專利名稱：注射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注射器(注入器)，利用這種注射器，可不使用任何注射針，而將注射目標(biāo)物質(zhì)注入活體的注射對(duì)象區(qū)域。
背景技術(shù)：
關(guān)于不用任何注射針而進(jìn)行注射所利用的無針注射器(沒有針的注射器)，在某些情況下采用一種結(jié)構(gòu)，以便通過加壓氣體或彈簧對(duì)容納有注射溶液的容納室施加壓力來注射或允許注射注射組分。然而，在具有常規(guī)已知結(jié)構(gòu)的無針注射器的情況下，與注射溶液的深度和注射量相關(guān)的再現(xiàn)性不令人滿意。因此，難以斷言這種無針注射器一般得到廣泛使用。因此公開這樣一種技術(shù)，其中利用由兩種類型粉末(即，高速燃燒粉末和低速燃燒粉末)的混合物組成的推進(jìn)劑裝藥來以多個(gè)水平或階段調(diào)節(jié)注射溶液的輸出壓力(注射壓力)(參見，例如專利文獻(xiàn)I)。具體地講，首先通過燃燒高速燃燒粉末對(duì)活塞施加大力允許注射注射溶液。因此，注射溶液透過人體等的皮膚，并將注射溶液送入體內(nèi)。隨后，通過燃燒低速燃燒粉末連續(xù)施加壓力至能夠在皮膚中擴(kuò)散注射溶液的程度。專利文獻(xiàn)2公開一種用無針注射器以兩個(gè)階段給予注射溶液的技術(shù)。在此技術(shù)中，通過對(duì)注射溶液施加高壓允許注射，以使注射溶液透入皮膚，然后降低施加到注射溶液的壓力，因此預(yù)期使注射溶液在皮膚中分散。另外，專利文獻(xiàn)3公開一種用磁鐵和線圈通過電流強(qiáng)度調(diào)節(jié)注射溶液所用注射壓力的技術(shù)。在此技術(shù)中調(diào)節(jié)注射壓力，以便為了注射溶液透過皮膚而首先施加高壓，然后為了送入或遞送所需的注射溶液而提供近似恒定壓力。不僅為了使注射溶液能達(dá)到皮膚的內(nèi)部，而且也是為了以上以外的其它目的，以不同方式調(diào)節(jié)在使用 無針注射器時(shí)施加到注射溶液的壓力。例如，在專利文獻(xiàn)4中發(fā)現(xiàn)這樣的描述，為了減輕用加壓氣體注射注射溶液時(shí)產(chǎn)生的噪聲，在透過皮膚后，施加到注射溶液的壓力增加是不利的。上下文中，在很多情況下，用無針注射器進(jìn)行注射的對(duì)象是活體，例如人體等。因此，提供了涉及與一般用于實(shí)驗(yàn)的凝膠劑和活體的皮膚相關(guān)的注射溶液行為的討論(參見，例如非專利文獻(xiàn)I)。該討論涉及例如由注射形成的孔的深度和具有最大分散寬度的孔深度之間的相互關(guān)系以及皮膚的楊氏模量和孔深度之間的相互關(guān)系。另外，非專利文獻(xiàn)2涉及人皮膚中注射溶液的分散寬度和無針注射器的噴嘴直徑之間的相互關(guān)系。先前技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn):
專利文獻(xiàn) I JP2003-534839 ；
專利文獻(xiàn)2:美國(guó)專利2，704，542號(hào)；
專利文獻(xiàn)3:美國(guó)專利公布2006/0258986號(hào)；
專利文獻(xiàn)4:美國(guó)專利公布2005/0010168號(hào)。非專利文獻(xiàn):非專利文獻(xiàn) I:Joy Baxter, Samir Mitragotri, ^Jet-1nduced skin puncture andits impact on needle-free jet injections: Experimental studies and a predictivemodel"(噴射誘導(dǎo)皮膚穿刺及其對(duì)無針噴射注射的影響:實(shí)驗(yàn)研究和預(yù)測(cè)模型)，Journalof Controlled Release(U.S.A.) 106 (2005)，p361- 373;
非專利文獻(xiàn) 2:Joy Schramm-Baxter, Samir Mitragotri, "Needle-free jetinjections -dependence of jet penetration and dispersion in the skin on jetpower〃(無針噴射注射:噴射穿透和在皮膚中分散對(duì)噴射力的依賴性)，Journal ofControlled Release (U.S.A.) 97 (2004), p527_535。發(fā)明概述 發(fā)明要解決的問題
在對(duì)活體進(jìn)行注射時(shí)，在注射溶液中包含的組分和在組分要送入的活體注射區(qū)域中的深度隨注射目的而不同。這是因?yàn)榛铙w的注射對(duì)象區(qū)域包括不同結(jié)構(gòu)，例如皮膚、肌肉、內(nèi)臟等，并且構(gòu)成這些結(jié)構(gòu)的生物組織根據(jù)距表面(在進(jìn)行注射時(shí)注射器與結(jié)構(gòu)接觸的表面)的深度而具有不同功能，并且因?yàn)槿绻⑸淙芤褐邪慕M分未到達(dá)目標(biāo)生物組織，則變得難以適當(dāng)顯示效果。

例如，人的皮膚可從表面?zhèn)纫詫訝钚问絽^(qū)分或分為表皮、真皮和皮下組織(下皮)。另外，表皮可區(qū)分或分為角質(zhì)細(xì)胞層和皮內(nèi)(intradermis)。為了使相應(yīng)層在解剖學(xué)上執(zhí)行相應(yīng)功能，角質(zhì)細(xì)胞層由角化細(xì)胞組成，皮內(nèi)由樹突細(xì)胞和色素細(xì)胞組成，真皮由成纖維細(xì)胞和膠原細(xì)胞組成，皮下組織由皮下脂肪等組成。在為了預(yù)定目的注射注射溶液時(shí)，優(yōu)選將其中包含的預(yù)定組分準(zhǔn)確遞送到例如目標(biāo)組織。在將注射目標(biāo)物質(zhì)注入活體的注射對(duì)象區(qū)域時(shí)，為了有效注射注射目標(biāo)物質(zhì)而不滲漏，需要從注射開始到結(jié)束適當(dāng)控制施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力。即，如果由加壓引起的注射目標(biāo)物質(zhì)的注射速度(速率)太慢，則物質(zhì)被皮膚彈回。相反，如果注射速度(速率)太快，注射深度就可能固定在注射對(duì)象區(qū)域，但注射速度超過適當(dāng)使物質(zhì)在區(qū)域中擴(kuò)散的注射速度。因此認(rèn)為注射目標(biāo)物質(zhì)由于過度供應(yīng)而彈回，并且難以預(yù)期其適當(dāng)擴(kuò)散?？紤]到前面的問題，本發(fā)明的目的是提供一種注射器，所述注射器使得可不使用任何注射針而將注射目標(biāo)物質(zhì)送入活體的目標(biāo)注射對(duì)象區(qū)域，以便使注射目標(biāo)物質(zhì)能在一定深度廣泛擴(kuò)散。問題的解決方案
為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下結(jié)構(gòu)。即，關(guān)于不用任何注射針而將注射目標(biāo)物質(zhì)注入活體的注射對(duì)象區(qū)域所用的注射器，根據(jù)具有相互不同特征的加壓模式調(diào)節(jié)為了注射注射目標(biāo)物質(zhì)而施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力。由于不同的加壓模式，可在注射對(duì)象區(qū)域中所需深度處將注射目標(biāo)物質(zhì)送入生物組織。具體地講，本發(fā)明提供一種不用任何注射針而將注射目標(biāo)物質(zhì)注入活體的注射對(duì)象區(qū)域的注射器，所述注射器包括封閉注射目標(biāo)物質(zhì)的封閉單元；對(duì)封閉單元中封閉的注射目標(biāo)物質(zhì)加壓的加壓?jiǎn)卧?；和流道單元，所述流道單元限定流道，以便使通過加壓?jiǎn)卧訅旱淖⑸淠繕?biāo)物質(zhì)排出到注射對(duì)象區(qū)域。加壓?jiǎn)卧a(chǎn)生:第一加壓模式，其中使加壓?jiǎn)卧惺┘拥阶⑸淠繕?biāo)物質(zhì)的壓力升高到第一峰壓力，以使注射目標(biāo)物質(zhì)透過注射對(duì)象區(qū)域的表面，然后使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力降低到等待壓力；和第二加壓模式，其中對(duì)具有等待壓力的注射目標(biāo)物質(zhì)加壓，以便使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力升高到第二峰壓力，以注射預(yù)定注射量的注射目標(biāo)物質(zhì)。在本發(fā)明的注射器中，要注入活體的注射對(duì)象區(qū)域的注射目標(biāo)物質(zhì)封閉在封閉單元中，并且對(duì)在封閉單元中封閉的注射目標(biāo)物質(zhì)施加壓力。因此促使注射目標(biāo)物質(zhì)移動(dòng)。結(jié)果，在通過流道單元的同時(shí)，使注射目標(biāo)物質(zhì)排出到注射對(duì)象區(qū)域。注射目標(biāo)物質(zhì)包含預(yù)期在注射對(duì)象區(qū)域內(nèi)側(cè)顯示效力的組分或成分。如上所述，在允許注射注射目標(biāo)物質(zhì)時(shí)，在加壓?jiǎn)卧惺┘拥膲毫轵?qū)動(dòng)源。因此，只要能夠通過在加壓?jiǎn)卧屑訅憾⑸渥⑸淠繕?biāo)物質(zhì)，在封閉單元中注射目標(biāo)物質(zhì)的任何封閉狀態(tài)或?qū)τ诜忾]單元中注射目標(biāo)物質(zhì)的任何物理形式(例如液體、凝膠形式的流體、粉末、顆粒形式的固體)都是可利用的。例如，注射目標(biāo)物質(zhì)可以為液體或凝膠形式的固體，其條件為保證或擔(dān)保使得能夠允許注射注射目標(biāo)物質(zhì)的流動(dòng)性。另外，在注射目標(biāo)物質(zhì)中包含要送入活體的注射對(duì)象區(qū)域的組分。組分可以溶解于注射目標(biāo)物質(zhì)的狀態(tài)存在，或者組分可以在不溶解而簡(jiǎn)單混合的狀態(tài)下存在。例如，要送入的組分包括例如用于增強(qiáng)抗體的疫苗、用于美容的蛋白和用于再生毛發(fā)的培養(yǎng)細(xì)胞。通過在液體或凝膠形式的流體等中包含組分，形成注射目標(biāo)物質(zhì)，以便能夠允許注射上述組分。另外，關(guān)于通過加壓?jiǎn)卧獙?duì)注射目標(biāo)物質(zhì)加壓的加壓源，可利用多種加壓源，其條件為可使用上述第一加壓模式和第二加壓模式的加壓形式或模式。加壓源以下列例示:例如，利用由彈簧等產(chǎn)生彈力的加壓源，利用加壓氣體的加壓源，利用任何爆炸裝藥燃燒的加壓源和利用電力傳動(dòng)裝置(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、壓電元件等)實(shí)現(xiàn)加壓的加壓源。在此結(jié)構(gòu)中，由于由加壓?jiǎn)卧獙?shí)現(xiàn)的兩種加壓模式，注射目標(biāo)物質(zhì)可適當(dāng)注入活體的注射對(duì)象區(qū)域。換句話講，在采用第一加壓模式和第二加壓模式時(shí)，將注射目標(biāo)物質(zhì)送到注射對(duì)象區(qū)域例如皮膚結(jié)構(gòu)等的注射目標(biāo)深度，并使注射目標(biāo)物質(zhì)擴(kuò)散。在第一加壓模式中，使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力升高到第一峰壓力，然后使壓力降低到等待壓力。因此，注射目標(biāo)物質(zhì)首先透過活體的注射對(duì)象區(qū)域的表面，并且注射目標(biāo)物質(zhì)沿區(qū)域的深度方向前進(jìn)。注射目標(biāo)物質(zhì)的注射能量由允許每單位時(shí)間允許注射的物質(zhì)的流速確定。因此，在第一加壓模式中對(duì)注射目標(biāo)物質(zhì)的加壓速度(速率)(每單位時(shí)間壓力增加量)越大，在第一加壓模式中注射目標(biāo)物質(zhì)造成的注射深度越深。在第一加壓模式中，調(diào)節(jié)壓力增加，以便至少將透過注射對(duì)象區(qū)域表面所需的壓力施加到注射目標(biāo)物質(zhì)。在上下文中，申請(qǐng)人對(duì)于允許注射的注射目標(biāo)物質(zhì)對(duì)注射對(duì)象區(qū)域的注入假定以下機(jī)制。申請(qǐng)人不打算受此機(jī)制限制。認(rèn)為由于執(zhí)行與本申請(qǐng)中所述注射目標(biāo)物質(zhì)相關(guān)的壓力控制，提供與本申請(qǐng)相同效果或等價(jià)效果的任何其它發(fā)明也屬于本發(fā)明的范疇，即使其它發(fā)明遵循與此機(jī)制不同的任何機(jī)制。
在允許注射目標(biāo)物質(zhì)排出到注射對(duì)象區(qū)域時(shí)，在早期階段排出的經(jīng)加壓注射目標(biāo)物質(zhì)的流(射流)的前端得以切開注射對(duì)象區(qū)域，并且切割碎片由回流向上抬升。因此開孔，并且射流的前端沿深度方向前進(jìn)。由于射流前端加深，射流具有的注射能量通過與回流的摩擦而失去。在注射能量通過回流失去，并且切開注射對(duì)象區(qū)域的能力失去時(shí)，即，在注射能量與回流的阻力能量平衡時(shí)，孔深度的進(jìn)展停止。在射流提供到注射對(duì)象區(qū)域時(shí)，相同量的回流在孔中沿相反方向向上。因此，為了使回流能流動(dòng)通過，必須保證孔直徑。然而，注射對(duì)象區(qū)域，生物組織，固有地具有彈性，因此，生物組織具有收縮或縮小從而減小孔直徑的傾向。收縮力(縮小力)使回流通道變窄(減小直徑)。因此，假設(shè)為收縮力相對(duì)于射流相對(duì)較大的狀態(tài)時(shí)，由回流產(chǎn)生的阻力增加，并且射流具有的注射能量在相對(duì)較淺位置平衡?？紤]到前述機(jī)制，如下考慮本發(fā)明。即，在施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力升高到第一峰壓力，隨后使壓力降低到等待壓力時(shí)，與在形成以達(dá)到一定注射深度的注射目標(biāo)物質(zhì)的穿透通道的一部分(穿透通道的前端部分)處的射流相比較，活體的注射對(duì)象區(qū)域固有具有的彈力相對(duì)較大。因此認(rèn)為穿透通道的直徑減小。在此情況下認(rèn)為，經(jīng)歷減壓到等待壓力的注射目標(biāo)物質(zhì)的前端部分，在未達(dá)到位于具有減小直徑的穿透通道的前端部分的活體的注射對(duì)象區(qū)域的位置，處于施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力(等待壓力)與由來自活體的注射對(duì)象區(qū)域的回流引起的壓力基本平衡的狀態(tài)。認(rèn)為當(dāng)直徑在上述穿透通道的部分處減小時(shí)，與未經(jīng)歷直徑減小的任何部分比較，對(duì)射流的強(qiáng)度增加。強(qiáng)度增加意味著在第二加壓模式中再次進(jìn)行加壓時(shí)，難以保證回流途徑。因此，即使在達(dá)到等待壓力后根據(jù)第二加壓模式再次進(jìn)行加壓時(shí)，射流也不達(dá)到穿透通道的前端，因?yàn)榛亓魍ㄟ^的面積在收縮或縮小的穿透通道中失去，其中主要對(duì)于在未經(jīng)歷直徑減小的穿透通道部分中存在的注射目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行加壓。因此，在活體的注射區(qū)域中沿?cái)U(kuò)展注射目標(biāo)物質(zhì)的方向促進(jìn)注射目標(biāo)物質(zhì)滲透，而不是進(jìn)一步在深度方向伸長(zhǎng)穿透通道。因此，注射目標(biāo)物質(zhì)在寬范圍擴(kuò)散。在某種程度上也證明，提供至達(dá)到等待壓力的第一加壓模式是使得能夠形成要進(jìn)行擴(kuò)散的狀態(tài)的步驟，第二加壓模式是以形成的狀態(tài)加速注射目標(biāo)物質(zhì)擴(kuò)散的步驟。在第二加壓模式中，使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力升高到第二峰壓力，因此，可以目標(biāo)預(yù)定注射量實(shí)現(xiàn)注射目標(biāo)物質(zhì)的注射。根據(jù)注射目標(biāo)物質(zhì)的 注射用途，適當(dāng)確定在上述第一加壓模式中的第一峰壓力和等待壓力和在第二加壓模式中的第二峰壓力。在上下文中，考慮作為對(duì)象的活體注射對(duì)象區(qū)域的物理性質(zhì)(例如皮膚的楊氏模量等)也是適宜的。作為本發(fā)明的注射器的注射對(duì)象的活體不限于人，例如，可以為家畜例如豬，或?qū)櫸锢绻?。如上所述，根?jù)本發(fā)明的注射器，在模式從第一加壓模式轉(zhuǎn)變到第二加壓模式時(shí)，注射目標(biāo)物質(zhì)經(jīng)歷等待壓力。因此，可有效實(shí)現(xiàn)注射目標(biāo)物質(zhì)在注射對(duì)象區(qū)域中的擴(kuò)散，而不無用地加深注射深度。即，本發(fā)明的注射器使得可在活體的注射對(duì)象區(qū)域中在相對(duì)較淺深度處廣泛擴(kuò)散注射目標(biāo)物質(zhì)。在上述注射器中，也優(yōu)選等待壓力不大于第一峰壓力的第一預(yù)定比。申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，在等待壓力相對(duì)于第一峰壓力之比不大于第一預(yù)定比時(shí)，可實(shí)現(xiàn)上述注射目標(biāo)物質(zhì)的有效擴(kuò)散。例如，優(yōu)選將第一預(yù)定比設(shè)定到60%。在上述注射器中，也優(yōu)選第二峰壓力不大于第一峰壓力，并且第一峰壓力和第二峰壓力之間的壓力差在相對(duì)于第一峰壓力的第二預(yù)定比范圍內(nèi)。即，第二峰壓力不大于第一峰壓力。然而，抑制其間的壓力差，以便壓力差不超過基于第一峰壓力的第二預(yù)定比。因此，可在第二加壓模式中以目標(biāo)注射量實(shí)現(xiàn)注射，而不無用地加深注射深度。另一方面，在上述注射器中，也優(yōu)選第二峰壓力為超過第一峰壓力的壓力。根據(jù)上述假定機(jī)制，即使在第二峰壓力超過第一峰壓力時(shí)，在注射目標(biāo)物質(zhì)一旦達(dá)到等待壓力后也促進(jìn)注射目標(biāo)物質(zhì)的有效擴(kuò)散，并且可抑制在注射深度任何無用的增加。根據(jù)活體的注射對(duì)象區(qū)域的物理性質(zhì)或特征，通過如上所述增加第二峰壓力，在某些情況下可容易地在第二加壓模式中實(shí)現(xiàn)以所需量注射。在上述注射器中，也優(yōu)選在第二加壓模式中將從等待壓力到第二峰壓力的壓力增加速率設(shè)定為低于在第一加壓模式中從加壓開始到第一峰壓力的壓力增加速率。因此，壓力在第一加壓模式中經(jīng)歷等待壓力，因而可實(shí)現(xiàn)注射目標(biāo)物質(zhì)的有效擴(kuò)散。也優(yōu)選將第二加壓模式中注射目標(biāo)物質(zhì)的量設(shè)定為大于第一加壓模式中注射目標(biāo)物質(zhì)的量。認(rèn)為在第一加壓模式中至達(dá)到等待壓力為止允許注射的大部分注射目標(biāo)物質(zhì)在注射對(duì)象區(qū)域中經(jīng)歷孔形成(穿孔)，以形成適合于在上述注射對(duì)象區(qū)域中擴(kuò)散注射目標(biāo)物質(zhì)的狀態(tài)，并且注射目標(biāo)物質(zhì)一般作為回流排出到注射對(duì)象區(qū)域的外側(cè)。鑒于上述，當(dāng)上述第二加壓模式中注射量相對(duì)增加時(shí)，更大量的注射目標(biāo)物質(zhì)可擴(kuò)散到注射對(duì)象區(qū)域的目標(biāo)深度，預(yù)期其顯示注射目標(biāo)物質(zhì)中包含的組分或成分的效果。在上下文中，在上述注射器中，也優(yōu)選注射器進(jìn)一步包含:包括點(diǎn)火裝藥的點(diǎn)火裝置；和燃燒室，燃燒室允許由點(diǎn)火裝藥燃燒產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物流入，并容納待由燃燒產(chǎn)物燃燒以產(chǎn)生預(yù)定氣體的氣體發(fā)生劑；其中注射器經(jīng)構(gòu)造，以便將燃燒室中的壓力施加到封閉單元中封閉的注射目標(biāo)物質(zhì)。另外，在此結(jié)構(gòu)中，加壓?jiǎn)卧褂猛ㄟ^在點(diǎn)火裝置中點(diǎn)火裝藥燃燒產(chǎn)生的壓力增加作為第一加壓模式中直至達(dá)到第一峰壓力的加壓轉(zhuǎn)變；和使用通過氣體發(fā)生劑產(chǎn)生的預(yù)定氣體引起的壓力增加作為第二加壓模式中直至達(dá)到第二峰壓力的加壓轉(zhuǎn)變。即，為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述第一加壓模式和第二加壓模式施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的加壓，可采用其中用爆炸裝藥燃燒產(chǎn)生的壓力作為驅(qū)動(dòng)源用來排出注射目標(biāo)物質(zhì)的形式或模式作為具體實(shí)例。在如上所述構(gòu)造的注射器的情況下，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)氣體發(fā)生劑和用于點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火裝藥的各組 分、注射器中各自的形狀和其間的相對(duì)布置關(guān)系，可優(yōu)選地調(diào)節(jié)第一加壓模式中的壓力轉(zhuǎn)變和第二加壓模式中的壓力轉(zhuǎn)變。如上所述基于使用爆炸裝藥的驅(qū)動(dòng)源的示例說明不包括任何排除采用基于任何其它形式或模式的任何驅(qū)動(dòng)源的意圖。例如，也允許采用下列作為上述驅(qū)動(dòng)源:利用由彈簧等產(chǎn)生彈力的驅(qū)動(dòng)源，利用加壓氣體的驅(qū)動(dòng)源，和利用電力傳動(dòng)裝置(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、壓電元件等)實(shí)現(xiàn)加壓的驅(qū)動(dòng)源。在上述注射器中，也優(yōu)選使用在第一加壓模式中通過燃燒室中燃燒產(chǎn)物的冷凝引起的壓力減小作為從第一峰壓力到等待壓力的減壓轉(zhuǎn)變。燃燒產(chǎn)物的冷凝作用用于壓力減小，因此，可抑制注射目標(biāo)物質(zhì)具有的動(dòng)能直至達(dá)到等待壓力，同時(shí)保持用于穿透活體的注射對(duì)象區(qū)域表面的能量?？稍诨铙w的注射對(duì)象區(qū)域的較淺部分進(jìn)行注射。在上述注射器中，也優(yōu)選點(diǎn)火裝藥的燃燒完成時(shí)間早于氣體發(fā)生劑的燃燒完成時(shí)間；并且，來自氣體發(fā)生劑的氣體產(chǎn)生速度在點(diǎn)火裝藥燃燒完成并且施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力從第一峰壓力減小到等待壓力的階段增加。即，也容許點(diǎn)火裝藥的燃燒期和氣體發(fā)生劑的燃燒期相互部分重疊，其條件為在上述第一加壓模式中可確保等待壓力。在燃燒期重疊時(shí)，由點(diǎn)火裝藥燃燒產(chǎn)生的壓力疊加在由氣體發(fā)生劑產(chǎn)生的產(chǎn)生氣體的壓力上，并將所得壓力施加到注射目標(biāo)物質(zhì)。為了如上所述調(diào)節(jié)點(diǎn)火裝藥和氣體發(fā)生劑的燃燒完成時(shí)間，可改變各自的組成和組成比。即使在兩者具有相同組成和組成比時(shí)，也容許改變各自的形狀和尺寸(大小)。例如，在爆炸裝藥為粉末狀的狀態(tài)下，燃燒完成時(shí)間早于以團(tuán)狀成形的具有相同組成的爆炸裝藥的燃燒完成時(shí)間。另外，通過改變組成和形狀及尺寸(大小)兩者，也可調(diào)節(jié)燃燒完成時(shí)間。以此方式，甚至在具有相同組成的爆炸裝藥包含在點(diǎn)火裝藥和氣體發(fā)生劑中時(shí)，也可通過調(diào)節(jié)例如各爆炸裝藥的狀態(tài)、形狀和尺寸(大小)來調(diào)節(jié)各自的燃燒完成時(shí)間。在上述注射器中，也優(yōu)選點(diǎn)火裝藥為包含鋯和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含氫化鈦和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含鈦和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含鋁和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含招和氧化秘的爆炸裝藥、包含招和氧化鑰的爆炸裝藥、包含招和氧化銅的爆炸裝藥和包含鋁和氧化鐵的爆炸裝藥中的任一種爆炸裝藥，或由多種前述爆炸裝藥的組合組成的爆炸裝藥。上述點(diǎn)火裝藥具有以下特征。即，燃燒產(chǎn)物，甚至在高溫狀態(tài)產(chǎn)生任何氣體時(shí)，在常溫下也不含任何氣體組分。因此，在使燃燒產(chǎn)物與燃燒室中的表面接觸時(shí)，立即發(fā)生冷凝。因此，可在活體的注射對(duì)象區(qū)域的較淺部分進(jìn)行注射。發(fā)明效果
可在不使用任何注射針的情況下，將注射目標(biāo)物質(zhì)送到活體的目標(biāo)注射對(duì)象區(qū)域的深度，以便能夠使注射目標(biāo)物質(zhì)在由其產(chǎn)生的深度廣泛擴(kuò)散。附圖簡(jiǎn)述
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的注射器的示意布置。圖2顯示安裝到圖1中所示注射器的啟動(dòng)器(點(diǎn)火裝置)的示意布置。圖3示意性顯示人的皮膚結(jié)構(gòu)。圖4顯示施加到圖1所示注射器中注射溶液的壓力轉(zhuǎn)變。圖5顯示在圖4所示轉(zhuǎn)變中的壓力施加到注射溶液時(shí)注射溶液在人皮膚結(jié)構(gòu)中擴(kuò)散的情況。圖6A顯示圖解通過用本發(fā)明的注射器進(jìn)行注射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的第一視圖。圖6B顯示圖解通過用本發(fā)明的注射器進(jìn)行注射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的第二視圖。圖6C顯示圖解通過用本發(fā)明的注射器進(jìn)行注射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的第三視圖。
具體實(shí)施例方式以下參考


本發(fā)明的實(shí)施方案的注射器I。以下實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)通過舉例方式描述。本發(fā)明不限于實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施方案中，圖1(a)顯示圖解注射器I的截面圖，圖1(b)顯示從啟動(dòng)器20側(cè)觀察的圖解注射器I的側(cè)視圖，圖1 (C)顯示從用于允許注射注射溶液的噴嘴4側(cè)觀察的圖解注射器I的側(cè)視圖。注射器I具有主注射器體2。沿軸向延伸并且在軸向具有固定直徑的通孔14在主注射器體2的中心部分處提供。使通孔14的一端與燃燒室9連通，燃燒室9的直徑大于通孔14的直徑。剩余的另一端到達(dá)其中形成噴嘴4的噴嘴孔5—側(cè)。另夕卜，在與通孔14連通的燃燒室9的連通部分相反的一側(cè)上安裝啟動(dòng)器20，以使其裝置與連通部分對(duì)向。
現(xiàn)在基于圖2說明啟動(dòng)器20的實(shí)例。啟動(dòng)器20為電點(diǎn)火裝置。用于布置點(diǎn)火裝藥22的空間由具有用絕緣蓋覆蓋的表面的杯21限定于杯21中。在空間中布置金屬頭部24，并且在其上表面提供圓筒形裝藥儲(chǔ)存器23。點(diǎn)火裝藥22由裝藥儲(chǔ)存器23保持。電連接一個(gè)導(dǎo)電引腳28和金屬頭部24的橋絲26在點(diǎn)火裝藥22的底部布線。兩個(gè)導(dǎo)電引腳28用其間插入的絕緣體25固定到金屬頭部24，以便在不施加電壓時(shí)，它們處于相互絕緣態(tài)。另外，杯21的開口(從中使通過絕緣體25支撐的兩個(gè)導(dǎo)電引腳28伸出)以其中在兩個(gè)導(dǎo)電引腳28之間保持令人滿意的絕緣性能的狀態(tài)由樹脂27保護(hù)。在如上所述構(gòu)造的啟動(dòng)器20中，通過外部電源在兩個(gè)導(dǎo)電引腳28之間施加電壓時(shí)，電流流動(dòng)通過橋絲26，從而燃燒點(diǎn)火裝藥22。在此情況下，通過點(diǎn)火裝藥22燃燒產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物從裝藥儲(chǔ)存器23的開口噴出。因此，在本發(fā)明中設(shè)計(jì)啟動(dòng)器20相對(duì)于主注射器體2的相對(duì)位置關(guān)系，以便在啟動(dòng)器20中產(chǎn)生的點(diǎn)火裝藥22的燃燒產(chǎn)物流入燃燒室9。另外，啟動(dòng)器帽12形成有邊緣形橫截面，以便啟動(dòng)器帽12由啟動(dòng)器20的外表面鉤住，并將啟動(dòng)器帽12螺旋固定到主注射器體2。因此，啟動(dòng)器20通過啟動(dòng)器帽12固定到主注射器體2。因此，可防止啟動(dòng)器20本身從主注射器體2脫離，其否則就會(huì)由在啟動(dòng)器20中點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的壓力脫離。用于注射器I的點(diǎn)火裝藥22優(yōu)選由下列例示:包含鋯和高氯酸鉀的爆炸裝藥(ZPP)、包含氫化鈦和高氯酸鉀的爆炸裝藥(THPP)、包含鈦和高氯酸鉀的爆炸裝藥(TiPP)、包含鋁和高氯酸鉀的爆炸裝藥(APP)、包含鋁和氧化鉍的爆炸裝藥(ABO)、包含鋁和氧化鑰的爆炸裝藥(AMO)、包含鋁和氧化銅的爆炸裝藥(ACO)和包含鋁和氧化鐵的爆炸裝藥(AFO)或由多種前述爆炸裝藥組合組成的爆炸裝藥。上述爆炸裝藥顯示這樣一種特征，即在點(diǎn)火后立即燃燒期間產(chǎn)生具有高溫和高壓的等離子，但因?yàn)榻o定常溫和燃燒產(chǎn)物冷凝時(shí)不含氣體組分，產(chǎn)生的壓力突然降低。該特征為優(yōu)選地有助于對(duì)本發(fā)明的注射器I中的注射溶液形成加壓模式的特征，此特征將稍后描述。可用以上以外的任何爆炸裝藥作為點(diǎn)火裝藥，其條件為可實(shí)現(xiàn)加壓模式，如后所述。在此實(shí)施方案中，在燃燒室9中布置圓柱形的氣體發(fā)生劑30，氣體發(fā)生劑30由點(diǎn)火裝藥22燃燒產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)生氣體。例如，氣體發(fā)生劑30例如由98%質(zhì)量硝化纖維素、0.8%質(zhì)量二苯胺和1.2%質(zhì)量硫酸鉀組成的單基無煙推進(jìn)劑例示。也可使用用于氣袋用氣體發(fā)生器和安全帶預(yù)緊器用氣體發(fā)生器的各種氣體發(fā)生劑。與上述點(diǎn)火裝藥22不同，在氣體發(fā)生劑30的情況下，在燃燒期間產(chǎn)生的預(yù)定氣體甚至在常溫也包含氣體組分。因此，與上述點(diǎn)火裝藥22相比較，產(chǎn)生的壓力減小速率極小。另外，與上述點(diǎn)火裝藥22相比較，氣體發(fā)生劑30燃燒時(shí)的 燃燒完成時(shí)間極長(zhǎng)。然而，在燃燒室9中布置氣體發(fā)生劑30時(shí)，通過調(diào)節(jié)氣體發(fā)生劑30的尺寸、大小和/或形狀，尤其是表面形狀，可改變氣體發(fā)生劑30的燃燒完成時(shí)間。這是因?yàn)?，認(rèn)為根據(jù)氣體發(fā)生劑30的表面形狀和由燃燒室9中氣體發(fā)生劑30的布置造成的氣體發(fā)生劑30和點(diǎn)火裝藥22之間的相對(duì)位置關(guān)系，可改變與允許流入燃燒室9的點(diǎn)火裝藥22的燃燒產(chǎn)物相關(guān)提供的接觸狀態(tài)。其次，在通孔14中布置由金屬制成的活塞6，以便活塞6可在通孔14中沿軸向滑動(dòng)。使其一端暴露于燃燒室9側(cè)，而將密封元件7整體地連接到另一端。注射溶液ML，其為要從注射器I注射的注射目標(biāo)物質(zhì)，封閉在密封元件7和另一個(gè)密封元件8之間的通孔14中形成的空間中。因此，本發(fā)明的注射器的封閉單元由密封元件7，8和通孔14形成。各密封元件7，8由表面用硅油薄薄地涂覆的橡膠制成，以便在封閉注射溶液ML時(shí)注射溶液不漏，并且注射溶液ML可與活塞6的滑動(dòng)移動(dòng)一致地在通孔14中平滑地移動(dòng)。在此實(shí)施方案中，在注射器I的前端側(cè)(如圖1所視右側(cè))形成本發(fā)明的注射器I的流道單元。具體地講，在注射器I的前端側(cè)上提供儲(chǔ)存器5，儲(chǔ)存器5形成有用于允許注射注射溶液ML的噴嘴4。借助于儲(chǔ)存器帽13，將儲(chǔ)存器5固定到主注射器體2的端面，襯墊3在其間插入。儲(chǔ)存器帽13形成有邊緣形橫截面，以便儲(chǔ)存器帽13固定儲(chǔ)存器5，并且儲(chǔ)存器帽13螺旋固定到主注射器體2。因此，在允許注射注射溶液ML時(shí)，防止儲(chǔ)存器5由施加到注射溶液ML的壓力從主注射器體2脫離。在儲(chǔ)存器5連接到主注射器體2的狀態(tài)下，在與密封元件8對(duì)向的部分形成凹槽10，其可容納密封元件8。凹槽10具有近似與密封元件8相同的直徑，并且凹槽10具有略長(zhǎng)于密封元件8的長(zhǎng)度的深度。因此，在壓力施加到活塞6，并且注射溶液ML與密封元件
7,8 一起移動(dòng)到注射器I的前端側(cè)時(shí)，可在凹槽10中容納密封元件8。當(dāng)在凹槽10中容納密封元件8時(shí)，經(jīng)加壓的注射溶液ML釋放。因此，在儲(chǔ)存器5與主注射器體2側(cè)接觸的部分形成流道11，以便將經(jīng)釋放的注射溶液ML引導(dǎo)到噴嘴4。因此，經(jīng)釋放的注射溶液ML通過流道11，并使注射溶液ML從噴嘴4排出到注射對(duì)象。由于凹槽10具有容納密封元件8的深度，可避免否則會(huì)由密封元件8引起的對(duì)注射溶液ML注射的抑制作用。對(duì)于儲(chǔ)存器5，可形成多個(gè)噴嘴4?；蛘撸尚纬梢粋€(gè)噴嘴4。在形成多個(gè)噴嘴時(shí)，形成對(duì)應(yīng)于各噴嘴的流道，以便將經(jīng)釋放的注射溶液送到各噴嘴。另外，在形成多個(gè)噴嘴4時(shí)，如圖1(c)所示，優(yōu)選圍繞注射器I的中心軸以相等間隔布置各噴嘴。在此實(shí)施方案中，對(duì)儲(chǔ)存器5提供的三個(gè)噴嘴4圍繞注射器I的中心軸以相等間隔布置?？紤]例如注射對(duì)象、施加到注射溶液ML的注射壓力和注射溶液的物理性質(zhì)(粘度)適當(dāng)設(shè)定噴嘴4的直徑。在如上所述構(gòu)造的注射器I中，通過在啟動(dòng)器20中提供的點(diǎn)火裝藥22和在燃燒室9中布置的氣體發(fā)生劑30，在燃燒室9中產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物或預(yù)定氣體，以便通過活塞6將壓力施加到在通孔14中封閉的注射溶液ML。結(jié)果，將注射溶液ML與密封元件7，8 一起推或擠到注射器I的前端側(cè)。在凹槽10中容納密封元件8時(shí)，注射溶液ML通過流道11和噴嘴4，并使注射溶液ML注射到注射對(duì)象。將壓力施加到允許注射的注射溶液ML。因此，注射溶液ML透過注射對(duì)象的 表面，并且注射溶液ML達(dá)到其內(nèi)側(cè)。因此，可用注射器I實(shí)現(xiàn)注射的目的。在此實(shí)施方案中，本發(fā)明的注射器I的注射對(duì)象為活體例如人、家畜等的皮膚結(jié)構(gòu)。本說明書主要涉及對(duì)人皮膚產(chǎn)生的注射器I的作用。因此，圖3示意性顯示人皮膚的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。人皮膚以層狀形式構(gòu)成，包括從皮膚表面?zhèn)妊厣疃确较蚺帕械谋砥?、真皮、皮下組織(下皮)和肌肉組織。另外，表皮可以層狀形式區(qū)分或分為角質(zhì)細(xì)胞層和皮內(nèi)(intradermis)。在皮膚結(jié)構(gòu)的各層中，組織和用于構(gòu)造組織的主要細(xì)胞等也具有不同的特征。具體地講，角質(zhì)細(xì)胞層主要由角化細(xì)胞組成，并且角質(zhì)細(xì)胞層位于皮膚的最外表面?zhèn)壬?。因此，角質(zhì)細(xì)胞層具有所謂的阻擋層功能。通常，角質(zhì)細(xì)胞層的厚度為約0.01至
0.015_，角質(zhì)細(xì)胞層通過角化細(xì)胞為人進(jìn)行表面保護(hù)。因此，為了在一定程度上使人體的內(nèi)部與外部環(huán)境物理隔離，也需要相當(dāng)高強(qiáng)度。另一方面，皮內(nèi)被構(gòu)造為包括樹突細(xì)胞(朗格漢斯細(xì)胞)和色素細(xì)胞(黑色素細(xì)胞)。表皮由角質(zhì)細(xì)胞層和皮內(nèi)形成。表皮的厚度一般為約0.1至2mm。認(rèn)為在皮內(nèi)的樹突細(xì)胞為參與抗原-抗體反應(yīng)的細(xì)胞。這是因?yàn)闃渫患?xì)胞通過結(jié)合抗原識(shí)別抗原的存在，并且易于誘導(dǎo)抗原-抗體反應(yīng)，其中淋巴細(xì)胞被活化，以起到攻擊外源物質(zhì)的作用。另一方面，皮內(nèi)中的色素細(xì)胞具有避免從外部環(huán)境輻射的紫外光的影響的功能。其次，皮膚上的血管和毛細(xì)血管遍及真皮錯(cuò)綜分布。另外，例如，在真皮中也存在用于調(diào)節(jié)體溫的汗腺、體毛(包括頭上的毛發(fā))的毛根和與其相伴隨的皮脂腺。真皮為連通表皮和人體內(nèi)部(皮下組織和肌肉組織)的層。真皮被構(gòu)造為包括成纖維細(xì)胞和膠原細(xì)胞。因此，真皮的狀態(tài)極大參與例如所謂的膠原缺乏或彈性蛋白缺乏造成的毛發(fā)脫落和皺紋出現(xiàn)。以此方式，大體以層狀形式形成人的皮膚結(jié)構(gòu)。固有的解剖學(xué)功能由例如主要在各層中包含的細(xì)胞和組織顯示。這意味，例如，在對(duì)皮膚應(yīng)用醫(yī)療治療時(shí)，將用于醫(yī)學(xué)治療的組分(成分)注射到與醫(yī)學(xué)治療目的一致的皮膚結(jié)構(gòu)的適合位置(深度)合乎需要。例如，在皮內(nèi)存在樹突細(xì)胞。因此，在其中進(jìn)行疫苗注射時(shí)，可預(yù)期更有效的抗原-抗體反應(yīng)。然而，在常規(guī)注射技術(shù)的情況下，難以對(duì)位于相對(duì)較淺部分的皮內(nèi)進(jìn)行疫苗注射。甚至在進(jìn)行此種疫苗注射時(shí)，注射也極大依賴健康護(hù)理工作人員或醫(yī)療專業(yè)人員的技術(shù)。另外，在皮內(nèi)中存在色素細(xì)胞，因此，也需要在為了所謂的皮膚增白進(jìn)行美容治療時(shí)，將用于皮膚增白的特定組分(成分)注入皮內(nèi)。然而，在常規(guī)技術(shù)的情況下，難以進(jìn)行上述這種治療。其次，在真皮中存在成纖維細(xì)胞和膠原細(xì)胞。因此，例如，如果將用于去除皮膚皺紋的蛋白、酶、維生素、氨基酸、礦物質(zhì)、糖、核酸和各種生長(zhǎng)因子(上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞)注入真皮，則預(yù)期有效的美容治療。然而，真皮也以與皮內(nèi)相同的方式位于相對(duì)較淺部分。因此，在常規(guī)技術(shù)的情況下，在很多情況下難以通過注射進(jìn)行美容治療。關(guān)于毛發(fā)再生治療，毛根位于真皮中。因此，為了進(jìn)行毛發(fā)再生治療，認(rèn)為以下程序是有利的。即，例如，進(jìn)行干細(xì)胞注射方法，其中真皮乳頭細(xì)胞和/或表皮干細(xì)胞經(jīng)自體培養(yǎng)，并且將培養(yǎng)細(xì)胞自體移植到頭皮，或者將從干細(xì)胞提取的數(shù)種類型生長(zhǎng)因子和/或營(yíng)養(yǎng)物組分注入鄰近真皮的部分。以此方式，根據(jù)皮膚治療目的注射的物質(zhì)個(gè)別地對(duì)應(yīng)于物質(zhì)期望注入的皮膚結(jié)構(gòu)中的位置(深度)。然而，對(duì)于常規(guī)技術(shù)難以調(diào)節(jié)注射位置。在本發(fā)明的注射器I的情況下，通過調(diào)節(jié)施加到注射溶液的壓力，可優(yōu)選地調(diào)節(jié)注射溶液在皮膚結(jié)構(gòu)中到達(dá)的深度。如上所述，根據(jù)其治療目的，用各種物質(zhì)(注射目標(biāo)物質(zhì))注入皮膚結(jié)構(gòu)。因此，在以下說明中，將注射目標(biāo)物質(zhì)通稱為“注射溶液”。然而，這不包括限制要注射物質(zhì)的形式和內(nèi)容物的意向。關(guān)于注射目標(biāo)物質(zhì)，要 遞送到皮膚結(jié)構(gòu)的組分(成分)可溶解或不溶解。任何具體形式也可用于注射目標(biāo)物質(zhì)，條件為可允許注射目標(biāo)物質(zhì)通過加壓從噴嘴4注射到皮膚結(jié)構(gòu)?？刹捎酶鞣N形式，包括例如液體和凝膠形式。 例如，可用于美容治療的注射目標(biāo)物質(zhì)例如由用于皮膚增白或去除皺紋的蛋白、酶、維生素、氨基酸、礦物質(zhì)、糖、核酸和各種生長(zhǎng)因子(上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞)例示。另夕卜，毛發(fā)再生治療中的注射目標(biāo)物質(zhì)例如由真皮乳頭細(xì)胞、毛根干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞、HARG混合物(cocktail)和移植用毛發(fā)例示。其次，基于圖4關(guān)于在注射器I中進(jìn)行的對(duì)注射溶液的具體加壓形式作出說明。圖4顯示通過適當(dāng)調(diào)節(jié)注射器I中含有的點(diǎn)火裝藥22和氣體發(fā)生劑30的組合借助活塞6施加到封閉在通孔14中的注射溶液的壓力轉(zhuǎn)變。圖4的水平軸代表經(jīng)過的時(shí)間(毫秒)，垂直軸代表施加的壓力(MPa)。壓力可通過在提供為與主注射器體2中的燃燒室9流通的壓力測(cè)量口(在圖1中未顯示)中安裝壓力表測(cè)量。在圖4所示的實(shí)例中，在三種類型的量的氣體發(fā)生劑30與作為點(diǎn)火裝藥22的相同量的ZPP(包含鋯和高氯酸鉀)組合時(shí)提供的壓力轉(zhuǎn)變?cè)趫D4中顯示為L(zhǎng)1、L2、L3。
現(xiàn)在將關(guān)于本發(fā)明的注射器I中的壓力轉(zhuǎn)變LI至L3作出說明。壓力轉(zhuǎn)變包括共同技術(shù)特征。首先，基于壓力轉(zhuǎn)變L2說明共同技術(shù)特征。在本發(fā)明的壓力轉(zhuǎn)變中，在對(duì)啟動(dòng)器20施加電后，立即啟動(dòng)點(diǎn)火裝藥22的燃燒，因此壓力從壓力為0的狀態(tài)突然達(dá)到第一峰壓力值Plmax。隨后，壓力降低到等待壓力Pw2(等待壓力在壓力轉(zhuǎn)變LI中由Pwl表示，等待壓力在壓力轉(zhuǎn)變L3中由等待壓力Pw3表示)。根據(jù)提供直至達(dá)到此點(diǎn)的壓力轉(zhuǎn)變將壓力施加到注射溶液的過程被稱為“第一加壓模式”。隨后，壓力再次升高，并且壓力達(dá)到第二峰壓力P2max2 (第二峰壓力在壓力轉(zhuǎn)變LI中由P2maxl表示，第二峰壓力在壓力轉(zhuǎn)變L3中由P2max3表示)。隨后，和緩地降低壓力。根據(jù)使壓力從等待壓力升高到第二峰壓力的壓力轉(zhuǎn)變將壓力施加到注射溶液的過程或步驟被稱為“第二加壓模式”。以此方式，由第一加壓模式和第二加壓模式構(gòu)成各壓力轉(zhuǎn)變LI至L3。通過具有不同燃燒模式或形式的點(diǎn)火裝藥22和氣體發(fā)生劑30，實(shí)現(xiàn)在上述一個(gè)壓力轉(zhuǎn)變中提供的兩種不同加壓模式。即，點(diǎn)火裝藥22的燃燒形式的特征在于由對(duì)啟動(dòng)器20施加電引起的瞬時(shí)燃燒。另外，當(dāng)產(chǎn)生的燃燒氣體在常溫冷凝時(shí)，其中不含氣體組分，如ZPP所代表的。因此，施加到注射溶液的壓力突然降低。因此，在圖4中所示的微小時(shí)間At內(nèi)完成基于第一加壓模式的壓力轉(zhuǎn)變。另一方面，通過點(diǎn)火裝藥22燃燒產(chǎn)生的具有高溫的燃燒產(chǎn)物流入燃燒室9，從而燃燒在其中布置的氣體發(fā)生劑30。因此啟動(dòng)氣體發(fā)生劑30的燃燒。因此，在基于第一加壓模式的壓力轉(zhuǎn)變期間或在第一加壓模式完成之后立即燃燒氣體發(fā)生劑30，從而產(chǎn)生預(yù)定氣體。與從點(diǎn)火裝藥22產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物的速度比較，從氣體發(fā)生劑30產(chǎn)生氣體的速度極緩和。換句話講，氣體發(fā)生劑30的燃燒完成時(shí)間長(zhǎng)于點(diǎn)火裝藥22的燃燒完成時(shí)間。因此，如同·樣從圖4所明確的，描繪壓力轉(zhuǎn)變，使得從等待壓力Pw2直至達(dá)到第二峰壓力P2max2提供的壓力增加速率比在點(diǎn)火裝藥22點(diǎn)火時(shí)提供的壓力增加速率緩和。對(duì)于壓力轉(zhuǎn)變LI，L3，此特征也以相同的方式提供?，F(xiàn)在，根據(jù)以如上所述兩種加壓模式為基礎(chǔ)的壓力轉(zhuǎn)變，基于圖5關(guān)于在人皮膚結(jié)構(gòu)中注射溶液的概念上的注射情況作出說明。在微小時(shí)間At(從在啟動(dòng)器20中施加電至達(dá)到等待壓力Pw2的時(shí)間)內(nèi)進(jìn)行的第一加壓模式中，如圖5(a)所示，允許從注射器I注射微量的注射溶液。在微量注射溶液的注射中，允許根據(jù)每單位時(shí)間的注射量(即，注射流速)注射的注射溶液具有的能量量由如下表達(dá)式I確定，
P=1/8 SpDjUj ~ ~ ~ (表達(dá)式 I)
P:排出注射溶液的能量，
P:注射溶液的密度，
D:噴嘴4的直徑， u:注射溶液的排出速度。注意到，表達(dá)式I只計(jì)算允許注射的注射溶液具有的能量量。即使在只提供表達(dá)式I時(shí)，也不足以說明皮膚結(jié)構(gòu)中注射深度的調(diào)節(jié)。即，為了調(diào)節(jié)注射深度，有必要根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行壓力控制。鑒于上述，以下關(guān)于皮膚結(jié)構(gòu)中注射深度的調(diào)節(jié)，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的壓力控制作出說明，同時(shí)把表達(dá)式I考慮在內(nèi)。在第一加壓模式中，在極短時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行壓力轉(zhuǎn)變，其中壓力從0經(jīng)峰壓力Plmax達(dá)到等待壓力。因此也證實(shí)允許具有高能量的注射溶液在此過程中注射到皮膚。結(jié)果，允許在第一加壓模式中注射的注射溶液透過皮膚的最外表面，并且注射溶液侵蝕皮膚的內(nèi)側(cè)(排出注射溶液在圖5(a)中由SI表示)。在此情況下，認(rèn)為在由表達(dá)式I表示的第一加壓模式中排出注射溶液的能量更多增加時(shí)，注射深度也更加加深。在上下文中，根據(jù)表達(dá)式1，排出注射溶液的能量P與注射溶液排出速度u的立方和注射溶液密度的乘積成比例。因此，峰壓力Plmax越大，排出注射溶液的能量P越大。另外，執(zhí)行第一加壓模式的微小時(shí)間At越短，能量P越小。因此，可通過調(diào)節(jié)能量P調(diào)節(jié)注射溶液能夠在皮膚中達(dá)到的注射深度。圖5(a)示意性顯示注射溶液達(dá)到人皮膚結(jié)構(gòu)中表皮的層部分的情況。然而，在調(diào)節(jié)能量量時(shí)，可在第一加壓模式中使注射深度更深，或者可使注射深度更淺。在上下文中，壓力在第一加壓模式中達(dá)到的等待壓力應(yīng)是這樣一種壓力，其使得在第一加壓模式中在皮膚結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)在注射深度方向由排出注射溶液導(dǎo)致的侵蝕減輕，并且穿透通道的直徑在皮膚結(jié)構(gòu)中形成的注射溶液穿透通道的部分處可減小或縮小。在此情況下，在壓力提高到峰壓力Plmax，并且壓力隨后降低到等待壓力時(shí)，注射溶液具有的能量量降低。因此，注射溶液導(dǎo)致的皮膚的侵蝕減輕，并且排出注射溶液不達(dá)到皮膚結(jié)構(gòu)的最深部分。另外，活體的皮膚結(jié)構(gòu)具有一定彈力。因此，由于彈力，可通過該彈力減小或縮小穿透通道的直徑，同時(shí)在已形成穿透通道的一部分處包括注射溶液或幾乎不包括注射溶液，尤其在前端側(cè)(在深度方向的深側(cè))。結(jié)果，在第一加壓模式中壓力達(dá)到等待壓力的時(shí)間點(diǎn)，在穿透通道的前端側(cè)上形成直徑減小的狀態(tài)，并且在穿透通道的近端側(cè)上保持直徑不減小的狀態(tài)。因此，在穿透通道的前端側(cè)和近端側(cè)之間產(chǎn)生與注射溶液壓力相關(guān)的強(qiáng)度差。即，與其近端側(cè)比較，在穿透通道的前端側(cè)上強(qiáng)度相對(duì)較高。結(jié)果，在后述第二加壓模式中再次進(jìn)行加壓時(shí)，注射溶液的壓力均勻施加到整個(gè)穿透通道，但在未減小直徑狀態(tài)的穿透通道部分具有弱于減小直徑部分的強(qiáng)度，因?yàn)樵谖礈p小直徑狀態(tài)的穿透通道部分相對(duì)增大或擴(kuò)大。認(rèn)為此情況有助于注射溶液擴(kuò)散。根據(jù)上述，合乎需要的是等待壓力從第一加壓模式中的峰壓力Plmax降低到在后述第二加壓模式中使穿透通道的前端側(cè)通過從皮膚結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的彈力收縮或縮小的程度，即，產(chǎn)生可保證或擔(dān)保注射溶液根據(jù)第二加壓模式擴(kuò)散的穿透通道強(qiáng)度差的程度。例如，優(yōu)選等待壓力不大于峰壓力Plmax的50%。其次，在第二加壓模式中描繪其中壓力從等待壓力Pw2升高到第二峰壓力P2max2的壓力轉(zhuǎn)變。從由于根據(jù)第一加壓模式注射溶液的壓力達(dá)到等待壓力Pw2、估計(jì)在通過注射溶液形成的穿透通道中產(chǎn)生強(qiáng)度差的狀態(tài)，注射溶液的壓力根據(jù)第二加壓模式再次增加時(shí)，認(rèn)為限制在具有減小直徑的穿透通道中的注射溶液被再次加壓。然而，由于上述強(qiáng)度差，允許以第二加壓模式注射的注射溶液表現(xiàn)為通過在未減小直徑部分存在的注射溶液對(duì)皮膚結(jié)構(gòu)加壓，而不是直接作用于穿透通道的底部。因此，注射溶液導(dǎo)致從未減小直徑狀態(tài)的穿透通道透入皮膚結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，而不是進(jìn)一步沿深度方向侵蝕。換句話講，認(rèn)為注射溶液通過未減小直徑狀態(tài)的穿透通道部分(認(rèn)為具有對(duì)于壓力相對(duì)較低的強(qiáng)度)擴(kuò)散到皮膚結(jié)構(gòu)的組織內(nèi)部(在圖5(b)中，根據(jù)第二加壓模式擴(kuò)散的注射溶液由S2表示)。另外，在第二加壓模式中提供的壓力增加速率比在第一加壓模式提供的壓力增加速率和緩。因此，注射溶液可沿著皮膚結(jié)構(gòu)的層狀組織的延伸方向擴(kuò)散進(jìn)入皮膚，而不會(huì)無用地加深注射溶液的注射深度。圖5(b)只概念性顯示如上描述的擴(kuò)散狀態(tài)。在注射深度設(shè)定到如圖5(a)中觀察的任何不同深度時(shí)，擴(kuò)散狀態(tài)也不同。例如，也可進(jìn)行擴(kuò)散，以便注射溶液滲透進(jìn)入較接近真皮的部分或進(jìn)入真皮。

根據(jù)允許由注射器I注射的注射溶液的量(注射量)確定第二加壓模式持續(xù)的時(shí)間段。在經(jīng)過第二峰壓力P2max2后，施加到注射溶液的壓力逐漸降低。然而，在允許從噴嘴4注射的注射溶液耗盡的時(shí)間點(diǎn)，壓力變成O，并且第二加壓模式結(jié)束。第二加壓模式的目的是使注射溶液擴(kuò)散到皮膚結(jié)構(gòu)的所需深度。因此，優(yōu)選在第二加壓模式中允許從注射器I注射的注射溶液量大于在第一加壓模式中允許注射的注射溶液量。此情況可充分實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榈谝患訅耗Ｊ皆谖⑿r(shí)間At內(nèi)進(jìn)行，如上所述。以此方式，在本發(fā)明的注射器I的情況下，壓力轉(zhuǎn)變推進(jìn)，使得壓力在第一加壓模式中經(jīng)歷等待壓力，并且注射溶液根據(jù)第二加壓模式擴(kuò)散。因此，可將注射溶液送到皮膚結(jié)構(gòu)中所需的深度。具體地講，以第二加壓模式進(jìn)行的加壓主要指向注射溶液的擴(kuò)散，并且防止注射深度無用地加深。因此，可精確地使注射溶液甚至在注射深度相對(duì)較淺的部分?jǐn)U散。現(xiàn)在將分別關(guān)于圖4中所示的壓力轉(zhuǎn)變L1、L2、L3作出說明。在這些壓力轉(zhuǎn)變中，在第一加壓模式中提供的峰壓力近似為Plmax，并且通過利用相同的啟動(dòng)器20而相互一致。等待壓力分散于Pwl至Pw3范圍。然而，如上所述，關(guān)于等待壓力，當(dāng)壓力從第一加壓模式中的峰壓力降低至一定程度時(shí)，在第一加壓模式中由排出注射溶液產(chǎn)生的在皮膚結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)在注射深度方向發(fā)生的侵蝕減輕，并且壓力可表現(xiàn)為這樣一種壓力，其使得穿透通道的直徑在皮膚結(jié)構(gòu)中提供的注射溶液穿透通道的一部分處可減小或縮小。以此方式，甚至在使用相同啟動(dòng)器20時(shí)，各自布置在燃燒室9中的氣體發(fā)生劑30也具有不同量。因此改變第二加壓模式中的壓力轉(zhuǎn)變，如圖4中所示。具體地講，在壓力轉(zhuǎn)變LI的情況下，氣體發(fā)生劑30的量達(dá)到最大限度。在壓力轉(zhuǎn)變L3的情況下，氣體發(fā)生劑30的量達(dá)到最小限度。在壓力轉(zhuǎn)變L2的情況下，氣體發(fā)生劑30的量為中間量。因此，在第二加壓模式中的峰壓力處于如下關(guān)系:在壓力轉(zhuǎn)變LI中的P2maxl>在壓力轉(zhuǎn)變L2中的P2max2>在壓力轉(zhuǎn)變L3中的P2max3。根據(jù)上述三種類型的壓力轉(zhuǎn)變，可提供在接近相同注射深度使注射溶液擴(kuò)散的不同速度和要擴(kuò)散的注射溶液的不同量。在壓力轉(zhuǎn)變L3中提供的峰壓力P2max3具有低于在第一加壓模式中提供的峰壓力Plmax的值。在此程序中Plmax和P2max3之間的壓力差在相對(duì)于Plmax的預(yù)定比內(nèi)。這是因?yàn)橹荚陉U明所述壓力轉(zhuǎn)變，其中為了將注射溶液送到皮膚結(jié)構(gòu)中所需深度，與基于常規(guī)技術(shù)的任何壓力轉(zhuǎn)變不同，在第一加壓模式中經(jīng)歷等待壓力后，注射溶液根據(jù)第二加壓模式擴(kuò)散。預(yù)定比由Plmax的60%例示。在壓力轉(zhuǎn)變LI，L2的第二加壓模式中提供的峰壓力P2maxl，P2max2具有超過在第一加壓模式中提供的峰壓力Plmax的值。為了實(shí)現(xiàn)所需注射量，適當(dāng)設(shè)定上述峰壓力P2maxl, P2max2。前述實(shí)施方案是假定使用人皮膚結(jié)構(gòu)而說明的。然而，本發(fā)明的注射器可用作人以外的動(dòng)物(例如家畜、寵物等)所用的注射器。在此情況下，在考慮注射對(duì)象的皮膚結(jié)構(gòu)的特征例如楊氏模量等的同時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)在啟動(dòng)器20上攜帶的點(diǎn)火裝藥22的類型和量和氣體發(fā)生劑30的類型和量。在前述實(shí)施方案中，壓力施加到注射器I中的注射目標(biāo)物質(zhì)。然而，也容許注射目標(biāo)物質(zhì)例如為粉末或粒狀固體，條件為可允許從注射器I注射注射目標(biāo)物質(zhì)。
實(shí)施例 以下關(guān)于用本發(fā)明的注射器I進(jìn)行的注射實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)I至4)描述實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為了使注射溶液集中或以集中方式擴(kuò)散進(jìn)入作為注射對(duì)象的豬皮膚層，設(shè)定以下實(shí)驗(yàn)條件。<實(shí)驗(yàn)條件>
(關(guān)于注射器I)
將87mg ZPP (鋯和高氯酸鉀)混合物用于啟動(dòng)器20的點(diǎn)火裝藥22，并將表I中所示量的單基推進(jìn)劑用于氣體發(fā)生劑30。噴嘴4的直徑為0.1mm，三個(gè)噴嘴4同心布置。單基推進(jìn)劑的組分比如下。硝化纖維素:98.1%重量；
二苯胺:0.8%重量；
硫酸鉀:1.1%重量；
石墨(損耗比(損耗)):微量。(關(guān)于注射對(duì)象)
在此實(shí)施方案中，將豬的腹皮部分用作注射對(duì)象。具體地講，將豬處死，然后剝離皮膚部分，隨后在生理鹽水溶液中在4°C儲(chǔ)存6天，以制備樣品(冷藏)，或者隨后在_70°C冷凍儲(chǔ)存，之后解凍，以制備樣品。(關(guān)于注射溶液)
為了在注射后容易地 掌握注射溶液的擴(kuò)散情況，使用有色水溶液(亞甲藍(lán))。表I
權(quán)利要求
1.用于將注射目標(biāo)物質(zhì)注入活體的注射對(duì)象區(qū)域而不使用任何注射針的注射器，所述注射器包含: 封閉注射目標(biāo)物質(zhì)的封閉單元； 對(duì)封閉單元中封閉的注射目標(biāo)物質(zhì)加壓的加壓?jiǎn)卧?；? 流道單元，所述流道單元限定流道，以便使通過加壓?jiǎn)卧訅旱淖⑸淠繕?biāo)物質(zhì)注射到注射對(duì)象區(qū)域，其中加壓?jiǎn)卧哂? 第一加壓模式，其中使加壓?jiǎn)卧惺┘拥阶⑸淠繕?biāo)物質(zhì)的壓力升高到第一峰壓力，以使注射目標(biāo)物質(zhì)透過注射對(duì)象區(qū)域的表面，然后使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力降低到等待壓力；和 第二加壓模式，其中對(duì)具有等待壓力的注射目標(biāo)物質(zhì)加壓，以便使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力升高到第二峰壓力，以注射預(yù)定注射量的注射目標(biāo)物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的注射器，其中 等待壓力不大于相對(duì)于第一峰壓力的第一預(yù)定比。
3.權(quán)利要求1或2的注射器，其中:第二峰壓力不大于第一峰壓力；并且 第一峰壓力和第二峰壓力之間的壓力差在相對(duì)于第一峰壓力的第二預(yù)定比內(nèi)。
4.權(quán)利要求1或2的注射器，其中第二峰壓力為超過第一峰壓力的壓力。
5.權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的注射器，其中在第二加壓模式中從等待壓力至達(dá)到第二峰壓力所提供的壓力增加速率低于在第一加壓模式中從加壓開始至達(dá)到第一峰壓力所提供的壓力增加速率。
6.權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的注射器，其中第二加壓模式中注射目標(biāo)物質(zhì)的排出量大于第一加壓模式中注射目標(biāo)物質(zhì)的排出量。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的注射器，所述注射器進(jìn)一步包括: 包括點(diǎn)火裝藥的點(diǎn)火裝置；和 燃燒室，燃燒室允許由點(diǎn)火裝藥燃燒產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物流入，并且容納待由燃燒產(chǎn)物燃燒以產(chǎn)生預(yù)定氣體的氣體發(fā)生劑，其中: 注射器經(jīng)構(gòu)造以便將燃燒室中的壓力施加到封閉單元中封閉的注射目標(biāo)物質(zhì)，并且其中加壓?jiǎn)卧褂? 通過在點(diǎn)火裝置中點(diǎn)火裝藥燃燒產(chǎn)生的壓力增加作為第一加壓模式中直至達(dá)到第一峰壓力的加壓轉(zhuǎn)變；和 通過氣體發(fā)生劑產(chǎn)生的預(yù)定氣體引起的壓力增加作為第二加壓模式中直至達(dá)到第二峰壓力的加壓轉(zhuǎn)變。
8.權(quán)利要求7的注射器，其中使用在第一加壓模式中通過燃燒室中燃燒產(chǎn)物的冷凝引起的壓力減小作為從第一峰壓力到等待壓力的減壓轉(zhuǎn)變。
9.權(quán)利要求7或8的注射器，其中: 點(diǎn)火裝藥的燃燒完成時(shí)間早于氣體發(fā)生劑的燃燒完成時(shí)間；并且 來自氣體發(fā)生劑的氣體產(chǎn)生速度在點(diǎn)火裝藥燃燒完成并且施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力從第一峰壓力減小到等待壓力的階段增加。
10.權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)的注射器，其中點(diǎn)火裝藥為包含鋯和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含氫化鈦和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含鈦和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含鋁和高氯酸鉀的爆炸裝藥、包含鋁和氧化鉍的爆炸裝藥、包含鋁和氧化鑰的爆炸裝藥、包含鋁和氧化銅的爆炸裝藥和包含鋁和氧化鐵的爆 炸裝藥中的任一種爆炸裝藥，或由多種前述爆炸裝藥的組合組成的爆炸裝藥。
全文摘要
在不使用任何注射針的情況下，可將注射目標(biāo)物質(zhì)送到目標(biāo)活體的皮膚結(jié)構(gòu)的某一深度。不具有注射針的注射器包括封閉注射目標(biāo)物質(zhì)的封閉單元；對(duì)封閉單元中封閉的注射目標(biāo)物質(zhì)加壓的加壓?jiǎn)卧?；和流道單元，所述流道單元限定流道，以便使通過加壓?jiǎn)卧訅旱淖⑸淠繕?biāo)物質(zhì)注射到注射對(duì)象區(qū)域。加壓?jiǎn)卧哂械谝患訅耗Ｊ剑渲惺辜訅簡(jiǎn)卧惺┘拥阶⑸淠繕?biāo)物質(zhì)的壓力升高到第一峰壓力，以在注射對(duì)象區(qū)域中形成穿透通道，然后使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力降低到等待壓力；和第二加壓模式，其中對(duì)具有等待壓力的注射目標(biāo)物質(zhì)加壓，以便使施加到注射目標(biāo)物質(zhì)的壓力升高到第二峰壓力，以注射預(yù)定注射量的注射目標(biāo)物質(zhì)。
文檔編號(hào)A61M5/30GK103200982SQ20118005545
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者小田慎吾 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大賽璐