ES2910028T3

ES2910028T3 - Dispositivo y método para la inyección repetitiva sin aguja

Info

Publication number: ES2910028T3
Application number: ES16792296T
Authority: ES
Inventors: Reuven Gamliel
Original assignee: Kolorpen Ltd
Current assignee: Kolorpen Ltd
Priority date: 2015-05-10
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2022-05-11
Anticipated expiration: 2036-04-07
Also published as: EP3294384A4; EP3294384A1; WO2016181377A1; IL251041B; US20180056004A1; US11684718B2; US20200297931A1; US10709843B2; EP3294384B1; IL251041A0

Abstract

Un dispositivo (10) para la inyección repetitiva sin aguja de un líquido en una superficie, el dispositivo comprendiendo: una unidad portátil (12) que incluye al menos una célula (24) que puede llenarse con el líquido, y un mecanismo de propulsión (13) configurado para aplicar una secuencia de pulsos de presión al líquido, cada pulso de la secuencia de pulsos de presión para expulsar un microchorro (30) del líquido de la célula mediante un orificio (27) entre la célula y el exterior de la unidad portátil con una velocidad que es suficiente para permitir que el microchorro penetre la superficie, en donde el orificio se encuentra separado de la célula por una válvula unidireccional (28) que se configura para permitir el flujo del líquido de la célula al orificio y para evitar la entrada de aire atmosférico del orificio a la célula; un depósito (32) que se conecta a la célula por un conducto (34) para permitir que el líquido fluya del depósito a la célula para reemplazar el líquido que se expulsa en el microchorro; y un controlador (40) que se configura para operar el mecanismo de propulsión de manera repetida para expulsar la secuencia de los microchorros.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método para la inyección repetitiva sin aguja

Campo de la invención

La presente invención se refiere a la inyección. Más concretamente, la presente invención se refiere a un dispositivo para la inyección repetitiva sin aguja.

Antecedentes de la invención

Los fármacos, las vacunas y otros materiales médicos que se administrarán al tejido que está cubierto por piel se inyectan normalmente mediante el uso de una aguja hipodérmica. De manera similar, los tatuajes y el maquillaje permanente también se aplican normalmente mediante el uso de agujas que penetran la superficie de la piel. Aunque el uso de agujas para la administración transcutánea o subsuperficie está establecido, siendo muy robusto y fiable, hay algunas desventajas en el uso de las agujas. Por ejemplo, la reutilización de agujas puede ser una práctica común en regiones o circunstancias donde no puede dependerse de un suministro adecuado de agujas. Dicha reutilización de una aguja después de la esterilización inadecuada puede llevar a la infección o propagación de agentes de enfermedad de persona a persona. Algunas personas se asustan al ver la aguja y al darse cuenta de que la aguja penetrará su piel. La inserción de la aguja es un procedimiento invasivo que puede ser doloroso, provocar sangrado, o de otra manera traumatizar el tejido en cierta medida. En algunos casos, la distracción momentánea con respecto a una aguja expuesta puede resultar en la perforación accidental de personal médico o de espectadores, y resultar posiblemente en daño o infección.

La administración transcutánea o subsuperficie sin aguja puede requerir una cantidad más pequeña del líquido administrado que la administración mediante una aguja. La reducción de la cantidad del líquido administrado puede reducir la probabilidad de irritación de la piel o de una reacción alérgica.

El documento US 5840 062 A se refiere a un sistema de inyección sin aguja con dos carcasas conectadas de manera liberable.

El documento US 2012/059314 A1 se refiere a un adaptador de boquilla para un inyector sin aguja.

El documento WO 2007/058966 A1 se refiere a un inyector sin aguja que reduce el riesgo de infección en el ojo de un paciente.

Compendio de la invención

Por consiguiente, se provee, según la presente invención, un dispositivo para la inyección repetitiva sin aguja de un líquido en una superficie, el dispositivo incluyendo: una unidad portátil que incluye al menos una célula que es rellenable de líquido, y un mecanismo de propulsión configurado para aplicar una secuencia de pulsos de presión al líquido, cada pulso de la secuencia de pulsos de presión para expulsar un microchorro del líquido desde la célula mediante un orificio entre la célula y el exterior de la unidad portátil con una velocidad que es suficiente para permitir que el microchorro penetre la superficie; un depósito que se conecta a la célula por un conducto para permitir que el líquido fluya del depósito a la célula para reemplazar el líquido que se expulsa en el microchorro; y un controlador que se configura para operar el mecanismo de propulsión de manera repetida para expulsar una secuencia de los microchorros.

Además, el orificio está separado de la célula por una válvula unidireccional que se configura para permitir el flujo del líquido de la célula al orificio y para evitar el ingreso del orificio a la célula.

Además, según una realización de la presente invención, la válvula unidireccional incluye un tope que es separable de una abertura.

Además, según una realización de la presente invención, una conexión del conducto a la célula incluye una válvula unidireccional para permitir que el líquido fluya del conducto a la célula y para evitar el reflujo de líquido de la célula al conducto.

Además, según una realización de la presente invención, el mecanismo de propulsión incluye un generador de impulsos configurado para desplazar una superficie de accionamiento para generar el pulso y un émbolo configurado para moverse linealmente para transmitir el pulso a la célula.

Además, según una realización de la presente invención, el generador de impulsos incluye un cristal piezoeléctrico.

Además, según una realización de la presente invención, el generador de impulsos incluye un amplificador mecánico.

Además, según una realización de la presente invención, el émbolo se une a la superficie de accionamiento. Además, según una realización de la presente invención, el émbolo está provisto de un mecanismo de retracción que se configura para retraer el émbolo después de la aplicación del pulso por la superficie de accionamiento. Además, según una realización de la presente invención, el mecanismo de retracción incluye un resorte.

Además, según una realización de la presente invención, el generador de impulsos se configura para expandirse para comprimir un elemento elástico de propulsión y para contraerse para permitir la expansión del elemento elástico de propulsión para propulsar distalmente el émbolo.

Además, según una realización de la presente invención, el controlador se configura para controlar el funcionamiento del mecanismo de propulsión para controlar uno o ambos de una amplitud del pulso y un tiempo de subida del pulso.

Además, según una realización de la presente invención, el controlador se configura para controlar el único o ambos de una amplitud del pulso y un tiempo de subida del pulso según una dosis indicada o profundidad de penetración.

Además, según una realización de la presente invención, el controlador se configura para controlar el funcionamiento del mecanismo de propulsión para controlar una velocidad de repetición para la generación de los pulsos.

Además, según una realización de la presente invención, el depósito incluye un sensor de nivel de líquido para detectar un nivel del líquido en el depósito y el controlador se configura para detener el funcionamiento del mecanismo de propulsión cuando el nivel de líquido detectado se encuentra por debajo de un nivel umbral. Además, según una realización de la presente invención, el depósito y el conducto se encuentran encerrados dentro de la unidad portátil.

Además, según una realización de la presente invención, el depósito ocupa un espacio entre el émbolo y una pared de la unidad portátil.

Además, según una realización de la presente invención, la célula ocupa un cuello estrecho en un extremo distal de la unidad portátil.

Además, según una realización de la presente invención, el conducto es interior al émbolo.

Breve descripción de los dibujos

Con el fin de que la presente invención se comprenda mejor y de que se aprecien sus aplicaciones prácticas, se proveen las siguientes figuras y se hace referencia a ellas a continuación. Debe observarse que las figuras se proveen como ejemplos solamente y de ninguna manera limitan el alcance de la invención. Componentes iguales se denotan por numerales de referencia iguales.

La Figura 1 ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja, según una realización de la presente invención.

La Figura 2 ilustra, de manera esquemática, un controlador del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja que se muestra en la Figura 1.

La Figura 3 es un gráfico de perfil de pulsos esquemático que muestra el desplazamiento como una función de tiempo de un componente durante un pulso de un sistema de propulsión de un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja, según una realización de la presente invención.

La Figura 4A ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto, según una realización de la presente invención.

La Figura 4B ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto como en la Figura 4A con la adición de una válvula unidireccional para impedir la entrada de aire.

La Figura 5A ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto como en la Figura 4A con la adición de un mecanismo de retención.

La Figura 5B ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto como en la Figura 5A con la adición de una válvula unidireccional para impedir la entrada de aire.

La Figura 6A ilustra, de manera esquemática, el funcionamiento de un par de válvulas unidireccionales cuando no se aplica presión.

La Figura 6B ilustra, de manera esquemática, las válvulas unidireccionales que se muestran en la Figura 6A cuando un vástago de émbolo se empuja en la dirección distal.

La Figura 6C ilustra, de manera esquemática, las válvulas unidireccionales que se muestran en la Figura 6B cuando el vástago de émbolo se ha empujado en su máxima medida.

La Figura 6D ilustra, de manera esquemática, las válvulas unidireccionales que se muestran en la Figura 6C cuando el vástago de émbolo se retrae en la dirección proximal.

La Figura 6E ilustra, de manera esquemática, las válvulas unidireccionales que se muestran en la Figura 6D cuando el vástago de émbolo se ha retraído completamente.

La Figura 7A ilustra, de manera esquemática, un mecanismo de propulsión alternativo para el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto que se muestra en la Figura 4A.

La Figura 7B ilustra, de manera esquemática, una fase de retracción del émbolo de funcionamiento del mecanismo de propulsión alternativo que se muestra en la Figura 7A.

La Figura 7C ilustra, de manera esquemática, una fase de contracción del generador de impulsos de funcionamiento del mecanismo de propulsión alternativo que se muestra en la Figura 7B.

La Figura 7D ilustra, de manera esquemática, una fase de extensión del émbolo de funcionamiento del mecanismo de propulsión alternativo que se muestra en la Figura 7C.

La Figura 8 ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto con un depósito que no es coaxial con un sistema de propulsión.

Descripción detallada de la invención

En la siguiente descripción detallada, se establecen numerosos detalles específicos con el fin de proveer una comprensión exhaustiva de la invención. Sin embargo, las personas con experiencia ordinaria en la técnica comprenderán que se puede practicar la invención sin dichos detalles específicos. En otras instancias, métodos, procedimientos, componentes, módulos, unidades y/o circuitos conocidos no se han descrito en detalle con el fin de no oscurecer la invención.

Aunque las realizaciones de la invención no se encuentran limitadas en este aspecto, las descripciones que utilizan términos como, por ejemplo, "que procesa(n)", "que computa(n)", "que calcula(n)", "que determina(n)", "que establece(n)", "que analiza(n)", "que verifica(n)", o similares, pueden referirse a operaciones y/o procesos de un ordenador, una plataforma informática, un sistema informático, u otro dispositivo informático electrónico, que manipula y/o transforma datos representados como cantidades físicas (p. ej., electrónicas) dentro de los registros y/o memorias del ordenador en otros datos representados de manera similar como cantidades físicas dentro de los registros y/o memorias del ordenador u otro medio de almacenamiento no transitorio de información (p. ej., una memoria) que puede almacenar instrucciones para llevar a cabo operaciones y/o procesos. Aunque las realizaciones de la invención no se encuentran limitadas en este aspecto, los términos "pluralidad" y "una pluralidad", según su uso en la presente memoria, pueden incluir, por ejemplo, "múltiples" o "dos o más". Los términos "múltiples" o "una pluralidad" pueden usarse a lo largo de la memoria descriptiva para describir dos o más componentes, dispositivos, elementos, unidades, parámetros o similares. Salvo que se establezca de forma explícita, las realizaciones del método descritas en la presente memoria no se encuentran limitadas a un orden o secuencia particular. Además, algunas de las realizaciones del método descritas o sus elementos pueden ocurrir o llevarse a cabo de forma simultánea, en el mismo punto en el tiempo, o de forma concurrente. A menos que se indique lo contrario, la conjunción "o" según su uso en la presente memoria se comprenderá como inclusiva (cualquiera de o todas las opciones establecidas).

Según una realización de la presente invención, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja se configura para expulsar de manera repetida una secuencia de microchorros de un líquido. El líquido puede contener (p. ej., como una solución o suspensión) un material que se introducirá en la piel. Los microchorros se expulsan desde una boquilla con suficiente fuerza o velocidad de modo que el líquido expulsado puede penetrar la piel hasta una profundidad requerida. El material como, por ejemplo, un pigmento, tinte, o medicación, puede, por consiguiente, administrarse hasta una profundidad suficiente debajo de la superficie de la piel para funcionar en una manera prevista. Por ejemplo, un tinte puede inyectarse hasta una profundidad suficiente para colorear, de manera permanente, la piel para formar un maquillaje permanente o un tatuaje. Una medicación puede inyectarse hasta una profundidad suficiente para absorberse en el torrente sanguíneo o de otra manera efectuar un tratamiento previsto.

Un dispositivo que inyecta fluidos en la piel sin el uso de aguja que penetre la superficie de la piel puede ser ventajoso. Un dispositivo sin aguja puede reducir o eliminar el trauma físico o psicológico como, por ejemplo, sangrado, que a veces se asocia al uso de agujas hipodérmicas. La administración sin aguja puede reducir o eliminar el riesgo de infección o daño que puede acompañar a veces al uso de agujas. En algunas aplicaciones, el uso de un dispositivo sin aguja puede permitir la reutilización segura del equipo, al menos mediante la reducción de parte del gasto o complicaciones (p. ej., al asegurar la administración oportuna a ubicaciones remotas, al eliminar el gasto de reemplazo de agujas y de eliminación especial de objetos afilados, reducción de costes de mantenimiento) que pueden asociarse al uso de agujas desechables. La administración sin aguja puede permitir lograr un resultado deseado mediante el uso de menos líquido y en menos tiempo que el requerido con el uso de una aguja. Por ejemplo, en aplicaciones cosméticas como, por ejemplo, aplicación de maquillaje permanente, la cantidad de pigmento puede ser menor que con el uso de agujas.

Normalmente, un dispositivo que utiliza una aguja no puede moverse de manera segura a veces cuando la aguja se inserta en la piel. Como resultado, una persona que manipula un dispositivo de aguja puede tener que reposicionar el dispositivo de aguja de forma manual para cada aplicación. Por ejemplo, puntos de pigmento pueden aplicarse a un área sin pelo de un cuero cabelludo para simular pelo. Con una aguja, el aplicador tendrá que mover manualmente la aguja a cada ubicación donde se aplicará un punto. Como resultado, los puntos pueden no distribuirse de manera uniforme sobre el cuero cabelludo. Por otro lado, un dispositivo de administración sin aguja según una realización de la presente invención puede moverse de forma continua durante la aplicación de los puntos. Por ejemplo, un operador con experiencia puede mover el dispositivo a una velocidad constante durante la aplicación. Como resultado, los puntos pueden distribuirse de manera uniforme sobre el cuero cabelludo. Consideraciones similares pueden ser relevantes para otras aplicaciones de administración de una sustancia líquida a una superficie de la piel.

Un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja según una realización de la presente invención incluye una célula de presión. Un mecanismo de propulsión se configura para aplicar pulsos de presión a un líquido que llena la célula de presión. Los pulsos de presión pueden expulsar microchorros del líquido mediante una boquilla dispensadora de la célula. Cuando la boquilla dispensadora se coloca contra una superficie de la piel, el microchorro expulsado puede penetrar la piel. Por consiguiente, el líquido puede introducirse en la piel sin el uso de una aguja.

Por ejemplo, un mecanismo de propulsión puede incluir un generador de impulsos y un émbolo. El generador de impulsos se configura para generar los impulsos. El émbolo se configura para moverse linealmente para transmitir los impulsos a la célula para producir pulsos de presión en el líquido en la célula. Un extremo distal del émbolo puede formar una pared proximal de la célula de presión. (Según su uso con respecto a la estructura del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja, la dirección distal es la dirección hacia la boquilla dispensadora. Cuando el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja está en uso, la dirección distal se refiere, de manera equivalente, a una dirección hacia la superficie de la piel en la cual se introducirá el líquido. La dirección proximal se refiere a la dirección hacia el mecanismo de propulsión o, de manera equivalente, hacia una mano o soporte que está sosteniendo o manipulando el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja cuando está en uso.).

Cuando aplica un pulso, el generador de impulsos puede rápidamente empujar el émbolo en la dirección distal. Por ejemplo, una superficie activa del generador de impulsos puede desplazarse distalmente para empujar el émbolo en la dirección distal. El émbolo puede, por consiguiente, aumentar rápidamente la presión del líquido en la célula de presión suficientemente por encima de la presión atmosférica para expulsar, con fuerza, un microchorro del líquido fuera de la boquilla dispensadora.

Después de la expulsión del microchorro, la superficie activa del generador de impulsos puede retraerse en la dirección proximal. Por ejemplo, el acoplamiento de la superficie activa con el émbolo puede ser tal que la retracción de la superficie activa retrae el émbolo en la dirección proximal. Como otro ejemplo, un mecanismo de retención o retracción separado puede retraer proximalmente el émbolo cuando no se fuerza para moverse distalmente por acción del generador de impulsos. La retracción del émbolo puede crear succión dentro de la célula de presión. Como resultado, el líquido puede llevarse hacia la célula de presión desde un depósito del líquido con el fin de reemplazar el volumen de líquido que se ha expulsado en el microchorro.

La boquilla dispensadora puede estar provista de una válvula unidireccional que permite la expulsión del microchorro mientras evita la entrada de gases u otros fluidos desde la atmósfera ambiente. Por consiguiente, cuando el émbolo se retrae, la succión puede llevar líquido desde el depósito, antes que llevar gases desde la atmósfera ambiente hacia dentro mediante la boquilla. De manera alternativa o adicional, fuerzas adhesivas y la tensión de la superficie en la boquilla pueden ser suficientes para bloquear la entrada de gases mediante la boquilla durante la retracción del émbolo.

Por ejemplo, una válvula unidireccional puede incluir una abertura y un tope (p. ej., en la forma de una bola o con otra forma) en el lado corriente abajo de la abertura. Corriente abajo se usa en la presente memoria en relación con el flujo en una dirección permitida hacia delante. Cuando un flujo de fluido hacia delante fluye a través de la abertura en la dirección hacia delante, el tope puede empujarse lejos de la abertura y, de esta manera, permitir el flujo hacia delante a través de la abertura. Cuando un fluido de flujo hacia atrás fluye en la dirección opuesta hacia atrás, el tope se empuja contra la abertura y, de esta manera, se impide o bloquea el flujo a través de la abertura. Puede proveerse un mecanismo para regresar el tope a la abertura después del cese del flujo hacia delante o para evitar la separación excesiva entre la abertura y el tope. Por ejemplo, un resorte u otro elemento elástico pueden configurarse para empujar o tirar del tope a la abertura. El tope y la abertura pueden incluir un material ferromagnético, al menos uno del tope y abertura estando magnetizado.

El generador de impulsos puede incluir un accionador piezoeléctrico, un accionador magnetostrictivo, o accionador similar con un tiempo de ciclo que es suficientemente corto para permitir una velocidad de repetición adecuada. Según su uso en la presente memoria, un tiempo de ciclo se refiere al período que comprende de la aplicación de un pulso de presión hasta que el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja y el generador de impulsos estén listos para aplicar otro pulso. Por consiguiente, la velocidad de repetición es igual a la inversa del tiempo de ciclo. Por ejemplo, si el tiempo de ciclo es de alrededor de 1 milisegundo, como es típico para un accionador piezoeléctrico, entonces la velocidad de repetición puede ser de hasta alrededor de 1000 Hz.

Un accionador piezoeléctrico puede incluir un cristal piezoeléctrico que se acopla a un amplificador mecánico. Por ejemplo, un amplificador mecánico puede incluir una célula elíptica o una disposición de palanca, como se conoce en la técnica. El amplificador mecánico puede configurarse para convertir un pequeño desplazamiento de una superficie del cristal piezoeléctrico que se aplica a una parte del amplificador mecánico en un mayor desplazamiento que se aplica al émbolo. De manera similar, otro tipo de accionador (p. ej., una masa ferromagnética de un accionador magnetostrictivo) puede incluir un amplificador mecánico. Puede usarse otro tipo de accionador.

Componentes de un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja según una realización de la presente invención pueden estar comprendidos en una carcasa portátil y manipulable. Por ejemplo, la carcasa puede ser en la forma de un bolígrafo o pistola con la boquilla dispensadora en el extremo distal. Por ejemplo, la carcasa portátil puede abarcar al menos la boquilla dispensadora, la célula de presión, el émbolo y el generador de impulsos.

La superficie exterior de la carcasa portátil puede incluir uno o más controles para el control del usuario del funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja. De manera alternativa o adicional, algunos de o todos los controles pueden montarse en una unidad separada como, por ejemplo, un controlador del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja.

Por ejemplo, los controles pueden incluir un control de activación que puede operarse para iniciar o detener el funcionamiento del generador de impulsos para expulsar, de manera repetitiva, microchorros de líquido (p. ej., un pulsador o palanca que puede presionarse para activar el generador de impulsos, y que puede liberarse para detener el funcionamiento del generador de impulsos). El funcionamiento de un control de energía (p. ej., encendido/apagado o apagado/en espera) puede conectar o desconectar un suministro de energía eléctrica (p. ej., batería o conexión para alimentar una red de energía eléctrica, controlador, u otro suministro de energía externo) a o desde el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja (p. ej., mediante desconexión del suministro de energía en un estado apagado y conexión en un estado encendido o en espera). Otros controles pueden operarse para controlar el funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja. Por ejemplo, pueden operarse controles para controlar una o más de una velocidad de repetición del generador de impulsos, una profundidad de penetración (p. ej., determinada al menos en parte por una velocidad de expulsión del microchorro, o por otra propiedad del microchorro o característica de funcionamiento del generador de impulsos), una dosis (p. ej., determinada al menos en parte por uno o más de la velocidad de repetición, un volumen de microchorro o por otros parámetros), u otras características de la inyección del líquido en la piel.

En algunos casos, la carcasa portátil puede abarcar al menos algunos componentes de un controlador para controlar el funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja. Donde los componentes del controlador son externos a la carcasa portátil, los componentes del controlador externo pueden conectarse a uno o más componentes dentro de la carcasa portátil mediante un canal de comunicaciones cableadas o inalámbricas. Algunos componentes de un suministro de energía para el funcionamiento de componentes eléctricamente alimentados del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja (p. ej., el generador de impulsos) pueden estar comprendidos dentro de la carcasa portátil, o pueden ser externos a la carcasa portátil.

Un depósito de líquido para rellenar la célula de presión después de la expulsión de un microchorro puede ser externo a la carcasa portátil. En el presente caso, el depósito puede conectarse a la célula de presión mediante un conducto flexible. Por ejemplo, el conducto puede incluir tubería plástica flexible u otro material flexible, o incluir tubos rígidos conectados en juntas flexibles. Uno o más de una conexión del depósito al conducto, una conexión del conducto a la célula de presión, o un punto dentro del conducto pueden incluir una válvula unidireccional. La válvula unidireccional puede evitar el flujo líquido de la célula de presión al conducto cuando el generador de impulsos aplica un pulso de presión a la célula de presión. Por consiguiente, el líquido presurizado puede salir de la célula de presión solo mediante la boquilla dispensadora. Por otro lado, la válvula unidireccional puede permitir el flujo de líquido sin obstáculos del depósito y conducto y hacia la célula de presión cuando se aplica succión a la célula de presión. Por consiguiente, el líquido en la célula de presión puede rellenarse desde el depósito después de la expulsión de un microchorro.

De manera alternativa o adicional, el depósito puede ser interno a la carcasa portátil. Por ejemplo, el depósito puede ocupar un espacio entre el émbolo y las paredes exteriores de la carcasa portátil. En el presente caso, el depósito se ubica dentro de la carcasa portátil proximal con respecto a la célula de presión. La célula de presión puede ocupar un extremo distal de la carcasa portátil (p. ej., un cuello estrecho de la carcasa en un extremo distal de la carcasa portátil). Un conducto puede incorporarse dentro del émbolo. Al menos una abertura del conducto puede estar abierta al depósito. Por consiguiente, el líquido puede fluir desde el depósito mediante el conducto hacia la célula de presión. Por otro lado, cuando el émbolo se empuja en la dirección distal para expulsar un microchorro, una válvula unidireccional en el extremo distal del conducto puede evitar el flujo hacia atrás del líquido de la célula de presión hacia el conducto.

La Figura 1 ilustra, de manera esquemática, un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja, según una realización de la presente invención. La Figura 2 ilustra, de manera esquemática, un controlador del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja que se muestra en la Figura 1.

El dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 incluye una unidad portátil 12. Aunque los componentes del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 se muestran en el dibujo esquemático como fuera de la unidad portátil 12, al menos en algunos casos, dichos componentes pueden estar encerrados dentro de la unidad portátil 12.

La unidad portátil 12 incluye una carcasa que abarca componentes del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 que son utilizables para expulsar, de manera repetitiva, una serie de microchorros de líquido 30. La unidad portátil 12 puede tener la forma general de un cilindro alargado. Por ejemplo, la forma de la unidad portátil 12 puede ser similar a la de un bolígrafo, jeringa, barril de pistola, u objeto portátil o manipulable similar. Cuando los componentes del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 no se encuentran encerrados dentro de la unidad portátil 12, la unidad portátil 12 puede conectarse a dichos componentes externos mediante una conexión flexible adecuada. La conexión flexible puede configurarse para permitir la manipulación suficientemente libre de la unidad portátil 12 para no impedir la inyección de material contenido en microchorros de líquido 30 hacia la piel en un conjunto predeterminado de aplicaciones.

La unidad portátil 12 abarca el mecanismo de propulsión 13 y la célula de presión 24. El mecanismo de propulsión 13 se configura para aplicar una serie de pulsos de presión a un líquido que llena la célula de presión 24. Como resultado de la aplicación de cada pulso de presión, un microchorro de líquido 30 puede expulsarse de la célula de presión 24 mediante la boquilla dispensadora 26.

El mecanismo de propulsión 13 incluye el generador de impulsos 14 y el émbolo 16. El generador de impulsos 14 incluye un accionador que es utilizable para producir un impulso (p. ej., mover una superficie como, por ejemplo, la superficie de accionamiento 18 en una dirección linealmente hacia fuera). El émbolo 16 se configura para desplazarse linealmente para transmitir el impulso a la célula de presión 24.

El émbolo 16 se configura para moverse linealmente hacia atrás y hacia delante dentro de una dimensión longitudinal de la unidad portátil 12, como se indica por la flecha de movimiento del pistón 22. El émbolo 16 se configura para moverse en una dirección distal (hacia la boquilla 26) en respuesta a un desplazamiento de la superficie de accionamiento 18 del generador de impulsos 14. El generador de impulsos 14 se configura para desplazar la superficie de accionamiento 18 en respuesta a una señal del controlador que se genera por el controlador de accionador 56 del controlador 40 del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. El controlador del accionador 56 puede generar señales de controlador con una velocidad de repetición que se determina por la operación del oscilador de activación 54 del controlador 40.

El controlador del accionador 56 puede controlar la operación del generador de impulsos 14 mediante la conexión del accionador 37. Por ejemplo, la conexión del accionador 37 puede incluir un cable eléctrico, p. ej., un cable eléctrico de peso ligero. En algunos casos, p. ej., donde la unidad portátil 12 incluye un suministro de energía independiente, la conexión del accionador 37 puede incluir una conexión inalámbrica.

Por ejemplo, el generador de impulsos 14 puede incluir un accionador piezoeléctrico, un accionador magnetostrictivo, láser pulsado y un material que se configura para expandirse tras la absorción de un pulso de láser, un recipiente de alta presión accionado, un motor electromagnético lineal, un resorte mecánico comprimido, u otro tipo de accionador que pueda dirigirse a una velocidad de repetición adecuada. Una preferencia o requisito para una velocidad de repetición particular puede determinarse según una aplicación prevista del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. Por ejemplo, una velocidad de repetición puede seleccionarse para permitir la administración de una cantidad suficiente de un material (p. ej., un tinte, medicación u otro material) a la piel a una velocidad deseada (p. ej., durante una velocidad cómoda o natural de movimiento de la unidad portátil 12 sobre la superficie de la piel, o una velocidad determinada de otro modo). Un generador de impulsos 14 en la forma de un accionador piezoeléctrico incluye un cristal piezoeléctrico conectado a electrodos adecuados. El máximo desplazamiento de una superficie del cristal piezoeléctrico puede no ser suficiente para permitir la expulsión de un microchorro de líquido 30. En dicho caso, el generador de impulsos 14 puede incluir un amplificador mecánico. El amplificador mecánico se configura para producir un desplazamiento suficientemente grande de la superficie de accionamiento 18 en respuesta a un desplazamiento menor de una superficie del cristal piezoeléctrico que se aplica al amplificador mecánico. Por ejemplo, la superficie de accionamiento 18 puede representar una superficie del amplificador mecánico con desplazamiento amplificado, o una superficie que se acopla mecánicamente a dicha superficie del amplificador mecánico. De manera similar, un generador de impulsos 14 que incluye un accionador magnetostrictivo u otro tipo de accionador puede incluir un amplificador mecánico.

Por ejemplo, un amplificador mecánico puede incluir una célula elíptica, una disposición de una o más palancas, u otro tipo de amplificador mecánico. Por ejemplo, el factor de amplificación del amplificador mecánico puede ser de alrededor de 10 (p. ej., para un accionador piezoeléctrico), u otro factor de amplificación adecuado.

La superficie de accionamiento 18 se configura para aplicar una fuerza al extremo proximal 16a para empujar el émbolo 16 en la dirección distal. La fuerza se transmite al líquido en la célula de presión 24 por el extremo distal 16b del émbolo 16. Por consiguiente, la fuerza que se transmite por el émbolo 16 puede aumentar la presión del líquido en la célula de presión 24 sobre la presión que se aplica por la atmósfera ambiente.

La célula de presión 24 puede configurarse de modo que la única salida de líquido de la célula de presión 24 bajo aplicación de la presión en exceso es el orificio 27 de la boquilla 26. Por ejemplo, un diámetro del extremo distal 16b del émbolo 16 puede ser ligeramente menor que el diámetro interior de la célula de presión 24. Cualquier espacio entre el perímetro del extremo distal 16b y las paredes interiores de la célula de presión 24 puede llenarse con estructura sellante (p. ej., junta tórica u otra estructura sellante). La estructura sellante puede incluir una superficie de baja fricción para evitar el flujo de líquido entre el extremo distal 16b y las paredes de la célula de presión 24 sin impedir indebidamente el movimiento del émbolo 16.

La estructura de la célula de presión 24 o del émbolo 16 puede configurarse para evitar el flujo hacia atrás de líquido de la célula de presión 24 al depósito 32 durante la aplicación de presión en exceso a la célula de presión 24. Por ejemplo, un conducto de entrada 34 para conducir el líquido del depósito 32 a la célula de presión 24 puede incluir la válvula unidireccional de entrada 36. La válvula unidireccional de entrada 36 puede configurarse para permitir el flujo de fluido del depósito 32 a la célula de presión 24 cuando se aplica succión a la célula de presión 24, mientras se evita el flujo de líquido hacia atrás de la célula de presión 24 hacia el depósito 32. Por ejemplo, la válvula unidireccional de entrada 36 puede ubicarse en una interfaz entre el conducto de entrada 34 y la célula de presión 24, como se muestra. De manera alternativa o adicional, la válvula unidireccional de entrada 36 puede ubicarse en una interfaz entre el depósito 32 y el conducto de entrada 34, o en otro lugar a lo largo del conducto de entrada 34. De manera alternativa o adicional, p. ej., cuando el depósito 32 queda encerrado dentro de la unidad portátil 12, uno o más del depósito 32, émbolo 16 o célula de presión 24 pueden configurarse para sellar el flujo entre el depósito 32 y la célula de presión 24 cuando se aplica presión a la célula de presión 24. Dado que la única salida de la célula de presión 24 es el orificio 27 de la boquilla 26, la presión en exceso puede forzar el líquido fuera de la célula de presión 24 mediante el orificio 27 en la forma de un microchorro de líquido 30. La expulsión del microchorro de líquido 30 puede aliviar la presión en exceso en la célula de presión 24 y, de esta manera, restablecer un estado de equilibrio donde la presión del líquido se contrarresta por fuerzas de retención (p. ej., presión atmosférica, adhesión, tensión de superficie, u otras fuerzas en el orificio 27).

Después del desplazamiento distal de la superficie de accionamiento 18, el generador de impulsos 14 retrae la superficie de accionamiento 18 en la dirección proximal (lejos de la boquilla 26). La retracción desplaza la superficie de accionamiento 18 a sustancialmente la posición original de la superficie de accionamiento 18 con anterioridad al desplazamiento distal. Cuando la superficie de accionamiento 18 se retrae, uno o más mecanismos restauradores retraen, de manera similar, el émbolo 16 a su posición proximal original.

Por ejemplo, el mecanismo restaurador puede incluir una unión rígida del émbolo 16 al generador de impulsos 14, p. ej., en la superficie de accionamiento 18. La unión rígida puede formarse como una pieza con parte del generador de impulsos 14 (p. ej., mediante fundición, moldeo, o extrusión del émbolo 16 y una parte de la superficie de accionamiento 18 o del generador de impulsos 14 como una sola pieza, o mediante mecanizado de una sola pieza para formar aquellos). La unión rígida puede incluir un material de unión (p. ej., adhesivo, pegamento, cemento, epoxi, soldadura, u otro material de unión), un sujetador mecánico (p. ej., tornillo, abrazadera u otro sujetador mecánico), atracción magnética u otra conexión rígida. Por consiguiente, la retracción de la superficie de accionamiento 18 conlleva la retracción del émbolo 18 conectado. Dicha unión rígida puede permitir el control preciso de la posición del émbolo mediante el control del funcionamiento del generador de impulsos 14. (Dicho control preciso puede ser especialmente ventajoso en un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 que no incluye una válvula unidireccional de salida 28.).

De manera alternativa o adicional, el mecanismo restaurador puede incluir el mecanismo de retracción 20. El mecanismo de retracción 20 puede incluir un elemento elástico como, por ejemplo, un resorte o junta deformable, un imán u otro elemento, que ejerce una fuerza restauradora sobre el émbolo 16 en la dirección proximal. Por consiguiente, después de liberar una fuerza de empuje de la superficie de accionamiento 18 sobre el extremo proximal 16a del émbolo 16, que posiblemente separe la superficie de accionamiento 18 del émbolo 16, el mecanismo de retracción 20 puede empujar el émbolo 16 en la dirección proximal.

Cuando un mecanismo de retracción 20 se usa sin una conexión rígida entre la superficie de accionamiento 18 y el émbolo 16, el émbolo 16 puede separarse de la superficie de accionamiento 18 después del esfuerzo de una fuerza de empuje. Por ejemplo, la inercia del émbolo 16 puede hacer que el extremo proximal 16a se separe de la superficie de accionamiento 18. Dicha separación puede resultar en que la amplitud del movimiento del émbolo 16 es mayor que la del movimiento de la superficie de accionamiento 18. La amplitud aumentada del desplazamiento puede además aumentar la cantidad de líquido que se fuerza fuera de la boquilla 26 por aplicación de la presión. Además, la separación puede aumentar la velocidad de aplicación de la presión en exceso a la célula de presión 24. El aumento de velocidad de aplicación de la presión en exceso puede permitir la expulsión del microchorro de líquido 30 con velocidad aumentada. La velocidad aumentada del microchorro de líquido 30 puede aumentar la profundidad de penetración del microchorro de líquido 30 en la piel. El volumen aumentado del microchorro de líquido 30 puede aumentar la dosis resultante a la piel de un material que se administra por el microchorro de líquido 30.

La retracción del émbolo 16 por el mecanismo restaurador después de la expulsión del microchorro de líquido 30 puede crear succión en la célula de presión 24. La succión puede llevar líquido del depósito 32 hacia la célula de presión 24 mediante el conducto de entrada 34 y válvula unidireccional de entrada 36. De manera alternativa o adicional, cuando el émbolo 16 se retrae, el líquido puede fluir del depósito 32 a la célula de presión 24 mediante una o más aberturas que se abren por la retracción del émbolo 16.

La entrada de aire mediante el orificio 27 de la boquilla 26 durante la aplicación de succión a la célula de presión 24 puede evitarse por la válvula unidireccional de salida 28 que se configura para controlar el flujo a través de la boquilla 26. La válvula unidireccional de salida 28 se configura para permitir la expulsión de un microchorro de líquido 30 de la célula de presión 24 a través del orificio 27 cuando se aplica presión en exceso a la célula de presión 24. La válvula unidireccional de salida 28 también se configura para evitar la entrada, p. ej., de aire atmosférico, a través del orificio 27 de la boquilla 26 hacia la célula de presión 24 cuando se aplica succión a la célula de presión 24. Por consiguiente, cuando se aplica succión a la célula de presión 24, la entrada solo se permite desde el depósito 32.

De manera alternativa o adicional a la acción de la válvula unidireccional de salida 28, la entrada de aire a través del orificio 27 de la boquilla 26 y hacia la célula de presión 24 durante la aplicación de succión a la célula de presión 24 puede evitarse por fuerzas adhesivas y tensión de superficie (o, de manera conjunta, fuerzas capilares) que actúan sobre el líquido en el orificio 27. Si la fuerza de la succión aplicada sobre el líquido en el orificio 27 es menor que las fuerzas capilares, puede evitarse la entrada de aire a través del orificio 27. En el presente caso, la válvula unidireccional de salida 28 puede no necesitarse. Por ejemplo, la fuerza capilar puede expresarse como HycosG, donde H es la circunferencia de la superficie interior del orificio 27, y es la tensión de superficie del líquido en el orificio 27 (p. ej., en unidades de fuerza por longitud), y 0 es el ángulo de contacto de fluido del líquido en el orificio 27 con las paredes interiores del orificio 27 (que depende de las fuerzas adhesivas entre el líquido y el material de la pared interior del orificio 27).

El flujo de líquido del depósito 32 hacia la célula de presión 24 puede reemplazar el volumen de líquido que se ha expulsado desde la célula de presión 24 en el microchorro de líquido 30. La reposición del líquido en la célula de presión 24 puede restablecer la célula de presión 24 a un estado de equilibrio.

Un ciclo de funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 incluye la operación de empujar el émbolo 16 para aplicar un pulso de presión en exceso a la célula de presión 24 para expulsar un microchorro de líquido 30, y retracción del émbolo 16 para crear una succión para reponer el suministro de líquido en la célula de presión 24. El tiempo requerido para completar el presente ciclo es el tiempo de ciclo del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. Por ejemplo, el tiempo de ciclo puede ser de alrededor de 1 milisegundo. En el presente caso, la velocidad de repetición máxima para una serie de ciclos es de alrededor de 1000 hercios. Una velocidad de repetición de alrededor de 1000 Hz puede ser suficiente para aplicar un tinte a una velocidad que es adecuada para aplicaciones como la aplicación de maquillaje permanente o tatuajes. Otras velocidades de repetición pueden ser adecuadas para otras aplicaciones (p. ej., administración de un fármaco u otra sustancia terapéutica).

El depósito 32 puede incluir un recipiente contenedor de líquido que está abierto a la presión atmosférica en la abertura 33. En el presente caso, el depósito 32 puede incluir un contenedor estacionario que se conecta a la célula de presión 24 por un conducto de entrada flexible 34. Por ejemplo, un conducto de entrada flexible 34 puede incluir un tubo que está hecho de un plástico flexible o material similar. De manera alternativa o adicional, el conducto de entrada 34 puede construirse con múltiples tubos rígidos que se conectan por juntas flexibles. La flexibilidad del conducto de entrada 34 puede permitir la manipulación libre de la unidad portátil 12 mientras mantiene la conexión fluida de la célula de presión 24 al depósito 32.

Cuando el depósito 32 está abierto a la presión atmosférica y encerrado dentro de la unidad portátil 12, la abertura 33 puede ubicarse en un lado de la unidad portátil 12 que se diseña para mirar hacia arriba. Por ejemplo, la unidad portátil 12 puede incluir un agarre u otra estructura para facilitar el mantenimiento de una orientación de la unidad portátil 12 donde la abertura 33 mira hacia arriba. De manera alternativa o adicional, la abertura 33 puede estar provista de deflectores, válvulas unidireccionales, u otra estructura para evitar o prevenir el derramamiento hacia fuera de líquido desde el depósito 32 mediante la abertura 33. En algunos casos, la abertura 33 puede estar cubierta por una membrana flexible que transmite presión mientras evita el derramamiento.

En algunos casos, el depósito 32 puede estar provisto de un sensor de nivel de líquido 38 para medir el nivel de líquido 31 de líquido en el depósito 32. Por ejemplo, el sensor de nivel de líquido 38 puede configurarse para generar una señal que es indicativa de una posición detectada (p. ej., indicada por una altura detectada, volumen, presión, resistencia eléctrica, constante dieléctrica, atenuación de radiación, refracción, conducción de calor, u otra cantidad que puede ser indicativa del nivel de líquido 31) del nivel de líquido 31. La señal generada puede transmitirse mediante la conexión del sensor 35 al controlador 40. La conexión del sensor 35 puede incluir un cable eléctrico (p. ej., un cable de peso ligero para transmitir una señal de baja tensión) o una conexión inalámbrica. De manera alternativa o adicional, un contador o mecanismo o función de conteo puede proveerse para contar el número de pulsos que se han aplicado mediante la operación del generador de impulsos 14. Si se conoce al menos un volumen aproximado de cada microchorro 30 expulsado, puede calcularse el volumen del líquido que permanece en el depósito 32.

El controlador 40 (p. ej., circuitos de controlador 40 o un procesador 52 del controlador 40 que funciona según instrucciones programadas que se almacenan en el dispositivo de almacenamiento de datos 58) puede configurarse para detener el funcionamiento del generador de impulsos 14 (p. ej., mediante el control de la operación del oscilador de activación 54 o de un controlador de accionador 56) cuando el nivel de líquido 31 cae por debajo de un valor predeterminado. Por ejemplo, el valor predeterminado puede ser un nivel que es suficiente para evitar que se formen burbujas de aire en el conducto de entrada 34 o en la célula de presión 24. De manera alternativa o adicional, el controlador 40 puede configurarse para generar una alerta cuando el nivel de líquido 31 cae por debajo de un nivel umbral predeterminado. Por ejemplo, la alerta generada puede emitirse (p. ej., mediante producción de una indicación visible o audible mediante el uso del dispositivo de salida 44) para informar a un usuario del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 que el nivel de líquido 31 es bajo. El usuario puede detener el funcionamiento del generador de impulsos 14 (p. ej., mediante operación de uno o más controles de usuario 42), puede reponer el suministro del líquido en el depósito 32, puede reemplazar el depósito 32, o puede llevar a cabo otra acción en respuesta a la alerta generada.

Los componentes del controlador 40 pueden ser externos a la unidad portátil 12. Por ejemplo, el controlador 40 puede conectarse a la unidad portátil 12 por un cable flexible, o mediante una conexión inalámbrica. De manera alternativa o adicional, los componentes del controlador 40 pueden estar encerrados dentro de o montarse a la unidad portátil 12.

El controlador 40 incluye un suministro de energía 50. Por ejemplo, el suministro de energía 50 puede incluir una o más baterías, células fotovoltaicas, u otra fuente de alimentación independiente. El suministro de energía 50 puede incluir uno o más transformadores o conversores de alimentación para convertir una señal de energía eléctrica de una fuente de energía externa, p. ej., de una red de distribución eléctrica, generador, matriz fotovoltaica, u otra fuente de energía externa en una señal de energía que es adecuada para el funcionamiento de uno o más componentes del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. En el caso de que los componentes del controlador 40 se comuniquen, de manera inalámbrica, con componentes de la unidad portátil 12, la unidad portátil 12 puede directamente estar provista de un suministro separado de energía eléctrica (o de un componente de suministro de energía 50).

El controlador 40 puede incluir un procesador 52. Por ejemplo, el procesador 52 puede incluir una o más unidades de procesamiento, p. ej., de uno o más ordenadores, que se configuran para funcionar según instrucciones programadas. De manera alternativa o adicional, el procesador 52 puede incluir circuitos analógicos o digitales que se configuran para llevar a cabo una o más operaciones, p. ej., en una manera fija según uno o más valores de parámetros de entrada que se seleccionan por la operación de los controles de usuario 42.

En algunos casos, un procesador 52 en la forma de una unidad de procesamiento puede comunicarse con el dispositivo de almacenamiento de datos 58. El dispositivo de almacenamiento de datos 58 puede incluir una o más unidades de almacenamiento de memoria o datos fijas o extraíbles, permanentes o no permanentes. El dispositivo de almacenamiento de datos 58 puede incluir un medio legible por ordenador. El dispositivo de almacenamiento de datos 58 puede utilizarse para almacenar instrucciones programadas para el funcionamiento del procesador 52, datos o parámetros para su uso por el procesador 52 durante el funcionamiento, o resultados del funcionamiento del procesador 52.

El procesador 52 puede configurarse para recibir señales de uno o más sensores 57. Por ejemplo, los sensores 57 pueden incluir el sensor de nivel de líquido 38. Los sensores 57 pueden incluir uno o más sensores que miden una o más condiciones que pueden afectar el funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. Por ejemplo, los sensores 57 pueden configurarse para medir uno o más de una temperatura (p. ej., de la atmósfera ambiente, de líquido en la célula de presión 24, de la piel, u otra temperatura), una presión barométrica, humedad relativa, un sensor de luz o color (p. ej., para monitorear la administración de un tinte a la piel), un flujómetro (p. ej., en el conducto de entrada 3 o en otra parte), un sensor para medir una propiedad de un líquido en la célula de presión 24 o en el depósito 32 (p. ej., conductividad eléctrica o térmica, densidad, viscosidad, presión, color u otra propiedad), u otras propiedades relevantes. El procesador 52 puede configurarse para controlar el funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 según los valores detectados. Un procesador 52 en la forma de una unidad de procesamiento puede configurarse para interpretar señales que se reciben de los sensores 57 para obtener un valor medido, para almacenar señales o valores medidos en el dispositivo de almacenamiento de datos 58, o para utilizar los valores medidos en la operación de control de uno o más componentes del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10.

El procesador 52 puede configurarse para operar el oscilador de activación 54. El oscilador de activación 54 puede incluir uno o más circuitos de reloj o dispositivos de oscilador. Una frecuencia de funcionamiento del oscilador de activación 54 puede ser ajustable, p. ej., mediante operación de uno o más controles de usuario 42. El ajuste de una velocidad de oscilación del oscilador de activación 54 puede determinar una velocidad de repetición para el funcionamiento del generador de impulsos 14 del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10.

Los controles de usuario 42 pueden incluir uno o más diales, pulsadores, conmutadores, palancas, deslizadores, perillas, llaves, pantallas táctiles, dispositivos señaladores, teclados, teclados numéricos, micrófonos, u otros dispositivos que son utilizables por un usuario para controlar el funcionamiento del controlador 40 y del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. Por ejemplo, los controles de usuario 42 pueden operarse para ajustar uno o más parámetros que determinan un estado del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 (p. ej., operar, en espera, apagado, u otro estado), dosis administrada, una profundidad de penetración de una sustancia administrada en la piel, una velocidad de repetición, un nivel de líquido umbral, u otro parámetro de funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10.

Una configuración actual puede mostrarse o de otra manera emitirse, p. ej., mediante el dispositivo de salida 44. El dispositivo de salida 44 puede incluir una o más pantallas de visualización, paneles de visualización, lámparas indicadoras, altavoces, impresoras, campanas, zumbadores, vibradores, u otro dispositivo que pueda producir una salida visible, audible o táctil.

El procesador 52 puede configurarse para operar el controlador de accionador 56. El funcionamiento del controlador de accionador 56 puede hacer que el sistema de propulsión 13 genere una serie de impulsos que se aplican a la célula de presión 24. Un impulso puede caracterizarse por un conjunto de parámetros que describen el desplazamiento del sistema de propulsión 13 como una función de tiempo. Por ejemplo, el componente puede incluir uno o más de la superficie de accionamiento 18 y el émbolo 16 (p. ej., ambos cuando se conectan rígidamente entre sí).

El gráfico de perfil de pulsos 60 muestra el desplazamiento como una función de tiempo. Por ejemplo, el desplazamiento puede representar el desplazamiento unidimensional de una parte del émbolo 16. El perfil de pulsos 60 puede caracterizarse por tres parámetros, tiempo de subida 68, amplitud 66 y tiempo de bajada 69. Un desplazamiento en la dirección distal se representa en el gráfico de perfil de pulsos 60 como un desplazamiento positivo.

En el ejemplo que se muestra, el perfil de pulsos 60 incluye un segmento que representa la fase de empuje 62. Durante la fase de empuje 62, un pulso de presión puede generarse por el desplazamiento del émbolo 16. La fase de empuje 62 se muestra como una dependencia no lineal, aproximadamente cuadrática de desplazamiento en el tiempo. Por ejemplo, la fase de empuje 62 en la cual el desplazamiento es una función de tiempo cuadrática puede representar la generación de un pulso de presión por el desplazamiento del émbolo 16 con una aceleración aproximadamente constante. Una aceleración constante resulta de la aplicación de una fuerza constante por el accionador del mecanismo 14 a la superficie de accionamiento 18 o al émbolo 16. Por ejemplo, una aceleración aproximadamente constante puede generarse mediante aplicación de una corriente linealmente creciente a un accionador piezoeléctrico del generador de impulsos 14. Una aceleración constante durante la fase de empuje 62 puede permitir la eficacia aumentada de funcionamiento del sistema de propulsión 13 con respecto a otra forma (p. ej., lineal, que representa una velocidad constante generada por la aplicación de una corriente constante a un accionador piezoeléctrico del generador de impulsos 14) de la fase de empuje 61. Además, el tiempo de vida útil de los componentes del sistema de propulsión 13 puede aumentarse cuando se aplica una aceleración constante.

La fase de empuje 62 se caracteriza por un desplazamiento distal de amplitud 66 durante el tiempo de subida 68. Por ejemplo, el tiempo de subida 68 puede ser aproximadamente de 10 microsegundos, u otro valor.

El tamaño de amplitud 66 puede determinar un volumen de microchorro de líquido 30. Para un área en sección transversal constante de la célula de presión 24, un volumen de líquido que se expulsa en el microchorro de líquido 30 durante la fase de empuje 62 es proporcional a la amplitud 66. El volumen de líquido en el microchorro de líquido 30 es, por consiguiente, controlable mediante el control de la amplitud 66.

La velocidad a la cual el microchorro de líquido 30 se expulsa es proporcional al tiempo de subida 68. La velocidad de expulsión puede determinar una velocidad de un microchorro de líquido 30 expulsado. La velocidad del microchorro de líquido 30 puede, a su vez, determinar la profundidad de penetración en la piel de una sustancia que se administra por el microchorro de líquido 30.

El perfil de pulsos 60 incluye un segmento que representa la fase de retracción 64 después de la expulsión del microchorro de líquido 30. Durante la fase de retracción 64, el émbolo 16 se retrae a su posición inicial (con anterioridad al comienzo de la fase de empuje 62) durante el tiempo de bajada 69. El tiempo de bajada 69 puede determinarse por las propiedades de un mecanismo restaurador (p. ej., del mecanismo de retracción 20) del sistema de propulsión 13. Durante el tiempo de bajada 69, puede aplicarse succión a la célula de presión 24. Durante el tiempo de bajada 64, la succión aplicada puede hacer que la célula de presión 24 reemplace el volumen de líquido que se ha expulsado en el microchorro de líquido 30 con líquido del depósito 32. El tiempo de bajada 69 puede ser suficientemente largo para evitar la formación de burbujas (p. ej., por la cavitación o derrame) en la célula de presión 24 o en el conducto de entrada 34. Por otro lado, el tiempo de bajada 69 puede ser suficientemente corto para evitar la elongación en exceso del tiempo de ciclo del sistema de propulsión 13. Por ejemplo, la longitud del tiempo de bajada 69 puede ser de alrededor de un milisegundo, u otro valor.

Los controles de usuario 42 pueden operarse para establecer uno o más parámetros de funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. Parámetros operativos típicos pueden incluir dosis, profundidad de penetración, velocidad de repetición y nivel de líquido. Parámetros adicionales pueden ingresarse por un usuario que opera los controles de usuario 42, pueden almacenarse en el dispositivo de almacenamiento de datos 58, pueden obtenerse de uno o más sensores 57, o pueden obtenerse de otra manera. Dichos parámetros adicionales pueden definir un tipo de sustancia (o propiedades de la sustancia), una concentración de la sustancia en los contenidos líquidos de la célula de presión 24 y depósito 32, características del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 o de la unidad portátil 12 (p. ej., área en sección transversal de la célula de presión 24), u otros parámetros o características de la sustancia, un portador líquido de la sustancia, un entorno ambiente, o de estructura o funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. El procesador 52 puede interpretar el funcionamiento de controles de usuario 42 para obtener los parámetros establecidos. El procesador 52 puede aplicar los parámetros en el funcionamiento de uno o más componentes del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10.

Por ejemplo, con el fin de administrar una dosis especificada de una sustancia a una profundidad particular dentro de la piel, el procesador 52 puede controlar el funcionamiento de uno o más del controlador de accionador 56 y oscilador de activación 54. Por ejemplo, la operación del controlador de accionador 56 para controlar la amplitud 66 de un pulso puede determinar el volumen del líquido, o de una sustancia que se transporta por el líquido, que se expulsa en cada microchorro de líquido 30. La operación del controlador de accionador 56 para controlar el tiempo de subida 68 de un pulso puede determinar una velocidad de expulsión del microchorro de líquido 30. La velocidad de expulsión del microchorro de líquido 30 puede afectar la profundidad de penetración en la piel. El control de una frecuencia del oscilador de activación 54 puede controlar una velocidad de repetición de expulsión de microchorros de líquido 30. La velocidad de repetición puede afectar la dosis total que se aplica a un área de la piel cuando la boquilla 26 se mantiene en una sola posición sobre la piel o se mueve lentamente. Los parámetros de diseño o funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 pueden seleccionarse con el fin de satisfacer varios criterios. Por ejemplo, el volumen de cada microchorro 30 puede seleccionarse con el fin de administrar una sustancia a la piel a una velocidad de dosis particular. Por ejemplo, el volumen puede no ser de más de 10 microlitros. En algunos casos, el volumen puede ser de menos de 5 microlitros. En algunos casos, el volumen puede no ser de más de 1,5 microlitros.

Una velocidad de expulsión de cada microchorro 30 puede seleccionarse con el fin de administrar una sustancia a una profundidad particular dentro de la piel. En algunos casos, la profundidad de penetración puede ser proporcional al cuadrado de velocidad del microchorro. Por ejemplo, la velocidad de expulsión puede ser de al menos 50 m/s. En algunos casos, la velocidad de expulsión puede ser de al menos 100 m/s. Diferentes rangos de velocidades de expulsión pueden usarse para la administración de la sustancia a otro tipo de superficie diferente de la piel humana.

Un nivel de líquido establecido puede determinar o afectar cuándo el procesador 52 genera una alerta o modifica el funcionamiento del dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10. Por ejemplo, si el sensor de nivel de líquido 38 detecta un nivel que está por debajo de un valor umbral determinado según un parámetro de nivel de líquido, puede generarse una alerta, el controlador de accionador 56 u oscilador de activación 54 pueden controlarse para reducir una dosis o velocidad de repetición, o el controlador de accionador 56 u oscilador de activación 54 pueden controlarse para detener el funcionamiento del sistema de propulsión 13.

Un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja según una realización de la presente invención puede ser compacto. En el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto, el depósito 32 se encuentra encerrado dentro de la unidad portátil 12. Por lo tanto, la manipulación de la unidad portátil 12 puede no verse impedida por una necesidad de mezclar o evitar la torsión de un conducto de entrada externo 34. (Por ejemplo, en algunos casos, un conducto de entrada externo 34 puede ser suficientemente ancho para proveer un flujo sin obstáculos de líquido de un depósito externo 32 a la célula de presión 24. Las paredes del conducto de entrada externo 34 pueden ser suficientemente gruesas y rígidas para evitar la perforación y la torsión.).

Algunos de o todos los componentes del controlador 40 pueden ser externos a la unidad portátil 12. Por ejemplo, una conexión cableada entre la unidad portátil 12 y el controlador 40 puede ser suficientemente delgada, de peso ligero y flexible para no impedir, de manera notable, la manipulación de la unidad portátil 12.

En el dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto 80, el depósito 32 se encuentra encerrado dentro de la unidad portátil 12. Por ejemplo, el depósito 32 puede llenar, de manera completa o parcial, un espacio entre el sistema de propulsión 13 (p. ej., entre uno o ambos del generador de impulsos 14 y el vástago del émbolo 82) y la pared 78 de la unidad portátil 12. La abertura 33 al depósito 32 puede permitir la reposición del depósito 32 y permite que la presión atmosférica impulse líquido hacia la célula de presión 24 cuando se aplica succión a la célula de presión 24. La abertura 33 puede ubicarse en un lado de la unidad portátil 12 que se diseña para mirar hacia arriba. Por ejemplo, la unidad portátil 12 puede incluir un agarre u otra estructura de guía para facilitar el mantenimiento de una orientación de la unidad portátil 12 donde la abertura 33 mira hacia arriba. De manera alternativa o adicional, la abertura 33 puede estar provista de uno o más de una cubierta, deflector, válvula unidireccional, u otra estructura configurada para impedir o evitar el derramamiento hacia fuera de líquido desde el depósito 32 mediante la abertura 33.

El conducto de entrada 34 para conectar el depósito 32 con la célula de presión 24 es interno al vástago del émbolo 82. El extremo distal del vástago del émbolo 82 se configura para deslizarse hacia atrás y hacia delante (distal y proximalmente) dentro del cuello distal 85 de la unidad portátil 12. El diámetro exterior del vástago del émbolo 82 es suficientemente cercano al diámetro interior del cuello distal 85 para evitar o impedir el flujo de líquido entre el vástago del émbolo 82 y el cuello distal 85. De manera alternativa o adicional, puede proveerse una estructura sellante para evitar el flujo de líquido entre el vástago del émbolo 82 y el cuello distal 85 mientras se permite que el vástago del émbolo 82 se deslice dentro del cuello distal 85.

El extremo distal del cuello distal 85, más allá del extremo distal del conducto de entrada 34, forma la célula de presión 24.

El conducto de entrada 34 está provisto de la abertura de conducto 83. La abertura del conducto 83 es abierta al interior del depósito 32 para permitir el flujo de líquido del depósito 32 hacia el conducto de entrada 34. La abertura de salida de aire 39 se configura para permitir el escape de cualquier aire atrapado del conducto de entrada 34 a la atmósfera ambiente para evitar la formación de burbujas en el conducto de entrada 34. La válvula unidireccional de entrada 36 en el extremo distal del conducto de entrada 34 se configura para permitir la salida de líquido del conducto de entrada 34 a la célula de presión 24. La válvula unidireccional de entrada 36 se configura además para evitar que el líquido en la célula de presión 24 fluya hacia el conducto de entrada 34. Por consiguiente, cuando el vástago del émbolo 82 se empuja distalmente, puede aplicarse presión en exceso al líquido en la célula de presión 24 para forzar un microchorro de líquido 30 a que se expulse del orificio 27 de la boquilla 26. Cuando el vástago del émbolo 82 se retrae proximalmente, fuerzas capilares pueden limitar o evitar la entrada de aire en la célula de presión 24 mediante el orificio 27. Por lo tanto, la retracción del vástago del émbolo 82 puede provocar una succión que abre la válvula unidireccional de entrada 36. Cuando la válvula unidireccional de entrada 36 está abierta, el líquido puede fluir del depósito 32 mediante el conducto de entrada 34 hacia la célula de presión 24.

El diámetro del orificio 27 puede seleccionarse con el fin de permitir la expulsión de un microchorro de líquido 30 que tiene un diámetro en un rango predeterminado. Por ejemplo, un diámetro ancho puede permitir la cobertura de un área grande dentro de un período dado (p. ej., cuando se administra una sustancia como, por ejemplo, un pigmento, a una región general). Por otro lado, un diámetro estrecho puede permitir la obtención de características más finas en la piel (p. ej., cuando se administra una sustancia como, por ejemplo, un pigmento a una región de piel estrecha como, por ejemplo, el borde de un párpado). Por ejemplo, el diámetro útil del orificio 27 para la presente aplicación puede tener un ancho de no más de 300 micrómetros.

Por ejemplo, el generador de impulsos 14 puede incluir un accionador piezoeléctrico. El accionador piezoeléctrico puede o puede no incluir un amplificador mecánico. Por ejemplo, con el fin de minimizar el espacio ocupado por el generador de impulsos 14, un accionador piezoeléctrico puede no incluir un cristal piezoeléctrico sin un amplificador mecánico.

En el dispositivo de inyección sin aguja compacto 80 según se muestra, el vástago del émbolo 82 puede unirse a la superficie de accionamiento 18 del generador de impulsos 14. Cuando la superficie de accionamiento 18 del generador de impulsos 14 se retrae en la dirección proximal, el vástago del émbolo 82 también se retrae.

En el dispositivo de inyección sin aguja compacto 81, la célula de la boquilla 87 se encuentra separada de la célula de presión 24 por la válvula unidireccional de salida 28. La válvula unidireccional de salida 28 permite que el líquido fluya distalmente hacia fuera de la célula de presión 24 a la célula de la boquilla 87 y al orificio 27 cuando se aplica presión en exceso a la célula de presión 24 por el vástago del émbolo 82. Por otro lado, cuando el vástago del émbolo 82 se retrae para aplicar succión a la célula de presión 24, la válvula unidireccional de salida 28 evita la entrada de aire a través del orificio 27 y célula de la boquilla 87. Por consiguiente, la succión puede llevar líquido del conducto de entrada 34 hacia la célula de presión 24.

El dispositivo de inyección sin aguja compacto 90 incluye un mecanismo de retracción 20. El mecanismo de retracción 20 incluye un componente elástico 86 que se comprime cuando el vástago del émbolo 82 se empuja en la dirección distal por la superficie de accionamiento 18 del generador de impulsos 14. Por ejemplo, el componente elástico 86 puede incluir un resorte u otro elemento elástico que es comprimible entre el extremo proximal del vástago del émbolo 82 y el ancla 84 que se fija a la unidad portátil 12. El vástago del émbolo 82 puede retraerse por la reexpansión del componente elástico 86 cuando la superficie de accionamiento 18 se retrae. Por consiguiente, el vástago del émbolo 82 puede retraerse sin unirse a la superficie de accionamiento 18.

En algunos casos, independientemente de si el dispositivo incluye o no un mecanismo de retención, un elemento elástico, similar al componente elástico 86, puede ser comprimible entre la superficie de accionamiento 18 y el ancla 84. Dicho elemento elástico puede precargar un cristal piezoeléctrico del generador de impulsos 14. Dicha precarga puede reducir el choque mecánico al generador de impulsos 14. La reducción de choque puede aumentar la vida útil del cristal piezoeléctrico.

El dispositivo de inyección sin aguja compacto 91 incluye el mecanismo de retracción 20 (similar al dispositivo de inyección sin aguja compacto 90), junto con una célula de boquilla 87 y la válvula unidireccional de salida 28 (similar al dispositivo de inyección sin aguja compacto 81).

Según una realización de la presente invención, una válvula unidireccional como, por ejemplo, la válvula unidireccional de entrada 36 o válvula unidireccional de salida 28, puede incluir un tope separable en un lado de una abertura. Cuando el líquido fluye a través de la abertura hacia el lado con el tope separable, el tope se separa de la abertura para permitir el flujo a través de la abertura. Cuando el líquido fluye hacia el lado de la abertura con el tope separable, el tope se empuja o arrastra hacia la abertura y, por consiguiente, bloquea el flujo a través de la abertura. Por ejemplo, el tope separable puede representarse por una bola cuyo diámetro es al menos ligeramente más grande que el diámetro de la abertura.

Las Figuras 6A-6E ilustran el funcionamiento de válvulas unidireccionales de un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja, según una realización de la presente invención. Por ejemplo, las Figuras 6A-6E pueden ilustrar el funcionamiento de la válvula unidireccional de entrada 36 y válvula unidireccional de salida 28 del dispositivo de inyección sin aguja compacto 81 o del dispositivo de inyección sin aguja compacto 91.

La válvula unidireccional de entrada 36 se cierra, como se representa por el tope de válvula de entrada 92 en la abertura de válvula de entrada 95. La válvula unidireccional de salida 28 se cierra, como se representa por el tope de válvula de salida 92 en la abertura de válvula de salida 93. La válvula unidireccional de salida 28 incluye el elemento restaurador 96 para regresar el tope de válvula de salida 94 a la abertura de válvula de salida 93 cuando no se aplican fuerzas al tope de válvula de salida 94. El elemento restaurador 96 puede limitar la apertura de la válvula unidireccional de salida 28 para permitir una respuesta rápida a un cambio en la presión aplicada. Una respuesta rápida puede limitar el derramamiento o flujo no deseado a través de la válvula unidireccional de salida 28 durante la transición del flujo de adelante hacia atrás. El elemento restaurador 96 puede incluir, por ejemplo, un resorte o una fuerza magnética que actúa entre el tope de válvula de salida 94 y la abertura de válvula de salida 93. (Aunque puede proveerse un elemento restaurador similar para la válvula unidireccional de entrada 36, en aras de la claridad, no se muestra ninguno.).

El vástago del émbolo 82 se empuja distalmente hacia el orificio 27. La válvula unidireccional de entrada 36 permanece cerrada mientras el tope de válvula de salida 94 se empuja lejos de la abertura de válvula de salida 93 por la presión en exceso en la célula de presión 24. Por consiguiente, el líquido puede fluir de la célula de presión 24 a través de la célula de boquilla 87 y fuera del orificio 27 como un microchorro de líquido 30.

La válvula unidireccional de entrada 36 permanece cerrada mientras la válvula unidireccional de salida 28 permanece abierta. El microchorro de líquido 30 se ha expulsado completamente.

La válvula unidireccional de salida 28 se ha cerrado por acción del elemento restaurador 96 y, de esta manera, se separa la célula de presión 24 de la célula de boquilla 87. La retracción del conducto de entrada 34 hacia el depósito 32 hace que el líquido fluya del depósito 32 mediante el conducto de entrada 34 hacia la célula de presión 24. A medida que el vástago del émbolo 82 se retrae, el flujo de líquido del depósito 32 mediante el conducto de entrada 34 hacia la célula de presión 24 puede separar el tope de válvula de entrada 92 de la abertura de válvula de entrada 95. Una o más fuerzas adicionales o alternativas como, por ejemplo, succión en la célula de presión 24, inercia del tope de válvula de entrada 92, o fuerzas de arrastre entre la célula de presión 24 y líquido en la célula de presión 24, pueden actuar para separar el tope de válvula de entrada 92 de la abertura de válvula de entrada 95.

La Figura 6E ilustra, de manera esquemática, las válvulas unidireccionales que se muestran en la Figura 6D cuando el vástago del émbolo se ha retraído completamente.

La válvula unidireccional de salida 28 permanece cerrada mientras el tope de válvula de entrada 92 permanece separado de la abertura de válvula de entrada 95. El líquido ha dejado de fluir del depósito 32 y conducto de entrada 34 a la célula de presión 24.

En este punto, las fuerzas restauradoras (p. ej., un elemento elástico o fuerzas magnéticas) pueden actuar para regresar el tope de válvula de entrada 92 a la abertura de válvula de entrada 95. Cuando el tope de válvula de entrada 92 haya regresado a la abertura de válvula de entrada 95, el estado que se muestra en la Figura 6A se restablece. Por consiguiente, el dispositivo de inyección sin aguja compacto 81 o el dispositivo de inyección sin aguja compacto 91 se prepara para la expulsión de otro microchorro de líquido 30.

Un método de funcionamiento de un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10, según una realización de la presente invención, puede incluir el llenado del depósito 32 con un líquido que se inyectará en una superficie como, por ejemplo, una superficie de la piel.

El orificio 27 de la boquilla 26 del dispositivo puede colocarse cerca de la superficie hacia la cual se expulsará el líquido. La distancia entre el orificio 27 y la superficie de la piel puede ser suficientemente pequeña de modo que un microchorro 30 que se expulsa desde el orificio 27 impacta en la superficie sin interferencia excesiva (p. ej., enlentecimiento, distorsión, propagación o dispersión) por cualquier atmósfera interviniente. Por otro lado, al menos un espacio mínimo puede mantenerse entre el orificio 27 y la superficie para evitar la contaminación de la boquilla 26 por materiales (p. ej., bacterias o parásitos) que están presentes en la superficie. Por ejemplo, la distancia entre el orificio 27 y la superficie puede ser de no más de 5 mm. En algunos casos, la distancia puede ser de no más de 3 mm.

El dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 puede operarse para expulsar el líquido de los microchorros 30 a una velocidad de repetición, cada microchorro 30 teniendo un volumen, para administrar el líquido a una velocidad de dosis particular. El dispositivo de inyección repetitiva sin aguja 10 puede operarse para expulsar cada microchorro 30 con una velocidad de expulsión para permitir que el microchorro 30 penetre la superficie hasta una profundidad particular.

Un cristal piezoeléctrico es más resistente a las fuerzas de contracción que a las fuerzas de expansión. Por lo tanto, puede ser ventajoso configurar un dispositivo de inyección sin aguja para evitar fuerzas de expansión internas (p. ej., después de empujar un émbolo) que puedan alterar la estructura del cristal piezoeléctrico.

En el mecanismo de propulsión alternativo 100, el generador de impulsos hueco 104, p. ej., en la forma de un cristal piezoeléctrico hueco, se encierra dentro de la carcasa del mecanismo 108. El generador de impulsos hueco 104 es tal que el vástago del émbolo 82 puede moverse en una dirección longitudinal (distal o proximalmente) dentro del diámetro longitudinal 105 del generador de impulsos hueco 104. El generador de impulsos hueco 104 se configura para desplazar la superficie de activación 18 en la dirección proximal cuando se expande. El resorte de propulsión 102 (o un elemento elástico de propulsión similar) se encuentra confinado entre la superficie de activación 18 y la carcasa del mecanismo 108. Por consiguiente, el desplazamiento proximal de la superficie de activación 18 comprime el resorte de propulsión 102. El resorte de retención 106 (o un elemento elástico similar) se encuentra confinado entre el cabezal de émbolo 82a y la carcasa del mecanismo 108.

La Figura 7B ilustra, de manera esquemática, una fase de retracción de émbolo de funcionamiento del mecanismo de propulsión alternativo que se muestra en la Figura 7A.

El generador de impulsos hueco 104 puede activarse (p. ej., por un controlador) para expandirse gradualmente hasta empujar la superficie de activación 18 en la dirección proximal y, de esta manera, comprimir el resorte de propulsión 102. El resorte de retención 106 se expande para retraer el vástago del émbolo 82 y, de esta manera, mantener el cabezal de émbolo 82a presionado contra la superficie de activación 18.

La Figura 7C ilustra, de manera esquemática, una fase de contracción de generador de impulsos de funcionamiento del mecanismo de propulsión alternativo que se muestra en la Figura 7B.

Después de que el vástago del émbolo 82 se haya retraído completamente, el generador de impulsos hueco 104 puede operarse para contraerse rápidamente (p. ej., hasta su longitud no expandida según se indica en la Figura 7A). La contracción del generador de impulsos hueco 104 es suficientemente rápida de modo que el generador de impulsos hueco 104 puede contraerse totalmente antes de que la reexpansión del resorte de propulsión 102 pueda (p. ej., haya superado la inercia del vástago del émbolo 82 y del resorte de propulsión 102) reextender el vástago del émbolo 82 a través de un desplazamiento apreciable.

La Figura 7D ilustra, de manera esquemática, una fase de extensión de émbolo de funcionamiento del mecanismo de propulsión alternativo que se muestra en la Figura 7C.

Después de la contracción del generador de impulsos hueco 104, el resorte de propulsión 102 se expande para desplazar, rápida y distalmente, la superficie de activación 18 al extremo proximal del generador de impulsos hueco 104 (contraído). El rápido desplazamiento distal de la superficie de activación 18 empuja distalmente el cabezal de émbolo 82a para impulsar el vástago del émbolo 82. El impulso que, por consiguiente, se aplica al vástago del émbolo 82, y la inercia del vástago del émbolo 82 propulsado, puede extender totalmente el vástago del émbolo 82. La extensión total del vástago del émbolo 82 puede comprimir el resorte de retención 106. La extensión total del vástago del émbolo 82 puede hacer que un microchorro de líquido se expulse mediante una abertura en un extremo distal de un dispositivo de inyección repetitiva sin aguja compacto que incluye el mecanismo de propulsión alternativo 100.

Finalmente, la reexpansión del resorte de retención 106 puede retraer el vástago del émbolo 82 a su posición inicial (como se muestra en la Figura 7A).

En el dispositivo de inyección sin aguja compacto no coaxial 110, el depósito 32 se ubica de manera no colineal con el mecanismo de propulsión 13.

En la presente memoria se describen diferentes realizaciones. Características de ciertas realizaciones pueden combinarse con características de otras realizaciones; por consiguiente, ciertas realizaciones pueden ser combinaciones de características de múltiples realizaciones. La anterior descripción de las realizaciones de la invención se ha presentado en aras de la ilustración y descripción. No pretende ser exhaustiva o limitar la invención a la forma precisa descrita. Las personas con experiencia en la técnica apreciarán que muchas modificaciones, variaciones, sustituciones, cambios y equivalentes son posibles a la luz de la enseñanza de más arriba.

Mientras ciertas características de la invención se han ilustrado y descrito en la presente memoria, muchas modificaciones, sustituciones, cambios y equivalentes se les ocurrirán ahora a las personas con experiencia ordinaria en la técnica.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (10) para la inyección repetitiva sin aguja de un líquido en una superficie, el dispositivo comprendiendo:

una unidad portátil (12) que incluye al menos una célula (24) que puede llenarse con el líquido, y un mecanismo de propulsión (13) configurado para aplicar una secuencia de pulsos de presión al líquido, cada pulso de la secuencia de pulsos de presión para expulsar un microchorro (30) del líquido de la célula mediante un orificio (27) entre la célula y el exterior de la unidad portátil con una velocidad que es suficiente para permitir que el microchorro penetre la superficie, en donde el orificio se encuentra separado de la célula por una válvula unidireccional (28) que se configura para permitir el flujo del líquido de la célula al orificio y para evitar la entrada de aire atmosférico del orificio a la célula;

un depósito (32) que se conecta a la célula por un conducto (34) para permitir que el líquido fluya del depósito a la célula para reemplazar el líquido que se expulsa en el microchorro; y

un controlador (40) que se configura para operar el mecanismo de propulsión de manera repetida para expulsar la secuencia de los microchorros.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde la válvula unidireccional comprende un tope (94) que es separable de una abertura (93).

3. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde una conexión del conducto a la célula comprende una válvula unidireccional (36) para permitir que el líquido fluya del conducto a la célula y para evitar el reflujo del líquido de la célula al conducto.

4. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el mecanismo de propulsión comprende un generador de impulsos (14) configurado para desplazar una superficie de accionamiento (18) para generar el pulso y un émbolo (16) configurado para moverse linealmente para transmitir el pulso a la célula.

5. El dispositivo de la reivindicación 4, en donde el generador de impulsos comprende un cristal piezoeléctrico.

6. El dispositivo de la reivindicación 5, en donde el generador de impulsos comprende un amplificador mecánico.

7. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el émbolo se une a la superficie de accionamiento.

8. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde el émbolo está provisto de un mecanismo de retracción (20) que se configura para retraer el émbolo después de la aplicación del pulso por la superficie de accionamiento.

9. El dispositivo de la reivindicación 8, en donde el mecanismo de retracción comprende un resorte.

10. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde el generador de impulsos se configura para expandirse para comprimir un elemento elástico de propulsión y para contraerse para permitir la expansión del elemento elástico de propulsión para propulsar distalmente el émbolo.

11. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el controlador se configura para controlar el funcionamiento del mecanismo de propulsión.

12. El dispositivo de la reivindicación 11, en donde el controlador se configura para controlar uno o más parámetros operativos del grupo que consiste en dosis, profundidad de penetración, velocidad de repetición y nivel de líquido.

13. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el depósito comprende un sensor de nivel de líquido (38) para detectar un nivel del líquido en el depósito y el controlador se configura para detener el funcionamiento del mecanismo de propulsión cuando el nivel de líquido detectado se encuentra por debajo de un nivel umbral.

14. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde el depósito y el conducto se encuentran encerrados dentro de la unidad portátil.