KR20030001439A - 이중-조성의 불꽃 장약과 함께 작용하는 무바늘 주사기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 분야는 인체 치료용 또는 수 의료(veterinary medicine)용의 액체 활성 원소의 피내 주사, 피하 주사 및 근육 주사에 대해서 사용되고 가스 발생기와 함께 작용하는, 예비충전된 일회용 무바늘 주사기에 관한 것이다. 본 발명의 주사기(1)는 고연소율을 갖는 분말과 저연소율을 갖는 분말의 혼합물로 구성되는 불꽃 장약(6)과 함께 작용하는 것을 특징으로 한다. 사실, 고연소율을 갖는 분말을 연소시키면, 피스톤(3)을 통해서 매우 고속으로 활성 원소(4)와 즉시 교통할 수 있으며, 이에 대해서, 저연소율을 갖는 분말을 연소시키면, 활성 원소(4)가 피부를 관통하는 것을 보장하기 위하여, 주사를 진행하는 임계 압력수준을 유지할 수 있다. 따라서, 주사동작은 활성 액체(4)의 어떤 손실도 없이 적절하고 균일하게 시행된다.

Description

이중-조성의 불꽃 장약과 함께 작용하는 무바늘 주사기{Needleless syringe functioning with a double-composition pyrotechnic charge}

본 발명에 따른 주사 장치에 대해서, 액체 활성 원소(liquid active principle)는 다소 점성이 있는 액체 또는 이 액체의 혼합물 또는 겔(gel)로 구성된다. 액체 원소는 주사에 적합한 용매에서 용해되는 고체일 수 있다. 또한, 그것은 적당한 액체에서 다소 농축된 현탁액의 분말 고체로 기술될 수 있다. 원소의 입자 크기는 단점들을 피하기 위하여 도관의 직경과 호환될 수 있어야 한다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기들은 두 분말의 혼합물로 구성되는 불꽃 장약을 포함하는 불꽃 가스 발생기와 함께 작용하는 특수한 특징 형태를 가지며, 이것의 주요 장점은 필요한 조건에서 각 형태의 주입이 실행되는 방식으로, 노즐을 남겨둔 채로 시간의 일정에 대해서 액체 활성 원소의 압력을 조절하는 것이다.

액체 활성의 원소 주입(injection)을 위한 무바늘 주사기의 분야에서, 두 분말의 혼합물을 포함하는 불꽃 가스 발생기의 사용에 관한 특허가 없다는 것이 알려졌다. 반대로, 상기 유형의 주사기에 대하여 단일 불꽃 장약(pyrotechnic charge)을 사용하는 것이 존재하고 있으며 여러 특허가 있다. 예로써, 블랭크 카트리지와 함께 작용하는 피하 주사용 무바늘 주사기에 관한 미국 특허 제 2,322,244호에 대해서 설명하겠다. 카트리지와 접촉되게 놓여져서 주입되는 액체는 연소 가스에 의해서 발생된 압력의 영향으로 주입기(injector)로부터 방출된다. 다른 특허, WO 98/31409호는 폭발성 분말 또는 분말로 구성되는 불꽃 장약을 포함하는 피하 주사시스템(hypodermic injection system)에 대해서 기술한다. 상기 주입기의 특정 형태는 불꽃 조합물의 특성에 작용하지 않고 구멍을 갖는 특히 인접 가스 팽창 챔버를 한정하는 특정 기하학적 형태를 구비함으로써, 액체 활성 원소의 익스펄션(expulsion)의 동력학과 연관된 문제점들을 제어하려고 시도하도록 설계된다는 것이다. 액체 활성 원소에 바로 인접하게 위치하는 불꽃 장약은 가스가 주요 챔버와 인접 챔버에 침입하는 동안, 상기 원소에 매우 높은 초기 속도를 부여함으써, 상기 원소에 직접적으로 그리고 즉시 작용한다. 액체 활성 원소에 작용하는 압력은 그때 감소하고 결국 환자의 피부를 관통하도록 유발하기에 충분한 거의 일정한 값에 고정된다. 인접 챔버는 상기 압력을 조절할 수 있다. 최종적으로, 미국 특허 제 2,704,542호는 액체 분사로써 주입하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 본질적으로는 불꽃 장약을 포함하지는 않지만 압력 프로파일(pressure profile)들을 제어하도록 고안된 장치를 사용한다. 이 경우에, 본 목적을 달성하기 위해 사용된 방법은 중공 실린더에 수용된 작은 횡단면의 중심 실린더에 의해서 형성된 두 부분 피스톤의 두-스테이지 슬라이드 운동에 기초한다. 상류 압력은 먼저 방출되는 액체에 짧지만 매우 강한 추진력(impulse)을 전달하기 위하여, 중심 실린더의 작은 크기의 변위를 유발하며, 그때, 전체 피스톤은 적당한 관통을 보장하기 위해서, 적당한 압력에서 상기 액체를 방출하는 것을 지속하도록 이동한다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기는 손실이 주입의 품질에 해로운 것으로 입증되었기 때문에, 불충분한 속도로 인한 상기 액체의 어떤 손실도 유발하지 않고, 모든 액체 활성 원소의 피부를 통한 통과를 보장하도록 설계된다. 노즐 출구에서 시간의 함수로써, 액체의 압력을 제어하기 위해서 사용되는 방법은 하나는 "빠른-연소"로 불리우고 다른 하나는 "느린-연소"로 불리우는, 두 분말의 혼합물로 구성되는 불꽃 장약을 사용하는 것이며, 상기 두 분말의 크기 및 화학적 특성들은 만약, 상기 액체 활성 원소를 밀어내기에 적합한 피스톤과 노즐이 익스펄션 오리피스를 포함하여도, 액체 활성 원소의 저장소를 포함하는 주입 시스템에 의해서, 그리고 주사기의 기하학적 형태 및 크기들에 의해서 조건이 설정된다. 빠른-연소 분말은 연소될 때, 액체 활성 원소가 초당 수백 미터의 속도를 즉시 얻어서, 주사기로부터 방출될 때, 환자 피부를 관통할 수 있도록 허용하는 압력 수준에서, 상기 액체 활성 원소와 거의 즉시로 전달하는 주요 기능을 가진다. 느린-연소 분말은 동시에 연소될 때, 빠른-연소 분말의 효과에 의해서 피부에 형성된 오리피스를 통해서 확산이 지속되기에 충분하고 주입의 지속기간을 통해서 최소 수준의 압력에서의 액체 활성 원소를 보장할 수 있다. 빠른-연소 분말과 느린-연소 분말의 개념들은 하기에 기술한다.

따라서, 본 발명에 따른 무바늘 주사기는 그 기하학적 형태와 감소된 크기를유지하면서, 최적화된 압력 프로파일을 위한 조사작업(search)이 보완 부분들 또는 부착된 볼륨을 부가함으로써 설명된 구조체의 변형부분을 포함하며, 그에 의해서, 그 크기를 증가시키고 그 기능을 더욱 복잡하게 하는 메카니즘을 만드는, 종래 기술에서 설명한 주입 장치와는 대조적으로, 신뢰성이 있고 정확학 주입을 보장할 수 있다.

또한, 주입 특성과 필수적으로 연결되어서 설명될 수 있는 주사기 구성과는 무관하게, 어떤 방식으로도 상기 주사기를 변형시키지 않고 만족스러운 주입을 보장하기에 적합한 분말의 혼합물을 결정할 수 있다. 이것은 액체 활성 원소가 선형 또는 컴팩트한 구조의 주사기에서, 다소 점성이 있는 형식으로 다소의 양만큼 제공될 수 있기 때문이다. 분말 혼합물은 모든 상기 제한사항들을 고려하여 규정된다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기는 정확하고 신뢰성이 있는 주입을 보장하고 그 크기가 증가하지 않으면서 혼합물에 대해서 사용되는 불꽃 장약의 큰 변화성으로 인하여 매우 큰 가요성의 용도를 허용한다.

본 발명의 분야는 인체 치료용 또는 수 의료(veterinary medicine)용의 액체 활성 원소의 피내 주사, 피하 주사 및 근육 주사에 대해서 사용되고 가스 발생기와 함께 작용하는, 예비충전된 일회용 무바늘 주사기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 무바늘 주사기의 종축선 방향의 단면을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 주사기의 이중 조성 투입량의 연소에 의하여 발생한 시간과 액체의 압력 변화의 함수를 도시하는 간략화된 통상적인 그래프.

본 발명의 주제는 불꽃 가스 발생기, 적어도 하나의 피스톤, 액체 활성 원소의 저장소 및 분사 노즐을 연속적으로 포함하는 무바늘 주사기이며, 이 무바늘 주사기는 상기 불꽃 가스 발생기가 적어도 두 분말의 혼합물로 구성되는 불꽃 장약을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 불꽃 장약은 양호하게는 제 1 분말과 제 2 분말의 혼합물로 구성된다.

분말은 한편으로는 화학적 계통과, 다른 한편으로는 그 기하학적 형태로써특징된다. 화학적 계통은 분말에 포함된 모든 함유량들을 통합하고, 상기 화학적 계통에는 상기 함유량의 질량 분율에 대응하는 무게 계수가 부가되어야 한다. 분말의 기하학적 형태는 분말이 포함하는 각 입자의 기하학적 형태를 반영한다. 입자는 그 형태, 크기 및 구멍의 수에 의해서 한정되며 상기 구멍은 연소 두께를 결정하는 것에 기여한다.

불꽃 장약이 제 1 분말과 제 2 분말의 혼합물로 구성된다고 설명할 때, 이것은 두 분말이 서로 상이하며 이 차이점은 상기 기술한 변수들중 단지 하나일 수 있다는 것을 의미한다. 다시 말해서, 두 분말들은, 예를 들어, 동일한 화학 조성을 가지지만 약간 상이한 기하학적 형태의 입자들을 가질 수 있다.

불꽃 장약은 느슨한 형태의 두 분말의 혼합물로 구성되며, 상기 분말은 말하자면, 입자들이 특정 순서 없이 임의대로 혼합되는 상태에 있어서, 그에 따른 분말이 이 분말이 위치하는 컨테이너의 형태에 부합되며, 입자들 사이의 틈새를 형성한다. 그러나, 순차 형태 또는 특정 형태, 예를 들어, 스트랜드의 묶음 형태 또는 상당한 크기의 단일 입자의 형태 또는 응집된 형태인 두 분말의 적어도 하나를 예상할 수 있다.

본 발명의 다른 양호한 변형예를 따른, 불꽃 장약은 각각 컴팩트한 블록 형태인 두 분말의 혼합물로 구성되며, 상기 블록들은 중심 부분에서 제 1 분말의 조성을 가지며 주변 부분에서 제 2 분말의 조성을 갖는 또는 반대로 점화 순서에 의존하는 단일 블록을 규정하기 위하여 서로 연속적으로 접촉하거나 또는 편심일 수 있다.

제 1 분말은 양호하게는 8(MPa.s)^-1보다 큰 역동적인 운동성을 가진다.

제 2 분말은 16(MPa.s)^-1보다 작고 제 1 분말 보다 규칙적으로 작은 역동적인 운동성을 가진다.

이것은 사실 절반 연소시에 분말 입자의 역동적인 운동성(dynamic vivacity)의 값이다. 역동적인 운동성은 분말 연소 산출량(a powder throughout combustion)의 운동성을 반영하는 변수이다.

그것은 하기 수학식 1에 의해서 제공된다:

여기서, P는 진행(z)의 상태에 대응하는 순간 압력(instantaneous pressure)이다.

pmax는 도달한 최대 압력이다.

dp/dt는 시간에 대한 압력의 도함수(derivative)이다.

역동적인 운동성의 값이 얻어지는 조건들은 다음과 같다:

-이것은 절반 연소시의 역동적인 운동성의 값, 즉 z = 0.5에 대응하는값이다,

-값들은 27.8cm³의 챔버 용적을 가지는 액주 압력 챔버(manometric chamber)에서 발화되기 위한 값들이 얻어졌다,

-장전 밀도는 0.036 g/cm³이고,

-분말 질량은 1g 이다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기에 대해서, 불꽃 장약은 높은 운동성을 갖는 분말과 낮은 운동성을 갖는 분말, 즉 이하에서는 빠른-연소 분말과 느린-연소 분말의 혼합물로 구성된다. 높은 운동성을 갖는 분말은 1ms의 차수의 신속한 압력 증가를 보장하며, 낮은 운동성을 갖는 분말은 피스톤의 이동으로 유발되는 연소실의 용적 증가로 인한 압력 하강을 보상하고 4 내지 8ms에 대한 벽들의 열손실을 보상하기 위하여, 주입동안 가스의 생산을 지속할 수 있다. 다른 운동성의 두 분말을 사용하면, 작용하는 최대 압력에서의 감소되며, 이에 의해서 장치의 기계 강도를 감소시키고 결과적으로 제조 비용을 감소시킬 수 있다는 것을 의미한다. 사실, 만약 불꽃 장약이 단일 빠른-연소 분말로만 구성된다면, 액체 활성 원소에서의 압력 프로파일은 순수한 방출과 유사하다.

주입의 끝에서의 압력이 임계 주입압력 보다 작지 않은 것을 보장하기 위해서, 위로 향한 선행 프로파일을 오프셋시켜서, 전체 주입 동안, 주입 압력이 항상 임계 압력 보다 크게 유지되도록, 최대 압력을 증가시키는 것이 필요하며, 상기 임계 주입압력 미만에서는 액체가 더 이상 정확하게 조직을 관통하지 않는다. 다른 운동성의 두 분말의 혼합물을 사용함으로써, 최대 압력을 증가시키지 않고 임계값 이상에서 주입 압력을 유지할 수 있다.

주입 개시에서 압력이 신속하게 상승하는 것은 액체 활성 원소의 이탈없이 피부를 양호하게 관통하는 것을 보장하기 위해서 필요하다.

액체 활성 원소의 추력은 양호하게는 가스 팽창 챔버에 작용하여서 그 강도를 감소시키지만 시간의 함수로써 그 변화의 일반적인 프로파일을 유지하는, 액체 압력에 전달되는 단일 피스톤에 의해서 보장된다. 특히, 불꽃 장약은 액체 활성 원소를 밀어낼 때 관련되는 피스톤의 수와, 피스톤의 형태, 피스톤의 특성, 노즐의 기하학적 형태 및 노즐이 소유하는 구멍의 수에 적합하게 될 수 있다. 분말은 다수의 화학적 및 구조적 변수들에 의해서 특징되므로, 두 분말의 혼합물은 어떤 유형의 상황을 만족시킬 수 있는 거의 비제한된 수의 조합물들을 제공한다.

두 분말의 적어도 하나는 양호하게는 그 질량 함유량이 0.45와 0.99 사이에 있는 니트로셀룰로오스에 기초한다. 요소의 질량 함유량은 모든 요소들의 전체 질량에 대한 상기 요소의 질량의 비율로써 특징된다. 니트로셀룰로오스의 질량 함유량은 양호하게는 0.93과 0.98 사이에 있다.

그 특정 특성들로 인하여, 니트로셀룰로오스(nitrocelluloses)는 튜브형 무기에서 총알, 쉘 또는 여러 발사체들의 추진용으로 현재 사용되는 분말들의 본질적인 기초를 나타낸다. 본 발명의 제 1 실시예에 따른, 니트로셀룰로오스에 기초하는 각 분말은 질소 에스테르, 예를 들어, 니트로글리세린을 함유한다. 상기 두 요소들을 함유하는 분말들에 대해서, 니트로셀룰로오스의 질량 함유량은 양호하게는 0.49와 0.61 사이에 있고 니트로글리세린의 질량 함유량은 0.35와 0.49 사이에 있다. 제 1 분말은 양호하게는 다공성 분말들로부터 선택된다. 제 1 분말은 양호하게는 니트로셀룰로오스를 함유하는 다공성이며 니트로셀룰로오스의 질량 함유량은 0.93과 0.98 사이에 있다. 니트로셀룰로오스에 기초하는 분말은 제조 공정의 혼합 형태 동안 용해됨으로써 제거되는 칼륨 질산염과 같은 소금을 혼합됨으로써, 다공성이 된다.

분말 입자들의 표면에서 혼합된 칼륨 질산염 결정들은 점화기의 영향으로 핫 스폿(hot spot)들을 구성한다. 다공성 표면은 따라서 본질적으로 분말의 점화를 개선시킬 수 있다.

제 1 분말은 양호하게는 0.5mm 이하의 연소 두께를 가진다. 연소 두께는 연소 프런트(combustion front)가 진행되고 그 다음 정지하는 분말 입자의 가장 작은 크기에 대응되므로, 상기 입자의 연소 시간을 고정시킬 수 있다. 분말 입자는 동시에 모든 면에서 연소하므로, 연소 두께는 가장 작은 두께의 절반에 대응한다. 이 연소 두께는 입자의 형태, 크기 및 입자가 소유하는 구멍의 수와 위치에 따라 좌우된다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기에 대해서 사용된 것에 따라서 불꽃 장약을 형성하도록 혼합될 수 있는 분말들을 구성하는 입자들은 다양한 형태일 수 있다. 예를 들어, 입자들은 단일관형, 다중관형, 구형, 눌려진 구형, 원통형이거나 또는 플레이크(flake) 또는 막대기 형태일 수 있다. 이러한 각 기하학적 형태들에 대해서, 연소 두께는 완전히 동일한 변수를 나타낸다.

예를 들어:

-구형 입자에 대해서, 연소 두께는 입자의 반경에 대응하고,

-상당한 길이의 원통형 입자에 대해서, 연소 두께는 입자의 반경에 대응하고,

-단일 관형의 입자에 대해서, 연소 두께는 반경방향을 따라 취한 입자의 절반 두께에 대응하고,

-구멍들이 서로로부터 규칙적으로 이격된 다중관형 입자에 대해서, 연소 두께는 두 연소 구멍을 분리하는 길이의 절반에 대응한다.

빠른-연소 분말로써, 작은 연소 두께를 갖는 분말을 선택하는 것이 특히 추천된다. 빠른-연소 분말은 양호하게는 다공성이면서 니트로셀룰로오스에 기초한다. 양호하게는, 0.3mm와 동일한 연소 두께를 가지며 막대기 또는 플레이크의 형태이다.

제 1 분말은 양호하게는 6 밀리세컨드 이하의 연소 시간을 가진다. 이것은 실제 상황 즉, 하기 조건들을 수반하는 "주사기" 구성에 대응하는 시간이다:

-분말 연소는 최종 용적이 1.6 cm³인 챔버에서 발생하며,

-액체의 추력은 피스톤에 의해서 형성된 요소에 의해서 제공된다.

제 2 분말은 양호하게는 0.1mm와 1mm 사이의 연소 두께를 가진다.

제 2 분말은 양호하게는 4ms 보다 크고 계통적으로도 제 1 분말 보다 큰 연소 시간을 가진다. 제 2 분말의 연소 시간은 제 1 분말이 결정된 것과 동일 조건하에서 얻어진다. 제 2 분말의 연소 시간은 제 2 분말이 제 1 분말의 연소에서 관찰된 압력 부족을 단지 보상하기 위해서 혼합물에 제공된다. 두 분말의 연소 시간은 주입의 특이성(specificity)과 연관되며 특히, 본질적으로 진공 채널의 수, 분포 및 그 직경을 유지하는 노즐의 특성과 주입되는 액체 활성 원소의 용적 사이의 관계에 연관된다. 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 두 분말의 전체 질량은 100mg이하이다. 이 임계 한계값은 한편으로는 주입과 연관되어서, 특히 100 m/s와 200 m/s 사이에서 피부에 충격을 주는 액체 속도를 요구하고, 다른 한편으로는, 가볍고 처리가능하며 작은 크기의 대상과 양립할 수 있는 무바늘 주사기의 크기와 연관된 명령(imperatives)에 의해서 지시된다. 두 분말의 전체 질량에 대한 제 1 분말의 질량 비율은 양호하게는 1 보다 크다. 초기 추진력의 특성이 매우 고속으로 동시에 액체 활성 원소와 교통해야 한다는 사실은 최소량의 분말을 필요로 하며, 상기 최소량의 분말은 분말의 전체 질량의 10% 이상이어야 한다.

본 발명의 양호한 변형예에 따른, 제 2 분말의 형태 함수는 진행성이다. 사실 분말의 형태 함수는 입자가 제조되는 입자의 형태 함수에 기초하며, 모든 입자들은 동일한 것으로 가정한다. 입자의 형태 합수는 비율 S/So에 의하여 주어지며, 여기서 So는 입자의 초기 연소면이고 S는 상기 연소의 주어진 진행 상태에서의 연소면이다. 이 형태 함수는 연소되는 동안 시간의 함수로써 입자의 연소면의 진행상황을 반영한다. 주어진 분말에 대해서, 연소면이 클수록, 시간 단위에 비례하여방출되는 가스량을 많아지고 폐쇄 용적에서의 압력 상승이 더욱 신속하게 상승한다. 피스톤이 주입의 개시에 이동할 때, 연소실의 용적은 점진적으로 증가하고 상기 증가하는 용적에서 거의 일정한 압력을 유지하기 위하여, 점진적인 형태 함수를 갖는 제 2 의 느린-연소 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 양호한 변형예에 따른, 제 2 분말의 형태 함수는 거의 일정하다. 그 이유는 어떤 조건에서, 특히 사용되는 제 1 의 빠른-연소 분말의 성질에 따라서, 일정한 형태 함수를 가지는 제 2 의 느린-연소 분말이 충분할 수 있기 때문이다. 형태 함수는 본질적으로 분말 입자의 기하학적 형태에 따라서 좌우되기 때문에, 제 2 의 느린-연소 분말의 입자들은 그에 따라서 양호하게는 형태 함수들이 각각 점진성이면서 거의 일정한 다중관형 또는 단일관형을 가진다.

다중관형 분말들은 양호하게는 검색된 압력 프로파일에 따라서 3개의 구멍, 7개의 구멍 또는 9개의 구멍을 가진다.

불꽃 가스 발생기는 양호하게는 격발 장치와 프라이머를 포함하는 불꽃 장약의 점화를 위한 장치를 포함한다. 압전기 결정 또는 거친 표면에 기초하는 점화 시스템을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기는 상기 주사기들의 몸체의 기하학적 형태에서 깊이있는 변형을 요구하거나 또는 추가 가공 및 추가 비용의 원천이 되는 특정 요소들을 요구하지 않는 감소된 크기와 단순한 기능의 메카니즘을 유지하면서, 모든 액체 활성 원소의 만족스러운 주입을 보장하는 장점을 가진다.

또한, 혼합물들에 대해서 사용될 수 있는 큰 변형성의 불꽃 조성물들로써,모든 가능한 구성에 적합할 수 있는 매우 큰 변화의 압력 프로파일을 얻을 수 있다. 최종적으로, 대개 입증된 발화 시스템과 결합된 불꽃 장약의 연소에 의해서 발생된 영향들을 완전히 제어하는 것은, 본 발명에 따른 무바늘 주사기에게 큰 신뢰성과 안전성의 특성을 부여한다.

이하의 비제한성인 보기들은 도 1 및 도 2를 참고하여 기술된다.

도 1에 있어서, 본 발명에 따른 무바늘 주사기(1)는 불꽃 가스 발생기(2), 피스톤(3), 액체 활성 원소(liquid active principle;4)의 저장소 및 분사 노즐(5)을 포함한다. 용어 "주사 노즐(injection nozzle)"과 "분사 노즐(ejection nozzle)은 동일한 것이다.

불꽃 가스 발생기(2)는 격발장치(percussion) 및 프라이머(primer;7)를 포함하는 불꽃 장약(6)의 점화 장치를 포함한다. 푸시 버튼(8)에 의해서 트리거되는 격발장치는 압축응력 스프링(9)과 스트라이커 핀(striker pin;11)을 구비한 긴 웨이트(weight;10)를 포함한다. 상기 웨이트(10)는 이 웨이트(10)가 이동할 수 있는 중공 원통형 몸체(13)와 상기 웨이트(10) 사이에서 쐐기가 박혀진 적어도 하나의유지 볼(12)에 의해서 차단된다. 프라이머(7)와 거의 원통형의 불꽃 장약(6)은 웨이트(10)의 하류의 중공 원통형 몸체(13) 내에 수용된다. 불꽃 장약(6)은 액체 활성 원소(4)에 의해서 그 하류 부분과 그 상류 부분에서 피스톤(3)에 의해서 점유된 거의 원통형인 확장 공간 안으로 개방되며, 이 확장 공간은 액체 활성 원소(4)와 주사기(1)의 외부를 소통시키는 여러 채널들을 구비한 분사 노즐(5)에 의해서 그 단부에서 폐쇄된다. 이들 여러 요소들은 서로에 대해서 연속적인 방식으로 상호 배열되며, 불꽃 장약(6)은 분사 노즐(5)에 의하여 자체적으로 한정된 액체 활성 원소(4)와 자체적으로 접촉하고, 또한 피스톤(3)과도 자체적으로 접촉한다. 액체 활성 원소(4)가 주사기(1)로부터 이탈하는 것을 피하기 위하여, 스톱퍼(stopper)가 분사 노즐(5)의 레벨에서 고정되고 그 채널을 차단하며, 사용하기 전에 후퇴한다. 불꽃 장약(6)은 두 굵은 분말들의 혼합물로 구성된다.

본 발명에 따른 무바늘 주사기(1)의 작용 방법은 다음과 같다.

주사기(1)의 사용자 배치는 분사 노즐(5)이 치료할 환자의 피부에 대해서 지탱되는 방식으로 이루어진다.

푸시 버튼(8)에 가해진 압력은 확장 부분이 유지 볼(12)에 대향하게 위치할 때까지, 중공 원통형 몸체(13)가 이동할 수 있게 한다. 볼(12)은 시트로부터 이탈하고, 그에 의해서 웨이트(10)를 해방시키며, 상기 웨이트(10)는 해제되는 압축응력 스프링(9)의 작용을 받으며 주요 스트라이커 핀(11)과 함께 프라이머(7)를 향하여 갑자기 가속된다. 프라이머(7)의 작용은 분해되어 가스를 방출하는 불꽃 장약(6)을 점화시킨다.

도 2에서, 빠른-연소 분말은 그때 액체 활성 원소(4)가 분사 노즐(5)을 떠나자 마자 피부를 관통하기에 충분히 높은 속도로 즉시 추진될 수 있도록, 높은 초기 속도로 이동하여 피스톤(3)과 교통한다. 느린-연소 분말은 액체 활성 원소(4) 내에서 연속적인 주입을 위한 임계 압력 레벨을 유지하여서, 일단 피부가 관통되면, 피부를 통과한 확산력(power of diffusion)을 유지한다. 이 방식에서, 액체 활성 원소(4)의 어떠한 손실도 없이 정확하게 주사된다.

하기의 비제한성 보기들은 불꽃 장약(6)에 관계된 본 발명의 주요 특징적 형태를 나타낸다.

보기 1:

하기 표들은 제 1 혼합물에 대해서 사용된 두 분말의 주요 특성을 요약한 것이다.

Ⅰ-화학 조성

빠른-연소 분말

[표 1]

느린-연소 분말

[표 2]

Ⅱ-연소와 연관된 구조적 특징과 변수

[표 3]

주사되는 액체 활성 원소의 용적은 0.5ml이다. 분말의 양은 노즐의 특성의 함수로써 결정되고 특히 주사 채널의 수에 따라서 결정된다. 하기에 주어진 직경 값들은 상응하는 직경 값들과 대응한다. 이것은 사실 채널이 그 실제 직경이 350㎛인 반원통형의 종방향 홈이기 때문이다. 만약, 채널들을 동일 횡단면의 완벽한 실린더들로 간주한다면, 250㎛의 상응하는 직경을 확립하는 것이 필요하다.

250㎛ 직경의 3채널을 갖는 노즐

빠른-연소 분말: 30 mg

느린-연소 분말: 30 mg

250㎛ 직경의 6채널을 갖는 노즐

빠른-연소 분말 : 31 mg

느린-연소 분말 : 25 mg

채널들의 수가 감소할 때, 주사의 지속기간(duration)은 증가한다. 빠른-연소 분말에 대한 느린-연소 분말의 비율은 충분한 엔드-오브-주사 압력(end-of-injection pressure)을 유지하기 위하여 그에 따라서 증가해야 한다. 주사의 지속기간이 증가할 때, 전체 질량의 분말은 열손실의 효과를 제한하기 위하여 증가해야 하지만, 다른 방안으로 추력(thrust)의 효율은 필요한 분말의 질량을 제한하도록 채널의 수가 감소될 때, 침투(penetration)의 퍼센트와 깊이의 관점에서 모두 더 양호해진다.

이에 대한 보기로써, 상기 양의 분말은 12 내지 15mm의 침투 깊이가 얻어짐과 함께 99%의 영역에서 침투 비율을 허용하는 최소 장약에 대응하며, 주사기의 액체에서 최대 압력을 크게 감소시킨다.

보기 2

제 2 혼합물에 대해서 사용된 두 분말의 주요 특성들은 하기 표와 같이 요약된다.

Ⅰ-화학 조성

빠른-연소 분말

[표 4]

느린-연소 분말

[표 5]

Ⅱ-연소와 연관된 구조적 특징과 변수

[표 6]

250㎛의 직경의 6 채널을 갖는 노즐에 대해서, 사용된 분말의 양이다:

빠른-연소 분말: 42.5 mg

느린-연소 분말: 23.5 mg

상기 양의 분말로써, 99% 이상의 침투 비율을 얻을 수 있다.

불꽃 장약을 노즐에 적용함으로써, 3 형태의 액체에서 압력 프로파일(pressure profile)을 얻을 수 있다.

신속해야 할 압력 증가의 초기 형태가 빠른-연소 분말로써 얻어진다.

적당한 실질적인 연소 두께를 갖는 분말을 사용하면, 제 2 형태 동안 연소실의 용적의 증가와 열 손실로 인하여, 가스 유동 속도를 통해서 압력 하강을 보상할 수 있다.

최종으로, 주사의 끝까지 연소 가스를 단순히 방출하는 것에 대응하는 제 3 형태는 주사량을 줄이지 않는다. 이것은 피부 안으로의 제트(jet)의 침투 깊이를 제한하기 위하여 바람직하다.

따라서, 적용된 불꽃 장약로써, 0.5ml의 액체 활성 원소는 정확하게 주입된다.

Claims (16)

1. 불꽃 가스 발생기(2), 적어도 하나의 피스톤(3), 액체 활성 원소(4)의 저장소 및 분사 노즐(5)을 연속적으로 포함하는 무바늘 주사기에 있어서,

   상기 불꽃 가스 발생기(2)는 적어도 두 분말의 혼합물로 구성되는 불꽃 장약(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 불꽃 장약(6)은 제 1 분말과 제 2 분말의 혼합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 분말은 8(MPa.s)^-1보다 큰 역동적인 운동성을 가지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 분말은 16(MPa.s)^-1보다 작고 제 1 분말 보다 규칙적으로 작은 역동적인 운동성을 가지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 두 분말의 적어도 하나는 그 질량 내용물이 0.45와 0.99 사이에 있는 니트로셀룰로오스에 기초하는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 니트로셀룰로오스에 기초하는 각 분말은 니트로글리세린을 함유하는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
7. 제 2 항, 제 3 항 및 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 분말은 다공성 분말들중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
8. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 분말은 0.5mm 이하의 연소 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
9. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 분말은 6ms 이하의 연소 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
10. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 분말은 0.1mm와 1mm 사이의 연소 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
11. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 분말은 제 1 분말 보다 규칙적으로 크고 4ms 이상의 연소 시간을 가지는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
12. 제 2 항에 있어서, 두 분말의 전체 질량은 100mg 이하인 것을 특징으로 하는무바늘 주사기.
13. 제 3 항에 있어서, 두 분말의 전체 질량에 대한 제 1 분말의 질량의 비율은 0.1 이상인 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
14. 제 4 항에 있어서, 제 2 분말의 형태 함수는 전진성인 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
15. 제 4 항에 있어서, 제 2 분말의 형태 함수는 거의 일정한 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.
16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 불꽃 가스 발생기(2)는 격발 장치 및 프라이머를 포함하는 불꽃 장약(6)의 점화를 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무바늘 주사기.