专利名称：注射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种注射器(注入器)，利用这种注射器，不使用任何注射针，而将注射目标物质注入活体的注射对象区域。
背景技术：
关于不用任何注射针而进行注射所利用的无针注射器(没有针的注射器)，在某些情况下采用一种结构，以便通过加压气体或弹簧对容纳有注射溶液的容纳室施加压力来注射或允许注射注射组分。然而，在具有常规已知结构的无针注射器的情况下，与注射溶液的深度和注射量相关的再现性不令人满意。因此，难以断言这种无针注射器一般得到广泛使用。因此公开这样 一种技术，其中利用由两种类型粉末(即，高速燃烧粉末和低速燃烧粉末)的混合物组成的推进剂装药来以多个水平或阶段调节注射溶液的输出压力(注射压力)(参见，例如专利文献I)。具体地讲，首先通过燃烧高速燃烧粉末对活塞施加大力来允许注射注射溶液。结果，注射溶液透过人体等的皮肤，并将注射溶液送入体内。随后，通过燃烧低速燃烧粉末连续施加压力至能够在皮肤中扩散注射溶液的程度。专利文献2公开一种用无针注射器以两个阶段给予注射溶液的技术。在此技术中，通过对注射溶液施加高压允许注射，以使注射溶液透入皮肤，然后降低施加到注射溶液的压力，因此预期使注射溶液在皮肤中分散。另外，专利文献3公开一种用磁铁和线圈通过电流强度调节注射溶液所用注射压力的技术。在此技术中调节注射压力，以便首先为了注射溶液透过皮肤而施加高压，然后为了送入或递送所需的注射溶液而提供近似恒定压力。关于这一点，专利文献3公开一种技术，在为了调节注射溶液所用的注射压力而使用爆炸装药的无针注射器中，在其中使爆炸装药(推进剂装药)燃烧的燃烧室中提供非活性或惰性物质，以便临时储存从爆炸装药产生的热量。根据该技术，在爆炸装药燃烧完成时，在燃烧中产生的燃烧气体具有的热量临时储存在惰性物质中，然后热量在惰性物质和燃烧气体之间给出和接收。因此旨在保持燃烧室中的气体温度和压力。然而，爆炸装药的组成未明确和充分地公开。另一方面，专利文献4公开假定在无针注射器中可用的点火装药和推进剂的爆炸装药组分的具体实例。例如，BKNO3 (硼/硝酸钾)作为点火装药的示例，CuO/5-氨基四唑作为推进剂的示例。通过爆炸装药以外的其它方法允许注射注射溶液的方式或形式也是已知的，如专利文献5公开用磁铁和线圈通过电流强度调节注射溶液所用注射压力的技术。在此技术中调节注射压力，以便首先为了透过皮肤而施加高压，然后为了送入或递送所需的注射溶液而提供近似恒定压力。不仅为了使注射溶液能达到皮肤的内部，而且也是为了以上以外的其它目的，以不同方式调节在使用无针注射器时施加到注射溶液的压力。例如，在专利文献6中发现这样的描述，为了减轻用加压气体注射注射溶液时产生的噪声，在透过皮肤后，施加到注射溶液的压力增加是不利的。
就此而论，在很多情况下，用无针注射器进行注射的对象是活体，例如人体等。因此，提供了涉及与一般用于实验的凝胶剂和活体的皮肤相关的注射溶液行为的讨论(参见，例如非专利文献I)。该讨论涉及例如由注射形成的孔的深度和具有最大分散宽度的孔深度之间的相互关系以及皮肤的杨氏模量和孔深度之间的相互关系。另外，非专利文献2涉及人皮肤中注射溶液的分散宽度和无针注射器的喷嘴直径之间的相互关系。先前技术文献 专利文献:
专利文献 I: JP2003-534839 ；
专利文献2:美国专利2，704，542号；
专利文献 3 JP2005-511254 ；
专利文献 4 JP2008-220980 ；
专利文献5:美国专利公布2006/0258986号；
专利文献6:美国专利公布2005/0010168号。非专利文献:
非专利 文献 I:Joy Baxter, Samir Mitragotri, ^Jet-1nduced skin puncture andits impact on needle-free jet injections: Experimental studies and a predictivemodel” (喷射诱导皮肤穿刺及其对无针喷射注射的影响:实验研究和预测模型)，Journalof Controlled Release(U.S.A.) 106 (2005)，p361- 373;
非专利文献 2:Joy Schramm-Baxter, Samir Mitragotri, “Needle-free jetinjections:dependence of jet penetration and dispersion in the skin on jetpower”(无针喷射注射:喷射穿透和在皮肤中分散对喷射力的依赖性)，Journal ofControlled Release(U.S.A.) 97 (2004), p527_535。
发明内容
发明要解决的问题:
在对活体进行注射时，在注射溶液中包含的组分和在组分要送入的活体注射对象区域中的深度随注射目的而不同。这是因为活体的注射对象区域包括不同结构，例如皮肤、肌肉、内脏等，并且构成这些结构的生物组织根据距表面(在进行注射时在上面使注射器与结构接触的表面)的深度而具有不同功能，并且因为如果注射溶液中包含的组分未到达目标生物组织，则变得难以适当显示效果。例如，人的皮肤可从表面侧以层状形式区分或分为表皮、真皮和皮下组织(下皮)。另外，表皮可区分或分为角质细胞层和皮内(intradermis)。为了使相应层在解剖学上执行相应功能，角质细胞层由角化细胞组成，皮内由树突细胞和色素细胞组成，真皮由成纤维细胞和胶原细胞组成，皮下组织由皮下脂肪等组成。在为了预定目的注射注射溶液时，优选将其中包含的预定组分准确递送到例如目标组织。在将注射目标物质注入活体的注射对象区域时，为了有效注射注射目标物质而不渗漏，必需适当控制施加到注射目标物质的压力。即，如果由加压引起的注射目标物质的注射速度(速率)太慢，则物质被皮肤弹回。相反，如果注射速度(速率)太快，注射深度就可能固定在注射对象区域，但注射速度超过使物质在区域中扩散的适当注射速度。因此认为注射目标物质由于过过度供应而弹回，并且难以预期其适当扩散。具体地讲，在注射溶液注射的初始阶段，必需使注射溶液透过活体的注射对象区域的表面，以形成有利于注射溶液扩散进入其内部的状态(以下也称为“扩散准备状态”)。因此，认为在注射的初始阶段进行的压力控制极为重要。考虑到前面的问题，本发明的目的是提供一种注射器，所述注射器使得可不使用任何注射针而将注射目标物质送入活体的目标注射对象区域，以便使注射目标物质可在一定深度广泛扩散。问题的解决方案
为了解决上述问题，本发明采用以下结构。即，关于不用任何注射针而将注射目标物质注入活体的注射对象区域所用的注射器，要在注射目标物质上施加的加压力的压力源为具有规定组分的点火装药和气体发生剂，并且使由点火装药产生的压力转变尽可能地急剧。由于采用点火装药和气体发生剂并且采用点火装药的压力转变，可将注射目标物质在宽范围的深度送入生物组织内，包括在注射对象区域中相对较浅的深度。具体地讲，本发明提供一种不用任何注射针而将注射目标物质注入活体的注射对象区域的注射器，所述注射器包括:点火装置，所述点火装置包括包含燃料组分和氧化剂组分的点火装药；燃烧室，所述燃烧室允许由燃料组分和氧化剂组分在点火装药燃烧期间反应产生的燃烧产物流入，并且容纳可由燃烧产物燃烧而产生预定气体的气体发生剂；封闭注射目标物质的封闭单元；加压单元，所述加压单元经构造，以通过燃烧室中的压力对封闭单元中封闭的注射目标物质加压；和流道单元，所述流道单元限定流道，以便使通过加压单元加压的注射目标物质注射到活体的注射对象区域。另外，确定点火装药中包含的燃料组分和氧化剂组分，以便在燃料组分和氧化剂组分以化学计量比混合并燃烧的情况下，在燃烧产物在常温时，从燃烧产物排除表现为气体的任何组分；并且在燃烧室中布置冷却元件，以便冷却元件能够与点火装药燃烧产生的燃烧产物接触，以使燃烧产物冷却。在本发明的注射器中，要注入活体的注射对象区域的注射目标物质封闭在封闭单元中，并且对在封闭单元中封闭的注射目标物质施加压力。因此促使注射目标物质移动。结果，在通过流道单元的同时， 使注射目标物质排出到注射对象区域。注射目标物质包含预期在注射对象区域内侧显示效力的组分或成分。关于这一点，本发明的注射器经构造，使得封闭的注射目标物质由点火装置具有的点火装药和在燃烧室中容纳的气体发生剂分别燃烧产生的燃烧产物和预定气体在燃烧室中产生的压力加压。换句话讲，由燃烧产物和预定气体在燃烧室中提供的压力转变为允许注射注射目标物质时的驱动源。因此，只要能够通过在加压单元中加压而注射注射目标物质，在封闭单元中注射目标物质的任何封闭状态或封闭单元中注射目标物质的任何物理形式(例如液体、凝胶形式的流体、粉末、颗粒形式的固体)都是可利用的。例如，注射目标物质可以为液体或凝胶形式的固体，其条件为要保证或担保使得能够允许注射注射目标物质的流动性。另外，在注射目标物质中包含要送入活体的注射对象区域的组分。组分可以溶解于注射目标物质的状态存在，或者组分可以在不溶解而简单混合的状态下。例如，要送入的组分包括例如用于增强抗体的疫苗、用于美容的蛋白和用于再生毛发的培养细胞。通过在液体或凝胶形式的流体等中包含组分，形成注射目标物质，以便能够允许注射上述组分。关于这一点，具体确定经受点火装药的燃烧反应的燃料组分和氧化剂组分，以便在组分以化学计量比混合并燃烧的情况下，在燃烧产物在常温时，从燃烧产物理论上排除表现为气体的任何组分。即，确定点火装药的燃料组分和氧化剂组分，以便即使紧接着两种组分经历燃烧反应后因为温度相对较高，在燃烧产物中包含表现为气体的任何组分，在燃烧产物的温度随时间逝去(甚至在短时间内)降低而达到常温时，在燃烧产物中不含表现为气体的任何组分。换句话讲，确定点火装药的燃料组分和氧化剂组分，以便在高温为气体的任何组分在常温下变成固体或液体。本文涉及的术语“以化学计量比混合并燃烧”指与相对于燃料组分，消耗既不过多也不过少的氧化剂组分以导致燃烧的情况。因此，例如，在其中实际氧化剂组分的量相对于燃料组分的量较大并且可实际产生的情况下，从氧化剂组分本身产生的氧作为未反应物质残留。然而，这种情况归入如下情形，其中“确定点火装药中包含的燃料组分和氧化剂组分，以便在燃料组分和氧化剂组分以化学计量比混合并燃烧的情况下，在燃烧产物在常温时，从燃烧产物排除表现为气体的任何组分”，其条件为使用的燃料组分和氧化剂组分，呈现使得在通过两种组分反应产生的燃烧产物中不含常温下表现为气体的任何组分的任意组成比。本文涉及的术语“常温”是指低到能够使该温度与燃烧室中燃料组分和氧化剂组分的燃烧反应后立即提供的高温明显区别的程度的温度。该温度属于在预想使用本发明的注射器的任何情况下允许流入燃烧室的点火装药燃烧产物能够达到的范围。因此，可以了解，本发明的常温提供具有相对较宽温度范围的概念。另一方面，除了上述燃料组分和氧化剂组分外，点火装药还可包含为了实现预定目的而加入的添加剂组分。例如，点火装药可包含用于调节燃料组分的燃烧状态的燃烧调节剂或一般用于形成点火装药的粘合剂等作为添加剂组分。即使在点火装药包含添加剂组分，并且可由添加剂组分产生任何气体(例如，由粘合剂燃烧产生的二氧化碳)时，也认为点火装药可用于本发明的注射器，其条件为确定燃料组分和氧化剂组分两者，以便关于其燃料组分和氧化剂组分，如上所述“在燃料组分和氧化剂组分以化学计量比混合并燃烧的情况下，在燃烧产物在常温时，从燃烧产物排除表现为气体的任何组分”。例如，可采用包 含锆和高氯酸钾的爆炸装药、包含氢化钛和高氯酸钾的爆炸装药、包含钛和高氯酸钾的爆炸装药、包含铝和高氯酸钾的爆炸装药、包含铝和氧化铋的爆炸装药、包含铝和氧化钥的爆炸装药、包含铝和氧化铜的爆炸装药和包含铝和氧化铁的爆炸装药中的任一种爆炸装药或由多种前述爆炸装药的组合构成的爆炸装药，作为上述点火装药。例如，在专利文献4中公开的BKNO3 (硼/硝酸钾)的情况下，在燃烧发生时产生氧化硼(B2O3)、氧化钾(K2O)和氮(N2)。因此,显然在常温包含气态氮。然而，例如，在错和高氯酸钾的混合物(ZPP)作为用于本发明的注射器的点火装药使用时，由于化学计量学，由燃烧产生的物质只为氧化锆和氯化钾，并且在常温不含气体组分。另外，包含氢化钛和高氯酸钾的点火装药产生氧化钛、氯化钾和水，包含钛和高氯酸钾的点火装药产生氧化钛和氯化钾。氧化铝和氯化钾从包含铝和高氯酸钾的点火装药产生，氧化铝和铋从包含铝和氧化铋的点火装药产生，氧化铝和钥从包含铝和氧化钥的点火装药产生，氧化铝和铜从包含铝和氧化铜的点火装药产生，氧化铝和铁从包含铝和氧化铁的点火装药产生，认识到其中不含在常温为气体的任何组分。前面的描述已通过实例方式作出。以上述相同方式在常温不含任何气体的任何组分可提供本发明的效果。
在如上所述利用产生在常温不含气体组分的燃烧产物的点火装药时，为了允许注射目标物质注射，在加压单元中在加压初始阶段点火装药点火后，立即对注射目标物质施加相对较高压力。另外，燃烧产物随后达到不含气体的状态(即，燃烧产物通过冷却变成液体或固体)，因此，燃烧室中的压力可突然降低。本发明的注射器包括冷却元件，冷却元件布置在燃烧产物能够与其接触的位置。因此，通过冷却元件的冷却作用使燃烧产物快速经历到常温的转变。因此，在本发明的注射器中执行的加压初始阶段，在点火装药点火后立即达到在常温的燃烧产物温度的时间段可在极短时间段内。在加压单元中加压的初始阶段是使注射溶液透过活体的注射对象区域的表面，以形成扩散准备状态，作为对使注射溶液扩散到其内侧优选的状态这样的阶段。在经历扩散准备状态后，通过由气体发生剂产生的预定气体引起的加压，注射目标物质渐进地扩散进入注射对象区域的内侧。在加压单元中在加压初始阶段引起的从点火装药产生的燃烧产物的温度快速降低，对加宽在注射对象区域内注射深度的调节范围非常有用。特别是，在要使注射目标物质扩散到注射对象区域的相对较浅部分时，优选燃烧产物达到常温所需的时间段尽可能短。也优选构造上述注射器，使得加压单元具有:第一加压模式，其中使在加压单元中施加到注射目标物质的压力升高到第一峰压力，以使注射目标物质透过注射对象区域的表面，然后使施加到注射目标物质的压力降低到等待压力；和第二加压模式，其中对具有等待压力的注射目标物质加压，以便使施加到注射目标物质的压力升高到第二峰压力，以注射预定注射量的注射目标物质。由于上述加压单元具有的两种加压模式，注射目标物质可更优选地注入活体的注射对象区域。换句话讲，在采用第一加压模式和第二加压模式时，将注射目标物质送到注射对象区域例如皮肤结构等的目标注射深度，并使注射目标物质扩散。在第一加压模式中，使施加到注射目标物质的压力升高到第一峰压力，然后使压力降低到等待压力。因此，注射目标物质首先透过活体的注射对象区域的表面，并且注射目标物质在区域的深度方向前进。注射目标物质的注射能量由每单位时间允许注射的物质的流速确定。因此，在第一加压模式中注射目标物质的加压速度(`速率)(每单位时间的压力增加量)越大，在第一加压模式中注射目标物质造成的注射深度越深。在第一加压模式中调节压力增加，以便至少将透过注射对象区域表面所需的压力施加到注射目标物质。关于这一点，申请人对于允许注射的注射目标物质对注射对象区域的注入假定以下机制。申请人不打算受此机制限制。认为由于执行本申请中对于所述注射目标物质的压力控制，提供与本申请效果相同或相当的效果的任何其它发明也属于本发明的范畴，即使其它发明遵循与此机制不同的任何机制。在允许注射目标物质排出到注射对象区域时，在早期阶段允许排出的经加压注射目标物质的流(射流)的前端切开注射对象区域，并且切割碎片由回流向上抬升。因此开孔，并且射流的前端在深度方向前进。由于射流前端加深，射流具有的注射能量通过与回流的摩擦而失去。在注射能量通过回流失去，并且切开注射对象区域的能力失去时，即，在注射能量与回流的阻力能量平衡时，孔深度的进展停止。在射流提供进入注射对象区域时，相同量的回流在孔中以相反方向向上。因此，为了使回流能流动通过，必需保证孔直径。然而，注射对象区域一一生物组织，内在地具有弹性，因此，生物组织具有收缩或缩小从而减小孔直径的倾向。收缩力(缩小力)使回流通道变窄(减小直径)。因此，假设为收缩力相对于射流相对较大的状态时，由回流产生的阻力增加，并且射流具有的注射能量在相对较浅位置平衡。考虑到前述机制，如下考虑本发明。即，在施加到注射目标物质的压力升高到第一峰压力，随后使压力降低到等待压力时，与在形成以达到一定注射深度的注射目标物质的穿透通道的一部分(穿透通道的前端部分)处的射流比较，活体的注射对象区域内在地具有的弹力相对较大。因此认为穿透通道的直径减小。在此情况下认为，经历减压到等待压力的注射目标物质的前端部分，在未达到位于具有减小直径的穿透通道的前端部分的活体的注射对象区域的位置，处于施加到注射目标物质的压力(等待压力)与由来自活体的注射对象区域的回流引起的压力基本平衡的状态。认为当直径在上述穿透通道的部分处减小时，与未经历直径减小的任何部分比较，对射流的强度增加。强度增加意味着在第二加压模式中再次进行加压时，难以保证回流途径。因此，即使在达到等待压力后根据第二加压模式再次进行加压时，射流也不到达穿透通道的前端，因为回流通过的面积在收缩或缩小的穿透通道中失去，其中主要对于在未经历直径减小的穿透通道部分中存在的注射目标物质进行加压。因此，在活体的注射区域中沿扩展注射目标物质的方向促进注射目标物质渗透，而不是进一步在深度方向伸长穿透通道。因此，注射目标物质在宽范围扩散。在某种程度上也证明，提供至达到等待压力的第一加压模式是使得能够形成要进行扩散的状态的步骤，第二加压模式是以形成的状态加速注射目标物质扩散的步骤。在第二加压模式中，使施加到注射目标物质的压力升高到第二峰压力，因此，可以目标预定注射量实现注射目标物质的注射。根据注射目标物质的注射目的，适当确定在上述第一加压模式中的第一峰压力和等待压力和在第二加压模式中的第二峰压力。关于这一点，考虑作为对象的活体注射对象区域的物理性质(例如皮肤的杨氏模量等)也是适宜的。作为本发明的注射器的注射对象的活体不限于人，例如，可以为家畜例如猪，或宠物例如狗。如上所述，根据本发明的注射器，采用冷却元件，冷却元件促使从点火装药产生的燃烧产物的温度快速降低，所 述点火装药在以化学计量比混合并燃烧时，常温下在燃烧产物中不含气体组分。因此，可使压力从点火装药点火达到等待压力所需的时间缩短。另外，在模式从第一加压模式转变到第二加压模式时，注射目标物质经历等待压力。因此，可有效实现注射目标物质在注射对象区域中的扩散，而不无用地加深注射深度。应了解，本发明的注射器可用于使注射目标物质扩散到注射对象区域中的较浅部分。在上述注射器中，也优选等待压力不大于第一峰压力的第一预定比。申请人发现，在等待压力相对于第一峰压力之比不大于第一预定比时，可实现上述注射目标物质的有效扩散。例如，优选将第一预定比设定到60%。在上述注射器中，冷却元件可由金属制成的材料形成。通常，由金属制成的材料具有大的热容(热容量)，因此，由金属制成的材料为优选形成冷却元件的材料。作为冷却元件的实例，也优选采用这样一种结构，使冷却元件沿着在燃烧产物流入燃烧室方向放置的燃烧室的侧壁布置。如上所述，在冷却元件沿着燃烧室侧壁布置时，可增加冷却元件和允许流入燃烧室的燃烧产物之间的实质接触面积，并且可更有效地实现冷却燃烧产物。在此布置中，在冷却元件提供有多个通孔时，可预期更佳的冷却效应。
作为冷却元件的另一个实例，也优选冷却元件为在燃烧室中布置的金属元件。另夕卜，也优选提供金属元件，以便由燃烧室中产生的预定气体和燃烧产物导致的压力传递到注射目标物质。即，将本发明的冷却元件作为块形金属元件在燃烧室中布置，因此，冷却元件起到实质减小燃烧室的体积的作用。因此，燃烧室中的压力可通过点火装置的操作瞬时提高，并且可有效地用从点火装置提供的能量提高燃烧室中的压力。由于冷却元件由金属材料制成，可保证可从燃烧产物夺去较大量的热。因此，可预期燃烧产物的温度快速降低。另外，也使金属元件与由气体发生剂燃烧产生的预定气体接触。然而，此接触在已接触燃烧产物之后进行。因此，防止金属元件大量夺去预定气体的热能(热能量)。因此，由预定气体产生的对注射目标物质的加压相对有效进行。发明效果
可不使用任何注射针而将注射目标物质送到活体的目标注射对象区域的深度，以便能够使注射目标物质在由其产生的深度广泛扩散。附图简述
图1A显示根据本发明的注射器的示意布置。图1B显示在图1A所示注射器中布置的冷却元件的示意布置。图2显示安装到图1A所示注射器的启动器(点火装置)的示意布置。图3示意性显示人的皮肤结构。图4显示施加到图1A所示注射器中注射溶液的压力的转变。图5显示在图4所示转变中的压力施加到注射溶液时注射溶液在人皮肤结构中扩散的情况。
图6A显示图解通过用本发明的注射器的注射实验的结果的第一视图。图6B显示图解通过用本发明的注射器的注射实验的结果的第二视图。图6C显示图解通过用本发明的注射器的注射实验的结果的第三视图。图7显示根据本发明的注射器的另一种示意布置。
具体实施例方式以下参考
本发明的一个实施方案的注射器I。以下实施方案的结构通过举例方式描述。本发明不限于该实施方案的结构。在此实施方案中，图1A和IB显示根据本发明的注射器I的示意布置。首先，图1A(a)显示图解注射器I的截面图，图1A(b)显示从启动器20侧观察的图解注射器I的侧视图，图1A(C)显示从用于允许注射溶液注射的喷嘴4侧观察的图解注射器I的侧视图。其次，图1B分别在图1BA和图1BB中显示在注射器I的燃烧室9中布置的冷却元件15的两种具体形式，如后描述。注射器I具有主注射器体2。沿轴向延伸并且在轴向具有固定直径的通孔14在主注射器体2的中心部分处提供。使通孔14的一端与燃烧室9连通，燃烧室9的直径大于通孔14的直径。剩余的另一端到达其中形成喷嘴4的喷嘴孔5—侧。另夕卜，在与通孔14连通的燃烧室9的连通部分相反的一侧上安装启动器20，以便其点火装置与连通部分对向。现在基于图2说明启动器20的实例。启动器20为电点火装置。用于布置点火装药22的空间由表面用绝缘覆盖物覆盖的杯21限定于杯21中。在空间中布置金属头部24，并且在其上表面提供圆筒形装药储存器23。点火装药22由装药储存器23保持。电连接一个导电引脚28和金属头部24的桥丝26在点火装药22的底部布线。两个导电引脚28用其间插入的绝缘体25固定到金属头部24，以便在不施加电压时，它们处于相互绝缘状态。另外，杯21的开口(从中使通过绝缘体25支撑的两个导电引脚28伸出)以其中在两个导电引脚28之间保持令人满意的绝缘性能的状态由树脂27保护。在如上所述构造的启动器20中，在两个导电引脚28之间通过外部电源施加电压时，电流流动通过桥丝26，从而燃烧点火装药22。在此情况下，通过点火装药22燃烧产生的燃烧产物从装药储存器23的开口喷出。因此，在本发明中设计启动器20相对于主注射器体2的相对位置关系，以便在启动器20中产生的点火装药22的燃烧产物流入燃烧室9。另外，启动器帽12形成有边缘形横截面，以便启动器帽12由启动器20的外表面钩住，并将启动器帽12螺旋固定到主注射器体2。因此，启动器20通过启动器帽12固定到主注射器体2。因此，可防止启动器20本身从主注射器体2脱离，要不然它就会由在启动器20中点火时产生的压力脱离。用于注射器I的点火装药22的燃料组分和氧化剂组分的组合优选由下列例示:包含锆和高氯酸钾的爆炸装药(ZPP)、包含氢化钛和高氯酸钾的爆炸装药(THPP)、包含钛和高氯酸钾的爆炸装药(TiPP)、包含铝和高氯酸钾的爆炸装药(APP)、包含铝和氧化铋的爆炸装药(ABO)、包含铝和氧化钥的爆炸装药(AMO)、包含铝和氧化铜的爆炸装药(ACO)和包含铝和氧化铁的爆炸装药(AFO)或由多种前述爆炸装药的组合构成的爆炸装药。上述爆炸装药显示这样一种特征，即在点 火后立即燃烧期间产生具有高温和高压的等离子体，但因为给定常温和燃烧产物冷凝时不含气体组分，产生的压力突然降低。另外，如图lB(a)和lB(b)中所示，由金属制成的材料形成的冷却元件15沿着燃烧室9的侧壁9a布置，以便其在延伸方向的中心轴与燃烧室9的中心轴相互重叠。具体地讲，燃烧室9为具有约0.5cc体积并且形成为圆筒形状的空间。因此，冷却元件15也以相同方式形成为圆筒形状。形成图lB(a)中所示的冷却元件15的侧表面15a，使得提供有多个通孔15b的铝、铁等的金属板弯曲，以提供圆筒形状。通孔15b通过任何常规技术形成，包括例如冲压机和激光加工。另一方面，形成图1B (b)中所示的冷却元件15，以使由金属制成的网板(例如，金属板条、已知的金属丝网等)、具有在表面上形成以增加表面积的微小不规则物(突出和凹槽)的金属板等弯曲，以提供圆筒形状，以便冷却元件15能够插入燃烧室9。因此，图lB(b)中所示的冷却元件15形成有许多网孔15c。如图1B中所示，形成有圆筒形状的冷却元件15具有在轴向相应于顶部和底部的部分形成的开口。因此，在冷却元件15插入燃烧室9时，由点火装药22燃烧产生的燃烧产物容易地流入燃烧室9。因此，几乎不阻碍后述待由燃烧产物与气体发生剂30接触来启动的气体发生剂30的燃烧的启动。也容许在具有圆筒形状的冷却元件15的顶部和/或底部提供任何结构或结构元件，其条件为燃烧室中燃烧产物的流动不要无用地中断或切断。由于如上所述构造并且沿着燃烧室9的侧壁9a提供的冷却元件15，使从点火装药22产生的燃烧产物与冷却元件15接触。在此布置中，冷却元件15由金属制成的材料形成，因此，其热容相对较大。因此，热量由冷却元件15从与冷却元件15接触的燃烧产物夺去，并且温度立即降低到常温水平。根据这一情况确认，冷却元件15对燃烧产物发挥冷却作用。由上述冷却元件15冷却到常温的燃烧产物不含表现为气体的任何组分。因此，与其中不提供冷却元件15的任何情况比较，燃烧室9中的压力可更有效地降低。该压力降低的特征是优选地有助于形成对本发明的注射器I中的注射溶液的加压模式的特征。此特征稍后描述。应注意，可用以上以外的任何爆炸装药作为点火装药，其条件为可实现加压模式，如后所述。如图1B所示具有通孔15b或网孔15c的冷却元件15使得能够保证冷却元件15和允许流入的燃烧产物之间的较宽接触面积。因此，可使上述燃烧室9中压力降低的特征更加显著。不由冷却元件15使全部燃烧产物冷却到常温。必要的是，应保证具有启动如后所述气体发生剂30的燃烧所需热量的一定量的燃烧产物到达气体发生剂30。在此实施方案中，在燃烧室9中布置圆柱形的气体发生剂30，气体发生剂30由点火装药22燃烧产生的燃烧产物燃烧产生气体。气体发生剂30例如由98%质量硝化纤维素、
0.8%质量二苯胺和1.2%质量硫酸钾组成的单基无烟推进剂例示。也可使用用于气袋用气体发生器和安全带预紧器用气体发生 器的各种气体发生剂。与上述点火装药22不同，在气体发生剂30的情况下，在燃烧期间产生的预定气体甚至在常温也包含气体组分。因此，与上述点火装药22比较，产生的压力减小速率极小。另外，与上述点火装药22比较，气体发生剂30燃烧时的燃烧完成时间极长。然而，在燃烧室9中布置气体发生剂30时，通过调节气体发生剂30的尺寸、大小和/或形状,尤其是表面形状,可改变气体发生剂30的燃烧完成时间。这是因为，认为根据气体发生剂30的表面形状和由燃烧室9中气体发生剂30的布置造成的气体发生剂30和点火装药22之间的相对位置关系，可改变相对于允许流入燃烧室9的点火装药22的燃烧产物提供的接触状态。其次，在通孔14中布置由金属制成的活塞6，以便活塞6可在通孔14中沿轴向滑动。使其一端暴露于燃烧室9侧，而将密封元件7整体地连接到另一端。注射溶液ML，其为要从注射器I注射的注射目标物质，封闭在密封元件7和另一个密封元件8之间的通孔14中形成的空间中。因此，本发明的注射器的封闭单元由密封元件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胶制成，以便在封闭注射溶液ML时注射溶液不漏，并且注射溶液ML可与活塞6的滑动移动一致地在通孔14中平滑移动。在此实施方案中，在注射器I的前端侧(如图1A所视右侧)形成本发明的注射器I的流道单元。具体地讲，在注射器I的前端侧上提供储存器5，储存器5形成有用于允许注射溶液ML注射的喷嘴4。借助于储存器帽13，将储存器5固定到主注射器体2的端面，衬垫3在其间插入。储存器帽13形成有边缘形横截面，以便储存器帽13将储存器5固定，并且储存器帽13螺旋固定到主注射器体2。因此，在允许注射溶液ML注射时，防止储存器5由施加到注射溶液ML的压力从主注射器体2脱离。在储存器5连接到主注射器体2的状态下，在与密封元件8对向的部分形成凹槽10，其可容纳密封元件8。凹槽10具有与密封元件8近似相同的直径，并且凹槽10具有略长于密封元件8的长度的深度。因此，在压力施加到活塞6，并且注射溶液ML与密封元件
7,8 一起移动到注射器I的前端侧时，可在凹槽10中容纳密封元件8。当在凹槽10中容纳密封元件8时，经加压的注射溶液ML释放。因此，在储存器5与主注射器体2侧接触的部分形成流道11，以便将经释放的注射溶液ML引导到喷嘴4。因此，经释放的注射溶液ML通过流道11，并使注射溶液ML从喷嘴4排出到注射对象。由于凹槽10具有容纳密封元件8的深度，可避免否则会由密封元件8引起的对注射溶液ML注射的任何抑制作用。
对于储存器5，可形成多个喷嘴4。或者，可形成一个喷嘴4。在形成多个喷嘴时，形成对应于各喷嘴的流道，以便将经释放的注射溶液送到各喷嘴。另外，在形成多个喷嘴4时，如图1A(C)所示，优选围绕注射器I的中心轴以相等间隔布置各喷嘴。在此实施方案中，对储存器5提供的三个喷嘴4围绕注射器I的中心轴以相等间隔布置。考虑例如注射对象、施加到注射溶液ML的注射压力和注射溶液的物理性质(粘度)适当设定喷嘴4的直径。在如上所述构造的注射器I中，通过在启动器20中提供的点火装药22和在燃烧室9中布置的气体发生剂30，在燃烧室9中产生燃烧产物或预定气体，以便通过活塞6将压力施加到在通孔14中封闭的注射溶液ML。结果，将注射溶液ML与密封元件7，8 一起推或挤到注射器I的前端侧。在凹槽10中容纳密封元件8时，注射溶液ML通过流道11和喷嘴4，并使注射溶液ML注射 到注射对象。将压力施加到允许注射的注射溶液ML。因此，注射溶液ML透过注射对象的表面，并且注射溶液ML达到其内侧。因此，可用注射器I实现注射的目的。在此实施方案中，本发明的注射器I的注射对象为活体例如人、家畜等的皮肤结构。本说明书主要涉及对人皮肤产生的注射器I的作用。因此，图3示意性显示人皮肤的解剖学结构。人皮肤以层状形式构成，包括从皮肤表面侧沿深度方向排列的表皮、真皮、皮下组织(下皮)和肌肉组织。另外，表皮可以层状形式区分或分为角质细胞层和皮内。在皮肤结构的各层中，组织和用于构造组织的主要细胞等也具有不同的特征。具体地讲，角质细胞层主要由角化细胞组成，并且角质细胞层位于皮肤的最外表面侧上。因此，角质细胞层具有所谓的阻挡层功能。通常，角质细胞层的厚度为约0.01至
0.015_，角质细胞层通过角化细胞为人进行表面保护。因此，为了在一定程度上使人体的内部与外部环境物理隔离，也需要相对较高强度。另一方面，皮内被构造为包括树突细胞(朗格汉斯细胞)和色素细胞(黑色素细胞)。表皮由角质细胞层和皮内形成。表皮的厚度一般为约0.1至2mm。认为在皮内的树突细胞为参与抗原-抗体反应的细胞。这是因为树突细胞通过结合抗原识别抗原的存在，并且易于诱导抗原-抗体反应，其中淋巴细胞经活化，以起到攻击外源物质的作用。另一方面，皮内中的色素细胞具有避免从外部环境辐射的紫外光的影响的功能。其次，皮肤上的血管和毛细血管遍及真皮错综分布。另外，例如，在真皮中也存在用于调节体温的汗腺、身体毛发(包括头上的毛发)的毛根和与其相伴随的皮脂腺。真皮为连通表皮和人体内部(皮下组织和肌肉组织)的层。真皮被构造为包括成纤维细胞和胶原细胞。因此，真皮的状态极大参与例如所谓的胶原缺乏或弹性蛋白缺乏造成的毛发脱落和皱纹出现。以此方式，大体以层状形式形成人的皮肤结构。内在的解剖学功能由例如主要在各层中包含的细胞和组织显示。这意味着，例如，在对皮肤应用医学治疗时，将用于医学治疗的组分(成分)注射到与医学治疗目的一致的皮肤结构的位置(深度)合乎需要。例如，在皮内存在树突细胞。因此，在其中进行疫苗注射时，可期望更有效的抗原-抗体反应。然而，在常规注射技术的情况下，难以对位于相对较浅部分的皮内进行疫苗注射。甚至在进行此种疫苗注射时，注射也极大依赖健康护理工作人员或医疗专业人员的技术。另外，在皮内中存在色素细胞，因此，也需要在为所谓的皮肤增白进行美容治疗时，将用于皮肤增白的特定组分(成分)注入皮内。然而，在常规技术的情况下，难以进行上述这种治疗。其次，在真皮中存在成纤维细胞和胶原细胞。因此，例如，如果将用于去除皮肤皱纹的蛋白、酶、维生素、氨基酸、矿物质、糖、核酸和各种生长因子(上皮细胞和成纤维细胞)注入真皮，则预期有效的美容治疗效果。然而，真皮也以与皮内相同的方式位于相对较浅部分。因此，在常规技术的情况下，在很多情况下难以通过注射进行美容治疗。关于毛发再生治疗，毛根位于真皮中。因此，为了进行毛发再生治疗，认为以下程序是有利的。即，例如，进行干细胞注射方法，其中真皮乳头细胞和/或表皮干细胞经自体培养，并且将培养细胞自体移植到头皮，或者将从干细胞提取的数种类型的生长因子和/或营养物组分注入位于邻近真皮的部分。以此方式，根据皮肤治疗目的注射的物质个别地对应于物质期望注入的皮肤结构中的位置(深度)。然而，对于常规技术难以调节注射位置。在本发明的注射器I的情况下，通过调节施加到注射溶液的压力，可优选地调节注射溶液在皮肤结构中达到的深度。如上所述，根据其治疗目 的，用各种物质(注射目标物质)注入皮肤结构。因此，在以下说明中，将注射目标物质通称为“注射溶液”。然而，这不包括限制要注射物质的形式和内容物的意图。关于注射目标物质，要递送到皮肤结构的组分(成分)可溶解或不溶解。任何具体形式也可用于注射目标物质，其条件为可允许注射目标物质通过加压从喷嘴4注射到皮肤结构。可采用各种形式，包括例如液体和凝胶形式。例如，可用于美容治疗的注射目标物质例如由用于皮肤增白或去除皱纹的蛋白、酶、维生素、氨基酸、矿物质、糖、核酸和各种生长因子(上皮细胞和成纤维细胞)例示。另夕卜，毛发再生治疗中的注射目标物质例如由真皮乳头细胞、毛根干细胞、表皮干细胞、HARG混合物(cocktail)和移植用毛发例示。其次，基于图4关于在注射器I中进行的对注射溶液的具体加压形式作出说明。图4显示通过适当调节注射器I中包含的点火装药22和气体发生剂30的组合借助活塞6施加到封闭在通孔14中的注射溶液的压力转变。图4的水平轴代表经过的时间(毫秒)，垂直轴代表施加的压力(MPa)。压力可通过在提供为与主注射器体2中的燃烧室9流通的压力测量口(在图1中未显示)中安装压力表来测量。在图4所示的实例中，在三种类型的量的气体发生剂30与作为点火装药22的相同量的ZPP (包含锆和高氯酸钾)组合时提供的压力转变在图4中显示为LI，L2, L3。现在将关于本发明的注射器I中的压力转变LI至L3作出说明。压力转变包括共同技术特征。首先，基于压力转变L2说明共同技术特征。在本发明的压力转变中，在对启动器20施加电后，立即启动点火装药22的燃烧，因此压力从压力为0的状态突然达到第一峰压力值Plmax。随后，压力降低到等待压力Pw2(等待压力在压力转变LI中由Pwl表示，等待压力在压力转变L3中由等待压力Pw3表示)。其中根据提供至达到此点的压力转变将压力施加到注射溶液的过程被称为“第一加压模式”。随后，压力再次升高，并且压力达到第二峰压力P2max2 (第二峰压力在压力转变LI中由P2maxl表示，第二峰压力在压力转变L3中由P2max3表示)。随后，和缓地降低压力。根据使压力从等待压力升高到第二峰压力的压力转变将压力施加到注射溶液的过程或步骤被称为“第二加压模式”。以此方式，通过第一加压模式和第二加压模式构成各压力转变LI至L3。通过具有不同燃烧模式或形式的点火装药22和气体发生剂30，实现在上述一个压力转变中提供的两种不同加压模式。即，点火装药22的燃烧形式的特征在于由对启动器20施加电引起的瞬时燃烧。另外，当产生的燃烧气体在常温冷凝时，在其中不含气体组分，如由ZPP代表的。因此，施加到注射溶液的压力突然降低。特别地，在燃烧室9中提供冷却元件15，如上所述。因此，可有效引起燃烧产物的温度降低，从而可使施加到注射溶液的压力降低更急剧。因此，在图4中所示的微小时间At内完成基于第一加压模式的压力转变。另一方面，通过点火装药22燃烧产生的燃烧产物流入燃烧室9，从而燃烧在其中布置的气体发生剂30。因此启动气体发生剂30的燃烧。因此，在基于第一加压模式的压力转变期间或紧接着第一加压模式完成之后燃烧气体发生剂30，从而产生预定气体。与从点火装药22产生燃烧产物的速度比较，从气体发生剂30产生气体的速度极缓和。换句话讲，气体发生剂30的燃烧完成时间长于点火装药22的燃烧完成时间。因此，如同样从图4所明确的，描绘压力转变，使得从等待压力Pw2直至达到第二峰压力P2max2所提供的压力增加速率比在点火装药22点火时提供的压力增加速率缓和。对于压力转变LI，L3，此特征也以相同的方式提供。现在，根据以如上所述两种加压模式为基础的压力转变，基于图5关于在人皮肤结构中注射溶液的概念上的注射情况作出说明。在微小时间At(从在启动器20中施加电至达到等待压力Pw2的时间)内进行的第一加压模式中，如图5(a)所示，允许从注射器I注射微量的注射溶液。在微量注射溶液的注射中，允许根据每单位时间的注射量(即，注射流速)注射的注射溶液具有的能量量由如下表达式I确定。
权利要求
1.用于不使用任何注射针而将注射目标物质注入活体的注射对象区域的注射器，所述注射器包括: 点火装置，所述点火装置包括包含燃料组分和氧化剂组分的点火装药； 燃烧室，所述燃烧室允许在点火装药燃烧期间由燃料组分和氧化剂组分反应产生的燃烧产物流入，并且容纳可由燃烧产物燃烧产生预定气体的气体发生剂； 封闭注射目标物质的封闭单元； 加压单元，所述加压单元经构造，以通过燃烧室中的压力对封闭单元中封闭的注射目标物质加压；和 流道单元，所述流道单元限定流道，以便使通过加压单元加压的注射目标物质注射到活体的注射对象区域，其中: 确定点火装药中包含的燃料组分和氧化剂组分，以便在燃料组分和氧化剂组分以化学计量比混合并燃烧的情况下，在燃烧产物在常温时，从燃烧产物排除表现为气体的任何组分；并且 在燃烧室中布置冷却元件，以便冷却元件能够与点火装药燃烧产生的燃烧产物接触，以使燃烧产物冷却。
2.权利要求1的注射器，其中加压单元具有: 第一加压模式，其中使在加压单元中施加到注射目标物质的压力升高到第一峰压力，以使注射目标物质透过注射对象区域的表面，然后使施加到注射目标物质的压力降低到等待压力；和 第二加压模式，其中对具有等待压力的注射目标物质加压，以便使施加到注射目标物质的压力升高到第二峰压力，以注射预定注射量的注射目标物质。
3.权利要求1或2的注射器，其中冷却元件由金属制成的材料形成。
4.权利要求1至3中任一项的注射器，其中冷却元件沿着在燃烧产物流入燃烧室方向放置的燃烧室的侧壁布置。
5.权利要求4的注射器，其中冷却元件提供有多个通孔。
6.权利要求1或2的注射器，其中: 冷却元件为在燃烧室中布置的金属元件；并且 提供该金属元件，以使由燃烧室中产生的燃烧产物和预定气体产生的压力传递到注射目标物质。
7.权利要求1至6中任一项的注射器，其中点火装药为包含锆和高氯酸钾的爆炸装药、包含氢化钛和高氯酸钾的爆炸装药、包含钛和高氯酸钾的爆炸装药、包含铝和高氯酸钾的爆炸装药、包含铝和氧化铋的爆炸装药、包含铝和氧化钥的爆炸装药、包含铝和氧化铜的爆炸装药和包含铝和氧化铁的爆炸装药中的任一种爆炸装药，或由多种前述爆炸装药的组合构成的爆炸装药。
全文摘要
可不使用任何注射针而将注射目标物质送到目标活体的皮肤结构的某一深度。没有注射针的注射器包括点火装置，点火装置包括包含燃料组分和氧化剂组分的点火装药；燃烧室，燃烧室允许在点火装药燃烧期间由燃料组分和氧化剂组分反应产生的燃烧产物流入，并且容纳可由燃烧产物燃烧产生预定气体的气体发生剂；和封闭注射目标物质的封闭单元，其中在封闭单元中封闭的注射目标物质通过此结构中燃烧室中的压力加压。确定点火装药中包含的燃料组分和氧化剂组分，以便在燃料组分和氧化剂组分以化学计量比混合并燃烧的情况下，在燃烧产物在常温时，从燃烧产物排除表现为气体的任何组分；并且在燃烧室中布置冷却元件，以便冷却元件能够与点火装药燃烧产生的燃烧产物接触，以使燃烧产物冷却。
文档编号A61M5/30GK103209725SQ20118005657
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月22日 优先权日2010年9月24日
发明者小田慎吾 申请人:株式会社大赛璐