ES2260433T3 - Jeringas sin agua. - Google Patents

Jeringas sin agua.

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ES2260433T3
ES2260433T3 ES02729462T ES02729462T ES2260433T3 ES 2260433 T3 ES2260433 T3 ES 2260433T3 ES 02729462 T ES02729462 T ES 02729462T ES 02729462 T ES02729462 T ES 02729462T ES 2260433 T3 ES2260433 T3 ES 2260433T3
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Colin D. PowderJect Centre SHELDRAKE
George PowderJect Technologies Limited COSTIGAN
Brian John Powderject Centre BELLHOUSE
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Powderject Research Ltd
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Abstract

Un método in vitro de distribuir partículas en un flujo de gas de una jeringa sin aguja, incluyendo el método: (a) hacer fluir gas a través de una primera convergencia (5'') en un recorrido de flujo de gas dentro de la jeringa expandiendo por ello el gas y reduciendo su presión para proporcionar una región de presión de gas reducida; (b) utilizar dicha presión de gas reducida para aspirar una carga útil de partículas a dicho recorrido de flujo de gas desde fuera de dicho recorrido de flujo de gas y arrastrarlas en el flujo de gas en dicho recorrido de flujo de gas; y (c) dirigir el gas a través de una boquilla de distribución (2) que delimita dicho recorrido de flujo de gas para acelerar las partículas arrastradas y hacer que las partículas arrastradas sean distribuidas a través de la anchura sustancialmente completa de la boquilla (2) a la salida situada hacia abajo de la boquilla.

Description

Jeringas sin aguja.
Campo técnico
Esta invención se refiere a jeringas sin aguja para uso al administrar partículas a tejido deseado de un sujeto, por ejemplo piel o mucosa. Dichas partículas pueden incluir, por ejemplo, un medicamento, vacuna, agente de diagnóstico o partícula portadora recubierta con un material genético (o cualquier combinación de los mismos).
Antecedentes de la invención
La capacidad de administrar productos farmacéuticos a través de superficies cutáneas (administración transdérmica) proporciona muchas ventajas en comparación con 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, dolor de la aguja, el riesgo de introducir infección en individuos tratados, el riesgo de contaminación o infección de trabajadores de la 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 productos farmacéuticos administrados.
Se ha descrito un nuevo sistema transdérmico de administración de medicamento 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 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 utiliza para administración transdérmica de compuestos y composiciones medicamentosos en polvo, para administración de material genético a células vivas (por ejemplo terapia génica) y para la administración de productos biofarmacéuticos a la piel, músculo, sangre o linfa. La jeringa sin aguja también se puede utilizar en unión con cirugía para administrar medicamentos y sustancias biológicas a superficies de órganos, tumores sólidos y/o a cavidades quirúrgicas (por ejemplo, lechos o cavidades de tumores después de la resección de tumores). En teoría, prácticamente cualquier agente farmacéutico que se pueda preparar en una forma particulada sustancialmente sólida puede ser suministrado de forma segura y fácil usando tales dispositivos.
Una jeringa sin aguja descrita en la Patente de Estados Unidos número 5.630.796 incluye una boquilla convergente-divergente 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 de un agente terapéutico a administrar se disponen junto a la membrana rompible y se suministran usando unos medios energizadores 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 desde su extremo situado hacia abajo. Las partículas pueden ser administradas así desde la jeringa sin aguja a velocidades muy altas que se pueden obtener fácilmente a la explosión de la membrana rompible. El paso a través de la boquilla tiene una porción convergente situada hacia arriba, que conduce a través de una garganta a una porción divergente situada hacia abajo. El paso convergente-divergente se utiliza para acelerar el gas a velocidad supersónica. El gas se pone primero a Mach 1 en la garganta y la divergencia situada hacia abajo lo acelera a una velocidad supersónica de estado de régimen.
Con las jeringas descritas en la Patente de Estados Unidos número 5.630.796 se puede administrar partículas a un amplio rango de velocidades con distribución espacial potencialmente no uniforme a través de la superficie deseada. Una variación de la velocidad de las partículas puede hacer difícil administrar medicamentos en polvo muy potentes, vacunas, etc, a capas deseadas específicas dentro de la piel. Además, la distribución espacial no uniforme puede producir problemas que mejorarían si se pudiese lograr una distribución espacial más uniforme. Además, consideraciones de flujo dentro de las jeringas pueden limitar el tamaño máximo de la zona deseada en el tejido deseado sobre el que las partículas pueden esparcirse, limitando el tamaño máximo de la carga útil de partículas.
Además, con las jeringas descritas en la Patente de Estados Unidos número 5.630.796 la explosión de la membrana rompible puede hacer que la operación de la jeringa sea bastante ruidosa, lo que puede ser una desventaja al tratar niños pequeños, por ejemplo.
Sería ventajoso tener una jeringa sin aguja que opere silenciosamente y en la que las partículas puedan esparcirse sobre una zona deseada más grande, con una distribución razonablemente uniforme sobre dicha zona deseada. Esparciendo las partículas de la carga útil sobre una zona deseada más grande, con buena uniformidad de distribución de partículas sobre dicha zona deseada, se puede suministrar cargas útiles más grandes.
Resumen de la invención
Según un primer aspecto de la presente invención se facilita un método de distribuir partículas en un flujo de gas de una jeringa sin aguja, incluyendo el método:
(a) hacer fluir gas a través de una primera convergencia en un recorrido de flujo de gas dentro de la jeringa expandiendo por ello el gas y reduciendo su presión para proporcionar una región de presión de gas reducida;
(b) utilizar dicha presión de gas reducida para aspirar una carga útil de partículas a dicho recorrido de flujo de gas desde fuera de dicho recorrido de flujo de gas y arrastrarlas en el flujo de gas en dicho recorrido de flujo de gas; y
(c) dirigir el gas a través de una boquilla de distribución que delimita dicho recorrido de flujo de gas para acelerar las partículas arrastradas y hacer que las partículas arrastradas sean distribuidas a través de la anchura sustancialmente completa de la boquilla a la salida situada hacia abajo de la boquilla.
Distribuyendo las partículas en el flujo de gas desde una jeringa sin aguja usando el método del primer aspecto anterior de la presente invención, mientras la salida situada hacia abajo de la boquilla está colocada junto a una zona deseada de piel o mucosa, las partículas pueden ser administradas a la piel o mucosa.
Según un segundo aspecto de la presente invención se facilita una jeringa sin aguja para uso en la inyección sin aguja de partículas al tejido de un sujeto vertebrado, incluyendo la jeringa:
un recorrido de flujo de gas dispuesto de manera que reciba gas de una fuente de gas;
una primera convergencia en dicho recorrido de flujo de gas para reducir la presión del gas que fluye a través de dicho recorrido de flujo de gas;
una entrada de partículas en comunicación con dicho recorrido de flujo de gas hacia abajo de al menos el comienzo de dicha primera convergencia que permite aspirar una carga útil de partículas al recorrido de flujo de gas a través de la entrada bajo la acción de gas a presión reducida de modo que sean arrastradas en el gas; y
una boquilla de salida de gas/partículas que delimita dicho recorrido de flujo de gas para la aceleración a lo largo de él de las partículas aspiradas arrastradas en el gas.
El uso de una presión reducida para aspirar partículas al recorrido de flujo de gas permite prescindir de las membranas que se usaban previamente para retener las partículas. A su vez, esto garantiza que el dispositivo opere más silenciosamente puesto que no se produce el ruido creado por la explosión de la membrana.
Preferiblemente, el dispositivo se construye y dispone así de manera que se evite la separación sustancial de capas límite entre la pared de la boquilla y el chorro de gas, permitiendo así que las partículas aceleradas de la boquilla de salida en el chorro de gas se distribuyan a través de la anchura sustancialmente completa de la salida situada hacia abajo de la boquilla.
Evitando la separación sustancial de capas límite del chorro de gas desde la pared de la boquilla, las partículas aceleradas se pueden distribuir a través de la sección transversal sustancialmente completa de la boquilla a la salida situada hacia abajo de la boquilla. Donde la boquilla tiene una sección divergente situada hacia abajo, se ha hallado que ampliando la longitud de la boquilla para incrementar el diámetro de la boquilla a su salida situada hacia abajo, zonas deseadas considerablemente más grandes en la piel o mucosa pueden ser penetradas por las partículas, con buena uniformidad de distribución a través de la zona deseada más grande.
Según un tercer aspecto de la presente invención se facilita un método de crear un flujo de gas en una jeringa sin aguja, incluyendo dicho método:
hacer fluir gas a través de una primera convergencia a una cámara de sección transversal incrementada para formar un chorro transónico de gas en dicha cámara;
pasar el chorro de gas desde la cámara a través de una segunda convergencia a y a lo largo de una boquilla.
Se ha hallado que el uso de dos convergencias de esta manera será una forma especialmente ventajosa de crear un campo de flujo de gas adecuado para acelerar partículas en una jeringa sin aguja.
Breve descripción de las figuras
Ahora se describirán realizaciones del aparato según la presente invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal del extremo situado hacia abajo de una primera realización de una jeringa sin aguja.
La figura 2 es una vista en sección transversal axial tomada a lo largo de la línea II-II en la figura 1.
La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal de una jeringa sin aguja de la primera realización de la invención, mostrando un cilindro de gas de botón pulsador.
La figura 4 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada de un blanco de gel después del dispararle partículas de la primera realización de jeringa.
La figura 5 es una vista en sección transversal ampliada a través del blanco de gel de la figura 4, mostrando la distribución de partículas a través y la penetración en el blanco.
La figura 6 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal del extremo situado hacia abajo de una segunda realización de una jeringa sin aguja.
La figura 7 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada de un blanco de gel después de disparar a ella una carga útil de 1 mg de partículas de la segunda realización de una jeringa.
La figura 8 es una vista en sección transversal ampliada de parte del blanco de gel de la figura 7, mostrando la distribución de partículas a su través y la penetración en el blanco.
La figura 9 es una vista en sección transversal ampliada a través de la anchura diametral completa del blanco de gel de la figura 7.
La figura 10 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada de un blanco de gel después de dispararle una carga útil de 2 mg de partículas de la segunda realización de la jeringa.
La figura 11 es una vista en sección transversal ampliada a través de parte del blanco de gel de la figura 10.
La figura 12 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada de un blanco de gel después de dispararle una carga útil de 3 mg de partículas de la segunda realización de la jeringa.
La figura 13 es una vista en sección transversal ampliada a través de parte del blanco de gel de la figura 12.
La figura 14 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal de una jeringa sin aguja según una tercera realización de la presente invención, mostrando una geometría alternativa de la primera convergencia.
La figura 15 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal de una jeringa sin aguja según una cuarta realización de la presente invención que representa una sección divergente en lugar de una cámara de arrastre de partículas.
La figura 16 es una vista en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal de una quinta realización de una jeringa sin aguja.
La figura 17 es una vista esquemática en sección transversal, a escala ampliada, a lo largo del eje central longitudinal de una casete de medicamento desechable adecuada para ser utilizada con una jeringa sin aguja.
Las figuras 18a a 18f muestran vistas de un dispositivo de casete de partículas y tapón según la presente invención.
La figura 19 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal de una jeringa sin aguja mostrando una casete de partículas y recipiente de gas en posición.
La figura 20 es una vista similar a la figura 19, pero con una sección de boquilla diferente que incorpora una divergencia.
La figura 21 es una vista similar a la de las figuras 19 y 20, a excepción de que la boquilla incluye una sección de extensión de lados paralelos.
La figura 22 es una vista esquemática en sección transversal a través del eje central longitudinal de una jeringa sin aguja según una sexta realización de la presente invención, mostrando una nueva palanca de accionamiento.
La figura 23 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje longitudinal central del extremo situado hacia abajo de una jeringa sin aguja según una séptima realización de la presente invención, mostrando una configuración para inyectar las partículas a la corriente de flujo.
La figura 24 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal del extremo situado hacia abajo de una jeringa sin aguja según una octava realización de la presente invención, mostrando una configuración para evitar la separación de capas límite del chorro.
La figura 25 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal del extremo situado hacia abajo de una jeringa sin aguja según una novena realización de la presente invención, mostrando una geometría de boquilla alternativa denominada una boquilla de "expansión rápida".
La figura 26 muestra una vista en planta desde arriba de la zona deseada de un blanco de gel, una vista lateral en sección transversal del blanco y una vista ampliada lateral en sección transversal del blanco de gel después de dispararle partículas de la jeringa de la figura 20.
La figura 27 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal de una jeringa sin aguja, mostrando un dispositivo silenciador dispuesto alrededor de la boquilla de salida.
La figura 28 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada del blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y una vista ampliada lateral en sección transversal a través del blanco de gel después de dispararle partículas de la jeringa representada en la figura 27.
La figura 29 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada del blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y una vista ampliada lateral en sección transversal a través del blanco de gel después de dispararle partículas de la jeringa representada en la figura 21.
La figura 30 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada del blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y un gráfico que muestra la variación de la profundidad de penetración con la posición después del disparo al blanco de gel de partículas de la jeringa sin aguja representada en la figura 20.
La figura 31 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada del blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y un gráfico que muestra la variación de la profundidad de penetración con la posición después del disparo al blanco de gel de partículas de la jeringa sin aguja representada en la figura 21.
La figura 32 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada del blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y un gráfico que muestra la variación de la profundidad de penetración con la posición después del disparo al blanco de gel de partículas de la jeringa sin aguja representada en la figura 21.
La figura 33 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada del blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y una vista ampliada lateral en sección transversal a través del blanco de gel respectivamente, después de dispararle partículas de la jeringa representada en la figura 21.
Y la figura 34 es una vista en planta desde arriba de la zona deseada de un blanco de gel, una vista lateral en sección transversal a través del blanco de gel y una vista ampliada lateral en sección transversal a través del blanco de gel después de dispararle partículas de la jeringa representada en la figura 20.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Antes de describir con detalle la presente invención, se ha de entender que esta invención no se limita a formulaciones farmacéuticas particulares o parámetros del proceso porque pueden variar, naturalmente. También se ha de entender que la terminología aquí usada tiene la finalidad de describir realizaciones particulares de la invención solamente, y no pretende limitarla.
Se debe observar que, en el sentido en que se usan en esta memoria descriptiva y las reivindicaciones anexas, las formas singulares "un/uno", "una" y "el/la" incluyen múltiples referentes a no ser que el contexto indique claramente lo contrario. Así, por ejemplo, la referencia a "un agente terapéutico" incluye una mezcla de dos o más de tales agentes, la referencia a "un gas" incluye mezclas de dos o más gases, y análogos.
Definiciones
A no ser que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos utilizados en la presente memoria tienen el mismo significado que les dan comúnmente las personas con conocimientos ordinarios en la técnica a la que pertenece la invención.
Se pretende que los términos siguientes sean definidos como se indica a continuación.
El término "jeringa sin aguja", en el sentido en que se usa aquí, se refiere expresamente a un sistema de administración de partículas que se puede usar para administrar partículas a y/o a través de tejido, donde las partículas pueden tener un tamaño medio que va desde aproximadamente 0,1 a 250 \mum, preferiblemente de aproximadamente 1-70 \mum, más preferiblemente 10-70 \mum. Estos dispositivos también pueden administrar partículas de más de aproximadamente 250 \mum, siendo el límite superior el punto en que el tamaño de las partículas originaría dolor y/o daño nocivo al tejido deseado. Las partículas se pueden suministrar a velocidad alta, por ejemplo a velocidades de al menos aproximadamente 150 m/s o más, y más típicamente a velocidades de aproximadamente 250-300 m/s o más. Tales jeringas sin aguja se describieron por vez primera en la Patente de Estados Unidos, del mismo cesionario, número 5.630.796 de Bellhouse y otros, y desde entonces se han descrito en las Publicaciones Internacionales, del mismo cesionario, números WO 96/04947, WO 96/12513, y WO 96/20022.
Estos dispositivos se pueden usar en la administración transdérmica de un agente terapéutico a piel o tejido mucosal deseado, in vitro o in vivo (in situ); o los dispositivos se pueden usar en la administración transdérmica de partículas generalmente inertes al objeto de un muestreo no o mínimamente invasivo de un analito de un sistema biológico. Dado que el término solamente se refiere a dispositivos que son adecuados para distribución de materiales particulados, los dispositivos tales como inyectores de chorro de líquido quedan expresamente excluidos de la definición de una "jeringa sin aguja".
El término administración "transdérmica" abarca la administración intradérmica, transdérmica (o "percutánea") y transmucosal, es decir, distribución por el paso de un agente terapéutico a y/o a través de la piel o el tejido mucosal. Véase, por ejemplo, Transdermal Drug Delivery: Developmental Issues and Research Initiatives, Hadgraft y Guy (eds.), Marcel Dekker, Inc., (1989); Controlled Drug Delivery: Fundamentals and Applications, Robinson y Lee (eds.), Marcel Dekker Inc., (1987); y Transdermal Delivery of Drugs, Vols. 1-3, Kydonieus y Berner (eds.), CRC Press, (1987). Los aspectos de la invención que se describen aquí en el contexto de administración "transdérmica", a no ser que se especifique lo contrario, se entienden aplicados a administración intradérmica, transdérmica y transmucosal. Es decir, se deberá entender que la presente invención, a no ser que se exprese explícitamente lo contrario, será igualmente aplicable a modos de administración intradérmica, transdérmica y transmucosal.
En el sentido en que se usan aquí, los términos "agente terapéutico" y/o "partículas de un agente terapéutico" se refiere a cualquier compuesto o composición de materia que, cuando se administra a un organismo (humano o animal), induce un efecto farmacológico, inmunogénico y/o fisiológico deseado por acción local y/o sistémica. Por lo tanto, el término abarca los compuestos o sustancias químicas tradicionalmente considerados como medicamentos, vacunas, y productos biofarmacéuticos incluyendo moléculas tales como proteínas, péptidos, hormonas, modificadores de respuesta biológica, ácidos nucleicos, construcciones de genes y análogos. Más en concreto, el término "agente terapéutico" incluye compuestos o composiciones para uso en todas las principales zonas terapéuticas incluyendo, aunque sin limitación, adyuvantes, antiinfecciosos tal como antibióticos y agentes antivirales; analgésicos y combinaciones analgésicas; anestésicos locales y generales; anoréxicos; antiartríticos; agentes antiasmáticos; anticonvulsivos; antidepresivos; antígenos, antihistaminas; agentes antiinflamatorios; antinauseosos; antineoplásicos; antipruríticos; antipsicóticos; antipiréticos; antiespasmódicos; preparaciones cardiovasculares (incluyendo bloqueantes de los canales de calcio, beta-bloqueantes, beta-agonistas y antiarrítmicos); antihipertensivos; diuréticos; vasodilatadores; estimulantes del sistema nervioso central; preparados para la tos y el resfriado; descongestionantes; agentes de diagnóstico; hormonas; estimulantes del crecimiento óseo e inhibidores de resorción ósea; inmunosupresores; relajantes musculares; psicoestimulantes; sedantes; tranquilizantes; proteínas péptidos y sus fragmentos (tanto naturales, sintetizados químicamente o producidos de forma recombinante); y moléculas de ácido nucleico (forma polimérica de dos o más nucleótidos, ribonucleótidos (ARN) o desoxirribonucleótidos (ADN) incluyendo moléculas de cadena doble y única, construcciones de genes, vectores de expresión, moléculas antisentido y análogos).
Las partículas de un agente terapéutico, solas o en combinación con otros medicamentos o agentes, se preparan típicamente como composiciones farmacéuticas que pueden contener uno o varios materiales añadidos tal como soportes, vehículos, y/o excipientes. "Soportes", "vehículos" y "excipientes" se refieren en general a materiales sustancialmente inertes que no son tóxicos y no interactúan con otros componentes de la composición de manera nociva. Estos materiales se pueden usar para incrementar la cantidad de sólidos en composiciones farmacéuticas particuladas. Los ejemplos de soportes adecuados incluyen agua, silicona, gelatina, ceras, y materiales análogos. Los ejemplos de "excipientes" empleados normalmente incluyen calidades farmacéuticas de dextrosa, sacarosa, lactosa, trehalosa, manitol, sorbitol, inositol, dextrano, almidón, celulosa, sodio o fosfatos de calcio, sulfato cálcico, ácido cítrico, ácido tartárico, glicina, polietilenglicoles de peso molecular alto (PEG), y sus combinaciones. Además, puede ser deseable incluir un lípido cargado y/o detergente en las composiciones farmacéuticas. Tales materiales se pueden usar como estabilizantes, antioxidantes, o usarse para reducir la posibilidad de irritación local en el lugar de administración. Los lípidos cargados adecuados incluyen, sin limitación, fosfatidilcolinas (lecitina), y análogos. Los detergentes serán típicamente un surfactante iniónico, aniónico, catiónico o anfotérico. Los ejemplos de surfactantes adecuados incluyen, por ejemplo, surfactantes Tergitol® y Triton® (Union Carbide Chemicals and Plastics, Danbury, CT), polioxietilensorbitanos, por ejemplo, surfactantes TWEEN® (Atlas Chemical Industries, Wilmington, DE), éteres de polioxietileno, por ejemplo, Brij, ésteres de ácidos grasos farmacéuticamente aceptables, por ejemplo, laurilo sulfato y sus sales (SDS), y materiales análogos.
El término "analito" se usa en la presente memoria en su sentido más amplio para denotar cualquier sustancia específica o componente que se desee detectar y/o medir en un análisis físico, químico, bioquímico, electromecánico, fotoquímico, espectrofotométrico, polarimétrico, colorimétrico, o radiométrico. Una señal detectable se puede obtener, directa o indirectamente, de dicho material. En algunas aplicaciones, el analito es un analito fisiológico de interés (por ejemplo, un material fisiológicamente activo), por ejemplo glucosa, o una sustancia química que tiene una acción fisiológica, por ejemplo un medicamento o agente farmacológico.
En el sentido en que se usa aquí, el término "muestreo" significa la extracción de una sustancia, típicamente un analito, de cualquier sistema biológico a través de una membrana, en general a través de piel o tejido.
Primera realización
La figura 1 es una vista esquemática en sección transversal a lo largo del eje central longitudinal del extremo situado hacia abajo de una primera realización de jeringa sin aguja según la presente invención. La fuente de gas se ha omitido por razones de claridad. Un posible dispositivo fuente de gas se describirá más adelante en unión con las figuras 3, 16
y 19-22.
En la figura 1 el cuerpo principal 1 de la jeringa tiene un agujero central que se extiende a su través para formar un lumen que delimita el recorrido de flujo de gas a través de la jeringa, en cuyo extremo situado hacia abajo está montada una boquilla 2. Como se puede ver, el agujero 3 de la boquilla es de lados sustancialmente paralelos, aparte de un corto ahusamiento en su extremo situado hacia arriba.
A mitad de camino en general a lo largo del agujero central del cuerpo principal 1 está montada una boquilla sónica 4. Esta boquilla sónica 4 está provista de un agujero que forma una primera convergencia o constricción 5 al flujo de gas a través del cuerpo principal 1. En esta realización, la primera convergencia toma la forma de dos constricciones bastante bruscas sucesivas 5a, 5b. El agujero de la primera convergencia es coaxial con el eje central longitudinal del agujero 3 de la boquilla 2.
La porción de la boquilla sónica 4 que forma el extremo situado hacia abajo de la constricción 5b sobresale hacia fuera (en una dirección hacia abajo) de la cara principal plana situada hacia abajo 6 de la boquilla sónica 4. Aunque no se muestra, la boquilla sónica 4 se puede mantener en posición dentro del agujero central del cuerpo principal 1 por roscas cooperantes, o un ajuste de interferencia en combinación con un saliente situado hacia abajo formado por el cuerpo principal 1.
Se notará que la cara principal plana situada hacia abajo 6 de la boquilla sónica 4 está espaciada hacia arriba de la cara situada hacia arriba 7 de la boquilla 2. Las dos caras 6, 7, en combinación con el agujero central del cuerpo principal 1 entre las dos caras 6, 7, definen una cámara 8 para arrastre de partículas.
El extremo situado hacia arriba de la boquilla 2 forma una segunda convergencia o constricción 9 al flujo de gas a través del cuerpo principal 1. De nuevo, en esta realización, esta convergencia 9 es una constricción bastante brusca. La boquilla 2 delimita el recorrido de flujo de gas, es decir, rodea y define el espacio a través del que puede fluir el gas.
La constricción de boquilla sónica 5b tiene una sección transversal de flujo considerablemente reducido con relación a la sección transversal de flujo de la cámara de arrastre de partículas 8. Igualmente, la segunda convergencia 9 tiene una sección transversal de flujo muy reducido con relación a la sección transversal de flujo de la cámara 8. En la realización ilustrada, la boquilla 2 es de 50 mm de longitud, el diámetro de la constricción de boquilla sónica 5b es 1 mm y el diámetro de la constricción de la boquilla de salida 9 es 2,3 mm. En contraposición, el diámetro de la cámara de arrastre de partículas 8 es 5 mm. En consecuencia, la sección transversal de flujo de la segunda convergencia 9 es aproximadamente 5,3 veces mayor que la sección transversal de flujo de la primera convergencia 5. La relación de secciones transversales de flujo entre las convergencias primera y segunda 5, 9 es relevante para el funcionamiento de la
jeringa.
Se ha previsto una entrada de partículas en forma de un paso de entrada de partículas 10 que se extiende radialmente a través del cuerpo principal 1. El extremo radialmente interior del paso de entrada de partículas 10 se abre a la cámara de arrastre de partículas 8 y el extremo radialmente exterior del paso 10 está dispuesto para comunicar con una fuente de partículas 11 conteniendo una carga útil de partículas.
Como se puede ver en la figura 1, la punta situada hacia abajo de la boquilla sónica 4 que define la primera convergencia 5 (incluyendo a su vez las constricciones 5a y 5b), es generalmente coincidente con el eje central longitudinal del paso de entrada de partículas 10. Se piensa que esta colocación relativa es relevante si, como se describe más adelante, se ha de aspirar partículas a la cámara de arrastre de partículas 8 como resultado de la creación de una región de presión reducida (subamosférica en esta realización) dentro de la cámara 8. Si el paso de entrada de partículas 10 está en comunicación con una porción de la cámara de arrastre de partículas 8 que está a presión atmosférica o superior, no se aspirarán partículas a la cámara de arrastre de partículas 8 cuando se dispare la jeringa, suponiendo que la fuente de partículas esté a presión atmosférica.
En la realización ilustrada en la figura 1, la fuente de partículas 11 toma la forma de una casete extraíble que tiene un depósito central 12 en el que se deposita la carga útil de partículas (no representada). Cuando la casete está enganchada en un rebaje dispuesto en la pared lateral exterior del cuerpo principal 1, por ejemplo para formar un ajuste de interferencia con él, un agujero en la casete dispuesta en la base del depósito 12 se alinea en comunicación con el paso de entrada de partículas 10. La parte superior del depósito 12 está abierta a la atmósfera.
Para operar la jeringa ilustrada en las figuras 1 y 2, se necesita una fuente de gas para presurizar el agujero central del cuerpo principal 1 hacia arriba de la boquilla sónica 4 (es decir, a la izquierda de la boquilla sónica 4 como se representa en la figura 1). Esta fuente de gas puede tomar la forma de un recipiente de gas conectado a un cilindro de botón (no representado), liberando la operación del cilindro de botón una cantidad fija de gas (por ejemplo 5 ml), que permite utilizar la fuente de gas para administrar secuencialmente una pluralidad de cargas útiles discretas de partículas sin necesidad de recarga. Alternativamente, se puede prever un cilindro cerrado de gas conteniendo una sola dosis de gas suficiente para una sola inyección sin aguja. Esta última disposición se prefiere como se explicará a continuación. El gas preferido para la fuente de gas es helio, conteniendo el cilindro de gas gas helio a una presión de entre 15 y 35 bar, preferiblemente alrededor de 30 bar. El gas de accionamiento preferido es helio porque da una velocidad de gas mucho más alta que el aire, nitrógeno o CO_{2}. Sin embargo, el uso de CO_{2} como una fuente de gas de accionamiento es superficialmente muy atractivo. Sin embargo, a causa de la gran variación de la presión de saturación de CO_{2} con la temperatura, y las velocidades mucho menores que se pueden alcanzar con él, el uso de CO_{2} puede estar limitado. Una caja de botón monodisparo 61 incluyendo un émbolo 64 y un cuerpo de manguito 62 que definen un espacio de depósito de gas 63 se representa unida a la jeringa de la figura 1 en la figura 3.
En la práctica, para operar la jeringa sin aguja, se libera bruscamente un volumen conocido de gas a una presión conocida de la fuente de gas (no representada) al agujero central del cuerpo principal al lado situado hacia arriba de la boquilla sónica 4. La presión inicial es suficientemente alta para establecer un flujo estrangulado del gas en la salida de la boquilla sónica 4, en su constricción más pequeña 5b. El chorro transónico de gas que sale de la constricción 5b a la cámara de arrastre de partículas 8 se expande para crear una región de presión reducida en la cámara de arrastre de partículas 8, de manera similar al efecto venturi. La región de presión reducida es subamosférica en esta realización. Esta región de presión subatmosférica en cooperación con la presión atmosférica en la fuente de partículas 11 es la que aspira una carga útil de partículas desde el depósito 12 de la fuente de partículas 11 a la cámara 8, a lo largo del paso de entrada de partículas 10, y al hacerlo hace que las partículas aspiradas se mezclen y arrastren en el chorro de gas en expansión en la cámara de arrastre de partículas 8.
Como en todas las realizaciones, se usa preferiblemente helio como el gas de accionamiento. Sin embargo, el gas que sale del dispositivo es realmente una mezcla de helio y aire, debido al aire que es aspirado junto con las partículas a través del paso de entrada de partículas 10. Típicamente, el gas incluye aproximadamente 15% de aire (por masa) en la salida (siendo el resto helio).
Los tamaños relativos de las convergencias primera y segunda 5, 9, así como la separación longitudinal entre ellas, es tal que promueva que el chorro de gas divergente en expansión se una a las paredes de la segunda convergencia 9 y permanezca unido a las paredes de la boquilla 2 cuando el chorro baje por el agujero 3 de la boquilla 2. El radio de la cámara 8 no se considera especialmente importante aunque deberá ser suficientemente grande de manera que se pueda formar en la cámara un chorro libre. Permaneciendo unidas, y evitando así la separación sustancial de capas límite del chorro de gas de las paredes de la segunda convergencia 9 y el agujero de boquilla 3, las partículas arrastradas en el chorro de gas se distribuyen a través de la sección transversal sustancialmente completa del agujero de boquilla 3. De esta forma, cuando el chorro de gas, con partículas arrastradas en él, sale por la salida situada hacia abajo de la boquilla e impacta en una zona deseada de tejido (por ejemplo, piel o mucosa) colocada muy cerca de la salida de boquilla, el tamaño de la zona deseada impactada por las partículas será en general igual al tamaño del agujero 3 en la salida situada hacia abajo de la boquilla 2 y las partículas se distribuirán bien a través de la zona deseada. Evitando la formación de una concentración sustancial de las partículas dentro del núcleo de la zona deseada sin partículas o con pocas partículas alrededor del límite de la zona deseada, se puede administrar cargas útiles incrementadas de partículas sin que el núcleo central de la zona deseada se sobrecargue con partículas.
Ejemplo de rendimiento de la primera realización
Cuando se usó una jeringa similar a la ilustrada en las figuras 1 y 2 con un cilindro de botón de 5 ml (representado en la figura 3) lleno de aire a una presión de aproximadamente 30 bar, y usando una carga útil de 1,0 a 1,5 mg de polvo de lidocaína 55 \mum, la jeringa fue capaz de administrar la carga útil de tal manera que anestesiase de forma consistente un diámetro de 2 a 3 mm del antebrazo en un minuto. Dado que el diámetro del agujero de boquilla 3 en la salida era 2,3 mm, se apreciará la buena difusión de las partículas a través de una zona deseada sustancialmente igual al área del agujero de boquilla 3 en la salida de
boquilla 2.
Se logró un rendimiento comparable con un recipiente conteniendo helio a una presión de 20 bar. Cuando se utilizó con la jeringa de 2,3 mm de diámetro de la boquilla de salida ilustrada en las figuras 1 y 2, se obtuvo anestesia satisfactoria. En cualquier caso se prefiere gas helio de accionamiento a aire porque tiene un comportamiento más consisten-
te.
Se compararon los rendimientos (a los que se hará referencia más adelante) de las diferentes realizaciones descargando la realización de dispositivo, cargado con una carga útil conocida (entre 1 mg y 3 mg) de esferas de poliestireno de 48 \mum de diámetro sobre un blanco de gel de 3% agar. Se montaron separadores ventilados en el extremo de la boquilla del dispositivo para mantener los dispositivos a una distancia fija de la superficie deseada y en ángulo recto a ella. Después de disparar la jeringa, se fotografió el agar para registrar la huella de distribución. El blanco de gel se cortó después en rodajas a través de su diámetro y se fotografiaron secciones finas con un microscopio para establecer la profundidad de penetración de las partículas individuales.
Las figuras 4 y 5 representan la huella y penetración cerca del centro del blanco de esferas de poliestireno administradas con la primera realización del dispositivo, en las condiciones halladas para anestesiar con lidocaína (es decir, cilindro de 3 ml lleno de helio a 20 bar). El diámetro de huella era 3 mm y la profundidad máxima de penetración de las partículas era aproximadamente 180 \mum.
Segunda realización
Aunque el rendimiento anestésico del dispositivo de las figuras 1 y 2 era rápido y efectivo, a causa de la naturaleza de lados generalmente paralelos del agujero 3 en la boquilla 2, la zona deseada en el tejido deseado todavía era bastante pequeña (del orden de 3 mm de diámetro).
La figura 6 muestra una segunda realización de una jeringa en la que la boquilla, en lugar de tener un agujero de lados sustancialmente paralelos, tiene una divergencia distinta. En la figura 6, a los componentes similares a los componentes de las figuras 1 y 2 se les ha dado los mismos números de referencia. Sin embargo, se han cambiado los números de referencia asociados con la boquilla.
En la disposición de la figura 6, la boquilla 15 incluye una sección de lados paralelos, corta, situada hacia arriba 16, que conduce a una sección larga divergente situada hacia abajo 17. En la realización de la figura 6, el diámetro de la sección de lados paralelos situada hacia arriba 16 es 2,3 mm. Esta sección 16 forma la segunda convergencia o constricción 18 al flujo de gas. En la realización de la figura 6, el diámetro del área mínima de la primera convergencia o constricción 5 es 1,0 mm, de tal manera que el área de la sección transversal de flujo de la segunda convergencia 18 sea aproximadamente 5,3 veces el área de la sección transversal de flujo de la primera convergencia 5.
La longitud de la sección de lados paralelos situada hacia arriba 16 del agujero de la boquilla 15 es 7 mm. Después de la sección de lados paralelos situada hacia arriba 16, la sección divergente situada hacia abajo 17 tiene un ángulo cónico de aproximadamente 8,8º y diverge para dar al agujero de la boquilla 15 un diámetro de salida de 10 mm en la salida situada hacia abajo de la boquilla 19.
Se considera que la sección divergente 17 permite que el chorro salga de la boquilla sónica 4 siguiendo expandiéndose supersónicamente antes de romperse por una serie de choques oblicuos.
Ejemplo de rendimiento de la segunda realización
Cuando se disparó la jeringa de la figura 6, siendo la fuente de gas un cilindro de 5 ml lleno de helio a 25 bar, se administró con éxito una carga útil de 1 mg de lidocaína en polvo sobre una zona deseada que tiene un diámetro de más de 10 mm, aproximadamente igual al diámetro de la salida situada hacia abajo de la boquilla 19. La penetración máxima de las partículas se consideró aproximadamente 180 \mum. De nuevo, la distribución de partículas sobre la zona deseada era altamente uniforme. La figura 7 es una vista en planta desde arriba del blanco de agar. La figura 8 es una sección transversal ampliada de una rodaja diametral a través del blanco de agar, mostrando la penetración de las partículas individuales. La figura 9 es una reconstrucción de una rodaja diametral de 10 mm de ancho a través del blanco de agar, mostrando la uniformidad de distribución y penetración de las partículas a través de la anchura completa del blanco.
Como en la primera realización, se piensa que con la segunda realización la buena distribución de partículas a través de una zona deseada sustancialmente igual al tamaño de la boquilla en la salida situada hacia abajo de la boquilla está influenciada por los tamaños mínimos relativos de las convergencias primera y segunda 5, 16, la distancia que están espaciadas y la colocación del paso de entrada de partículas 10 con relación a la salida de la primera convergencia y la entrada a la segunda convergencia. En la segunda realización, también se considera que es ventajoso tener una sección de lados paralelos situada hacia arriba 16 delante de la sección divergente situada hacia abajo 17, porque se piensa que la sección de lados paralelos 16 contribuye a calmar el flujo de gas y a volver a unir a las paredes de la boquilla el chorro de gas divergente que sale de la primera convergencia 5.
Resultados de pruebas clínicas
Se realizó un ensayo clínico en pequeña escala con las realizaciones primera y segunda de la jeringa para comprobar su eficacia en la administración de lidocaína a piel humana.
Se administró 1,5 mg de lidocaína a cinco voluntarios en sus antebrazos volares. Después de tres minutos, se utilizaron dos sondas de aguja para comparar el dolor experimentado en el lugar tratado con el de un lugar no tratado próximo. Todos los voluntarios excepto uno consideraron que las sondas de aguja en los lugares activos eran menos dolorosas que las de los lugares no activos. Posteriormente dos voluntarios comprobaron administraciones de lidocaína a la fosa. Los dos consideraron que los lugares tratados eran completamente indoloros.
La primera realización de jeringa parecía ser más eficaz en una pequeña zona del antebrazo que la segunda realización de jeringa usada con la misma carga útil de partículas. Sin embargo, dado que la profundidad de penetración de partículas era similar en ambos casos, una explicación probable de esto es que se estaba administrando una cantidad insuficiente de partículas de lidocaína a la zona deseada de 10 mm de diámetro con la jeringa de la segunda realización. Las figuras 10 y 11 muestran el efecto de doblar la carga útil de 1 mg a 2 mg en la segunda realización. La profundidad de penetración se reduce ligeramente a
160 \mum (de 180 \mum), pero las partículas se envasan más densamente.
También se modificó la jeringa de la segunda realización ampliando la longitud de su boquilla 15. Manteniendo el mismo ángulo de ahusamiento de 8,8 grados, el diámetro de la boquilla en su salida situada hacia abajo 19 se incrementó de 10 mm a 14 mm. Esta disposición modificada se comprobó con una carga útil de 3 mg de lidocaína en polvo usando un cilindro de 5 ml de helio a 30 bar. Los resultados se muestran en las figuras 12 y 13. Aunque la profundidad de penetración disminuyó de nuevo ligeramente (a 140 \mum), todavía se halló que el polvo estaba distribuido de forma sustancialmente uniforme por toda la zona deseada, teniendo la zona deseada esta vez naturalmente un diámetro de aproximadamente 14 mm.
Tercera realización
Las realizaciones primera y segunda descritas anteriormente utilizan una primera convergencia o constricción 5 para crear una región de presión reducida que se utiliza para aspirar una carga útil de partículas. La primera convergencia o constricción descrita incluye una constricción situada hacia arriba 5a y una constricción situada hacia abajo 5b. Es la menor constricción situada hacia abajo 5b que se estrangula durante el uso. La tercera realización se refiere a una modificación de esta geometría que sustituye a la convergencia bietápica de las realizaciones primera y segunda con una convergencia de suave ahusamiento 5'. Como se representa en la figura 14, la convergencia 5' se ahusa desde un diámetro de 6 mm en el extremo situado hacia arriba a un diámetro de 1,2 mm en el extremo situado hacia abajo en una longitud de aproximadamente 17 mm. Como con las realizaciones primera y segunda, la presión del gas a alta presión presentado al extremo situado hacia arriba de la convergencia tenderá a reducirse cuando fluya a lo largo del recorrido de flujo de gas a través de la convergencia 5' y a la cámara 8. Esta presión reducida puede ser utilizada posteriormente para aspirar una carga útil de partículas de la fuente de partículas 11 (no representada en la figura 14).
La cámara 8 es la posición preferida para el paso de entrada de partículas 10 (no representado en la figura 14) y se ha hallado que el chorro transónico de gas formado arrastra efectivamente las partículas de tal manera que se distribuyan uniformemente en el flujo de gas. Sin embargo, no es esencial que las partículas se introduzcan en esta cámara y de hecho se pueden introducir en cualquier posición en el dispositivo donde haya una región de presión reducida en el recorrido de flujo de gas. Dado que la presión reducida deriva del efecto venturi producido por la primera convergencia 5', el dispositivo todavía es efectivo cuando las partículas se introducen hacia arriba de la cámara 8, en la primera convergencia 5'. Es suficiente que el recorrido de flujo de gas empiece a converger en la posición donde el paso de entrada de partículas 10 está situado de tal manera que haya una reducción de presión suficiente para aspirar las partículas. Igualmente, el paso de entrada de partículas 10 puede estar situado hacia abajo de la cámara 8 en la segunda convergencia 9 o hacia abajo de ella en el agujero de boquilla 3. Se ha hallado que la presión de gas en estas posiciones se reduce a un valor suficiente para la aspiración de las partículas.
La tercera realización opera de forma muy parecida a las realizaciones primera y segunda en cuanto que se ha previsto una primera convergencia o constricción seguida de una cámara de sección transversal incrementada seguida de otra convergencia o constricción. Se considera que la cámara de sección transversal incrementada proporciona una discontinuidad al flujo de gas que conduce a la creación dentro de la cámara de un chorro transónico, chorro que pasa a través de la cámara y se une a las paredes del agujero de boquilla 3 en la región de la segunda convergencia 9. Cuando el chorro transónico entra en la segunda convergencia, se considera que se forma una onda de choque normal a través de la segunda convergencia que aumenta la presión y reduce la velocidad del gas. La porción de boquilla sirve posteriormente para acelerar las partículas en la corriente de gas ya en rápido movimiento.
Como ya se ha mencionado, se considera que las realizaciones primera y tercera (con un agujero de boquilla de lados paralelos 3) tienen aplicación especial en odontología donde es útil lograr la penetración de una pequeña zona deseada y donde las superficies mucosales son relativamente fáciles de penetrar. Esto significa a su vez que se puede usar bajas presiones de accionamiento (es decir, la presión que aparece en la primera convergencia 5), tal como 10 bar, por ejemplo. Se ha hallado que cuanto más baja es la presión de accionamiento, menos ruido produce el dispositivo.
En todas las realizaciones, la velocidad de flujo másico de gas a través del dispositivo se determina por la presión de accionamiento y la zona de flujo más pequeña en sección transversal en el dispositivo. Esta zona más pequeña es preferiblemente la primera convergencia 5, 5'. Así, se espera que la primera convergencia sea estrangulada durante el funcionamiento normal.
Cuarta realización
La figura 15 muestra una cuarta realización de jeringa sin aguja según la presente invención en la que la cámara 8 ha sido sustituida por una sección divergente 60. La primera convergencia o constricción 5' se representa como con una forma ahusada parecida a la de la figura 14, aunque también sería aceptable la primera convergencia bietápica 5a, 5b de las realizaciones de las figuras 1 y 2. En esta realización, dado que no hay cámara 8, no hay segunda convergencia como tal y el recorrido de flujo de gas diverge desde el punto de mínima sección transversal de la primera convergencia 5' a la sección transversal del agujero de boquilla 3. Este cambio de la geometría significa que no se forma chorro transónico y, en cambio, la configuración hace de una boquilla convergente-divergente que acelera el flujo a velocidades supersónicas (con bajas presiones estáticas). La carga útil de partículas se puede introducir en cualquier punto en el flujo de gas donde la presión es suficientemente baja para hacer que tenga lugar el efecto de aspiración. En la práctica ésta es una posición entre un punto en la convergencia 5' donde la presión se ha reducido suficiente y un punto en el agujero de boquilla 3 suficientemente lejos hacia arriba para dar a las partículas un tiempo adecuado de residencia en la boquilla para lograr la velocidad deseada. Así, el paso de entrada de partículas 10 se puede colocar en cualquier lugar en la sección divergente 60.
Quinta realización
En las figuras 1-2 y 6 no se representa la fuente de gas. Como se ha mencionado anteriormente, la fuente de gas puede tomar ventajosamente la forma de un recipiente de gas monodisparo, preferiblemente un recipiente de gas helio. Para mostrar una posible disposición de este recipiente de gas, la figura 16 muestra una quinta realización de una jeringa según la presente invención. En esta quinta realización, el cuerpo principal 30 está provisto de una boquilla 31 que tiene una sección de lados paralelos situada hacia arriba 32, una sección divergente corta 33 hacia abajo de la misma, seguida de una sección generalmente cónica larga situada hacia abajo 34. En el extremo situado hacia abajo de la boquilla 31 se ha previsto un separador 35, cuya cara situada hacia abajo se colocará contra la piel o mucosa que rodea la zona deseada para espaciar de la zona deseada la cara de salida 36 situada hacia abajo de la boquilla. Como se puede ver, el separador 35 está provisto de una pluralidad de salidas radiales para permitir el escape del gas de accionamiento.
Como en las realizaciones primera a cuarta, la fuente de partículas 37 toma la forma de una casete que tiene un depósito 38 para recibir la carga útil de partículas. Este depósito 38 está en comunicación con la cámara de arrastre de partículas 39 a través del paso de entrada de partículas 40.
En el extremo situado hacia arriba de la cámara de arrastre de partículas 39 se ha previsto una boquilla sónica 41, cuyo agujero central forma la primera convergencia o constricción 42 al flujo de gas de la fuente de gas. La segunda convergencia o constricción 43 la facilita el extremo situado hacia arriba de la sección de lados paralelos situada hacia arriba 32 del agujero de la boquilla 31. Los diámetros mínimos de las convergencias primera y segunda mostradas son 1 mm y 2,3 mm, respectivamente.
La fuente de gas está colocada a la izquierda (como se representa) del cuerpo principal 30. La fuente de gas incluye un cilindro de gas 44 recibido dentro de un alojamiento 45. El extremo derecho (como se representa) del cilindro de gas 44 está provisto de un saliente que se extiende longitudinalmente 49, saliente que es capaz de romperse, para permitir el escape de gas del interior del cilindro 44, a la aplicación de presión lateral al saliente 45 en la dirección identificada por la flecha referenciada 46. En la realización ilustrada, esta presión lateral se aplica desplazando un émbolo 47 radialmente hacia dentro, usando la presión del pulgar u otro dedo, suficientemente lejos para romper el saliente 49 y dar lugar a la liberación de gas del cilindro 44. Esta liberación de gas es la que presuriza el espacio hacia arriba de la boquilla sónica 41, lo que da lugar a flujo estrangulado del gas liberado a través de la primera convergencia 42.
El cilindro de gas 44 no tiene que tener su saliente apuntando a la derecha (como se representa). Se puede girar, por ejemplo, 180º de manera que su saliente apunte a la izquierda.
Para evitar la posibilidad de que los fragmentos rompan el saliente bloqueando la boquilla sónica 41, o pasen a través del agujero previsto en la boquilla sónica 41, se puede disponer un filtro de gasa fina 48, como se representa, entre el cilindro de gas 44 y la boquilla sónica 41 para filtrar el gas del cilindro antes de su paso a través de la boquilla sónica 41.
El método y el mecanismo de operación de la quinta realización son similares a los de las realizaciones primera a cuarta y no se describirá mejor
aquí.
En todas las realizaciones, se considera que es significativa la relación entre el área de las convergencias primera y segunda (o la relación entre el área de la primera convergencia y el área de la boquilla en la cuarta realización). Funcionan bien diámetros de 1,0 y 2,3 mm para las convergencias primera y segunda respectivamente, iguales a una relación de flujo área en sección transversal de 1:5,3. Otras construcciones que funcionaron bien eran diámetros de 1,2 y 3,0 mm para las convergencias primera y segunda, 1,3 y 3 mm para las convergencias primera y segunda y 1,4 y 3,5 mm para las convergencias primera y segunda respectivamente, iguales a relaciones de flujo área en sección transversal de 1:6,25, 1:5,3 y 1:6,25 respectivamente. En contraposición, diámetros de 1,2 y 2,3 para las convergencias primera y segunda respectivamente, iguales a una relación de 1: 3,7, no funcionaron
bien.
Para la primera convergencia de mayor diámetro (por ejemplo 1,4 mm), se puede establecer una mayor velocidad de flujo másico y se puede construir un dispositivo más potente. Se puede usar presiones de hasta 60 bar como accionador, para proporcionar propulsor suficiente para soportar la mayor velocidad de flujo másico.
En las realizaciones ilustradas, la fuente de partículas 11, aunque sería adecuada para ser utilizada en el laboratorio, no sería especialmente idónea para uso comercial porque el polvo a administrar podría contaminarse y/o salir del depósito dispuesto en la casete fuente de partículas.
La figura 17 muestra una forma posible de sellar una cantidad medida de polvo en un depósito hermético hasta que está lista para uso. En la figura 17 la fuente de partículas 50 tiene una construcción de dos piezas, incluyendo un cuerpo de casete 51 y un tapón rotativo y axialmente deslizante 52.
El cuerpo de casete 51 tiene tres agujeros radiales 53, 54. El agujero 54 es un único agujero de llenado para poder llenar la cavidad de polvo 55 en el tapón 52 con una dosis medida de polvo. También se ha previsto un par de agujeros diametralmente opuestos 53, de los que solamente se puede ver uno en la figura 12. Uno de estos agujeros 53 es un agujero de salida de polvo. La figura 14 muestra el tapón 52 en una posición que permite llenar la cavidad de polvo 55 dispuesta en él a través del agujero de llenado 54. Después del llenado, el tapón 52 se desliza a la izquierda (como se representa) para colocar la cavidad de polvo 55 en el mismo plano que los agujeros 53, pero no para alinearlo con alguno de los agujeros 53. La casete 50 se puede montar después en la jeringa con uno u otro de sus agujeros radiales pasantes 53 alineado con el paso de entrada de partículas de la jeringa que conduce a la cámara de arrastre de partículas 8. Para cebar la casete antes del uso, se puede introducir una herramienta, por ejemplo una cuchilla tipo destornillador, en una ranura 57 dispuesta en el extremo derecho (como se representa) del tapón, pudiendo girar el tapón 90º dentro del cuerpo de casete 51 para poner la cavidad de polvo 55 en alineación con ambos agujeros diametralmente opuestos 53. Cebando la casete de esta forma, cuando después se acciona la jeringa, puede entrar aire a través del agujero situado hacia arriba del par de agujeros 53, permitiendo que el polvo en la cavidad 55 sea llevado desde el otro agujero del par de agujeros 53, a través del paso de entrada de partículas, a la cámara de arrastre de partículas.
Las figuras 18a a 18f muestran una segunda forma de sellar una cantidad medida de polvo en un depósito hermético hasta que está listo para uso. Se utilizan los mismos números de referencia que en la figura 17 donde es posible. La figura 18a muestra un elemento de tapón 52, las figuras 18b y 18c muestran vistas ortogonales de un cuerpo de casete 50 y las figuras 18d a 18f muestran el elemento de tapón 52 introducido en el cuerpo de casete 50 en varias orientaciones. Como en la figura 17, el cuerpo de casete 50 tiene tres agujeros radiales 53, 54, un único agujero de llenado 54, para poder llenar la cavidad de polvo 55 en el tapón 52 con una dosis medida de polvo y un par de agujeros diametralmente opuestos 53 que se utilizan cuando el tapón 52 está en la posición operativa (figura 18f). Como en la realización de la figura 17, el tapón 52 se puede girar en el cuerpo de casete, pero, a diferencia de la realización de la figura 17, no se pretende que pueda deslizar activamente en la práctica. Antes del llenado, el tapón 52 se alinea con el agujero de llenado 54 de manera que se puede poner partículas en la cavidad de polvo 55 a través del agujero 54 (véase la figura 18d). El tapón 52 se gira después (utilizando de nuevo un destornillador en la ranura 57 u otros medios de giro, por ejemplo, usando una llave o accionando manualmente una palanca incorporada en el tapón 52) aproximadamente 45º de tal manera que, aunque la cavidad de polvo 55 esté en el mismo plano que los tres agujeros 53, 54, no esté en comunicación con ninguno de ellos (véase la figura 18e). Esta posición de almacenamiento garantiza que el polvo no pueda escapar. En la práctica, el tapón 52 se gira otros 45º de manera que las partículas entren en comunicación de fluido con cada uno de los agujeros diametralmente opuestos 53 (véase la figura 18f). Así, aunque similar a la realización de la figura 17, esta realización no requiere el paso adicional de deslizar activamente el tapón 52.
La figura 19 muestra el cuerpo de casete 50 y el tapón 52 montados en una jeringa sin aguja parecida a la representada en la figura 1. Como se puede ver, el cuerpo de casete 50 se puede hacer integral con el cuerpo principal de jeringa 1 de manera que los agujeros 53 estén alineados con el paso de entrada de partículas 10 y la atmósfera, respectivamente.
Se apreciará que hay otras muchas formas posibles de sellar herméticamente una dosis premedida de polvo antes del uso de la jeringa.
Configuraciones de la boquilla de salida
Se ha hallado que varias configuraciones de la boquilla de salida son efectivas. Las figuras 1 y 19 muestran una boquilla de salida 2 que tiene un agujero de lados sustancialmente paralelos 3. Ésta se puede usar para administrar partículas a una zona deseada relativamente pequeña, y, debido a la distribución localizada, se ha hallado que es especialmente efectiva en aplicaciones dentales, por ejemplo, en anestesia. Las figuras 6 y 20 muestran una boquilla de salida 2 que tiene una sección paralela relativamente corta 16 seguida de una sección divergente 17. Se ha hallado que esto aumenta efectivamente la zona deseada de penetración de partículas, aunque parece ser un límite a lo que la boquilla de salida puede divergir antes de que tenga lugar separación de capas límite y el chorro forma un "núcleo" de partículas más pequeño que el diámetro de salida de la boquilla.
Para resolver este problema de "formación de núcleo", se ha desarrollado la boquilla representada en la figura 21 en la que una sección paralela corta 16 va seguida de una sección divergente 17 que a su vez va seguida de una sección paralela 65. La sección paralela situada hacia abajo 65 después de la sección divergente 17 contribuye a volver a unir la capa límite que puede haberse separado en la sección divergente 17 y produce una distribución más uniforme de partículas a través de todo el diámetro de salida de la boquilla.
Sexta realización
La figura 22 muestra una sexta realización de la invención que combina muchas de las características de las realizaciones antes descritas, pero también tiene un nuevo mecanismo de accionamiento que sirve para alinear el tapón de casete de polvo 52 a la posición operativa y acciona el mecanismo de rotura de cilindro en una operación simple. Como se puede ver en la figura 22, se ha previsto una palanca de accionamiento 66 que gira alrededor del mismo eje de pivote 67 que el tapón 52 de la casete de polvo. Inicialmente, la palanca de accionamiento 66 se dispone en una posición cebada en la que la cavidad de polvo 55 está orientada a 45º de la posición en la que se alinea con el paso de entrada de partículas 10. Ésta es la posición de "almacenamiento" antes descrita. El operador puede presionar la palanca de accionamiento 66 con el pulgar y, al hacerlo, gira alrededor de su eje de pivote 67 para poner la cavidad de polvo 55 casi en alineación con los agujeros diametralmente opuestos y poner así el polvo en comunicación de fluido con el recorrido de flujo de gas (a través del paso de entrada de partículas 10). Esta posición de la palanca de accionamiento también se muestra en la figura 22 y se designa con 66'. En las etapas finales de presionar la palanca de accionamiento 66, la palanca 66 contacta el pasador de accionamiento 47 y la presión adicional hace que se rompa la punta frangible 49 del cilindro de gas 44 y por lo tanto dispare el dispositivo (la figura 22 muestra la punta frangible 49 en la posición sin romper y rota). La palanca 66 gira típicamente 40º antes de contactar el pasador de accionamiento 47 y los 5º finales se utilizan para romper la punta de recipiente y poner la cavidad de polvo 55 en alineación completa. Así, se obtiene un mecanismo por el que el polvo se puede mover de la posición de almacenamiento a la posición operativa y el dispositivo se puede disparar con un movimiento fácil.
La figura 22 se representa con la boquilla de la figura 21 (boquilla paralela-divergente-paralela). Sin embargo, se puede utilizar cualquiera de los diseños de boquilla descritos hasta ahora, con o sin un separador 35.
Séptima realización
Todas las realizaciones anteriores utilizan una primera convergencia 5, 5' para crear una región de presión reducida que se puede usar para aspirar las partículas al recorrido de flujo de gas. En las realizaciones mostradas, dado que las partículas están inicialmente en contacto con la atmósfera, la presión reducida debe ser necesariamente subamosférica para el funcionamiento correcto. La séptima realización se refiere a una construcción en la que las partículas se disponen en comunicación de fluido con una porción situada hacia arriba del recorrido de flujo de gas de tal manera que, en la práctica, la presión reducida no tenga que ser subamosférica y solamente se tenga que reducir en comparación con la presión en dicha porción situada hacia arriba del recorrido de flujo.
La figura 23 ilustra esquemáticamente el concepto en un dispositivo que tiene una construcción parecida a la representada en la figura 14, pero con una boquilla divergente. En la figura 25, la casete de polvo 50 se gira 90º alrededor de un eje vertical en comparación con la orientación representada en las figuras 19 a 22, y el agujero superior 53 de la casete de polvo 50, en lugar de ventilarse a la atmósfera, se dispone en comunicación de fluido con una parte situada hacia arriba 68 del recorrido de flujo de gas, hacia arriba de la primera convergencia 5'. Esta comunicación de fluido se logra con el paso 69. El paso de entrada de partículas 10 comunica por fluido con el otro agujero 53 de la casete de partículas 50 y una parte situada más hacia abajo 70 de la convergencia 51. La convergencia 5' produce una reducción de presión de gas, en la práctica, debido al efecto venturi de tal manera que, en la práctica, haya una presión diferencial a través de la cavidad de polvo 55. Así, aunque la presión en el recorrido de flujo de gas en una posición 70 adyacente al paso de entrada de partículas 10 no es subamosférica, las partículas todavía son aspiradas al recorrido de flujo de gas porque la presión se reduce al menos en comparación con la presión a la que se exponen las partículas (es decir, la presión presente en el extremo situado hacia arriba 68 del dispositivo).
La cantidad de gas que fluye a lo largo del paso 69 es preferiblemente pequeña en comparación con el caudal a lo largo del recorrido de flujo de gas, por ejemplo 20%, más o menos.
Teóricamente, la presión de gas cerca de la presión de accionamiento se puede usar para inyectar las partículas al flujo de gas. Típicamente, no obstante, el paso de entrada de partículas 10 y el paso 69 se colocan de manera que en la práctica a través de las partículas haya una presión de accionamiento aproximadamente 0,2 veces superior. Cuando se utiliza una presión de accionamiento de 30 bar, ésta corresponde a una diferencia de presión de 6 bar que sirve para aspirar las partículas al flujo. Modificando esta diferencia de presión, se puede controlar el tiempo en que las partículas son arrastradas al flujo. Este tiempo también se puede controlar modificando la longitud y/o tortuosidad del paso 69.
Así, esta realización proporciona una forma de "inyección" de partículas y da mayor flexibilidad sobre dónde se pueden introducir las partículas puesto que se elimina el requisito de presión subatmosférica. Aunque las partículas se representan siendo inyectadas a la primera convergencia 5', se pueden inyectar a la cámara 8, la segunda convergencia 9, el agujero de boquilla 3, 16, 17 o la sección divergente 60 como se describe en relación a las otras realizaciones.
Esta realización tiene la ventaja adicional de que no se induce aire atmosférico al flujo de gas, lo que significa que el dispositivo es autónomo en la práctica. Esto reduce la posibilidad de contaminación de las partículas por contaminantes suspendidos en el aire atmosférico.
Octava realización
Como se ha descrito anteriormente, una porción divergente grande 17 de la boquilla de salida 2 puede producir "formación de núcleo", por lo que la capa límite se separa de las paredes de la boquilla y la mayor parte de la potencia del chorro se concentra a lo largo de un eje central longitudinal de tal manera que las partículas no se distribuyen uniformemente a través de toda el área de la boquilla en el plano de salida de la boquilla. Esto se puede mejorar utilizando una segunda sección paralela 65 (véase la figura 21) y se considera que la sección paralela 65 promueve la nueva unión de la capa límite en la boquilla. Sin embargo, es deseable evitar la separación inicial para proporcionar un flujo de gas más deseable desde el punto de vista de una buena inyección de partículas. La octava realización proporciona otra modificación de la sección divergente 17 de la boquilla de salida que puede mejorar este efecto.
La figura 24 muestra esquemáticamente el principio aplicado a la realización de la figura 14, pero con una boquilla divergente. Un recorrido de retorno de flujo de gas 71 está dispuesto entre un punto 72 en la boquilla divergente y un punto 73 hacia arriba de dicho punto 72. El efecto venturi significa que la posición 73 del área en sección transversal más baja tendrá una presión reducida en comparación con la posición 72 del área en sección transversal más alta. Esto hará que el flujo de gas se dirija desde el punto situado hacia abajo 72 al punto situado hacia arriba 73 debido a la presión diferencial en la práctica. Esto crea un efecto de aspiración cerca de las paredes de la boquilla en el punto situado hacia abajo 72 que tiende a retardar la separación de la capa límite de las paredes. Por lo tanto, esta realización puede utilizarse para proporcionar una dispersión más uniforme de partículas y menos "formación de núcleo" de la corriente de gas.
Novena realización
Esta realización utiliza otra geometría de boquilla que es similar a la geometría representada en la figura 21 a excepción de que la divergencia se extiende longitudinalmente en una longitud muy corta, como se representa en la figura 25. La divergencia cubre típicamente una longitud longitudinal "A" de solamente un cuarto a un octavo del diámetro de la segunda convergencia 9 y esta geometría de boquilla se denomina una boquilla de "expansión rápida". La idea subyacente es que el gas deberá expandirse lo más rápidamente posible para garantizar que las partículas sean aceleradas por la corriente de gas en rápido movimiento durante el período de tiempo más largo posible. Se considera que esto proporciona una velocidad más alta de las partículas. La boquilla de "expansión rápida" se puede usar para sustituir la boquilla de cualquiera de las realizaciones antes descritas.
Ejemplos de rendimiento de algunas realizaciones
El dispositivo mostrado en la figura 20 que tiene una boquilla de salida de 10 mm de diámetro se comprobó con diferentes volúmenes (3 y 5 ml) y presiones de accionamiento (20 a 60 bar). En general, las presiones de accionamiento bajas (5 ml a 25 bar) dan una distribución muy uniforme de las partículas en el blanco, pero con penetraciones relativamente bajas (160 a 180 \mum) de perlas de poliestireno de 47 \mum de diámetro en un blanco de gel de 3% agar. Cuando se incrementa la presión de accionamiento, la penetración aumenta, pero la distribución de partículas resulta más sesgada al lado del blanco que está enfrente de la posición de entrada de polvo a través del paso de entrada de partículas 10. El aumento adicional de la presión de gas hace que la presión en la cámara 8 aumente por encima de la atmosférica, lo que da lugar a que las partículas sean expulsadas del agujero de aspiración de aire. Este problema se superó incrementando el diámetro de la sección de boquilla de salida paralela situada hacia arriba para acomodar las mayores velocidades de flujo de gas.
También se incrementaron las tasas de flujo másico (y penetración de partículas) utilizando gargantas sónicas de mayor diámetro. En esta realización, que utiliza la presión atmosférica exterior para aspirar la carga útil de partículas, hay que garantizar que se igualen la garganta sónica y la sección paralela de los diámetros, para evitar el retroceso de partículas. La alineación del plano de salida de la garganta sónica y el paso de entrada de partículas 10 en la cámara 8 también es importante para evitar el retroceso de partículas.
Un dispositivo de plano de salida de 10 mm de diámetro, provisto de una garganta sónica de 1,2 mm de diámetro y una sección paralela de boquilla de salida situada hacia arriba de 3 mm de diámetro y usando un recipiente de helio de 5 mm a 40 bar, dio los resultados de huella y penetración mostrados en la figura 26. La carga útil era 1 mg de perlas de poliestireno de 48 \mum.
La imagen izquierda muestra la huella (aproximadamente de 11 mm de diámetro) de las partículas y un blanco de gel de 3% agar: hay una mayor concentración de partículas cerca del centro de la huella, pero la asimetría de la distribución no es tan destacada en esta imagen. La imagen del medio muestra la distribución de partículas a través de una rodaja diametral del blanco y la imagen izquierda muestra una vista ampliada de penetración de partículas en el centro de la rodaja, desde donde se puede medir una penetración máxima de 250 \mum.
Los niveles de ruido de este dispositivo en estas condiciones no eran altos (max = 81 dBA, pico
lineal = 120 dB, medido a 0,3 metros).
Se montó un dispositivo silenciador simple (representado en la figura 27) en la realización de la figura 20. El silenciador consta de un primer paso 80 a lo largo del que pasa el gas después de rebotar del plano deseado. Este paso 80 se alinea en un anillo alrededor de la boquilla de salida 17. El gas pasa después a través de un orificio 81 antes de pasar a través de una serie de deflectores 82 que se extienden radialmente. Se considera que los deflectores sirven para descomponer la presión de gas en una serie de ondas de choque. Finalmente, el gas pasa a través de un filtro malla 83 y sale a través de un orificio de salida 84.
Esta disposición produjo niveles de ruido considerablemente más bajos (max = 73 dBA, pico lineal =109 dB a 0,3 metros). El uso del silenciador produce una contrapresión que tiene dos efectos. El primer efecto es generar una fuerza de "elevación" que tiende a separar el dispositivo del plano deseado, y el segundo efecto es reducir el rendimiento del dispositivo, puesto que el gas se expande ahora a una presión de salida de la boquilla superior a la atmosférica.
La fuerza de elevación del dispositivo silenciado se midió poniéndolo en funcionamiento contra una chapa plana cargada con masas diferentes, indicando un transductor de desplazamiento cuándo la fuerza de sellado era insuficiente para mantener el contacto. Este método dio fuerzas de elevación del orden de 5 N, que es considerablemente menor que la cifra obtenida suponiendo que la presión máxima mantenida en la placa genera la fuerza de elevación máxima (13 N).
La figura 28 muestra los mismos datos para el dispositivo silenciado que los expuestos en la figura 26 para el dispositivo no silenciado. La diferencia principal es que la penetración máxima se ha reducido a 225 \mum.
También se comprobó el dispositivo mostrado en la figura 21. Este dispositivo también tiene un plano de salida de 1,0 mm de diámetro y la extensión paralela situada hacia abajo 65 es 30 mm de largo.
La figura 29 muestra la mejor huella lograda cuando este dispositivo operó en condiciones correspondientes a las de la figura 26. Las partículas se dispersan más uniformemente sobre el blanco y la penetración máxima todavía es de 250 \mum. Los niveles de ruido medidos en este caso eran max = 79,3 dBA, pico lineal = 119,4 dB.
El dispositivo de la figura 20 se comprobó también con una carga útil de 0,6 mg de partículas de oro 50R (diámetro medio =1,8 \mum). La garganta sónica se incrementó a 1,3 mm y usó con un cilindro de helio de5 ml, 50 bar. La huella y las penetraciones medias se muestran en la figura 30.
Se puede ver por las figuras que las partículas se distribuyen de forma bastante asimétrica en el blanco y que la distribución de las profundidades de penetración es grande, del orden de 60 \mum en los bordes a 120 \mum cerca del centro.
Se añadió al dispositivo una extensión paralela de 30 mm, como se representa en la figura 21, y los resultados se muestran en la figura 31. Como se puede ver, no se observó una mejora especial puesto que las profundidades de penetración medias son ahora más bajas, la distribución asimétrica todavía es evidente y ha aumentado la variación de profundidad de las partículas.
Se logró una mejor distribución y penetración añadiendo partículas de oro a lidocaína en polvo de mayor diámetro en la casete de polvo. Las partículas de oro se intercalaron entre dos capas de lidocaína. Los resultados se muestran en la figura 32 donde se puede ver que las partículas de lidocaína producían cierto daño en la superficie del blanco de agar de gel, pero se disolvían rápidamente dejando atrás las partículas de oro.
La versión más potente del dispositivo comprobado de la figura 20 tenía una garganta sónica de 2,4 mm de diámetro, una sección de boquilla de salida de 3,5 mm de diámetro y utilizaba un recipiente de helio de 5 ml, 60 bar. Cuando se utilizó con una carga útil de 1 mg de esferas de poliestireno, produjo un cráter en el centro del blanco de gel de 3% agar. Con la extensión paralela de 30 mm (figura 21) había comparativamente poco daño en el blanco. Un ejemplo del rendimiento del dispositivo se representa en la figura 33 donde el blanco es un gel de agar a 3% y la carga útil era 1 mg de perlas de agarosa de 50 \mum (A-121). Estas partículas tienen una densidad menor que el poliestireno o la lidocaína y en consecuencia no penetran tan profundamente para una velocidad dada. No obstante, la penetración máxima medida era 280 \mum.
La figura 34 muestra los resultados cuando el dispositivo de la figura 20 se utilizó con una carga útil de 1 mg de partículas y una presión de accionamiento de 25 bar. Como se puede ver, se obtuvo una penetración máxima de 120 \mum y una huella de aproximadamente 11 mm de diámetro.
Puede ser ventajoso proporcionar un filtro de aire de alta eficiencia para partículas con el fin de eliminar toda fuente potencial de contaminación del aire aspirado a la jeringa a través de la casete de la fuente de partículas. Tales filtros se comercializan y tienen caídas de presión bajas. Tales filtros tienen un límite superior a la velocidad del gas a través del filtro para garantizar que operen según especificación. El área superficial de tal filtro se podría elegir claramente para que concuerde con la velocidad de gas a su través que habrá en la práctica.
Una alternativa a un filtro de aire sería purgar un suministro de gas de accionamiento a, o cerca de, la presión atmosférica a la entrada de la casete de partículas. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente con relación a la séptima realización, el gas purgado a la entrada de partículas puede estar a una presión sustancialmente más alta que la atmosférica.
Aunque las realizaciones antes descritas se utilizaron para operación de dosis única, se pueden modificar fácilmente para hacerlas adecuadas a operación con dosis múltiples, por ejemplo dotándolas de una pluralidad de recipientes de gas y modificando la casete de la fuente de partículas 11 para que contenga una pluralidad de depósitos discretos de partículas 12, cada uno de los cuales se puede indexar para alinearlo con el paso de entrada de partículas 10 entre disparos sucesivos.
Cualquiera de las boquillas ya descritas se puede contornear, por ejemplo, usando el método de características, para proporcionar una reducción del número de ondas de choque oblicuas que se forman en la boquilla durante el uso. También se considera que perfilar la boquilla de esta forma mejora la distribución de partículas en el plano de salida.
Para algunas posiciones de uso, tal como cirugías, quirófanos y análogos, en las que sería aceptable la conexión de la jeringa a un suministro de gas usando una manguera flexible, por ejemplo, sería posible la operación múltiple del dispositivo usando un dispositivo simple de válvula de vaivén para disparar la jeringa.
Los componentes principales de la jeringa sin aguja (carcasa principal, boquilla sónica, cañón de boquilla, etc) se pueden hacer, por ejemplo, de metal o de materiales plásticos de diseño. Estos últimos materiales se prefieren porque se pueden moldear fácilmente y son de peso ligero.
Aunque el dispositivo de todas las realizaciones de la presente invención está diseñado de manera que sea de funcionamiento más silencioso que el dispositivo de US 5.630.796 (que usa una membrana rompible), todavía se detecta cierto ruido y se puede usar un dispositivo silenciador, incluyendo tal vez una pluralidad de deflectores y un filtro malla, para reducir más el ruido experimentado.

Claims (40)

1. Un método in vitro de distribuir partículas en un flujo de gas de una jeringa sin aguja, incluyendo el método:
(a) hacer fluir gas a través de una primera convergencia (5') en un recorrido de flujo de gas dentro de la jeringa expandiendo por ello el gas y reduciendo su presión para proporcionar una región de presión de gas reducida;
(b) utilizar dicha presión de gas reducida para aspirar una carga útil de partículas a dicho recorrido de flujo de gas desde fuera de dicho recorrido de flujo de gas y arrastrarlas en el flujo de gas en dicho recorrido de flujo de gas; y
(c) dirigir el gas a través de una boquilla de distribución (2) que delimita dicho recorrido de flujo de gas para acelerar las partículas arrastradas y hacer que las partículas arrastradas sean distribuidas a través de la anchura sustancialmente completa de la boquilla (2) a la salida situada hacia abajo de la boquilla.
2. Un método según la reivindicación 1, donde dicho recorrido de flujo de gas está delimitado además por una cámara (8) de sección transversal incrementada con relación a dicha primera convergencia y dicho gas fluye a través de dicha primera convergencia (5') a dicha cámara (8) y desde dicha cámara (8) a dicha boquilla de distribución (2).
3. Un método según la reivindicación 2, donde dicha cámara (8) es una cámara de arrastre de partículas y la región de presión reducida se crea en dicha cámara (8) para arrastrar las partículas en el flujo de gas dentro de dicha cámara.
4. Un método según la reivindicación 1, 2 o 3, donde dicho gas se pasa a través de una segunda convergencia (9) a y a lo largo de dicha boquilla de distribución.
5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde dicha primera convergencia (5') es un ahusamiento.
6. Un método según la reivindicación 5, donde dicha primera convergencia (5') es un ahusamiento suavemente variable.
7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde dicha carga útil de partículas se arrastra a dicho recorrido de flujo de gas en una posición hacia arriba del final de dicha primera convergencia (5').
8. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde dicha primera convergencia (5) es una constricción brusca.
9. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la región de presión reducida es subamosférica.
10. Un método según la reivindicación 9, donde las partículas se mantienen inicialmente a presión atmosférica y son arrastradas al recorrido de flujo de gas por la presión subatmosférica en el recorrido de flujo de gas.
11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la presión reducida se reduce en comparación con la presión del gas que fluye hacia arriba de la región de presión reducida y la carga útil de partículas está en comunicación de fluido con dicho gas que fluye hacia arriba de la región de presión reducida de manera que la carga útil de partículas sea arrastrada al recorrido de flujo de gas por la presión diferencial entre el gas que fluye hacia arriba y la región de presión reducida.
12. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el flujo de gas a través de dicha primera convergencia (5') es un flujo estrangulado.
13. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las partículas tienen un diámetro medio de entre 10 y 100 \mum, preferiblemente entre 30 y 80 \mum.
14. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el gas se suministra por un recipiente de gas (61) conectado al extremo situado hacia arriba de dicho recorrido de flujo de gas, teniendo dicho recipiente de gas un volumen de menos de 100 ml.
15. Una jeringa sin aguja para uso en la inyección sin aguja de partículas al tejido de un sujeto vertebrado, incluyendo la jeringa:
un recorrido de flujo de gas dispuesto de manera que reciba gas de una fuente de gas (61);
una primera convergencia (5') en dicho recorrido de flujo de gas para reducir la presión del gas que fluye a través de dicho recorrido de flujo de gas;
una entrada de partículas (10) en comunicación con dicho recorrido de flujo de gas hacia abajo de al menos el comienzo de dicha primera convergencia (5') que permite que una carga útil de partículas sea aspirada al recorrido de flujo de gas a través de la entrada (10) bajo la acción de gas a presión reducida de modo que sea arrastrada en el gas; y
una boquilla de salida de gas/partículas (2) que delimita dicho recorrido de flujo de gas para la aceleración a lo largo del mismo de las partículas aspiradas arrastradas en el gas.
16. Una jeringa según la reivindicación 15, incluyendo además una cámara (8) de sección transversal incrementada hacia abajo de dicha convergencia (5) y que delimita dicho recorrido de flujo de gas de tal manera que, en la práctica, se forme un chorro transónico de gas en dicha cámara.
17. Una jeringa según la reivindicación 16, donde dicha entrada de partículas (10) está colocada con relación a dicha cámara de manera que las partículas sean arrastradas, en la práctica, a la cámara (8).
18. Una jeringa según la reivindicación 17, donde la boquilla (2) está provista en su extremo situado hacia arriba con una entrada de gas y partículas para el flujo a su través a la boquilla (2) de las partículas aspiradas arrastradas en el chorro de gas, incluyendo dicha entrada de gas y partículas una segunda convergencia (9) de sección transversal de flujo reducido con relación a la sección transversal de flujo de la
cámara.
19. Una jeringa según la reivindicación 18, donde la sección transversal de flujo mínimo de la segunda convergencia (9) es al menos 4 veces el área de la sección transversal de flujo mínimo de la primera convergencia (5), preferiblemente al menos 5 veces.
20. Una jeringa según la reivindicación 18 o 19, donde las convergencias primera (5) y segunda (9) están alineadas a lo largo de un eje común y la entrada de partículas incluye un paso cuyo eje central longitudinal es generalmente transversal a dicho eje común.
21. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20, donde dicho recorrido de flujo de gas incluye una sección divergente (60) hacia abajo de dicha convergencia (5') y dicha entrada de partículas (10) está colocada en dicha sección divergente.
22. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, donde dicha entrada de partículas (10) está colocada en dicha boquilla de salida (2).
23. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 21, donde dicha entrada de partículas (10) está colocada en dicha primera convergencia (5).
24. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 23, incluyendo además una cámara de polvo (11', 50), conteniendo al menos una carga útil de partículas, en comunicación con la entrada de partículas (10) para permitir que las partículas de una carga útil sean aspiradas al recorrido de flujo de gas de dicha cámara de polvo (11) a lo largo del paso de dicha entrada de partículas (10).
25. Una jeringa según la reivindicación 24, donde dicha cámara de polvo (50) se puede mover para poner dicha carga útil de partículas en y fuera de comunicación con dicha entrada de partículas.
26. Una jeringa según la reivindicación 25, donde mover dicha cámara de polvo (50) de manera que dicha carga útil de partículas esté en comunicación con dicha entrada de partículas (10) también dispara dicha jeringa.
27. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 26, donde dicha entrada de partículas (10) está conectada o se puede conectar a una región situada hacia arriba del recorrido de flujo de gas de tal manera que las partículas, en la práctica, sean aspiradas al recorrido de flujo de gas debido a la diferencia de presión entre dicha región situada hacia arriba y el recorrido de flujo de gas adyacente a la entrada de partículas (10).
28. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 27, donde la boquilla de salida (15) incluye una sección de lados paralelos, situada hacia arriba (16), que conduce a una sección divergente (17).
29. Una jeringa según la reivindicación 28, incluyendo además un paso (71) que conecta por fluido una parte de dicha sección divergente (17) con una parte situada más hacia arriba del recorrido de flujo de gas.
30. Una jeringa según se reivindica en la reivindicación 28 o 29, donde el diámetro de la boquilla (15) en su salida situada hacia abajo está entre 2 y 30 mm de diámetro, preferiblemente entre 3 y 15 mm, más preferiblemente superior a 5 mm, más preferiblemente superior a 8 mm y muy preferiblemente superior a 11 mm.
31. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, donde dicha segunda convergencia (9) es una constricción brusca.
32. Una jeringa según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 31, donde dicha primera convergencia (5) es una constricción brusca.
33. Un método de crear un flujo de gas en una jeringa sin aguja, incluyendo dicho método:
hacer fluir gas a través de una primera convergencia (5) a una cámara (8) de sección transversal incrementada para formar un chorro transónico de gas en dicha cámara (8);
pasar el chorro de gas de la cámara (8) a través de una segunda convergencia (9) a y a lo largo de una boquilla (2).
34. Un método según la reivindicación 33, donde dichas convergencias primera y segunda (5, 9) son constricciones bruscas.
35. Un método in vitro de distribuir partículas en el flujo de gas de una jeringa sin aguja, incluyendo el método:
hacer fluir gas a través de una primera constricción (5) a una cámara de arrastre de partículas (8) de sección transversal incrementada para formar un chorro transónico de gas en dicha cámara (8) y expandir el chorro de gas para crear una región de presión subatmosférica en dicha cámara;
utilizar dicha región de presión subatmosférica para aspirar una carga útil de partículas a dicha cámara de fuera de dicha cámara (8) y arrastrarlas en el chorro de gas en dicha cámara (8); y
pasar el chorro de gas y partículas arrastradas desde la cámara (8) a través de una segunda constricción a y a lo largo de una boquilla de distribución (2) sin producir separación sustancial de capas límite del chorro de gas desde las paredes de la boquilla, para acelerar por ello las partículas arrastradas y hacer que las partículas arrastradas en el chorro de gas sean distribuidas a través de la anchura sustancialmente completa de la boquilla (2) a la salida situada hacia abajo de la boquilla.
36. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 o 33 a 35, donde las partículas incluyen un agente terapéutico en polvo.
37. Un método según se reivindica en la reivindicación 36, donde las partículas son partículas de medicamento en polvo.
38. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 o 33 a 35, donde las partículas incluyen partículas soportes recubiertas con material.
39. Un método según se reivindica en la reivindicación 38, donde las partículas están recubiertas con material genético.
40. Una jeringa sin aguja para uso en la inyección sin aguja de partículas a la piel o mucosa de un sujeto vertebrado, incluyendo la jeringa:
una cámara de arrastre de partículas (8) dispuesta de manera que reciba gas de una fuente de gas (61) para formar un chorro transónico de gas en la cámara (8);
una entrada de partículas (10) colocada en la cámara (8) para permitir que una carga útil de partículas sea aspirada a la cámara (8) a través de la entrada bajo la acción del chorro de gas en expansión de modo que sean arrastradas en el chorro de gas; y
una boquilla de salida de gas/partículas (2) que sale de la cámara (8) para la aceleración a lo largo de ella de las partículas aspiradas arrastradas en el chorro de gas;
estando construido y dispuesto el dispositivo de matera que se evite la separación sustancial de capas límite entre la pared de la boquilla (2) y el chorro de gas permitiendo así que las partículas aceleradas de la boquilla de salida en el chorro de gas sean distribuidas a través de la anchura sustancialmente completa de la salida situada hacia abajo de la boquilla.
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