-
Das
technische Gebiet der vorliegenden Erfindung ist dasjenige der nadellosen
Spritzen, die für das
intradermale, subkutane oder intramuskuläre Spritzen von verschiedenen
pulverförmigen
Wirkstoffen zur therapeutischen Verwendung für die Human- oder die Veterinärmedizin
verwendet werden.
-
Genauer
gesagt, bezieht sich die Erfindung auf eine nadellose Spritze, die
einen Gasgenerator verwendet, der dazu bestimmt ist, eine Druckwelle
zu erzeugen, um die Wirkstoffteilchen auszustoßen. Eine zerreißbare Abdeckfolie,
die in den Weg der Gase eingesetzt ist, ermöglicht es, den Schwellendruckpegel
zu erhalten, der es ermöglicht,
die Teilchen mit einer ausreichend großen Geschwindigkeit auszustoßen. Tatsächlich erzeugt
das in der Spritze stattfindende plötzliche Freisetzen der Gase
eine Stoßwelle,
und es ist diese Welle, die die Teilchen trägt und beschleunigt, um sie
dann auszustoßen. Die
Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass die ursprünglich vom
Hauptausstoßkreislauf
der Spritze isolierten Teilchen zunächst in den Weg der Gase gebracht
werden, kurz bevor sie von der Stoßwelle auf die Haut des Patienten
geblasen werden.
-
Die
durch Erzeugung eines Stoßes
zum Mitreißen
der festen Teilchen des Wirkstoffs arbeitenden nadellosen Spritzen
gibt es bereits, und sie waren Gegenstand mehrerer Patente. Man
kann insbesondere das Patent WO 94/24263 erwähnen, das eine nadellose Spritze
beschreibt, die durch Freisetzung einer Druckgasreserve arbeitet,
um die festen Teilchen des Wirkstoffs anzutreiben. In diesem Patent
ist es eines der Hauptmerkmale, dass die Teilchen permanent im Gasweg
zwischen zwei aufblasbaren Membranen gehalten werden. Es ist nie
vorgesehen, die Teilchen außerhalb
des hauptsächlichen
Teilchenausstoßkreislaufs
zu lagern. Es sollte auch das Patent WO 99/01169 erwähnt werden,
das sich auf eine nadellose Spritze bezieht, die mit einer Kapsel arbeitet,
die dazu bestimmt ist, den Wirkstoff zu enthalten, und die aus zwei
gekoppelten Elementen besteht, von denen eines beweglich ist. Unter
der Wirkung der Ankunft der Druckgase verschiebt sich das bewegliche
Elemente der Kapsel und erzeugt so einen Durchlass durch die Kapsel.
Der Wirkstoff wird dann durch die Druckgase in diesen Durchlass
getrieben und anschließend
auf die Haut des Patenten geblasen. In diesem Patent wird der Wirkstoff
immer im Weg der Gase gehalten, und die Erzeugung des Durchlasses
für das
Austreten des Wirkstoffs erfolgt durch die Verschiebung eines der
das Rückhaltesystem
für die
Teilchen bildenden Elemente entlang der Achse der Spritze.
-
Es
gibt außerdem
Vorrichtungen, wie zum Beispiel diejenige, die im Patent
US 5 478 744 beschrieben
ist, die es ermöglichen,
Zellkulturen mit inerten oder biologisch aktiven Teilchen zu bombardieren,
und deren Funktionsprinzip auf der Freisetzung eines Druckgases
in einem Rohr beruht, das seitlich mit Teilchen gespeist werden
kann. Es muss aber gesagt werden, dass dies Laborvorrichtungen sind,
die zwar leistungsfähig,
aber schwer und Platz raubend sind, und deren Merkmale nicht direkt
auf einen leichten Gegenstand von geringer Größe, wie zum Beispiel eine nadellose
Spritze, umgesetzt werden können.
-
Die
erfindungsgemäße nadellose
Spritze ist in der Lage, feste Teilchen eines Wirkstoffs durch Wirkung
eines Stoßes
auszustoßen,
der von einem Druckgas erzeugt wird, indem sie die beiden folgenden
Schritte ermöglicht:
zunächst
werden die Teilchen, die sich in außerhalb des Ausstoßrohrs angeordneten
Sitzen befinden, in das Rohr freigesetzt, und dann läuft die
Stoßwelle
durch das Rohr und reißt
die bereits in Bewegung befindlichen Teilchen mit sich. Somit verfügt die erfindungsgemäße nadellose
Spritze über
ein Antriebssystem für
die Teilchen, das Platz sparend, wirkungsvoll und leistungsfähig ist und
es gleichzeitig vermeidet, die Teilchen permanent im Weg der Gase
zu halten. Auf diese Weise sind die Wirkstoffteilchen isoliert und
absolut unzugänglich,
wodurch die Zuverlässigkeit
der Spritze verstärkt
wird. Da außerdem
die Teilchen vor dem Durchgang der Stoßwelle frei in das Ausstoßrohr geblasen
werden, ist die Gefahr, parasitäre
Fragmente auszustoßen,
die zum Beispiel von Membranen zum Zurückhalten der Teilchen des Wirkstoffs
stammen, gleich Null.
-
Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine nadellose Spritze,
wie sie im Anspruch 1 definiert ist. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße nadellose
Spritze besonders geeignet für
das Spritzen eines pulverförmigen
oder in Form eines trockenen Pulvers vorliegenden Wirkstoffs. Das
Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen nadellosen
Spritze ist es, die Ankunft der Wirkstoffteilchen im Ausstoßrohr zu
ermöglichen,
kurz bevor der von den Gasen im Rohr erzeugte Stoß sie mitreißt. Eine
solche Spritze hat ihre beste Wirkung, wenn der Zeitintervall zwischen
dem Moment, in dem die Teilchen in das Ausstoßrohr freigesetzt werden und
dem Moment, in dem die Stoßwelle
auf sie einwirkt, kurz ist, d.h. in der Größenordnung von einer Millisekunde
oder einiger Millisekunden.
-
In
dem Moment, in dem sie geblasen werden, müssen nämlich die Teilchen noch in
der Spritze in der dispergierten Phase in Form einer mehr oder weniger
homogenen "Wolke" vorliegen, ohne
dass sie schon die Zeit gehabt haben, sich durch einfache Schwerkraft
erneut zu verbinden. Diese Bedingung ist notwendig, um ein gleichmäßiges Spritzen
zu gewährleisten,
ohne unabsichtlich bestimmte Auftreffzonen auf der Haut zu bevorzugen.
Vorzugsweise ist der Gasgenerator ein pyrotechnischer Generator,
der eine pyrotechnische Ladung und eine Zündvorrichtung aufweist. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
die Zündvorrichtung eine
Schlagvorrichtung und einen Zünder,
die in der pyrotechnischen Industrie üblicherweise verwendet werden.
Es ist aber auch möglich,
die pyrotechnische Ladung durch andere Mittel zu zünden, und
insbesondere diejenigen, die entweder einen piezoelektrischen Kristall
oder ein rauflächiges
Element oder sogar eine Batterie verwenden. Die erfindungsgemäße nadellose
Spritze kann auch mit einem Gasgenerator arbeiten, der aus einer
Druckgasreserve besteht. Vorteilhafterweise befindet sich der Auslöser an einem
der Enden der Spritze in Form eines Druckknopfs, um sein Ergreifen
und seine Betätigung
zu erleichtern.
-
Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung befinden sich die Teilchen in mindestens einem nicht
entfernbaren Sitz außerhalb des
Kanals des Rohrs, wobei jeder Sitz von dem Kolben verschlossen wird,
der im Rohr positioniert ist, wobei der Kolben sich unter der Wirkung
der Gase verschieben kann, um jeden Sitz zu öffnen und die Teilchen in das
Rohr freizusetzen. Vorteilhafterweise ermöglicht es eine Antriebseinrichtung,
die vom Kolben freigesetzten Teilchen ausgehend von ihrem Sitz in
das Rohr zu stoßen.
Da es das Ziel ist, die größtmögliche Menge
von in der Spritze vorhandenem Wirkstoff zu spritzen, ist es unbedingt
notwendig, das vollständige
Leeren aller Sitze zu gewährleisten,
damit alle Teilchen sich in einer Stellung befinden, in der sie
ausgestoßen
werden können.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Antriebseinrichtung durch Entnahme von Gas
mit Hilfe mindestens eines Rohransatzes hergestellt, der die Zone
der Kammer, die sich in der Nähe
des Gasgenerators befindet, mit den Sitzen der Teilchen verbindet,
und vorzugsweise gibt es ebenso viele Rohransätze wie Sitze von Teilchen.
Auf diese Weise stützt
sich die Einrichtung für
den Antrieb der Teilchen auf eine vorher existierende Energiequelle,
die keinen erhöhten
Platzbedarf aufgrund einer zusätzlichen,
isolierten und autonomen Vorrichtung aufweist. Vorteilhafterweise
sind die Teilchen im Endbereich jedes Rohransatzes gegen den Kolben
angeordnet. Ge nauer gesagt, sind die Teilchen in einem Raum angeordnet,
der einerseits vom Kolben und andererseits von einer dünnen Querfolie
begrenzt wird, die sich im Rohransatz befindet. Diese Folie kann
zum Beispiel aus einer aufblasbaren Membran sehr geringer Dicke,
die keinem Druck von mehr als 10 Bar standhalten kann, oder auch
aus einer porösen
Membran bestehen.
-
Gemäß einer
anderen Ausführungsform
werden die Teilchen in ihrem Sitz zwischen dem Kolben und einer
vorgespannten Feder blockiert, so dass, wenn der Kolben die Sitze
nicht mehr verschließt, jede
Feder sich entspannt und die Teilchen in das Rohr antreibt. Vorzugsweise
besteht der Kolben aus einem zylindrischen Hohlkörper, dessen Seitenwand mindestens
eine Öffnung
aufweist. Vorzugsweise gibt es ebenso viele Öffnung wie Sitze für Teilchen, und
die Sitze sind gleichmäßig um das
Rohr verteilt, indem sie fluchtend ausgerichtet und regelmäßig beabstandet
sind. Vorteilhafterweise besitzt das Rohr eine Vorrichtung zum Halten
und Positionieren des Kolbens, die sich zwischen dem Kolben und
dem Ende des Rohrs befindet, durch das die Teilchen ausgestoßen werden.
Vorzugsweise ist die Haltevorrichtung so gestaltet, dass sie den
von den Gasen bewegten Kolben in einer Stellung stoppt, in der jede Öffnung seiner
Seitenwand mit jedem Sitz von Teilchen in Übereinstimmung gelangt. Unter
der Wirkung des von den Gasen erzeugten Drucks verschiebt sich so
der Kolben, um sich in einer Stellung zu blockieren, die es den
Teilchen ermöglicht,
in einen Abschnitt des Rohrs einzudringen. Vorzugsweise besitzt
der Kolben eine querliegende Abdeckfolie und ist so im Rohr angeordnet,
dass die Abdeckfolie sich stromaufwärts vor den Öffnungen
befindet, und die Abdeckfolie ist so bemessen, dass sie einem Schwellendruck
nachgibt, der von den Gasen erreicht wird, wenn der Kolben von der
Haltevorrichtung gestoppt wird. Chronologisch unterscheidet der
Betrieb einer Spritze gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform zwei
Phasen: die erste, während
der der Kolben sich verschiebt und sich gegen die Haltevorrichtung
blockiert, wodurch es möglich
wird, die Teilchen in das Rohr freizusetzen, und die zweite, die
kurz nach der ersten auftritt und während der der Druck der Gase im
zwischen dem Gasgenerator und der Abdeckfolie befindlichen Raum
ansteigt, bis er einen Schwellwert erreicht, der das Durchstoßen der
Abdeckfolie bewirkt. Die plötzliche
Freisetzung der Druckgase durch das Reißen der Abdeckfolie erzeugt
eine Druckwelle, die einer Stoßwelle
gleichgesetzt werden kann. Die so in das Ausstoßrohr geschickte Welle versetzt
die in Form einer Wolke vorliegenden Teilchen in Bewegung, die mit
hoher Geschwindigkeit ausgestoßen werden.
Vorteilhafterweise besteht die Haltevorrichtung aus einem Ring,
der im Inneren des Rohrs befestigt ist. Tatsächlich soll das die Haltevorrichtung bildende
Bauteil als Anschlag für
den Kolben dienen, darf die Teilchen aber nicht am Durchgang hindern. Dieses
Bauteil muss gelocht sein und kann zum Beispiel auch die Form eines
Quergitters haben.
-
Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird das Rohr von einem Querkanal durchquert, in dem
der Kolben angeordnet ist, der einen massiven Teil und einen die
Teilchen enthaltenden, hohlen Teil aufweist, und der Kolben, der
im Querkanal angeordnet ist, um ursprünglich das Rohr mit seinem
massiven Teil zu verschließen,
kann sich mit Hilfe einer Schubeinrichtung so weit entlang des Querkanals
verschieben, bis sein hohler Teil in der Verlängerung des Rohrs positioniert ist.
Vorzugsweise wird die Schubeinrichtung durch Entnahme von Gas mit
Hilfe eines Rohransatzes erhalten, der die Zone der Kammer, die
sich in der Nähe
des Gasgenerators befindet, mit dem Querkanal verbindet. In gleicher
Weise wie für
die erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben, beruht die Schubeinrichtung des Kolbens,
und somit der Teilchen, auf einer vorher existierenden Energiequelle,
die es ermöglicht,
Platz zu sparen und gleichzeitig besonders leistungsfähig zu sein.
Vorteilhafterweise verfügt
der Querkanal über
ein Blockiermit tel, um den Kolben in einer Position zu halten, in der
sein hohler Teil sich in kontinuierlicher Verlängerung des Rohrs befindet.
Zunächst
verschiebt sich also der Kolben unter der Wirkung der Gase, um die Wirkstoffteilchen
in das Rohr freizusetzen und sie zu befreien. Vorzugsweise wird
der die Teilchen enthaltende, hohle Teil des Kolbens ursprünglich von
der Wand des Querkanals verschlossen. Vorteilhafterweise besitzt
der hohle Teil des Kolbens eine Abdeckfolie, so dass der Kolben
während
seiner Bewegung seinen hohlen Teil öffnet, um die Teilchen in das Rohr
zu bringen, und die Abdeckfolie ist dazu bestimmt, jenseits eines
Schwellendrucks nachzugeben, um die Teilchen auszustoßen. Vorteilhafterweise
befindet sich die Abdeckfolie stromaufwärts vor den Teilchen bezüglich der
Ausbreitungsrichtung der Gase in der Spritze, damit sie bricht und
eine Stoßwelle
erzeugt, kurz bevor sie mit den bereits in Bewegung befindlichen
Teilchen interagiert. Wenn der Kolben sich verschoben hat und vom
Blockiermittel des Querkanals blockiert wird, weist so die Spritze
nacheinander und kontinuierlich den Gasgenerator, eine Expansionskammer
für die
Brenngase, die von der Abdeckfolie des Kolbens begrenzt wird, die
Abdeckfolie, die befreiten Wirkstoffteilchen, und schließlich das
Ausstoßrohr
für die
Teilchen auf. Wenn der Schwellendruck von den Gasen erreicht wird,
gibt die Abdeckfolie nach, und der so erzeugte Stoß beschleunigt
abrupt die befreiten Teilchen, die sich bezüglich der Bewegung der Gase
stromabwärts
hinter der Abdeckfolie befinden, und stößt sie zur Haut des Patienten
hin aus. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung kann der Kolben auch die Form einer ursprünglich dichten
Untereinheit haben, bei der insbesondere der hohle Teil mittels
zweier lösbarer
Zungen verschlossen wird. Für
diese Konfiguration ermöglicht
es die Verschiebung des Kolbens im Querkanal, eine der beiden Zungen
zu entfernen, um vorher die Teilchen in das Rohr freizusetzen, während die
andere Zunge als Abdeckfolie wirkt. Die Zunge kann auch zerrissen
werden, da es das Hauptziel ist, eine Öffnung zu erzeugen, um das
Befreien und die Freiset zung der Teilchen in das Rohr vor der Beschleunigung
durch die Stoßwelle
zu ermöglichen. Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung besteht die Schubeinrichtung aus einer Feder. Vorteilhafterweise
ist die Feder zwischen dem teilchentransportierenden Kolben, der
gegen einen lösbaren
Anschlag blockiert ist, und einem der Enden des Querkanals vorgespannt.
Vorzugsweise bewirkt die Betätigung
des Auslösers
einerseits das Entfernen des lösbaren
Anschlags, wodurch die Verschiebung des Kolbens unter der Wirkung
der sich entspannenden Feder ermöglicht
wird, und andererseits die Aktivierung des Gasgenerators, um die
Ankunft der Gase im Ausstoßrohr
zu bewirken. Diese beiden Aktionen sind voneinander entkoppelt und
müssen mit
einem sehr geringen Zeitabstand auftreten, um ein homogenes Spritzen
der befreiten Teilchen zu gewährleisten.
-
Die
erfindungsgemäßen nadellosen
Spritzen profitieren von den mit einem durch Stoß verursachten Betrieb verbundenen
Vorteilen, insbesondere bezüglich
der Ausstoßgeschwindigkeit
der Teilchen, und gewährleisten
gleichzeitig einen zuverlässigen Halt
der Teilchen im Lagermodus.
-
Außerdem erlaubt
die große
Variationsmöglichkeit
der pyrotechnischen Zusammensetzungen, die die Energiequelle der
Spritzen bilden können, eine
große
Verwendungsvielfalt, indem sie es ermöglicht, die Parameter des "Antriebs" der Spritze an den zu
behandelnden Fall anzupassen.
-
Wenn
der Schub der Teilchen in das Ausstoßrohr durch Entnahme von Brenngasen
gewährleistet
wird, und wenn der Gasgenerator eine pyrotechnische Ladung von sehr
geringer Größe enthält, ist
schließlich
die nadellose Spritze mit einem sehr leistungsfähigen, aber Platz sparenden
Betriebsmechanismus ausgestattet, der ihr einen besonders deutlichen
funktionellen Charakter verleiht.
-
Nachfolgend
werden mehrere bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
-
1 ist
ein Prinzipschema einer erfindungsgemäßen nadellosen Spritze im axialen
Längsschnitt,
bei der die Teilchen sich in mindestens zwei unlösbaren Sitzen befinden, die
außerhalb
des Kanals des Ausstoßrohrs
angeordnet sind.
-
2 ist
ein Schema des Rückhaltesystems der
Teilchen der Spritze aus 1 im axialen Längsschnitt.
-
3 ist
eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen nadellosen
Spritze im axialen Längsschnitt,
die noch nicht funktioniert hat und deren Teilchen sich in sechs
unlösbaren
Sitzen befinden, die außerhalb
des Ausstoßrohrs
angeordnet sind.
-
4 ist
eine vergrößerte Ansicht
der Spritze der 3 im axialen Längsschnitt,
nachdem sie funktioniert hat.
-
5 ist
eine Ansicht einer erfindungsgemäßen nadellosen
Spritze im axialen Teillängsschnitt, bei
der die Teilchen in einem in einem Querkanal befindlichen Kolben
angeordnet sind, wobei die Spritze noch nicht funktioniert hat.
-
6 stellt
die Spritze der 5 dar, aber nachdem sie funktioniert
hat.
-
7 ist
ein Schema des Rückhaltesystems der
Teilchen der Spritze der 5 und 6 im axialen
Längsschnitt.
-
In 1 weist
eine nadellose Spritze 1 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nacheinander einen pyrotechnischen Gasgenerator 2,
eine Expansionskammer 3, ein Haltesystem für die Teilchen
und ein Ausstoßrohr 4 der Teilchen
auf, das dazu bestimmt ist, gegen die Haut des zu behandelnden Patienten
in Anlage zu kommen.
-
Der
pyrotechnische Gasgenerator 2 weist eine Zündvorrichtung
für eine
pyrotechnische Ladung 5 auf, die eine Schlagvorrichtung
und einen Zünder 6 verwendet.
Die Schlagvorrichtung, die von einem Druckknopf 7 ausgelöst wird,
weist eine Feder 8 und einen länglichen Schlagbolzen 9 auf,
der mit einem Zündstift 10 versehen
ist. Der Schlagbolzen 9 wird von mindestens einer Haltekugel 11 blockiert, die
zwischen dem Schlagbolzen 9 und einem zylindrischen Hohlkörper 12 eingeklemmt
ist, in dem sich der Schlagbolzen 9 bewegen kann. Der Zünder 6 und die
pyrotechnische Ladung 5 von im Wesentlichen zylindrischer
Form befinden sich im zylindrischen Hohlkörper 10 stromabwärts hinter
dem Schlagbolzen 9. Die pyrotechnische Ladung 5,
die sich im Hohlkörper 12 befindet,
hat eine ebene kreisförmige Fläche, die
auf einen freien Raum der Spritze mündet, der die Expansionskammer 3 für die Gase
bildet, die von der Verbrennung der pyrotechnischen Ladung 5 stammen.
-
In 2 wird
diese Kammer 3 von im Wesentlichen zylindrischer Form an
ihrem Ende, das dem von der pyrotechnischen Ladung 5 gebildeten gegenüberliegt,
von einem Kolben 13 begrenzt, der aus einem zylindrischen
Hohlkörper
mit geradem Querschnitt besteht, von dem ein Ende frei ist und das
andere von einer Abdeckfolie 14 verschlossen wird, die
jenseits eines Schwellendrucks in der Kammer 3 reißen kann.
-
Genauer
gesagt, ist es die ebene Abdeckfolie 14 des Kolbens 13,
die die Länge
der Kammer 3 begrenzt. Der zylindrische Hohlkörper des
Kolbens 13 besitzt zwei einander diametral gegenüberliegende Öffnungen 15a, 15b.
Der Kolben 13 ist in der Spritze 1 so positioniert,
dass sein freies Ende sich auf der Seite des Ausstoßrohrs 4 befindet,
und die Abdeckfolie 14 ist stromaufwärts vor dem freien Ende bezüglich der
Ausbreitungsrichtung der von der Verbrennung der pyrotechnischen
Ladung 5 stammenden Gase angeordnet. Die äußere Seitenwand
des Kolbens 13 steht mit der inneren Seitenwand eines Kanals 16 in
Kontakt, der die Kammer 3 verlängert, wobei der Kanal 16 selbst
von der Rohrleitung des Ausstoßrohrs 4 verlängert wird.
Die Kammer 3, der Zwischenkanal 16 und das Ausstoßrohr 4 sind
zylindrisch, wobei die Kammer 3 und die Rohrleitung des Rohrs 4 den
gleichen Durchmesser haben und der Zwischenkanal 16 einen
größeren Durchmesser
hat. Diese drei Elemente, die kontinuierlich hintereinander liegen,
werden von inneren Schultern begrenzt, die ihren Durchmesserunterschied
markieren. Zwei Rohransätze 17a, 17b,
die in der Dicke der Spritze 1 und parallel zur Achse der
Kammer 3 angeordnet sind, verbinden je die Kammer 3 mit
dem Zwischenkanal 16. Genauer gesagt, beginnt jeder Rohransatz 17a, 17b in
der Kammer 3 in einer Zone sehr nahe der pyrotechnischen
Ladung 5, und endet in etwa im mittleren Teil des Zwischenkanals 16.
Der Kolben 13, der sich im Kanal 16 befindet,
wird gegen die Innenschulter blockiert, die die Grenze zwischen der
Kammer 3 und dem Zwischenkanal 16 markiert, und
sein zylindrischer Hohlkörper
verschließt
das Ende der beiden Rohransätze 17a, 17b,
das in den Kanal 16 mündet,
so dass die beiden Öffnungen 15a, 15b sich
zwischen der Abdeckfolie 14 und dem Teil des zylindrischen
Hohlkörpers
des Kolbens 13 befinden, der die beiden Rohransätze 17a, 17b verschließt. Diese
beiden Rohransätze 17a, 17b,
die parallel zur Achse der Kammer 3 liegen, weisen je einen Knick
auf, der es ihnen ermöglicht,
ein kleines Endsegment 19a, 19b aufzuweisen, das
in den Kanal 16 senkrecht zu seiner Achse mündet. Der
Wirkstoff, pulverförmig
oder in Form eines trockenen Pulvers, füllt jedes der beiden kleinen
Segmente 19a, 19b der Rohransätze 17a, 17b in
einem Raum 18, der einerseits von der Seitenwand des Kolbens 13 und
andererseits von einer porösen
Membran 20a, 20b begrenzt wird, die quer in jedem
Rohransatz 17a, 17b angeordnet ist.
-
Das
Ausstoßrohr 4 für die Wirkstoffteilchen hat
den gleichen Durchmesser wie die Kammer 3 und kann vorteilhafterweise
in einem Dämpfungswulst enden,
um den Kontakt der Spritze 1 mit der Haut des Patienten
zu erleichtern.
-
Der
Betriebsmodus dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
wie folgt.
-
Der
Benutzer positioniert die Spritze 1 so, dass das Ende des
Ausstoßrohrs 4 auf
die Haut des zu behandelnden Patienten zu liegen kommt.
-
Ein
Druck auf den Druckknopf 7 ermöglicht es einerseits dem zylindrischen
Hohlkörper 12,
sich zu verschieben, bis sein erweiterter Teil vor die Haltekugel 11 kommt,
und andererseits die Feder 8 zusammenzudrücken. Die
Kugel 11 tritt aus ihrem Sitz aus und gibt so den Schlagbolzen 9 frei,
der unter der Wirkung der sich entspannenden Feder 8 abrupt
zum Zünder 6 hin
beschleunigt wird, mit dem Zündstift 10 nach
vorne. Die Reaktion des Zünders 6 führt zum Anzünden der
pyrotechnischen Ladung 5, die Gase ausgibt, die gleichzeitig
in die Expansionskammer 3 und die beiden Rohransätze 17a, 17b eindringen. Wenn
der Druck in der Kammer 3 einen Schwellwert erreicht, verschiebt
sich der Kolben 13 linear im Zwischenkanal 16,
bis er gegen die Innenschulter in Anschlag gelangt, die die Grenze
zwischen dem Kanal 16 und dem Ausstoßrohr 4 markiert.
Diese End stellung des Kolbens 13 entspricht der Kontinuität zwischen
seinen beiden Öffnungen 15a, 15b und
dem kleinen Endsegment 19a, 19b jedes Rohransatzes 17a, 17b.
-
Ehe
der Kolben 13 in Anschlag kommt, ist der Wirkstoff eingeschlossen
und beginnt sich insbesondere aufgrund des Schubs der Gase im Ausstoßrohr 4 zu
verteilen, die sich in den Rohransätzen 17a, 17b befinden.
Sobald der Kolben 13 in Anschlag kommt, befindet sich der
Wirkstoff vollständig
in Bewegung im Ausstoßrohr 4,
während
der Druck in der Kammer 3 weiter sehr schnell ansteigt.
Wenn der Druck einen Schwellwert erreicht, gibt die Abdeckfolie 14 schließlich nach,
wodurch eine Stoßwelle
freigesetzt wird, die die Teilchen erreicht, mitreißt und beschleunigt,
die sich noch in Form einer diffusen Wolke befinden. Die Freisetzung
der Teilchen in das Rohr 4 und das Reißen der Abdeckfolie 14 müssen in einem
sehr kurzen Zeitintervall erfolgen, in der Größenordnung von einer oder einigen
Millisekunden, damit die Teilchen nicht die Zeit haben, sich wieder zusammenzufinden.
-
In
den 3 und 4 weist eine nadellose Spritze 50 gemäß einer
anderen Version der ersten Ausführungsform
der Erfindung ebenfalls einen pyrotechnischen Gasgenerator 52,
eine Expansionskammer 53, ein Haltesystem für die Teilchen
und ein Ausstoßrohr 54 für die Teilchen
auf, das dazu bestimmt ist, auf die Haut des zu behandelnden Patienten
aufgelegt zu werden.
-
Der
pyrotechnische Gasgenerator 52 weist eine Zündeinrichtung
für eine
pyrotechnische Ladung 55 auf, die eine Schlagvorrichtung
und einen Zünder 56 verwendet.
Die Merkmale der Schlagvorrichtung, die in den 3 und 4 nicht
dargestellt ist, sind die gleichen wie bei der für die erste Ausführungsform
der Erfindung beschriebenen Schlagvorrichtung. Der pyrotechnische
Generator 52, von dem ein Ende von der pyrotechnischen
Ladung 55 begrenzt wird, wird auf der Seite dieses Endes
von einem zylindrischen Hohlkörper 71 verlängert, der
selbst vom Ausstoßrohr 54 verlängert wird.
Das Ende des Körpers 71,
das sich auf der Seite des Rohrs 54 befindet, wurde unter
Bildung eines rechten Winkels nach innen umgeschlagen, so dass es
eine zentrale Öffnung aufweist,
deren Durchmesser kleiner ist als der des Körpers 71. In kontinuierlicher
Verlängerung
des Gasgenerators 52 weist der Hohlkörper 71 nacheinander
die Kammer 53 von im Wesentlichen zylindrischer Form, ein
Querfilter 80, das am Körper 71 befestigt
ist, und das Haltesystem für
die Wirkstoffteilchen auf, das ein im Wesentlichen zylindrisches,
unlösbares
hohles Bauteil 72 enthält,
das zwischen dem Filter 80 und dem umgeschlagenen Ende
des Hohlkörpers 71 blockiert
ist. Das hohle Bauteil 72 weist einen zylindrischen zentralen
Kanal mit konstantem Durchmesser auf, der von einem konvergierenden
Bereich verlängert
wird, der in das Ausstoßrohr 54 mündet. Das
freie Ende des zylindrischen zentralen Kanals mit konstantem Durchmesser
wird vom Filter 80 verschlossen. Der Außendurchmesser des Bauteils 72 ist
kleiner als der Innendurchmesser des Hohlkörpers 71, so dass
ein Raum zwischen diesen beiden Elementen frei bleibt. Das hohle
Bauteil 72 besitzt einen verbreiterten zylindrischen Sockel 73,
dessen Außenwand
mit der Innenwand des Hohlkörpers 71 in
Kontakt steht, wobei der Sockel 73 sich in Anschlag gegen
das umgeschlagene Ende des Körpers 71 befindet.
Dieses unlösbare
Bauteil 72 weist in seinem stromaufwärts liegenden Bereich eine
Reihe von ersten Öffnungen 74 (von
denen nur eine dargestellt ist) auf, die seine Seitenwand durchqueren,
und in seinem weiter stromabwärts
befindlichen Bereich sechs weitere einander diametral gegenüberliegende Öffnungen 75a, 75b,
die ebenfalls seine Seitenwand durchqueren, wobei diese einander
diametral gegenüberliegenden Öffnungen 75a, 75b dazu
bestimmt sind, die Feststoffteilchen des Wirkstoffs aufzunehmen.
Der zentrale Kanal des unlösbaren
Bauteils 72 enthält
einen Kolben 76, der durch einen zylindrischen Hohlkörper dargestellt
ist, dessen äußere Seitenwand
mit der inneren Seitenwand des Kanals in Kontakt steht, und der
ein geschlossenes Ende in Kontakt mit dem Filter 80 und ein
weiteres, offenes Ende aufweist. In einer stromaufwärts liegenden
Zone wird die Seitenwand des Kolbens 76 von einer Reihe
von Öffnungen 77 (von denen
nur eine dargestellt ist) durchquert, und in einer stromabwärts liegenden
Zone weist der Kolben 76 sechs Öffnungen 78 auf, die
ebenfalls seine Seitenwand durchqueren, wobei die Öffnungen 78 zueinander
fluchtend angeordnet und gleichmäßig auf dem
Umfang des Kolbens 76 verteilt sind. Die Länge des
Kolbens 76 ist kleiner als die Länge des zentralen Kanals des
Bauteils 72, und der Kolben 76 ist im Kanal so
angeordnet, dass sein geschlossenes Ende mit der Oberfläche des
Filters 80 in Kontakt steht. Der innere Kanal des Kolbens 76 weist
in gegenseitiger kontinuierlicher Verlängerung einen stromaufwärts liegenden
Bereich und einen stromabwärts
liegenden Bereich auf, die durch eine querliegende Abdeckfolie 79 voneinander
getrennt sind, die Reißlinien
aufweist, die es ermöglichen,
ein sternförmiges
Muster zu definieren, wobei die Abdeckfolie 79 fest mit
dem Kolben 76 verbunden ist. Die Öffnungen 77 münden im
stromaufwärts
liegenden Bereich des Kanals des Kolbens 76, und die Öffnungen 78 münden in
den stromabwärts
liegenden Bereich des Kanals. Der Raum zwischen dem zylindrischen
Hohlkörper 71 der Spritze 50 und
dem unlösbaren
zylindrischen hohlen Bauteil 72 wird zum Teil von einem
zylindrischen Bauteil 81 in Form eines Rings eingenommen,
dessen Länge
kleiner als die Länge
des Raums ist, der von dem verbreiterten Sockel 73 des
hohlen Bauteils 72 und dem Filter 80 begrenzt
wird, und der an seinem Umfang mindestens zwei geradlinige Nuten
aufweist, die parallel zueinander und zu seiner Drehsymmetrieachse
sind, um zwischen der äußeren Seitenwand
des zylindrischen Bauteils 81 und der inneren Seitenwand
des zylindrischen Hohlkörpers 71 zwei
Rohransätze 67a, 67b zu
bilden. Das ringförmige
Bauteil 81 ist gegen das Filter 80 positioniert,
was das Vorhandensein eines freien Raums 82 ermöglicht,
der einerseits von der äußeren Seitenwand
des unlösbaren
hohlen Bauteils 72 und der inneren Seitenwand des zylindrischen
Hohlkörpers 71 und
andererseits vom verbreiterten Sockel 73 des hohlen Bauteils 72 und
einem der Enden des ringförmigen
Bauteils 81 begrenzt wird. Die soeben beschriebenen verschiedenen
Bauteile sind zueinander so angeordnet, dass die Öffnungen 75a, 75b,
die zur Aufnahme der Wirkstoffteilchen bestimmt sind, einerseits
von der Seitenwand des Kolbens 76, die sich stromabwärts hinter
den Öffnungen 78 befindet,
verschlossen werden, und andererseits in den freien Raum 82 münden, der
sich zwischen dem ringförmigen
Bauteil 81 und dem verbreiterten Sockel 73 des
unlösbaren hohlen
Bauteils 72 befindet. Die Wirkstoffteilchen befinden sich
in diesen Öffnungen 75a, 75b zwischen dem
Kolben 76 und einer porösen
Membran, die bündig
an der äußeren Seitenfläche des
hohlen Bauteils 72 anliegt.
-
Vorteilhafterweise
ist eine querliegende Hilfsabdeckfolie am Ende des Ausstoßrohrs 54 angeordnet,
die an den konvergenten Bereich des zentralen Kanals des zylindrischen
hohlen Bauteils 72 angrenzt.
-
Das
Funktionsprinzip dieser zweiten Version der ersten bevorzugten Ausführungsform
der Spritze arbeitet folgendermaßen.
-
Der
Schritt, der es ermöglicht,
zum Zünden der
pyrotechnischen Ladung 55 durch den Benutzer zu gelangen,
ist strikt identisch demjenigen, der vorher für die erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wurde. Die dann durch die Verbrennung
der pyrotechnischen Ladung 55 ausgegebenen Gase dringen
zunächst
in die Kammer 53 und dann in die Rohransätze 67a, 67b ein,
um den freien Raum 82 einzunehmen, der sich zwischen dem
hohlen zylindrischen Teil 72 und dem Hohlkörper 71 befindet.
Die sich in diesem Raum 82 sammelnden Gase drücken dann
auf die poröse
Wand, die die Öffnungen 75a, 75b verschließt, in denen
sich die Wirkstoffteil chen befinden. In einem zweiten Schritt verschiebt
sich der Kolben 76 in den zentralen Kanal, bis er einerseits
seine sechs Öffnungen 78 mit
den die Teilchen enthaltenden sechs Öffnungen 75a, 75b in Übereinstimmung
bringt, um die Teilchen in den Kolben 76 freizugeben, und
andererseits seine Öffnungen 77,
die sich in seiner stromaufwärts
liegenden Zone befinden, mit den Öffnungen 74 des stromaufwärts liegenden
Bereichs des zylindrischen hohlen Bauteils 72 in Übereinstimmung
bringt, um es den Gasen zu ermöglichen,
in den stromaufwärts
liegenden Bereich des inneren Kanals des Kolbens 76 einzudringen,
wobei dieser stromaufwärts
liegende Bereich von der Abdeckfolie 79 begrenzt wird.
Der Kolben 76 endet seinen Hub, indem er gegen eine Innenschulter
des zentralen Kanals des zylindrischen hohlen Bauteils 72 in
Anschlag kommt. Chronologisch liegt bei der Verschiebung des Kolbens 76 die Phase
des in Übereinstimmung
Bringens der Öffnungen 78 mit
den die Teilchen enthaltenden Öffnungen 75a, 75b kurz
vor der Phase des in Übereinstimmung Bringens
der anderen Öffnungen 74, 77,
so dass die Teilchen bereits kurz vor dem Druckanstieg im stromaufwärts liegenden
Bereich des inneren Kanals des Kolbens 76 begonnen haben,
freigesetzt zu werden. Wenn der Druck einen Schwellwert im stromaufwärts liegenden
Bereich des Kolbens 76 erreicht, öffnet sich die Abdeckfolie 79 in
keulenförmigen
Streifen, ohne zu zerbrechen, und erzeugt eine Stoßwelle,
die die Wirkstoffteilchen mitreißt, zunächst in das Ausstoßrohr 54 und
dann zur Haut des zu behandelnden Patienten hin. Die Hilfsabdeckfolie,
die vorteilhafterweise am Anfang des Ausstoßrohrs 54 positioniert ist,
dient dazu, kurzzeitig in der Spritze 50 die Teilchen zu
halten, die aus ihren Öffnungen 75a, 75b geblasen
wurden, wobei die Abdeckfolie keinerlei Widerstandseigenschaft gegenüber der
stromaufwärts ausgegebenen
Stoßwelle
hat und sich ebenfalls in keulenförmigen Streifen öffnet.
-
In
den 5, 6 und 7 weist
eine nadellose Spritze 100 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nacheinander einen pyrotechnischen Gasgenerator 102,
eine Expansionskammer 103, ein Haltesystem für die Teilchen und
ein Ausstoßrohr 104 für die Teilchen
auf, das dazu bestimmt ist, gegen die Haut des zu behandelnden Patienten
in Auflage zu kommen. Der pyrotechnische Gasgenerator 102,
von dem nur der Umriss und die pyrotechnische Ladung 105 in
den 5 und 6 dargestellt sind und der ausgehend
von einer Schlagvorrichtung, einer pyrotechnischen Ladung 105 und
einem Zünder
funktioniert, ist in jedem Punkt identisch demjenigen, der oben
für die
erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wurde. Die pyrotechnische Ladung 105 weist
eine ringförmige
ebene Fläche
auf, die in der Expansionskammer 103 mündet. Die Expansionskammer 103 und
das Ausstoßrohr 104 haben
den gleichen Durchmesser, und ihre Grenze wird durch einen im wesentlichen
zylindrischen Querkanal 119 markiert, von dem ein Ende
eben und verschlossen ist, während das
andere, ebenfalls ebene Ende sich in einem Rohransatz 117 verlängert, der
in die Kammer 103 in einer Zone sehr nahe der pyrotechnischen
Ladung 105 und direkt stromabwärts hinter einem Querfilter 130 mündet, das
dazu bestimmt ist, die festen Teilchen zu filtern und die Gase zu
kühlen.
Der Querkanal 119 wird zum Teil von einem Kolben 113 von
im wesentlichen zylindrischer Form ausgefüllt, der in gegenseitiger Kontinuität einen
massiven Bereich 120 und einen hohlen Bereich 121 gleichen
Durchmessers aufweist, wobei der Kolben 113 entlang der
Achse des Querkanals 119 von zwei ebenen kreisförmigen Flächen begrenzt
wird. Der hohle Bereich 121 des Kolbens 113, der
dazu bestimmt ist, den pulverförmigen
Wirkstoff zu enthalten, hat eine im wesentlichen zylindrische Form
und wird entlang der Achse des Kanals 119 von einer ebenen
kreisförmigen
Fläche,
die zum massiven Bereich 120 gehört, und einer ebenen kreisförmigen Fläche begrenzt,
die eines der beiden Enden des Kolbens 113 darstellt. Außerdem weist
dieser hohle Bereich 121 auf seiner Seitenwand und in diametral
entgegengesetzten Stellungen bezüglich
der Achse des hohlen Bereichs 121, eine Abdeckfolie 114,
die jenseits eines Schwelldrucks reißen kann, und eine Öffnung 122 auf,
die den hohlen Bereich 121 einem offenen Raum gleichsetzbar macht.
-
Die
Abdeckfolie 114 sowie die Öffnung 122 haben eine
Länge entlang
der Achse des Querkanals 119, die kleiner ist als der Durchmesser
der Kammer 103, und sind fluchtend angeordnet, um die gleiche Symmetrieachse
aufzuweisen. Die Länge
des hohlen Bereichs 121, gemessen entlang seiner Symmetrieachse,
bleibt geringer als die Dicke der Seitenwand der Spritze 100,
und die Gesamtlänge
des Kolbens 113 entlang seiner Achse ist geringfügig größer als die
von der Summe der Länge
des Bereichs des Kanals 119, der im Rohrstutzen 117 endet,
und des Durchmessers der Kammer 103 dargestellte Länge. Der
Kolben 113 wird so in den Bereich des Querkanals 119,
der im Rohrstutzen 117 endet, eingedrückt, dass einerseits sein massiver
Bereich 120 die Kammer 103 perfekt vom Ausstoßrohr 104 isoliert,
indem er auf jeder Seite der Kammer 103 oder des Rohrs 104 vorsteht,
und andererseits sein hohler Bereich 121 vollständig in
dem Bereich des Kanals 119 enthalten ist, der im Rohransatz 117 endet.
Der Kolben 113 wird mit Presssitz gleitend derart in den
Kanal 119 montiert, dass die äußere Seitenwand des Kolbens 113 mit
der inneren Wand des Kanals 119 in Kontakt steht. Auf diese
Weise wird der hohle Bereich 121 des Kolbens 113 verschlossen,
da die Innenwand des Kanals 119 die Öffnung 122 schließt. Der
Kolben 113 besetzt den Kanal 119 in einer derartigen
Stellung, dass, wenn er in dem Kanal 119 in Translationsrichtung
verschoben würde,
bis sein hohler Bereich 121 die Kammer 103 und
das Ausstoßrohr 104 kontinuierlich
verlängern
würde,
ohne andere Bewegungen zu erfahren, die Abdeckfolie 114 und
die Öffnung 122 sich
senkrecht zur Achse der Kammer 103 und des Rohrs 104 befinden
würden,
und die Abdeckfolie 114 läge stromaufwärts vor der Öffnung 122 in
Bezug auf die Ausbreitungsrichtung der von der pyrotechnischen Ladung 105 kommenden
Gase. Ein Freiraum verbleibt zwischen dem Kolben 113 und
dem Boden des Bereichs des Kanals 119, in den er eingedrückt ist,
wobei dieser Raum mit dem Rohransatz 117 in Verbindung
steht. Der unbesetzte Bereich des Kanals 119, der in einem
ebenen und geschlossenen Ende endet, weist in der Nähe dieses
Endes eine Verengung 123 auf. Schließlich kann das Ausstoßrohr 104 auch
in einem Dämpfungswulst
enden, um den Kontakt der Spritze 100 auf der Haut des
Patienten zu erleichtern.
-
Der
Betriebsmodus dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung läuft folgendermaßen ab.
Der Schritt, der es ermöglicht,
zum Zünden
der pyrotechnischen Ladung 105 durch den Benutzer zu kommen,
ist identisch demjenigen, der vorher für die erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wurde. Die dann durch die Verbrennung
der pyrotechnischen Ladung 105 erzeugten Gase dringen gleichzeitig
in die Kammer 103, die vom massiven Bereich 120 des
Kolbens 113 begrenzt wird, und in den Rohransatz 117 ein.
Die Gase dringen in den freien Raum zwischen dem Kolben 113 und
dem ebenen Ende des Bereichs des Kanals 119 ein, in den
er eingedrückt
ist. In 6 dehnt sich dieser Raum unter
der Wirkung des Drucks aus, indem er den Kolben 113 verschiebt,
der sich in der Verengung 123 des Kanals 119 blockiert.
In dieser Endstellung bringt der Kolben 113 dann seinen
hohlen Bereich 121 mit der Kammer 103 und dem
Rohransatz 104 in Flucht. Mit Beginn seiner Bewegung hatte
der Kolben 113 bereits begonnen, seinen hohlen Bereich 121 zu öffnen, da
die Innenwand des Kanals 119 nicht mehr vollständig den
hohlen Bereich 121 bedeckte, wodurch die festen Teilchen
des Wirkstoffs in das Ausstoßrohr 104 freigesetzt
wurden. Wenn er von der Verengung 123 blockiert wird, fährt der
Kolben 113 fort, kurzzeitig die Kammer 103 zu verschließen, deren
Druckpegel ansteigt. Wenn dieser Druckpegel einen Schwellwert erreicht,
gibt die Abdeckfolie 114 nach, wodurch eine Stoßwelle erzeugt
wird, die die Teilchen mitreißt
und beschleunigt, die sich noch in Form einer diffusen Wolke befinden. Die
Freisetzung der Teilchen in das Rohr 104 und das Reißen der
Abdeckfolie 114 müssen
in einem sehr kurzen Zeitintervall in der Größenordnung von einigen Millisekunden
erfolgen, damit die Teilchen nicht die Zeit haben, sich wieder zusammenzufinden.