ES2246239T3 - Jeringa sin aguja. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de inyección sin aguja incluyendo: una cámara de accionamiento (51) dispuesta, en la práctica, para contener una carga de gas a presión; una sección de conducto (52) conectada a dicha cámara de accionamiento (51) para recibir gas de ella; medios de cierre (53) para evitar el flujo de gas de dicha cámara de accionamiento a dicha sección de conducto hasta que dichos medios de cierre (53) se abran; y una dosis de partículas (58) colocada dentro del dispositivo en la región de dichos medios de cierre (53) caracterizado porque: dicho dispositivo está construido y dispuesto de manera que a la apertura de dichos medios de cierre (53), una onda de choque primaria (31) se haga avanzar a lo largo de dicha sección de conducto (52) en una dirección hacia abajo y se establezca un flujo de gas sustancialmente casi constante en dicha sección de conducto hacia arriba de dicha onda de choque primaria (31), siendo arrastrada de forma sustancialmente completa dicha dosis de partículas (58) en dicho flujo sustancialmente casi constante para ser acelerada por él y expulsada del dispositivo.

Description

Jeringa sin aguja.

La presente invención se refiere en general a un dispositivo de jeringa sin aguja para acelerar partículas para administración a tejido deseado de un sujeto. La capacidad de administrar productos farmacéuticos a través de la superficie de la piel (administración transdérmica) proporciona muchas ventajas sobre las técnicas de administración oral o parenteral. En particular, la administración transdérmica proporciona una alternativa segura, conveniente y no invasiva a los sistemas tradicionales de administración de medicamentos, evitando convenientemente los problemas principales asociados con la administración oral (por ejemplo tasas variables de absorción y metabolismo, irritación gastrointestinal y/o sabores amargos o desagradables de los medicamentos) o administración parenteral (por ejemplo, el dolor del pinchazo, el riesgo de introducir infección en individuos tratados, el riesgo de contaminación o infección del personal de asistencia sanitaria producido por pinchazos accidentales y el desecho de agujas usadas). Además, la administración transdérmica proporciona un alto grado de control sobre las concentraciones en sangre de los productos farmacéuticos administrados.

Se ha descrito recientemente un nuevo sistema de administración transdérmica de medicamentos que implica el uso de una jeringa sin aguja para disparar polvos (es decir, partículas sólidas conteniendo medicamento) en dosis controladas a y a través de la piel intacta. En particular, la Patente de Estados Unidos número 5.630.796 de Bellhouse y otros describe una jeringa sin aguja que suministra partículas farmacéuticas arrastradas en un flujo supersónico de gas. La jeringa sin aguja se puede usar para la administración transdérmica de compuestos y composiciones terapéuticos en polvo (por ejemplo medicamentos, vacunas, etc), para la administración de material genético a células vivas (por ejemplo, terapia génica) y para la administración de productos biofarmacéuticos a la piel, los músculos, la sangre o la linfa. La jeringa sin aguja también se puede utilizar en unión con cirugía para administrar partículas a superficies de órganos, tumores sólidos y/o a cavidades quirúrgicas (por ejemplo, lechos tumorales o cavidades después de la resección de tumores). En teoría, prácticamente cualquier agente farmacéutico que se puede preparar en una forma particulada sustancialmente sólida puede ser administrado con seguridad y fácilmente usando tales dispositivos.

Una jeringa sin aguja descrita en Bellhouse y otros incluye una boquilla convergente-divergente sobre expandido tubular alargada que tiene una membrana rompible que cierra inicialmente el paso a través de la boquilla y dispuesta sustancialmente adyacente al extremo situado hacia arriba de la boquilla. Las partículas a administrar están dispuestas junto a la membrana rompible y se suministran usando unos medios energizantes que aplican al lado ascendente de la membrana una presión gaseosa suficiente para romper la membrana y producir un flujo supersónico de gas (conteniendo las partículas farmacéuticas) a través de la boquilla para administración de su extremo situado hacia abajo.

La administración transdérmica usando la jeringa sin aguja descrito en Bellhouse y otros se realiza con partículas que tienen un tamaño aproximado que en general es del orden de entre 0,1 y 250 \mum. Para administración de medicamentos, un tamaño óptimo de partícula es generalmente al menos aproximadamente 10 a 15 \mum (el tamaño de una célula típica). Para administración de genes, un tamaño óptimo de partícula es generalmente sustancialmente menor que 10 \mum. Las partículas de más de aproximadamente 250 \mum también pueden ser administradas desde el dispositivo, siendo la limitación superior el punto en el que el tamaño de las partículas originaría daño perjudicial a las células cutáneas. La distancia real que las partículas administradas penetrarán, depende del tamaño de partícula (por ejemplo, el diámetro nominal de partícula suponiendo una geometría de partículas aproximadamente esféricas), densidad de partículas, la velocidad inicial a la que la partícula impacta en la superficie de la piel, y la densidad y viscosidad cinemática de la piel. A este respecto, las densidades de partícula óptimas para uso en inyección sin aguja están en general en el rango de entre aproximadamente 0,1 y 25 g/cm^{3}, preferiblemente entre aproximadamente 0,8 y 1,5 g/cm^{3}, y las velocidades de inyección están en general en el rango de entre aproximadamente 100 y 3000 m/s. Estos rangos de tamaños de partícula y densidad también son apropiados para la presente invención.

En el dispositivo se producen dos fases de flujo de gas distintas. La primera fase está asociada con las ondas de choque producidas a la rotura de la membrana y se denomina el "proceso de arranque" (o "transitorio de arranque"). El segundo régimen de flujo se produce hacia arriba de las ondas de choque y expansión asociadas con el proceso de arranque y se denomina flujo de boquilla casi constante.

Como se explica en Bellhouse y otros, se consideró que la velocidad de las partículas dependía del flujo en el proceso de arranque. El proceso de arranque se genera por un cambio repentino del impulso de presión dentro de la boquilla divergente, y en el dispositivo de Bellhouse y otros se inicia en la garganta de la boquilla. Esto se representa con el diagrama de espacio-tiempo (x-t) de la figura 1. Esta figura muestra la distancia hacia abajo (valores positivos de x) y hacia arriba (valores negativos de x) del plano de salida de la boquilla (es decir, el extremo distal de la boquilla) a lo largo de la abscisa y muestra el tiempo en la ordenada. El tiempo comienza cuando el dispositivo es accionado. Después de la rotura de la membrana (que está situada a alrededor de x=-50) a t=0, un frente pronunciado de alta presión (una onda de choque 11) barre hacia abajo a lo largo de la longitud de la boquilla. Esto va seguido de cerca de la denominada "superficie de contacto" 12.

La superficie de contacto 12 es el límite entre los gases previamente separados por la membrana. Es sabido que los gases no se mezclan apreciablemente en este límite de manera que el efecto es uno del gas de accionamiento (el gas hacia arriba de la membrana antes de romperse) "que expulsa" el gas (el gas hacia abajo de la membrana antes de romperse) de la boquilla como un pistón, siendo la superficie de contacto 12 análoga a la cara del pistón. La superficie de contacto 12 va seguida de cerca de una onda de choque secundaria 13. La onda de choque secundaria 13 va seguida de una serie de frentes de choque oblicuos 16 dentro de un proceso de arranque (región 1 en la figura 1) con grandes variaciones en densidad y velocidad del gas (y por lo tanto la velocidad de las partículas). La región de proceso de arranque 1 esta delimitada sustancialmente por los choques 11, 14 y 15; el frente de choque 15 se menciona más a continuación.

El proceso de arranque va seguido de un régimen de flujo casi constante (en la región 3). El flujo casi constante es limpio, es decir, sustancialmente libre de ondas de choque de tal manera que la velocidad en un punto dado cambie lo suficientemente lenta con el tiempo de modo que se modele con precisión por ecuaciones de flujo constante sin variación en el tiempo. El flujo casi constante es así diferente de flujo verdaderamente constante en el que el número Mach en un punto dado no cambia con el tiempo, y el flujo no constante en el que varía el número Mach en un punto dado, y el flujo se controla por ecuaciones no constantes. El proceso de arranque y el flujo casi constante se terminan por un frente de choque oblicuo 15 que se barre hacia arriba de la salida de boquilla, como resultado de la operación de la boquilla sobre expandida. Este choque marca el límite de la región 2. Como se menciona en Bellhouse y otros, se describió que las partículas, al estar colocadas inicialmente en, o muy cerca de, la membrana rompible, avanzaban con la superficie de contacto 12 entre los frentes de las ondas de choque primaria y secundaria 11, 13. A la luz de las investigaciones realizadas por los autores de la presente invención, ahora se considera que está visión es excesivamente simplista y (como se explica más adelante) el flujo de gas-partículas en tales dispositivos de la técnica anterior es más complicado, acelerándose los grupos de partículas por diferentes mecanismos. Sigue siendo cierto que el proceso de arranque es crítico para la aceleración de una proporción de las partículas en dispositivos de la técnica anterior. En contraposición a esto, la esencia de la presente invención se basa en la idea de intentar evitar el arrastre de las partículas en el proceso de arranque.

Los dispositivos anteriores utilizaban boquillas sobre expandidas que tenían una zona de salida en sección transversal A_{e} mayor que la zona de salida en sección transversal de una boquilla expandida correctamente A_{correct}. La operación sobre expandida se produce cuando la relación P_{tot}/P_{e} de la presión total P_{tot} a la presión de salida ambiente P_{e} es insuficiente para un flujo supersónico correctamente expandido para una relación de área de boquilla dada A_{1}/A_{e} (donde A_{1} es el diámetro mínimo en el sistema). Se utilizaba una boquilla sobre expandida en los dispositivos de la técnica anterior porque, para obtener una dispersión adecuada de la carga en el blanco, se consideraba que se precisaba una zona de salida grande. Sin embargo, los experimentos han mostrado que el uso de una boquilla sobre expandida conduce a no uniformidades de flujo tales como ondas de choque oblicuas (o normales) casi estacionarias en el flujo que servir para liberar el flujo de las paredes de la boquilla. Dicho flujo acelera las partículas en un chorro separado. Así, inesperadamente, se ha hallado que el uso de una zona de salida más grande no aumenta necesariamente la zona blanco útil y de hecho hace frecuentemente que el flujo se libere dando lugar a que se forme un chorro central y una dispersión de carga consiguiente baja. Esto no es deseable y se denomina "formación de chorro".

Además, los dispositivos de la técnica anterior (tales como los descritos en Bellhouse y otros) utilizan una porción de boquilla convergente hacia abajo de la casete conteniendo partículas. Esta porción hace de la interface entre el diámetro relativamente grande de la membrana y el diámetro relativamente pequeño de la garganta de la boquilla. El diámetro de garganta elegido es controlado por el caudal de masa estrangulado máximo deseado a través del dispositivo y el diámetro elegido de la membrana es controlado por la necesidad de poder fabricar fácilmente el casete y mantener la dosis de partículas requerida. Así, al accionamiento, las partículas son empujadas a través de una constricción en el dispositivo. Se piensa que esto puede aumentar el rozamiento de partículas-pared y reducir el tamaño de partícula y por lo tanto afectar indeseablemente a las características de aceleración y penetración de las partículas.

Investigaciones experimentales patrocinadas por el solicitante de la presente invención ha mostrado que los dispositivos de la técnica anterior producen dos tipos distintos de comportamiento de partículas. En la figura 2 se muestran los resultados de mediciones de resolución temporal DGV (Velocimetría Global Doppler), (véase Kendall MAF, Quinlan NJ, Thorpe SJ, Ainsworth RW y Bellhouse BJ (1999) "The gas dynamics of a high speed needle-free drug delivery system", International Symposium on Shock Waves 22, Imperial College, Londres, Julio 19-23 y Quinlan NJ, Thorpe SJ y Ainsworth RW (1999), "Time-resolved Doppler global velocimetry of gas-particle flows in transdermal powder drug administration", 8th Int. Conf. On Laser Anemometry - Advances and Applications, 6-9 Sept, Universidad de Roma, Italia. Esto muestra una sección transversal de la porción divergente de una boquilla 20 y da la velocidad instantánea de las partículas a un tiempo de 177 \mus después de la rotura de la membrana (no representada).

Como se puede ver, las partículas delanteras 21 se suministran en una nube ancha a una velocidad típica de 200-400 m/s. Una corriente de partículas más estrecha casi constante 22 sigue al nube de entrada a 650-800 m/s; se deberá observar que la imagen circular blanca centrada en el plano de la salida de boquilla junto con la sombra oscura en su límite derecho representado es un artefacto producido por esta técnica de medición. Las partículas delanteras están asociadas con el proceso de inicio transitorio en el flujo de gas, mientras que las partículas a alta velocidad son arrastradas en el flujo de boquilla casi constante. Como se ha mencionado, la boquilla en este dispositivo de la técnica anterior está sobre expandida, lo que significa que habrá choques oblicuos en la boquilla. La separación de la corriente de partículas a alta velocidad de las paredes de la boquilla es una consecuencia directa de la separación inducida por choque del flujo de gas de boquilla debido a estos choques. Con referencia de nuevo a la figura 1, el flujo de gas se ha clasificado en sentido amplio en tres regímenes de flujo:

i)

El proceso de arranque (región 1)

ii)

Flujo procesado por choque (región 2)

iii)

Flujo supersónico casi constante (región 3)

Las trayectorias de las partículas 17 también se muestran en la figura 1. Como se puede ver, una proporción significativa de las partículas son aceleradas dentro del proceso de arranque, pero después deceleran al llegar a la onda de choque secundaria 13 y la superficie de contacto 12. Se ve que un frente de nube 18 de partículas decelera cuando sale de la boquilla, representándose la salida de boquilla por x=0. Estas partículas son las arrastradas con la nube inicial de 200-400 m/s unida a la pared de la boquilla. Por naturaleza, el proceso de arranque crea un flujo que tiene grandes variaciones en la velocidad axial de gas y densidad. Se considera que estos son los dos parámetros más importantes para la aceleración de partículas. También hay grandes variaciones radialmente en la velocidad y densidad del gas. Por lo tanto dicho régimen de flujo se considera inadecuado para administración de medicamentos si se requieren velocidades y distribuciones uniformes. Otra fracción de partículas no llega al choque secundario 13 pero son procesadas en primer lugar por los choques oblicuos 16 dentro del proceso de arranque (en la región 1) y después el choque oblicuo en movimiento hacia arriba 15 que define el flujo separado dentro de la región 2. El componente final de la carga de partícula se acelera dentro del flujo casi constante (región 3, trayectorias de las partículas no representadas en la figura), antes de ser separado por el frente de choque casi estacionario 14 (definido en la región 2). Este recorrido de aceleración conduce a la velocidad de partículas más alta de 850 m/s confinada a un chorro separado de aproximadamente 9 mm de diámetro.

Parece, en contra de opiniones anteriores, que el proceso de arranque, en vez de ser el principal acelerador de las partículas, hace realmente de un impedimento de las partículas de velocidad alta. Las partículas que salen inicialmente en una nube grande parecen hacer de barrera a las partículas arrastradas en el flujo casi constante siguiente, dando lugar a velocidades generales más bajas de las partículas, lo que puede ser indeseable.

La presente invención surge de la idea de que, si se puede evitar que las partículas sean arrastradas en el flujo del proceso de arranque, sustancialmente todas las partículas serán arrastradas en el flujo supersónico casi constante siguiente, dando lugar a velocidades de partículas más altas y más uniformes. La presente invención también mitiga el problema de "formación de chorro" utilizando una boquilla expandida de forma sustancialmente correcta y el problema de rozamiento de partículas al prescindir de una convergencia hacia abajo de la membrana.

US 5.899.880 describe la porción precaracterizante de la reivindicación 1.

Por consiguiente, se describe un método de acelerar una dosis de partículas en un dispositivo de inyección sin aguja que tiene una cámara de accionamiento y una sección de conducto hacia abajo de dicha cámara de accionamiento, incluyendo el método:

abrir medios de cierre situados entre dicha cámara de accionamiento y dicha sección de conducto;

producir una onda de choque primaria que avanza en una dirección hacia abajo en dicha sección de conducto;

establecer un flujo de fluido sustancialmente casi constante en dicha sección de conducto hacia arriba de dicha onda de choque primaria; y

arrastrar y acelerar sustancialmente toda la dosis de partículas en dicho flujo sustancialmente casi constante durante el tiempo en que dichas partículas están en dicha sección de conducto.

Se puede crear un proceso de arranque cuando la onda de choque primaria llega al extremo situado hacia abajo del conducto. También se puede producir una onda de choque secundaria detrás de la onda de choque primaria y el flujo casi constante se establece preferiblemente hacia arriba de la onda de choque secundaria, y continúa después de que la onda de choque secundaria ha salido del dispositivo.

La presente invención incluye un dispositivo de inyección sin aguja incluyendo:

una cámara de accionamiento dispuesta, en la práctica, para contener una carga de gas a presión;

una sección de conducto conectada a dicha cámara de accionamiento para recibir gas de ella;

medios de cierre para evitar el flujo de gas de dicha cámara de accionamiento a dicha sección de conducto hasta que dichos medios de cierre se abren; y

una dosis de partículas colocada dentro del dispositivo en la región de dichos medios de cierre;

estando construido y dispuesto dicho dispositivo de modo que a la apertura de dichos medios de cierre, una onda de choque primaria se haga avanzar a lo largo de dicha sección de conducto en una dirección hacia abajo y se establezca un flujo de gas sustancialmente casi constante en dicha sección de conducto hacia arriba de dicha onda de choque primaria, siendo arrastrada de forma sustancialmente completa dicha dosis de partículas en dicho flujo sustancialmente casi constante para acelerarse por lo tanto y expulsarse del dispositivo.

La cámara de accionamiento puede estar precargada con gas o se podría conectar a una fuente de gas operable para cargar la cámara de accionamiento con gas a presión. La cámara de accionamiento puede estar constituida por un tubo de área constante o puede tener una convergencia en su extremo situado hacia abajo.

La sección de conducto es ventajosamente de un área en sección transversal constante y las partículas están colocadas de forma útil hacia arriba de los medios de cierre.

Preferiblemente, no hay porción convergente hacia abajo de los medios de cierre y hay una porción divergente hacia abajo de la sección de conducto. Cuando se dispone dicha porción divergente, la onda de choque inicia un proceso de arranque transitorio al llegar a ella y este proceso transitorio va seguido de un flujo supersónico casi constante en la porción divergente.

La finalidad de la porción divergente es acelerar más las partículas arrastradas de manera controlada. La porción divergente tiene preferiblemente una relación de área de tal manera que flujo a su través se expande de forma sustancialmente correcta y también puede estar contorneada para evitar que se formen ondas de choque oblicuas en la divergencia y/o para realizar una distribución uniforme de partículas.

Se puede prever otros medios de cierre y estos o los primeros dichos medios de cierre pueden incluir una membrana rompible. Cuando se utilizan dos medios de cierre, las partículas se colocan ventajosamente entre ellos y cada cierre puede tener las mismas o diferentes presiones de apertura.

Ahora se describirá realizaciones del dispositivo de jeringa sin aguja según la presente invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos anexos en los que:

La figura 1 muestra esquemáticamente un diagrama x-t que describe los regímenes de flujo presentes en un dispositivo de la técnica anterior parecido a los descritos en Bellhouse y otros.

La figura 2 muestra una vista en sección transversal de la boquilla y la velocidad axial instantánea de partículas que salen el dispositivo antes mencionado de la técnica anterior después de 177 \mus de flujo.

La figura 3 muestra esquemáticamente un diagrama x-t que describe los regímenes de flujo presentes en un dispositivo según una primera realización de la presente invención.

La figura 4 muestra una vista esquemática en alzado lateral en sección de una superficie deseada y una región de choque.

La figura 5 muestra un dispositivo de inyección sin aguja según una primera realización de la presente invención en vista esquemática en alzado lateral en sección.

La figura 6 muestra una parte de un diagrama esquemático x-t que describe el comportamiento del proceso de arranque en un dispositivo según una segunda realización de la presente invención cuando el gas en la región 2 es subsónico y en la región 3 es supersónico.

La figura 7 muestra una parte de un diagrama esquemático x-t que describe el comportamiento del proceso de arranque en un dispositivo según una tercera realización de la presente invención cuando el gas en las regiones 2 y 3 es subsónico.

Las figuras 8a y 8b son vistas esquemáticas (antes y después) en alzado lateral de la región de membrana de una sección de conducto de una cuarta realización de un dispositivo de inyección sin aguja e ilustran otro aspecto de la invención donde la sección de conducto tiene una porción de conducto ampliada para mantener un área en sección transversal más constante después del estallido de la membrana.

La figura 9 muestra una quinta realización que es una modificación de la realización de la figura 5 donde la cámara de accionamiento tiene un área en sección transversal más grande que la sección de conducto, representándose solamente parte del dispositivo.

Las figuras 10a, 10b y 10c son una secuencia de vistas esquemáticas en alzado lateral en sección de la región de membrana de una sexta realización de un dispositivo de inyección sin aguja y muestran otro aspecto de la invención referente a la creación de una nube de gas-partículas mezclados entre dos cierres en una cámara de accionamiento.

Las figuras 11a, 11b, 11c, 11d y 11e muestran una séptima realización que implica una secuencia parecida a la figura 10 a excepción de que las presiones de rotura y el tiempo del arrastre de partículas son diferentes.

Las figuras 12a, 12b y 12c son una secuencia de vistas esquemáticas en alzado lateral en sección de la región de membrana de una octava realización y muestran el uso de un conducto de transferencia y una membrana rompible separada para crear una nube de gas-partículas mezclados entre dos cierres en la cámara de accionamiento.

Y las figuras 13a, 13b, y 13c son una secuencia de vistas esquemáticas en alzado lateral en sección de la región de membrana de una modificación de la octava realización en el que el conducto de transferencia está colocado en los medios de cierre situados hacia arriba.

Realización 1

La primera realización de la invención es un dispositivo desechable movido por aire y se representa esquemáticamente en la figura 5. El dispositivo podría, sin embargo, ser reutilizable y/o ser movido por un fluido distinto de aire, por ejemplo helio, nitrógeno o una mezcla de gases. La selección de gas se puede usar para sintonizar el rendimiento del dispositivo. Diferentes gases o mezclas de gas proporcionan diferentes velocidades de gas casi constantes en el mismo dispositivo y por lo tanto la velocidad deseada de las partículas puede ser controlada estrictamente mediante la selección adecuada del gas de acciona-
miento.

El dispositivo incluye una cámara de accionamiento tubular alargada 51 unida a una sección de conducto cilíndrico (o tubo de choque) 52 del mismo diámetro que la cámara de accionamiento 51. En esta realización, cada tubo tiene un diámetro de 6 mm, pero en general los diámetros pueden ser diferentes entre sí y pueden ser de cualquier tamaño práctico.

En esta realización, la cámara de accionamiento 51 tiene una longitud L_{D} de 65 mm y la sección de conducto 52 tiene una longitud L_{1} de 30 mm. Otras longitudes son posibles, y de hecho la determinación de las longitudes se considera que es importante para influir en el rendimiento del dispositivo (véase más tarde).

En la interface entre la cámara de accionamiento 51 y la sección de conducto 52 hay una membrana rompible 53. La membrana 53 es del tipo descrito en Bellhouse y otros y se rompe típicamente con una diferencia de presión a través de ella en un rango de alrededor de 5 a 20 bar, preferiblemente 10 a 15 bar. La presión de rotura es un parámetro importante del dispositivo pero también se podrían usar otras presiones de rotura dependiendo de los resultados deseados. El control del proceso de rotura puede ser importante para la mezcla y uniformidad del flujo y se puede mejorar mediante la previa indentación o hendidura de la membrana, preferiblemente a lo largo de líneas radiales a lo largo de las que se propagará la rotura. Esto proporciona una abertura más simétrica de la membrana que a su vez puede proporcionar una distribución más simétrica de las partículas en el plano deseado.

El extremo situado hacia abajo de la sección de conducto 52 está provisto de una boquilla divergente contorneada 54 en esta realización. La boquilla 54 tiene una relación de área A_{e}/A_{1} tal que se establece flujo correctamente expandido dentro de ella cuando la membrana 53 se haya roto y la cámara de accionamiento 51 descarga. En la práctica esta relación (A_{e}/A_{1}) podría oscilar entre 1 y 50. Como se representa, la boquilla contorneada 54 podría ser de forma cónica con un medio ángulo no tan pronunciado como para producir separación del flujo. Se podría usar en la práctica medios ángulos de hasta 15º, y se ha hallado que 6º operan satisfactoriamente. La boquilla divergente 54 podría tomar otras formas y, de hecho, no es esencial para la presente invención.

La cámara de accionamiento 51 está conectada en su extremo situado hacia arriba a un depósito 55 de gas a presión (en este caso aire) por un agujero de sangrado de diámetro pequeño 56. También son adecuados otros gases o mezclas de gases que son estériles y fácilmente obtenibles tal como helio, nitrógeno, argón o CO_{2}. La presión de gas en el depósito 55 debería ser suficiente para que el gas pudiese pasar a la cámara de accionamiento 51 y romper la membrana 53. En esta realización la presión de gas es 60 bar, pero podría ser más alta o más baja dependiendo de la presión de rotura de la membrana. Además, se podría usar otros medios energizantes (tal como cargas explosivas) para descargar gas a la cámara de accionamiento 51.

El depósito 55 se puede conectar al agujero de sangrado 56 de forma estándar (tal como con una válvula 57 como se representa en la figura) de tal manera que un flujo de gas del depósito 55 a la cámara de accionamiento 51 se puede iniciar a petición. En esta realización el agujero de sangrado 56 tiene un diámetro de 0,4 mm. Esto desacopla efectivamente el depósito 55 y la cámara de accionamiento 51 durante el período de operación del dispositivo (para una explicación del desacoplamiento, véase a continuación). Sin embargo, se podría usar otros tamaños de agujero de sangrado (por ejemplo, de 0,1 mm a 5 mm). Cuando se utilizan agujeros más grandes, no se establecería el desacoplamiento total y la presión total P_{tot} en la cámara de accionamiento 51 sería capaz de aumentar cuando el dispositivo sea accionado (con desacoplamiento, la presión total permanece constante).

Como otra alternativa, la cámara de accionamiento 51 podría estar precargada con gas a presión y omitirse el depósito 55. En tal disposición, la membrana 53 podría ser perforada mecánicamente para accionar el dispositivo. Las partículas 58 a acelerarse están situadas inicialmente en esta realización en la cámara de accionamiento 51 en la región de la membrana rompible 53. Las partículas 58 no tienen necesariamente que estar situadas inicialmente junto a la membrana 53. Si están situadas inicialmente en cualquier lugar en la cámara de accionamiento 51, no serán arrastradas en el transitorio de arranque y así la invención todavía operaría. Además, las partículas 58 podrían estar situadas junto al lado descendente de la membrana 53 y el dispositivo todavía deberá funcionar.

El funcionamiento de este dispositivo se representa esquemáticamente por el diagrama x-t en la figura 3, correspondiendo t=0 a la rotura de la membrana. Cuando se abre la válvula 57 del depósito, fluye gas desde el depósito 55 a la cámara de accionamiento 51 mediante el agujero de sangrado 56 hasta que se alcanza la presión de rotura de la membrana en la cámara de accionamiento 51. Así, a la rotura de la membrana 53, se genera un choque 31 que baja por la sección de conducto 52 en la dirección hacia abajo. Después de una distancia característica de formación de choque, el choque 31 avanza delante de la superficie de contacto 32 a una velocidad constante. La superficie de contacto 32 sigue de cerca detrás del choque 31 y las partículas 33 siguen detrás de ella. Se puede identificar tres regiones de flujo:

i)

Gas quiescente delante de la onda de choque 31 (región 1)

ii)

Gas entre el choque 31 y la superficie de contacto 32 (región 2)

iii)

Gas entre la superficie de contacto 32 y las partículas 33 (región 3)

La distancia entre las partículas 33 y la superficie de contacto 32 aumenta inicialmente con el tiempo a causa de la aceleración más lenta de las partículas en comparación con el gas. La función de la sección de conducto 52 es proporcionar una distancia en la que el choque 31 y la superficie de contacto 32 se pueden formar de manera que aumente la separación entre el choque 31 (que iniciará el proceso de arranque a la transición entre el conducto 52 y la boquilla divergente 54), es decir la posición de "Arranque de boquilla" en la figura 3, y las partículas 33. El tiempo de retardo instantáneo t_{D} (el tiempo entre el inicio del proceso de arranque y la llegada de las partículas a la divergencia 54) es una función del tamaño de partícula y el tipo de gas, por lo que las partículas más grandes y más densas se retardan más.

Simultáneamente con lo anterior, una primera onda de expansión (u-a) 34 se mueve a una velocidad constante (inicialmente la velocidad de sonido en el gas, a) desde la posición de la membrana rota 53 en la dirección hacia arriba hasta que llega al agujero de sangrado 56. Aquí se refleja de nuevo como una onda (u+a) 36 en la dirección hacia abajo donde acelera hasta que sale eventualmente por la boquilla 54. La velocidad de gas en la dirección hacia abajo se denota con u y la velocidad local de sonido en el gas se designa con a. Se crean Además (u-a) expansión ondas y el resultado es el ventilador de expansión no constante 30 representado en la figura 3.

Cuando el choque 31 atraviesa el tubo en la región 2, sirve para procesar el gas quiescente en la región 1 que estará en la región 2 y calienta este gas que procesa, aumentando su temperatura y densidad. Éste es el denominado proceso de "calentamiento por choque".

Cuando el choque 31 llega al comienzo de la boquilla divergente 54, se inicia el proceso de arranque y se produce una segunda onda (u-a) 35 en la transición entre el área constante 52 y divergencia 54. En la realización de la figura 3, el gas de accionamiento es tal y la presión es suficientemente alta para que el número Mach del gas en ambas regiones 2 y 3 sea mayor que 1. Esta segunda onda (u-a) 35 avanza relativamente lentamente a lo largo de la boquilla 54 en la dirección hacia abajo y acelera una vez que ha superado la superficie de contacto 32. Esto se produce porque el gas delante de la superficie de contacto 32 en la región 2 ha sido calentado por choque por el paso de la onda de choque y así tiene una temperatura y velocidad de sonido más altas que el gas detrás de la superficie de contacto 32 en la región 3. El gas en la región 3 se ha enfriado por la onda de expansión 34. Así, cuando la segunda onda (u-a) 35 es superada por la superficie de contacto 32, se acelera en la dirección hacia abajo porque el valor de a cae bruscamente (mientras que el valor de la velocidad, u, está adaptado a través de la superficie de contacto 32). Por lo tanto, los procesos de calentamiento por choque y de enfriamiento por expansión son beneficiosos al contener y al acelerar el proceso de arranque del dispositivo.

Cuando el choque 31 se propaga en la sección divergente se establece un sistema complejo de ondas (u-a). Este sistema de ondas 37 es hacia abajo de la onda (u-a) 35 en este ejemplo. Las ondas 37 tienen que coincidir con el flujo hacia arriba del choque 31 y el flujo supersónico casi constante en la boquilla divergente 54. Este sistema de ondas 37 coalesce en general para formar una onda de choque secundaria 38. Como se representa en la figura 3, la segunda onda (u-a) 35 y el sistema de ondas situado hacia abajo 37 y 38 pueden pasar a la región 3.

La longitud L_{1} de la sección de conducto 52 se elige de manera que el volumen de la nube de partículas 33 se acelere en el conducto divergente 54 por un flujo supersónico casi constante. Esto se puede lograr garantizando que el choque secundario 38 preceda a, y salga del conducto divergente delante de, la nube de partículas. El flujo casi constante es un flujo sustancialmente constante y en particular en esta aplicación es un flujo sustancialmente libre de ondas de choque. Puede haber ondas de expansión (tal como la onda (u-a) 35) en este flujo casi constante.

En otros términos, el dispositivo está dispuesto de manera que el tiempo de retardo final t_{f} (el tiempo entre el choque secundario 38 y la cabeza de la nube de partículas 33) sea positivo.

Además, la longitud L_{1} de la sección de conducto 52 también es importante por la razón de que cuanto más larga es, más partículas 33 son aceleradas y se aproximan a la velocidad de gas. El gas en la región 3 tiene una densidad y velocidad uniformes de manera que las partículas 33 experimenten una aceleración uniforme debido a la diferencia entre su velocidad y la del gas.

Una longitud larga L_{1} conduciría teóricamente a velocidades de partícula próximas a la velocidad de gas. Sin embargo, en la práctica, aumentar la longitud L_{1} más allá de un cierto punto dará retornos decrecientes debido a atenuación de choque y la superficie de contacto 32 se aproximará a la onda de choque 31 como resultado de crecimiento de capa límite en las paredes de conducto. Por lo tanto, hay una longitud de conducto óptima L_{1} que también depende de los otros parámetros (tal como la especie y presión del gas de accionamiento), y otras condiciones del siste-
ma.

La longitud L_{D} de la cámara de accionamiento 51 se elige de manera que las partículas 58 hayan salido del dispositivo antes de que la onda de expansión reflejada 36 salga del dispositivo. En otros términos, la longitud se elige preferiblemente de manera que la onda de expansión reflejada 36 no supere nominalmente el volumen de la nube de partículas 33. Esta longitud tiene que ser idealmente más larga si en la cámara de accionamiento se utilizan gases ligeros (por ejemplo helio) que tienen una mayor velocidad de sonido. Así, el límite en el tiempo entre el punto donde la onda de choque 38 llega a la salida divergente de la boquilla (terminando efectivamente el proceso de arranque) y el punto donde la primera onda reflejada (u-a) 36 llega a la salida de boquilla delimitan un régimen de flujo casi constante limpio. Sustancialmente todas las partículas 58 son arrastradas en este régimen de flujo limpio (denominado de otro modo la "ventana de distribución" de partículas).

Después del accionamiento, el agujero de sangrado 56 hace que la cámara de accionamiento 51 se llene gradualmente hasta que se alcance la presión de rotura de la membrana. El agujero de sangrado 56 (que podría estar constituido por una placa con orificios) sirve para garantizar que, durante el proceso de descarga, pueda escapar una cantidad despreciable de gas del depósito 55 a la cámara de accionamiento 51. Por lo tanto, el agujero de sangrado 56 crea efectivamente una condición de pared final y tiene el efecto de desacoplar el depósito 55 del sistema de flujo. Así, la presión estática P_{static} en la cámara de accionamiento 51 permanece sustancialmente constante durante todo el tiempo en que las partículas son aceleradas. En esta realización, la presión estática P_{static} en la cámara de accionamiento 51 es la presión de rotura de la membrana. La presión atmosférica (o ambiente) de salida inicialmente en la salida de boquilla se designa con P_{e}. La relación P_{3}/P_{e} (P_{3} es la presión estática en la región 3) está adaptada mediante ecuaciones analíticas a la relación A_{1}/A_{e} para garantizar un flujo casi constante correctamente expandido a través de la sección de boquilla 54. Dado que la presión total es constante, la boquilla 54 se expandirá correctamente durante la ventana de distribución de partículas dando lugar a flujo unido sustancialmente durante todo el período de accionamiento. Por lo tanto, el flujo es limpio y está unido durante el período en el que partículas 58 son arrastradas. La descripción anterior se refiere a una boquilla correctamente expandida. Sin embargo, el sistema es robusto y los experimentos han demostrado que también se puede obtener flujo sustancialmente limpio y unido con una boquilla poco expandida o incluso una boquilla ligeramente sobre expandida. Se prefiere, no obstante, una boquilla correctamente expandida.

El agujero de sangrado 56 también hace el dispositivo más fácil de silenciar porque restringe el caudal de gas procedente del depósito 55.

Se considera que garantizar que las partículas 58 sean arrastradas en el flujo casi constante proporciona otra ventaja. Cuando choca un flujo en un área plana 41 (en este caso la piel u otro tejido), se establece una "región de choque" (véase la figura 4). Esta región incluye una burbuja de estancamiento 42 que sirve para reducir la velocidad de las partículas 58 cuando se aproximan a la superficie de la piel 41. Idealmente, la salida de boquilla se mantiene a una distancia predeterminada del plano deseado por un separador (no representado en la figura 4). El flujo casi constante expandido de la región 3 dentro del conducto divergente es un flujo supersónico y es ralentizado en la región de choque por una onda de choque 43. Con la boquilla divergente correctamente expandida, este flujo supersónico forma un chorro paralelo en la salida y así crea un choque esencialmente normal 43 en la región de choque. Esta región de choque controlada garantiza que las partículas de medicamento 58 mantengan velocidades uniformes desde la línea central de chorro a los bordes externos cuando se deceleran después de pasar por el choque y antes de impactar en la piel o tejido deseado.

Realización 2

En la realización anterior, el flujo de gas en ambas regiones 2 y 3 es supersónico (es decir, tiene un número Mach, M>1). Sin embargo se ha de notar que el dispositivo también funciona cuando el gas en la región 2 tiene un número Mach inferior a 1. En este caso, la naturaleza del proceso de arranque se altera como se representa en la figura 6, donde números de referencia idénticos corresponden a características similares. Aquí, la onda (u-a) 35 avanza inicialmente hacia arriba (porque u es ahora menor que a). Esta onda (u-a) 35 y las ondas (u-a) siguientes 37 son reflejadas y transmitidas en la superficie de contacto 32 como (u+a) y ondas (u-a) respectivamente (solamente se muestran en la figura las ondas transmitidas (u-a)). El sistema complejo de ondas 37 coalesce para formar de nuevo un choque secundario 38.

Por lo tanto, el efecto neto de M<1 en la región 2 es un desplazamiento en el tiempo de llegada en la salida de boquilla del choque secundario 38 (que termina efectivamente el proceso de arranque). Esto se puede ver comparando las figuras 3 y 6 donde el choque 38 llega más tarde en la figura 6 que en la figura 3, dando un valor reducido de t_{f} en la figura 6. Esto cambia simplemente la duración del régimen de flujo limpio delimitado (la ventana de distribución) entre la llegada del choque secundario 38 y la llegada de la primera onda reflejada (u-a) 36 (no representada en la figura 6).

Realización 3

Otra posibilidad para la operación del dispositivo se produce cuando el flujo en la región 3 tiene un número Mach inferior a 1.

Si el gas accionado es aire y el conducto de accionamiento 51 está provisto inicialmente de:

*

aire (o nitrógeno, u otros gases con pesos moleculares comparativamente altos) con unos medios de cierre que se rompen a una presión suficientemente baja, o

*

una especie de gas distinta de aire con una mayor velocidad de sonido que el aire;

es posible que el flujo en la región 3 tenga un número Match inferior a 1 (véase la figura 7). En esta tercera realización, el gas en la región 3 se expandirá a Mach 1 mediante un segundo ventilador de expansión no constante 71 iniciado al comienzo de la sección de boquilla divergente 54, a condición de que la presión total de accionamiento sea superior a un valor crítico. Este ventilador de expansión 71 pone el gas a velocidad sónica en el extremo situado hacia arriba de la sección divergente 54. Este gas sónico se expande después de forma casi constante como un flujo supersónico en la sección divergente, como se describe en las dos realizaciones anteriores. Además, el proceso de arranque descrito en las realizaciones anteriores está presente aquí, dependiendo los detalles de si el flujo en la región 2 es mayor o menor que Mach 1. El flujo en la región 2 es subsónico en la figura 7. Así, se logra una ventana de distribución de flujo casi constante, sustancialmente correctamente expandido y uniforme, dentro del que la carga de partículas de medicamento es arrastrada nominalmente.

Realización 4

Se ha hallado que el dispositivo es bastante sensible a la zona de abertura de la membrana. Así, es deseable que la membrana 53, cuando se rompa, u otro cierre adecuado cuando se abra) presente un área sustancialmente idéntica al área de la sección de conducto 52. Un ejemplo de aparato para lograrlo se representa en las figuras 8a y 8b. La figura 8a muestra la situación antes de la rotura. Un canal anular 81 está dispuesto junto al lado descendente de la membrana 53 (mostrada con trazos en la figura 8 pero de hecho no es porosa) de manera que cuando la membrana 53 se rompa, el área presentada al flujo de gas sea sustancialmente constante (véase la figura 8b). Si el área presentada es menor, se produce una constricción en el flujo dando lugar a una dinámica indeseable del gas tal como la creación de una expansión constante y perturbaciones del flujo.

Realización 5

En las realizaciones anteriores, la cámara de accionamiento 51 se representa con la misma área que la sección de conducto 52. Sin embargo, la cámara de accionamiento 51 se podría construir con un área más grande que la sección de conducto 52. Esto se representa en la figura 9. Tal construcción produce un ventilador de expansión no constante más débil 30 y por lo tanto una onda reflejada más débil (u+a) 36. Las ondas de expansión más débiles producidas por una mayor área en sección transversal de la cámara de accionamiento producen una menor disrupción en la aceleración de las partículas 58 si estas ondas capturan algunas partículas antes de la entrada al tejido cutáneo o blanco.

Además, esta construcción hace el dispositivo menos sensible a las variaciones en la zona de abertura de la membrana. Se ha de notar que el área de la cámara de accionamiento A_{0} no es preferiblemente inferior al área en sección del conducto A_{1} porque esto daría lugar efectivamente en una divergencia en la membrana. Esto crearía ondas en el punto donde las partículas comienzan y así probablemente no permitirían que el transitorio de arranque saliese de la boquilla antes de que las partículas 58 sean arrastradas en el flujo de gas.

Realización 6

Ahora se describirá otro aspecto posible de la invención para mejorar la mezcla de partículas. La figura 10a muestra un dispositivo que tiene dos membranas (101, 102). Las partículas 58 están situadas inicialmente entre las dos membranas en la cámara de accionamiento 51. Las membranas están constituidas con diferentes presiones de rotura, teniendo la membrana situada hacia arriba 101 una presión de rotura más baja que la membrana situada hacia abajo 102. Cuando la cámara de accionamiento 51 se llena y se llega a la presión de rotura hacia arriba, la primera membrana 101 se rompe (véase la figura 10b), durante lo que se descarga un chorro de gas 103 al volumen donde se retienen las partículas 58. Se piensa que este chorro 103 hace que la mezcla del gas y partículas cree una nube de gas-partículas que es bastante uniforme (véase la figura 10c). Así, cuando la membrana situada hacia abajo 102 se rompe a una presión mayor, las partículas 58 son arrastradas ya en una nube y se obtiene una dispersión más uniforme de partículas. El tiempo de retardo producido por la diferencia en la presión de rotura de las dos membranas es suficiente para permitir la mezcla de gas-partículas y que se forme una nube y por lo tanto superar los posibles efectos de gravedad o atracción entre las partículas que hacen que las partículas se unan (por ejemplo, en el punto más bajo en el dispositivo) antes de la rotura de la membrana situada hacia abajo 102. Es beneficioso que una distancia (por ejemplo una distancia mayor que un radio de membrana) separe las dos membranas para permitir una rotura limpia de la membrana y una buena mezcla.

Como otra modificación, las partículas 58 podrían estar situadas inicialmente hacia arriba de la membrana situada hacia arriba 101. Cuando se rompe la membrana situada hacia arriba 101, el gas que fluye al espacio entre las membranas lleva las partículas 58 con él y así se efectúa la mezcla para producir una nube de la misma manera que la descrita anteriormente.

Realización 7

Ahora se describirá otro posible método de arrastre de partículas con referencia a las figuras 11a a 11e. De nuevo, las partículas 58 están situadas inicialmente entre dos membranas, sin embargo la membrana situada hacia arriba 111 tiene ahora una presión de rotura más alta que la membrana situada hacia abajo 112 (véase la figura 11a). Cuando la membrana situada hacia arriba 111 se rompe en un tiempo corto pero finito, un chorro de gas 113 mezcla las partículas cuando llena el volumen, y aumenta la presión local (véase las figuras 11 b y 11c). La membrana situada hacia abajo 112 se rompe durante o inmediatamente después del tiempo de rotura de la membrana situada hacia arriba 111 como resultado de su menor presión de rotura. El nuevo chorro 114 (véase la figura 11d) creado por este proceso es más débil que el chorro 113, y la membrana 112 se abre en un tiempo de rotura más corto que la membrana 111 y da lugar a un proceso de arrastre más controlado (el tiempo de rotura se determina en parte por el innecesario exceso de presión presente al abrir la membrana).

Realización 8

Las figuras 12a a 12c muestran etapas en la operación de una octava realización de la invención, diseñada para facilitar la mezcla de partículas.

Como se puede ver en la figura 12a, se ha dispuesto un conducto de transferencia 121 para crear un canal de gas que enlaza el conducto de accionamiento al volumen entre dos membranas 123 y 124. El conducto de transferencia está provisto de una membrana 122 que tiene idealmente una presión de estallido menor que la de la membrana 123.

En la operación, se alimenta gas a la cámara de accionamiento y entra en el conducto de transferencia. La membrana 122 se rompe cuando el gas llega a su nivel de estallido predeterminado. Cuando la membrana 122 se rompe, el gas avanza a lo largo del conducto de transferencia y llega al espacio entre las membranas 123 y 124 (véase la figura 12b). Esto hace que la mezcla del gas y partículas 58 cree una nube de gas y partículas entre las membranas la membrana 123 estalla después como lo hace la membrana 124, determinándose el tiempo por las presiones de estallido relativas. Se puede ver que el conducto de transferencia sirve para proporcionar un chorro de gas al volumen de partículas para producir la mezcla antes de que las membranas 123 y 124 se hayan roto.

La membrana 122 no es esencial y se puede prescindir de ella, especialmente si el conducto de transferencia tiene un área en sección transversal muy pequeña de manera que se desacople efectivamente del conducto de accionamiento 51.

Generalmente es necesario que el conducto de transferencia 121 tenga un área en sección transversal menor que el conducto de accionamiento 51 para garantizar que el gas de accionamiento no ponga completamente en derivación la membrana 123 bajando completamente por el conducto de transferencia 121. Además, la membrana 122 puede tener una presión de estallido ligeramente más alta que, o la misma que, la membrana 123. En este caso, el chorro lateral proporcionado por el conducto de transferencia 121 se proporcionará poco después o al mismo tiempo que el chorro proporcionado por la abertura de la membrana 123.

Se puede disponer uno o varios conductos de transferencia 121 se en el dispositivo y uno o algunos de estos conductos de transferencia se podrían dirigir para proporcionar chorros laterales en volúmenes que no alojan inicialmente partículas.

Una modificación preferible de lo anterior se representa en las figuras 13a a 13c de los dibujos anexos. En esta modificación, el conducto de transferencia consta de un agujero pequeño 134 en los medios de cierre situados hacia arriba 131. Así, cuando la presión de gas se expone a los medios de cierre situados hacia arriba 131, parte del gas 133 se dirige a través del agujero pequeño 134 que actúa como un conducto de transferencia antes de la rotura de la membrana. Esto produce un efecto de mezcla similar al realizado por los conductos de transferencia tubulares separados.

La membrana situada hacia arriba 131 tiene un agujero 134 que tiene un tamaño bastante pequeño para evitar el escape de partículas. El agujero es preferiblemente circular y está centrado en la membrana situada hacia arriba 131. Alternativamente, el conducto de transferencia lo puede proporcionar una membrana hendida de forma que estalle en dos etapas; en primer lugar se rompería una parte hendida en el centro dejando que entre un chorro de gas 133 en el volumen entre las dos membranas, y después se rompe el resto de la membrana permitiendo establecer un flujo casi constante de gas.

El conducto de transferencia 134 lo pueden proporcionar idealmente uno o varios pinchazos en la membrana 131 o la parte central de la membrana puede estar compuesta de una serie de aletas en forma de hoja que se abren cuando se les aplica una presión de gas. Es adecuado cualquier medio que deje que entre gas en el volumen entre las membranas situadas hacia arriba y hacia abajo antes de que la membrana situada hacia arriba se rompa completamente.

Aunque en la descripción anterior los medios de cierre han tomado la forma de una membrana rompible, se podría usar alternativamente otros medios de cierre adecuados de apertura rápida, tal como una casete sin membrana.

La boquilla divergente 54 podría tener un perfil simple o contorneado para garantizar que el flujo de gas de la boquilla sea uniforme y libre de choques oblicuos. En este caso, el flujo paralelo y uniforme de la salida de boquilla también establece un choque nominalmente plano y una región de choque más uniforme.

La invención seguirá operando de forma satisfactoria si se prescinde completamente de la boquilla divergente 54. En tal caso, el gas experimenta una expansión rápida en el extremo situado hacia abajo de la sección de conducto 52. Este caso es equivalente a una operación de boquilla subexpandida con un proceso de arranque en el chorro libre situado hacia abajo que es análogo al proceso de arranque anterior. Así, se crean tipos de procesos de arranque incluso en la ausencia de una boquilla divergente y el concepto de la invención todavía es aplicable a dispositivos que no tienen boquilla divergente.

Claims (22)

1. Un dispositivo de inyección sin aguja incluyendo:

una cámara de accionamiento (51) dispuesta, en la práctica, para contener una carga de gas a presión;

una sección de conducto (52) conectada a dicha cámara de accionamiento (51) para recibir gas de ella;

medios de cierre (53) para evitar el flujo de gas de dicha cámara de accionamiento a dicha sección de conducto hasta que dichos medios de cierre (53) se abran; y

una dosis de partículas (58) colocada dentro del dispositivo en la región de dichos medios de cierre (53) caracterizado porque:

dicho dispositivo está construido y dispuesto de manera que a la apertura de dichos medios de cierre (53), una onda de choque primaria (31) se haga avanzar a lo largo de dicha sección de conducto (52) en una dirección hacia abajo y se establezca un flujo de gas sustancialmente casi constante en dicha sección de conducto hacia arriba de dicha onda de choque primaria (31), siendo arrastrada de forma sustancialmente completa dicha dosis de partículas (58) en dicho flujo sustancialmente casi constante para ser acelerada por él y expulsada del dispositivo.

2. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 1, donde el dispositivo está dispuesto de manera que dicha onda de choque primaria (31) inicie un proceso de inicio transitorio al llegar al extremo situado hacia abajo de la sección de conducto.

3. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 1 o 2, donde dichos medios de cierre (53) están colocados en la extensión situada hacia abajo de dicha cámara de accionamiento (51).

4. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde dicha cámara de accionamiento (51) está precargada con gas a presión.

5. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, incluyendo además una fuente (55) de fluido gaseoso, estando conectada por fluido dicha cámara de accionamiento (51) a dicha fuente (55) y dispuesta para ser dotada de dicha carga de gas a presión por dicha fuente a la apertura de la conexión de fluido (56) entremedio.

6. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 5, donde dicha conexión de fluido consta de un agujero de sangrado (56) de un tamaño bastante pequeño para desacoplar sustancialmente dicha cámara de accionamiento (51) de dicha fuente (55) de fluido gaseoso a la apertura de dichos medios de cierre (53).

7. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde dicha sección de conducto (52) incluye un tubo de área en sección transversal sustancialmente constante.

8. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que dichas partículas (58) están colocadas hacia arriba de dichos medios de cierre (53).

9. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde dicha sección de conducto (52) incluye una porción sustancialmente no convergente hacia abajo de dichos medios de cierre (53).

10. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, incluyendo además una porción de boquilla divergente (54) colocada hacia abajo de dicha sección de conducto (52).

11. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 10, donde dicha porción de boquilla divergente (54) tiene una zona de entrada en sección transversal (A_{1}) y una zona de salida en sección transversal (A_{e}), eligiéndose dichas zonas según la presión total de la cámara de accionamiento en la que dicho dispositivo está dispuesto para operar de manera que, en la práctica, el flujo de gas en dicha porción divergente (54) se expanda de forma sustancialmente correcta cuando dichas partículas (58) pasen por dicha porción divergente.

12. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 10 o 11, donde dicha porción de boquilla divergente (54) tiene un contorno interno de tal manera que no se formen sustancialmente ondas de choque oblicuas en dicho flujo sustancialmente casi constante.

13. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, donde dicha porción de boquilla divergente (54) está contorneada de tal manera que haga que cualquier expansión hacia abajo de la sección de conducto (52) proporcione una distribución generalmente radialmente uniforme de partículas en la salida de la porción divergente (54) y una distribución de velocidad de partículas generalmente radialmente uniforme, con una velocidad sustancialmente paralela de partículas y gas que salen del dispositivo.

14. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, incluyendo además un separador colocado en el extremo situado hacia abajo del dispositivo, estando construido el separador para espaciar un plano deseado (41) hacia abajo de la salida de la porción de boquilla divergente (54) con un espacio libre suficiente para permitir que:

una onda de choque sustancialmente normal (43) se coloque hacia abajo de la salida de dicha porción de boquilla divergente (54); de manera que

dicho choque normal (43) interactúa, en la práctica, con el chorro de gas y partículas de dicho dispositivo para proporcionar una región de estancamiento de gas sustancialmente controlada y uniforme que decelera las partículas a una velocidad generalmente uniforme cuando chocan en el plano deseado.

15. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde dicha cámara de accionamiento (51) incluye un tubo de área sustancialmente constante.

16. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde dicha cámara de accionamiento (51) incluye una convergencia en su extremo situado hacia abajo, colocada hacia arriba de dichos medios de cierre (53).

17. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones de las reivindicaciones 1 a 16, donde dichos medios de cierre incluyen una membrana rompible (53) dispuesta para abrirse por rotura.

18. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 17, donde dicha membrana rompible (53) está dispuesta para romperse en una forma controlada debido a una indentación en, o hendidura de, la superficie de membrana (53).

19. Un dispositivo de inyección sin aguja según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, donde dicho dispositivo contiene otros medios de cierre (101).

20. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 19, donde dichos medios de cierre adicionales (101) están colocados en dicha cámara de accionamiento (51) hacia arriba de dichas partículas (58).

21. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 19 o 20, donde dichos medios de cierre adicionales (101) incluyen una membrana rompible (101) dispuesta para abrirse por rotura.

22. Un dispositivo de inyección sin aguja según la reivindicación 21, donde dicha membrana rompible (101) está dispuesta para romperse en una forma controlada debido a una indentación en, o hendidura de, sus superficies.