(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス発生器(2)と、ガス膨張チャンバ(3、23、43)と、上記発生器から到来するガスの影響下で破裂することが企図された少なくとも一個の保護シールを備えた有効成分粒子保持手段と、上記粒子を射出する管(6、26、46)とを順次に備え、上記管(6、26、46)は上記粒子保持手段が固定される円筒状上流部分を有し、該上流部分はその内径の２倍超の長さに亙り実質的に一定断面積を有していて、
前記膨張チャンバ(3、23、43)は前記管(6、26、46)の前記上流部分へと連なり、且つ、前記粒子保持手段の最上流要素である保護シール(8、28、48)は上記膨張チャンバ(3、23、43)と上記管(6、26、46)との間の境界を構成し、
前記膨張チャンバ(23)は前記射出管(26)内に開口する狭窄領域(30)へと連なる実質的な円筒形状を有し、上記射出管(26)の内径は上記チャンバ(23)の円筒状部分の内径より小さく且つ前記保護シール(28)は縮小直径の上記射出管(26)に固定される、無針注射器。
【請求項２】
前記保護シール(8、28、48)は前記チャンバ(3、23、43)内における少なくとも70バールの動圧にて降伏すべく調整されることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項３】
前記射出管(6)は直線的円筒であることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項４】
前記狭窄領域(30)は先細ノズル形状を有すべく漸進的であることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項５】
前記射出管(26)の内径に対する前記膨張チャンバ(23)の前記円筒状部分の直径の比率は1.1乃至3であることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項６】
前記射出管(26)の内径に対する前記膨張チャンバ(23)の前記円筒状部分の直径の比率は1.5乃至2であることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項７】
粒子が通過射出される前記管(46)の下流セグメントは、自由端部が皮膚に接触する直線的円筒状部分(52)へと連なる拡散形状円錐部(51)を有することを特徴とする、請求項１に記載の無針注射器。
【請求項８】
前記チャンバ(3、23、43)の長さに対する前記管(6、26、46)の長さの比率は1乃至5であり、且つ、これらの２つの長さの合計は8cm乃至15cmであることを特徴とする、請求項１および７のいずれか一項に記載の無針注射器。
【請求項９】
有効成分粒子の直径は20μm乃至100μmであり且つ上記有効成分の全体質量は1mg乃至10mgであることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項１０】
前記粒子は、前記保護シール(8、28、48)と、該保護シール(8、28、48)の下流に載置されたメンブレン(9、29、49)との間に収容されることを特徴とする、請求項１および９のいずれか一項に記載の無針注射器。
【請求項１１】
前記粒子の充填度(compactage)は1％乃至70％であることを特徴とする、請求項１、９および１０のいずれか一項に記載の無針注射器。
【請求項１２】
前記粒子の比重は1乃至18であることを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【請求項１３】
前記射出管(6、26、46)の前記円筒状上流部分は、その内径の3.5倍超の長さに亙り実質的に一定断面積を有することを特徴とする、請求項１および３のいずれか一項に記載の無針注射器。
【請求項１４】
前記ガス発生器は前記膨張チャンバ(3、23、43)と連通して位置せしめられ得る貯留圧縮ガスを具備することを特徴とする、請求項１記載の無針注射器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明の技術分野は、人間または動物に対する医学上の治療用途のために種々の有効成分を粉末形態で皮下的にまたは筋肉内に注射すべく用いられる無針注射器に関する。
【０００２】
より詳細には本発明は、有効成分粒子を射出する圧力波を生成することが企図されたガス発生器を用いる無針注射器に関する。而して、ガスの経路上に載置された破裂可能保護シールによりスレッショルド圧力レベルを得ることができるので、粒子は十分に高速で射出され得る。これは、ガスを突然に解放すると注射器内には熱力学的衝撃が生じ、その衝撃波は注射器から粒子を放出すべく該粒子を搬送して加速するからである。本発明の特異性は、有効成分粒子に対する衝撃波の効果が、粒子を放出する注射器の端部を構成する衝撃波管の特殊な形状寸法により改良されるという事実に在る。
【０００３】
有効成分の固体粒子を放出すべく圧縮されたガスを解放することで機能するという無針注射器は、既に幾つかの特許の主題とされている。特に国際公開公報第94/24263号(WO 94/24263)に言及すると、該公報は、有効成分の固体粒子を射出する管内に位置された破裂可能な２枚の横方向メンブレンの間に予め載置された該有効成分の固体粒子を浮遊搬送すべく貯留したガスを解放することで機能するという無針注射器を記述しており、上記射出管は、先細となる上流部分と、直線状もしくは拡散形状の円筒状下流部分とを有している。この注射器の特徴は、上記管の先細部分内に２枚のメンブレンが位置され、粒子を保持するシステムの下流に位置せしめられる上記管の部分は最初に先細部分を有し、該先細部分は次に直線状もしくは拡散形状の円筒状部分へと連なり、該円筒状部分の端部は治療されるべき患者の皮膚との接触が企図されることである。
【０００４】
有効成分の固体粒子を注射すべく設計された無針注射器は十分に小寸であると同時に極めて効率的とされねばならず、効率の度合は、速度の最小値が750m/s程度であるという粒子の放出速度と密接に関連する。
【０００５】
而して、無針注射器のエネルギ源もしくは注射器の寸法を増大せずに無針注射器の効率を高め得ることは依然として高い関心事である。故にこのことを念頭に置くと、一方では、膨張チャンバとも称されてエネルギ源の下流に載置された自由空間が円筒状部分を有し、該円筒状部分に対しては縮小断面の円筒状射出管へと開口する狭窄領域が連なり、他方では、粒子を保持する手段が上記チャンバに連なる上記管の取入口に載置される、という注射器形態によれば注射器の他の特性を改変せずに粒子の速度を相当に増大し得ることが観察された。注射器の効率の相当の改善が認められるというこの最適化形態は、粒子を保持する手段が膨張チャンバの狭窄領域内ではなく一定断面積の射出管内に載置されるという点において上記国際公開公報第94/24263号(WO 94/24263)に記述された形態とは異なる。
【０００６】
本発明に係る無針注射器は、この改良点を示している。
【０００７】
本発明の主題は、ガス発生器と、ガス膨張チャンバと、上記発生器から到来するガスの影響下で破裂することが企図された少なくとも一個の保護シールを備えた有効成分粒子保持手段と、上記粒子を射出する管とを順次に備えた無針注射器において、上記管は上記粒子保持手段が固定される円筒状上流部分を有し、該上流部分はその内径の２倍超の長さに亙り実質的に一定断面積を有することを特徴とする無針注射器である。本発明に係る無針注射器のガス発生器は、装填火薬およびその起爆システムを含む火薬式ガス発生器とされ得るか、または、貯留した圧縮ガスを包含し得る。概略的に上記ガス発生器は、上記保護シールの破壊を引き起こすに十分なガスを上記膨張チャンバ内に蓄積する限り、全ての可能的形態を取り得る。
【０００８】
上記ガス膨張チャンバは有利には上記管の上記上流部分へと連なり、且つ、上記粒子保持手段の最上流要素である保護シールは上記膨張チャンバと上記管との間の境界を正確に構成する。
【０００９】
上記保護シールは有利には上記チャンバ内における少なくとも70バールの動圧、好適には80バール乃至200バールの動圧にて降伏すべく調整される。上記保護シールは有利には事前に断片化されることから、該保護シールは、粒子を撒き散らすことなく、ガスからの推力の影響下で花弁の如く開くことが企図される。
【００１０】
上記射出管は、好適にはその全長に亙り直線的円筒である。
【００１１】
本発明の第1好適実施例に依れば、上記ガス膨張チャンバは実質的に円筒状であり且つその内径は上記射出管の内径とほぼ同様である。上記膨張チャンバおよび上記射出管の直径は好適には12mmに等しい。上記チャンバおよび上記管の長さの合計のそれらの直径に対する比率は有利には3乃至25、好適には7乃至18である。
【００１２】
本発明の第2好適実施例に依れば、上記膨張チャンバは上記射出管内に開口する狭窄領域へと連なる実質的な円筒形状を有し、上記射出管の内径は上記チャンバの円筒状部分の内径より小さく且つ上記保護シールは縮小直径の上記射出管の取入口に固定される。
【００１３】
上記狭窄領域は好適には先細ノズル形状を有すべく漸進的である。実際、上記チャンバおよび管の直径が同一であるという形態から管の直径がチャンバの直径より小さいという形態に変更すると、有効成分粒子の射出の速度は常に増大し、これは全く同一のエネルギ源に対してのことである。また、上記チャンバと射出管との間における明確な急変部を画成する内部ショルダにより形成される急峻な狭窄領域を企図することも可能である。
【００１４】
上記射出管の内径に対する上記膨張チャンバの上記円筒状部分の直径の比率は有利には1.1乃至3であり好適には1.5乃至2である。
【００１５】
粒子が通過射出される上記管の下流セグメントは有利には、自由端部が皮膚に接触する直線的円筒状部分へと連なる拡散形状円錐部を有する。この様にして、該拡散形状部により、通気路(ベント)の面積が増大され、それによって粒子の射出速度をそれほど減少せずに注射器の吐出口における圧力が低下され得る。
【００１６】
上記管の上記拡散形状円錐部に連なる上記直線的円筒状部分は好適には上記チャンバの円筒状部分と同一の直径を有する。
【００１７】
本発明の上記の２つの好適実施例の一方もしくは他方に依れば、上記チャンバの長さに対する上記管の長さの比率は1乃至5であり、且つ、これらの２つの長さの合計は8cm乃至15cmである。上記チャンバの長さは好適には3.5cmであり上記管の長さは8.5cmである。
【００１８】
有効成分粒子の直径は有利には20μm乃至100μm、好適には50μm乃至80μmであり且つ上記有効成分の全体質量は1mg乃至10mg、好適には2mg乃至7mgである。
【００１９】
上記粒子は有利には、上記保護シールと、該保護シールの下流に載置されたメンブレンとの間に収容される。該メンブレンは好適には、薄寸、非弾性であって上記管の軸心に関して横方向とされると共に、花弁の如く開く様に脆弱ラインを有する。上記粒子の充填度(compactage)は有利には1％乃至70％、好適には10％乃至50％である。斯かる充填度は、上記保護シールとメンブレンとの間における上記射出管の全体積に対する粒子の全体積の比率として定義される。
【００２０】
上記有効成分粒子の比重（密度）は望ましくは1乃至18、好適には3乃至10である。実際、粒子の射出の速度を定めるのは、“粒子の直径”および“粒子の比重”という２つのパラメータの組合せである。理論的に粒子の速度は、その比重と、直径の二乗とに対して反比例する。而して計算および実験によれば、小径の粒子はその速度にそれほど影響せずに大きな密度を有し得ることが例証された。対照的に、もし粒子が大寸であると同時に高密度をも有するならば、裂開する保護シールから発せられる衝撃波は大きな慣性を有するこれらの粒子を通過し、それらの全行程において粒子を実際には搬送しないという虞れがあり、その主たる結果として搬送用ガスに関して粒子が減速され、最終的には皮膚に対する衝突速度が遅すぎて皮膚を貫通し得なくなる。
【００２１】
上記射出管の上記円筒状上流部分は有利には、その内径の3.5倍超の長さに亙り実質的に一定断面積を有する。
【００２２】
上記ガス発生器は有利には上記ガス膨張チャンバと連通して位置せしめられ得る貯留圧縮ガスを具備する。本発明の別実施例に依れば、上記ガス発生器は装填火薬および該装填火薬を起爆するデバイスとを含む火薬式発生器である。
【００２３】
本発明に係る上記無針注射器は、注射器のエネルギ源または注射器のサイズを増大することなく粒子の放出速度に関して効率レベルが高められるという利点を有する。
【００２４】
更に、本発明に係る無針注射器の射出管の特定の形状寸法は極めて簡素なままであることから、複雑で時間も費用も掛かる加工を必要としない。
【００２５】
最後に、本発明に係る無針注射器は、火薬式ガス発生器で機能するか貯留圧縮ガスを含む発生器を使用するかに関わらず等しく効率的である。
【００２６】
図１乃至図３には、本発明の３個の好適実施例が詳細に示される。
【００２７】
図１を参照すると、本発明に係る無針注射器1は、火薬式ガス発生器2と、フィルタ4を備えた膨張チャンバ3と、粒子保持システム5と、上記粒子を射出すべく使用される管6であって治療されるべき患者の皮膚に対する当接が企図された管6とを順次に備える。
【００２８】
この当接の位置決めは好適には、管6の端部に載置された緩衝用リム7により容易にされ得る。ガス膨張チャンバ3と射出管6の内側チャネルとは、実質的に円筒形状であり且つ両者ともに同一直径を有する。チャンバ3と管6との間の境界を画成する粒子保持システム5は破裂可能保護シール8および該保護シールの下流に載置された薄寸メンブレン9から構築されると共に、これらの２個の要素は管6の軸心を横断する位置において相互に平行であり且つ両者ともに管6に固定される。有効成分粒子は、これらの２個の要素により画成される空間を好適には1％乃至70％の充填度で占有する。
【００２９】
本発明の好適実施例に依れば、チャンバ3の長さは3.5cmであり、射出管6の長さは8.5cmであり、それらの直径は0.8cmである。膨張チャンバ3に向かう側に載置された上記破裂可能保護シールは少なくとも70バールの動圧により破裂すべく調整されると共に、メンブレン9は、生成されるガスに対して僅かな抵抗も示さずに単に粒子を所定位置に保持する役割を果たす。
【００３０】
メンブレン9は好適には薄寸であり且つ非弾性であると共に、保護シール8と同様に、該メンブレンは星形パターンを形成する脆弱ラインを有することから、不都合な断片を発生し得る無秩序な破壊開放のリスクなしで花弁の様に開き得る。
【００３１】
別実施例に依ればメンブレン9は、管6の内側に同様に固定された横方向格子であってその格子間に挿入された有効成分粒子を収納する横方向格子により置換され得る。発射されるガスの伝播の方向に関し、保護シール8は上記格子の上流のままである。
【００３２】
火薬式ガス発生器2の直近となる端部にて膨張チャンバ3は横方向フィルタ4を有するが、該フィルタは、一方では燃焼により生成された一定の固体粒子を捕捉し、他方ではガスがチャンバ3に進入する前に該ガスを冷却することが企図される。フィルタ4は好適には、極めて接近したピッチで積層された複数の金属格子であって薄寸のセラミックペーパーで終端する複数の金属格子から成る。
【００３３】
このフィルタ4によれば、着座部に配置された有効成分粒子を損傷しない様に膨張チャンバ3内においてガスの温度が1500Kを超えないことが確実とされる。火薬式ガス発生器2は、装填火薬10を起爆するデバイスを備えると共に、衝撃デバイス(パーカッションデバイス)および雷管11を含む。押しボタン12によりトリガされる該衝撃デバイスは、スプリング13と、撃針15を備えた錘（ウェイト）14とから成る。錘14は該錘14と押しボタン12との間に係留された少なくとも一個のボール16によりブロックされると共に、押しボタン12は円形内側溝17を有する。
【００３４】
次に図２を参照すると、本発明の第２実施例に依れば無針注射器は、(不図示の)火薬式ガス発生器と、ガス膨張チャンバ23と、同様に破裂可能保護シール28と該シールの下流に載置されたメンブレン29とから成る粒子保持手段と、上記粒子を射出する管26とを順次に備える。チャンバ23はフィルタ24を有するが、該フィルタ24は本発明の上記第1好適実施例に対して記述されたのと同一の機能すなわち不都合な固体粒子を捕捉して燃焼のガスを冷却するという機能を有している。
【００３５】
本発明の該好適実施例に依れば上記注射器は、本発明の第1好適実施例に対して明確に記述されたのと同一の火薬式ガス発生器を有する。本明細書中で上述された第１実施例との主な相違は、射出管26がチャンバ23よりも小さな小寸内径を有するという事実に在る。より詳細には、チャンバ23は、射出管26内に開口する漸進的狭窄領域30が連なる実質的円筒形状を有し、射出管26の取入口にては保護シール28とメンブレン29との間に有効成分粒子が収容される。
【００３６】
本発明の第2好適実施例に従い、特に狭窄領域が先細ノズルの形状で漸進的である形態と、狭窄領域が内部ショルダにより急峻に形成された形態などの幾つかの形態が考察された。以下の表１は、考察された各形態を要約している。
【００３７】
【表１】
0004098525.tif 000002
表１：考察された各形態。
【００３８】
Dcc＝急峻な狭窄領域：内部ショルダがチャンバと管との間の境界を画成する。
Cvg＝先細ノズル形状の漸進的狭窄領域。
Opt＝最適化形態＝チャンバおよび管の長さの合計が10cmに等しい形態。
基準＝チャンバおよび管は同一直径を有する。
【００３９】
以下のグラフ１は、考察された各形態に対する管の吐出口におけるガスおよび粒子の速度に関して得られた結果を示している。
【００４０】
【表２】
0004098525.tif 000003
グラフ１：管の吐出口におけるガスおよび粒子の速度。
【００４１】
以下の表２は各形態に対し、考察された形態と基準形態との間における粒子平均速度の相対差を示している。
【００４２】
【表３】
0004098525.tif 000004
表２：各形態に対して求められた相対速度の増分。
【００４３】
Δv＝考察された形態により得られた速度と基準形態により得られた速度との間の差。
v＝基準速度。
【００４４】
これらの結果によれば、急峻でも漸進的でも膨張チャンバの狭窄領域の形状に関わりなく、基準形態と比較して射出管の吐出口において粒子の速度の増分が在ることが明らかとされた。更に、この増分は相当であることを強調することは重要である、と言うのも、この増分は最適化形態において25％の値を達成し得るからである。
【００４５】
チャンバ23および管26の長さの合計は好適には10cmであり、チャンバ23および管26の直径は夫々1.2cmおよび0.8cmである。
【００４６】
狭窄領域30は好適には先細ノズルの形態を有すると共に、その長さは0.6cmである。所定の火薬式ガス発生器に対して、管26の断面がチャンバ23よりも小さいという形態は、有効成分粒子の発射速度に関しては、膨張チャンバ3および管6が同一直径で相互に連続するという形態よりも効率的である。
【００４７】
図３を参照すると本発明の第3好適実施例に依る無針注射器は、(不図示の)火薬式ガス発生器と、ガス膨張チャンバ43と、同様に破裂可能保護シール48およびメンブレン49から成る粒子保持手段と、上記粒子を射出する管46とを順次に備える。チャンバ43はフィルタ44を有し、該フィルタ44は上述されたものと同一の機能を有する。射出管46はガス膨張チャンバ43より小さな縮小直径を有し、チャンバ43は、射出管46内に開口する漸進的狭窄領域50へと連なるという実質的な円筒形状を有する。粒子保持システムは、本発明の第2好適実施例の説明で特定されたのと同一の箇所に載置される。本発明の第2好適実施例と比較した場合の基本的相違は、粒子が貫通射出される管46の下流セグメントが拡散形状円錐部51を有し、該円錐部51に対しては、治療されるべき患者の皮膚に対して自由端部が接触する直線的円筒状部分52が連なることである。この様に端部を拡開すると管46内に生成された過剰圧力に対するベント（通気路）が構成されるが、その主要機能は、患者に対して危害を与え得る一切の不都合な影響を減少する如き様式で注射器の吐出口における残留圧力を分散することである。この圧力低下は実用的には、粒子が皮膚に衝突する瞬間における該粒子の速度に影響しない。
【００４８】
この第３実施例に対しては本発明の第２実施例の寸法的特性が維持されるが、此処では管46の拡散形状円錐部51の長さが約0.8cmであることが補足されねばならない。
【００４９】
管46の拡散形状円錐部51に連なる直線的円筒状部分52は有利には、約1.2cmであるチャンバ43の円筒状部分と同一の直径を有する。斯かる形態は、拡散形状端部を有さない同一形態と比較し、管46の吐出口にて35％だけ圧力を低下させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、膨張チャンバおよび射出管の直径が同一であるという本発明に係る無針注射器の軸心方向長手断面図である。
【図２】  図２は、直線的な円筒状射出管へと連なる狭窄領域を有する膨張チャンバの軸心方向長手断面図である。
【図３】  図３は、射出管が拡散形状端部を有するという図２と類似した膨張チャンバの軸心方向長手断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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