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Das
technische Gebiet der Erfindung betrifft die nadellosen Spritzen,
die für
subkutane oder intramuskuläre
Injektionen verschiedener pulvriger oder in Form von trockenen Pulvern
vorliegenden Wirkstoffen zu therapeutischen Zwecken in der Human- oder
Veterinärmedizin
verwendet werden.
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Genauer
bezieht die Erfindung sich auf eine nadellose Spritze, die einen
Gasgenerator einsetzt, der dazu bestimmt ist, eine Druckwelle zu
erzeugen, um die Wirkstoffteilchen auszustoßen. Eine durchschlagbare Abdeckfolie,
die im Weg der Gase angeordnet ist, ermöglicht es, den Druckpegel-Schwellwert
zu erhalten, der es ermöglicht,
die Teilchen mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit auszustoßen. Tatsächlich erzeugt
die plötzliche
Freisetzung der Gase in der Spritze einen thermodynamischem Stoß, und es
ist die Stoßwelle,
die die Teilchen trägt und
beschleunigt, um sie aus der Spritze auszustoßen. Die Besonderheit der Erfindung
liegt darin, dass die nadellose Spritze mit einer pyrotechnischen
Ladung als thermodynamische Energiequelle zum Ausstoßen der
festen Teilchen arbeitet, wobei diese pyrotechnische Ladung eng
mit der Geometrie des Ausstoßrohrs
und seiner Abmessung verbunden ist.
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Die
nadellosen Spritzen, die durch Freisetzung eines Druckgases arbeiten,
um feste Wirkstoffteilchen auszustoßen, waren bereits Gegenstand mehrerer
Patente. Es kann insbesondere die Patentanmeldung WO 94/24263 erwähnt werden,
die eine nadellose Spritze beschreibt, die durch Freisetzung einer
Gasreserve arbeitet, um die festen Wirkstoffteilchen mitzureißen, die
ursprünglich
zwischen zwei aufblasbaren Quermembranen angeordnet sind, die im
Ausstoßrohr
der Teilchen positioniert sind, aber eine solche platzraubende Vorrichtung
bereitet Schwierigkeiten bei der Entwicklung und ermöglicht nur
schwer die Erzeugung einer wirksamen Stoßwelle, da keine Wärmewirkung
mit dem Gasdruck kombiniert werden kann.
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Dagegen
wurden bereits nadellose Spritzen entwickelt, die eine pyrotechnische
Ladung zum Ausstoß eines
Wirkstoffs einsetzen, aber nur für
flüssige Wirkstoffe
und nicht für
pulvrige Wirkstoffe, wobei keine Stoßwellenrohrwirkung entsteht,
da die Gase nur einen Kolben verschieben, der auf die auszustoßende Flüssigkeit
einwirkt.
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Zum
Beispiel beschreibt das Patent
US
2 322 244 einen nadellosen Injektor zur subkutanen Injektion,
der ausgehend von einer Platzpatrone arbeitet, deren Zünden vom
Aufschlag eines Kolbens bewirkt wird, der durch die Entspannung
einer Feder beschleunigt wird. Da die auszustoßende Flüssigkeit mit der Patrone in
Kontakt steht, wird sie unter der Wirkung des von den Verbrennungsgasen
erzeugten Drucks aus dem Injektor ausgestoßen.
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Das
Patent
US 4 089 334 bezieht
sich seinerseits auf einen nadellosen Injektor, der mit einer pyrotechnischen
Ladung versehen ist, deren Zünden von
einer Primärladung
gewährleistet
wird, die selbst durch Aufschlag einer steifen Stange initiiert
wird, die durch die Entspannung einer Feder in Bewegung versetzt
wird. Die von der pyrotechnischen Ladung emittierten Gase dehnen
sich in einer hinteren Kammer aus und versetzen einen Kolben in
Bewegung, dessen Verschiebung das Ausstoßen des zu spritzenden flüssigen Produkts
hervorruft.
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Da
diese beiden Patente sich auf nadellose Injektoren beziehen, die
zum Ausstoß des
Wirkstoffs in flüssiger
Form bestimmt sind, haben die von der pyrotechnischen Ladung emittierten
Gase nur eine Schubfunktion ähnlich
der eines Kolbens. Diese Patente betonen nie die Erzeugung einer
Stoßwelle
zur Beschleunigung von festen Teilchen.
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Allgemein
müssen
nadellose Spritzen Platz sparend, wirksam und zuverlässig sein,
und müssen einfach
an den zu behandelnden Fall anpassbar sein, zum Beispiel bezüglich der
Eindringtiefe der Wirkstoffteilchen. Die Verwendung von sehr energetischen
pyrotechnischen Ladungen in einer nadellosen Spritze, verbunden
mit einer kalibrierten Abdeckfolie, kann diese Anforderungen erfüllen. Im
Vergleich mit einer klassischen Druckgas-Reserve kann nämlich eine
pyrotechnische Ladung in der Spritze in sehr kurzer Zeit einen sehr
hohen Druckpegel erzeugen, was die beiden zur Erzeugung einer Stoßwelle notwendigen
Bedingungen sind, und es wurde gefunden, dass es einerseits aufgrund
der Ausdehnung der pyrotechnischen Gase mit hoher Anfangstemperatur
und andererseits aufgrund der sehr kurzen Kontaktzeit zwischen diesen
Gasen und dem Wirkstoff sowie zwischen diesen Gasen und der für die Injektion
bestimmten Hautzone keinen Nachteil darstellt, eine gaserzeugende
pyrotechnische Ladung zu verwenden.
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Die
Stoßwelle
ist hauptsächlich
durch ihre Kürze,
ihre sehr hohe Intensität
und ihre sehr große Bewegungsgeschwindigkeit
gekennzeichnet, das heißt
Antriebsmerkmale, die besonders zum Spritzen von festen Teilchen
mit sehr hoher Geschwindigkeit, in der Größenordnung von 800 m/s, geeignet
sind. Da außerdem
die Zündungen
von pyrotechnischen Ladungen mit weitgehend erprobten Zündvorrichtungen,
wie diejenigen, die zum Beispiel eine Primärladung oder einen Zünder verwenden
können,
perfekt beherrscht werden, haben die erfindungsgemäßen nadellosen
Spritzen eine sehr große
Zuverlässigkeit bezüglich ihres
Antriebs.
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Ein
weiterer zu betonender Punkt bezüglich der
Vorteile, die mit der Verwendung einer pyrotechnischen Ladung verbunden
sind, betrifft die große Variabilität der Zusammensetzungen,
die die Auslösevorrichtung
der Spritze integrieren können,
wodurch es möglich
wird, die Parameter des Antriebs der Spritze auf den zu behandelnden
Fall einzustellen. In ihrer Lagerphase sind schließlich die
erfindungsgemäßen nadellosen
Spritzen nicht unter Druck gesetzt, wie es diejenigen sein können, die
mit einer Druckgasreserve arbeiten, was es einerseits ermöglicht,
die Gefahren von Zwischenfällen
deutlich zu verringern, und anderseits eine große zeitliche Stabilität des Antriebs
der Spritze zu gewährleisten.
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Die
erfindungsgemäßen nadellosen
Spritzen weisen alle diese Merkmale auf.
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine nadellose Spritze,
die nacheinander einen Gasgenerator, eine Ausdehnungskammer für die Gase,
ein Rückhaltemittel
für die
Teilchen eines Wirkstoffs und ein Rohr zum Ausstoßen dieser
Teilchen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasgenerator
ein pyrotechnischer Gasgenerator ist, der eine gaserzeugende pyrotechnische
Ladung und eine Zündvorrichtung
enthält,
und dass das Rückhaltemittel
mindestens eine Abdeckfolie aufweist, die am Ausstoßrohr befestigt
und dazu bestimmt ist, unter der Wirkung der von der Verbrennung
der Ladung erzeugten Gase zu reißen. Das durch die Verwendung
einer pyrotechnischen Ladung bezweckte Phänomen ist die Erzeugung einer
Stoßwelle,
um die festen Wirkstoffteilchen mitzunehmen und sie mit einer ausreichenden
Geschwindigkeit zur Haut des zu behandelnden Patienten auszustoßen. Die
Stoßwelle entsteht
aus der sehr schnellen Unterdrucksetzung der Gase in einem konstanten
Volumen, das von der Ausdehnungskammer dargestellt wird, und dem
Reißen
einer kalibrierten Abdeckfolie, das die praktisch sofortige Freisetzung
der Ga se bewirkt. Die Geometrie, die Intensität und die Geschwindigkeit der
so erzeugten Stoßwelle
hängen
von den Merkmalen der verwendeten pyrotechnischen Ladung, der Form
und dem Volumen der Ausdehnungskammer sowie von der Form und den
Abmessungen des Ausstoßrohrs ab.
Vorzugsweise ist die pyrotechnische Ladung ein sauerstoffarmes Propergol,
bei dem die schnelle Verbrennung so genannte "kalte" Gase erzeugt, deren Temperatur unter
1900 K liegt, wie zum Beispiel Propergole auf der Basis von Natriumazid
oder Ammoniumnitriat. Allgemeiner hat das Propergol eine nicht kohlenstoffhaltige
und stark stickstoffhaltige Zusammensetzung oder eine kohlenstoffhaltige
sauerstoffhaltige Zusammensetzung.
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Im
Aufbau kann das Propergol entweder in Form eines kompakten Blocks
oder in einer geteilten Form vorliegen. Es ist auch möglich, ein
Pulver zu wählen,
dessen kontrollierte praktische Deflagration den Erhalt der gleichen
Merkmale erlaubt.
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Tatsächlich können die
durch die Verbrennung eines Pulvers oder eines Propergols erzeugten Wirkungen
hauptsächlich
in der Erzeugung von Gasen zusammengefasst werden, die im Wesentlichen durch
ihre Zusammensetzung, ihre Temperatur und den Druck gekennzeichnet
sind, mit dem sie emittiert werden. Es ist also wünschenswert,
pyrotechnische Zusammensetzungen zu wählen, deren Verbrennung direkt
weder die in der Spritze zurückgehaltenen Wirkstoffteilchen ändert, noch
irgendeine Gefahrenquelle für
den zu behandelnden Patienten darstellt, aber es ist immer möglich, eine
Kühlvorrichtung
von der Art Wärmesenke
zwischen der gaserzeugenden pyrotechnischen Ladung und dem Wirkstoff
anzuordnen, wobei eine solche Wärmesenke
zum Beispiel aus Aluminiumoxidkügelchen
bestehen kann, die in einem Filter angeordnet sind, das aus feinen
Metallgittern besteht. Aus diesen Gründen müssen die verwendeten pyrotechnischen
Ladungen wenig giftige Gase produzieren, die eine re lativ niedrige
Temperatur aufweisen. Es ist aber anzumerken, dass die Temperatur
der Gase nicht als der bestimmende Parameter bezüglich der Gefahr betrachtet
werden darf, die von der Spritze bezüglich der Haut des zu behandelnden
Patienten ausgeht, da die Gase während
einer sehr kurzen Zeit in der Größenordnung
von einigen Millisekunden emittiert werden, was den Angriff durch
Wärmeströme auf die
Haut des Patienten hinfällig
macht.
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Vorteilhafterweise
ist die Abdeckfolie so kalibriert, dass sie bei einem dynamischen
Druck in der Kammer von mindestens 70 Bar, und vorzugsweise bei
einem dynamischen Druck zwischen 80 Bar und 200 Bar, nachgibt. Vorzugsweise
weist die Ausdehnungskammer ein Filter auf, das die doppelte Funktion
hat, die unerwünschten
Teilchen zurückzuhalten, die
von den Verbrennungsgasen stammen, und ebenfalls die Gase zu kühlen. Vorteilhafterweise
liegt die maximal in der Ausdehnungskammer erreichte Temperatur
zwischen 350 K und 1500 K. Vorzugsweise ist das Ausstoßrohr ein
gerader Zylinder.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Ausdehnungskammer der Gase im Wesentlichen
zylindrisch, und ihr Innendurchmesser ist nahe demjenigen des Ausstoßrohrs.
Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis der Summe der Längen der
Kammer und des Rohrs zu ihrem Durchmesser zwischen 3 und 25, und
vorzugsweise zwischen 7 und 18.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Ausdehnungskammer eine im Wesentlichen zylindrische
Form auf, die durch eine Verengungszone verlängert wird, die am Ausstoßrohr mündet, so
dass der Innendurchmesser des Rohrs kleiner ist als der Innendurchmesser
des zylindrischen Bereichs der Kammer, und die Abdeckfolie ist im
Ausstoßrohr
mit verringertem Durchmesser befestigt.
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Vorzugsweise
ist die Verengungszone progressiv und hat die Form einer konvergierenden
Düse. Der Übergang
von einer Konfiguration, bei der die Durchmesser der Kammer und
des Rohrs gleich sind, zu einer Konfiguration, bei der der Durchmesser des
Rohrs geringer ist als derjenige der Kammer, wird nämlich immer
von einem Ansteigen der Ausstoßgeschwindigkeiten
der Wirkstoffteilchen begleitet, und dies bei der gleichen pyrotechnischen
Ladung. Vorteilhafterweise liegt das Verhältnis zwischen dem Durchmesser
des zylindrischen Bereichs der Ausdehnungskammer und dem Innendurchmesser
des Ausstoßrohrs
zwischen 1,1 und 3, und vorzugsweise zwischen 1,3 und 2,5.
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Vorteilhafterweise
weist das hintere Segment des Rohrs, durch das die Teilchen ausgestoßen werden,
einen divergierenden kegelförmigen
Bereich auf, der von einem geraden zylindrischen Bereich verlängert wird,
dessen freies Ende mit der Haut in Kontakt kommt. Auf diese Weise
ermöglicht
es dieser divergierende Bereich, die Fläche des Luftabzugs zu vergrößern und
somit den Druck am Ausgang der Spritze zu verringern, ohne die Ausstoßgeschwindigkeit
der Teilchen zu verringern.
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Gemäß der einen
oder der anderen der beiden vorhergehenden bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung liegt das Verhältnis
zwischen der Länge
des Rohrs und der Länge
der Kammer zwischen 1 und 5, und die Summe dieser beiden Längen liegt
zwischen 8 cm und 15 cm. Vorzugsweise beträgt die Länge der Kammer 3,5 und diejenige
des Rohrs 8,5 cm.
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Vorteilhafterweise
liegt der Durchmesser der Wirkstoffteilchen zwischen 20 μm und 100 μm, und vorzugsweise
zwischen 50 μm
und 80 μm,
und die Gesamtmasse des Wirkstoffs liegt zwischen 1 mg und 10 mg,
und vorzugsweise zwischen 2 mg und 7 mg. Vorteilhafterweise sind
die Teilchen zwischen der Abdeckfolie und einer Membran angeordnet,
die sich bezüglich
der Ausbreitungsrichtung der Gase hinter der Abdeckfolie befindet.
Vorzugsweise ist die Membran dünn,
unelastisch, und liegt quer zur Achse des Rohrs. Vorteilhafterweise
liegt die Verdichtung der Teilchen zwischen 1% und 70%, und vorzugsweise zwischen
10% und 50%. Die Verdichtung wird als das Verhältnis des Gesamtvolumens der
Teilchen zum Gesamtvolumen des Ausstoßrohrs definiert, das zwischen
der Abdeckfolie und der Membran liegt.
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Vorzugsweise
liegt die Dichte der Teilchen zwischen 1 und 22, und vorzugsweise
zwischen 3 und 18. Tatsächlich
ist es die Kombination der beiden Parameter "Durchmesser der Teilchen" und "Dichte der Teilchen", die ihre Ausstoßgeschwindigkeit
bestimmt. Theoretisch ist die Geschwindigkeit der Teilchen umgekehrt
proportional zur Dichte und zum Quadrat des Durchmessers. Durch
Berechnung wurde gezeigt, dass Teilchen mit kleinem Durchmesser hohe
Dichten haben können,
ohne dadurch ihre Geschwindigkeit merklich zu beeinträchtigen.
Wenn dagegen die Teilchen groß sind
und gleichzeitig eine große
Dichte haben, besteht die Gefahr, dass die von der reißenden Abdeckfolie
kommende Stoßwelle
diese Teilchen mit großer
Trägheit
durchquert, ohne sie wirklich über
ihren ganzen Weg mitzutragen, mit der hauptsächlichen Folge einer Verlangsamung
der Teilchen bezüglich
der Antriebsgase, und schließlich
einer zu geringen Auftreffgeschwindigkeit auf die Haut, um ihr Eindringen
zu erlauben.
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Vorteilhafterweise
liegt das Verhältnis
zwischen der Masse der pyrotechnischen Ladung und der Masse des
auszustoßenden
Wirkstoffs zwischen 1 und 50, und vorzugsweise zwischen 5 und 40.
Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung weist das Rückhaltemittel
für die
Teilchen ein Quergitter auf, das am Ausstoß rohr befestigt ist und auf
dem die Teilchen gehalten werden, die unter der Wirkung des Drucks
der Gase ausgestoßen werden
können,
die von der Verbrennung der pyrotechnischen Ladung erzeugt werden.
Dieses Gitter bleibt nach dem Durchgang der Stoßwelle im Inneren der Spritze
befestigt und ermöglicht
es so, jede Gefahr von störenden
Projektionen durch Abbrechen von Material zu vermeiden.
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Vorteilhafterweise
weist die Zündvorrichtung der
pyrotechnischen Ladung eine Schlagvorrichtung und einen Zünder auf,
die üblicherweise
in der pyrotechnischen Industrie 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. Es wird daran erinnert,
dass ein rauflächiges
Element ein kleines raues Bauteil ist, auf dem in einer pyrotechnischen
Vorrichtung ein reibungsempfindliches Element reiben kann.
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Vorzugsweise
verfügt
die Spritze über
einen Auslöser
in Form eines Druckknopfs, der an einem ihrer Enden angeordnet ist,
um sein Ergreifen und seinen Betrieb zu erleichtern.
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Die
erfindungsgemäßen nadellosen
Spritzen profitieren von den Vorteilen, die mit einem Betrieb mittels
Stoßwelle
verbunden sind, insbesondere bezüglich
der Ausstoßgeschwindigkeit
der Teilchen, wobei sie gleichzeitig ein zuverlässiges Zurückhalten der Teilchen im Lagermodus
gewährleisten.
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Im
Vergleich mit einer üblichen
Druckgasquelle erzeugt außerdem
eine pyrotechnische Ladung zumindest genau so intensive Wirkungen,
insbesondere was den Druck betrifft, aber mit einem wesentlich geringeren
Platzbedarf.
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Das
Zünden
der pyrotechnischen Ladungen, unabhängig von ihrer Beschaffenheit
und ihrer Abmessung, wird andererseits perfekt beherrscht durch die
Verwendung von weitgehend erprobten Zündern, wodurch der Antriebsteil
der Spritze sehr zuverlässig und
nicht teuer wird.
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Schließlich wird
die Leistungsfähigkeit
der erfindungsgemäßen nadellosen
Spritzen ausgehend von einer sinnvollen Geometrie des Ausstoßrohrs optimiert.
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Nachfolgend
werden drei bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ausführlich beschrieben.
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1 ist
ein axialer Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße nadellose
Spritze, bei der die Durchmesser der Ausdehnungskammer und des Ausstoßrohrs gleich
sind.
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2 zeigt
schematisch im axialen Längsschnitt
eine Ausdehnungskammer, die eine Verengungszone aufweist, die von
einem zylindrischen geraden Ausstoßrohr verlängert wird.
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3 zeigt
schematisch im axialen Längsschnitt
eine Ausdehnungskammer gleich der der 2, bei der
das Ausstoßrohr
einen divergierenden Endbereich aufweist.
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In 1 weist
eine erfindungsgemäße nadellose
Spritze 1 nacheinander einen pyrotechnischen Gasgenerator 2,
eine mit einem Filter 4 versehene Ausdehnungskammer 3,
ein Rückhaltesystem 5 für die Teilchen
und das Ausstoßrohr 6 der
Teilchen auf, das dazu bestimmt ist, gegen die Haut des zu behandelnden
Patienten in Auflage zu kommen.
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Vorzugsweise
kann dieses Auflegen durch einen Dämpfungswulst 7 erleichtert
werden, der sich am Ende des Rohrs 6 befindet. Die Ausdehnungskammer 3 der
Gase sowie der innere Kanal des Ausstoßrohrs 6 sind im Wesentlichen
zylindrisch und haben beiden den gleichen Durchmesser. Das Rückhaltesystem 5 der
Teilchen, das die Grenze zwischen der Kammer 3 und dem
Rohr 6 bildet, besteht aus einer durchschlagbaren Abdeckfolie 8 und
einer leichten Membran 9, die hinter der Abdeckfolie angeordnet
ist, wobei diese beiden Elemente parallel zueinander und quer zur
Achse des Rohrs 6 angeordnet und beide am Rohr 6 befestigt
sind. Die Wirkstoffteilchen nehmen den von diesen beiden Elementen
begrenzten Raum ein, mit einem Verdichtungsgrad, der vorzugsweise
zwischen 1% und 70% liegt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung beträgt
die Länge
der Kammer 3 3,5 cm, die Länge des Ausstoßrohrs 6 beträgt 8,5 cm, und
ihr Durchmesser beträgt
0,8 cm. Die durchschlagbare Abdeckfolie, die sich auf der Seite
der Ausdehnungskammer 3 befindet, ist so kalibriert, dass
sie bei einem dynamischen Druck von mindestens 70 Bar zerreißt, und
die Membran 9 ihrerseits dient nur als Halt für die Teilchen,
ohne den geringsten Widerstandscharakter gegenüber den erzeugten Gasen zu
haben.
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Vorteilhafterweise
ist die Membran 9 dünn und
unelastisch und weist wie die Abdeckfolie 8 Sollbruchlinien
auf, die ein Sternmuster definieren, um eine blütenförmige Öffnung zu ermöglichen,
ohne die Gefahr der Erzeugung einer ungeordneten Bruchstückbildung,
die zur Erzeugung von störenden Bruchstücken führen könnte.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform kann
die Membran 9 durch ein Quergitter ersetzt werden, das
ebenfalls im Inneren des Rohrs 6 befestigt ist und in seine
Zwischenräume
eingefügt
die Wirkstoffteil chen enthält.
Bezüglich
der Ausbreitungsrichtung der emittierten Gase bleibt die Abdeckfolie 8 vor dem
Gitter.
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Die
Ausdehnungskammer 3 weist an ihrem dem pyrotechnischen
Gasgenerator 2 am nächsten liegenden
Ende ein Querfilter 4 auf, das einerseits dazu bestimmt
ist, bestimmte feste Teilchen zurückzuhalten, die von der Verbrennung
stammen, und andererseits die Gase zu kühlen, ehe sie in die Kammer 3 eindringen.
Vorteilhafterweise besteht das Filter 4 aus einem Stapel
von Metallgittern mit einem immer kürzeren Abstand, und endet in
einem Blatt aus Keramikpapier.
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Dieses
Filter 4 ermöglicht
es der Gastemperatur, 1500 k in der Ausdehnungskammer 3 nicht
zu überschreiten,
um die in ihrem Sitz angeordneten Wirkstoffteilchen nicht zu verändern. Der
pyrotechnische Gasgenerator 2 weist eine Zündvorrichtung
für die
pyrotechnische Ladung 10 auf, die eine Schlagvorrichtung
und einen Zünder 11 verwendet.
Die Schlagvorrichtung, die von einem Druckknopf 12 ausgelöst wird,
weist eine Feder 13 und einen Schlagbolzen 14 auf,
der mit einem Zündstift 15 versehen
ist. Der Schlagbolzen 14 wird von mindestens einer Kugel 16 blockiert,
die zwischen dem Schlagbolzen 14 und dem Druckknopf 12 eingeklemmt
ist, und der Druckknopf 12 besitzt eine kreisförmige innere
Kehle 17.
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In 2 weist
die nadellose Spritze gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nacheinander einen pyrotechnischen Gasgenerator, der
in der Figur nicht dargestellt ist, eine Ausdehnungskammer 23 der
Gase, ein Rückhaltemittel für die Teilchen,
das ebenfalls aus einer durchschlagbaren Abdeckfolie 28 und
einer Membran 29 besteht, die hinter der Abdeckfolie 28 angeordnet
ist, und ein Ausstoßrohr 26 der
Teilchen auf. Die Kammer 23 besitzt ein Filter 24,
das die gleichen Funktionen hat, wie sie für die erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beschrieben wurden, nämlich das Einfangen der unerwünschten
festen Teilchen und das Kühlen
der Verbrennungsgase.
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Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die Spritze den gleichen pyrotechnischen Gasgenerator
auf, wie er für
die erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ausführlich
beschrieben wurde. Der Hauptunterschied zur ersten oben beschriebenen
Ausführungsform
besteht darin, dass das Ausstoßrohr 26 einen
reduzierten Innendurchmesser hat, der geringer ist als derjenige
der Ausdehnungskammer 23. Genauer gesagt, hat die Ausdehnungskammer 23 eine
im Wesentlichen zylindrische Form, die von einer progressiven Verengungszone 30 verlängert wird,
die im Ausstoßrohr 26 mündet.
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Das
Rückhaltesystem
der Teilchen befindet sich im Rohr 26 genau am Ausgang
der Verengungszone 30 der Kammer 23, der der Stelle
entspricht, wo das Rohr 26 beginnt, einen konstanten Querschnitt zu
haben.
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Vorzugsweise
beträgt
die Summe der Längen
der Kammer 23 und des Rohrs 26 10 cm, und die Durchmesser
der Kammer 23 und des Rohrs 26 betragen 12 cm
bzw. 0,8 cm. Vorzugsweise hat die Verengungszone 30 die
Form eines konvergierenden Bereichs einer Düse, und ihre Länge beträgt 0,6 cm. Für einen
gegebenen pyrotechnischen Gasgenerator ist die Konfiguration, bei
der der Querschnitt des Rohrs 26 unter demjenigen der Kammer 23 liegt,
leistungsfähiger
bezüglich
der Emissionsgeschwindigkeit der Wirkstoffteilchen als diejenige,
bei der die Kammer 3 und das Rohr 6 mit dem gleichen
Durchmesser ineinander übergehen.
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In 3 weist
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die nadellose Spritze nacheinander einen in der Figur nicht
dargestellten pyrotechnischen Gasgenerator, eine Ausdehnungskammer 43 der
Gase, ein Rückhaltesystem
der Teilchen, das ebenfalls von einer durchschlagbaren Abdeckfolie 48 und
einer Membran 49 gebildet wird, und ein Ausstoßrohr 46 der
Teilchen auf. Die Kammer 43 besitzt ein Filter 44,
das die gleichen Funktion hat, wie sie oben beschrieben wurden.
Das Ausstoßrohr 46 hat
einen reduzierten Durchmesser, der geringer ist als derjenige der
Ausdehnungskammer 43, wobei die Kammer 43 eine
im Wesentlichen zylindrische Form hat, die von einer progressiven
Verengungszone 50 verlängert
wird, die in das Ausstoßrohr 46 mündet. Das
Rückhaltesystem
der Teilchen befindet sich an der gleichen Stelle wie dasjenige,
das in der Beschreibung der zweiten bevorzugten Ausführungsform
erläutert
wurde. Der grundsätzliche
Unterschied zur zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
es, dass das hintere Segment des Rohrs 46, durch das die
Teilchen ausgestoßen
werden, einen divergierenden kegelförmigen Bereich 51 aufweist,
der von einem geraden zylindrischen Bereich 52 verlängert wird,
dessen freies Ende mit der Haut des zu behandelnden Patienten in
Kontakt kommt. Diese Endausweitung bildet einen Auslass für den Überdruck,
der im Rohr 46 erzeugt wird, und hat als Hauptaufgabe das
Zerstreuen des Restdrucks am Ausgang der Spritze, um jede unerwünschte Belastung
zu verringern, die für
den Patienten schädlich
sein könnte.
Dieser Druckabfall beeinträchtigt
praktisch nicht die Geschwindigkeit der Teilchen in dem Moment,
in dem sie auf die Haut aufschlagen.
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Die
Abmessungsmerkmale der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wurden bei dieser dritten
Ausführungsform
beibehalten, wobei zusätzlich
klargestellt wird, dass die Länge
der divergierenden kegelförmigen
Zone 51 des Rohrs 46 etwa 0,8 cm beträgt.
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Das
Betriebsprinzip einer erfindungsgemäßen nadellosen Spritze folgt
den folgenden Schritten:
Der Benutzer positioniert die Spritze 1 so,
dass das Ende des Ausstoßrohrs 6, 26, 46 gegen
die Haut des zu behandelnden Patienten in Auflage kommt. Ein Druck
auf den Druckknopf 12 ermöglicht es, ihn entlang der
Spritze gleiten zu lassen, bis die Kehle 17 auf die Höhe der Kugel 16 kommt,
die den Schlagbolzen 14 blockiert. Eine in der Spritze 1 angeordnete Feder 13 verleiht
dem Druckknopf 12 eine gewisse Widerstandsfähigkeit,
um den Benutzer zum Ausüben
einer bestimmten Kraft zu zwingen, um den Knopf 12 einzudrücken. Da
die Kugel 16 dann nicht mehr blockiert ist, setzt sie den
Schlagbolzen 14 frei, der unter der Wirkung der Feder 13,
die sich entspannt, zum Zünder 11 mit
dem Zündstift 15 nach vorne
vorwärtsgetrieben
wird.
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Der
Zünder 11,
der dann gezündet
wird, bewirkt das Zünden
der pyrotechnischen Ladung 10. Die Verbrennungsgase durchqueren
erst ein Filter 4, 24, 44, das einen
Teil ihrer Teilchen zurückhält und sie
abkühlt,
und sammeln sich dann in der Ausdehnungskammer 2, 23, 43,
bis sie einen Druckschwellwert erreichen, der um 70 Bar herum liegt.
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Die
Abdeckfolie 8, 28, 48 reißt abrupt,
wodurch eine Stoßwelle
erzeugt wird, deren Front die Wirkstoffteilchen beschleunigt, die
so gerade von einer nicht widerstandsfähigen Membran 9, 20, 49 gehalten
werden. Die festen Wirkstoffteilchen werden dann in das Ausstoßrohr 6, 26, 26 beschleunigt,
ehe sie auf die Haut des zu behandelnden Patienten aufschlagen.