CN1361704A - 与穿过一个壁的冲击波发生器一起使用的无针注射器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无针注射器,用于以治疗为目的进行有效成分的皮内、皮下和肌肉注射。特别是,本发明的无针注射器(10)包括:推进系统、有效成分和操作导管(8),其主要特征在于,推进系统由一个冲击波发生装置(3)组成,并且有效成分位于由操作导管(8)延长的隔挡(4)的下游面(6)的至少一个一端封闭的空腔(7)中。这样,有效成分以尖细喷射流的形式高速排出。

Description

与穿过一个壁的冲击波发生器一起 使用的无针注射器

技术领域

本发明涉及用于人类医学或兽医的治疗用的各种有效成分的皮内、皮下或肌肉中的注射的无针注射器领域。

背景技术

1945年以来，多种注射有效成分液体的无针注射器已经为人所知。在这些装置中，液体有效成分由一个活塞或一个含有所述液体的软性外套的变形推动，穿过一个带有至少一个孔的喷嘴，所述软性外套与喷嘴连接。注射压力或者通过一个原来压缩的弹簧的膨胀得到，或者如专利US3,788,315所述通过一种高压储存的气体的膨胀得到。其它皮下注射装置使用一种发生气体烟火的炸药来推动活塞，活塞推动要注射的液体，专利US3,802,430描述了一种这样的产生推进气体的技术。

为了注射干粉状的固体有效成分，无针注射器使用不同的方法加块所述有效成分的速度，并且需要提到描述一种无针注射器的专利申请W094/24263，这种注射器的有效成分颗粒由一种压缩气体穿过一个管子膨胀产生的高速气流带动。尽管使用一个长管，还会产生一种分散着颗粒的云，这种云可能会有微弱的生物作用。另外，还必须通过附属装置消除气体喷射的杂音和噪声。总之，系统的可靠性取决于高压气体储存装置的可靠性。

在另外一个技术领域，专利US4,945,050描述了一种实验仪器的原理，用涂有具有基因感染微粒的各种生物物质的金属微粒轰击一种细胞培养液。用不同的方法把撞击一个隔挡的抛射体的动能传递给位于抛射体上或该隔挡上的颗粒，并且使这些颗粒深入到细胞培养液中。这个实验仪器在真空下工作，并且使用非常重的中性微粒，以便增加(金或钨的微粒)动能，因为会产生粒子云，以便达到尽可能多的细胞，这就排除了作为无针注射器的所有应用或转化。

发明内容

本发明的目的之一是克服注射粉末状有效成分的无针注射器的缺点。本发明的另一个目的是建立一种更通用的注射器，不仅可以用于注射粉末状的有效成分，也可以注射液体有效成分或悬浮在液体中或凝胶状的有效成分。有效成分原始体积的改变以及深入皮肤时变细通过一种已经在液体、凝胶和粉末中发现并观察到的旋转和聚焦作用得到。

本发明涉及一种用于注射治疗用有效成分的无针注射器，注射器从上游到下游包括，一个推进系统、有效成分和一个使所述注射器作用于处理对象的皮肤的操作导管，该注射器为，一方面推进系统由冲击波发生装置构成，另一方面，有效成分位于一个隔挡下游面的一个一端封闭的空腔中，隔挡由操作导管延长。实际上，隔挡有两个相对的面，一个是上游面，位于冲击波发生装置一侧，另一个是下游面，位于操作导管一侧。

隔挡的上游面是基本为平面的横向面。固定隔挡的下游面包括至少一个一端封闭的空腔。因此该空腔只在固定隔挡的下游面上有一个不通向上游面的开口，隔挡有足够的厚度，以抵抗冲击波。

冲击波发生装置在固定隔挡的上游面产生一个平面冲击波。固定隔挡的上游面上产生的平面冲击波穿过隔挡传播，并且从有效成分所在的空腔猛烈撞击有效成分。突然加速为非常高的速度的有效成分可以重新组合成小直径的中心喷射流，然后深入到对象的皮肤中。每个喷射流与一个空腔相对应，并且一旦喷射流经过相当于几个固定隔挡直径的距离，其下游端就具有尖细的形状。需要明确指出的是，如果冲击波到达空腔时为平面冲击波，喷射流形状的喷射现象完全有效。这并不排除上游面上产生的冲击波可以不是严格的平面，并且有轻微的弯曲，这种轻微的弯曲会在冲击波在隔挡中传播时消除。

这种从原来以小球形式储存在一个承受冲击波的空腔中的全部或部分成为有效成分的尖细喷射流的现象与具有由一个金属叶片覆盖的凹形下游面的炸药爆炸产生的物质喷射流类似。这种称为“空心装药”的炸药可以得到以大约8000米/秒的速度推进的高温尖锋，这种尖锋可以穿透厚度达1米的铁甲。但是，本发明中建立的现象性质完全不同，因为有效成分实际上不应承受高温，并且大约600-1000米/秒的推进速度就足以使注射穿过皮肤。与形成中心物质喷射流的炸药装药相反，炸药不应与要注射的材料接触，而应该由一个保证冲击波良好传播的坚固隔挡分开，例如，这个隔挡用铝或钢制成。由于注射有效成分的喷射流的速度有限，已经发现不仅可以通过少量炸药得到冲击波，通过微型引爆器引爆炸药，而且还可以通过其它方法，如一个重块的推进产生冲击波，重块撞击固定隔挡的上游面。

另外，为了得到尖细喷射流，固定隔挡的每个一端封闭的空腔有一个横截面至少等于这个空腔的整个横截面的开口，并且最好每个空腔具有围绕一个与冲击波的传播方向平行的轴变化的形状，以利于形成实际上在所述空腔的轴上延伸的喷射流。

例如，一个空腔可以是半球形、锥形、截锥形或由这些形状组合而成。

根据一个实施变型，多个空腔分布在隔挡的下游面上。另外，这些空腔可以有不同的形状，并均匀分布在所述表面上。

有效成分位于空腔的底部，并且最好充满整个空腔，直至与下游面的平面部分持平，例如用一个厚度薄的薄膜使有效成分保持在其中。实际上，数值模拟表明，用这种充填方式，喷射流的直径分散最小。

固定隔挡使用的材料在冲击波的作用下不发生鳞片剥落现象的材料中选择，例如金属。还要根据密度和声阻抗，即传输冲击波的能力进行选择。特别是还要根据人们希望传达给喷射流的速度来确定。

在第一实施例中，固定隔挡上游面上的冲击波通过一个适当形状的重块撞击所述上游面得到，通过一个附加装置使重块加速。所述重块的直径使重块与固定隔挡之间的压缩空气被排出，而不会使所述重块减速，所述重块用适当的装置导向。重块的加速或者通过一个压缩弹簧的膨胀，或者通过一种烟火炸药的燃烧，或者通过压缩气体的膨胀进行。

在第二实施例中，通过一个带有烟火炸药的冲击波发生器在固定隔挡的上游面上产生平面冲击波。另外，冲击波发生器还包括一个邻近上游面的炸药片，所述炸药片通过一个微型引爆器点状引爆，或者在炸药片的整个面积上引爆。炸药片的直径基本等于固定隔挡的直径，并且包括几十毫克炸药，如TNT或高速爆炸的复合炸药。

操作导管的长度使有效成分在向皮肤注射期间聚集成尖细的喷射流。另外，操作导管的长度为固定隔挡直径的1-8倍，最好为固定隔挡直径的2-5倍。

另外，操作导管包括一个缓冲系统，该系统可以简化成一个一端靠在处理对象的皮肤上的环形软垫，或者形成一个带有内弹簧的套管式操作导管。

本发明很好地解决了提出的问题，例如对一个直径5毫米，厚度2毫米的隔挡，当使用尖穹形、半球形或锥形空腔时，还可以得到直径等级为0.12-1.6毫米之间的喷射流，但在锥形空腔的情况下，有效成分的下游面最好为平面，并且直径不超过3-4毫米。

对于一个直径5毫米、厚度3毫米并具有半径1毫米半球形空腔的隔挡，用一个直径3毫米、厚度1毫米的炸药片就可以得到最大直径0.7毫米并且喷射速度为630米/秒的喷射流。

根据本发明的喷射装置寻求的主要效果是一种称为“空心装药”的衰减效果，表现为形成要注射材料的颗粒组成的尖细喷射流，喷射流沿其轴被激发，具有非常高的速度，使喷射流得到很大的穿透力。喷射流的特征，即它的形状、长度、分散度和移动速度取决于平面波发生器的性质和位置、作为隔挡的零件的组成材料和颗粒所在的下游面空腔的几何形状。在一个更小的规模上，颗粒在每个空腔中形成的体积的整体形状也起一定作用。

另外，在烟火炸药的作用下，隔挡虽然已经变形，但仍然固定在注射器中它的原始位置上。根据本发明的另一个实施例，面对同样的刺激，隔挡移动，但仍被圈闭在注射器中，不会被排出。

操作导管最好由一个空心柱形体构成，它的截面邻近隔挡的下游面构成的截面，它的轴与所述面垂直。对这个导管进行特殊控制，以便优化实现与所述面垂直撞击的条件。

根据本发明的第一实施例，颗粒在每个空腔中形成一个粉末堆。这些颗粒通过毛细作用、静电作用、表面粘滞状态或覆盖每个空腔的薄膜保持在空腔中。总之可以使用各种附着方法，条件是不影响形成喷射流的地方。

根据本发明的第二实施例，通过一种流动的、粘稠的或凝胶状的液体使颗粒互相连接。对于这种液体，有效成分的颗粒可以或者处于悬浮状态，或者处于溶解状态。

另外，起动器可以是一个通过撞击引起微型引爆器起动的按钮。

根据本发明的装置的优点是设计简单、轻便，并且体积小。实际上，在聚能装药模型上形成喷射流的技术可以从一个牵涉很多零件的装置以非常高的速度喷射高浓度的颗粒，零件用轻质材料制成，并且零件之间以简单的方式布置。

另外，快速确定尺寸可以使装置适应较大范围的情况，特别是喷射流的截面、分散度、长度、速度和要排出喷射流的数量。

另外，由于有效成分不通过气体膨胀发生运动，因此没有杂音。也没有与气体膨胀到外部有关的噪声，只有重块撞击到隔挡上或注射器内的烟火炸药起作用时才会发出声音。

附图说明

下面将参照图1详细描述本发明，该图为一个本发明注射器的局部剖视图，可以用于描述两种冲击波发生器。

具体实施方式

图1示出注射器10使用前的视图，注射器10的下游端仍由一个密封塞15封闭，保证操作导管8内部无菌。

根据图1，操作导管8延长到起动管1内，并且从下游到上游有一个螺纹环16，保证把一个固定隔挡4紧固在一个导向肩部上，这个肩部有一个中心开口，一个由一个根据敏感炸药片组成的冲击波发生装置3位于其中，炸药片上有一个可以撞击激发的微型引爆器。一个重块9可以在操作导管8的内延长线中滑动，重块9包括一个在下游端的撞针和一个保持槽，三个位于该延长部分的径向钻孔中的球11嵌在保持槽中。球11靠在起动管1的内表面上，并且使空心撞击重块9固定不动，重块9上面有一个压缩在重块9与起动管1的底部之间的弹簧3，起动管1通过一个与操作导管8接触的下内肩保持在原始位置。

粉末状有效成分充填位于隔挡4的下游面上的半椭球形空腔中，并且用一个固定在隔挡4上并且用螺纹环16卡住的薄膜保持有效成分。

工作时，在去掉塞子15并使操作导管8的无覆盖端与选择用于注射有效成分的皮肤区域接触后，压起动管1，以压缩弹簧13，直至起动管1的内槽12达到三个球11处，三个球径向分开，并释放空心撞击重块9，重块9的下游尖端撞击微型引爆器，使与固定隔挡4的上游面5接触的炸药片爆炸。由此产生的平面冲击波到达空腔7，并同时使薄膜破裂，并且按照接近于聚能装药中建立的旋转和聚焦现象喷射有效成分。空心重块9、弹簧13和材料14具有缓冲爆炸后部影响的作用，并且操作导管8的缓冲系统2减轻前面的压缩作用，这种环形压缩的感觉很大部分掩盖了有效成分穿透表皮和真皮而造成的疼痛感觉。

根据可以参照同一个图进行描述的一个实施例，平面冲击波不是由与具有一端封闭的空腔7的隔挡4接触的炸药产生。这个未出示的变型需要使用一个实心的重块，通过一个柱形打击锤延长到下游，打击锤可以嵌在把炸药和引爆器取出后得到的镗孔中，使其可以直接撞击固定隔挡4。在这个变型中，弹簧13没有用，并且应该用一个可用外部方法起动的气体烟火发生器来代替材料14，起动管1与操作导管8完全连成一体，并且在三个球11处包括一个可变形的内套。工作时，气体烟火发生器的起动保证起动管与重块之间的小室压力上升，直到施加在该重块上的压力导致三个球部分深入到有韧性的内套中，并释放该重块，重块的打击锤保证打击固定隔挡4并产生一个平面冲击波，冲击波可以使原来以球状储存在一端封闭的空腔7中的有效成分形成尖细的喷射流。

Claims (10)

1.用于注射有效成分的无针注射器(10)，它从上游到下游包括：一个推进系统、有效成分及作用在处理对象的皮肤上的操作导管(8)，其特征在于，一方面，推进系统由一个冲击波发生装置(3)组成，另一方面，有效成分位于一个由操作导管(8)延长的隔挡(4)的下游面(6)的至少一个一端封闭的空腔(7)中。

2.根据权利要求1的无针注射器，其特征在于，隔挡(4)有一个基本为平面的横向上游面(5)。

3.根据权利要求1或2的无针注射器，其特征在于，冲击波发生器(3)在固定隔挡(4)的上游面(5)上产生一个平面冲击波。

4.根据权利要求1的无针注射器，其特征在于，每个一端封闭的空腔(7)有一个横截面至少等于这个空腔(7)的整个横截面的开口。

5.根据权利要求1或4的无针注射器，其特征在于，每个空腔(7)具有围绕一个与冲击波的传播方向平行的轴变化的形状。

6.根据权利要求1或4的无针注射器，其特征在于，多个空腔分布在所述隔挡(4)的下游面(6)上。

7.根据权利要求1-3之一的无针注射器，其特征在于，固定隔挡(4)的上游面(5)上的冲击波通过一个撞击所述隔挡的重块产生。

8.根据权利要求1-3之一的无针注射器，其特征在于，固定隔挡(4)的上游面(5)上的冲击波发生器(3)具有烟火炸药。

9.根据上述权利要求之一的无针注射器，其特征在于，操作导管(8)的长度为固定隔挡(4)的直径的1-8倍，最好为2-5倍。

10.根据权利要求9的无针注射器，其特征在于，操作导管(8)包括一个缓冲系统(2)。

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