PL198129B1

PL198129B1 - Strzykawka bezigłowa

Info

Publication number: PL198129B1
Application number: PL357570A
Authority: PL
Inventors: Patrick Alexandre; Patrick Cognot; Joel Lafforgue; Denis Roller
Original assignee: Crossject
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2001-03-27
Publication date: 2008-05-30
Also published as: FR2807946A1; RU2002130824A; IS6564A; DK1278565T3; BR0110177B1; JP3764389B2; BR0110177A; CA2406560A1; WO2001078810A1; US20080214997A1; NO20025036L; CZ20023478A3; HK1056697A1; NO334715B1; JP2003534839A; MXPA02010078A; EP1278565B1; RU2237496C2; AU4664901A; AU774913B2

Abstract

1. Strzykawka bezig lowa zawieraj aca, kolej- no, generator gazu pirotechnicznego, co naj- mniej jeden t lok, zbiornik p lynnego sk ladnika aktywnego i dysz e wytryskow a, znamienna tym, ze generator gazu pirotechnicznego (2) zawiera ladunek pirotechniczny (6) utworzony z mieszaniny dwóch prochów: pierwszego pro- chu i drugiego prochu. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest strzykawka bezigłowa. Należy ona do typu strzykawek jednorazowych, wstępnie napełnianych, działających z generatorem gazu. Jest stosowana do wykonywania zastrzyków śródskórnych, podskórnych i domięśniowych z płynnego składnika aktywnego, stosowanego terapeutycznie w medycynie lub weterynarii.

Dla strzykawek według wynalazku, płynny składnik aktywny stanowi płyn mniej lub bardziej lepki lub mieszaninę płynu lub żel. Składnik aktywny może być ciałem stałym rozpuszczonym w rozpuszczalniku odpowiednim dla zastrzyku. Może on być również sproszkowanym ciałem stałym w postaci zawiesiny mniej lub bardziej skoncentrowanej w odpowiednim płynie. Granulometria składnika aktywnego powinna być zgodna ze średnicami przewodów dla uniknięcia zatkania ich.

Okazało się, że w dziedzinie strzykawek bezigłowych do wstrzykiwania płynnego składnika aktywnego żadne rozwiązanie znane ze stanu techniki nie stosuje się do generatora gazu pirotechnicznego wykorzystującego mieszaninę dwóch prochów. Natomiast znane jest wykorzystywanie prostego ładunku pirotechnicznego dla tego typu strzykawek i stanowi ono przedmiot kilku patentów. Tytułem przykładu, można wymienić opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 322,244 ujawniający bezigłowy wtryskiwacz podskórny działający przy wykorzystaniu ślepego naboju. Płyn do wstrzykiwania umieszczony tak, że styka się z nabojem, jest wyrzucany z wtryskiwacza pod wpływem ciśnienia wytworzonego przez gazy spalinowe.

Inny opis zgłoszeniowy nr WO 98/31409 opisuje układ wtryskiwacza podskórnego działającego przy wykorzystaniu ładunku pirotechnicznego utworzonego z materiału wybuchowego, przykładowo prochu. Charakterystyki tego wtryskiwacza wskazują, że jest on pomyślany tak, aby rozwiązać problemy kinetyki wstrzykiwania płynnego składnika aktywnego, ale nie zajmuje się charakterystykami mieszanki pirotechnicznej. Przedstawia określoną konstrukcję, zwłaszcza dodatkowej komory rozprężania gazów wypełniającej się przy wybuchu. Ładunek pirotechniczny, który znajduje się w bezpośredniej bliskości płynnego składnika aktywnego, działa bezpośrednio i natychmiastowo na ten składnik, nadając mu bardzo dużą prędkość początkową, podczas gdy gazy wypełniają komorę główną i komorę dodatkową. Ciśnienie wywierane na składnik aktywny zmniejsza się do poziomu prawie stałego, wystarczającego do tego, aby płyn wniknął w skórę pacjenta. Komora dodatkowa umożliwia regulowanie tego ciśnienia.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2,704,542 zajmuje się sposobem wstrzykiwania płynu poprzez wyrzut tego płynu. Ten sposób nie stosuje specjalnego ładunku pirotechnicznego, ale stosuje urządzenie przeznaczone do ustalania profili ciśnienia. W konkretnym przypadku, sposób stosowany dla uzyskania tego celu polega na dwustopniowym ślizganiu się tłoka składającego się z dwu części utworzonych przez cylinder środkowy o małym przekroju poprzecznym, który jest umieszczony w wydrążonym cylindrze. Wytworzone ciśnienie powoduje najpierw przesunięcie o małej amplitudzie cylindra środkowego celem przekazania krótkiego, ale bardzo mocnego impulsu na wypychany płyn, a następnie zespół tłoka przesuwa się kontynuując wypychanie płynu, przy ciśnieniu zapewniającym dobrą penetrację, to znaczy wnikanie płynu do danego miejsca skóry lub mięśnia pacjenta.

Celem strzykawki bezigłowej według wynalazku jest wprowadzenie poprzez skórę pacjenta całości płynnego składnika aktywnego nie powodując przy tym straty płynu ze względu na zbyt małą prędkość, ponieważ takie straty okazałyby się szkodliwe dla pacjenta z uwagi na podanie mu małej dawki.

Strzykawka bezigłowa zawierająca, kolejno, generator gazu pirotechnicznego, co najmniej jeden tłok, zbiornik płynnego składnika aktywnego i dyszę wytryskową, według wynalazku charakteryzuje się tym, że generator gazu pirotechnicznego zawiera ładunek pirotechniczny utworzony z mieszaniny dwóch prochów: pierwszego prochu i drugiego prochu.

Korzystnie, pierwszy proch ma żywość dynamiczną większą od 8 (MPa-s)¹.

Korzystnie, drugi proch ma żywość dynamiczną mniejszą od 16 (Mpa-s)¹ i która jest zawsze mniejsza od żywości dynamicznej pierwszego prochu.

Korzystnie, co najmniej jeden z dwóch prochów jest wykonany na bazie nitrocelulozy, której udział wagowy jest zawarty pomiędzy 0,45 i 0,99.

Korzystnie, każdy proch, który jest wykonany na bazie nitrocelulozy, zawiera także nitroglicerynę.

Korzystnie, pierwszy proch jest wybrany spośród prochów porowatych.

Korzystnie, pierwszy proch ma grubość spalania mniejszą lub równą 0,5 mm.

PL 198 129 B1

Korzystnie, pierwszy proch ma czas spalania mniejszy od 6 ms.

Korzystnie, drugi proch ma grubość spalania zawartą pomiędzy 0,1 mm i 1 mm.

Korzystnie, drugi proch ma czas spalania większy od 4 ms, który jest zawsze większy od czasu spalania pierwszego prochu.

Korzystnie, masa całkowita dwóch prochów jest mniejsza od 100 mg.

Korzystnie, stosunek masy pierwszego prochu do masy całkowitej dwóch prochów jest większy od 0,1.

Korzystnie, funkcja kształtu drugiego prochu jest rosnąca.

Korzystnie, funkcja kształtu drugiego prochu jest prawie stała.

Korzystnie, generator gazu pirotechnicznego zawiera urządzenie pobudzające ładunek pirotechniczny wykorzystujące urządzenie uderzające i spłonkę.

Rozwiązanie według wynalazku zapewnia utrzymywanie odpowiedniej wartości ciśnienia płynu w funkcji czasu, na wylocie dyszy, polegające na wykorzystaniu ładunku pirotechnicznego utworzonego z mieszaniny dwóch prochów, jednego zwanego „szybkopalnym” i drugiego zwanego „wolnopalnym”. Charakterystyki wielkościowe i chemiczne tych dwóch prochów są uwarunkowane geometrią i wymiarami strzykawek, jak również układem wtrysku, a w tym zbiornika płynnego składnika aktywnego, ewentualnie tłoka pchającego składnik aktywny i dyszy zawierającej otwory wytryskowe.

Proch szybkopalny, gdy zostanie zapalony, to ma jako zasadnicze zadanie nadać prawie natychmiast płynnemu składnikowi aktywnemu taki poziom ciśnienia, że uzyskuje on natychmiast prędkość kilkuset metrów na sekundę, co pozwoli mu wniknąć w skórę pacjenta podczas wytrysku ze strzykawki. Proch wolnopalny, który zostaje zapalony jednocześnie, zapewnia podczas całego trwania zastrzyku wprowadzenie składnika pod minimalnym ciśnieniem, wystarczającym do wprowadzania go przez otwór w skórze utworzony poprzez działanie prochu szybkopalnego. Określenia proch „szybkopalny” i proch „wolnopalny” będą wyjaśnione w dalszej części opisu.

Strzykawki bezigłowe, według wynalazku, umożliwiają, przy zachowaniu ich geometrii i ich małych rozmiarów, wykonanie pewnego i właściwego zastrzyku, w przeciwieństwie do urządzeń wtryskowych znanych ze stanu techniki, w których optymalizacja profilu ciśnienia jest realizowana przez modyfikację konstrukcji samego urządzenia polegającej na dokładaniu dodatkowych komór lub dodatkowej objętości, zwiększając przez to rozmiary i sprawiając, ze mechanizm działania staje się bardziej złożony.

Ponadto, jaka by nie była konfiguracja strzykawki, która może być narzucona wymaganiami dotyczącymi rodzaju zastrzyku, to zawsze jest możliwe określenie mieszaniny prochów, która zapewni wykonanie zastrzyku o zadowalającej jakości, bez konieczności modyfikacji strzykawki. Płynny składnik aktywny może znajdować się w mniejszej lub większej ilości, w postaci mniej lub bardziej lepkiej, w strzykawce o konstrukcji liniowej lub konstrukcji zwartej. Mieszanina prochów zostanie określona z uwzględnieniem wszystkich tych ograniczeń.

Strzykawki bezigłowe, według wynalazku, zapewniają wykonanie właściwego i pewnego zastrzyku oraz zapewniają bardzo dużą elastyczność użytkowania poprzez dużą zmienność kompozycji pirotechnicznych, które mogą tworzyć mieszaninę i to bez dodatkowego zwiększenia rozmiarów strzykawki.

Proch charakteryzuje z jednej strony skład chemiczny, a z drugiej strony geometria. Skład chemiczny łączy wszystkie składniki prochu, do których trzeba dodać współczynnik wagowy odpowiadający udziałowi wagowemu danego składnika. Geometria prochu odnosi się do geometrii każdego ziarna tworzącego go. Ziarno jest określone przez swój kształt, wymiary i liczbę otworów, które posiada, przy czym te otwory pozwalają określić grubość spalania, wyjaśnioną dokładniej w dalszej części opisu.

Jeśli stwierdzono, że ładunek pirotechniczny jest utworzony przez mieszaninę pierwszego prochu i drugiego prochu, to oznacza, że te dwa prochy różnią się od siebie oraz że ta różnica dotyczy tylko jednego z parametrów wspomnianych powyżej. Inaczej mówiąc, dwa prochy mogą, na przykład, mieć taki sam skład chemiczny, ale mogą mieć ziarna różniące się nieco geometrią.

Korzystnie, ładunek pirotechniczny składa się z mieszaniny dwóch prochów luzem, to znaczy, że dwa prochy zawierają ziarna zmieszane losowo, bez określonego uporządkowania, zaś proch w rezultacie przyjmuje kształt pojemnika, w którym się znajduje, zachowując przy tym szczeliny pomiędzy ziarnami. Ale można również przyjąć, że co najmniej jeden z dwóch prochów ma określony kształt, jak na przykład, kształt wiązki włókien lub kształt pojedynczego ziarna o dużym rozmiarze, nawet w postaci zbrylonej.

PL 198 129 B1

W innym przykładzie wykonania wynalazku, ładunek pirotechniczny jest utworzony przez mieszaninę dwóch prochów, z których każdy ma postać zwartego bloku. Te bloki mogą albo stykać się w sposób ciągły jeden z drugim, albo mogą być zbrylone tak, aby tworzyć tylko jeden blok mający w środkowej części pierwszy proch, a w zewnętrznej części drugi proch lub na odwrót, zależnie od zapłonu.

Korzystnie, pierwszy proch ma żywość dynamiczną większą od 8 (MPa-s)¹. Korzystnie, drugi proch ma żywość dynamiczną mniejszą od 16 (MPa-s)i i która jest zawsze mniejsza od żywości dynamicznej pierwszego prochu.

W tym przypadku chodzi o wartość żywości dynamicznej ziarna prochu, w połowie spalania. Żywość dynamiczna jest parametrem, który określa żywość prochu w czasie całego spalania.

Jest ona określona wzorem:

L (z) = 1/P - 1/Pmax - (dP)/dt gdzie P jest ciśnieniem chwilowym odpowiadającym stanowi wyprzedzenia z.

Pmax jest maksymalnym uzyskanym ciśnieniem. dP/dt jest pochodną ciśnienia w funkcji czasu dt z = P/Pmax

Warunki, w których zostały uzyskane wartości żywości dynamicznej są następujące:

- chodzi o wartość żywości dynamicznej w połowie spalania, to znaczy wartość odpowiadającą z = 0,5,

- wartości zostały uzyskane w czasie strzelania w komorze manometrycznej przy objętości komory ^27,8 cm^3,

- gęstość ładunku wynosi 0,036 g/cmr³,

- masa prochu wynosi 1 g.

Dla strzykawek bezigłowych, według wynalazku, ładunek pirotechniczny jest utworzony przez mieszaninę prochu o żywości podwyższonej i prochu o żywości obniżonej, stąd określenie „proch szybkopalny” i „proch wolnopalny”. Proch o żywości podwyższonej zapewnia szybki wzrost ciśnienia w czasie rzędu 1 ms, podczas gdy proch o żywości niskiej zapewnia kontynuację wytwarzania gazu podczas zastrzyku, aby skompensować obniżanie ciśnienia spowodowane zwiększaniem objętości komory spalania na skutek przesuwania tłoka i aby skompensować również straty cieplne w ściankach, podczas 4 do 8 ms. Stosowanie dwóch prochów o różnych żywościach pociąga za sobą zmniejszenie maksymalnego ciśnienia pracy, co pozwala na zmniejszenie wytrzymałości mechanicznej urządzenia, a więc i kosztów produkcji. Natomiast jeżeli ładunek pirotechniczny jest utworzony tylko z jednego prochu szybkopalnego, to profil ciśnienia w płynnym składniku aktywnym przypomina profil czystego rozprężania.

Aby ciśnienie końca wtrysku nie było mniejsze od ciśnienia progowego wtrysku, poniżej którego płyn nie wnika prawidłowo w tkanki, należy zwiększyć ciśnienie maksymalne, aby przesunąć w górę poprzedni profil tak, aby podczas całego czasu wykonywania zastrzyku ciśnienie wtrysku pozostawało zawsze większe od ciśnienia progowego. Stosując mieszaninę dwóch prochów o różnych żywościach, jest możliwe utrzymanie ciśnienia wtrysku powyżej wartości progowej bez potrzeby zwiększania ciśnienia maksymalnego.

Szybki przyrost ciśnienia na początku wykonywania zastrzyku jest konieczny dla zapewnienia dobrego wnikania składnika aktywnego w skórę, bez jego utraty.

Korzystnie, wypychanie ze strzykawki płynnego składnika aktywnego jest zapewnione za pomocą prostego tłoka, przenoszącego na płyn ciśnienie panujące w komorze rozprężania gazów. Ciśnienie to zmniejsza swoją wartość, ale zachowuje ogólny profil zmian w funkcji czasu. Mówiąc ogólnie, ładunek pirotechniczny można stosować do wielu typów tłoków biorących udział w wypychaniu płynnego składnika aktywnego, do ich kształtów, ich rodzaju jak również do geometrii dyszy i liczby znajdujących się w niej otworów. Oczywiście, jeden proch charakteryzuje się licznymi parametrami chemicznymi i strukturalnymi, zaś mieszanina dwóch prochów daje prawie nieograniczoną liczbę kombinacji odpowiadających wszystkim sytuacjom.

Korzystnie, co najmniej jeden z dwóch prochów jest wykonany na bazie nitrocelulozy, której udział wagowy jest zawarty pomiędzy 0,45 i 0,99. Udział wagowy jednego składnika jest określony stosunkiem masy tego składnika do masy całkowitej wszystkich składników. Korzystnie, udział wagowy nitrocelulozy jest zawarty pomiędzy 0,93 i 0,98.

Nitroceluloza ze względu na swoje specyficzne właściwości stanowi podstawowy składnik prochów stosowanych obecnie do strzelania kulami, nabojami artyleryjskimi lub różnymi pociskami z broni

PL 198 129 B1 lufowej. W pierwszym przykładzie wykonania wynalazku każdy proch, który jest wykonany na bazie nitrocelulozy zawiera także ester azotowy, jak na przykład nitroglicerynę. Korzystnie, dla prochów zawierających dwa składniki, udział wagowy nitrocelulozy jest zawarty pomiędzy 0,49 i 0,61, a udział wagowy nitrogliceryny jest zawarty pomiędzy 0,35 i 0,49. Korzystnie pierwszy proch jest wybrany spośród prochów porowatych. Korzystnie pierwszy proch, który jest porowaty zawiera nitrocelulozę, a udział wagowy nitrocelulozy jest zawarty pomiędzy 0,93 i 0,98. Proch wykonany na bazie nitrocelulozy staje się porowaty poprzez wprowadzenie, w fazie mieszania w procesie produkcji, soli takiej jak azotan potasu, która jest następnie usuwana przez rozpuszczanie. Kryształy azotanu potasu pozostające na powierzchni ziarna prochu, tworzą, pod wpływem zapłonu, gorące punkty. Porowata powierzchnia pozwala więc, między innymi, poprawić zapłon prochu.

Korzystnie, pierwszy proch ma grubość spalania mniejszą lub równą 0,5 mm. Grubość spalania odpowiada najmniejszemu wymiarowi ziarna prochu, w którym czoło spalania będzie się rozwijało, a następnie się zatrzyma, pozwalając w ten sposób na ustalenie czasu spalania ziarna. Ponieważ ziarno prochu spala się ze wszystkich stron jednocześnie, to grubość spalania odpowiada połowie jego najmniejszej grubości. Ta grubość spalania zależy od kształtu ziarna, jego wymiarów jak również liczby i położenia posiadanych otworów.

Ziarna tworzące prochy mogą być mieszane dla utworzenia ładunku pirotechnicznego odpowiadającego ładunkowi stosowanemu dla strzykawek bezigłowych według wynalazku i mogą przybierać rozmaite kształty. Mogą, na przykład, być jednorurkowe, wielorurkowe, kuliste, owalne, cylindryczne lub mieć postać płatków lub laseczek. Dla każdej geometrii grubość spalania jest parametrem, który da się doskonale zidentyfikować. Na przykład:

- dla ziarna kulistego, grubość spalania odpowiada promieniowi ziarna,

- dla ziarna cylindrycznego, o dużej długości, grubość spalania odpowiada promieniowi ziarna,

- dla ziarna jednorurkowego, grubość spalania odpowiada połowie grubości ziarna w kierunku promieniowym,

- dla ziarna wielorurkowego, w którym otwory są regularnie rozłożone, grubość spalania odpowiada połowie odległości pomiędzy dwoma kolejnymi otworami.

Jest szczególnie zalecane wybranie jako prochu szybkopalnego, prochu mającego małą grubość spalania. Korzystnie, proch szybkopalny jest porowaty i jest oparty na nitrocelulozie. Korzystnie, ma on grubość spalania równą 0,3 mm i ma postać płatków lub laseczek.

Korzystnie, pierwszy proch ma czas spalania krótszy od 6 milisekund. Jest to czas odpowiadający sytuacji rzeczywistej zaistniałej w strzykawce, gdzie występują następujące warunki:

- spalanie prochu następuje w komorze, której objętość końcowa wynosi 1,6 cm³,

- wypychanie płynu jest zapewnione przez element utworzony przez tłok.

Korzystnie, drugi proch ma grubość spalania zawartą pomiędzy 0,1 mm i 1 mm.

Korzystnie, drugi proch ma czas spalania dłuższy od 4 ms i który jest zawsze dłuższy od czasu spalania pierwszego prochu. Czas spalania drugiego prochu jest uzyskany w takich samych warunkach jak czas spalania pierwszego prochu. Czas spalania drugiego prochu powinien zawsze być dłuższy od czasu pierwszego prochu, ponieważ drugi proch jest zawarty w mieszaninie mającej na celu skompensowanie ubytku ciśnienia występującego podczas spalania samego pierwszego prochu.

Czasy spalania dwóch prochów są związane z rodzajem zastrzyku, a zwłaszcza, zależnością pomiędzy objętością składnika aktywnego do wstrzyknięcia i zasadniczymi charakterystykami dyszy takimi jak liczba kanałów wylotowych, ich rozłożenie i ich średnica. W korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, masa całkowita dwóch prochów jest mniejsza od 100 mg. To ograniczenie wynika, z jednej strony, zwłaszcza z wymagania, aby prędkość płynu uderzającego w skórę była zawarta pomiędzy 100 m/s i 200 m/s, a z drugiej strony, aby wymiary strzykawki bezigłowej sprawiały, że jest to przedmiot mały, lekki i wygodny w użyciu. Korzystnie, stosunek masy pierwszego prochu do masy całkowitej dwóch prochów będzie większy od 0,1. Chodzi o to, aby charakterystyki impulsu początkowego umożliwiły natychmiastowe nadanie bardzo dużej prędkości płynnemu składnikowi aktywnemu przy minimalnej ilości prochu, która nie może być mniejsza od 10% masy całkowitej prochu.

W pierwszym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, funkcja kształtu drugiego prochu jest wzrastająca. Funkcja kształtu prochu sprowadza się do funkcji kształtu ziarna go tworzącego zakładając, że wszystkie ziarna są identyczne. Funkcja kształtu ziarna jest określona przez stosunek S/So, gdzie So jest powierzchnią spalania początkowego ziarna, a S jest powierzchnią spalania w pewnym stanie zaawansowania tego spalania. Ta funkcja kształtu przekształca rozwój powierzchni spalania ziarna w funkcję czasu w ciągu spalania. Dla danego prochu im większa jest powierzchnia spalania,

PL 198 129 B1 tym większa jest ilość gazu uwolnionego w jednostce czasu i tym szybszy jest wzrost ciśnienia w zamkniętej objętości. Gdy tłok przemieszcza się na początku wtrysku i objętość komory spalania stopniowo wzrasta, to dla utrzymania w przybliżeniu stałej wartości ciśnienia w tej rosnącej objętości, jest pożądane użycie drugiego wolnopalnego prochu o wzrastającej funkcji kształtu.

W drugim korzystnym przykładzie wykonania wynalazku, funkcja kształtu drugiego prochu jest prawie stała. W pewnych warunkach, a zwłaszcza zależnie od rodzaju pierwszego prochu szybkopalnego, drugi proch wolnopalny mający stałą funkcję kształtu może wystarczyć. Funkcja kształtu zależy zasadniczo od geometrii ziarna prochu, ziarna drugiego prochu wolnopalnego powinny mieć korzystnie kształt wielorurkowy lub jednorurkowy, dla których funkcje kształtu są odpowiednio wzrastające i prawie stałe.

Korzystnie, prochy wielorurkowe będą miały trzy otwory siedem otworów lub dziewiętnaście otworów, zależnie od żądanego profilu ciśnienia.

Korzystnie, generator gazów pirotechnicznych zawiera urządzenie pobudzające ładunek pirotechniczny wykorzystujące urządzenie uderzające i spłonkę. Jest również możliwe stosowanie systemu pobudzającego, wykorzystującego kryształ piezoelektryczny lub iglicę.

Strzykawki bezigłowe według wynalazku mają tę zaletę, że zapewniają zadowalające wstrzyknięcie całości płynnego składnika aktywnego za pomocą prostego mechanizmu o zmniejszonym rozmiarze, nie specjalnych ani obróbki powodujących wzrost kosztów, ani głębokiej modyfikacji geometrii korpusu strzykawek.

Ponadto wielka zmienność składników pirotechnicznych, jakie mogą być wprowadzone do mieszanin, pozwala uzyskać wielką różnorodność profili ciśnienia, które można dostosować do wszystkich możliwych konfiguracji. Doskonałe opanowanie efektów uzyskanych przy spalaniu ładunku pirotechnicznego związane z systemem zapłonu, zapewnia strzykawkom bezigłowym, według wynalazku, wielką pewność i niezawodność.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok wzdłużnego przekroju osiowego strzykawki bezigłowej, według wynalazku, fig. 2 przedstawia typowy wykres zmian ciśnienia w płynie w funkcji czasu, uzyskany podczas spalania ładunku dwuskładnikowego w strzykawce, według wynalazku.

Nawiązując do fig. 1, strzykawka bezigłowa 1, według wynalazku, zawiera generator gazu pirotechnicznego 2, tłok 3, zbiornik płynnego składnika aktywnego 4 i dyszę wytryskową 5.

Generator pirotechniczny 2 gazu zawiera urządzenie pobudzające ładunek pirotechniczny 6 wykorzystujące urządzenie uderzające i spłonkę 7. Urządzenie uderzające, które jest wyzwalane przez przycisk 8 zawiera ściśniętą sprężynę 9 i wydłużony ciężarek 10 wyposażony w iglicę 11. Ciężarek 10 jest blokowany co najmniej przez jedną kulkę 12 zaklinowaną pomiędzy ciężarkiem 10 i wydrążonym korpusem cylindrycznym 13, w którym może się przesuwać ciężarek 10. Spłonka 7 i ładunek pirotechniczny 6, o kształcie w przybliżeniu cylindrycznym, są umieszczone w wydrążonym korpusie cylindrycznym 13, za ciężarkiem 10. Ładunek pirotechniczny 6 znajduje się w rozszerzonej komorze, o kształcie w przybliżeniu cylindrycznym, przy czym w jej części tylnej jest umieszczony tłok 3, zaś w części przedniej jest umieszczony zbiornik płynnego składnika aktywnego 4. Ta rozszerzona komora jest zamknięta na końcu przez dyszę wytryskową 5 wyposażoną w kilka kanałów umożliwiających wypływ składnika aktywnego na zewnątrz strzykawki 1. Te różne elementy składowe są tak ułożone, że stanowią jeden ciąg, gdzie ładunek pirotechniczny 6 styka się z tłokiem 3, który z kolei styka się z płynnym składnikiem aktywnym 4, który jest ograniczony przez dyszę wytryskową 5. Aby płynny składnik aktywny 4 nie wyciekał ze strzykawki 1, na dyszę 5 jest nałożony korek, zatykając jej kanały. Ten korek jest zdejmowany przed użyciem. Ładunek pirotechniczny 6 jest utworzony przez mieszaninę dwóch prochów luzem.

Działanie strzykawki bezigłowej 1, według wynalazku, przebiega w następujący sposób.

Użytkownik umieszcza strzykawkę bezigłową tak, aby dysza wytryskowa 5 opierała się o skórę pacjenta, któremu jest robiony zastrzyk.

Nacisk na przycisk 8 sprawia, że wydrążony korpus cylindryczny 13 przesuwa się tak, że jego część rozszerzona opiera się o kulkę 12. Kulka 12 opuszcza swoje gniazdo zwalniając ciężarek 10, mający z przodu iglicę 11, który na skutek działania sprężyny 9, która się rozpręża, jest gwałtownie przyspieszany w stronę spłonki 7. Reakcja spłonki 7 powoduje zapłon ładunku pirotechnicznego 6, który rozkłada się emitując gaz.

Nawiązując do fig. 2, szybko spalający się proch nadaje tłokowi 3 dużą prędkość początkową przesuwania tak, że płynnemu składnikowi aktywnemu 4 opuszczającemu dyszę 5 nadawana jest

PL 198 129 B1 natychmiast wystarczająco duża prędkość pozwalająca na wnikniecie w skórę. Wolno spalający się proch utrzymuje w płynnym składniku aktywnym 4 progowy poziom ciśnienia pozwalający na kontynuowanie zastrzyku, umożliwiając przenikanie czynnika poprzez skórę, gdy ta została już rozcięta. W ten sposób zastrzyk wykonuje się właściwie bez żadnej straty płynnego składnika aktywnego 4.

Poniższe przykłady ilustrują podstawowe charakterystyki wynalazku odnoszące się do ładunku pirotechnicznego 6.

P r z y k ł a d 1:

Poniższe tabele zbierają podstawowe charakterystyki dwóch prochów tworzących pierwszą mieszaninę.

Skład chemiczny

Proch szybkopalny

SKŁADNIKI	Udział wagowy w %
Nitroceluloza	93,0
Dinitrotoluen	2,0
Ftalan dibutylu	1,2
Difenyloamina	1,0
Grafit	0,5
Rozpuszczalnik resztkowy	0,2
Sól resztkowa	0,4
Wilgoć	1,2
Barwnik	Ślady

Proch wolnopalny

SKŁADNIKI	Udział wagowy w %
Nitroceluloza	95,0
Dodatki	5

I Charakterystyki strukturalne i parametry związane ze spalaniem

	Porowatość	Czas spalania (ms)	Żywość dynamiczna w połowie spalania (Mpa-s)³	Grubość spalania (mm)	Kształt ziarna	Funkcja kształtu
Proch Szybkopalny	TAK	0,8	24	0,2 - 0,5	Płatek	Malejąca
Proch Wolnopalny	NIE	3,1	11	0,22	Jedno- rurkowy	Prawie stała

Objętość płynnego składnika aktywnego do zastrzyku wynosi 0,5 ml. Ilości prochów są określone w funkcji charakterystyki dyszy, a zwłaszcza liczby kanałów wtrysku. Wielkości średnic podane poniżej odpowiadają średnicom równoważnym. Rzeczywiście, kanały są rowkami wzdłużnymi półcylindrycznymi, których rzeczywista średnica wynosi 350 um. Gdyby kanały miały kształt cylindryczny o identycznym przekroju, to średnica równoważna miałaby 250 um. Podane niżej średnice są więc średnicami równoważnymi.

Dysza 3-kanałowa o średnicy 250 um

Proch szybkopalny: 30 mg

Proch wolnopalny: 30 mg.

Dysza 6-kanałowa o średnicy 250 um

Proch szybkopalny: 31 mg

Proch wolnopalny: 25 mg.

Gdy liczba kanałów zmniejsza się, to czas trwania zastrzyku wydłuża się. Stosunek prochu wolnopalnego do prochu szybkopalnego powinien więc zwiększyć się, aby zachować wystarczające

PL 198 129 B1 ciśnienie na końcu wtrysku. Gdy czas trwania wtrysku wydłuża się, to masa całkowita prochu powinna się zwiększyć, aby ograniczyć wpływ strat cieplnych i ponadto skuteczność wstrzykiwania podana w % i głębokość wnikania płynu w skórę, będzie tym lepsza im jest mniejsza liczba kanałów, co zmierza w kierunku ograniczenia potrzebnej masy prochu.

W tym przykładzie, te ilości prochów odpowiadają minimalnym ładunkom, umożliwiając uzyskanie prawie 99% wnikania płynu w skórę, przy głębokości wnikania płynu w skórę od 12 do 15 mm, zmniejszając przy tym znacznie maksymalne ciśnienie płynu w strzykawce.

P r z y k ł a d 2:

Podstawowe charakterystyki dwóch prochów tworzących pierwszą mieszaninę są zestawione w poniższej tabeli.

Skład chemiczny

Proch szybkopalny

Proch wolnopalny

SKŁADNIKI	Udział wagowy w %
Nitroceluloza	95,0
Dodatki	5

II Charakterystyki strukturalne i parametry związane ze spalaniem

	Porowatość	Czas spalania ^(ms)	Żywość dynamiczna w połowie spalania (Mpa-s)'¹	Grubość spalania (mm)	Kształt ziarna	Funkcja kształtu
Proch Szybkopalny	TAK	0,8	24	0,2 - 0,5	Płatek	Malejąca
Proch Wolnopalny	NIE	6	6	0,51	Siedmiorur- kowy	Rosnąca

Dla dyszy 6-kanałowej o średnicy 250 um ilości prochów są następujące

Proch szybkopalny: 42,5 mg

Proch wolnopalny: 23,5 mg.

Te ilości prochów umożliwiają uzyskanie stopnia wnikania płynu przez skórę większego od 99%.

Poprzez przystosowanie ładunku pirotechnicznego do dyszy jest możliwe uzyskanie profilu ciśnienia w płynie w trzech fazach.

Faza początkowa wzrostu ciśnienia, która powinna być szybka, jest uzyskana za pomocą prochu szybkopalnego.

Stosowanie prochu mającego dużą grubość spalania pozwala w trakcie drugiej fazy skompensować, przez dodawanie gazu, obniżanie ciśnienia spowodowane, zwiększaniem objętości komory spalania i strat termicznych.

PL 198 129 B1

Na koniec, trzecia faza odpowiadająca rozprężaniu gazu spalania do końca zastrzyku, nie pogarsza jakości zastrzyku. Jest to nawet pożądane dla ograniczenia głębokości wnikania strumienia płynu w skórę.

Przy tak przygotowanym ładunku pirotechnicznym, wtryskuje się w dobrych warunkach 0,5 ml płynnego składnika aktywnego.

Strzykawka bezigłowa, według wynalazku, wyróżnia się tym, że działa wraz z generatorem gazu pirotechnicznego tworzącego ładunek pirotechniczny utworzony przez mieszaninę dwóch prochów, których podstawowym zadaniem jest wytworzenie, w funkcji czasu, ciśnienia płynnego składnika aktywnego na wylocie dyszy tak, aby w każdej fazie zastrzyk był wykonywany zgodnie z wymaganiami.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Strzykawka bbeigłowa zzwierającc, kolejno, ggnerator ggau piroteehniccneeg, co najmniej jeden tłok, zbiornik płynnego składnika aktywnego i dyszę wytryskową, znamienna tym, że generator gazu pirotechnicznego (2) zawiera ładunek pirotechniczny (6) utworzony z mieszaniny dwóch prochów: pierwszego prochu i drugiego prochu.
2. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy proch ma żywość dynamiczną większą od 8 (MPa-s)¹.
3. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że drugi proch ma żywość dynamiczną mniejszą od 16 (Mpa-s)1 i która jest zawsze mniejsza od żywości dynamicznej pierwszego prochu.
4. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że co najmniej jeden z dwóch prochów jest wykonany na bazie nitrocelulozy, której udział wagowy jest zawarty pomiędzy 0,45 i 0,99.
5. Strzykawka według zastrz. 4, znamienna tym, że każdy proch, który jest wykonany na bazie nitrocelulozy, zawiera także nitroglicerynę.
6. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwszy proch jest wybrany spośród prochów porowatych.
7. Strzykawka według zastrz. 6, znamienna tym, że pierwszy proch ma grubość spalania mniejszą lub równą 0,5 mm.
8. Strzykawka według zastrz. 6, znamienna tym, że pierwszy proch ma czas spalania mniejszy od 6 ms.
9. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że drugi proch ma grubość spalania zawartą pomiędzy 0,1 mm i 1 mm.
10. Strzykawka według zastrz. 9, znamienna tym, że drugi proch ma czas spalania większy od 4 ms, który jest zawsze większy od czasu spalania pierwszego prochu.
11. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że masa całkowita dwóch prochów jest mniejsza od 100 mg.
12. Strzykawka bezigłowa według zastrz. 2, znamienna tym, że stosunek masy pierwszego prochu do masy całkowitej dwóch prochów jest większy od 0,1.
13. Strzykawka według zastrz. 3, znamienna tym, że funkcja kształtu drugiego prochu jest rosnąca.
14. Strzykawka według zastrz. 3, znamienna tym, że funkcja kształtu drugiego prochu jest prawie stała.
15. Strzykawka według zastrz. 1, znamienna tym, że generator gazu pirotechnicznego (2) zawiera urządzenie pobudzające ładunek pirotechniczny (6) wykorzystujące urządzenie uderzające i spłonkę (7).