(57)【要約】  本発明は、貯槽（３０）及び衝撃チャンバアセンブリ（１０）を備えるジェット式放出アセンブリ（４００）を提供する。衝撃チャンバアセンブリは、全体軸を有する空洞を画定するチャンバ部（１３）及び空洞中に全体軸に沿って受容されて流体流入口を備えるピストン（２０）を備え、よって流出口ノズル（１６）を有する容量可変衝撃チャンバを画定する。流入口は、貯槽流出口に対して移動する間に貯槽流出口とスライド式に係合する導管（２２）を備える。チャンバ部は貯槽に対して固定的に配置され、それによって一定量の薬剤を貯槽から流入口を介して衝撃チャンバに放出する事でピストンが貯槽の方へ移動し、衝撃チャンバは放出された量の薬剤を受容する。
2007512054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−ハウジング、
−流出口を備え、流体薬剤を収容する貯槽（３０、４２０）、並びに
−衝撃チャンバアセンブリであって、
−全体軸を持つ空洞を画定するチャンバ部（１１、４３１）、
−流体流入口を備え、全体軸に沿って空洞内にスライド式に受容されるピストン（２０、４３３）であって、空洞と共に容量可変の衝撃チャンバ（１８、４３６）を画定しており、流入口が、ピストンから突出し全体軸にほぼ平行なほぼ直線状の導管（２３、４３５）を備え、導管が、貯槽流出口に対して移動する間に貯槽流出口とスライド式に係合する、ピストン、及び
−衝撃チャンバから流体が流入する流体流出口ノズル（１６、４３２）
を備える衝撃チャンバアセンブリ
を備えるジェット式放出アセンブリであって、
−チャンバ部が貯槽に対して固定配置され、
−一定量の薬剤を貯槽から流入口を介して衝撃チャンバに放出するとピストンが貯槽の方へ移動し、それによって衝撃チャンバが放出された量の薬剤を受容する
ジェット式放出アセンブリ。
【請求項２】
導管が全体軸とほぼ同軸に配置される、請求項１に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項３】
流体流出口ノズルが全体軸にほぼ平行に配置される、請求項１又は２に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項４】
貯槽流出口が自己シール式隔膜（３２、４２３）を備え、導管が自己シール式隔膜に侵入するのに適した尖った近位末端を備える、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項５】
導管がピストンと一体形成される、請求項４に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項６】
流体流入口が一方向式流入口バルブ、狭窄部（４３４）又は屈曲流路部を備える、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項７】
流体流出口ノズルが、ユーザの皮膚の表面層に侵入するのに適した尖った中空針（２１６）を備える、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項８】
一定量の薬剤を貯槽から流体流入口を介して衝撃チャンバに放出することにより衝撃チャンバを膨張させる手段（４４０）、及びピストンを作動して衝撃チャンバの容量を減少させ、よって流出口ノズルから一定量の薬剤を放出する衝撃生成手段（４５０）を更に備える、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項９】
流出口ノズルは対象の皮膚に配置するように構成されており、衝撃生成アセンブリは、流体薬剤を前記衝撃チャンバから流出口ノズルを通して対象の皮膚内に注射するための力を生成する、請求項８に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１０】
薬剤の一部が衝撃生成手段により放出された後、衝撃生成手段より弱い力で衝撃チャンバの容量を減少させる駆動アセンブリを更に備える、請求項９に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１１】
放出される薬剤の１回分用量を選択可能に設定し、設定された用量の薬剤を衝撃チャンバに移送する用量設定器、衝撃生成アセンブリ及び駆動アセンブリを作動する作動器、及び作動可能な解放器を更に備え、解放器が作動すると、衝撃生成アセンブリにより、設定された用量の薬剤の一部が衝撃チャンバから高圧で流出口ノズルを通して放出され、その後駆動アセンブリにより、衝撃チャンバから流出口ノズルを通して設定された用量の残りの部分が引き続き放出される、請求項１０に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１２】
衝撃生成アセンブリが、全体軸に対して軸方向に配置されるコイルバネ（９０、４５２）を備える、請求項８ないし１１のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１３】
流体流入口が流体を自由に流通させる開口であることにより、薬剤が衝撃チャンバから放出される間に、一定量の薬剤の貯槽への逆流が許容され、逆流量が１５％未満、１０％未満、５％未満及び１％未満からなる群より選択される量となるように、流出口ノズルの流体抵抗、流体流入口の流体抵抗、及び衝撃生成アセンブリが構成される、請求項８ないし１２のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１４】
衝撃チャンバアセンブリが、ハウジングに対して解除可能に取り付けられる、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１５】
貯槽が、ハウジングに対して解除可能に取り付けられる、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１６】
貯槽が、ピストンの動きにより決定される軸にほぼ平行な縦軸を有するほぼ円柱の形状を有する、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のジェット式放出アセンブリ。
【請求項１７】
―流出口を有する薬剤貯槽、貯槽流出口とスライド式に係合する流入口を備えた軸方向に移動可能なピストンを有する容量可変衝撃チャンバ、及び衝撃チャンバから流体が流入するノズルを備えるジェット式放出アセンブリを提供するステップ、及び
−一定量の薬剤を貯槽から衝撃チャンバへ放出することによって、ピストンを貯槽及びノズルに対して移動させるステップ
を含む、一定量の薬剤を放出する方法。
【請求項１８】
−ピストンを貯槽及びノズルに対して移動させることにより、一定量の薬剤を衝撃チャンバからノズルを通して放出するステップ
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明は、一定量の流体化合物を貯槽から高圧で放出するために用いられる衝撃チャンバに関する。衝撃チャンバは、例えば皮膚侵入ジェット式注射装置内において用いられるか、又は例えば薬剤の肺投与用の吸入装置の噴霧手段として用いられる。
【０００２】
発明の背景
注射による液体薬剤の皮下投与及び筋肉内投与は医療分野において一般的である。例えばインシュリンのような一部の薬剤は、注射によって個人に頻繁に与えなければならないので、注射は簡単に施行できる事が望ましい。
多くの患者は痛み又は針に対する恐れから針注射を嫌う。更に、例えばＨＩＶ及び肝炎ウィルスなどの血液媒介病原菌は、偶発的な針刺し事故により医療従事者にうつる可能性がある。また、使用済み針の廃棄は大きな関心事となっている。このような廃棄により、医療従事者以外の個人にも問題が生じる。例えば、子供がごみの中に使用済みの針を見つけ、感染の危険にさらされる場合がある。同様に、廃棄された針は廃棄物処理業者に対する危険になり得る。
【０００３】
針注射に伴う恐怖及び危険を最小限に抑えようと、数種類の針無しジェット式注射器が開発された。これらの装置は高速流体ジェットを用いて皮膚を穿刺し、患者の組織内に薬剤を供給する。この過程を遂行するために、流体薬剤に力が印加される。ジェット式注射器は一般的に、一端に小さなオリフィスを有するチャンバに移送される流体薬剤を収容する。例えばラムのような駆動器を、コイルバネ又は圧縮ガスエネルギ源を用いて加速する。ラムがプランジャに衝撃を与え、これによりチャンバ内に高圧衝撃が生じる。この圧力衝撃により流体医薬品がオリフィスを通して高速で噴射され、皮膚を突き通す。エネルギ源はプランジャに力を供給し続け、薬剤を皮膚の開口を通して迅速に進ませ、一秒に満たない時間でシリンジが空になる。駆動器は、２段階式注射、即ち高圧での第１段階の薬剤の発射、及びそれに続く低圧による薬剤残留量の供給を提供することができる。
注射可能薬剤は、不活性ゴムストッパでシールされたガラスバイアルに入れて提供される。流体薬剤を投与するため、ユーザは流体薬剤をバイアルから、流体薬剤供給装置、例えばシリンジと針との組み合わせ又は針無しジェット式注射シリンジに移し換えなければならない。流体薬剤の移し換えは、人件費のために病院又は診療所において注射に掛かるコストを増大させる。多人数に予防接種をするためには１時間に多くの注射を施行する必要があり、従って流体薬剤の移し換えが重大な時間的制約をもたらす。例えば１日数回のインシュリン注射が必要な糖尿病患者のように自分で流体薬剤を投与しなければならない患者にとって、流体薬剤の移し換えは不便である。また、移し換えの度に、移し換えられ投与される流体薬剤の量に誤差が発生する可能性がある。
【０００４】
バイアルからの流体薬剤の移し換えを省くために、事前充填ガラスカートリッジが開発された。この事前充填カートリッジのデザインはシリンジに類似している。一端は閉鎖されており、針又は不活性ゴムの隔膜を有する。針が一体化されていない場合、ゴム隔膜に侵入する針サブアセンブリを使用前に取り付ける。可動ゴムピストンによって針と反対側の末端を閉鎖する。流体薬剤を投与するため、ホルダと、可動ゴムプランジャに接触する駆動器とから成る装置中に事前充填カートリッジを配置する。ユーザはプランジャを押し下げることによって医薬品を投与する。
事前充填カートリッジの使用例としては、例えばペン型の注射装置を用いて毎日多数回インシュリンを注射する事による糖尿病の治療における使用が挙げられる。注射装置には数日間分の使用に十分な量のインシュリンを収容する事前充填カートリッジを取り付けることができ、この注射装置は望ましい薬剤の用量を設定し、その用量を放出するための手段を備える。しかしながら、事前充填カートリッジの欠点は、なお、皮膚に侵入して標的の組織に薬剤を供給するための針を用いなければならない事である。
【０００５】
多数回分の薬剤を収容するガラスバイアルも事前充填カートリッジも、従来のジェット式注射器と共に用いる事はできない。例えば、ジェット式注射駆動手段により発生した力をピストンに直接加えた場合、大抵の場合カートリッジは破裂してしまう。これは、エネルギ源から大量の衝撃エネルギが伝達されるためである。直接衝撃は加わらないとしても、カートリッジのガラス壁は、ラムがピストンに衝突する結果生じる大きな振幅の圧力波に耐えるのに十分な強度を有していない。
この問題を処理するために、米国特許出願明細書第２００２／００５５７０７号は、薬剤事前充填カートリッジの形態の貯槽及び衝撃チャンバを備えるジェット式注射装置を開示しており、この場合、ジェット作用により放出される一定量の薬剤は、貯槽と衝撃チャンバとの間で流体が連結することにより移動する。衝撃チャンバはその遠位末端に注射ノズルを、近位末端にラム部材と係合する駆動ピストンを有する。特開２００１−３４６８７８号に同様の構成が開示されており、この場合、流体は薬剤カートリッジから衝撃ピストンの流入用開口を介して衝撃チャンバへと流れることができ、柔軟性のホース部材により開口とカートリッジとの間で流体が流れることができる。米国特許第３５０７２７６号には、ピストンを有する衝撃チャンバ及びピストンに取り付けられた貯槽を備えるジェット式注射器が開示されており、この場合、ピストンと貯槽は１つのユニットとして動作する。ＷＯ２００３／１０５９３４号には、固定流入口及び可動内部ピストンを有する衝撃チャンバが開示されている。
【０００６】
上記を考慮し、本発明の１つの目的は、カートリッジ（例えば従来の）をジェット式注射（又は噴霧）装置と組み合わせて用いる事を可能にする衝撃チャンバ構成を提供する事である。別の構成として、本発明の更なる目的は、液体薬剤を収容する従来のカートリッジを受容するジェット式注射装置と組み合わせて用いる事が可能な衝撃チャンバユニットを提供する事であり、この衝撃チャンバユニットのデザインは単純且つ小型であり、よって例えば使い捨てユニットのように費用効率の高い製造を可能にする。
別の構成として、本発明は、対象の皮膚に配置することが可能なノズルを有する衝撃チャンバの提供を目的とし、本衝撃チャンバの構成によってジェット式注射部位の目視検査が可能となる。
【０００７】
別の構成として、本発明の１つの目的は、小型で携帯可能なジェット式注射装置の提供を可能にする衝撃チャンバ及び貯槽の構成を提供する事である。
別の構成として、本発明の１つの目的は、機能及び形状において従来のペン型注射器と同様に成型可能なジェット式注射装置を提供する事であり、これにより、患者はジェット式注射装置を快適に使用することができ、従って例えばインシュリンを必要とする糖尿病患者のような専門家でないユーザもジェット式注射装置を容易に利用できる。
【０００８】
発明の開示
本発明の開示において、上記目的の１つ以上に対処するか、或いは以下の説明並びに例示的実施形態の説明から明らかとなる目的に対処する実施形態を説明する。
上記に対応して、第１の態様では、ハウジングと、流体薬剤を収容し、流出口を備える貯槽と、衝撃チャンバアセンブリとを備えるジェット式放出アセンブリが提供される。衝撃チャンバアセンブリは、空洞を画定するチャンバ部、全体軸に沿って空洞中にスライド式に受容され、流体流入口を備えるピストンであって、空洞と共に容量可変の衝撃チャンバを画定し、流入口が、ピストンから突出する全体軸に略平行に配置されるほぼ直線状の導管を備え、導管と貯槽流出口とが相対的に移動する間に導管が貯槽流出口とスライド式に係合する構成のピストン、及び衝撃チャンバとの間で流体が流通する流体流出口ノズルを備える。チャンバ部は貯槽に対して固定して配置されるので、一定量の薬剤を貯槽から流入口を介して衝撃チャンバに放出する事によりピストンが貯槽の方へ移動し、それによって衝撃チャンバは放出された量の薬剤を受容する。
【０００９】
明らかなように、このような配置により、衝撃チャンバを充填するか又は空にする間、ピストンだけが貯槽及びノズルに対して移動すればよく、それによって小型で単純な設計が可能となる。このような設計により、容量可変構造に流体連絡路を一体化する事が可能な、非常に小型なチャンバユニットを提供する事ができる。
用語「ノズル」は、単一のノズル開口を意味せず、即ち衝撃チャンバは多数のノズル開口又はノズル開口システムを備える事ができる。使用目的に応じて、ノズルは、例えば皮膚侵入用の正確に規定された液体ジェット又は吸入用のエーロゾルを提供するように構成する事ができる。
【００１０】
例示的実施形態において、概して導管は全体軸と同軸に配置され、同様に流体流出口ノズルは概して全体軸に平行に、例えば同軸に配置される。
貯槽流出口は、導管と協働する自己シール隔膜を備え、導管は、自己シール隔膜に侵入するのに適した尖った近位末端を備える。導管は、例えば一体的ポリマー単位としてピストンと一体的に形成されるか、又は例えば中空スチ―ル針のようなピストンに取り付けられる別個の部材として提供される。
【００１１】
衝撃チャンバを空にするようにピストンが作動している間、衝撃チャンバからの流体の過剰な逆流を防止するために、流体流入口は一方向流入口バルブ、狭流路絞り穴又は屈曲流路部を備える。しかしながら、衝撃チャンバから薬剤を放出する間、一定量の薬剤を貯槽に押し戻す事を可能にするために、流体流入口は「開」状態であり、流出口ノズルにおける流体抵抗、流体流入口における流体抵抗及び衝撃生成アセンブリは、逆流量が１５％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満、最も好ましくは１％未満となるように構成される。
ジェット式注射装置として用いられる場合、流体流出口ノズルは、ユーザの皮膚の表面層に侵入するのに適した尖った中空針を備え、それによって皮膚の表面から皮下空間までの開口を作り出す薬剤の噴出を援助することができる。そのような針は比較的短く、例えば１ｍｍ以下である。
【００１２】
上記アセンブリは衝撃アセンブリ及び／又は駆動アセンブリと組み合わせて用いることができ、２つのアセンブリは互いに解除可能に連結される。或いは、一体式装置が提供される。
このように、一例示的実施形態において、ジェット式放出アセンブリは更に、一定量の薬剤を貯槽から流体流入口を介して衝撃チャンバに放出することにより衝撃チャンバを膨張させる手段、及び衝撃チャンバの容量を減少させることにより一定量の薬剤を流出口ノズルから放出させるようにピストンを作動させる衝撃生成手段を備える。ジェット式注射に使用する場合、流出口ノズルは対象の皮膚に当てて配置されるように構成され、衝撃生成手段は、流出口ノズルを介して衝撃チャンバから流体薬剤を経皮的に対象に注射するための力を作り出すように構成される。
【００１３】
初期段階で皮膚に開口が作り出されたとき、開口を介して残留薬剤用量を注射するための力を弱める事が可能で、そのためにジェット式放出装置は更に、作動時の衝撃生成手段より弱い力で衝撃チャンバの容量を減少させるための駆動手段を備える。
一実施形態において、ジェット式放出アセンブリは更に、放出される薬剤の１回分の用量を選択可能に設定し、設定用量の薬剤を衝撃チャンバに送達する手段、衝撃生成手段及び駆動手段を作動する手段、並びに作動可能な解放手段を備える。解放手段を作動させると、まず衝撃生成手段が解放され、それにより設定量の一部が衝撃チャンバから高圧で流出口ノズルを通して放出され、その後駆動手段が解放されて、設定量の残りの部分が衝撃チャンバから流出口ノズルを通して引き続き放出される。
【００１４】
衝撃生成手段及び／又は駆動手段は、１つ以上のバネ又は圧縮ガスなどの任意の適切な手段により駆動できる。衝撃生成手段がコイルバネを備える場合、有利には、コイルバネはほぼ全体軸に沿って、例えば衝撃チャンバ及び／又は貯槽の一部を取り巻くように配置される。
本発明のジェット式放出アセンブリは、単一回の使用に適した使い捨て装置の形態、又は限定された回数の使用に適した噴霧装置の形態とすることができる。そのような使用のために、衝撃チャンバは貯槽と一体的に形成される。しかしながら、本アセンブリをジェット式注射装置として繰り返し使用する場合、衝撃チャンバアセンブリをハウジングに対して解除可能に取り付け、よって注射の度にノズル部を新品と取り換える事ができる。本アセンブリを持続的に使用する場合、貯槽をハウジングに対して解除可能に取り付けることができる。例示的実施形態において、貯槽は、ピストンの動きにより規定される軸と同軸に配置される長軸を持つ概して円柱の形状を有する。ジェット式放出アセンブリの種類に関係無く、衝撃チャンバアセンブリはハウジングに対して解除可能に取り付けることができ、それによってジェット式注射の度に新規の衝撃チャンバアセンブリを用いる事ができる。
【００１５】
本発明の更なる態様において、一定量の流動可能な薬剤を収容するのに適した容量可変衝撃チャンバを備える衝撃チャンバユニットが提供される。本ユニットは、衝撃チャンバとの間で流体が流通する流体流出口ノズル、及び衝撃チャンバとの間で流体が流通する流体流入口を備え、流体流入口は衝撃チャンバユニットから突出するほぼ直線状の導管を備える。
一例示的実施形態において、衝撃チャンバの容量が可変であることにより、流体流出口ノズルと流体流入口は互いに対して移動する。
【００１６】
更なる例示的実施形態において、衝撃チャンバは近位末端及び遠位末端を有し、流体流出口ノズルは遠位方向に伸びており、導管部材は近位方向に突出しており、流体流出口ノズル及び流体流入口はほぼ同軸に配置され、よって衝撃チャンバの容量が可変であることにより、流出口ノズルと導管部材は、それらの軸方向に沿って互いに対して移動する。
衝撃チャンバは、流体流出口ノズルを備える第１チャンバ部及び流体流入口を備える第２チャンバ部を備え、第１チャンバ部と第２チャンバ部とは一緒に衝撃チャンバを画定する。有利には、第１チャンバ部は円筒形の空洞を画定するハウジング部の形態であり、第２チャンバ部は空洞内にスライド式に受容されるピストンの形態である。
【００１７】
衝撃チャンバの使用目的に応じて、好ましくは、流入口又は流出口は、配置された装置に対し移動可能である。例えば、流出口ノズルがユーザの皮膚に配置される場合、流出口ノズルは皮膚に対して固定されなければならない。よって、好適な一実施形態において、流体流入口は、流体供給源（例えば、従来のカートリッジ）の自己シール式隔膜部材に侵入するのに適した尖った近位末端を備える。衝撃チャンバと共に用いる装置の実際の設計に応じて、流入口には、ジェット式放出時に発生する圧力波から貯槽を保護する一方向式流入口バルブ又は屈曲流路部を設ける。
本発明の更なる態様においては、一定量の薬剤を放出する方法が提供され、本方法は、流出口を有する薬剤貯槽、貯槽流出口とスライド式に係合し、軸方向に移動可能な流入口を備えるピストンを有する容量可変衝撃チャンバ、及び衝撃チャンバとの間で流体が流通するノズルを備えるジェット式放出アセンブリを提供するステップ、更に、一定量の薬剤を貯槽から衝撃チャンバへ放出することによってピストンを貯槽及びノズルに対して移動させるステップを含む。その後、ピストンを貯槽及びノズルに対して移動させ、一定量の薬剤を衝撃チャンバからノズルを通して放出する。
【００１８】
更なる態様において、上記のような衝撃チャンバユニットと、ジェット式注射装置及びそれに取り付けられる貯槽との組み合わせを備えるジェット式注射アセンブリが提供される。本アセンブリでは、貯槽は液体薬剤を収容するのに適しており、貯槽内部から流体流入口に液体が流れ込むような構成を可能にする流出口を備え、ジェット式注射装置は一定量の薬剤を貯槽から流体流入口を介して衝撃チャンバへ放出することによって衝撃チャンバを膨張させる手段を備える。流出口ノズルを通して一定量の薬剤を放出するために、ジェット式注射装置は、衝撃チャンバの容量を減少させる衝撃生成手段を備える。
薬剤を皮膚に侵入させるためのジェット式注射装置として用いられる一例示的実施形態では、衝撃チャンバユニットは、全体軸及びジェット流出口ノズルを有する空洞を画定するハウジング部、並びに空洞中にスライド式に受容され、流体流入口を備えるピストンを備え、空洞とピストンの組み合わせは衝撃チャンバを画定する。ハウジング部は貯槽に対して固定的に配置され、ピストンは貯槽に対してスライド可能に配置され、流体流入口はピストンが貯槽に対して移動可能であるように構成されるので、一定量の薬剤を貯槽から流体流入口を介して衝撃チャンバへ放出する事により、ピストンが貯槽の方へ移動し、衝撃生成手段がピストンを貯槽から離れる方向に移動させるように構成されることにより、一定量の薬剤が衝撃チャンバから放出される。このような装置では、流出口ノズルは対象の皮膚に配置されるように構成され、衝撃生成手段は流体薬剤を衝撃チャンバから流出口ノズルを通して患者の皮膚中に注射するための力を作り出すように構成される。
【００１９】
一例示的実施形態において、流体流入口は、ピストンから突出し、貯槽流出口に対して移動する間に貯槽流出口とスライド式に係合するほぼ直線状の導管部材を備え、この導管部材は全体軸とほぼ同軸に配置され、ピストン部材は全体軸方向に移動するように配置される。
好ましくは、貯槽流出口は針による侵入が可能な自己シール式の隔膜の形態であり、直線状導管部材は、隔膜とスライド式に係合可能な尖った中空の針部材の形態である。
【００２０】
従来のペン型注射装置の外観に似た小型のデザインを提供するために、貯槽は全体軸と同軸又は平行に配置される長軸を有するほぼ円柱形状を有する。更に、衝撃生成手段は、全体軸とほぼ平行に配置されるコイルバネを備え、このコイルバネは貯槽又は衝撃チャンバの少なくとも一部を取り巻く。
本明細書で使用する「薬剤」という用語は、例えば液体、溶液、ゲル又は微細な懸濁物のような、薬剤を含む流動可能な医薬品及び制御下において高圧でノズルを通過可能な医薬品全てを含む。代表的な薬剤の例としては、例えばペプチド、蛋白質及びホルモンなどの医薬品、生物学的に誘導されたか又は活性な薬剤、ホルモン及び遺伝子に基づく薬剤、栄養的製剤、並びに、固体（調剤された）及び流体形態両方のその他物質などが挙げられるが、これらに限定されない。例示的実施形態の記述においては、インシュリンの使用に言及している。これに対応して、用語「皮下」注射は、対象への経皮的供給の全ての方法を含む。更に、用語「針」は（特に断らない限り）対象の皮膚に侵入するのに適した刺し通し部材を定義する。
【００２１】
以降、添付図面を参照して本発明を更に詳細に記述する。
図面において、同様の構造は主として同じ参照番号により識別する。
【００２２】
例示的実施形態の説明
以降、例えば「上側」及び「下側」、「右側」及び「左側」、「水平に」及び「垂直に」又はこれらと同様の相対的表現を用いる場合、これらは単に添付図面に言及するものであって、実際の使用状況に言及するものではない。示される図は模式的な表現であり、そのため、種々の構造の構成並びにそれらの相対的な寸法は説明のみを目的としている。
図１は、薬剤カートリッジ３０及びコイルバネ９０と組み合わせた衝撃チャンバユニット１０の斜視図であり、コイルバネは衝撃生成手段の一部を形成する（全体は示さない）。
【００２３】
図２に示すように、衝撃チャンバユニット１０は、内部空洞１２を画定するハウジング部材１１を備え、ハウジングは、円錐状の遠位末端部１４及び近位開口を有するほぼ円筒形の本体１３を有する。複数の長手方向スロット１５がハウジングの近位部に形成され、近位末端の方へ伸びている。遠位末端においては、空洞内部から流体が流れ込む流出口ノズル１６が形成される。使用前、ノズルは模式的に示すシール部材１９で閉鎖されている。
ハウジングには、適合する衝撃ピストン２０がスライド式に受容され、ピストンはハウジングの遠位部に対応する円錐形遠位表面２１を備え、よって容量可変衝撃チャンバ１８はハウジング部材の遠位部内表面及びピストンの遠位表面により画定され、ピストンは軸に沿って移動可能である。ピストン及びハウジング部材の両遠位部の形状が対応していることにより、ピストンが最も前進した位置にあるときの衝撃チャンバの容量はほぼゼロである。ピストンの近位末端からは近位端に開口を有する中空針型延長部分２３が突出し、近位開口には、ピストンを軸方向に貫通してピストンの遠位端表面に遠位開口を有する導管２２から流体が流入し、ピストン中の導管及び針型延長部分の組み合わせは衝撃チャンバへの流体流入口を形成する。図に示すように、延長部分とピストンとは貯槽流出口に対して移動可能なユニットを形成する。針型延長部分は、例えば金属製導管のような別個の部材でもよく、適切なポリマーから図のようにピストンと一体形成してもよい。延長部分はその実際の形状及び構造に関係無く、「後方針（back needle）」と呼ぶこともできる。更に、針型延長部分はピストンの動きの軸と同軸に伸びる。図に示す実施形態において、針型延長部分はピストン及びハウジングに共通の中央軸上に配置される。ピストンは更に、ハウジングに形成されるスロットにスライド式に受容される複数の放射状突出物２８を備え、突出物はピストンを前方に駆動する手段とのインタフェースとして機能する（下記参照）。
【００２４】
放出される液体薬剤を収容するカートリッジ３０はピストンに接続する。図に示すカートリッジは概ね、例えばインシュリン用の一般的な標準カートリッジに対応する形状を有する。具体的には、カートリッジは、自己シール式針侵入可能隔膜３２（例えば、ゴム化合物製）により閉鎖された遠位開口及び近位開口３３を有する円柱形ハウジング部３１を備える。ピストン３４がハウジング内に配置され、ハウジングの内壁、隔膜及びピストンによって、液体薬剤を収容する容量可変貯槽が画定される。図示される実施形態では、カートリッジは、ピストンの針型延長部分を隔膜にスライド式に通すことにより、ハウジング部材１１に対して取り付けられる（手段は示さない）。好ましくは、延長部分は隔膜に侵入するのに適した尖った近位末端（図示されていない）を有する。図に示すように、貯槽の流出口は、貯槽と衝撃チャンバとの間に流体を流すまで閉鎖される。
図１及び図２は更に、カートリッジ及び衝撃チャンバと同軸に配置されるコイルバネ９０を示す。バネの遠位末端は衝撃ピストン２０の放射状突出物２８と係合する。
【００２５】
以降、使用について説明する。初めに、図示しない手段によりカートリッジをジェット式注射装置内に取り付け（図ではコイルバネだけがジェット式注射装置を表す）、プランジャ（やはり図示しない）をピストン３４に係合するカートリッジの遠位開口内に配置する。カートリッジは、例えばインシュリンを収容する。その後、新しい衝撃チャンバユニットを、カートリッジ及びジェット式注射装置に固定的に配置されるハウジング部材に取り付け、その際針型延長部分を隔膜に貫通させる。ユーザに供給されるとき、衝撃ピストンは最も前に出た位置にあり、流出口ノズルはユーザによる除去が可能なシール部材により閉鎖されている。次に、プランジャを前進させて所定量の薬剤をカートリッジから衝撃チャンバに放出する（例えば図示しない用量設定機構を用いて）と、チャンバが充填されるので衝撃ピストンが後方に押される。この動きは、針型延長部分と隔膜とがスライド式に係合する事により可能となる。このような最初の充填手順の間、衝撃チャンバは完全に又は部分的に充填され、好適にはコイルバネは衝撃チャンバから切り離される。衝撃チャンバの容量を減少させることにより衝撃チャンバから薬剤を放出する衝撃生成手段（ここではコイルバネ）は、充填手順の前、後、又は同時に作動（例えば圧縮）できる。
注射装置の準備が整ったら、シール部材（例えば、接着剤又は縫い付けにより取り付けられている）を除去する事が可能で、対象の皮膚の適切な位置にノズルを配置する事ができる。注射を開始するため、衝撃生成器を解放することにより衝撃ピストンを前方に駆動し、それにより衝撃チャンバ中の流体薬剤を衝撃チャンバからノズルを通して噴出し、対象の皮膚を穿刺する。図に示すように、衝撃チャンバと貯槽との間には恒久的に流体が連絡し、それは薬剤がノズルを通して押し出されるだけでなく流入口導管を通して貯槽中に押し戻される事も意味する。実際にはこれは望ましくないので、流入用開口と流出用開口における流体抵抗を選択することにより、（逆流が発生する場合）許容可能な少量の薬剤だけが貯槽に戻る構成としなければならない。例えば、衝撃生成器により衝撃チャンバ中に発生する圧力、注射の継続時間、流体薬剤の粘度、及びノズル及び流体流入口の形状などに応じて、ジェット式注射アセンブリの所望の特性に合致するように、ノズル及び流体流入口における流体抵抗を選択する必要がある。例えば、ノズル及び流体流入口における流体抵抗は、ジェット式注射アセンブリの所与の構成に対して、逆流量が、例えば１％未満、５％未満、１０％未満又は１５％未満となるように選択することができる。
【００２６】
図２に示すように、図示される実施形態の複合流体流入口２２、２３は直線状であるが、ジェット式注射中に発生する圧力波からカートリッジを保護するために、流体流入口は、非直線状、例えばねじれている又は屈曲しているなど、ジェット式注射の間の流体抵抗を増大させる形状にすることができる。更に効果的にカートリッジを圧力波から保護し、どのような逆流も理想的に防止するため、流体流入口に、例えばリップバルブ又はボールバルブなどのチェックバルブを設けることができる。
ジェット式注射自体は１段階式又は２段階式とすることができる。１段階式の注射では注射される全量がほぼ等しい圧力で放出されるのに対し、２段階式の注射では初めの少量が皮膚を穿刺するために非常な高圧で注射され、引き続き「主要」量の薬剤が（通常）皮下注射される。２段階式注射は多くの方法により遂行される。例えば、図示される実施形態に関しては、注射される全量が衝撃チャンバに移送され、それが非常に高い穿刺圧力を発生する第１の短い衝撃を受け、続いて第２の長い「放出衝撃」を受ける。これを達成するために、例えば２つのバネ又はバネとガス／圧縮空気駆動構成とを組み合わせて用いるなど、多数の異なる構成を用いることができるが、駆動手段の特性は本発明の範囲外である。別の構成では、第１段階に必要な薬剤量だけを衝撃チャンバに移送し、主要量はカートリッジから衝撃ピストンの流体流入口を通して放出する。
有利には、２つの段階の駆動手段は共に、連結機構に従って作動及び解放され、よって使用が単純化される。例えば、ジェット式放出装置は、衝撃生成手段より小さな力で衝撃チャンバの容量を減少させる駆動手段、並びに放出される薬剤の１回分の用量を選択可能に設定する手段、衝撃生成手段及び駆動手段を作動する手段、及び作動可能な解放手段を備え、解放手段の作動によりまず衝撃生成手段が解放され、それにより設定用量の一部が高圧下で流出口ノズルを通して放出され、続いて駆動手段が解放され、設定された用量の残りの部分が流出口ノズルを通して引き続き放出される。
【００２７】
図３は衝撃チャンバユニット１１０の第２の実施形態の断面図を示す。本ユニットは、ハウジング部材１１１及び衝撃ピストン１２０と、薬剤カートリッジ１３０及びコイルバネ１９０との組み合わせを備え、コイルバネは衝撃生成手段の一部に相当する。第１の実施形態においては、ノズルを対象の皮膚に配置するため、ノズルを有するハウジング部材が薬剤カートリッジ及びジェット式注射装置に対して固定的に配置されており、衝撃ピストンがスライド式に配置されることにより衝撃チャンバの容量が可変である。これに対し、第２の実施形態においては、衝撃チャンバがカートリッジに固定的に取り付けられ、ハウジング部材がカートリッジに対してスライド可能である。このような構成は、衝撃チャンバ及びノズル１１６が、吸入用薬剤の飛沫からなるエーロゾルを作り出す事を目的とする吸入装置に適している。これに対応して、衝撃ピストンは、カートリッジへの取り付けのために軸方向に伸びる周辺フランジ部１２７を備え、ハウジング部材は、コイルバネ１９０とハウジング部材との係合を可能にする放射状のフランジ部１１７を備える。それ以外は、衝撃チャンバユニット１１０の構成は第１の実施形態と同様である。
使用の際、一定量の薬剤がカートリッジから移送されると、ハウジング部材は遠位方向に移動する。図に示される構成においては、衝撃生成手段は「引っ張り」コイルバネ１９０であり、このバネは解放されるとハウジング部材及び針を近位方向に移動させ、それによって薬剤のエーロゾルをノズルから噴出させる。
【００２８】
第１実施形態の「固定ノズル」構成は皮膚を貫通するジェット式注射に特に適しているが、同様に吸入装置における使用にも適している。
衝撃チャンバユニットのハウジング部材１１、１１１は、薬剤放出中に生成される高圧に耐えるのに適した剛性及び強度を有する金属又は合金、或いはプラスチック又はポリマー材料（例えば、ポリカーボネート材料）から形成する事ができる。
【００２９】
衝撃ピストンは、金属又は合金から形成される針型延長部分を有するゴム又はポリマー材料から形成する事ができるか、又はポリマー材料から、有利にはピストンと一体的に形成する事ができる。
本発明の衝撃チャンバは、上記のような標準の事前充填式ガラスカートリッジ、ポリマー製の対応するカートリッジ、或いはあらゆる種類の貯槽、例えば事前充填式柔軟性ポーチの形態の柔軟性貯槽と共に用いることができる。
【００３０】
図４には衝撃チャンバユニット２１０の更なる実施形態を示す。本ユニットは、柔軟性の仕切り膜２２０により被覆されていることにより、ハウジング中に形成されるノズル２１６を有する衝撃チャンバ２１８を画定している凹型空洞２１２を画定するハウジング部材２１１、及び仕切り膜からカートリッジの隔膜２３２中へ伸びる突出する後方針２２３の形態の流体流入口を備える。ノズルはユーザの皮膚の表面層に侵入するのに適した尖った中空針の形態である。中央ボア２９１を有する駆動ピストン２９０がハウジング部材に対してスライド式に配置され、後方針がボアを通して配置されており、よって仕切り膜がハウジング部材、駆動ピストン及び隔膜に対して軸方向に移動する事が可能である（第１実施形態と同様）。駆動ピストンは、凹型衝撃チャンバに対応する遠位表面２９２を有する。衝撃チャンバが充填されると仕切り膜は近位方向に移動し、ここで駆動ピストンが解放されると、仕切り膜がハウジング部と係合する。こうして仕切り膜が薬剤を衝撃チャンバから放出するためのピストンとして機能する。スライド式駆動ピストンを衝撃チャンバユニットの一部として設けてもよく、或いはジェット式注射装置の衝撃駆動手段の一部としてもよい。
図５には、衝撃チャンバユニットの更なる実施形態３１０を示す。本ユニットは、概略的に、周囲部で互いにシールされる２つの皿バネに相当する構成を有する２つのハウジング部３１１、３２０を備え、２つのハウジング部の間に衝撃チャンバ３１８が形成される。下部（遠位）ハウジングは流出口ノズル３１６を備え、上部（近位）ハウジングは、仕切り膜からカートリッジの隔膜（図示しない）へ伸びる突出する後方針３２３の形態の流体流入口を備える。このようにして、衝撃チャンバが充填されるとき又は空にされるときに両方のチャンバ形成部材が移動する構成の、容量可変衝撃チャンバが提供される。上記のように、突出する後方針により、上部ハウジング部が、後方針が貫通する隔膜に対して移動可能となる。衝撃チャンバを一定量の薬剤で充填したとき、薬剤は２つのハウジング部を互いに押し付ける事により（手段は図示しない）放出され、よって例えば皮膚侵入ジェット又は液体薬剤のエーロゾルを生成する。
【００３１】
図６に示すジェット式放出アセンブリ４００について説明する。本アセンブリは、中に流体薬剤を収容する貯槽４２０、貯槽との間に流体が連絡する衝撃チャンバアセンブリ４３０、用量設定アセンブリ４４０、及び衝撃生成アセンブリ４５０が配置されるハウジング４１０を備える。貯槽は円柱形カートリッジ４２１の形状であり、その中にはピストン４２２がスライド式に受容され、針の侵入が可能な隔膜の形態の遠位流出口４２３を備える。貯槽はハウジング支持部４１５、４１６により支持される。用量設定アセンブリは、ハウジングの近位部４１２に回転可能に取り付けられるユーザ作動式ダイアル部材４４１を備え、ダイアル部材はプランジャ４４２と螺合し、ダイアル部材を時計方向に回転させるとプランジャと更にそれによってピストンが遠位方向に移動することにより、一定量の薬剤が貯槽から放出される。好適には、用量設定アセンブリは、通常の使用時にダイアル部材が反時計方向に回転するのを防止する機構を備える。カートリッジが交換式である場合、用量設定アセンブリはリセット可能でなければならない。
衝撃チャンバアセンブリは、遠位流体流出口ノズル４３２を有し、且つ空洞を画定するチャンバ部４３１、及び空洞内に全体軸に沿ってスライド式に受容される衝撃ピストン４３３であって、ピストンの近位方向側の全体軸とほぼ平行なほぼ直線状の導管４３５から流体が流れ込む通過チャンネル４３４を備えるピストン４３３を備える。導管は、ピストンと貯槽とが互いに対して移動する間、貯槽流出口とスライド式に係合する。空洞と衝撃ピストンとは一緒に容量可変衝撃チャンバ４３６を画定する。図に示される実施形態では、ノズルはチャンバ部と一体的に形成されている。ユーザに提供されるとき、衝撃チャンバは更にノズル流出口をシールする除去可能な閉鎖部材（図示しない）を備える。チャンバ部は、ハウジングの遠位末端に解除可能に連結される取り付け部材４１１によりハウジングに装着され、それによって貯槽に対して固定的に配置される。このような構成により、一定量の薬剤を貯槽から導管を介して衝撃チャンバに放出すると、衝撃ピストンが貯槽に向かって近位方向に移動し、それによって衝撃チャンバが放出された量の薬剤を受容する。
【００３２】
衝撃生成アセンブリ４５０は、移動可能な移送チューブ４５１、バネ４５２、作動レバー４５３、及び解放部材４５４を備える。移送チューブは、貯槽用ハウジング支持部に対して長軸方向に移動可能な長軸側開口４５９を備える。バネは移送チューブの近位末端と契合してそれをピストンに向かって遠位方向に押し出す。作動レバーはハウジングに回動可能に接続され、移送チューブ上の対応する歯形部４５６と係合する歯形部４５５を備える。解放部材はハウジングに回動可能に連結され、移送チューブ上の対応するフック４５８と係合するフック４５７を備える。ハウジングが透明部４１３を備えるので、移送チューブの側面開口を通して透明な貯槽の内容物を検査する事が可能である。
使用の際は、新規の衝撃チャンバアセンブリをハウジングに装着する。ユーザは作動レバーを遠位方向に回転させる事により衝撃生成アセンブリを作動させる。すると、移送チューブは、解放部材との係合により固定される作動位置までバネの力に抗して近位方向に移動する。好適には、作動レバーに連結器（図示しない）を設けることにより、作動後にレバーを初期位置に戻し、且つレバーを動かさずに移送チューブを遠位方向に移動させる。その後、ユーザは、所望の増加数だけダイアル部材を回転させることにより、衝撃ピストンを上記のように近位方向に移動させ、よって所望の用量の薬剤を貯槽から衝撃チャンバへ移送する。衝撃チャンバへ移送する事が可能な薬剤の最大量は、衝撃ピストンの許容移動量により決定される。望ましい衝撃を発生させるために、移送チューブは衝撃ピストンに作用する前に加速できなければならないので、充填位置において衝撃ピストンと移送チューブとの間には依然として距離がなければならない。そのため、停止機構（図示しない）を設けることで、衝撃ピストンの移動量を制限することができる。図６に示すように、初期段階で少量の空気がピストンの遠位末端とノズルとの間に含まれるが、この空気量は非常に少量なので、万一薬剤と共に注射されても無害である。注射装置の準備の最終ステップとして、ユーザはノズルのシールをはがす。ノズルを所望の皮膚表面に置いた後、ユーザが解放部材を解放すると、バネにより移送チューブが遠位方向に移動し、それにより衝撃チャンバに収容される薬剤がノズルを通し、更に皮膚を通して皮下組織中に放出される。
【００３３】
ジェット式放出アセンブリは、図示されるように使い捨ての事前充填装置とすることができるか、或いは、例えばハウジングの遠位支持部４１５を開位置と閉位置との間で操作可能とする事により、交換可能なカートリッジと共に用いることができる。
図６のジェット式放出アセンブリは、衝撃チャンバへの初期衝撃、及び薬剤ジェットが皮膚に侵入した後衝撃チャンバを空にする力の両方を提供する単一バネを備える。或いは、２段階式に患者に流体医薬品を注射するためのジェット式放出アセンブリを提供してもよい。第１段階では、患者の皮膚に開口を形成するために、流体が注射器から比較的高圧で放出される。第２段階では、第１段階よりも低圧で、且つ時間を掛けて、流体は開口から患者に注入される。例えば、本明細書に参照文献として包含する米国特許第５９１１７０３号には、拡張するときに衝撃チャンバピストンに衝撃を与えるように配置される２つのバネを含む衝撃／駆動機構を有するジェット式放出アセンブリが開示されている。駆動機構は、同軸に配置された、係合する異なる２つのバネにより駆動される移送ロッド（即ち、上記図６の実施形態の移送チューブに対応）を備える。特に、２つの同軸バネの内の第１のバネは衝撃バネであり、比較的大きなバネ定数を有し、作動距離が比較的短い寸法を有することを特徴とする。第１のバネに比べ、注射バネである第２のバネは、バネ定数が小さく、作動距離が長い。まず、移送ロッドを加速させる間、衝撃バネ及び注射バネの両方がロッドを押圧する。しかしながら、ロッドを加速するのは主として衝撃バネの力である。衝撃バネはバネ止めにより抑制されるまで伸びる。衝撃バネの伸長が停止した後も、ロッドは衝撃ピストンと衝突するまで惰性で移動し続ける。この衝突の結果、移送ロッドの運動量によってピストンは非常に急速に加速される。このようなピストンの急速な前進を衝撃段階と呼び、これは２段階からなるピストン前進の第１段階である。衝撃段階は非常に短く、例えば約５／１０００秒未満である。衝撃段階におけるピストンの急速な前進により、流体は高圧下でジェットノズルを通して放出され、皮膚に穿刺又は開口を作る。衝撃段階の後、注射バネは伸長し続け、移送ロッドを押し続ける。その結果、注射段階と称される第２段階に入る。注射段階では、注射バネは衝撃段階でピストンに加わった力に比べてずっと小さい力をロッド及びピストンに加える。従って、流体医薬品は衝撃段階に比べてずっと低圧で且つ小さな流速で、衝撃チャンバから放出される。注射段階の継続時間は衝撃段階の継続時間に比べてはるかに長く、約５秒以上である。注射段階において、流体医薬品は皮下組織中にゆっくり浸透する事ができる。２つのバネを用いたこのような２段階式機構を、本明細書の図６に開示される１バネ式機構の代替方法として使用できることは明らかである。
【００３４】
好ましい実施形態の上記記述において、本発明の理念が当業者に明らかとなる程度まで、種々の構成要素について記述した機能を提供する異なる手段及び構造を記載した。種々の構成要素の詳細な構造及び仕様は、本明細書に提示した方針に沿って当業者が行う通常の設計手順により自明と考える。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】衝撃チャンバユニットを備えるジェット式注射装置の部分概略斜視図である。
【図２】図１のジェット式注射装置を中央平面で切った断面図である。
【図３】別のジェット式注射装置を中央平面で切った断面図である。
【図４】衝撃チャンバユニットの別の実施形態を示す。
【図５】衝撃チャンバユニットの更に別の実施形態を示す。
【図６】ジェット式放出アセンブリの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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