專利名稱：皮下注射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是通過(guò)產(chǎn)生一股能夠穿透皮膚的高壓噴流來(lái)將液體注射入組織。
皮下注射流體的系統(tǒng)包括-一個(gè)存儲(chǔ)待注射流體的藥物單元，其帶有一個(gè)第一區(qū)域和一個(gè)第二區(qū)域，所述第一區(qū)域是可被擠壓或可變形的，所述第二區(qū)域帶有至少一個(gè)孔，-一個(gè)至少部分藥物單元位于其中的爆炸室，所述爆炸室內(nèi)產(chǎn)生的壓力使所述藥物單元第一區(qū)域變形，-一個(gè)位于爆炸室內(nèi)部的可激活氣體發(fā)生器，當(dāng)被激活時(shí)，其在爆炸室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)壓力，-一個(gè)用于激活所述氣體發(fā)生器的激活元件其中所述爆炸室?guī)в幸粋€(gè)氣孔，其與帶有可變體積的自由體積室相連。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是藥物單元，其確保在進(jìn)入皮膚之前，流體藥物不會(huì)接觸藥物單元或注射系統(tǒng)的未消毒部分。
在醫(yī)藥領(lǐng)域，有無(wú)數(shù)種有目的分發(fā)藥物的方法。公知的藥物供給形式如藥片、糖衣丸、藥膏及類似形式。對(duì)于多種活性成分來(lái)說(shuō)，這些供給形式并不合適，因?yàn)樯砘钚猿煞衷谄淠茏兂苫钚郧耙呀到饬?。比如，在必須口服的藥片中，不得不?gòu)造藥劑，使其可抵抗侵襲性的胃酸，而在另一方面，其又須能夠被胃或腸壁再吸收以進(jìn)入血液循環(huán)。對(duì)于大量藥物，開發(fā)一種如藥片或糖衣丸這樣對(duì)病人友好的分發(fā)形式是不可能的。因此在這些情況下，必須直接將藥物引入人體組織或血管中的血液系統(tǒng)?，F(xiàn)在通常的做法是使用注射器來(lái)注射。在現(xiàn)有技術(shù)中公知這樣的注射裝置已有很長(zhǎng)時(shí)間了不通過(guò)使用使病人感到不舒服的空心針頭來(lái)操作注射裝置。不帶有空心針頭的注射系統(tǒng)采用一股噴流，其從一個(gè)孔口以高速噴出，能夠穿透皮膚和組織。這種注射顯著地減少了疼痛，并且可以由未經(jīng)過(guò)注射器使用培訓(xùn)的人員來(lái)操作。
采用穿透皮膚的藥物壓力噴流的注射系統(tǒng)在本申請(qǐng)中稱為皮下注射系統(tǒng)。皮下注射意味著包括皮內(nèi)、皮下和肌肉內(nèi)注射。
使用符合本發(fā)明的注射系統(tǒng)，所有可以以流體形式得到的藥物都可以注射。應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋如止痛藥(止痛劑)、胰島素及蛋白質(zhì)溶液。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液，尤其是人體蛋白質(zhì)溶液，特別發(fā)現(xiàn)通過(guò)高壓噴流方法，其可以被充分地分發(fā)而不會(huì)發(fā)生任何降解。
在50年代和60年代描述過(guò)無(wú)針頭注射系統(tǒng)。在美國(guó)專利說(shuō)明書2,322,244和3,335,722中描述了該裝置，其使用爆炸物來(lái)產(chǎn)生必需的高壓噴流?，F(xiàn)今的系統(tǒng)，如Vitajet Corporation公司的Vitajet，采用鋼彈簧來(lái)產(chǎn)生高壓噴流。Mediject Corporation也銷售一種采用類似方式操作的裝置。這些系統(tǒng)的缺點(diǎn)是用戶不得不進(jìn)行好幾步麻煩的操作步驟。首先，將注射的流體須引入注射裝置。然后，通過(guò)裝置部件之間的旋轉(zhuǎn)來(lái)加載鋼彈簧。尤其是對(duì)于病人或如喪失物理能力的許多糖尿病患者等人來(lái)說(shuō)，這些必需的操作步驟需要應(yīng)用極大的努力。前述使用爆炸的注射系統(tǒng)提供了該系統(tǒng)的另一種選擇，因?yàn)槭褂昧吮ㄎ锏哪芰?，不再需要?fù)雜的彈簧加載。在其過(guò)程中出現(xiàn)的對(duì)該系統(tǒng)的厭惡與衛(wèi)生和技術(shù)安全方面的嚴(yán)重不足有關(guān)。美國(guó)專利說(shuō)明書3,335,722揭示了爆炸物和藥物的交叉污染是該類結(jié)構(gòu)的一個(gè)特殊問(wèn)題。在美國(guó)專利中建議了一種設(shè)計(jì)，其中裝有藥物的容器和爆炸物彼此分開，并采用了一種特別的能量傳遞設(shè)計(jì)。在所描述的設(shè)計(jì)中，通過(guò)一個(gè)接觸棒來(lái)點(diǎn)燃爆炸物，比如在該情形中，接觸棒為步槍子彈。爆炸產(chǎn)生的氣體加速一個(gè)與第二活塞機(jī)械相連的活塞，第二活塞加速一個(gè)橡膠塞子，塞子再迫使藥物流體沿相反方向從孔中噴出。為防止燃燒氣體與藥物交叉污染，必需復(fù)雜的技術(shù)構(gòu)造，其不利地使注射裝置復(fù)雜化了，且使其更昂貴。此外，需要一個(gè)小玻璃管，以將橡膠塞子推入其中。由于小玻璃管中由塞子移動(dòng)產(chǎn)生的壓力，必須采取措施以確保防止小玻璃管和塞子之間的滲漏。在這個(gè)方面，小玻璃管材料的選擇是很重要的，因?yàn)楫?dāng)施加壓力時(shí)的變形必須不得導(dǎo)致塞子區(qū)域的滲漏?，F(xiàn)有技術(shù)中描述的裝置普遍有一個(gè)不足為制造可以被一起壓縮的壓力部件都采用了塞子，因此不得不控制密封區(qū)域。
在現(xiàn)有技術(shù)中，也有已知的不采用塞子或類似部件的無(wú)針頭流體注射裝置。歐洲專利申請(qǐng)0 370 571描述了一個(gè)系統(tǒng)，其中裝有流體藥物的小玻璃管通過(guò)一根桿來(lái)機(jī)械壓縮。這種壓縮驅(qū)使流體藥物通過(guò)一個(gè)或多個(gè)孔以產(chǎn)生流體噴流。雖然該設(shè)備通常避免了與摩擦表面和在圓筒中移動(dòng)的塞子有關(guān)的問(wèn)題，但該設(shè)備有一個(gè)缺點(diǎn)當(dāng)通過(guò)桿壓縮時(shí)，小玻璃管的彈性部分可能會(huì)被破壞。該裝置的另一個(gè)缺點(diǎn)是因?yàn)榭赡軐?dǎo)致破壞的風(fēng)險(xiǎn)和存儲(chǔ)在彈簧中相對(duì)較少的能量，能夠被施加于小玻璃管的壓力是有限的。該設(shè)備的另一個(gè)不足是通過(guò)桿來(lái)機(jī)械壓縮小玻璃管不能保證小玻璃管中的流體完全噴射出。因此，當(dāng)需要注射特定量藥物時(shí)，這種裝置是不能勝任的。
在FR-1.121.237中描述了一種使用高壓流體噴射的皮下注射裝置。該裝置包括一個(gè)裝流體藥物的可壓縮容器，其附著于一個(gè)帶有流體管的單元。帶有流體管的單元與一個(gè)帶有噴嘴的單元相連接，以形成一個(gè)流體藥物可通過(guò)其射出的連續(xù)管道。對(duì)于一個(gè)皮下注射器，帶有管的單元置于一個(gè)安裝部件之上，使得藥物容器被一個(gè)腔所包圍，且通過(guò)點(diǎn)燃爆炸物來(lái)將壓力施加于所述腔中。描述于FR-1.121.237中的該設(shè)備看起來(lái)與本發(fā)明很相似，但其有一些本發(fā)明已克服的技術(shù)缺陷。文獻(xiàn)FR-1.121.237教導(dǎo)說(shuō)藥物容器和帶有管的單元由用戶來(lái)連接。用戶將欲注射的流體充滿藥物容器，并緊緊地通過(guò)擰帶有管的單元來(lái)關(guān)閉藥物容器。這樣一個(gè)過(guò)程不但很麻煩，而且有藥物和/或流體管被污染的風(fēng)險(xiǎn)。在治療領(lǐng)域，注射被污染的藥物流體是絕對(duì)不可接受的。這個(gè)污染問(wèn)題在皮下流體注射的現(xiàn)有技術(shù)中大多是不可解決的。此外，F(xiàn)R-1.121.237沒(méi)有給出關(guān)于噴流的壓力、如何控制該壓力在一個(gè)特定范圍或用戶如何根據(jù)特定需要來(lái)改變?cè)搲毫Φ娜魏涡畔ⅰＴ贔R-1.121.237中描述的系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是沒(méi)有說(shuō)明排出流體室中空氣的方法。然而，流體室中的空氣會(huì)導(dǎo)致不利效果，下文將進(jìn)一步說(shuō)明。
參考資料GB-697,643描述了一種使用一個(gè)可被壓縮的可變形或可折疊元件的皮下注射裝置。該文獻(xiàn)中描述的裝置非常復(fù)雜，其使用一個(gè)壓力氣體引入其中的可重復(fù)充氣的壓力室，以及采用了一個(gè)帶有壓力流體的腔。對(duì)于該裝置，控制壓力是可能的，流體在壓力作用下被排出容器。然而，需要一個(gè)彈性容器，以將可折疊藥物容器引入其中。從該裝置的功能可以斷定排出藥物容器中的所有流體是不可能的。文獻(xiàn)GB-697,643進(jìn)一步公開了一種密封的藥物容器，其能夠被用來(lái)在無(wú)菌條件下存儲(chǔ)藥物。然而，該文獻(xiàn)沒(méi)有公開一種包括無(wú)菌噴嘴的藥物容器。因此，該文獻(xiàn)并沒(méi)有給出一個(gè)無(wú)菌注射目標(biāo)的徹底解決方案。
在現(xiàn)有技術(shù)中，還已知一種如US-3,308,818中所描述的皮下注射裝置。一個(gè)彈性藥物容器置于一個(gè)腔中，通過(guò)爆炸物在該腔中施加壓力以壓縮藥物容器。在被壓縮時(shí)，藥物容器在末端為一開口的流體管的入口處破裂。然后流體通過(guò)流體管從所述彈性容器中射出，并被注入人體或動(dòng)物體內(nèi)。這種非常簡(jiǎn)單的裝置與本發(fā)明相比有許多缺陷。現(xiàn)有技術(shù)資料US-3,308,818沒(méi)有描述如何控制爆炸物產(chǎn)生的壓力。此外該裝置使用一個(gè)區(qū)域，當(dāng)加壓時(shí)，彈性容器的壁破裂會(huì)進(jìn)入該區(qū)域。這種失控破裂的缺點(diǎn)是可能從彈性容器撕裂出一些小顆粒，隨流體藥物一起被引入人體。注入這些顆?？赡軐?dǎo)致發(fā)炎或過(guò)敏反應(yīng)。US-3,308,818中描述的系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是藥物排出的流體管和噴嘴沒(méi)有保持于無(wú)菌狀態(tài)下。因此使用這樣的裝置來(lái)注射可能導(dǎo)致感染或發(fā)炎。
現(xiàn)有技術(shù)通常公開說(shuō)給彈性藥物容器加壓以射出能夠穿透皮膚的噴流。然而，即使已知這個(gè)概念很長(zhǎng)時(shí)間了，市場(chǎng)上沒(méi)有一種系統(tǒng)使用了這個(gè)概念。這顯示了還有需要克服的技術(shù)障礙。本發(fā)明公開了一種克服了這些障礙的皮下注射和藥物單元系統(tǒng)。
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一個(gè)經(jīng)濟(jì)上可行但仍然可靠的無(wú)針頭流體注射裝置。特別地，本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)使用簡(jiǎn)單裝置，確保排除爆炸氣體和藥物的交叉感染。此外，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一個(gè)注射裝置，其能夠被有一些不便的用戶來(lái)操作，并且同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)上可行。該發(fā)明設(shè)計(jì)了避免流體藥物在穿透皮膚前遭到污染的注射系統(tǒng)和藥物單元。本發(fā)明解決的另一個(gè)問(wèn)題是控制噴流的壓力。
在本發(fā)明的注射系統(tǒng)中，避免了藥物容器中運(yùn)動(dòng)部件之間的摩擦表面和密封表面。取代這些的是使用一個(gè)藥物單元，其帶有一個(gè)能被一起壓縮的或者說(shuō)彈性的區(qū)域，因此能夠變形。該區(qū)域包圍著將射出的流體藥物。藥物單元還帶有一個(gè)有一開口的第二區(qū)域，當(dāng)藥物單元的第一區(qū)域變形時(shí)，流體藥物可通過(guò)該開口從藥物單元中射出。使用這樣一個(gè)藥物單元的優(yōu)點(diǎn)是避免了相互之間滑動(dòng)的部件，并避免了這些部件之間的密封表面。為簡(jiǎn)化與藥物單元一起的擠壓或壓縮，所述容器位于一個(gè)容器中，其至少部分圍繞藥物單元的可擠壓區(qū)域、或緊挨藥物容器的彈性區(qū)域，這樣容器中的壓力變化可導(dǎo)致彈性區(qū)域的變形。當(dāng)容器內(nèi)部壓力增加時(shí)，藥物單元中的壓力也同樣增加，而流體則被壓出孔口。
藥物單元的第一區(qū)域最好由容易變形的材料制成，如塑料或金屬箔。為產(chǎn)生本發(fā)明所述的效果，重要的是在壓縮或變形時(shí)，部件之間不發(fā)生機(jī)械作用從而導(dǎo)致難以密封的摩擦表面。在元件一起壓縮或由于第一區(qū)域材料彈性可能引起的變形階段或變形的過(guò)程中，第一區(qū)域的容器壁保持封閉。例如，一起擠壓壁的一部分能夠引起變形，壁材料的彈性被用來(lái)確保容器壁保持封閉。然而，這在壁中形成相對(duì)較大的機(jī)械應(yīng)力，在發(fā)生壁材料壓縮或壁從凸轉(zhuǎn)變?yōu)榘嫉男问降膶?shí)施例中，應(yīng)力可以被減小。在最后提及的實(shí)施例中，兩種形式的第一區(qū)域表面大致相同，這樣可避免壁材料的嚴(yán)重膨脹和收縮。
在上述實(shí)施例中，幾乎完全避免了藥物單元第一區(qū)域的壁材料發(fā)生剪切和嚴(yán)重伸長(zhǎng)。因此，壁材料通常具有一般的機(jī)械特性即可，因?yàn)槠渲豁毘惺艿偷膽?yīng)力。例如，如聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等塑料都是合適的，能實(shí)現(xiàn)壁厚小于1毫米。在該區(qū)域中特別合適的壁厚為100至600微米。也可以采用厚度在上述范圍內(nèi)的金屬箔。
藥物單元帶有一個(gè)第二區(qū)域，其上有一個(gè)排出流體的開口。為此，一個(gè)與該出口相連的排出管位于第二區(qū)域的一側(cè)。此外，第二區(qū)域是機(jī)械穩(wěn)定的，以致于在第一容器中生成的壓力作用下，不發(fā)生明顯的變形。作為另一種選擇，如果變形可預(yù)測(cè)的話，設(shè)計(jì)中也能夠允許存在變形。一種合適的幾何設(shè)計(jì)應(yīng)該防止出口發(fā)生變形。然而，如果在設(shè)計(jì)中考慮了這一點(diǎn)，甚至這樣的變形也是允許的。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道出口的合適直徑。當(dāng)使用爆炸物時(shí)，能產(chǎn)生極高的壓力，使得區(qū)域中80至130微米的較小開口是可行的。這些出口的開口小于現(xiàn)有技術(shù)的開口，注射的疼痛較小。排出管和出口的幾何形狀沒(méi)有特殊要求。然而有利的形式能使噴流聚集成一束。下文將描述包括有利出口的特別有用的藥物單元的形式。
出于衛(wèi)生的原因，需要關(guān)閉出口以防止流體溢出和污染第一容器中的流體。這種關(guān)閉最好在預(yù)定中止點(diǎn)時(shí)，由一個(gè)與第二區(qū)域相連的旋鈕/銷或類似物來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，也可用螺紋帽、蓋子和類似物。
第一容器的第一和第二區(qū)域最好做成一個(gè)單獨(dú)的單元，然而其可包括兩個(gè)或多個(gè)部件。第一容器尤其能作為一個(gè)單元來(lái)制成，類似于已知的眼藥水瓶的設(shè)計(jì)。首先，在噴射模塑過(guò)程中形成包含排出管的第二區(qū)域，一層開口的塑料外皮與其相連，然后呈現(xiàn)出第二區(qū)域的形式。流體注入塑料外皮中，通過(guò)焊接外皮材料將開口密閉。
本發(fā)明的系統(tǒng)具有有利的結(jié)構(gòu)，使得一起擠壓的動(dòng)作或變形只發(fā)生于第一區(qū)域，而第二區(qū)域不發(fā)生變形。同樣，第一區(qū)域到第二區(qū)域的過(guò)渡區(qū)也應(yīng)該盡可能地減小變形。
在一個(gè)有利的實(shí)施例中，藥物單元的可擠壓第一區(qū)域整體位于一外圍容器的內(nèi)部。此外，當(dāng)外圍容器完全被藥物單元和可能的其它材料構(gòu)件密閉，使得即使當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力高于環(huán)境時(shí)也沒(méi)有氣體逸出，是很有利的。當(dāng)氣體壓力形成得非?？鞎r(shí)，例如通過(guò)快速燃燒一種爆炸物，不一定需要外圍容器相對(duì)于環(huán)境完全密閉。還可能提供小開口，使氣體能夠逸出。當(dāng)氣體產(chǎn)生得非常快時(shí)，外圍容器中的壓力形成得如此快，以致于在爆炸過(guò)程中不發(fā)生明顯的壓力下降。根據(jù)本發(fā)明，藥物單元的第一區(qū)域發(fā)生整體壓縮或擠壓。外圍容器內(nèi)部的壓力只是因?yàn)闅怏w逸出而緩慢下降。當(dāng)燃燒氣體主要包含在室溫下不會(huì)冷凝的成分時(shí)，這樣一個(gè)注射系統(tǒng)的實(shí)施例是很有利的，因?yàn)檫@種情況下，在使用注射系統(tǒng)后，第二容器將保持高壓。這通常是有利的，但可能導(dǎo)致帶有薄壁第二容器的實(shí)施例中的容器產(chǎn)生變形，這會(huì)使用戶為難。如果使用了氣體發(fā)生器，其中在室溫下冷凝的物質(zhì)數(shù)量很大，以致于在使用完注射系統(tǒng)后，外圍容器中沒(méi)有保持明顯過(guò)量的壓力，那么外圍容器上的開口通常是不必要的。
本發(fā)明的另一方面是適合于皮下注射的藥物單元。這種藥物單元需要符合一些特定要求其須確保注射入人體的藥物不會(huì)在進(jìn)入皮膚之前與藥物單元或注射系統(tǒng)的未消毒部分接觸。另一個(gè)要求是避免在藥物單元中有大量空氣或氣體?？梢灶A(yù)期大部分空氣將于注射過(guò)程中在噴嘴和皮膚之間逸出，但如果噴嘴被緊壓向皮膚表面時(shí)，空氣可能被帶入皮膚內(nèi)部。此外，藥物單元中的氣體或空氣可能導(dǎo)致噴流中斷和流體垂直于液流方向的運(yùn)動(dòng)，這可導(dǎo)致不完全的注射或不利的噴流外形。另外，藥物單元須確保藥物能夠被盡可能完全地注入，以控制分發(fā)給用戶的藥量。藥物容器還有一個(gè)要求是，其制成材料不影響藥物，即使藥物存儲(chǔ)數(shù)個(gè)月或數(shù)年時(shí)間。
已經(jīng)證明，采用聚乙烯、聚丙烯及其混合物制成的藥物單元是有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)檫@些材料不會(huì)影響我們所嘗試的流體藥物。因?yàn)檫@些材料具有低彈性模量(其較軟)，本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供在注射過(guò)程中能夠承受壓力的噴嘴。現(xiàn)有技術(shù)中用于噴流注射的裝置采用如聚碳酸脂、金屬或陶瓷等硬材料制成。
用所謂的吹-充滿-密封過(guò)程來(lái)制造藥物單元是特別有利的。該過(guò)程使藥物單元只封閉極少量的氣體。吹-充滿-密封過(guò)程通常包括下列步驟-通過(guò)擠壓封閉軟塑料管的下端，-在管內(nèi)部產(chǎn)生壓力，將軟塑料壓向一個(gè)模的壁，以形成一個(gè)一端開口的容器，-流體藥物充入開口容器，-通過(guò)擠壓和焊接(如通過(guò)超聲波或熱鉗子)封閉容器的開口。
前述過(guò)程在現(xiàn)有技術(shù)中公知，例如在紐約1987年出版的VanNostrand Reinhold所著的“塑料鑄模工程手冊(cè)”第四版第540-545頁(yè)和DE 4439231中有詳細(xì)描述。
用普通的吹-充滿-密封過(guò)程制成的容器要實(shí)現(xiàn)完全的無(wú)氣泡充滿是不可能的，因?yàn)槿萜魃隙说拿芊獗仨氃诟傻膮^(qū)域進(jìn)行，以形成可靠焊接。因此，頂部體積必須留出空來(lái)。這會(huì)導(dǎo)致容器內(nèi)部產(chǎn)生空氣氣泡。在大多數(shù)應(yīng)用中，這樣的空氣氣泡并不重要，比如眼藥水容器的情況。然而，如前所述，氣體氣泡在藥物容器中是有害的。因此，本發(fā)明公開了新的制造用于皮下注射器的藥物單元的過(guò)程，其避免了在藥物單元中產(chǎn)生空氣氣泡。
參考

圖11，描述了一種新的吹-充滿-密封過(guò)程，其避免了藥物單元中的氣體。該圖顯示了一種去除充滿氣體的空頂部的真空方法。一個(gè)用傳統(tǒng)吹-充滿-密封過(guò)程制造的一端開口的藥物容器(101)充滿了藥物(102)。容器仍有一個(gè)開口(104)和一個(gè)緊靠其下的空頂部(103)。該藥物容器置于一個(gè)可排空的腔中。顯示于圖11中的腔(105)帶有兩個(gè)半部和一個(gè)密封部分(106)，以在兩個(gè)半部之間形成不透氣密封。當(dāng)腔封閉時(shí)，一個(gè)真空泵可通過(guò)與腔內(nèi)部(見圖11A)連通的管道(109)與腔相連。幸運(yùn)的是并不需要一個(gè)絕對(duì)真空來(lái)避免空頂部。小于0.025個(gè)大氣壓的壓力已足夠避免氣泡了。
在排空后，通過(guò)夾住容器開口來(lái)封閉藥物容器，如圖11B所示。有利的是，該封閉過(guò)程可通過(guò)加熱的密封工具(110)來(lái)完成，以形成一個(gè)不透氣密封(111)。當(dāng)容器密封、腔中不再為真空時(shí)，可以打開腔(圖11C)。大氣壓作用于容器壁上，使得空頂部充滿流體。
在此概念中，當(dāng)施加真空時(shí)，由于流體中自然吸收的氣體，一些流體趨向于起泡。這種起泡是有害的，因?yàn)榱黧w被擠上去，并弄濕容器的封閉區(qū)域。因此，在充入藥物單元之前，通過(guò)排空、加熱或其它過(guò)程來(lái)去除流體中的空氣是有利的。
在本發(fā)明中，還考慮了下列過(guò)程來(lái)避免空頂部-在密封之前，藥物單元的空頂部充滿二氧化碳?xì)怏w。在密封之后，二氧化碳可容易地被流體吸收。
-空頂部充滿沸點(diǎn)在35至85攝氏度之間的氣體。在密封過(guò)程后，這些氣體冷凝，空頂部就消失了。尤其有用的物質(zhì)是酒精和乙烷基-乙醚。
-空頂部充滿水蒸氣，其在密封過(guò)程后冷凝。
-在氦、甲烷或氮等惰性氣體中進(jìn)行密封過(guò)程。最好是容易通過(guò)藥物單元的材料擴(kuò)散的小分子。在惰性氣體中密封容器之后，將容器引入一個(gè)真空中，以通過(guò)擴(kuò)散去除空頂部中的氣體。
此外本發(fā)明還旨在藥物單元和操作元件這兩個(gè)概念，其尤其適合于皮下注射。
帶有可調(diào)整注射壓力的注射系統(tǒng)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例是旨在噴流壓力的調(diào)整。將爆炸室內(nèi)的壓力控制在合適范圍內(nèi)的一個(gè)方法是使爆炸物數(shù)量和圍繞第一可擠壓容器的室的自由體積相互適應(yīng)。圍繞第一可擠壓容器的室以下將稱為爆炸室。爆炸室中生成的壓力取決于由燃燒爆炸物生成的氣體數(shù)量和爆炸室的體積，爆炸室體積包括爆炸物之前的體積和圍繞第一可擠壓容器的自由體積。施加于第一可擠壓容器的壓力進(jìn)一步取決于燃燒氣體的溫度，溫度依賴于多個(gè)變量，如爆炸物類型、爆炸速率等。進(jìn)一步有利的是在第二容器中提供了一個(gè)氣體端口，使得燃燒室可通過(guò)該氣體端口與可調(diào)整自由體積連通。通過(guò)該自由體積的調(diào)整，用戶能夠根據(jù)其自身特定要求來(lái)調(diào)整噴流壓力。可通過(guò)一個(gè)在圓筒中移動(dòng)的活塞和將活塞固定于所述圓筒中的特定位置的裝置來(lái)使用可調(diào)整自由體積。將參考顯示自由體積概念的圖來(lái)詳細(xì)描述該實(shí)施例。在可調(diào)整自由體積概念中，最好采用一個(gè)過(guò)濾裝置，其阻礙氣體發(fā)生器的微粒逸出爆炸室而進(jìn)入可調(diào)整自由體積。此外，提出了包括兩個(gè)互相連接的自由體積的實(shí)施例。此兩個(gè)體積中至少有一個(gè)是可調(diào)整的。
本發(fā)明的一個(gè)注射系統(tǒng)還包括一個(gè)可激活氣體發(fā)生器?？赡艿臍怏w發(fā)生器如爆炸物，比如黑火藥、硝化纖維、季戊炸藥等。不包含如鉛或汞等重金屬的爆炸物是尤其有利的，這樣可避免環(huán)境污染，因?yàn)檫@些物質(zhì)在爆炸時(shí)幾乎完全分解為二氧化碳、氮和水。硝化纖維是用于本發(fā)明的首選火藥，其產(chǎn)生大量不可壓縮的氣體，而無(wú)固體鹽類殘留。其它火藥產(chǎn)生可壓縮的水蒸氣并有鹽類殘留。
爆炸或燃燒動(dòng)力學(xué)可通過(guò)選擇爆炸物及其幾何形式來(lái)控制。在本發(fā)明范圍內(nèi)，當(dāng)爆炸物不以爆炸方式來(lái)燃燒是有利的，即燃燒產(chǎn)生的壓力波的速度小于音速。爆炸物總的燃燒位于10至20毫秒時(shí)段內(nèi)是尤其可取的。為實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，通常高度壓縮爆炸物以減慢熾熱區(qū)擴(kuò)大。另一個(gè)影響壓力增加的動(dòng)力學(xué)的因素是第二容器中的空穴尺寸，其在激活氣體發(fā)生器之前充滿了氣體或空氣。氣體空間越大，壓力生成越慢。
其它裝置也可作為適合于在第二容器中生成壓力的氣體發(fā)生器。這樣一個(gè)裝置例如可以是另一個(gè)裝有極度壓縮的氣體或在壓力下液化的氣體(如置于壓力容器中的CO2)的容器。壓縮氣體能夠被當(dāng)場(chǎng)填充，如已知的使用虹吸管的CO2盒的情形，或氣體可由用戶自己來(lái)壓縮，如商業(yè)上可用的皮下注射系統(tǒng)的情形。
在本發(fā)明中，可使用一個(gè)概念，其中用戶加載一個(gè)彈簧，彈簧給圓筒中的活塞加力并壓縮圓筒中的氣體。在該實(shí)施例中，本發(fā)明系統(tǒng)的第二容器可形成一個(gè)圓筒狀，受彈簧加力的活塞進(jìn)入其中?？赏ㄟ^(guò)釋放彈簧來(lái)控制壓力生成。在使用當(dāng)場(chǎng)填充壓縮氣體來(lái)操作的系統(tǒng)中，如可通過(guò)刺穿壓力容器的密封來(lái)釋放。這樣一個(gè)過(guò)程也可用于CO2-虹吸管中，其中CO2筒擰至尖頭中空的針頭上，在這樣做時(shí)，CO2筒上的金屬箔破裂以允許CO2氣體通過(guò)中空針頭流出。然而，無(wú)壓力轉(zhuǎn)化的CO2驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)通常在本發(fā)明中并不適用。但有已知的概念來(lái)增加壓力，如使用一個(gè)由CO2壓力驅(qū)動(dòng)的與一個(gè)小活塞相連的大活塞，可產(chǎn)生一個(gè)更高的壓力。
此外，可通過(guò)流體快速蒸發(fā)來(lái)導(dǎo)致氣體生成，比如，通過(guò)使用電力熱螺線或?qū)⑽镔|(zhì)(通常是流體)電力降解(電解)為氣體。后者過(guò)程的一個(gè)例子是電解水溶液，以生成氣體物質(zhì)，通常是氫氣和氧氣。此外，可采用化學(xué)過(guò)程來(lái)生成氣體，比如鋁和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)可釋放出氫氣。
一個(gè)皮下注射系統(tǒng)帶有一個(gè)出口，流體可通過(guò)出口從藥物單元中逸出。更有利的是，作為藥物單元一個(gè)部分的出口可用作一個(gè)噴嘴，液流/噴流可通過(guò)該噴嘴直接穿過(guò)皮膚注入。出口通向噴嘴的實(shí)施例也是可能的，流體通過(guò)噴嘴噴出。比如，這是可能的當(dāng)藥物單元及其帶有出口的第二區(qū)域壓向帶有噴嘴的元件時(shí)，使得出口和噴嘴變成一個(gè)連續(xù)的管道。然而，最好采用直接與噴嘴交換流體的藥物容器。對(duì)于本發(fā)明的系統(tǒng)，可通過(guò)出口或噴嘴來(lái)進(jìn)行流體注射。術(shù)語(yǔ)噴嘴簡(jiǎn)單地意味著管道有一個(gè)形狀，依靠其幾何形狀能控制流體流動(dòng)，流體通過(guò)管道排出第一容器?？赏ㄟ^(guò)集中噴流來(lái)實(shí)現(xiàn)液體穿透至更深的組織層，而產(chǎn)生擴(kuò)散的噴流形成到達(dá)上組織層的注射。然而，可通過(guò)噴流壓力和孔口直徑來(lái)控制穿透深度。在一個(gè)給定壓力下，大噴流穿透得更深，因?yàn)樵诜稚⒅捌浔３忠恢碌臅r(shí)間更長(zhǎng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)噴嘴或出口置于皮膚表面附近是很重要的。如果距離太大，流體的動(dòng)量下降，噴流不能穿透皮膚。如果通過(guò)噴嘴或出口集中了噴流，在皮膚表面和出口之間可容忍一個(gè)幾毫米的距離。
在更高的集中時(shí)流體導(dǎo)致周圍組織出現(xiàn)令人不快的情況下，可提供兩個(gè)或多個(gè)出口而不只是一個(gè)出口，待注射的流體可通過(guò)這些出口。這些裝置實(shí)現(xiàn)了流體在更大組織區(qū)域的分配，而局部的集中可保持在一個(gè)較低的水平上。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知的使用鋼彈簧或壓縮氣體來(lái)操作的裝置有一個(gè)不足用這些裝置產(chǎn)生的壓力比較低，因此不得不采用直徑在130至200微米之間的噴嘴。相反，在使用爆炸物的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，能夠產(chǎn)生高得多的壓力，因此可采用直徑小于130微米的噴嘴。直徑在80至130微米之間的噴嘴或出口是有利的，因?yàn)槭褂迷摮叽绶秶膰娮炷苓M(jìn)行非常有效的注射。特別有利的噴嘴尺寸范圍是80至100微米。
本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)勢(shì)是注射系統(tǒng)可以以一種非常緊湊和對(duì)用戶友好的方式來(lái)形成。這一方面是因?yàn)橐韵率聦?shí)當(dāng)使用爆炸物作為氣體發(fā)生器時(shí)，氣體發(fā)生器需要的空間非常小，同時(shí)激活氣體發(fā)生器的裝置可以是非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。此外，使用本發(fā)明的系統(tǒng)去制造商業(yè)可用的一次性模塊是可能的，其包括一個(gè)藥物單元、一個(gè)圍繞的容器(其提供一個(gè)爆炸室)以及一個(gè)位于圍繞的容器內(nèi)部的氣體發(fā)生器。這樣的一次性模塊只需插入操作工具中，其包括用于氣體發(fā)生器的催化劑。提供一個(gè)還包括激活氣體發(fā)生器裝置的一次性注射系統(tǒng)甚至是可能的。比如，使用爆炸物作為生成器可實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)摩擦點(diǎn)火動(dòng)作來(lái)使爆炸物爆炸。更有利的是，可使用壓力點(diǎn)火器來(lái)激活氣體發(fā)生器，如已知的點(diǎn)火器。
前述優(yōu)點(diǎn)，即制造商業(yè)可用的一次性模塊的可能性，是非常合理的，因?yàn)闅怏w發(fā)生器能夠被集成到模塊中，而在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，氣體發(fā)生器必須集成到操作元件中。對(duì)于這樣一種一次性模塊，特別合適的氣體發(fā)生器是能量以潛在形式存儲(chǔ)、而不需要用戶自己去產(chǎn)生，如依靠用戶去加載彈簧。最佳的氣體發(fā)生器是爆炸物。
此外，本發(fā)明簡(jiǎn)化了提供由兩個(gè)或多個(gè)部件組成的系統(tǒng)的可能性。在這樣的系統(tǒng)中，藥物單元插入到一個(gè)外圍容器中，準(zhǔn)備以這樣的方式來(lái)結(jié)束在外圍容器中生成的氣體不能夠逸出，但施加壓力于藥物單元的可擠壓區(qū)域上。在本發(fā)明的這樣一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)外圍容器通常是操作元件的一個(gè)部分，而操作元件占據(jù)一個(gè)裝置，外圍容器和藥物單元的安排通過(guò)該裝置以這樣的方式互相連接氣體在注射過(guò)程中不能夠從外圍容器中逸出。在本發(fā)明的這樣一個(gè)實(shí)施例中，外圍容器可包括一個(gè)中空的圓筒，使得前表面(橫切端部)是開口的，藥物單元可由其引入。圓筒在開口的前表面區(qū)域提供一個(gè)封閉裝置，當(dāng)使用藥物單元時(shí)其是開口的，其后可以以這樣的方式封閉藥物單元最好被密封于第二區(qū)域內(nèi)。
在這樣一個(gè)兩部件注射系統(tǒng)的實(shí)施例中，如上所述，可采用多種類型的氣體發(fā)生器。比如，在注射之前置于外圍容器中的爆炸物盒，或可采用由圓筒來(lái)操作的氣體發(fā)生器，而圓筒又由壓縮彈簧來(lái)加力。
通過(guò)下列圖來(lái)更詳細(xì)地闡述本發(fā)明圖1激活氣體發(fā)生器之前的注射系統(tǒng)圖2激活氣體發(fā)生器之后的注射系統(tǒng)圖3有藥物單元的注射系統(tǒng)帶有一層膜和一個(gè)外圍容器(在注射過(guò)程之前)圖4如圖3，在注射過(guò)程之后圖5藥物單元和氣體發(fā)生器模塊圖6在其外圍容器中插入了圖5中模塊的注射系統(tǒng)圖7帶有可調(diào)整自由體積的注射系統(tǒng)圖7a改進(jìn)的可調(diào)整自由體積概念圖8n個(gè)自由體積的壓力曲線圖9n個(gè)自由體積的注射動(dòng)力學(xué)(動(dòng)能)圖10氣體泄漏的注射系統(tǒng)圖11真空下的吹-充滿-密封過(guò)程圖12A型藥物單元圖13B型操作元件圖14B型藥物單元圖1和2顯示了符合本發(fā)明的注射系統(tǒng)在激活氣體發(fā)生器之前和之后的第一個(gè)實(shí)施例。在圖1中顯示了一個(gè)主要的可擠壓容器(1)，流體置于其中。第一容器被一個(gè)外圍容器(2)所包圍，氣體發(fā)生器(5)以爆炸物的形式置于其中。此外，一個(gè)中空的間隔位于主容器和外圍容器之間，其可以被氣體填充或排空。當(dāng)外圍容器中壓力增加的速率應(yīng)該降低時(shí)，在該區(qū)域中充氣是有利的；而當(dāng)需要迅速增加壓力時(shí)，排空該中間間隔是有利的。在大多數(shù)情況下，在制造過(guò)程中，允許大氣壓下的空氣充滿中間間隔是合適的。第一容器(藥物單元)在其前端帶有一個(gè)與出口(4)相連的管道。該管道位于第一容器的第二區(qū)域所在的位置。在該區(qū)域，第一容器最好建造得比較堅(jiān)固，以使安全的尤其是不透氣的安裝成為可能。在其后端(第一區(qū)域)，容器以可擠壓的方式形成。該第一區(qū)域最好由如聚乙烯或聚丙烯等彈性塑料制成。第一容器用與眼藥水的一次性瓶的類似方式制成。同樣，其也有一個(gè)用戶可擠壓的以擠出眼藥水的區(qū)域及一個(gè)可指向眼睛的出口。因此，本發(fā)明第一容器的制造對(duì)于一次性眼藥水瓶領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的。
盡管高壓作用于第一容器的彈性區(qū)域上，不需要采用特定措施來(lái)增加其機(jī)械穩(wěn)定性。這是因?yàn)樵鲩L(zhǎng)的壓力比較均勻地分布于第一容器的整個(gè)外殼上，結(jié)果不產(chǎn)生會(huì)引起機(jī)械應(yīng)變的剪切力。如圖1所示，當(dāng)?shù)谝蝗萜髟诳赡芴幎纪耆錆M流體時(shí)很有利的。這是有利的，因?yàn)橐环矫?，可能因?yàn)闅馀葜袣怏w的可壓縮性而發(fā)生壓力下降，另一方面，有這些氣體可能被注入組織的危險(xiǎn)。然而，已發(fā)現(xiàn)第二個(gè)所謂的危險(xiǎn)并不明顯，因?yàn)橛捎谄漭^小的密度，能夠被空氣傳遞的脈沖是很小的，因此通常不會(huì)發(fā)生穿透皮膚表面。
在圖1中說(shuō)明了一個(gè)封閉塞(6)，其在使用系統(tǒng)之前密封出口(4)。該封閉塞能夠通過(guò)一個(gè)預(yù)定的中斷點(diǎn)有利地與藥物單元的第二區(qū)域相連，這樣可通過(guò)折斷(如圖所示)或旋轉(zhuǎn)(扭曲)來(lái)去除封閉塞。從一次性眼藥水瓶也可知道該封閉塞。該容器最好是噴射模塑成開口容器，流體可充滿其中。隨后封閉塞以這樣的方式焊接或融合，使得擰斷凸出材料部分是可能的。在本發(fā)明中，這是有利的當(dāng)出口有一個(gè)外形，尤其是，排出管的形狀是預(yù)定的且不受擰的影響，正如眼藥水瓶的情形。在眼藥水瓶的情形中，擰斷封閉塞暴露出排出管來(lái)，因此出口的形狀和內(nèi)徑取決于擰/轉(zhuǎn)過(guò)程。相反，在符合本發(fā)明的首選容器中，排出管和出口已在制造過(guò)程(其通常是噴射模塑過(guò)程)中所形成，且將封閉塞安裝于容器上的預(yù)定中斷點(diǎn)位于緊挨出口的外側(cè)，這樣在擰的過(guò)程中，出口不會(huì)發(fā)生變形。顯示于圖1中的裝置的一個(gè)特別優(yōu)點(diǎn)是可采用小于130微米或更好地小于100微米的孔口直徑。這些小的孔口在注射過(guò)程中減少了疼痛。
在圖1中，還可看出藥物單元(1)和外圍容器(2)是如何相互連接的。在圖解的情形中，密封材料(13)位于包圍藥物單元(1)的第二區(qū)域的容器之間并從其周圍密封外圍容器。第一和第二容器的安排位于一個(gè)穩(wěn)定殼(7)內(nèi)，其圍繞外圍容器并用一個(gè)螺紋帽(8)封閉。螺紋帽還起緊固密封(13)的作用。然而，也可采用其它類型的封閉塞和其它機(jī)構(gòu)來(lái)固定封閉塞于第二容器上。
圖1顯示了一個(gè)一次性模塊，其包括藥物單元(1)和氣體發(fā)生器(5)位于其中的外圍容器(2)。重復(fù)注射時(shí)，用戶只需要用未用過(guò)的一次性模塊取代用過(guò)的模塊即可。
圖2顯示了外圍容器中釋放的氣體(10)是如何壓縮藥物單元的第一彈性區(qū)域并壓出一股噴流(12)的。此外，在圖1和2中，說(shuō)明了一個(gè)激活氣體發(fā)生器(5)的裝置，其帶有從外圍容器通向外側(cè)的電力觸點(diǎn)(9)，觸點(diǎn)間有一根熱電線位于外圍容器內(nèi)部。當(dāng)電流流過(guò)熱電線時(shí)，熱電線加熱到這樣的溫度，使得作為氣體發(fā)生器(5)的爆炸物被點(diǎn)燃。
為使用符合本發(fā)明的注射系統(tǒng)進(jìn)行注射，包括出口的圖解于圖1和圖2中的裝置置于皮膚上，然后激活氣體發(fā)生器。
圖3和4中說(shuō)明了本發(fā)明注射系統(tǒng)的第二個(gè)實(shí)施例。這些圖顯示了一個(gè)包括一個(gè)藥物單元、一個(gè)外圍容器和一個(gè)氣體發(fā)生器的一次性模塊。
在容器(20)和爆炸室(21)之間有一個(gè)主隔膜(23)，在氣體發(fā)生器的促動(dòng)下，其從圖3中的位置移動(dòng)至圖4中的位置。隔膜(23)可由如聚乙烯等塑料或如鋁等金屬箔制成。在本發(fā)明注射系統(tǒng)的實(shí)施例中，避免了相互間滑動(dòng)的部件和相關(guān)的密封問(wèn)題。在圖3和4中還說(shuō)明了一個(gè)第二隔膜，采用時(shí)比較有利。在激活氣體發(fā)生器后，第一隔膜(23)沿噴嘴(25)方向移動(dòng)，并壓縮第一容器(20)中包含的流體，而第二隔膜(24)被迫沿噴嘴(25)的方向移動(dòng)，并被指向第一容器方向的中空針頭(33)所刺穿。在第二隔膜被刺穿后，位于第一容器中的流體被迫流過(guò)噴嘴。圖3和4還顯示了一個(gè)通氣孔(31)，當(dāng)?shù)诙裟?24)被壓向中空針頭(33)時(shí)，其允許空氣逸出空間(32)。通氣孔(31)包括一個(gè)圍繞中空針頭的環(huán)形空間，其與第二塑成部件(27)和夾扣(28)中的孔相連。當(dāng)?shù)诙裟ひ苿?dòng)時(shí)，通氣孔(31)避免了空間(32)中的壓力增長(zhǎng)。在刺穿后，通氣孔(31)有利地改善了第二隔膜(24)和中空針頭(33)之間的密封。圖3和4中顯示的實(shí)施例帶有一個(gè)第一殼和一個(gè)第二殼(26，27)，其用一個(gè)夾扣(28)連接在一起。主隔膜和第二隔膜被夾緊于殼之間。第一預(yù)先制成的部件(26)帶有一個(gè)凹槽，由電絕緣材料(29)制成的殼(29)置于凹槽中，電觸點(diǎn)(30)穿過(guò)殼。第一殼(26)最好由導(dǎo)電材料制成，這樣在第一殼(26)和電觸點(diǎn)(30)之間施加一個(gè)電壓可引起爆炸室(21)中的爆炸物點(diǎn)燃。如果適當(dāng)選擇爆炸物的話，可去除熱電線或類似物。這些爆炸物通常包括如鋁等細(xì)分的金屬，爆炸物可依靠其實(shí)現(xiàn)一定的導(dǎo)電性。
圖5說(shuō)明了一個(gè)用于注射系統(tǒng)的一次性元件，其中的藥物單元和第二容器彼此分開。在圖5中顯示了一個(gè)藥物單元(40)的實(shí)施例，其出口由一個(gè)旋鈕(41)封閉。此外，以爆炸物形式顯示了一個(gè)氣體發(fā)生器(42)，其位于藥物單元(40)外側(cè)但與藥物單元相連。在所示模塊的后視圖中可看到電觸點(diǎn)(43)，通過(guò)觸點(diǎn)可點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生器(42)。圖5中的藥物單元有一個(gè)獨(dú)特的布局，其中氣體發(fā)生器與藥物單元相連但位于其外側(cè)。這種類型的藥物單元使制造藥物單元所需的材料量達(dá)到最少。這種安排可通過(guò)吹-充滿-密封過(guò)程或噴射模塑過(guò)程來(lái)制造，下午還將描述吹-充滿-密封過(guò)程。對(duì)于兩種過(guò)程來(lái)說(shuō)，可以形成將氣體發(fā)生器附著于其上的藥物單元。連接材料可以與藥物單元和圍繞氣體發(fā)生器所用的材料相同。這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了顯示于圖5中的操作元件的制造過(guò)程。
在圖6中顯示了一個(gè)操作元件，其中可插入顯示于圖5中的模塊。出于該目的，操作元件(45)內(nèi)部帶有一個(gè)中空的空間，顯示于圖5中的模塊可插入其中。為此，首先將滑板(46)推向一側(cè)，以打開操作元件中中空的空間。將圖5中的模塊插入，關(guān)閉滑板，可實(shí)現(xiàn)將第一容器密封于第二容器中。操作元件內(nèi)部帶有電觸點(diǎn)，其可與模塊的電觸點(diǎn)(43)連接，可通過(guò)其使用電池來(lái)進(jìn)行點(diǎn)燃。在使用后，通過(guò)打開滑板(46)，可將用過(guò)的第一容器從操作元件(45)中取出，如果需要的話，可用用過(guò)新的模塊代替。
圖7顯示了一個(gè)帶有可調(diào)整自由體積的注射系統(tǒng)(50)，以調(diào)節(jié)流體注射噴流的壓力。在該系統(tǒng)內(nèi)顯示了一個(gè)藥物單元(51)，下面將詳細(xì)描述。該藥物單元(51)有一個(gè)裝流體藥物(52)的容器和一個(gè)排出藥物噴流的噴嘴(53)。顯示于圖7中的實(shí)施例主要是用來(lái)解釋可調(diào)整自由體積的概念，并不限于特定類型的藥物單元。藥物單元(51)位于內(nèi)殼(54)中，內(nèi)殼由可承受爆炸室(80)中產(chǎn)生的壓力的材料所制成。制造內(nèi)殼的合適材料如聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸脂等硬塑料。內(nèi)殼(54)也可由鋼或黃銅等金屬制成。在點(diǎn)燃爆炸物過(guò)程中，如果藥物單元被一個(gè)硬容器包圍的話，內(nèi)殼(54)還可由聚乙烯或聚丙烯等彈性材料制成。內(nèi)殼被一個(gè)外殼(55)所圍繞。外殼(55)可由與內(nèi)殼相同的材料制成。藥物單元容納于兩層殼之間，以形成一個(gè)爆炸室(80)，其中至少安排有一個(gè)容器。一個(gè)爆炸物或火藥(56)也位于內(nèi)殼內(nèi)部，其可由加熱電線(57)或類似物來(lái)點(diǎn)燃。圖7沒(méi)有顯示裝置體(69)內(nèi)部的任何與加熱電線(57)的電能相連的電觸點(diǎn)，因?yàn)榍懊嬉衙枋鲞^(guò)了，且其也為制造這些觸點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)所公知。圖7公開了一個(gè)一次性模塊，由藥物單元(51)、殼(54，55)和氣體發(fā)生器(57)所形成。
顯示于圖7中的外殼(55)有兩個(gè)O形密封圈(58，59)，其將外殼密封于裝置體(69)中。顯示于圖7中的系統(tǒng)可選擇性地帶有一個(gè)氣槽(61)，其位于裝置體(69)中并環(huán)狀圍繞外殼。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，藥物單元是管狀的，而裝置體(69)帶有一個(gè)容納藥物單元的管狀凹槽。因此，注射系統(tǒng)的用戶可以以任何旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑺幬飭卧糜诎疾壑?。所示藥物單元帶有一個(gè)截面為2至5毫米的氣孔。氣孔(60)的典型形狀為圓柱孔。還可能采用帶有兩個(gè)或多個(gè)氣孔的藥物單元，其一般從藥物單元底部開始沿圓周均布。氣槽(61)保證了無(wú)論裝置體(69)中的藥物單元的旋轉(zhuǎn)方向如何，從爆炸室(80)有一個(gè)自由通道通向自由體積(64)。同樣，這樣的實(shí)施例也是可能的在藥物單元的外圓周上有一個(gè)槽來(lái)實(shí)現(xiàn)氣槽(61)。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，在裝置體(69)中不再需要?dú)獠?，因?yàn)樗幬飭卧系牟垡讶菀椎乇ＷC了自由氣體通道。圖7也顯示了注射元件是如何容納于裝置體(69)中的。注射元件位于裝置體(69)的凹槽中，一個(gè)蓋子(62)蓋于注射元件上方。蓋子(62)包括一個(gè)凹孔，藥物單元(51)的噴嘴(53)穿過(guò)凹孔而向外凸出。蓋子(62)通過(guò)一個(gè)鎖銷(63)保持于關(guān)閉位置。為了取出藥物單元，打開鎖銷，并圍繞鉸鏈(81旋轉(zhuǎn)蓋子。然后就可從裝置體(69)中取出注射元件。
顯示于圖7中的實(shí)施例的一個(gè)重要方面是氣孔(60)，其連接爆炸室(80)和一個(gè)可調(diào)整自由體積(64)。氣孔(60)穿過(guò)內(nèi)殼和外殼。在本發(fā)明中也完成了這樣的實(shí)施例其不具有殼或只有一層容納藥物單元(51)的殼。在那些實(shí)施例中，氣孔(60)不穿過(guò)殼或只穿過(guò)現(xiàn)有的一層殼。有利的是，氣孔中可提供一個(gè)過(guò)濾裝置，如下文對(duì)圖7a的解釋。
圖7進(jìn)一步顯示了一個(gè)可調(diào)整自由體積(64)，爆炸室(80)中的氣體可膨脹進(jìn)入該體積?？赏ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)旋鈕(67)以移動(dòng)自由體積腔中的活塞(65)來(lái)調(diào)整自由體積(64)。旋鈕(67)帶有螺桿(68)，其在裝置體(69)的螺母中旋轉(zhuǎn)?？紤]到自由體積(64)中的高壓，活塞和螺桿須由如金屬等穩(wěn)定的材料制成。為避免氣體從可調(diào)整自由體積(64)中泄漏至其余腔，活塞(65)須在圓筒(82)中密封。如果自由體積(64)的體積能夠在零和四倍于爆炸室(80)體積的之間變化是很有利的。特別是，如果自由體積(64)的體積能夠在零和兩倍于爆炸室之間變化是很有利的。
圖7還顯示了一個(gè)通氣孔(70)，其允許氣體從可調(diào)整體積(64)中緩慢地選出。設(shè)計(jì)通氣孔(70)的尺寸，使得在點(diǎn)燃后的最初幾毫秒內(nèi)，壓力由于氣體逸出通氣孔而只下降極小一部分。另一方面，通氣孔須確保在用戶打開裝置后，注射系統(tǒng)中的壓力與環(huán)境壓力平衡。已發(fā)現(xiàn)尤其合適的通氣孔尺寸范圍是0.01至0.5毫米。
圖7a顯示了一種改進(jìn)的可調(diào)整自由體積概念。只是示意性地顯示了爆炸室(80)和藥物單元(51)。在圖7a中，顯示了一個(gè)過(guò)濾裝置(83)。過(guò)濾裝置(83)位于爆炸室(80)和可調(diào)整自由體積之間。過(guò)濾裝置(83)帶有直徑約為0.5至1毫米的孔。取決于特定需求，可有兩個(gè)至十個(gè)所述孔。所有孔的總自由直徑須提供一個(gè)相當(dāng)于2至8毫米的單一孔的流通面積。過(guò)濾裝置有兩個(gè)功能。第一個(gè)功能是防止爆炸室中的較大顆粒飛出爆炸室。這保持可調(diào)整自由體積清潔，并確保燃燒的爆炸物總量。后者是非常重要的，使爆炸過(guò)程具有可重復(fù)性，這樣可預(yù)測(cè)壓力曲線。如果大于1毫米的顆粒飛出爆炸室，這些顆粒將不會(huì)完全燃燒，從而導(dǎo)致爆炸過(guò)程產(chǎn)生的氣體有一個(gè)損失。另一個(gè)功能是過(guò)濾裝置(83)對(duì)于逸出爆炸室的氣體來(lái)說(shuō)是一種流動(dòng)阻抗。
過(guò)濾裝置可以由如鋼、硬合金和陶瓷等材料制成。甚至制造一個(gè)在爆炸室和可調(diào)整自由體積之間帶有一個(gè)壁的裝置體(69)是可能的，然后在所述壁上提供孔。此外，采用多孔的、帶有理想范圍的孔的過(guò)濾裝置是首選的。
圖7a進(jìn)一步顯示了一個(gè)可調(diào)整自由體積(88)，其不但通過(guò)一個(gè)如圖7所示的平活塞、而且通過(guò)一個(gè)錐形活塞(84)和一個(gè)相應(yīng)形狀的凹槽(89)來(lái)調(diào)整。爆炸室(80)中的氣體通過(guò)凹槽(89)。通過(guò)這樣一個(gè)錐形活塞(84)和一個(gè)相應(yīng)凹槽(89)，平穩(wěn)改變可調(diào)整體積的小量體積是可能的。此外，相對(duì)于活塞(84)的線性移動(dòng)距離而提供一個(gè)非線性體積增量是可能的。這對(duì)于為穿透深度和/或皮膚類型而提供一個(gè)容易的調(diào)整工具來(lái)說(shuō)是重要的?；钊腻F形部分可以是球形、拋物面或反拋物面形，如圖7a所示。圖7a顯示的另一個(gè)改進(jìn)是兩個(gè)自由體積(88，85)的結(jié)合。第一個(gè)自由體積(88)可通過(guò)活塞(84)來(lái)調(diào)整。第二個(gè)自由體積(85)可固定或通過(guò)第二個(gè)活塞(86)來(lái)調(diào)整。第一和第二自由體積通過(guò)管道(87)互相連接。第二個(gè)自由體積(85)應(yīng)能夠負(fù)責(zé)調(diào)整最大部分的總自由體積。這種調(diào)整通常是由制造商來(lái)進(jìn)行的。用戶通過(guò)活塞(84)、按照參考圖7所述的方法來(lái)對(duì)總自由體積進(jìn)行細(xì)微調(diào)整。最好采用一個(gè)帶有如上所述的錐形部分及一個(gè)圓柱部分的活塞?？蛇x擇管道(87)的位置，使得當(dāng)可調(diào)整自由體積最小時(shí)，管道被圓柱活塞所關(guān)閉，而當(dāng)可調(diào)整自由體積(88)增加時(shí)，所述管道不斷打開。這種安排提供了對(duì)壓力曲線的良好控制，因?yàn)橐揽靠烧{(diào)整的流動(dòng)阻抗，能同時(shí)控制自由體積和填充該體積的速度。
圖8顯示了多個(gè)自由體積的壓力-時(shí)間圖。使用如圖7所示的一個(gè)帶有1立方厘米的爆炸室(80)和0.7立方厘米爆炸物的裝置來(lái)得到了這些數(shù)據(jù)。這些實(shí)驗(yàn)使用的爆炸物是硝化纖維。圖8的縱坐標(biāo)以帕斯卡(Pa)為單位顯示爆炸室內(nèi)的壓力，而橫坐標(biāo)以毫秒為單位顯示時(shí)間。在零自由體積時(shí)得到爆炸室中的最高壓力(見曲線pj，0)。其它曲線在自由體積(64)為0.5立方厘米(pj，1)、1.0立方厘米(pj2)、1.5立方厘米(pj3)和2.0立方厘米(pj4)時(shí)得到。數(shù)據(jù)表明通過(guò)使用可調(diào)整自由體積，可容易地控制注射的壓力曲線。
圖9顯示了使用前述自由體積時(shí)流體藥物噴出容器的速度?？v坐標(biāo)表示容器中的剩余體積，橫坐標(biāo)以毫秒表示時(shí)間。在這些實(shí)驗(yàn)中使用的初始流體體積為0.24立方厘米。圖中表明，對(duì)于零自由體積(最下方的曲線)，該體積幾乎在45毫秒內(nèi)全部排空。對(duì)于2.0立方厘米的自由體積，排空速度明顯下降。顯示于圖9中的其它曲線從上往下依次為1.5立方厘米、1.0立方厘米和0.5立方厘米的自由體積。
圖10顯示了另一個(gè)包括注射單元和一個(gè)容納所述注射單元的單元的系統(tǒng)。注射單元包括一個(gè)藥物單元(51)，其由內(nèi)殼(54)和外殼(55)的組合所支撐。注射單元置于一個(gè)裝置體(90)中，通過(guò)一個(gè)擰于裝置體上的蓋子(91)而固定于所述裝置體內(nèi)。顯示于圖10中的設(shè)計(jì)沒(méi)有控制注射壓力的可調(diào)整自由體積。相反，圖10中的裝置使用通氣概念排出爆炸室(92)中的空氣。在點(diǎn)燃爆炸物(93)，氣壓可通過(guò)藥物單元(51)和內(nèi)殼(54)之間的空隙而逸出爆炸室(92)。然后氣體進(jìn)入內(nèi)外殼之間的間隔，再進(jìn)入外殼和裝置體(90)之間的間隔。然后氣體被外殼(55)和裝置體(90)之間起密封作用的O形密封圈(92)所擋住。氣體從爆炸室(92)中逸出的另一條路是通過(guò)內(nèi)殼(54)和藥物單元(51)之間的空隙，然后通過(guò)藥物單元和外殼間的間隙，最后通過(guò)藥物單元(51)和外殼之間的弱密封(93)以可控的方式離開系統(tǒng)。通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)相對(duì)于燃燒氣體的流動(dòng)阻抗，可以調(diào)整壓力-時(shí)間曲線以提供正確的注射。
顯示于圖10中的實(shí)施例尤其適合于提供單次注射系統(tǒng)，在使用后可將其丟棄。該一次性模塊不但包括藥物單元、外圍腔和氣體發(fā)生器，還包括一個(gè)穩(wěn)定殼，其在點(diǎn)燃后使外圍腔具有機(jī)械穩(wěn)定性。將氣體發(fā)生器的激活裝置集成入該元件是可能的，這樣就給用戶提供了一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的注射系統(tǒng)。
圖12顯示了一個(gè)縱切的用于皮下注射的新型藥物單元(120)。流體藥物(121)封裝于一個(gè)可擠壓容器(122)(所示體積0.2立方厘米)中。容器壁圍繞藥物及一個(gè)噴嘴元件(123)。噴嘴元件是藥物單元的第二區(qū)域的一個(gè)特定實(shí)施例，而噴嘴元件下方的可擠壓部分是第一區(qū)域的一個(gè)特定實(shí)施例。藥物單元的下部(可擠壓容器和噴嘴元件)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，其簡(jiǎn)化了插入至操作元件的動(dòng)作。
可擠壓容器(122)的形狀是特別有用的。可擠壓容器帶有一個(gè)平底部分(126)，其與一個(gè)漸粗壁部分(127)和一個(gè)漸細(xì)壁部分(128)相連。當(dāng)壓力施加于這些壁部分(126，127，128)時(shí)，容器受擠壓，流體藥物通過(guò)噴嘴元件(123)噴出。可擠壓容器的特定形狀確?？偟乃幬飮姵隽浚@是控制病人的精確藥物劑量所需的。然而，示于圖12中的形狀只是出于示范的原因，本發(fā)明并不限于此?？蓴D壓容器最好由聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯等制成，因?yàn)槠鋸椥詮椥院投栊詮椥耘c普通藥物流體相反。值得說(shuō)一下的是，甚至包括噴嘴，采用不影響幾乎每種藥物的材料是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)特別的改進(jìn)。此外，藥物都封裝于無(wú)菌材料內(nèi)部，并能夠以不發(fā)生流體污染的方式打開。
圖12進(jìn)一步顯示了帶有一個(gè)管道(124)的噴嘴元件(123)，其在第一端與可擠壓容器(122)連通，通向其第二端的噴嘴(125)。噴嘴的外形適合于將藥物單元牢固地容納于一個(gè)操作元件中。噴嘴元件帶有一個(gè)主要是缸體的內(nèi)部區(qū)域和一個(gè)整體式的圍繞內(nèi)部的環(huán)形部分，管道通過(guò)內(nèi)部區(qū)域延伸。尤其有利的是，形成可擠壓容器的外圍壁(131)沿噴嘴元件延伸并完全封裝噴嘴元件。當(dāng)下文描述了藥物單元的生產(chǎn)過(guò)程后，這將變得更清楚。對(duì)于噴嘴元件和封裝壁采用相同的材料是特別有利的，因?yàn)樵谶@種情況下，兩個(gè)部件至少部分熔合在一起，這形成一個(gè)不滲漏流體的連接。熔合過(guò)程通常是通過(guò)這些材料的冷流動(dòng)性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。藥物單元(120)用一個(gè)與外圍壁(131)通過(guò)預(yù)定中斷點(diǎn)(132)相連的翼片(130)來(lái)封閉。作為另一種選擇，翼片(130)可以直接與噴嘴部分(123)在預(yù)定中斷區(qū)相連。圖12還顯示了一個(gè)可選的覆蓋噴嘴出口的薄板(129)。當(dāng)翼片(130)從藥物單元中去除后，撤出該板。該薄板可以是箔或類似物，其避免藥物從藥物容器中滲漏出來(lái)。也可通過(guò)封閉噴嘴出口端的整體薄壁來(lái)實(shí)現(xiàn)該效果。然而，薄板或整體薄壁只是可選的。當(dāng)使用本發(fā)明采用的噴嘴尺寸時(shí)，以表明滲漏非常少或完全不滲漏。
圖12B和12C顯示了藥物單元(120)的透視圖。從這些圖可看出，可擠壓容器和噴嘴元件的區(qū)域具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，而翼片(130)通常是平的，使操作容易。
用于皮下注射的藥物單元采用的噴嘴最好帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的內(nèi)輪廓和一個(gè)指數(shù)斜率。指數(shù)斜率能顯著降低噴嘴內(nèi)流體的徑向速度梯度。因此，當(dāng)藥物包含對(duì)剪切力敏感的物質(zhì)時(shí)，指數(shù)斜率的噴嘴特別有用。比如對(duì)于核酸、蛋白質(zhì)等的分子。首選的噴嘴形狀由下列方程給出r＝a·exp(b·X)其中X＝x或X＝c+dx+ex2+fx3X為從噴嘴出口以X＝0開始的線性坐標(biāo)，而r是噴嘴的半徑。
a，b，c，d，e和f是根據(jù)特定情況所選擇的系數(shù)。系數(shù)a確定噴嘴在出口處的直徑，是一個(gè)確定噴出流體速度的重要參數(shù)。a最好在范圍0.04至0.08毫米之間。其它系數(shù)取決于噴嘴長(zhǎng)度，其又主要取決于制造要求。在拐點(diǎn)處有一個(gè)指數(shù)函數(shù)是特別有利的。因此，這樣一個(gè)函數(shù)改變了其彎曲方向。系數(shù)e可以為零，其它系數(shù)最好不等于零。一組特別有用的系數(shù)是
c＝-2.8615d＝0.7322e＝0.0f＝0.0038當(dāng)加工指數(shù)斜率有問(wèn)題時(shí)，可采用一個(gè)多邊形去近似指數(shù)斜率。
一個(gè)特別有用的噴嘴帶有三個(gè)部分-第一部分一個(gè)位于噴嘴端部、與流體藥物連通的入口部分。入口部分有一個(gè)圓形形狀，盡可能降低該區(qū)域的壓力改變。
-第二部分一個(gè)如上所述的指數(shù)斜率部分，其連續(xù)地與入口部分和第三部分相連。
-第三部分終止于出口表面的出口部分，藥物由此離開藥物單元。在出口區(qū)域，噴嘴不應(yīng)過(guò)寬，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致流體噴流的分散。因此，在出口區(qū)域，噴嘴和出口表面之間最好是一條尖銳的邊。
如已經(jīng)闡述的，噴嘴元件最好使用如聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯等塑料。因?yàn)樽⑸溥^(guò)程中的高壓，這些軟材料發(fā)生明顯變形。
解決此問(wèn)題的第一個(gè)方法是采用所需的較小噴嘴，使噴嘴在注射過(guò)程中變寬。注射過(guò)程中的典型壓力范圍為300至800個(gè)大氣壓。對(duì)于一個(gè)直徑為0.1毫米的聚乙烯噴嘴，1000巴(bar)的壓力將導(dǎo)致原始噴嘴尺寸加寬約50％。
第二個(gè)方法是用一種更硬的材料環(huán)繞噴嘴或至少環(huán)繞其出口部分?？梢杂媒饘侪h(huán)、陶瓷或如聚甲基丙烯酸甲酯或類似的更硬的塑料來(lái)環(huán)繞噴嘴。環(huán)繞材料不接觸藥物，因此不會(huì)發(fā)生不利的干涉。已表明，將環(huán)繞材料收縮于噴嘴上是特別有用的。然而，如果噴嘴帶有由軟塑料制成的后壁，即使用更硬的材料環(huán)繞，噴嘴直徑仍會(huì)擴(kuò)張。因此，保持噴嘴壁厚于1毫米以下是有利的。環(huán)繞材料可以被加熱以膨脹，置于噴嘴上，再冷卻以圍住噴嘴。反之，可以冷卻噴嘴，將硬材料環(huán)置于噴嘴上，使得在加熱處理噴嘴時(shí)實(shí)現(xiàn)緊緊的安裝。
其它將環(huán)或硬材料加于噴嘴之上的方法是擠壓裝配或卷曲。
示于圖12中的藥物單元的制造包括以下步驟-形成一個(gè)噴嘴單元，如利用噴射模塑過(guò)程-形成一個(gè)端部開口的容器(如，利用吹-充滿-密封過(guò)程)-將流體藥物引入容器
-通過(guò)開口端將噴嘴元件引入容器中-形成圍繞噴嘴元件的藥物容器，使得壁圍繞噴嘴元件，并形成一個(gè)預(yù)定中斷點(diǎn)和一個(gè)翼片。
可以在一個(gè)操作元件中采用前述A型藥物單元。因此，藥物單元置于一個(gè)爆炸室中，使得可擠壓區(qū)域(122)位于爆炸室中，并在噴嘴元件(131)的環(huán)形部分支撐藥物單元。在爆炸室內(nèi)，可放置一個(gè)氣體發(fā)生器。這樣一個(gè)操作元件為用戶提供了所有一次性部件，尤其有利的是結(jié)合到了一個(gè)操作部件中。如下文進(jìn)一步所述，以其為基礎(chǔ)的A型藥物容器或操作元件可有利地采用于帶有可調(diào)整作用體積的注射系統(tǒng)中。
B型藥物單元和操作元件圖13顯示了一個(gè)帶有相應(yīng)的B型藥物單元(151)的B型操作元件(150)。圖13A是截面的平面圖，而圖13B是一個(gè)切開的操作元件的透視圖。
在此實(shí)施例中，藥物容器(151)被夾入固定于一起的第一殼(152)和第二殼(153)之間。在所示實(shí)施例中，第二殼(153)有一個(gè)緊緊圍繞下方殼的延伸部分。然而，殼的其它固定在一起是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的。第二殼進(jìn)一步帶有一個(gè)適合于容納藥物單元的凹坑。第一殼(152)包括一個(gè)爆炸物，其可以被點(diǎn)燃并在爆炸室(155)中建立壓力。示于圖13中的實(shí)施例沒(méi)有將爆炸室與環(huán)境封閉的壁，因?yàn)樵摬僮髟窃O(shè)計(jì)用來(lái)置于一個(gè)提供封閉壁的注射系統(tǒng)中的。然而，帶有屬于操作元件殼的封閉壁的操作元件也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。第二殼帶有一個(gè)插入其間的作為噴嘴的針頭(156)。針頭的一端有一個(gè)鋒利的尖端，其朝向操作元件以刺穿藥物容器。針頭的第二端指向上方的殼，使得其能夠指向需要注射的身體表面。操作元件進(jìn)一步帶有一個(gè)通過(guò)預(yù)定中斷點(diǎn)(158)與第二殼(153)相連的翼片(157)。在翼片(157)內(nèi)，有一塊覆蓋針頭的板(159)。該板簡(jiǎn)化了操作元件的制造過(guò)程。
本發(fā)明的一個(gè)重要方面是更詳細(xì)地顯示于圖14中的B型藥物單元(151)。圖14A顯示了一個(gè)截面圖，而圖14B是一個(gè)透視圖。藥物單元(151)由第一部分(170)和第二部分(171)制成，兩者互相連接，以形成一個(gè)在其中容納流體藥物的封閉腔。兩個(gè)部分最好由塑料制成。因?yàn)槠鋵?duì)于大多數(shù)類型的藥物的惰性特性，聚乙烯和聚丙烯尤其有利。該部分可用如噴射模塑制成。兩個(gè)部分可以粘、焊或熔在一起。最好通過(guò)焊和熔，因?yàn)闆](méi)有對(duì)藥物不產(chǎn)生負(fù)面影響的膠。圖14顯示了一個(gè)加厚部分(174)，其象一個(gè)土星環(huán)一樣環(huán)狀地圍繞著藥物腔。已證明，在該區(qū)域使用額外量的材料是有利的，以確保兩個(gè)部分能容易地焊在一起。
第二錐段(171)在發(fā)生藥物單元穿刺的區(qū)域有一個(gè)凹陷部分(173)。第一錐段(170)有一個(gè)凸出部分(172)，其防止針頭穿透該錐段。出于清楚的目的，圖14還顯示了位于被穿刺的第二錐段(171)下方的針頭(156)。當(dāng)爆炸室(155)中產(chǎn)生壓力時(shí)，該壓力作用于第一錐段(170)，使其變形，以在藥物單元內(nèi)產(chǎn)生壓力。由于該壓力，第二錐段(171)的凹陷部分(173)向外彎曲，接觸針頭(156)，并被穿透。仍然作用于第一錐段(170)的壓力使該錐段變形，直至其緊緊地貼于第二錐段的內(nèi)壁。然而，凸出部分防止第一錐段被穿透。凸出部分在其外側(cè)可以被一層膜覆蓋，其保護(hù)凸出部分不受燃燒氣體和壓力的損壞。B型操作元件的另一個(gè)方面是上殼(153)有一個(gè)凹槽，其支撐第一錐段(170)，使其只在凹陷部分發(fā)生變形。
參考號(hào)列表(1) 第一可擠壓容器/藥物單元(2) 外圍容器(3) 流體(4) 出口(5) 氣體發(fā)生器(6) 封閉塞(7) 穩(wěn)定殼(8) 螺紋帽(9) 電觸點(diǎn)(10) 氣體(12) 噴流(13) 密封材料(20) 容器(21) 爆炸室(23) 主隔膜(24) 第二隔膜(25) 噴嘴(26) 第一殼(27) 第二殼(28) 夾扣(29) 電絕緣材料(30) 電觸點(diǎn)(31) 通氣孔(32) 空間(33) 中空針頭(40) 藥物單元(41) 封閉旋鈕/銷(42) 氣體發(fā)生器(43) 電觸點(diǎn)(45) 操作元件(46) 滑板(50) 帶有可調(diào)自由體積的注射系統(tǒng)(51) 藥物單元(52) 流體藥物(53) 噴嘴(54) 內(nèi)殼(55) 外殼(56) 噴氣燃料/氣體發(fā)生器(57) 加熱線圈(58) 密封件(59) 密封件(60) 氣孔(61) 氣槽(62) 蓋子(63) 鎖銷(64) 可調(diào)自由體積(65) 活塞(66) 密封件(67) 旋鈕(68) 螺桿(69) 裝置體(70) 通氣孔(80) 爆炸室(81) 鉸鏈(82) 圓柱筒(83) 過(guò)濾裝置(84) 錐形活塞(85) 可調(diào)的第二自由體積(86) 第二活塞(87) 管道(88) 可調(diào)的第一自由體積(89) 凹孔(90) 裝置體(91) 蓋子(92) 爆炸室(101) 藥物容器(102) 流體藥物(103) 空頂部(104) 開口(105) 腔(106) 密封件(107) 真空氣流(108) 真空(109) 管道(110) 加熱夾具(111) 不透氣密閉塞(120) A型藥物單元(121) 流體藥物(122) 藥物容器/第一可擠壓區(qū)域(123) 噴嘴單元/第二區(qū)域(124) 管道(125) 噴嘴(126) 藥物容器底部(127) 漸寬壁部件(128) 漸細(xì)壁部件(129) 覆蓋噴嘴出口的平板(130) 翼片(131) 壁材料(132) 預(yù)定中斷點(diǎn)(150) B型操作單元(151) B型藥物單元(152) 第一殼(153) 第二殼(154) 爆炸物(155) 爆炸室(156) 針頭(157) 翼片(158) 預(yù)定中斷點(diǎn)(159) 平板(170) 第一錐段(171) 第二錐段(172) 凸出部分(173) 凹陷部分(174) 環(huán)形壁
權(quán)利要求
1.皮下注射流體的系統(tǒng)(50)，包括-一個(gè)存儲(chǔ)待注射流體的藥物單元(51)，其帶有一個(gè)第一區(qū)域和一個(gè)第二區(qū)域，所述第一區(qū)域是可被擠壓或可變形的，所述第二區(qū)域帶有至少一個(gè)孔，-一個(gè)至少部分藥物單元位于其中的爆炸室，所述爆炸室內(nèi)產(chǎn)生的壓力使所述藥物單元第一區(qū)域變形，-一個(gè)位于爆炸室(80)內(nèi)部的可激活氣體發(fā)生器(56)，當(dāng)激活時(shí)，其在爆炸室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)壓力，-一個(gè)用于激活所述氣體發(fā)生器的激活元件其特征在于所述爆炸室?guī)в幸粋€(gè)氣孔(60)，其與帶有可變體積(64)的自由體積室相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)一個(gè)殼形成所述自由體積室，一個(gè)活塞可移動(dòng)地位于其中，所述活塞在所述殼中的位置限定了缸體的積體，爆炸室中的氣體可進(jìn)入其中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，氣孔截面的范圍是2至5毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述自由體積室的體積可在零和一個(gè)四倍于爆炸室體積的體積之間變動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述自由體積室?guī)в幸粋€(gè)通氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述通氣孔帶有一個(gè)0.01至0.5毫米的自由截面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括一個(gè)位于爆炸室和自由體積室之間的過(guò)濾裝置(83)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述過(guò)濾裝置帶有多個(gè)自由直徑范圍為0.5至1毫米的孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所有孔的總自由直徑提供一個(gè)相當(dāng)于2至8毫米的單一孔的流通面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，可調(diào)整自由體積分成第一和第二自由體積，其間用管道相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二自由體積中的至少一個(gè)是可調(diào)整的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，第一自由體積是用戶來(lái)調(diào)整的，而第二自由體積已由制造商調(diào)整好。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述自由體積室通過(guò)一個(gè)殼來(lái)形成，一個(gè)錐形活塞在殼中移動(dòng)，當(dāng)所述自由體積最小時(shí)，所述殼具有相應(yīng)的形狀以適合所述活塞。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，所述殼帶有一條連接第一自由體積和第二自由體積的管道。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，錐形活塞帶有一個(gè)錐形部分及一個(gè)圓柱部分，所述管道位于所述殼中，當(dāng)?shù)谝蛔杂审w積最小時(shí)，管道關(guān)閉，而當(dāng)?shù)谝蛔杂审w積增加時(shí)，管道不斷被打開。
16.用于皮下注射的藥物單元，主要包括-一個(gè)可擠壓的或彈性的第一區(qū)域，-一個(gè)帶有至少一個(gè)孔的第二區(qū)域，-包含于藥物單元內(nèi)的流體藥物，及-一個(gè)封閉所述至少一個(gè)孔的封閉塞其特征在于，藥物單元由聚氯乙烯或聚乙烯、聚丙烯或其混合物制成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的藥物單元，其特征在于，封閉塞在預(yù)定中斷點(diǎn)處與第一或第二區(qū)域相連。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的藥物單元，其特征在于，第二區(qū)域和第一區(qū)域是分立的部件，第二區(qū)域被第一區(qū)域所封裝。
19.用于穿透皮膚注射的一次性模塊，包括-一個(gè)可擠壓的或彈性的第一區(qū)域，-一個(gè)帶有至少一個(gè)孔的第二區(qū)域，-流體藥物-一個(gè)封閉所述至少一個(gè)孔的封閉塞-一個(gè)所述第一區(qū)域中的至少部分位于其中的外圍腔，使得在外圍腔中產(chǎn)生的壓力使第一區(qū)域變形，而流體藥物通過(guò)至少一個(gè)孔噴出，其特征在于，第一和第二區(qū)域由聚氯乙烯(PVC)或聚乙烯、聚丙烯或其混合物制成。
20.制造用于皮下注射的藥物單元的過(guò)程，包括以下步驟-形成一個(gè)噴嘴-形成一個(gè)端部開口的容器-將流體藥物引入容器-通過(guò)開口端將噴嘴單元引入容器中-封閉開口端，以形成圍繞噴嘴單元的藥物容器
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的過(guò)程，其特征在于，噴嘴單元在噴射模塑過(guò)程中制成。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的過(guò)程，其特征在于，在封閉開口端的過(guò)程中，形成一個(gè)翼片、和一個(gè)位于翼片與藥物單元之間的預(yù)定中斷點(diǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20或22所述的過(guò)程，其特征在于，在藥物容器處于真空時(shí)，進(jìn)行所述封閉過(guò)程。
24.用于穿透皮膚注射的藥物單元，包括-一個(gè)可擠壓的或彈性的第一區(qū)域，其由壁材料所形成，-一個(gè)帶有至少一個(gè)孔的第二區(qū)域，-流體藥物-一個(gè)封閉所述至少一個(gè)孔的封閉塞其特征在于，第一和第二區(qū)域由分立部件制成。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的藥物單元，其特征在于，形成第一區(qū)域的壁材料封裝第二區(qū)域。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的藥物單元，其特征在于，壁材料通過(guò)一個(gè)預(yù)定中斷區(qū)域整體性地與一個(gè)翼片連接。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的藥物單元，其特征在于，第一區(qū)域帶有一個(gè)基本平坦的底面，一個(gè)漸細(xì)的壁部分通過(guò)一個(gè)漸寬的壁部分與底面相連。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的藥物單元，其特征在于，第二區(qū)域包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的噴嘴和指數(shù)斜率。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的藥物單元，其特征在于，指數(shù)斜率如下給定r＝a·exp(b·X)，其中X＝x或X＝c+dx+ex2+fx3，x為從噴嘴出口以x＝0開始的線性坐標(biāo)，r是噴嘴的半徑，及a，b，c，d，e，f是系數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的藥物單元，其特征在于，選擇系數(shù)以給出一個(gè)帶有拐點(diǎn)的指數(shù)函數(shù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的藥物單元，其特征在于，第二區(qū)域由軟材料制成，至少部分噴嘴被由硬材料制成的環(huán)在噴嘴外側(cè)所圍繞。
32.用于皮下注射的操作元件，包括-一個(gè)可擠壓的或彈性的第一區(qū)域，其由壁材料所形成，-一個(gè)帶有至少一個(gè)孔的第二區(qū)域，-流體藥物-一個(gè)封閉所述至少一個(gè)孔的封閉塞-一個(gè)第一區(qū)域位于其中的爆炸室-一個(gè)位于爆炸室中的氣體發(fā)生器，用于在爆炸室中產(chǎn)生壓力，其特征在于，第一和第二區(qū)域由分立部件制成。
33.用于皮下注射的藥物單元帶有一個(gè)第一錐段(170)和一個(gè)第二錐段(171)，兩者互相連接而形成一個(gè)裝流體藥物的腔，其特征在于，第二錐段有一個(gè)凹陷部分，當(dāng)壓力施加于第一錐段上時(shí)，其向外凸出。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的藥物單元，其特征在于，第一錐段有一個(gè)凸出部分。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的藥物單元，其特征在于，第一和第二錐段焊接在一起，藥物單元有一個(gè)環(huán)繞腔的加厚部分，以確保第一和第二錐段恰當(dāng)?shù)睾附釉谝黄稹?br> 36.用于皮下注射的操作單元，包括-一個(gè)在其中提供爆炸室和爆炸物的第一殼，-一個(gè)帶有位于其中的穿透針頭的第二殼-一個(gè)帶有凹陷部分的藥物單元，被夾入第一殼和第二殼之間其特征在于，凹陷部分位于所述針頭鋒利端部的下方，施加于藥物單元的壓力產(chǎn)生凹陷部分的彎曲變形，因此導(dǎo)致藥物單元被刺穿。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的操作元件，其特征在于，藥物單元在其第一錐段包括一個(gè)凸出部分，當(dāng)藥物單元在壓力下變形時(shí)，其防止穿透第一錐段。
38.根據(jù)權(quán)利要求36所述的操作元件，其特征在于，第二殼有一個(gè)凹槽，以容納藥物單元，并支撐所述第二錐段，以防止除凹陷部分之外的第二錐段變形。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的帶有產(chǎn)生于藥物單元凹陷部分的空間(32)和第二殼(27)的操作元件，其特征在于，所述操作元件包括一個(gè)通氣孔(31)，當(dāng)凹陷部分朝向第二殼的方向移動(dòng)時(shí)，其允許氣體從所述空間中逸出。
40.皮下注射系統(tǒng)，包括-一個(gè)存儲(chǔ)待注射流體的藥物單元(51)，其帶有一個(gè)第一區(qū)域和一個(gè)第二區(qū)域，所述第一區(qū)域是可被擠壓或可變形的，所述第二區(qū)域帶有至少一個(gè)孔，-一個(gè)至少部分藥物單元位于其中的爆炸室(92)，所述爆炸室內(nèi)產(chǎn)生的壓力使所述藥物單元第一區(qū)域變形，-一個(gè)位于爆炸室(92)內(nèi)部的可激活氣體發(fā)生器(93)，當(dāng)激活時(shí)，其在爆炸室內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)壓力，其中所述爆炸室?guī)в幸粋€(gè)通氣孔，其允許氣體以一種可控的方式逸出爆炸室。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的皮下注射系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)對(duì)燃燒氣體的流動(dòng)阻抗被調(diào)整得以提供一個(gè)理想的壓力-時(shí)間曲線，以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)淖⑸洹?br> 全文摘要
本發(fā)明領(lǐng)域是通過(guò)產(chǎn)生一股能夠穿透皮膚的高壓噴流來(lái)將液體注射入組織。涉及一種皮下注射流體系統(tǒng),該系統(tǒng)包括裝有待注射流體的藥物容器,該容器有兩個(gè)區(qū)域,其中第一區(qū)域可擠壓或者是彈性的,第二區(qū)域至少有一個(gè)出口,流體自該出口逸出。彈性區(qū)域可借助可激活的氣體發(fā)生器在外圍容器內(nèi)產(chǎn)生的壓力變化而變形,從而迫使流體從第一容器通過(guò)所述至少一個(gè)出口噴出。本發(fā)明還旨在用于控制噴流壓力的裝置以及使藥物噴射經(jīng)過(guò)消毒的藥物容器。
文檔編號(hào)A61M5/24GK1250383SQ98803405
公開日2000年4月12日 申請(qǐng)日期1998年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月17日
發(fā)明者H·P·哈爾, M·博伊藤穆勒, M·馬特爾恩, G·B·K·梅查姆 申請(qǐng)人:羅赫診斷器材股份有限公司