PL174974B1

PL174974B1 - Strzykawka bezigłowa

Info

Publication number: PL174974B1
Application number: PL94311005A
Authority: PL
Inventors: Brian J. Bellhouse; David F. Sarphie; John Ch. Greenford
Original assignee: Powder Ject Research Ltd
Priority date: 1993-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1998-10-30
Also published as: CN1109102C; CA2159452A1; EP1637173B1; NO314570B1; ATE329006T1; EP0951917A2; DE69434760T2; BG100047A; CN1120852A; TJ248B; RO118569B1; SI0693119T1; EP0734737A3; NO953994D0; SK124895A3; PT734737E; JP2002179557A; ES2267106T3; KR100332147B1; HK1000351A1

Abstract

13)B1 IntCl6: A61M5/30 A61M 5/46 ( 5 4 ) Strzykawka beziglowa (30) Pierwszenstwo: 08.04.1993,GB,9307459.9 06.09.1993,GB,9318407.5 21.12.1993,GB,9326069.3 (43) Zgloszenie ogloszono: 22.01.1996 BUP 02/96 (45) O udzieleniu patentu ogloszono: 30.10.1998 WUP 10/98 (73) Uprawniony z patentu: Powder Ject Research Limited, Oxford, GB (72) Twórcy wynalazku: Brian J. Bellhouse, Islip, GB David F. Sarphie, Witney, GB John Ch. Greenford, Abingdon, GB (74) Pelnomocnik: Sierpinska Urszula, PATPOL Spólka z o.o. 1. Strzykawka beziglowa do przez- skórnego wstrzykiwania czastek sproszko- wanego srodka terapeutycznego, zawieraja- ca rurkowata dysze, nad która znajduje sie kapsulka z czastkami sproszkowanego srodka terapeutycznego oraz zespól nape- dzajacy z czlonem uruchamiajacym, który po uruchomieniu dostarcza te czastki po- przez dysze z kapsulki, znamienna tym, ze zespól napedzajacy sklada sie ze zbiornika (11), (48) ze sprezonym gazem, umiesz- czonego wewnatrz górnej cylindrycznej czesci (10) i z mechanizmu otwierajacego do otwierania tego zbiornika (11), (48) dla uwolnienia sprezonego gazu, przy czym ponizej tego mechanizmu otwierajacego znajduje sie cisnieniowa komora (25), za- mknieta wewnatrz dolnej cylindrycznej czesci (24), zas kapsulka (28) jest umiesz- czona szczelnie pomiedzy ta cisnieniowa komora (25) a dysza (26). F ig.1. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest strzykawka bezigłowa.

Z publikacji WO-A-92/04439 jest znana strzykawka bezigłowa do wstrzeliwania gęstych cząstek nośnikowych do transformacji genetycznej komórek roślinnych. W tej metodzie bioinżynierii, gęste mikropociski, wykonane na przykład z wolframu lub złota, pokrywa się materiałem genetycznym i wstrzeliwuje do komórek docelowych. Mikropociski są wystrzeliwane za pomocą strzykawki zawierającej podłużną część rurkowatą, z której jednym końcem jest połączony zbiornik sprężonego gazu, zaś między końcami rurki jest umieszczony zespół służący do utrzymywania i wprowadzania wypychanych cząstek oraz membrana, która zamyka przejście przez część rurkowatą aż do momentu pęknięcia pod wpływem przyłożonego wstępnie określonego ciśnienia gazu ze zbiornika, w trakcie czego cząstki wyrzucane są przez strumień gazu z części rurkowatej. Jak przedstawiono w tym opisie patentowym, cząstki mogły być początkowo unieruchomione, np. elektrostatycznie, na powierzchni bądź powyżej przerywalnej membrany, która pęka, gdy rozpoczyna się przepływ strumienia gazu, a która może być tą samą przerywalną membraną, która pęka, inicjując przepływ strumienia gazu. Alternatywnie proponuje się, by cząstki wstrzykiwano do strumienia gazu przez wydrążoną igłę·

Celem wynalazku jest opracowanie strzykawki bezigłowej do nieinwazyjnego podawania leków w postaci lekkich cząstek w określonych dawkach do wnętrza nieuszkodzonej skóry.

Strzykawka bezigłowa do przezskómego wstrzykiwania cząstek sproszkowanego środka terapeutycznego, zawierająca rurkowatą dyszę, nad którą znajduje się kapsułka z cząstkami sproszkowanego środka terapeutycznego oraz zespół napędzający z członem uruchamiającym, który po uruchomieniu dostarcza te cząstki poprzez dyszę z kapsułki, według wynalazku charakteryzuje się tym, ze zespół napędzający składa się ze zbiornika ze sprężonym gazem, umieszczonego wewnątrz górnej cylindrycznej części i z mechanizmu otwierającego do otwierania tego zbiornika dla uwolnienia sprężonego gazu, przy czym poniżej tego mechanizmu otwierającego znajduje się ciśnieniowa komora, zamknięta wewnątrz dolnej cylindrycznej części, zaś kapsułka jest umieszczona szczelnie pomiędzy tą ciśnieniową komorą a dyszą. Dysza korzystnie ma górną zbieżną sekcję, która jest połączona z sekcją kanałową dyszy za pomocą przewężenia.

Kapsułka korzystnie jest zamknięta dwiema przerywanymi membranami.

Mechanizm otwierający zawiera nurnikowy tłok, mający na dolnym końcu głowicę, umieszczoną ślizgowo wewnątrz kołnierza, zamykającego od spodu górną cylindryczną część i uszczelnioną, względem tego kołnierza za pomocą pierścienia, zaś na górnym końcu mający przycisk.

W drugiej postaci wykonania strzykawki według wynalazku, mechanizm otwierający zawiera parę ramion, wystających ku dołowi po obydwu stronach górnej cylindrycznej części i zamontowanych w sąsiedztwie swych dolnych zakończeń przegubowo na sworzniach względem górnej cylindrycznej cz^^t^i, zaś w sąsiedztwie swych górnych zakończeń zamontowanych przegubowo na sworzniu względem dźwigni mającej krzywkowy nosek, kontaktujący się z górnym zakończeniem zbiornika, przy czym szyjka tego zbiornika jest umieszczona ślizgowo w gnieździe, zamykającym od spodu górną cylindryczną część i mającym skierowany w górę przelotowy występ, wyposażony w kanał otwierający się do komory.

Sekcja kanałowa dyszy ma kształt cylindryczny, względnie kształt rozbieżny.

174 974

Poniżej sekcji kanałowej dyszy znajduje się tarcza, która otacza i wystaje poza dolny koniec dyszy.

W pierścieniowej przestrzeni pomiędzy tarczą a zbieżną sekcją znajduje się tłumik.

Zbiornik ze sprężonym gazem zawiera hel.

Kapsułka zawiera cząstki sproszkowanego środka terapeutycznego, mające rozmiar w zakresie 0,1 do 250 pm oraz gęstość w zakresie od 0,1 do 25 g/cm .

Zakres rozmiarów cząstek wynosi od 1 do 50 pm, zwłaszcza co najmniej 10 pm, a najkorzystniej 10 do 20 pm.

Zakres gęstości cząstek wynosi od 0,5 do 2,0 g/cm³.

Kapsułka korzystnie zawiera cząstki środka terapeutycznego z najwyżej niewielką ilością objętościową nośnika bądź rozpuszczalnika, względnie sproszkowaną stabilną mieszaninę lekarstw, które są niestabilne po zmieszaniu w stanie wilgotnym, zwłaszcza insulinę.

Strzykawkę według wynalazku można wykorzystywać do rutynowego podawania lekarstw, takich jak insulina przy leczeniu cukrzycy. Może ona także znaleźć zastosowanie w masowych programach immunizacyjnych, bądź też do dostarczania leków o powolnym uwalnianiu, takich jak środki przeciwbólowe i antykoncepcyjne. Strzykawki tego rodzaju można też używać do dostarczania materiału genetycznego do żywych komórek skóry dla terapii genetycznej w celu stabilnego leczenia 'takich chorób jak hemofilia czy czerniak skóry. Strzykawkę taką można również wykorzystać do dostarczania materiału genetycznego do skóry, mięśni, krwi, limfy, a w przypadku drobnych zabiegów chirurgicznych, na powierzchnie narządów.

Stosowanie strzykawki według wynalazku zmniejsza szanse roznoszenia zakaźnych i autoimmunologicznych chorób, które obecnie przenoszone są między innymi przez igły wielorazowego użytku. Podawanie leków przez dyszę z płynem powoduje uszkodzenia skóry oraz krwawienie i nie daje żadnych korzyści w porównaniu z igłą, jeśli chodzi o zapobieganie roznoszenia chorób przenoszonych z krwią. Dlatego też na główne korzyści strzykawki według wynalazku składają się brak igły i mniejszy ból, brak ryzyka infekcji, podawanie leków w naturalnej stałej postaci, szybsze i bezpieczniejsze użytkowanie w porównaniu z lekami płynnymi, podawanymi strzykawką z igłą i na koniec brak ostrych odpadów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia osiowy przekrój przez pierwszy przykład strzykawki bezigłowej według wynalazku, fig. 2 - widok z boku strzykawki z fig. 1, fig. 3 - powiększony widok z fig. 1; fig. 4, 5 i 6 - przekroje podobne do fig. 1, ale dotyczące odpowiednio drugiego, trzeciego i czwartego przykładu rozwiązania strzykawki według wynalazku, fig. 7 - przekrój wzdłuż linii VII-VII z fig. 6; a fig. 8 - osiowy przekrój przez kapsułkę stosowaną w przedstawionych strzykawkach.

Strzykawka według wynalazku przedstawiona na fig. 1 do 3 ma około 18 cm długości i jest tak ułożona, by można ją było trzymać w dłoni z kciukiem spoczywającym na górnym końcu. Zawiera ona górną cylindryczną część 10 mającą zbiornik 11 z gazem. Górny koniec cylindrycznej części 10 jest zamknięty zatycAąkońcową 12, która ma zwisający kołnierz 13. Dolny koniec cylindrycznej części 10 zamknięty jest integralną ścianą końcową 14, utworzoną przez wystający na zewnątrz nagwintowany kołnierz 15. Nurnikowy tłok 16 ma górne poszerzenie 17 i dolną głowicę 18, które ślizgają się odpowiednio w kołnierzach 13 i 15. Ruch w górę tłoka ograniczony jest przez opieranie się górnego końca poszerzenia 17 na ramieniu 19 w zatyczce końcowej 12. Nurnikowy tłok 16 można przesuwać w dół od tego położenia poprzez suw odpowiadający przerwie 20 przedstawionej na fig. 1, uzyskany przez skierowane w dół ciśnienie na przycisk 21 umocowany na górnym końcu nurnikowego tłoka 16. W trakcie tego suwu poszerzenie 17 szczelnie styka się z kołnierzem 13 za pomocą kolistego pierścienia 22. W górnym położeniu nurnikowego tłoka 16, głowica 18 szczelnie styka się z kołnierzem 15 dzięki kolistemu pierścieniowi 23, który uszczelnia zbiornik 11, ale gdy nurnikowy tłok 16 porusza się w dół, to uszczelniający pierścień 23 wychodzi z dolnego końca kołnierza 15, przez co powstaje wylot ' ze zbiornika 11 w szczelinie pomiędzy głowicą 18 a kołnierzem 15.

174 974

Do dna górnej cylindrycznej części 10 jest przykręcona dolna cylindryczna część 24, zawierająca komorę sprężeniową 25. Do dolnej cylindrycznej części 24 przykręcona jest dysza 26. Pomiędzy górnym końcem dyszy 26 a dolną stroną pierścieniowego żebra 27 jest szczelnie zamocowana ukształtowana integralnie z cylindryczną częścią 24 kapsułka 28, zawierająca wstrzykiwane cząstki. Kapsułka 28 jest szczelnie przymocowana do dyszy 26 i żebra 27 kolistymi pierścieniami 29 i 30, wydrążonymi odpowiednio w dyszy 26 i kapsułce 28.

Jak przedstawiono na fig. 8, kapsułka 28 zawiera pierścień 31, mający wewnętrzny obwód w kształcie stożka ściętego, otaczający przedział 32, zawierający wstrzykiwane cząstki. Góra tego przedziału 32 jest zamknięta stosunkowo słabą membraną 32 typu „Mylar”, a dół jest zamknięty mocniejszą membraną 34 tego samego typu. Membrany 33, 34 można szczelnie przymocować do górnej i dolnej ścianki pierścienia 31 przez ściśnięcie pomiędzy dyszą 26 a żebrem 27, jednakże zaleca się, by przymocować je na gorąco do krawędzi pierścienia 31, tak że kapsułka 28 stanowi samodzielną szczelną jednostkę. Membrana 34 może być zmarszczona na dole, jak przedstawiono linią przerywaną, aby dodatkowo zapewnić, że wszystkie cząstki zostaną przeniesione z przedziału 32, gdy membrany 33, 34 pękną w trakcie użytku. Pierścień 31 może być podzielony na dwie części słabą membraną pomiędzy tymi częściami tak, by zapewnić dwa oddzielne przedziały.

Przejście przez dyszę 26 ma górną, część zbieżną 35 (w kierunku przepływu strumienia w dół), prowadzącą poprzez przewężenie 36 do sekcji kanałowej 37, mającej kształt cylindryczny lub rozbieżny. Część zbieżna 35 jest przedłużeniem wewnętrznego kształtu ściętego stożka pierścienia 31. Dysza 26 jest otoczona rurkowatą częścią, tworzącą obręcz tarczy 38 i walcowatą częścią tłumika 39 wykonaną z dwóch połówek, podzielonych płaszczyzną podłużną. Górne końce tych dwóch połówek utrzymywane są we właściwym położeniu dzięki zachodzeniu na siebie pierścieniowej kryzy 41 i odpowiadającego jej rowka. Wewnętrzna powierzchnia walcowatej części tłumika 39 ma uformowane integralnie liczne osiowo rozstawione, promieniowo wystające do wewnątrz kryzy 40. Zewnętrzna powierzchnia dyszy 26 dopasowuje się do nich dzięki serii promieniowo wystających na zewnątrz kryz 41, z których każda jest rozmieszczona osiowo w równej odległości pomiędzy odpowiednią sąsiednią parą kryz 40. Zewnętrzna średnica kryz 41 jest nieco większa od wewnętrznej średnicy kryz 40. W walcowatej części tłumika 39 jest uformowany pierścień wydechowych wylotów 42.

Cylindryczna część 10 powinna być przeznaczona do wielokrotnego użytku i korzystnie jest wykonana z metalu bądź z tworzywa sztucznego. Części przykręcone do dna cylindrycznej części 10 są wykonane głównie z tworzyw sztucznych i stanowią odpady po jednokrotnym użyciu. W alternatywnym wykonaniu, cała strzykawka jest wykonana z tworzywa sztucznego, jest dostarczana w jałowym opakowaniu i stanowi odpad po jednokrotnym użyciu.

W trakcie użytkowania, zbiornik 11 w części cylindrycznej 10 jest wypełniany gazem takim jak hel pod ciśnieniem, przez nakręcenie przewodu zasilającego na kołnierz 15 i zwolnienie tłoka nurnikowego 16 tak, że zbiornik wypełnia się strumieniem gazu płynącym w górę wokół poszerzenia 18. Gdy zwalnia się przycisk 21, wówczas nurnikowy tłok 16 cofa się, uszczelniając zbiornik 11, gdyż ciśnienie zasilania działa na dolną stronę poszerzenia 18.

Pozostała część strzykawki jest normalnie dostarczana w szczelnym, jałowym opakowaniu z kapsułką 28 na miejscu i z przejściem przez dyszę 26 wypełnionym gazem lekkim takim jak hel pod ciśnieniem zasadniczo równym atmosferycznemu, który jest zamknięty folią 43 przyklejoną w sposób usuwalny do dolnej strony dyszy 26 i mającą wolny odcinek 44. Część ta jest przykręcona do części cylindrycznej 10.

W celu wykonania zastrzyku, szerszy koniec tarczy 38 przykłada się do skóry pacjenta i, po uprzednim usunięciu folii 43 przez pociągnięcie za jej wolny odcinek 44, zwalnia się przycisk 21. Gaz uwolniony ze zbiornika 11 do komory 25 wytwarza w komorze ciśnienie wystarczające do przerwania membran 33 i 34 i umożliwienia przejścia gazu przez dyszę 26, z porwanymi przezeń cząstkami, do skóry pacjenta. Fala uderzeniowa odbita od skóry pacjenta przechodzi w górę przez labirynt pomiędzy dyszą 26 a otaczającym tłumikiem 39, przez krętą drogę pomiędzy kryzami 40 i 41 iw końcu na zewnątrz przez otwór 42, które to elementy zmniejszają odgłos uwalnianego gazu.

174 974

Ładunek gazu w zbiorniku 11 powinien wystarczać na wykonanie pięciu lub dziesięciu zastrzyków, choć bieżący prototyp umożliwia wykonanie jedynie jednego zastrzyku, przed koniecznym powtórnym wypełnieniem zbiornika. Po wykonaniu zastrzyku, przymocowane do dna cylindrycznej części 10 elementy jednorazowego użytku stają się odpadami. Jednakże w pewnych sytuacjach nie odkręca się dyszy od dolnej części cylindrycznej 24, a nową kapsułkę 28 przymocuje się tuż przed wykonaniem nowego zastrzyku. Jeżeli zbiornik 11 będzie zawierał wystarczającą ilość gazu dla wykonania kilku zastrzyków, to zaleca się, by nurnikowy tłok 16 był odrzucany sprężynowo w górę tak, by dolny koniec zbiornika 11 zamykał się przy zwolnieniu przycisku 21 tuż po wystrzale ze strzykawki.

Na figurze 4 przedstawiono zmodyfikowane rozwiązanie strzykawki, w której górna cylindryczna część 10 ma otwarty koniec górny, a swym dolnym końcem przymocowana jest do złącza 45, które przykręcone jest do górnego końca dolnej cylindrycznej części 24. Złącze 45 ma gniazdo z kolistym pierścieniem 46, w które wchodzi szczelnie przylegając do gniazda, szyjka 47 na metalowym zbiorniku 48, zawierającym sprężony gaz, taki jak hel, który jest luźno umieszczony w cylindrycznej części 10. Dolna ścianka złącza 45 zaopatrzona jest w występ 49, przez który przechodzi kanał 50 otwierający się do ciśnieniowej komory 25. Dwa ramiona 51, przebiegające w dół po przeciwnych stronach cylindrycznej części 10, przymocowane są sworzniami 52, w pobliżu ich dolnych końców, do części cylindrycznej 10 oraz sworzniem 53, w pobliżu ich górnych końców, do dźwigni 54, która ma krzywkowy nosek 55 przymocowany tak, by wchodził w górny koniec zbiornika 48. Szyjka 47 zbiornika 48 zawiera sprężynowy zawór, który otwiera się pod wpływem wewnętrznego ciśnienia na szyjkę ze strony wydrążonego występu 49 gdy dźwignia 54 obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jak przedstawiono na fig. 4, wciskając zbiornik 48 jeszcze głębiej w gniazdo 45.

Części poniżej komory 25 przedstawiono jedynie schematycznie na fig. 4, ale mogą one obejmować wszelkie elementy, takie jak ogranicznik/tłumik i uszczelnienie foliowe, przedstawione na fig. 1 do 3. Działanie tej strzykawki jest analogiczne do działania strzykawki przedstawionej na fig. 1, ponieważ komorę 25 spręża się przed zastrzykiem, uwalniając za pomocą dźwigni 54 gaz ze zbiornika 48 do komory 25. W tym przypadku niektóre albo wszystkie części mogą być jednorazowego użytku.

W pierwszych dwóch przykładach wykonania, półprzepuszczalna błona, która odfiltrowuje wszelkie bakterie bądź obce ciała ze źródła gazu, może być przymocowana przy swej krawędzi do cylindrycznej części 24, np. pomiędzy dwiema częściami, które połączone są gwintowo i przebiegają przez wnętrze części 24 ponad kapsułką 28.

Na figurze 5 przedstawiono modyfikację pierwszego przykładu rozwiązania strzykawki. Zasadniczą różnicą jest to, że część cylindryczna 24 jest dłuższa i zaopatrzona w tłok 56, który jest szczelnie przymocowany do wewnętrznej ścianki części cylindrycznej 24 kolistym pierścieniem 57. Tłok uwięziony jest w części cylindrycznej 24 przez nachodzenie na pierścieniowatą krawędź 58.

W tym przypadku komora 25 może być wstępnie wypełniania gazem, takim jak hel pod ciśnieniem większym od atmosferycznego, korzystnie 2-4 bary, ale możliwie sięgającym nawet 10 barów.

W trakcie użytkowania, zostaje naciśnięty przycisk 21, by wymusić ruch tłoka 56 w dół na niewielką odległość w cylindrycznej części 24, po czym gaz uwolniony ze zbiornika 11 wchodzi do cylindrycznej części 24 za tłokiem 56 i wymusza jego uderzenie w dół komory 25, az ciśnienie pomiędzy tłokiem 56 a kapsułką 28 wystarczy do przerwania kapsułki. W tym przykładzie zamierzeniem było to, by cylindryczna część 24 była oddzielona od cylindrycznej części 10, tak by była ona wymienialna razem z tłokiem 56.

Strzykawka przedstawiona na fig. 6 i 7 ma części jednorazowego użytku, które podobne są do występujących w strzykawce z fig. 5 z tym, ze tłok 56 ma nieco inny kształt i zawiera zawór grzybkowy 59, przez który komorę 25 można wstępnie wypełnić gazem pod ciśnieniem większym od atmosferycznego. W tym przypadku górna cylindryczna część 10 zawiera ślizgowy nurnik 60, mający pierścieniowaty koniec prowadzący 61, przymocowany tak, by zachodził na tłok 56 obejmując zawór grzybkowy 59. Nurnik 60 jest początkowo w pozycji

174 974 wysuniętej, przeciwnie do działania pary równoległych, śrubowo zwiniętych sprężyn ściskanych 62, dzięki płytce z otworkiem 63, która ślizga się na boki w górnym końcu cylindrycznej części 10 i wchodzi w dodatkowy pierścieniowy rowek w górnym końcu rdzenia 64, który wkręcony jest w poszerzenie 65 na górnym końcu nurnika 60 i w ten sposób stanowi przedłużenie tego tłoka. Sprężyny 62 działają pomiędzy poszerzeniem 65 a krawędzią na wkładce 66 w części cylindrycznej. Płytka 63 z otworkiem przesuwa się na boki dzięki dźwigni palcowej 67.

Początkowo, gdy nurnik 60 jest podniesiony i wyciągnięty, a tłok 56 znajduje się w górnym końcu komory 25, ogranicznik przy dolnym końcu strzykawki jest nałożony jak poprzednio opisano, na skórę pacjenta. Opuszczenie dźwigni 67 uwalnia rdzeń 64 i nurnik 60, który napędza dalej tłok 56, aż ciśnienie w komorze 25 nie będzie wystarczające do przerwania membran kapsułki 28.

W każdym z tych przykładów znaczenie ma geometria przejścia przez dyszę 26 i geometria tarczy 38, a poniższe parametry typowe są dla dyszy o nominalnej prędkości 2 machów. Zbieżna część 35 ma 10 mm długości i zwęża się od średnicy 6 mm do średnicy gardzieli 36 1,5 mm. Rozbieżna część 37 ma 50 mm długości, a średnicę w przedziałach co 5 mm od gardzieli 36 w dół do wylotowego końca dyszy wynoszą odpowiednio 1,74, 1,95, 2,03, 2,10, 2,16, 2,19, 2,20, 2,21, 2,22 i 2,23. Tarcza 38 ma długość wzdłuz osi 30 mm i rozszerza się od średnicy górnej 12 mm do 30 mm.

Rozwiązanie strzykawek przedstawione na fig. 5 do 7 można modyfikować do użytku laboratoryjnego, stosując w ścianie cylindrycznej części 24 bramkę wlotową połączoną ze źródłem np. helu, przez którą do komory 25 można pompować gaz między zastrzykami do początkowego ciśnienia 2-4 barów. W tym przypadku nie musi być konieczne pozbywanie się dolnych części strzykawki po każdym zastrzyku, nie muszą one też być dostarczane w postaci od razu złożonej. Tak więc cylindryczna część 10 może mieć konstrukcję sztywną i może być utrzymywana nieruchomo. Materiał cząstek może być umieszczony pomiędzy membranami 33, 34 szczelnie zamkniętej kapsułki 28 pomiędzy częścią cylindryczną 10 a dyszą 26. Jednakże w warunkach laboratorium może wystarczyć jedna membrana, na którą dawkować się będzie materiał cząstek od góry cylindrycznej części 10, przed przymocowaniem tłoka 56 na szczycie cylindrycznej części 10 i przed podniesieniem ciśnienia wewnątrz cylindra przez bramkę wlotową. Następnie wypuszcza się gaz napędzający w celu opuszczenia tłoka 56.

Zespół napędzający strzykawki może zawierać komorę usytuowaną powyżej membrany, a korzystnie w uchwycie strzykawki oraz zespół do kontrolowanego podnoszenia ciśnienia gazu w komorze, w którym to przypadku zespół do podnoszenia ciśnienia w komorze może zawierać źródło sprężonego gazu, połączone z komorą na przykład przez ścisłe sprzęzenie albo przez zawór upustowy. Alternatywnie, strzykawka stanowi kompletną, przenośną jednostkę i zawiera własny zbiornik sprężonego gazu, który można wielokrotnie napełniać.

Typowe praktyczne parametry robocze to: ciśnienie pęknięcia membrany pomiędzy 20 a 75 atmosfer w komorze ciśnieniowej o objętości pomiędzy 1 a 5 ml, wytwarzające ponaddźwiękową falę uderzeniową o prędkościach pomiędzy 1 a 8 machów, a najlepiej pomiędzy 1 a 3 machami.

Prędkość gazu/cząstek opuszczających dyszę, a co za tym idzie głębokość przenikania zależna jest od ciśnienia pęknięcia membrany ale, wziąwszy pod uwagę krótki czas trwania zjawiska, doświadczenia wykazały, że prędkość ta zależy również krytycznie od geometrii dyszy. Jest to użyteczne, albowiem umożliwia sterowanie głębokością przenikania poprzez wymianę dyszy zamiast zmiany grubości membrany. Najlepiej, by dysza miała zbiezną część górną prowadzącą poprzez gardziel do walcowatej albo korzystnie rozbieżnej części dolnej. Część górna umożliwia umieszczenie szczelnie zamkniętej dawki środka terapeutycznego w szerszej części, a ponaddźwiękowa fala uderzeniowa powstaje w gardzieli. Rozbiezność części dolnej znacznie wpływa na prędkość gazu, który rozpręża się z pseudostacjonamą prędkością naddźwiękową. Zwiększenie tej pseudostacjonamej prędkości powoduje zwiększenie głębokości przenikania cząstek, co jest osobliwe dla zjawiska, które uważa się za zasadniczo krótkotrwałe. Część rozbieżna wydaje się również przekształcać chwilowy przepływ w momencie pęknięcia membrany w przepływ gładki przy wyjściu z dyszy, co ujednolica drogę

174 974 cząstek do celu. Dodatkowo rozbieżność dyszy powoduje równomierny rozrzut cząstek na docelowym miejscu aplikacji.

W jednej serii doświadczeń przy użyciu helu nad membraną, zmieniając jedynie ciśnienie pęknięcia membrany, zmierzono przenikanie w jednorodny ośrodek docelowy. Ciśnienia pęknięcia 42, 61 i 100 atmosfer dały głębokości przenikania odpowiednio 38, 50 i 70 jednostek. Natomiast podobne doświadczenia, w których zmieniano jedynie wewnętrzną geometrię części rozbieżnej dały również różne wartości przenikania. Mianowicie, trzy dysze tej samej długości i średnicy wyjścia ale o różnych geometrycznie wnętrzach, dobrane tak, by wytworzyły liczby machów 1, 2 i 3 w warunkach teoretycznego stanu stacjonarnego dały głębokości przenikania do celu odpowiednio 15, 21 i 34 jednostki.

Rodzaj gazu nie jest czynnikiem krytycznym. Nadają się do tego celu stosunkowo tanie gazy takie jak hel, azot i dwutlenek węgla. Gaz wypuszczony na górną stronę membrany w celu jej przerwania powinien być jałowy, gdyż wejdzie on w skład strumienia gazu przenoszącego cząstki przez dyszę do skóry pacjenta lub innego miejsca docelowego. Do tego celu użyteczny jest hel, gdyż dostępny jest on w obojętnej, jałowej postaci.

Istnieje jeszcze inna korzyść z użycia helu do przerywania membrany. Uważa się, iz większość cząstek porusza się na powierzchni kontaktu pomiędzy gazem „górnym i dolnym”, które początkowo oddzielone są membraną, przy czym ta powierzchnia kontaktu znajduje się tuz za falą uderzeniową. Im lżejszy będzie gaz wypuszczany ponad membraną tym większa będzie prędkość fali uderzeniowej (i powierzchnia kontaktu) w dyszy przy danej różnicy ciśnień na membranie w czasie jej pękania i przy -danej geometrii dyszy. Co za tym idzie, jeżeli używa się lekkiego gazu, to pożądaną prędkość fali uderzeniowej można osiągnąć przy mniejszej różnicy ciśnień przy założeniu, że błona pęknie przy takiej różnicy ciśnień. Ogólnie zatem gaz wypuszczany na górną powierzchnię membrany w celu jej przerwania powinien być lzejszy od powietrza.

Prędkość fali uderzeniowej w dyszy jest tym większa, im lżejszy gaz znajduje się w dyszy. Sugerowano użycie przynajmniej częściowej próżni, jest to jednak trudne do osiągnięcia i utrzymania w praktyce. Dlatego też, aby zmniejszyć jeszcze bardziej wymagane ciśnienie pęknięcia membrany w celu osiągnięcia pożądanej prędkości fali uderzeniowej (i powierzchni kontaktu) w dyszy zaleca się, by wnętrze dyszy poniżej membrany zawierało gaz taki jak hel, który jest lżejszy od powietrza, przy ciśnieniu zasadniczo równym atmosferycznemu, przy czym gaz ten byłby zamknięty za pomocą łatwo usuwalnego uszczelnienia, takiego jak wyjmowana zatyczka, nakładka albo zdzierana folia, przy dolnym końcu dyszy. W czasie stosowania uszczelnienie to byłoby usuwane tuż przed użyciem strzykawki tak, by gaz miał mało czasu na dyfuzję z dyszy przed wystrzałem ze strzykawki.

Uszczelnienie przy dolnym końcu dyszy ma również tę dodatkową zaletę, że pozostaje ona jałowa tak, że istnieje tylko minimalna szansa na wtargnięcie jakichś ciał obcych do dyszy po, na przykład, otwarciu jałowego opakowania, a przed wystrzałem ze strzykawki, gdyż wówczas takie ciała obce w nieunikniony sposób zostałyby porwane przez strumień gazu niosący cząstki lekarstwa do skóry pacjenta.

Źródło cząstek powinno zawierać ściśle określoną dawkę leku i dać się zakładać jako zestaw jałowy. Należy starać się o absolutną jałowość i w konsekwencji należy przyjąć, że przynajmniej zestaw rurkowatej dyszy oraz resztki źródła cząstek i pękniętej membrany, a być może również komora sprężeniowa, będą jednorazowego użytku i będą zastępowane nowym zestawem z zapieczętowanego, jałowego opakowania. Całkiem korzystne jest, gdy cała strzykawka, w tym mechanizm napędzający, komora sprężeniowa, dysza, membrana i cząstki będą jednorazowego użytku i że wszystkie pozostałości będą po zastosowaniu odpadami. Taki zestaw jednorazowego użytku powinien być wytwarzany w najtańszy możliwy sposób, przede wszystkim z tworzyw sztucznych. Alternatywnie, strzykawka może dawać się łatwo rozkładać na dwie części, a mianowicie część dolnąjednorazowego użytku, obejmującą przynajmniej jałową dyszę, membranę i cząstki oraz część górną, obejmującą część zespołu napędzającego. Jednakże w tym szczególnym układzie, źródło gazu i jego sprzęzenie z komorą sprężania nie będą wymienialne z uwagi na budowę ze stosunkowo drogich części metalowych. Ponieważ nieosłonięte zakończenie oraz wewnętrzne powierzchnie tych części łączą

174 974 się z wnętrzem komory sprężania, a zatem w czasie podawania lekarstwa z wnętrzem rurkowatej dyszy, istnieje niebezpieczeństwo skażenia bakteriami i innymi zanieczyszczeniami, osiadającymi na częściach niewymienialnych.

Dlatego też zaleca się, by górny koniec komory zamknięty był jałową baterią, taką jak półprzepuszczalna błona, która przepuszcza gaz, ale nie bakterie. Alternatywnie, komora może mieć kształt walca, a jałową barierą będzie tłok, a także zespół do przesuwania tłoka w walcowatej komorze w celu ponownego sprężenia gazu. Zespół do przesuwania tłoka może być źródłem sprężonego gazu wypuszczanego na górną część tłoka. W ten sposób strzykawka może być samodzielną, przenośną jednostką, zawierającą. własny zbiornik sprężonego gazu, a także zawór, który można otwierać ręcznie w celu wystawienia tłoka na działanie ciśnienia gazu. Alternatywnie zespół do przesuwania tłoka może zawierać sprężynę, którą umieszcza się tak, by można ją naprężać i zwalniać ręcznie w celu przesunięcia tłoka.

Zastosowanie tłoka umożliwia zapewnienie początkowo wstępnie określonej objętości gazu pod wstępnie określonym ciśnieniem, które powoli można będzie zwiększać, przesuwając tłok wzdłuż walcowatej komory, aż ciśnienie w komorze będzie wystarczające do przerwania błony i wyrzutu cząstek. Ilość gazu, która przepływa przez część rurkowatą jest więc dokładnie określona i powoduje niewielki hałas po wystrzale. Można zminimalizować ogólną objętość konieczną do wzrostu ciśnienia gazu od 20 do 40 barów, co wystarcza do przerwania membrany, o ile hel lub inny gaz w walcowatej komorze będzie wstępnie sprężony ponad wartość ciśnienia atmosferycznego, korzystnie do 2 barów, przed przesuwem tłoka. Podobnie, aby uniknąć powstawania „martwej przestrzeni” pomiędzy prowadzącym końcem tłoka a membraną, gdy wybrzusza się ona w stronę przeciwną w stosunku do tłoka tuż przed pęknięciem, powierzchnia tłoka korzystnie powinna być wypukła, tak by mogła zblizyć się bardziej do środka membrany.

Gdy strzykawka będzie stosowana w klinice do podawania leków, to zestaw rurkowatej dyszy, membrany, cząstek, komory walcowej, zespołu napędzającego i tłoka będzie zamknięty w jałowym, szczelnym opakowaniu i stanie się odpadem po użyciu. W alternatywnym rozwiązaniu, obejmującym części wymienialne i niewymienialne, będzie można uniknąć zanieczyszczenia zespołu przesuwu tłoka, czy to w postaci sprężyny, ręcznego trzpienia, czy też źródła sprężonego płynu za tłokiem, dzięki temu, że tłok w czasie podawania lekarstwa zachowuje barierę izolującą części wielokrotnego użytku powyżej tłoka od wnętrza części jednorazowego użytku poniżej tłoka.

Zestaw jednorazowego użytku powinien być wykonany najmniejszym możliwym kosztem, w szczególności z tworzyw sztucznych. Ponieważ w trakcie podawania, w komorze będzie narastać wysokie ciśnienie, dążące do rozepchania ścian komory, z niebezpieczeństwem wstecznego przecieku gazu poza tłok, zatem ściana komory powinna być wykonana z twardego, inżynieryjnego tworzywa sztucznego. Alternatywnie, komorę można zawrzeć w twardej osłonie, do której ściśle pasuje. Osłona ta może być wielokrotnego użytku.

Innym zastosowaniem dla nowej strzykawki jest laboratoryjne dostarczanie materiału genetycznego do żywych komórek w celu ich transformacji genetycznej. W tym przypadku, zakładając względnie jałowe warunki w laboratorium, niekonieczne wydaje się wstępne umieszczanie części jednorazowego użytku w warunkach jałowych, wystarczające może być złożenie strzykawki w laboratorium, na przykład z części składowych obejmujących oddzielną (w miarę możliwości - do jednorazowego użytku) rurkowatą dyszę oraz składową walcowatą komorę, które można rozdzielić w celu wymiany przerwanej membrany,, a także oddzielny tłok składowy, wkładany do komory po nałożeniu materiału genetycznego na membranę.

Można tu zastosować różne zespoły opisane w publikacji WO-A-92/04439, służące do rozmieszczania cząstek przed przerwaniem membrany, o ile cząstki wykonane są z bardzo gęstego metalu i/lub w celu genetycznej transformacji komórek roślinnych, w którym to przypadku liczba cząstek, które osiągną cel nie jest czynnikiem krytycznym. Jednakże urządzenie to nie nadaje się do sproszkowanych lekarstw, ponieważ cząstki zawierające lekarstwo są tak lekkie, ze trudno je unieruchomić przed wystrzeleniem, muszą być dostarczone w przepisanej dawce i muszą być utrzymane w stanie jałowym przed podaniem. Dlatego zaleca się,

174 974 by cząstki sproszkowanego środka leczniczego były umieszczone pomiędzy dwiema przerywalnymi membranami przebiegającymi w poprzek wnętrza dyszy.

Jedna z dwóch membran pomocniczych, a w zasadzie obydwie mogą tworzyć główną przerywalną membranę, której pęknięcie inicjuje przepływ gazu. Alternatywnie, membrana taka może być umieszczona powyżej lub poniżej głównej przerywalnej membrany, w dowolnej dogodnej pozycji wzdłuż dyszy.

Membrana główna i membrany pomocnicze mogą być na stałe umocowane w jednorazowej strzykawce bądź w jednorazowej części strzykawki, albo też mogą być umocowane brzegami pomiędzy łączonymi częściami dyszy, na przykład pomiędzy skręcanymi odcinkami.

Zaleca się, by krawędzie membran były szczelnie złączone bezpośrednio wzdłuż ich krawędzi, tak by utworzyć wspólną torebkę albo kapsułkę zawierającą cząstki, albo też pośrednio, na przykład przez szczelne umocowanie do przeciwległych osiowych stron umieszczonego między nimi pierścienia. W obydwu przypadkach krawędzie uszczelnionej kapsułki można zacisnąć między oddzielnymi częściami dyszy.

Saszetka, kapsułka bądź inna uszczelniona jednostka może obejmować trzy bądź więcej membran w celu zapewnienia licznych oddzielnych przedziałów zawierających różne sproszkowane środki lecznicze, które mają być wstrzyknięte razem, dla dostarczenia mieszanek leków, które w innym przypadku mogłyby reagować ze sobą niekorzystnie nawet na sucho. Jednostka taka może być używana jako jałowy zestaw i może zawierać ściśle określoną dawkę lekarstwa. Umieszczając ją tak, by pękła w momencie pęknięcia membrany, można zapewnić dostępność lekarstwa we właściwej dawce i dokładnie wtedy, gdy będzie potrzebne. Szczególną zaletą nowej techniki wstrzykiwania suchych sproszkowanych lekarstw jest to, że można zastosować ją do podawania stabilnych mieszanek lekarstw, które nie są stabilne, gdy zmiesza się je w roztworze.

Uszczelniona kapsułka zawiera wstępnie określoną dawkę lekarstwa i ważne jest, by zasadniczo całość tej dawki została dostarczona do skóry pacjenta. Dlatego też ważne jest, by praktycznie żadna cząstka nie została uwięziona pomiędzy membranami, przylegając do ich brzegów po pęknięciu. Z tego powodu przynajmniej jedna z membran powinna być trochę zmarszczona, by zapewnić oddzielenie wystarczające dla umieszczenia większości cząstek promieniowo do wewnątrz w stosunku do krawędzi membran.

Można by oczekiwać, ze im bliżej skóry pacjenta położona jest dysza, tym większa będzie głębokość przenikania cząstek. Choć jest to prawdą przy zmniejszaniu odległości od kilkudziesięciu milimetrów, to jednak doświadczenia wykazują, że istnieje pewna optymalna odległość dla maksymalnego przenikania, która zmniejsza się przy dalszym przybliżaniu dyszy do skóry, prawdopodobnie z powodu odbicia fali uderzeniowej, nakładającej się na powierzchnię kontaktu.

Jest więc pożądane zapewnienie dystansownika przy dolnym, wylotowym końcu dyszy w celu zapewnienia bezwzględnego oddzielenia dyszy od skóry pacjenta o odstęp 35 mm, najlepiej od 5 do 15 mm. Innym pożądanym efektem zapewnienia takiego oddzielenia dyszy od skóry pacjenta jest umożliwienie strumieniowi opuszczającemu dyszę rozprężenie się promieniowo na zewnątrz i w konsekwencji spowodowanie uderzenia cząstek o powierzchnię skóry pacjenta, znacznie większą od pola powierzchni przekroju dyszy. Na przykład, jeśli dysza przy dolnym końcu ma otwór wylotowy o średnicy około 2,5 mm, to pożądany rozrzut strumienia spowoduje jego uderzenie zasadniczo jednolicie na powierzchnię skóry pacjenta o średnicy rzędu 20-30 mm. W konsekwencji zaleca się, by dystansownik stanowił rurkowatą obręcz wystarczająco szeroką i o takim kształcie, by nie zapobiegał w trakcie użytku rozprężaniu opuszczającego wylot dyszy strumienia porwanych przez gaz cząstek zawierających lekarstwo na powierzchni o polu przynajmniej pięć, a korzystnie przynajmniej dziesięć razy większym od pola powierzchni wylotu na poziomie dolnego końca tarczy, to jest tam, gdzie tarcza w trakcie użytku będzie uciskać skórę pacjenta.

Dystansownik może być skojarzony z tłumikiem wygaszającym dźwięk, takim jak wata. Perforowany dystansownik może zapewnić odpowiedni efekt wytłaczający. Zaleca się, by rurkowata tarcza zapewniająca oddzielenie nie była perforowana i aby tłumik był umieszczony w pierścieniowatej przestrzeni wewnątrz lufy otaczającej dyszę w celu przejęcia fali ude374 974 rzeniowej odbitej od skóry pacjenta poprzez tarczę dystansownika. Tłumik może mieć konstrukcję labiryntową i zapewnić np. krętą drogę pomiędzy nakładającymi się pierścieniowatymi kołnierzami przebiegającymi promieniowo na zewnątrz od powierzchni dyszy i promieniowo do wewnątrz od lufy, przy czym droga ta prowadziłaby do przynajmniej jednego wylotu do atmosfery przez ściankę lufy. Okazało się to wyjątkowo skuteczne w tłumieniu odgłosu, który wytwarza się, gdy pęka przepona i fala uderzeniowa opuszcza dyszę, przenosząc cząstki w styczność ze skórą pacjenta.

Wstępne doświadczenia potwierdziły skuteczność strzykawki według wynalazku, zwłaszcza w zakresie przezskómym zastrzyków ze sproszkowanych leków. Model teoretyczny zakłada, że skóra zachowuje się jako ośrodek oporu bardzo podobny do wody. A zatem, przy niskich wartościach liczby Reynoldsa opór stosuje się do prawa Stokesa, ale przy wyższych wartościach liczby Reynoldsa współczynnik oporu jest stały. Dowód na takie zachowanie się oporu na gładkiej sferze w jednorodnym ośrodku, takim jak woda, podany jest w „Mechanice Płynów” B. S. Masseya (Van Nostrand). Obliczenia wykazują, ze odpowiednie przenikanie, na przykład pomiędzy 100 a 500 mm pod skórą możliwe jest przy zastosowaniu cząstek sproszkowanego leku, które nie są na tyle duże, by uszkodzić komórki skóry, przy użyciu prędkości gazu np. 1 do 8 machów, najlepiej 1 do 3 machy, które stosunkowo łatwo uzyskać w trakcie pękania przerywalnej membrany. Przenikanie zależy od rozmiaru cząstek, to znaczy od nominalnej średnicy cząstek przy załozeniu, że cząstki są w zasadzie kuliste, od gęstości cząstek, początkowej prędkości przy uderzeniu w skórę, a także od gęstości i lepkości kinematycznej skóry. Różne głębokości przenikania są uzależnione od tkanki, np. naskórka bądź mięśnia, do której mają być dostarczone cząstki, w celu uzyskania optymalnego efektu leczniczego, toteż należy odpowiednio dobierać parametry określające przenikanie.

Ponizszy przykład objaśnia użyteczność bezigłowej strzykawki według wynalazku.

Przykład. Osiem zdrowych, białych samców szczura (Wistar, masa śr.: 250 g) znieczulono zastrzykiem z 0,25 ml Sagatalu (sól sodowa pentatolu barbitalu, 60 mg/ml). Futerko każdego usunięto w okolicy brzusznej przy użyciu dostępnego w sprzedazy kremu depilacyjnego (Immac). Zwierzętom 1 do 4 wstrzyknięto następnie 0,1 mg insuliny bydlęcej (postać sproszkowana, Sigma) przy użyciu strzykawki bezigłowej według wynalazku, takiej jak przedstawiona na fig. 1. Zwierzętom 5 i 6 wstrzyknięto 1 mg insuliny bydlęcej (postać sproszkowana) w identycznych warunkach. Średni wymiar cząstki insuliny wynosił ok. 10 gm, a prędkość podawania wynosiła 750 m/s. Dla porównania, zwierzętom 7 i 8 wstrzyknięto 0,1 mg insuliny rozpuszczonej w 0,9% NaCl, przy użyciu konwencjonalnej strzykawki, przez igłę.

Przed zastrzykiem (w celach kontrolnych) od każdego ze zwierząt użytych w doświadczeniu pobrano próbkę krwi, a następnie zrobiono to cztery godziny po zastrzyku. W każdym przypadku pobrano 3 krople krwi (około 50 gl) z ogona zwierzęcia i zmieszano z 2 gl heparyny, by zapobiec krzepnięciu. Mieszaninę tę zmieszano następnie z 100 gl 6%o kwasu nadchlorowego, by wstrzymać metabolizm glukozy. Mieszaninę odwirowano, a w supernatancie określono stężenie glukozy.

Poziomy glukozy (BGL) dla zwierząt 1 do 6 podano w poniższej tabeli:

Zwierzę	BGL (mM)
0 godz.	4 godz.
1	5,30	2,22
2	5,40	1,29
3	7,22	1,51
4	5,64	2,87
5	5,07	0,91
6	5,36	2,63

174 974

Wyniki zwierząt 7 i 8 wykazały wartości BGL 2,2-3,3 mM i 2,0-2,4 mM po, odpowiednio, 1 i 2 godzinach. Z rezultatów tych wynika, iz insulina została podana zastrzykiem bezigłowym w ilościach wystarczających do wytworzenia znaczącego efektu terapeutycznego oraz że poziom tego efektu terapeutycznego wydaje się być porównywalny z wynikiem uzyskanym po konwencjonalnym zastrzyku wykonanym strzykawką z igłą. Porównanie tych wyników po 4 godzinach z innymi wynikami obrazuje, że zmniejszenie ciśnienia roboczego (z 65 barów do 40 barów) i zmniejszenie· ładunku insuliny ( z 1,0 mg do 0,1 mg) nie daje znaczących różnic w BGL. Jest to niezwykle ważne z trzech względów:

- po pierwsze, zmniejszenie ciśnienia roboczego zmniejsza wymagania strukturalne dla ewentualnego projektu urządzeń klinicznych masowej produkcji;

- po drugie, zmniejszenie ciśnienia roboczego zapewnia, eliminację wszelkich niepożądanych efektów, które mogłyby wystąpić w skórze; zaś

- po trzecie, zmniejszenie ładunku lekarstwa udowadnia, że ten sposób podawania jest wysoce wydajny, zapewniając wystarczalność biologicznej dostępności związanej z tą techniką podawania.

W pierwszym przykładzie zastosowania sposobu według wynalazku, cząstki insuliny o nominalnej średnicy 10 gm wstrzykiwano z początkową prędkością 750 m/s do skóry. Zakładając, że cząstki insuliny mają gęstość bliską gęstości skóry, tj. około 1, oraz że kinematyczna lepkość skóry równa jest z założenia lepkości wody przy 10^_6m²/s, to głębokość przenikania cząstek wewnątrz skóry wynosi około 200 gm. Aby uzyskać większą przenikalność, można zwiększyć rozmiar cząstek do 20 mm, a prędkość początkową do 1500 m/s, w którym to przypadku głębokość przenikania wzrośnie do około 480 gm.

W drugim przykładzie zastosowania sposobu według wynalazku, nie do zastrzyków przezskómych, ale do genetycznej transformacji komórek, na przykład do wstrzyknięcia wolframowych cząstek nośnikowych pokrytych DNA do komórek kukurydzy, porównywalne przenikanie do tkanki wymagałoby zmniejszenia rozmiarów cząstek, aby umożliwić zwiększenie ich gęstości. A zatem, jeżeli takie pokryte cząstki o nominalnej średnicy 1 gm i gęstości rzędu 20 wstrzyknie się do komórek kukurydzy z prędkością 500 m/s, to głębokość przenikania wynosi około 200 gm. Ogólnie, nowy sposób wstrzykiwania do wykonywania zastrzyków śródskómych ze sproszkowanego lekarstwa może być stosowany do cząstek o wymiarze pomiędzy 0,1 a 250gm, korzystnie pomiędzy 1 a 50 gm, a najkorzystniej pomiędzy 10 a 20 gm. Cząstki zwykle mają gęstość w zakresie pomiędzy 0,1 a 25 g/cm³, ale dla wykonywania zastrzyków przezskómych ze sproszkowanych lekarstw, powinny mieć gęstość w zakresie pomiędzy 0,5 a 2,0 g/cm.3, a najkorzystniej zasadniczo 1,0 g/cm . Prędkości wstrzykiwania mogą wynosić od 200 do 2500 (albo nawet do 3000 i więcej) m/s, jednakże dla przezskómych zastrzyków z leków, prędkość ta powinna wynosić pomiędzy 500 a 1500 m/s, a najkorzystniej pomiędzy 750 a 1000 m/s.

Sproszkowany środek terapeutyczny jest zwykle zmielony i przesiany dla uzyskania odpowiedniej średnicy. Alternatywnie cząstki mogą być drobnymi kulistymi osłonkami o średnicy na przykład do 100 gm, w których mogą być zawarte stałe bądź płynne leki. Jeżeli osłonka taka ma sterowalną przepuszczalność, to może to stanowić dodatkowy sposób powolnego uwalniania lekarstwa po jego dostarczeniu. Konieczne może być wprowadzenie do cząstek zasadniczo obojętnego nośnika dla uzyskania odpowiedniego przenikania, zwłaszcza jeżeli środek terapeutyczny działa silnie albo ma niewielką gęstość. Nośnik można zmieszać ze środkiem terapeutycznym albo tez można zastosować osłonki powlekające. Wymagana dawka zależeć będzie od ilości i stężenia środka terapeutycznego oraz od liczby cząstek w jednym wstrzyknięciu.

Innym aspektem osiągania odpowiednich parametrów przenikania cząstek w sposobie według wynalazku jest dobór wymiarów, masy i początkowej prędkości cząstek, aby nadać im gęstość momentu pędu, to jest moment pędu cząstki podzielony przez pole powierzchni przedniej cząstki, w zakresie od 2 do 10, a korzystnie od 4 do 7 kg/s/m. Pożądane jest sterowanie gęstością momentu pędu, ażeby osiągnąć kontrolowane, maleinione od rodzaju tkanki podawanie. W pierwszym wspomnianym powyżej przykładzie stosowania sposobu, w którym wstrzykuje się z prędkością 750 m/s sproszkowaną insulinę o wymiarach cząstek 10 gm, gę174 974 stość momentu pędu wynosi 5 kg/s/m. W drugim przykładzie, dotyczącym wstrzykiwania pokrytych DNA wolframowych cząstek nośnikowych do komórek kukurydzy, cząstki o nominalnej średnicy 1 pm i prędkości 500 m/s mają gęstość momentu pędu 6-7 kg/s/m.

Cechą charakterystyczną sposobu uruchamiania strzykawki według wynalazku jest to, ze można dokładnie sterować głębokością przenikania, zapewniając tym samym swoiste dostarczanie do pożądanego miejsca. A zatem, przykładowo można wybrać przenikanie jako mniejsze niż 1 mm dla środka aktywnego śródskómie, 1-2 mm dla środka aktywnego podskórnie oraz 10 mm lub więcej dla środka aktywnego przy podaniu domięśniowym. Odpowiednio można dobrać również sam środek terapeutyczny. Przykładami środków terapeutycznych, które można zastosować, są wirusy i białka do celów immunizacy_jnych, środki przeciwbólowe takie jak ibuprofen, hormony takie jak ludzki hormon wzrostu oraz leki takie jak insulina czy kalcytonina. Środek terapeutyczny można podawać bez żadnego nośnika, rozpuszczalnika bądź też innego czynnika zwiększającego gęstość. W pewnych wypadkach, np. ażeby zapewnić cząstki o określonym rozmiarze zawierające wysoce aktywny środek terapeutyczny można zastosować jakiś nośnik, jednak jego ilość będzie zwykle o wiele mniejsza niż w konwencjonalnych mieszankach farmaceutycznych, np. mniej niż 75%, a często mniej niż 50% objętości cząstek. Insulinę i kalcytoninę na przykład zwykle będzie się podawać podskórnie. HGH (ludzki hormon wzrostu) można podawać podskórnie albo, rzadziej, domięśniowo. Immunogeny wirusowego zapalenia wątroby A, zapalenia opon mózgowych oraz BCG można podawać domięśniowo, podskórnie i śródskórnie.

174 974

.5

174 974

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Strzykawka bezigłowa do przezskórnego wstrzykiwania cząstek sproszkowanego środka terapeutycznego, zawierająca rurkowatą dyszę, nad którą znajduje się kapsułka z cząstkami sproszkowanego środka terapeutycznego oraz zespół napędzający z członem uruchamiającym, który po uruchomieniu dostarcza te cząstki poprzez dyszę z kapsułki, znamienna tym, że zespół napędzający składa się ze zbiornika (11), (48) ze sprężonym gazem, umieszczonego wewnątrz górnej cylindrycznej części (10) i z mechanizmu otwierającego do otwierania tego zbiornika (11), (48) dla uwolnienia sprężonego gazu, przy czym poniżej tego mechanizmu otwierającego znajduje się ciśnieniowa komora (25), zamknięta wewnątrz dolnej cylindrycznej części (24), zaś kapsułka (28) jest umieszczona szczelnie pomiędzy tą ciśnieniową komorą (25) a dysza (26).
2. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że dysza (26) ma górną zbieżną sekcję (35), która jest połączona z sekcją kanałową (37) dyszy (26) za pomocą przewężenia (36).
3. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że kapsułka (28) jest zamknięta dwiema przerywanymi membranami (33, 34).
4. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, ze mechanizm otwierający zawiera nurnikowy tłok (16), mający na dolnym końcu głowicę (18), umieszczoną ślizgowo wewnątrz kołnierza (15), zamykającego od spodu górną cylindryczną część (10) i uszczelnioną względem tego kołnierza (15) za pomocą pierścienia (23), zaś na górnym końcu mający przycisk (21).
5. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że mechanizm otwierający zawiera parę ramion (51), wystających ku dołowi po obydwu stronach górnej cylindrycznej części (10) i zamontowanych w sąsiedztwie swych dolnych zakończeń przegubowo na sworzniach (52) względem górnej cylindrycznej części (10), zaś w sąsiedztwie swych górnych zakończeń zamontowanych przegubowo na sworzniu (53) względem dźwigni (54) mającej krzywkowy nosek (55), kontaktujący się z górnym zakończeniem zbiornika (48), przy czym szyjka (47) tego zbiornika (48) jest umieszczona ślizgowo w gnieździe (45), zamykającym od spodu górną cylindryczną część (10) i mającym skierowany w górę przelotowy występ (49), wyposażony w kanał (50) otwierający się do komory (25).
6. Strzykawka według zastrz. 2, znamienna tym, że sekcja kanałowa (37) dyszy (26) ma kształt cylindryczny.
7. Strzykawka według zastrz. 2, znamienna tym, że sekcja kanałowa (37) dyszy (26) ma kształt rozbieżny.
8. Strzykawka według zastrz. 2, znamienna tym, że poniżej sekcji kanałowej (37) dyszy (26) znajduje się tarcza (38), która otacza i wystaje poza dolny koniec dyszy (26).
9. Strzykawka według zastrz. 8, znamienna tym, że w pierścieniowej przestrzeni pomiędzy tarczą (38) a zbiezną sekcją (35) znajduje się tłumik (39).
10. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że zbiornik (11) ze sprężonym gazem zawiera hel.
11. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, ze kapsułka (28) zawiera cząstki sproszkowanego środka terapeutycznego, mające rozmiar w zakresie 0,1 do 250 pm oraz gęstość w zakresie od 0,1 do 25 g/cm³.
12. Strzykawka według zastrz. 11, znamienna tym, że zakres rozmiarów cząstek wynosi od 1 do 50 pm.
13. Strzykawka według zastrz. 12, znamienna tym, że rozmiar cząstek wynosi co najmniej 10 pm.
14. Strzykawka według zastrz. 12, znamienna tym, że zakres rozmiarów cząstek wynosi od 10 do 20 pm.

174 974
15. Strzykawka według zastrz. 11, znamienna tym, że zakres gęstości cząstek wynosi od 0,5 do 2,0 g/cm³.
16. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że kapsułka (28) zawiera cząstki środka terapeutycznego z najwyżej niewielką ilością objętościową nośnika bądź rozpuszczalnika.
17. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że kapsułka (28) zawiera sproszkowaną stabilną mieszaninę lekarstw, które są niestabilne po zmieszaniu w stanie wilgotnym, zwłaszcza insulinę.