DE69223793T2

DE69223793T2 - Nadelloser injektor

Info

Publication number: DE69223793T2
Application number: DE69223793T
Authority: DE
Inventors: Terence Edward Eye Suffolk Ip21 5Ng Weston
Original assignee: Weston Medical Ltd
Current assignee: Aradigm Corp
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1998-04-23
Anticipated expiration: 2012-08-22
Also published as: JPH07500417A; US5480381A; NO307817B1; NO940606L; DE69223793D1; RU2129445C1; HK1010993A1; EP0599940A1; RU94028893A; ATE161427T1; KR100233339B1; ES2110513T3; JP3257794B2; JPH06509954A; AU2444592A; CA2116341A1; JP3257795B2; NO940606D0; BR9206407A; EP0599940B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen nadellosen Injektor und vor allem einen Multi-Dosen-Injektor, bei dem eine Dosis eines flüssigen Medikaments in einem dünnen Strahl mit einer Geschwindigkeit ausgestoßen wird, die dafür ausreicht, daß der Strahl die Epidermis des zu behandelnden Menschen, Tieres oder Pflanze durchdringt und daß somit das Medikament in das Gewebe des Objektes eingeführt wird.
Nadellose Injektoren werden als eine Alternative für Injektoren vom Typ einer subkutanen Kanüle verwendet, die dazu dienen, Drogen, Impfstoffe, lokale Betäubungsmittel und andere Fluide in die Gewebe zu bringen. Das Medikament wird in einem Strahl mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen, um als erstes die Epidermis zu durchstechen und danach in den Geweben des Objektes abgelagert zu werden. Eine Variation besteht darin, daß die Ausstoßdüse auf die Epidermis gedrückt wird und die Flüssigkeit mit einem sehr hohen Druck durch die Epidermis gezwungen wird.
Im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen verwenden zum Erzeugen des Injektionsdrucks typischerweise eine Kolbenpumpe mit Federbelastung, bei der der Kolben gegen eine Feder eingezogen wird, um Fluid aus einem Behälter einzusaugen. An dem Ende des Kolbenhubs (der einstellbar sein kann) wird der Kolben von dem Einziehmechanismus ausgeklinkt und durch die Feder plötzlich angetrieben, so daß er das Fluid unter Druck setzt und es aus der Abgabedüse ausstößt. Der Vorgang des Einziehens oder Ladens kann manuell oder motorisiert erfolgen. In anderen Vorrichtungen wird der Kolben auf dem Ausstoßhub durch Gas oder einen elektrischen Motor anstelle einer Feder angetrieben.
Manuell betriebene Injektoren erzeugen in dem Medikament einen Druck von ungefähr 100 bar. Im Betrieb wird die Ausstoßöffnung in einem kurzen Abstand (von ungefähr 1 cm) von der Epidermis plaziert, und der Hochgeschwindigkeitsstrahl schlägt gegen die Epidermis und dringt dann durch sie ein (der Freistrahl-Modus). Das Prinzip scheint darin zu liegen, daß der Strahl etwas von seiner kinetischen Energie opfert, um die Epidermis zu durchstechen, weil in dem Fall, daß die Ausstoßöffnung fest auf der Haut plaziert wird und der Injektor betätigt wird, die Flüssigkeit zwar unter Druck gesetzt wird, jedoch keine kinetische Energie hat und nicht in der Lage ist, die Haut zu durchstechen. Bei dem Freistrahl-Modus wird Medikament verschwendet, weil etwas von der Flüssigkeit zur Seite abgelenkt wird, bevor die Durchstechung abgeschlossen ist, wohingegen bei dem Kontakt-Modus die Epidermis sich unter dem Druck der Flüssigkeit verformt, was es ermöglicht, daß die gesamte Flüssigkeit entweicht, ohne eine Eindringung zu erzielen.
Durch Motor angetriebene Injektoren erzeugen höhere Drücke - typischerweise 400 bar oder mehr, was dafür ausreichend ist, die Epidermis selbst dann zu durchdringen, wenn die Ausstoßöffnung fest auf der Haut plaziert ist (der Kontakt-Modus). Jedoch geht selbst in dem Kontakt-Modus eine veränderliche Menge an Flüssigkeit bei jeder Injektion verloren, weil sich zu Beginn die Epidermis vor dem Durchstechen verformt, so daß etwas Flüssigkeit entweichen kann.
Labortests an sowohl von Hand als auch durch Motor angetriebenen Injektoren liefern oft vielversprechende Ergebnisse, jedoch werden in praxisnahen Situationen, wie zum Beispiel bei der Impfung von Tieren, sehr veränderliche Mengen - oft können mehr als 50 % des Impfstoffes verschwendet werden - auf Grund von Haaren und Schmutz an der Injektionsstelle und auf Grund der Bewegung des Tieres injiziert. Die Schwierigkeit beim Erzielen erfolgreicher Injektionen wird vergrößert, falls das Objekt nicht kooperiert, wie in dem Falle von Tieren. Eine vorzeitige Betätigung des Injektors ist üblich, wie auch eine relative Bewegung zwischen der Epidermis und der Öffnung, was ein Einreißen der Epidermis während der Injektion bewirken kann. Unterschiedliche Verfahren sind vorgeschlagen worden, um diese Probleme zu beheben, obwohl in dem Falle der Freistrahl-Typen nur wenig erzielt werden kann. Durch Motor angetriebene Injektoren verwenden oft eine Vakuumeinrichtung, die dazu dient, die Epidermis fest auf die Ausstoßöffnung zu saugen (siehe die WO 82/02835 - Cohen und die EP-A-347 190 - Finger) und dadurch die Abdichtung zwischen der Öffnung und der Haut zu verbessern und eine relative Bewegung zu vermeiden. Als eine Alternative wird eine druckempfindliche Hülse auf dem Injektor (siehe die US-A-3 859 996 - Mizzy) auf dem Objekt plaziert, wodurch eine Betätigung des Injektors so lange verhindert wird, bis der korrekte Kontaktdruck zwischen der Öffnung und der Haut erreicht ist. Das grundlegende Ziel derartiger Einrichtungen besteht darin, die Epidermis über der Ausstoßöffnung straff zu ziehen und das unter Druck stehende Medikament mit einer Geschwindigkeit zu verabreichen, die höher als diejenige ist, mit der sich die Epidermis weg von der Öffnung verformen wird - das heißt, daß die Geschwindigkeit der Verabreichung der Flüssigkeit größer als die Resonanzfrequenz der epidermalen Lage sein muß. Diese Bedingung wird nicht oft erreicht, und etwas Leckage tritt weiterhin auf.
Den durch Motor angetriebenen Injektoren stehen natürlich eine Vielfalt von Sensor- und Steuereinrichtungen zur Verfügung, um ihre Leistungsfähigkeit zu vergrößern, die manuell betätigten Injektoren versagt sind. Sie sind jedoch unweigerlich komplexer und lassen sich für eine tragbare Verwendung nicht leicht anpassen. Die Tatsache, daß sie höhere Drücke erzeugen als die manuellen Vorrichtungen, bedeutet, daß ihr Energieverbrauch hoch ist; mit Gas angetriebene Injektoren benötigen einen schweren Zylinder mit komprimiertem Gas, und elektrische Injektoren werden oft durch das Stromnetz gespeist. Des weiteren sind die Sensorverfahren, die zum Ermöglichen eines optimalen Betriebes verwendet werden, unweigerlich indirekt oder sekundär. So offenbart zum Beispiel die US-A-3 859 996 - (Mizzy) ein Verfahren mit gesteuertem Leck, um sicherzustellen, daß die Injektoröffnung mit dem erforderlichen Druck korrekt auf der Haut des Objektes plaziert ist. Wenn die Plazierungsbedingungen erfüllt werden, dann wird das gesteuerte Leck durch den Kontakt mit der Haut des Objektes abgedichtet, und der Druck im Inneren der Injektor-Steuerschaltung steigt so weit an, bis sich ein druckempfindliches Vorsteuerventil öffnet, um Hochdruckgas zu dem Antriebskolben zu lassen. Jedoch wird der tatsächliche Druck der Ausstoßöffnung auf die Haut nicht gemessen; ein Haar oder Schmutz auf der dichtenden Stirnfläche der gesteuerten Leck-Öffnung wird den Druckanstieg in dem Steuerkreis verhindern oder verzögern, und die Bedienperson wird den Injektor unbewußt härter auf die Haut drücken. Außerdem können sich die Timing-Charakteristiken auf Grund einer unwirksamen Abdichtung, einer Hysterese des Druckschalters und von Änderungen des Gasversorgungsdruckes ändern. Mit anderen Worten ausgedrückt, sind die Parameter, die gemessen werden, die Wirksamkeit der Abdichtung des gesteuerten Leck- Sensors auf der Haut und das Ansprechen des Vorsteuerventils, nicht aber der tatsächliche Druck der Öffnung auf die Epidermis. Noch andere Vorrichtungen verwenden eine verschiebbare Hülse in Kontakt mit dem Objekt, wobei die Verschiebung der Hülse dazu verwendet wird, die Injektion auszulösen, aber dieses Verfahren mißt die Belastung auf die Hülse, nicht aber auf die Öffnung, wie es erforderlich ist. Erneut kann es dort beträchtliche Schwierigkeiten geben, wenn derartige Injektoren am lebenden Vieh verwendet werden.
Es ist daher zu erkennen, daß zwar die nadellose Injektion möglicherweise für gewisse Anwendungen wirksamer als subkutane Nadelinjektoren ist, daß die Technik trotzdem sehr von der Fähigkeit der Bedienperson und von der Fügsamkeit des Objektes, in das injiziert werden soll, abhängt. Diejenigen Injektoren, die zum Verringern der Probleme entwickelte Leistungsmerkmale aufweisen, neigen dazu, komplexer und teurer und schlechter tragbar zu sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen nadellosen Injektor des in der US-A-4 722 728 offenbarten Typs, die einen nadellosen Injektor für ein Injizieren einer Flüssigkeit in ein Substrat beschreibt, wobei der Injektor folgendes aufweist: eine Kammer zum Aufbewahren einer zu injizierenden Flüssigkeit, wobei die Kammer mit einem Flüssigkeitsauslaß versehen ist; ein Ausgabeelement, das in einer ersten Richtung bewegbar ist, um das Volumen der Kammer zu reduzieren, um zu bewirken, daß die darin enthaltene Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsauslaß ausgestoßen wird; und ein Stoßelement, das angeordnet ist, um auf das Ausgabeelement zu schlagen, um dessen Bewegung in der ersten Richtung zu bewirken, wobei der Injektor ein vorderes Teil (1, 101), das Mittel trägt, die den Füssigkeitsauslaß definieren, und ein hinteres Teil aufweist, das einen Handgriff definierende Mittel aufweist, mit dem ein Benutzer den Injektor gegen das Substrat drücken kann.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Injektor des zuvor erwähnten Typs zur Verfügung, der durch folgendes gekennzeichnet ist: Mittel zum Antreiben des hinteren Teiles weg von dem vorderen Teil, und Mittel zum Betätigen des Injektors oder zum Ermöglichen einer Betätigung des Injektors in Abhängigkeit von einer Bewegung des hinteren Teils in Richtung des vorderen Teils, die durch das vom Benutzer ausgeübte Andrücken gegen die Kraft der Mittel bewirkt wird, die die Teile auseinanderdrückt.
Die Erfindung verwendet somit ein Mittel, das dazu dient, das Medikament mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit unter Druck zu setzen, um die Epi dermis zu durchstechen, bevor sie Zeit hat, sich weg von der Öffnung zu verformen. Sie beseitigt zudem die Probleme der Wiederholbarkeit und Unannehmlichkeit der in dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen, indem sie direkt fühlt, daß der Druck der Ausstoßöffnung auf die Epidermis des Objektes sich auf einem vorgegebenen Wert befindet, um den Betrieb des Injektors zu erlauben.
Es wird darauf hingewiesen, daß die US-A-2 398 544 auch einen nadellosen Injektor beschreibt, der sowohl ein Stoßelement als auch ein Fühlen des Druckes auf die Haut verwendet. Jedoch gibt es in der US-A-2 398 544 eine einzelne Druckfeder, die sowohl die Kraft zum Abfeuern des Injektors zur Verfügung stellt als auch diejenige, die von dem Benutzer zu überwinden ist, um das Abfeuern zu betätigen. Im Gegensatz zu dem Injektor der vorliegenden Erfindung weist der Injektor der US-A-2 398 544 keine vorderen und hinteren Teile auf, die auseinandergedrängt werden.
Vorzugsweise ist das Ausgabeelement ein Kolben, und weist das Stoßelement eine Masse auf, die in eine Richtung vorgespannt ist, um auf den Kolben zu schlagen, die aber vor dem Betrieb durch einen Riegel, wie zum Beispiel einen Nocken-Nockenstößel-Mechanismus, daran gehindert wird, dies zu tun. Zwischen dem Kolben und der Masse gibt es eine Lücke, so daß die Masse, wenn die Feder für die Injektion losgelassen wird, auf den Kolben schlägt. Die derart erzeugte Stoßkraft wird schnell durch das flüssige Medikament (das fast inkompressibel ist) hindurch übertragen und erscheint an der Ausstoßöffnung Die extrem hohe Geschwindigkeit des Druckanstiegs reicht dafür aus, daß das flüssige Medikament die Epidermis leicht durchstößt, während der Rest des Kolbenhubs die Flüssigkeit durch die durchstochene Epidermis hindurch bis zu einer Tiefe vorwärts treibt, die durch den Druck gesteuert wird, der in dem Rest des Kolbenhubs erzeugt wird. Durch das Betrachten eines Nagels kann eine Analogie gezogen werden: Es ist eine beträchtliche Kraft erforderlich, um einen Nagel lediglich in ein Stück Holz hineinzudrücken, wohingegen ein relativ leichter Stoß, der durch einen Hammer verursacht wird, bewirken wird, daß der Nagel in das Holz eindringt. Die vorliegende Erfindung stellt in Wirklichkeit einen "flüssigen Nagel" zur Verfügung, dessen Spitze durch die Geometrie der Ausstoßöffnung definiert wird.
Die Ausstoßöffnung wird auf der Epidermis plaziert, und Handdruck wird über die Antriebsmittel, vorzugsweise eine im wesentlichen koaxiale Druckfeder ausgeübt. Eine vorbestimmte Verschiebung des Federsockels relativ zu der Öffnung (und somit der ausgeübte Druck) betätigt eine Vorrichtung zum Loslassen des Verriegelungselements, wodurch bewirkt wird, daß die Feder den Kolben plötzlich auf das Medikament zwingt, um einen schnellen Druckanstieg zu erzeugen. Der tatsächlich auf die Epidermis ausgeübte Druck betreibt also den Loslaßmechanismus.
Es ist daher zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung ein direktes Fühlen verwendet, um den optimalen Druck des Injektors auf die Haut des Objektes sicherzustellen, und der Injektionszyklus besteht aus einem anfänglichen Stoß, um die Epidermis zu durchstechen, gefolgt von einer Niederdruck-Abgabe des Medikamentes in die Gewebe hinein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Kolben vorgesehen, der abgedichtet und verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist, der Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist, die jeweils über Rückschlagventile mit einem Behälter für Flüssigkeit und einer Ausstoßöffnung verbunden sind. Der Kolben ist durch eine verschiebbare Totgangverbindung mit einer Masse verbunden, an die er selbst angrenzt und die durch eine Feder belastet wird. Wenn die Masse gegen die Feder eingezogen wird, dann wird eine Lücke zwischen der Masse und dem Kolben gebildet, deren Ausdehnung durch die verschiebbare Verbindung bestimmt wird.
Ein weiteres Einziehen der Masse schleppt den Kolben aus dem Zylinder heraus, um einen Unterdruck zu erzeugen, der bewirkt, daß Flüssigkeit aus dem Behälter in den Zylinder strömt. Die Masse wird so lange in der belasteten Position verriegelt, bis sie durch die Auslösemittel losgelassen wird. Bei dem Loslassen wird die Masse durch die Feder schnell beschleunigt und schlägt auf den Kolben, um einen fast sofortigen Druckanstieg in der Flüssigkeit zu erzeugen, wie zuvor beschrieben wurde. Bevorzugt weisen die Einzieh- und Loslaßmittel einen zylindrischen Nocken auf, der von einem Elektromotorgetriebe angetrieben wird, wobei der Betrieb dadurch gesteuert wird, daß ein Mikroschalter durch eine relative Bewegung der die Öffnung berührenden Mittel zum Unterdrucksetzen ausgelöst wird, wobei der Druck einstellbar ist.
Anstelle eines Elektromotors für das Einziehen der Masse gegen die Feder können andere Mittel verwendet werden, wie zum Beispiel manuelle Mittel oder ein mit Gas angetriebener Motor.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein manuell bedienter Auslöser vorgesehen, der in Reihe mit dem druckfühlenden Auslöser agiert, um die Möglichkeit eines zufälligen Betriebes des Injektors zu minimieren.
Falls der Injektor durch Motor angetrieben wird, dann kann im Inneren des Injektors eine austauschbare Energiequelle vorgesehen sein, oder der Injektor kann an eine externe Energiequelle angeschlossen werden.
Der Injektor kann mit einem abnehmbaren Behälter für die Flüssigkeit versehen sein.
FIG. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Injektors gemäß der Erfindung zum Teil im Längsschnitt und zum Teil weggeschnitten, wobei die Komponenten kurz vor der Injektion angeordnet sind;
FIG. 2 ist eine Ansicht entsprechend der FIG. 1, zeigt jedoch die Komponenten unmittelbar nach der Injektion;
FIG. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform in einer Position zwischen denjenigen der FIG. 1 und 2 in dem Fall der ersten Ausführungsform;
FIG. 4a und 4b zeigen einen Teil der Ausführungsform der FIG. 3 in einem vergrößerten Maßstab, wobei die beiden Endpositionen eines Kolbens und einer Verbindungsstange dargestellt sind;
FIG. 5 zeigt das vordere Ende der Ausführungsform der FIG. 3 in einem vergrößerten Maßstab; und
FIG. 6 ist ein Nocken-Zeitablaufdiagramm für die erste Ausführungsform, wobei die Abszisse die Nockendrehung in Grad darstellt.
Der in der FIG. 1 gezeigte Injektor weist ein äußeres Gehäuse mit einem vorderen Abschnitt 1 und einem hinteren Abschnitt 2 auf. Der Abschnitt 2 kann längs der Längsachse des Injektors relativ zu dem Abschnitt 1 verschoben werden, von dem er durch eine Feder 23 weggedrängt wird. Die Abschnitte werden gegen die Kraft der Feder durch einen Rückhalteblock zusammengehalten, der nicht in der FIG. 1 gezeigt ist, der aber eine ähnliche Gestalt wie der Block hat, der in der FIG. 3 unter Bezugnahme auf eine zweite Ausführungsform gezeigt ist. Das vordere Ende des Abschnittes 1 stützt einen Zylinder 26, in dem ein Kolben 7 dichtend angeordnet ist. Der Kolben 7 ist bevorzugt hohl, jedoch an beiden Enden geschlossen, im Falle des rechten Endes durch eine harte Kappe. Der Zylinder 26 ist über ein Rückschlagventil 18, das durch eine Druckfeder in seine geschlossene Position vorgespannt wird, und ein Rohr 17 mit einem Behälter 16 verbunden, der eine zu injizierende Flüssigkeit enthält. Der Behälter weist einen (nicht gezeigten) Lufteinlaß auf, der dazu dient, zu ermöglichen, daß Luft in die Flasche eindringt, wenn die Flüssigkeit aus dieser ausgegeben wird. Eine Ausstoßdüse 20 ist abdichtend mit dem Zylinder 26 verbunden, und ein Rückschlagventil 19, das durch eine Druckfeder in seine geschlossene Position vorgespannt wird, verhindert, daß Luft während des Ansaughubs in den Zylinder eingezogen wird.
Der Kolben 7 ist locker im Inneren eines Loches 27 in dem Ende einer Verbindungsstange 6 angeordnet, so daß er sich in einer Längsrichtung frei bewegen kann. Ein Paar Stifte 24 ist an dem Kolben 7 befestigt, wobei sich die Stifte radial von diesem weg an seinen gegenüberliegenden Seiten erstrecken. Jeder Stift gleitet in einem Schlitz 25 in der Verbindungsstange 6. In der extrem linken Position des Kolbens 7 befinden sich die Stifte 24 an den linken Enden ihrer jeweiligen Schlitze. In der extrem rechten Position des Kolbens 7 erreichen die Stifte jedoch nicht die rechten Enden ihrer jeweiligen Schlitze. Diese Position wird durch eine Stirnfläche 28 an dem Ende des Loches 27 definiert, wobei das rechte Ende des Kolbens 7 auf diese Stirnfläche trifit, bevor die Stifte das rechte Ende ihrer Schlitze erreichen können. Die Verbindungsstange 6 ist verschiebbar in Lagern 8 und 9 angeordnet und wird durch eine Druckfeder 5 in die Vorwärtsrichtung gedrängt, deren eines Ende auf eine Stirnfläche 30 einer Masse 29 einwirkt, die aus einem Stück mit der Verbindungsstange 6 gebaut ist. Eine ausgeprägte Masse 29, die als solche erkennbar ist, ist nicht immer erforderlich, zum Beispiel dann, wenn die Masse der Stange 6 selbst ausreichend ist. Das andere Ende der Feder 5 drückt gegen die Endfläche des Lagers 9.
Eine Motorgetriebegruppe 4 ist in dem Gehäuseabschnitt 2 aufgenommen, aber an dem vorderen Abschnitt 1 befestigt, und die Abtriebswelle trägt einen zylindrischen Nocken 11, der mit einem Stößel 10 in Eingriff steht, der an der Verbindungsstange 6 befestigt ist. Im folgenden wird der Motor als ein Elektromotor beschrieben, er kann aber auch von jedem andren Typ sein, wie zum Beispiel ein durch Gas angetriebener Motor. Ein federnder Mikroschalter-Auslöser 13 ist an der Verbindungsstange 6 derart angebracht, daß, wenn die Verbindungsstange 6 gegen die Feder 5 (durch die Drehung des Nockens 11) in eine vorgegebene Position eingezogen wird, der Auslöser 13 einen normalerweise geschlossenen Mikroschalter 12 betätigt, der an dem vorderen Abschnitt 1 befestigt ist.
Der hintere Abschnitt 2 weist ein Handgriffteil 3 auf, das eine elektrische Batterie 22 und einen Auslöseschalter 15 aufnimmt. Die Batterie ist in Reihe mit dem Auslöseschalter 15, dem Mikroschalter 12 und dem Motor 4 geschaltet.
Gemäß der FIG. 2 (die den Injektor in dem ausgestoßenen Zustand zeigt) wird der Auslöseschalter 15 betätigt, und der Motor 4 wird mit Energie versorgt und dreht den Nocken 11, der die Verbindungsstange 6 gegen die Feder 5 einzieht. Während des Einziehens wandert der Nockenstößel längs dem schrägen Steilstück des Nockenproffis, das in der FIG. 6 gezeigt ist. Das Bezugszeichen A in der FIG. 6 bezeichnet die Position des Nockenstößels auf einem Teil des Weges über diese Wanderung. Wenn die Verbindungsstange eingezogen wird, dann bleibt der Kolben 7 zu Beginn stationär, bis die linken Enden der Schlitze 25 in der Verbindungsstange 6 von den Stiften 24 in dem Kolben 7 berührt werden. Der Kolben wandert dann mit der Verbindungsstange 6 und saugt Injektionsflüssigkeit aus dem Behälter 16 in eine Dosierkammer 31 hinein, die in dem Zylinder 26 zwischen dem Ventil 19 und dem linken Ende des Kolbens 7 definiert wird. Wenn der Nockenstößel die maximale Hubposition erreicht, dann betätigt der Auslöser 13 den Mikroschalter 12, um den Motor 4 auszuschalten. Der Nockenstößel befindet sich jetzt auf einem Teil des Nockens mit im wesentlichen Nullauftrieb oder auf einem im wesentlichen parallelen Teil des Nockens und wird dadurch in einer "verriegelten" Position (die durch B in der FIG. 6 bezeichnet ist) gehalten, und der Injektor ist einsatzbereit geladen.
Unter Bezugnahme auch auf die FIG. 1 wird der Auslöseschalter 15 niedergedrückt, um eine Injektion zu bewirken, und die Düse 20, die die Öffnung 21 enthält, wird auf dem Objekt, das zu injizieren ist, plaziert, und Druck wird dadurch ausgeübt, daß in die Richtung des Pfeiles Y auf den Handgriff 3 gedrückt wird. Der hintere Abschnitt 2 wird somit relativ zu dem vorderen Abschnitt 1 verschoben, und der Druck, der durch die Düse 21 auf das Objekt ausgeübt wird, ist proportional zu der Kompression der Feder 23. Bei einem vorgegebenen Betrag an Verschiebung berührt eine Feder 14, die an dem hinteren Abschnitt 2 befestigt ist, den Auslöser 13 und bewegt ihn weg von dem Mikroschalter 12. Dies bewirkt, daß die Batterie 22 mit dem Motor 4 verbunden wird, der dann den Nocken 11 dreht. Nach einer Drehung um einige Grade wird der Nockenstößel 10 plötzlich durch das Nockenprofil losgelassen (Bezugszeichen C in der FIG. 6), und die Verbindungsstange 6 wird mit ihrer Masse 29 schnell von der Feder 5 beschleunigt. Nachdem die Stirnfläche 28 an der Verbindungsstange 6 eine Distanz "X" (siehe die FIG. 1) zurückgelegt hat, schlägt sie mit beträchtlicher Wucht auf das Ende des Kolbens 7. Die Kraft dieses Aufschlages wird fast unmittelbar durch die Flüssigkeit in der Dosierkammer 31 hindurch übertragen, wodurch bewirkt wird, daß die Flüssigkeit schnell an dem Ventil 19 vorbei und durch die Öffnung 21 hindurch wandert, die sich in Kontakt mit dem Objekt befindet. Dieser anfängliche Aufschlag der Flüssigkeit durchsticht leicht die Epidermis des Objektes, und der Rest der Kolbenwanderung vervollständigt das Injizieren der Flüssigkeitsdosis mit relativ niedrigem Druck.
Während des gesamten Injektionshubs der Verbindungsstange 6, der extrem schnell ausgeführt wird, dreht sich der Nocken 11 weiter und nimmt den Nokkenstößel 10 auf, wodurch er die Verbindungsstange 6 so weit einzieht, bis der Auslöser 13 den Mikroschalter 12 berührt, um den Motor 4 auszuschalten. So mit ist die Dosierkammer 31 für die nächste Injektion fertig geladen.
Die Schraube 14 kann eingestellt werden, um den Betrag der Verschiebung des Abschnittes 2 relativ zu dem Abschnitt 1 (und somit die Kompression der Feder 23) bevor der Mikroschalter 12 betätigt wird, zu ändern. Eine sehr einfache Einstellung kontrolliert daher direkt den Druck der Ausstoßöffnung 21 auf das Objekt. Es ist notwendig, daß der hintere Abschnitt 2 in bezug auf den Abschnitt 1 frei beweglich ist, so daß der Druck auf das Objekt nicht durch die Reibungswirkungen geändert wird.
Eine Umdrehung des Nockens zieht den federbelasteten Kolben ein, verriegelt ihn und gibt ihn frei, und die Verwendung des Nockens ermöglicht sehr einfa che, genaue und verläßliche Betriebscharakteristiken, und eine hohe Rate von Injektionen kann ohne Ermüdung der Bedienperson erzielt werden. Des weiteren ist der Betrieb des Injektors leicht von ungelernten Personen zu verstehen und zu unterhalten.
Die folgenden Dimensionen und Spezifikationen sind für einen Injektor verwendet worden, der zu ausgezeichneten Ergebnissen geführt hat, als er für Intrakutan-Injektionen bei Schweinen verwendet worden ist.
Durchmesser des Kolbens 7: 5 mm
Hub des Kolbens 7 nach Aufschlag durch die Stange 6: 9 mm
Hub der Stange 6 vor dem Aufschlag mit dem Kolben 7: 6 mm
(Gesamter Hub: 15 mm)
Injektionsöffnung 21: 0,25 mm x Durchmesser x 0,5 mm Länge
Injektonsvolumen: 0,17 ml
Injektionsfederrate der Feder 5: 7 N / mm
Vorspannung der Feder 5: 105 N
Endspannung der Feder 5: 210 N
Beschleunigte Masse der Stange 6 / Masse 29: 64 g
Stoßimpuls: ca. 93 g m / s
Injektionsfluid: Ölemulsionsimpfstoff
Batterie 22: Ni-Cad 12 V x 260 mAh
Anzahl an Injektionen pro Ladung: 1.500 bei 1.200 Injektionen pro Stunde
Maximale Injektionsrate: 100 / Minute
Düsenkontaktkraft: 3 N
Mit guter Übung, einem fügsamen Schwein und bei Auswahl einer optimalen Injektionsstelle auf dem Tier, wie zum Beispiel der Rückseite des Nackens, ist die Verschwendung vernachlässigbar. Jedoch wird in einer normalen Situation bei jeder Injektion typischerweise zwischen einem und zwei Prozent des Impfstoffes verschwendet, im Vergleich zu wenigstens 50 % verschwendetem Impfstoff bei herkömmlichen manuell betätigten Injektoren.
Die zweite Ausführungsform, die in den FIG. 3 bis 5 gezeigt ist, ist der in den FIG. 1 und 2 gezeigten sehr ähnlich, und einander entsprechende Elemente sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, jedoch mit der Addition von 100. Die Ausführungsform der FIG. 3 bis 5 ist ohne einen Behälter gezeigt, der dem Behälter 16 in der ersten Ausführungsform entspricht, es ist jedoch selbstverständlich, daß ein derartiger Container vorhanden wäre. Einige andere Aspekte der zweiten Ausführungsform werden jedoch ausführlicher beschrieben, als es bei der ersten Ausführungsform der Fall ist. So ist die äußere Gestalt der Gehäuseabschnitte 101 und 102 in einer praktischeren und weniger diagramatischen Form als die Gehäuseabschnitte 1 und 2 gezeigt. Es wird ebenfalls gezeigt, daß das Innere des Gehäuse abschnittes 102 Stützlager 140 und 141 aufweist, in denen der Motor 104 verschiebbar ist, und es ist gezeigt, daß der Gehäuseabschnitt 102 mit einem Rückhalteblock 142 versehen ist, der dazu dient, zu verhindern, daß sich die Abschnitte 101 und 102 unter der Kraft der Feder 123 voneinander trennen. In der Praxis würde die Ausführungsform mit Lagern, die den Lagern 140 und 141 entsprechen, und (wie bereits erwähnt) mit einem Rückhalteblock, der dem Block 142 entspricht, versehen sein.
Die zweite Ausführungsform weist eine Auslaßdüse auf die etwas anders als die der ersten Ausführungsform ist. So weist die Auslaßdüse 120 ein kegelstumpfartiges Spitzenteilstück 120a mit einer Öffnung 121 darin und ein Flanschteilstück 120b auf mit dessen Hilfe die Düse 120 unter Verwendung einer mit einem Innengewinde versehenen Rückhaltekappe 120c am richtigen Ort gehalten wird.
Die gerade beschriebene Ausführungsform ist lediglich eine von mehreren Verfahren, die dazu verwendet werden können, einen Aufschlag auf die Flüssigkeit zu verursachen, um das anfängliche Durchstechen der Epidermis zu erleichtern, und der Fachmann wird leicht in der Lage sein, sowohl Entwürfe für manuelle Injektoren als auch Entwürfe für anders angetriebene Injektoren daran anzupassen, die Aufgabe der Erfindung zu lösen. Gleichermaßen kann das Prinzip der direkten Öffnungskontaktbelastung leicht an manuelle Injektoren, zum Beispiel durch Bewegen eines Abzugsstollens zum Loslassen der federbelasteten Masse angepaßt werden, aber auch an durch Gas angetriebene Injektoren, zum Beispiel durch Verwenden eines hydraulischen Mikroschalters in einer ähnlichen Art und Weise wie bei der vorliegenden Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung kann mit jeder geeigneten Form des auf den Injektor montierten Flüssigkeitsbehälters verwendet werden, einschließlich, aber nicht eingeschränkt auf starre Flaschen, Spritzen, Quetschtuben und Beutel, oder der Injektor kann an eine externe Flüssigkeitsversorgung angeschlossen werden. Obwohl tragbare Multi-Dosen-Injektoren oben im Detail beschrieben werden, kann die vorliegende Erfindung wirksam auf ortsfeste Anlagen, die zum Beispiel für die mehrfache Impfung von Geflügel verwendet werden, und Einzel- Dosis-Injektoren angewendet werden, die eine vorverpackte Flüsigkeitskapsel verwenden, die nach der Injektion weggeworfen wird (siehe die US-A-4 966 581 - Landau).
Während Tests, die an der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ausgeführt wurden, wurde festgestellt, daß selbst für den Fall, daß die Öffnung ungefähr 2 - 3 mm entfernt von der Haut des Objektes gehalten wurde, die Verschwendung bedeutend kleiner war als in dem Fall, daß manuell angetriebene Freistrahl-Injektoren verwendet werden. Für einige Anwendungen, bei denen es erwünscht ist, daß die Öffnung nicht die Haut des Objektes berührt, verbessert daher die Aufschlagtechnik die Leistungsfähigkeit von Freistrahl- Injektoren.

Claims

1. Nadelloser Injektor für ein Injezieren einer Flüssigkeit in ein Substrat, wobei der Injektor aufweist

eine Kammer (31, 131) zum Aufbewahren einer zu injezierenden Flüssigkeit, wobei die Kammer mit einem Flüssigkeitsauslaß (21, 121) versehen ist;

ein Ausgabeelement (7, 107), das in einer ersten Richtung bewegbar ist, um das Volumen der Kammer zu reduzieren, um zu bewirken, daß die darin enthaltene Flüssigkeit durch den Flüssigkeitsauslaß ausgestoßen wird; und

ein Stoßelement (6, 29; 106, 129), das angeordnet ist, um auf das Ausgabeelement zu schlagen, um dessen Bewegung in der ersten Richtung zu bewirken;

der Injektor weist weiterhin auf ein vorderes Teil (1, 101), das ein Element (20, 120) trägt, das den Flüssigkeitsauslaß definiert, und ein hinteres Teil (2, 102), das ein einen Handgriff (3, 103) definierendes Mittel aufweist, mit dem ein Benutzer den Injektor gegen das Substrat drücken kann;

gekennzeichnet durch

Mittel (23, 123) zum Antreiben des hinteren Teiles (2, 102) weg von dem vorderen Teil (1, 101) und

Mittel (12, 13, 14; 112, 114) für eine Betätigung des Injektors oder zum Ermöglichen einer Betätigung des Injektors in Abhängigkeit von einer Bewegung des hinteren Teils (2, 102) in Richtung des vorderen Teils (1, 101), die durch das vom Benutzer ausgeübte Andrücken gegen die Kraft des Mittels (23, 123) bewirkt wird, die die Teile auseinanderdrückt.

2. Injektor nach Anspruch 1 mit Mitteln (10, 11; 110, 111) für ein Halten des Aufschlagelementes (6, 29; 106, 129) weg von dem Ausgabeelement (7, 107) entgegen der Vorspannkraft und für ein Loslassen des Aufschlagelementes, um zu ermöglichen, daß es sich in Richtung auf das Ausgabeelement zu bewegt und auf diesem aufschlägt.

3. Injektor nach Anspruch 2, wobei die Vorspannkraft durch eine Feder (5, 105) erzeugt wird.

4. Injektor nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Mittel (6, 29; 106, 129) für ein Halten und Loslassen des Aufschlagelementes ein Verriegelungselement aufweist.

5. Injektor nach Anspruch 4, wobei das Verriegelungselement einen Nocken (11, 111) und einen Nockenstösel (10, 110) aufweist.

6. Injektor nach Anspruch 5, mit einem Motor (4, 104) für ein Antreiben des Nockens

7. Injektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ausgabeelement als Kolben (7, 107) ausgebildet ist, der innerhalb der Kammer beweglich ist.

8. Injektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Ausgabelement und das Aufschlagelement miteinander durch eine Totgangverbindung verbunden sind.

9. Injektor nach Anspruch 8, wobei die Totgangverbindung zumindest einen Schlitz (25, 125), der in einem der Elemente ausgebildet ist, und zumindest einen damit zusammenwirkenden Stift (24, 124) aufweist, der an dem anderen der Elemente ausgebildet ist und in Längsrichtung in dem Schlitz beweglich ist, mit dem er zusammenwirkt.

10. Injektor nach Anspruch 9, wobei der oder jeder Stift (24, 124) mit einem Ende des Schlitzes (25, 125), mit dem er zusammenwirkt, in Eingriff steht, um zu ermöglichen, daß das Aufschlagelement das Ausgabeelement (7) in einer zweiten Richtung entgegengesetzt der ersten Richtung zu bewegen, in der jedoch während der Ausgabe das Aufschlagelement (6, 29; 106, 129) auf das Ausgabeelement stößt, bevor der Stift (24, 124) in der Lage ist, mit dem anderen Ende des Schlitzes (25, 125) in Eingriff zu stehen.

11. Injektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, der angepaßt ist, um eine Flüssigkeit, die injiziert werden soll, aus einer Flüssigkeitsquelle (16, 116) einzuziehen, wobei die Flüssigkeitsquelle in der Lage ist, eine Mehrzahl von Dosen der Flüssigkeit bereitzustellen.

12. Injektor nach Anspruch 11 mit Ventilmitteln (18, 118; 19, 119), die es ermöglichen, daß Flüssigkeit in die Kammer aus der Flüssigkeitsquelle (16, 116) während der Bewegung des Ausgabeelementes in die zweite Richtung angezogen wird, und die verhindern, daß Flüssigkeit in die Flüssigkeitsquelle während der Bewegung des Ausgabeelementes in die erste Richtung zurückgeführt wird.