TWI271203B - Needleless injection device functioning with two concentric energetic materials - Google Patents

Description

1271203 、九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之技術領域係關於預先填充且用後拋棄式無針 注射器，其藉由一氣體產生器而運作，且被用於進行液體 有效成分之皮内、皮下及肌肉注射，以供作為人體或動物 治療之用。 φ 【先前技術】 • 對於根據本發明而實施之注射裝置而言，一液體有效 成分係由一或多或少之黏性液體、或一液體混合物、或一 ~ 凝膠體所構成。該有效成分可爲一固體，其被溶解於一可 _ 供注射之適當溶劑中。該有效成分亦可由一呈粉末狀之固 體予以代表，而該粉末狀固體係在一適當之液體中呈或多 或少之濃縮懸浮形式者。爲了避免堵塞，該成分之顆粒大 小必須可與該等導管之直徑配合相容的。 # 在此類注射器中運用一煙火填裝料之方式已爲習知， 胃且已爲數個專利之標的。藉由實例可留意到與一無針皮下 注射器有關之美國專利第US 2, 322, 244號，其中該無針皮 下注射器係以一空藥筒爲基礎而運作。被放置成與該藥筒 . 接觸且欲將被注射之液體在該燃燒氣體所產生之壓力作用 下自該注射器處被排出。另一 W0 98/31409專利則揭示一 包括一煙火填裝料之皮下注射系統，而該煙火填裝料係由 一炸藥或一火藥所構成。此注射器之特殊特徵爲其被設計 用來調節與液體有效成分之排放動力學有關之問題，此並 1271203 .P由按照煙火成分之特性來運作，而是藉由提供-特殊 、何开乂狀^達成’该幾何形狀特別地界定—配備有一出口 之鄰近氣體膨脹腔室。緊靠該液體有效成分而定位之該煙 火填裝料藉由提供其-非常高之初始速度而直接且瞬間地 :乍用於該成分上，在此同時該等氣體則侵人該主腔室及該 二L之脸至靶加於该有效成分上之壓力於是下降並且固 幾乎呈恆定之數值處，而此已㈣使得該有效成分 t可牙透病人之皮膚。該鄰近之腔室將可調節此一壓力。美 響國專利第2, 704,542號係關於一藉由一液體喷射之注射方 法。此方法並不特別地需要一煙火填裝料，而是包含有一 意在控制壓力分佈之農置。該被用來達到此一目標之方法 係在於-呈兩部分活塞之滑動移動，而該兩部分活塞係由 -封裝在-中空圓筒中且呈小截面狀之中心、圓筒所構成。 厂上游壓力首先驅使該中心圓筒一小幅值之位移，以便傳 遞&暫但非系強烈之推力至該欲被排出之液體上，接著 鲁爲確保達到良好之穿透，該整個活塞在適當壓力下被移動 以便可連續排出該液體。 爲了可在不修改該注射器之幾何特性情況下控制該等 壓力分佈，在法國專利第2 8()7 946號中已經提議設計一 配備有-氣體產生ϋ之無針注射器，該氣體產生器包括一 由一緩k燃燒火樂與一快速燃燒火藥所混合構成之煙火填 裝料。該快速燃燒火藥確保產生一在壓力上之突然升高， 以便=予該有效成分一足以穿透皮膚之速度，而該緩慢燃 燒火樂被選用以保證一旦該皮膚被穿透之後能達到一注射 1271203 、深度。美國專利申請案第US 2002/0161329號中亦提到在 一注射裝置中使用兩種火藥，而該等火藥各具有不同之燃 燒特性。 藉由比較可知，在先前技術中，未有包括一煙火填裝 料之無針注射器，其中該煙火填裝料係由具有不同燃燒速 率之一中心高能材料與一外圍高能材料之組合所構成。藉 由此一方式，可爲整塊或分爲複數個顆粒狀之煙火填裝料 I 在有關該兩種類型而能材料之幾何分佈方面將會保持大致 _之同質性，因而賦予根據本發明所實施之注射裝置在壓力 分佈之控制方面一個具有高可靠性及可再製性之特質。該 — 煙火填裝料之特殊幾何形狀可由簡單之生產方法生產，該 ，簡單之生產方法已受完全認可且已可被良好地控制。 在本說明之其餘部分中，該術語「高能材料」係涵蓋 所有能夠燃燒之煙火物質，不論是粉末火藥或顆粒火藥、 推進劑、甚至炸藥。 胃【發明内容】 本發明之標的係爲一無針注射裝置，該裝置包括一煙 火氣體產生器、至少一活塞、一儲備量之液體有效成分、 ^ 及一注射喷嘴，且其特徵在於該產生器包括一煙火填裝 料，該煙火填裝料係由被一第二外圍高能材料環繞之一中 心南能材料所構成’該兩種南能材料各具有不同之燃燒速 較佳地，該氣體產生器包括一用於啓動該外圍高能材 1271203 ，料燃燒之點燃系統，藉此一方式使得該燃燒之前沿可自該 煙火填裝料之外圍發展至其中心處。 憑藉此類型之一煙火填裝料及一點燃系統，且根據所 選用於該兩種高能材料之成分，將可在注射喷嘴之出口處 把許多壓力分佈構想成時間之函數。 根據本發明之一第一較佳具體實施例，該外圍高能材 料係選自燃燒非常慢之成分，以致其可針對該中心高能材 Φ 料之燃燒產生一更大或更小之煙火延遲。 • 根據本發明之一第二較佳具體實施例，該外圍高能材 料係選自燃燒非常快之成分，以致使得該材料之燃燒可瞬 ^ 間地產生一可促使穿刺皮膚之高強度壓力峰值。 ，用於根據本發明所實施之注射裝置上的該等點燃系統 具有諸慣常且經完全驗證之特性，且可能需要例如一熱導 線或一雷管，其中該熱導線可供一電流通過其中，而該雷 管則能以電力方式或藉由撞擊而被啓動。 # 該兩種高能材料各具有不同之燃燒特性，此類型煙火 ®填裝料之原理係用以引起一雙燃燒體系，此將在該注射喷 嘴出口處導致至少兩種在壓力變化上截然不同之壓力階 段，使得以解決該有效成分對皮膚之穿透以及一旦皮膚已 ， 被穿透後在注射深度上之控制等的兩個問題。 有利地’該外圍南能材料係處於固體狀悲’以致使其 可對該中心高能材料構成一封套。 該兩種高能材料較佳地係彼此接觸，以致使得該燃燒 之前沿被從一南能材料傳遞至另一南能材料處。 1271203 有利地，該中心高能材料之整個外部表面係與該外圍 南能材料之内部表面相接觸。 根據本發明之一第一較佳具體實施例，該煙火填裝料 爲一由複數個顆粒所組成之火藥，每一顆粒係由一被一外 圍南能材料所壞繞之中心南能材料所構成5該兩種南能材 料各具有不同之燃燒速率。 有利地，該氣體產生器包括一由一火藥所組成之單一 Φ 煙火填裝料，且該外圍高能材料之燃燒速率係大於該中心 ⑩高能材料之燃燒速率。在此方式下，在開始燃燒之時，該 壓力迅速增加以達到一臨限值；接著，一旦該中心高能材 — 料開始燃燒，該壓力在穩定於一低於前述臨限值之預定水 -平之前將先降低。該初始壓力臨限值允許該有效成分穿透 被治療病人之皮膚，同時在下一階段所獲得之壓力允許有 效成分穿透病人的皮膚至一給定之深度。相反地，可選擇 一燃燒速率低於該中心高能材料之燃燒速率之外圍高能材 • 料，以便可針對於該中心高能材料之燃燒引進一煙火延遲。 * 根據本發明之一第二較佳具體實施例，該氣體產生器 藉由兩種火藥之混合物所形成，而每一種火藥各具有複數 個顆粒，其中一種火藥係由一單一高能材料所構成，而另 ^ 一種火藥係由一被一外圍高能材料所環繞之中心高能材料 所構成，該等高能材料各具有不同燃燒速率。 有利地’由兩種不同之南能材料所構成之火樂可措由 一平滑操作而獲得。該平滑操作在於藉由擴散而穿透一化 學藥劑，該化學藥劑改變該高能材料之成分，從而改變其 1271203 、能階及其燃燒速率。 根據本發明之一較佳具體實施例，該火藥係由一塗層 操作而獲得。該塗層操作係在該高能材料之顆粒周圍沈積 一已知厚度之一南能材料或惰性材料的薄膜’而該南能材 料或惰性材料具有經控制之燃燒特性，例如燃燒速率。 根據本發明之一第三較佳具體實施例，該煙火填裝料 係由一整個塊體所構成。該塊體可爲例如圓柱狀的，且具 • 有一中心通道，該中心通道之樣式比照在質量推進中所產 ⑩生之該等推進劑塊體的幾何形狀。 根據本發明之另一較佳變化型式，該中心高能材料係 / 處於液體狀態，而該外圍高能材料係處於固體狀態。該液 ^ 體高能材料可爲例如一苯甲酸苄酯。 根據本發明之一較佳具體實施例，該中心高能材料係 處於凝膠體狀態，而該外圍高能材料係處於固體狀態。該 處於該凝膠體狀態之高能材料亦可爲例如一苯曱酸苄酯。 # 有利地，由一處於液體狀態或凝膠體狀態之中心高能 胃材料以及一處於固體狀態之外圍高能材料所構成之該煙火 填裝料可藉由一封裝處理而被獲得。 該封裝係產生高能或惰性產物之一外殼，其可封裝固 _ 體、液體或類似凝膠狀之材料。 根據本發明之一較佳具體實施例，該中心高能材料係 由一以至少一個顆粒組成之火藥所構成，而該外圍高能材 料係由一頌基薄膜所構成。 有利地，該确基薄膜包括一塑化劑、一穩定劑及确化 1271203 、纖維。 較佳地，該火藥係爲一基於硝化纖維之同質火藥。 有利地，該火藥含有硝化甘油。 該硝基薄膜較佳地構成一用於火藥顆粒之封閉封套。 該石肖基薄膜在一方面係用作一火藥之容器以利其在該 產生器中之整合；另一方面，其藉由其在燃燒中易於啓動 之能力以及藉由其高燃燒速率而促使火藥之點燃。 Φ 根據本發明所實施之無針注射裝置具有保證全部液體 #有效成分之滿意注射的優勢，其使用一簡單之操作機構且 佔用一小空間，既不需要特別之零件、加工或額外費用， / 亦不需要對該注射器體之幾何形狀進行修正。 此外，可被用於包含在根據本發明所實施之注射裝置 中的煙火填裝料之成分的廣泛變化性意謂著可獲得一非常 廣泛之壓力分佈變化，該等壓力分佈可被用於所有可能之 形態。最後，經由燃燒一與諸已廣泛證實之點燃系統相結 • 合之煙火填裝料所產生之效應的完美控制意謂著根據本發 ®明所實施之無針注射器是非常可靠且安全的。 【實施方式】 參照第一圖所示，根據本發明所實施之一無針注射器 ^ 1包括：一煙火氣體產生器2，其係由一雷管3與一煙火填 裝料4所組成；一點燃系統10，其包括一預先拉伸之彈簧 5及一撞擊器6 ; —燃燒腔室7 ; —液柱8，其包含待注射 之液體有效成分9 ;以及一注射喷嘴11。該液體9之柱包 括一由兩個止擋塞頭13、14所封閉之玻璃管12，在該兩 -11 - 1271203 - 、 -、個止擋塞頭之間設置有待注射之液體有效成分9。根據本 發明所實施之該注射器丨上具有一由一頭罩15及一彈簧 Μ所形成之觸發系統，而該彈簧能夠在該頭罩15之位移 作用下壓縮。 根據本發明所實施之一無針注射器丨的運作模式如 下。 ' 該注射器以 刀叭I疋位以便使該噴嘴1 待治療之病人的皮膚上。 一施加於該頭罩15上之壓力導致該頭罩15之位移， 而該頭罩係藉由該經壓縮彈簧16之效應而產生抵抗。當超 過該頭罩15之一臨限凹陷時，該點燃系統1〇將被釋放， t導致該預練伸之彈簧5鬆弛，且因而導致連接至該 彈黃5之撞㈣6的突然位移。該撞擊器6撞擊該被設定 處於燃燒狀,4中之雷管3，而此將引發該煙火填裝料4之 ，燒。藉由該填裝料4之燃燒而釋放之氣體將對該燃燒腔 上7加|，彳疋而促使該液柱8位移。緊靠該喷嘴η定位之 乂下^活基插頭14位於一爲此目的所提供之空間I?中， 緊罪雜燒腔室7定位之該上游活塞插頭則連續移 么，藉此在待注射之液體9上施加一壓力。該液體9於是 、:由「位於該喷嘴η中且藉由該下游活塞插頭14而被釋 :之，射通道18溢出。㈣續進行至該上游活塞插頭 與該下游活塞插頭14相接觸為止。 下Φ的非限定性實例朗了本發明在關於該煙火填裝 枓4方面之主要特徵。 -12- 1271203 ，實例1 該煙火填裝料係由一單一火藥所構成，且該外圍高能 材料之燃燒速率小於該中心高能材料之燃燒速率。第二圖 中表示在該喷嘴處以時間之函數型式所獲之典型壓力分 佈。在一第一階段中，該外圍高能材料之燃燒導致壓力之 輕微增加。在一第二階段中，由於該中心高能材料之燃燒 而導致壓力突然增加。最後，壓力緩慢下降。 φ 實例2 ❿ 該煙火填裝料係由一單一火藥所構成，且該外圍高能 材料之燃燒速率大於該中心高能材料之燃燒速率。第三圖 / 中表示在該喷嘴處以時間之函數型式所獲之典型壓力分 - 佈。在一第一階段中，由於該外圍高能材料之燃燒而導致 壓力突然增加。在一第二階段中，該壓力較緩和地持續增 加，而最後該壓力緩慢下降。 可被使用在根據本發明所實施之無針注射裝置中之大 _ 量現存煙火成分將允許在該喷嘴出口處之壓力分佈有一廣 —泛之變化，從而使得可以處理大量之形態。 【圖式簡單說明】 . 第一圖係一穿過根據本發明所實施之一無針注射裝置之縱 軸向截面。 第二圖係一代表在該喷嘴出口處壓力隨時間變化之簡化曲 線圖，其係由燃燒一單一火藥所產生，而其中該外圍高能 材料之燃燒速率小於該中心高能材料之燃燒速率。 -13 - 1271203 第三圖係一表示在該噴嘴出口 处&刀I思日守間變化之簡化 線圖，其係由燃燒一單一火藥所產生， _ 而其中该外圍高能 材料之燃燒速率大於該中心南能材料之燃燒速率。 【主要元件符號說明】 1 無針注射器 2 煙火氣體產生器 | 3 雷管 • 4煙火填裝料 5 彈簧 6 撞擊器 7 燃燒腔室 8 液柱 9 液體有效成分 !〇 點燃系統 ’⑩ 11 注射喷嘴 12 玻璃管 13 上游活塞插頭 14 下游活塞插頭 15 頭罩 16 彈簧 Π 空間 18 注射通道

Claims (1)

1. 丄271203 申請專利範圍·· :種)無:=置。:1)’其包括:-煙火氣想產生器 之高能材料所構含二兩種具有不同燃燒速率 14);-儲備〜、、火填裝料；至少—活塞（13、 (11). I s液體有效成分⑷；以及-注射噴嘴 另-種产、：，該兩種高能材料中之-種處於中心且由 料之整:外IS能材料所環繞’且該中心高能材 觸。卜縣面與該外圍高能材料之内部表面相接 如叫求項1之梦署，甘+上 狀態。 t 八5亥外圍高能材料係處於固體 射該兩種高能材料彼此相接觸。 Λ + _火填裝料爲—由複數個 之ί藥’每，由-被-外圍高能材 具有不同之燃燒速率。成兩種純材料各 如：求項4之裝置’其中該氣體產生器 成之單一煙火物，且該 ： ，燃燒連較於該巾㈣能材料之雜料。 員:::置’其中讀氣體產生器(2)係由兩種 二Γ=而每-種火藥各具有複數： :板’其中之—種火樂係由—單4能材料所構成， 而另-種火藥則係由一中心高能材料所構成， 心馬能材料被-具有不同燦燒速率之外園高能材料 -15- 1271203 7.=求項4之裝置’其中該火藥係經由一平滑操作而 8 :::求項4之褒置，其中該火藥係經由一塗層操作而 9 之裳置，其一真軸-整個塊 V°’::求項2之裝置’其中該中心高能材料係呈液體之 ’ 求項2之裝置’其中該中心高能材料係呈凝膠之 13 12::=10及11中任-項之裝置，其中該煙火填裝 科係經由一封裝程序而獲得。 /、衣 14 園高能材料係由-硝-基薄膜所構7所組成，而該外 13之裝置’其中該硝基薄膜包括-塑化劑、 %疋劑、及硝化纖維。 15.=質=之裝置’其中該火藥係爲-基於侧维 17.如：2 15之裝置’其中該火藥包含有硝化甘油。 藥IS:套之。裝置，其—^ 月求項1之裝置’其中該氣體產生器⑴包括一點 16 ^ 1271203 燃系統（ίο)，其可供啓動該外圍高能材料之燃燒。