。该涂层操作是在高能材料的周围沉积出一层已知厚度的高能或惰性材料薄膜，该高能或惰性材料具有受控的燃烧特性，例如燃烧速率。

根据本发明的第三优选实施例，该烟火药由单块(monolithique)构成。所述单块能够呈例如为圆柱形，并具有呈推进块几何形状的中央通道，该推进块是在大型动力装置中制得的。

根据本发明的另一优选变型例，该中央高能材料呈液态，且外围高能材料呈固态。液态高能材料可例如为苯甲酸苄酯。

根据本发明的一个优选实施例，中央高能材料呈凝胶态，且该外围高能材料呈固态。呈凝胶态的高能材料可以例如为苯甲酸苄酯。

有利地，由呈液态或凝胶态的中央高能材料和呈固态的外围高能材料构成的烟火药是通过封装(encapsulage)工序制得的。

该封装工序包括产生包裹固态，液态或凝胶态材料的由高能或惰性产物形成的壳。

根据本发明的一个优选实施例，该中央高能材料由包含至少一个颗粒的粉末组成，并且该外围高能材料由三硝基甲烷组成。

有利地，三硝基甲烷含有增塑剂(plastifiant)，稳定剂和硝化纤维。

优选地，该粉末是基于硝化纤维的均匀粉末。

有利地，该粉末含有硝化甘油。

优选地，三硝基甲烷构成用于粉末颗粒的封闭外壳。

一方面，三硝基甲烷用作该粉末的容器，以便于粉末在发生器内的集中，另一方面，由于三硝基甲烷容易受到触发而燃烧，并且由于其燃烧的高速性，它能够促进粉末的点燃。

根据本发明的无针型注射装置具有如下优点：能够很好地确保液体有效成分全部注入体内，使用简单的操作装置，占用很小的空间，既不需要特定的部件，加工或附加费用，也不需要修改所述注射器的主体的几何形状。

而且，用于根据本发明的注射装置所包含的烟火药的成分可以是多种多样的，这意味着采用所有可行的结构能够得到各种各样的压力分布。最后，对于由烟火药结合广为证实的点火系统进行燃烧所产生的效果可进行完好控制，意味着根据本发明的无针型注射器是非常可靠和安全的。

图1是根据本发明所述的无针型注射装置的纵轴截面。

图2是随着时间变化在喷嘴出口处的压力变化的简化曲线图，该压力变化是由单独的一种粉末(seule poudre)燃烧产生的，在该粉末中，外围高能材料的燃烧速率低于中央高能材料的燃烧速率。

图3是随着时间变化在喷嘴出口处的压力变化的简化曲线图，该压力变化是由单独的一种粉末燃烧产生的，在该粉末中，外围高能材料的燃烧速率高于中央高能材料的燃烧速率。

参照图1，根据本发明的无针型注射器1包括由起爆器3和烟火药4构成的烟火气体发生器2，具有预压缩弹簧5和冲击器6的点火系统10，燃烧室7，包括待注射的液体有效成分9的含有液体的柱体8，以及注射喷嘴11。液体9的柱体包括由两个塞头13、14封闭的玻璃管12，在两个塞头之间的是待注射的所述液体有效成分9。根据本发明的注射器1配备有由顶罩15和弹簧16形成的触发系统，该弹簧16在所述顶罩15的位移作用下能够压缩。

根据本发明的无针型注射器1的操作方式如下。

注射器以这一方式固定，即将喷嘴11抵靠在待治疗病人的皮肤上。

施加在顶罩15上的压力导致所述顶罩15发生移位，在压缩了的弹簧16的作用下所述顶罩15的位移受到抑制。超出所述顶罩15的压低阈值，点火系统10被启动，从而导致预压缩弹簧5的放松，并进而导致连接在弹簧5上的冲击器6的突然位移。所述冲击器6撞击设定在燃烧状态的起爆器3，促使烟火药4燃烧。所述烟火药4燃烧所释放的气体使燃烧室7的压力增加，从而引起液柱8的移位。与喷嘴11距离最近的下游塞头14进入到为这一目的设置的空间1 7中，同时距离燃烧室最近的上游塞头13继续移动，向待注射的液体9施加压力。于是所述液体9通过位于喷嘴11内、并通过被下游塞头14释放出的注射通道18流出。注射继续进行，直到下游塞头13与上游塞头14相接触。

下面的非限定性例子说明了涉及烟火药4的本发明的主要特性。

例1

烟火药由单独的一种粉末组成，并且所述外围高能材料的燃烧速率低于中央高能材料的燃烧速率。作为时间函数的处于喷嘴位置的压力分布的典型示意图示于图2。在第一阶段，外围高能材料的燃烧导致压力的轻微增加。在第二阶段，由于中央高能材料的燃烧，使得压力急剧增加。最后，压力缓慢减小。

例2

烟火药由单独的一种粉末组成，并且外围高能材料的燃烧速率大于中央高能材料的燃烧速率。作为时间函数的处于喷嘴位置的压力分布的典型示意图示于图3。在第一阶段，由于外围高能材料的燃烧，使得压力急剧增加。在第二阶段，压力逐步增加，最后，所述压力缓慢减小。

能够用于根据本发明的无针型注射装置的许多现有的烟火合成物都能满足使得在喷嘴出口处的压力分布具有很宽的变化范围，因而许多现有的烟火合成物均能够用于很多种不同的结构中。

Claims (18)

1.一种无针型注射装置(1)，所述无针型注射装置(1)包括烟火气体发生器(2)，至少一个活塞(13，14)，液体有效成分(9)的存储器，和注射喷嘴(11)，所述烟火气体发生器(2)包含由具有不同燃烧速率的两种高能材料组成的烟火药，其特征在于，两种高能材料中的一种位于中央，并被另一种处于外围的高能材料所包围，而且所述中央高能材料的整个外表面均与外围高能材料的内表面相接触。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外围高能材料呈固态。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述两种高能材料相互接触。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟火药是由若干颗粒组成的粉末，每个颗粒由被外围高能材料包围的中央高能材料组成，所述两种高能材料具有不同的燃烧速率。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述气体发生器(2)包含由粉末组成的单独的一种烟火药，且所述外围高能材料的燃烧速率大于所述中央高能材料的燃烧速率。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体发生器(2)由两种粉末的混合物形成，每种粉末具有若干颗粒，所述一种粉末由单独的一种高能材料组成，所述另一种粉末由被外围高能材料包围的中央高能材料组成，所述外围高能材料和所述中央高能材料具有不同的燃烧速率。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述粉末由精加工操作制得。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述粉末通过涂层操作制得。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述烟火药由单块构成。

10.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中央高能材料呈液态。

11.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述中央高能材料呈凝胶态。

12.如权利要求10和11中任意一项所述的装置，其特征在于，所述烟火药是通过封装工序制得。

13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中央高能材料由包含至少一个颗粒的至少一种粉末组成，并且所述外围高能材料由三硝基甲烷组成。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述三硝基甲烷含有增塑剂、稳定剂和硝化纤维。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述粉末是基于硝化纤维的均匀粉末。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述粉末含有硝化甘油。

17.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述三硝基甲烷构成粉末的封闭外壳。

18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体发生器(2)包含用于启动外围高能材料点燃的点火系统(10)。

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