【誤訳訂正書】
【提出日】平成21年10月16日(2009.10.16)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】  無針注射器
【特許請求の範囲】
【請求項１】  無針注射デバイスであって、以下：
使用の際に加圧気体をチャージしてこれを収容することができる、駆動チャンバ；
該駆動チャンバに接続され、該チャンバからの気体を受容するための、管セクション；
閉鎖手段であって、該閉鎖手段が開くまで、該駆動チャンバから該管セクションへの気体の流れを防止するための、閉鎖手段；ならびに
該デバイス中の閉鎖手段の領域に位置する、粒子の用量、を備え、
該デバイスは、該閉鎖手段を開く際に、一次衝撃波が生成されて該管セクションに沿って下流方向に移動し、そして準定常気体流れが該管セクションにおいて該一次衝撃波の上流に確立されるようになっており、該粒子の用量は、実質的に全体的に、該準定常流に巻き込まれて、該準定常流によって加速され、そして該デバイスから排出される、無針注射デバイス。
【請求項２】  前記一次衝撃波が前記管セクションの下流端に到達する際に一時的な始動プロセスを開始するように、前記デバイスが配置される、請求項１に記載の無針注射デバイス。
【請求項３】  前記閉鎖手段が、前記駆動チャンバの下流端に位置する、請求項１または２に記載の無針注射デバイス。
【請求項４】  前記駆動チャンバが、加圧気体で予め充填される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項５】  気体流体の供給源をさらに備え、前記駆動チャンバが該供給源と流体接続され、そして該チャンバと該供給源との間の流体接続を開く際に、該供給源によって、前記加圧気体のチャージを提供されるよう配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項６】  前記流体接続が、前記閉鎖手段を開く際に、前記駆動チャンバを前記気体流体の供給源から分断するために実質的に十分に小さなサイズの漏出穴からなる、請求項５に記載の無針注射デバイス。
【請求項７】  前記管セクションが、実質的に一定の断面積を有するチューブを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項８】  前記粒子が、前記閉鎖手段の上流に位置する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項９】  前記管セクションの上流端に前記閉鎖手段を備え、前記管セクションが、管セクションの断面積が下流側に行くに従って収束する収束部分を、該管セクションの内部の前記閉鎖手段の下流に実質的に備えない、請求項１〜８のいずれか１項に記載の無針注射器デバイス。
【請求項１０】  前記管セクションの下流に位置する末広ノズル部分をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項１１】  前記末広ノズル部分が、入口断面積および出口断面積を有し、これらの面積は、前記無針注射器デバイスの使用時に、前記粒子が該末広部分を通過する場合に、該末広部分内の気体流れが実質的に正しく拡張するように作動するような全駆動チャンバ圧力に従って選択される、請求項１０に記載の無針注射デバイス。
【請求項１２】  前記末広ノズル部分が、前記実質的な準定常流において斜めの衝撃波が実質的に形成されないような内部輪郭を有する、請求項１０または１１に記載の無針注射デバイス。
【請求項１３】  前記末広ノズル部分が、前記管セクションの下流において任意の膨張を引き起こすような輪郭にされ、これによって、該末広部分の出口において、半径方向にほぼ均一な粒子分布、および半径方向にほぼ均一な粒子速度分布を提供し、実質的に平行な速度の粒子および気体が、該デバイスを出る、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項１４】  前記デバイスの下流端に位置するスペーサーをさらに備える、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の無針注射デバイスであって、該スペーサーは、十分なクリアランスで、前記末広ノズル部分出口の下流に標的面を一定の間隔で置くよう構成され、
該十分なクリアランスによって、実質的に垂直な衝撃波が、該末広ノズル部分の出口の下流に位置することが可能であり；その結果、使用の際に、該垂直な衝撃波が、該デバイスからの気体および粒子のジェットと相互作用し、実質的に制御された均一な気体停滞領域を提供し、該気体停滞領域は、該粒子が該標的面に衝突する際に、該粒子をほぼ均一な速度に減速する、
無針注射デバイス。
【請求項１５】  前記駆動チャンバが、上流端から下流端まで一定の断面積のチューブを備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項１６】  前記駆動チャンバの下流側であって管セクションよりも上流側に収束部が形成されており、前記収束部の下流端には前記閉鎖手段が設けられる、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項１７】  前記閉鎖手段が、破裂によって開くような破裂可能な膜を備える、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項１８】  前記破裂可能な膜が、該膜の表面の押し込みまたはスコーリングに起因して、制御された様式で破裂する、請求項１７に記載の無針注射デバイス。
【請求項１９】  前記デバイスが、前記閉鎖手段よりも下流側にさらなる閉鎖手段を備える、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の無針注射デバイス。
【請求項２０】  前記さらなる閉鎖手段が、前記駆動チャンバ内で、前記粒子の上流に位置する、請求項１９に記載の無針注射デバイス。
【請求項２１】  前記さらなる閉鎖手段が、破裂によって開くような破裂可能な膜を備える、請求項１９または２０に記載の無針注射デバイス。
【請求項２２】  前記破裂可能な膜が、該膜の表面の押し込みまたはスコーリングに起因して、制御された様式で破裂する、請求項２１に記載の無針注射デバイス。
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に、被験体の標的組織へと送達するための粒子を加速するための無針注射器デバイスに関する。
【０００１】
皮膚表面を通して薬剤を送達する（経皮送達）性能は、経口送達技術または非経口送達技術よりも、多くの有利な点を提供する。特に、経皮送達は、伝統的な薬物投与システムに対して、安全で便利で非侵襲性の代替法を提供し、好都合には、経口送達に付随した主要な問題（例えば、吸収および代謝の可変の速度、消化器の刺激および／または苦いかもしくは不快な薬剤風味）または非経口送達に付随した主要な問題（例えば、針による痛み、治療した個体に感染を導入する危険、偶発的な針の突き刺しにおよび使用済み針の廃棄より起こる医療従事者の汚染または感染の危険）を回避する。それに加えて、経皮送達によれば、投与した薬剤の血液濃度を高度に制御することが可能となる。
【０００２】
最近では、制御された用量で無傷の皮膚を通して粉末（すなわち、固形薬剤含有粒子）を発射するために無針注射器を使用することを伴う新規な経皮薬剤送達システムが記述されている。特に、Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに対する米国特許第５，６３０，７９６号は、超音速気体流れに巻き込まれた薬剤粒子を送達する無針注射器を記述している。この無針注射器は、粉末化した薬剤化合物および組成物の経皮送達（例えば、薬物、ワクチンなど）、遺伝物質の生存細胞への送達（例えば、遺伝子治療）および生物薬剤の皮膚、筋肉、血液またはリンパ液への送達に使用され得る。この無針注射器はまた、手術に関連して、器官表面、固形腫瘍および／または外科的空洞（例えば、腫瘍床または腫瘍の切除後の空洞）に粒子を送達するために使用され得る。理論上は、実質的に固形の粒子形状で調製され得る事実上任意の薬剤が、このような装置を使用して、安全かつ簡単に送達され得る。
【０００３】
Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに記述された無針注射器は、細長管状の過剰に拡張した中細ノズルを含み、これは、破裂可能膜を有し、この膜は、最初は、このノズルを通る通路を閉じ、そしてノズルの上流端に実質的に隣接して配列されている。送達する粒子は、この破裂可能膜に隣接して配置されており、そしてエネルギー付与手段を使用して送達され、この手段は、この膜を破裂してその下流端から送達用ノズルを通って超音速気体流れ（これは、薬剤粒子を含有する）を生成するのに十分な気体圧力を、この膜の上流側に付与する。
【０００４】
Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに記述された無針注射器を使用する経皮送達は、一般に、０．１μｍと２５０μｍの間の範囲の概算サイズを有する粒子を使って、実行される。薬剤送達のためには、最適な粒子サイズは、通常、少なくとも約１０〜１５μｍ（代表的な細胞サイズ）である。遺伝子送達のためには、最適な粒子サイズは、一般に、実質的に、１０μｍ未満である。約２５０μｍより大きい粒子もまた、この装置から送達され得、その上限は、これらの粒子のサイズが皮膚細胞に不都合な損傷を引き起こす点である。送達した粒子が貫通する実際の距離は、粒子サイズ（例えば、ほぼ球形の粒子形状を呈する名目粒子直径）、粒子密度、これらの粒子が皮膚表面に衝突する初速度、ならびに皮膚の密度および動粘度に依存する。このことに関して、無針注射において使用するのに最適な粒子密度は、一般に、約０．１ｇ／ｃｍ3と２５ｇ／ｃｍ3の間の範囲、好ましくは、約０．８ｇ／ｃｍ3と１．５ｇ／ｃｍ3の間の範囲であり、そして注入速度は、一般に、約１００ｍ／ｓｅｃと３０００ｍ／ｓｅｃの間の範囲である。これらの粒子サイズおよび密度の範囲はまた、本発明に適切である。
【０００５】
このデバイスにおいて起こる気体流れには、２つの別個の段階が存在する。第一の段階は、膜の破裂の際に生じる衝撃波に関し、そして「始動プロセス」（または「始動一時期」）と呼ばれる。第二の流れのレジメンは、始動プロセスに関する衝撃膨張波の上流で起こり、そして準定常ノズル流れと呼ばれる。
【０００６】
Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに議論されるように、粒子速度は、始動プロセスにある流れに依存すると考えられた。始動プロセスは、末広ノズル内の圧力の突発的なインパルス変化により生じ、そしてＢｅｌｌｈｏｕｓｅらのデバイスにおいては、ノズルののど部において開始される。これを、図１の空間−時間（ｘ−ｔ）図によって示す。この図は、ノズル出口平面（すなわち、ノズルの遠位端）の下流（ｘの正の値）および上流（ｘの負の値）の距離を横座標に沿って示し、そして時間を縦座標上に示す。デバイスの発動時に、時刻が開始する。ｔ＝０における膜（これは、おおよそｘ＝−５０に位置する）の破裂の後に、高圧の急激な波面（衝撃波１１）が、ノズルの長さに沿って下流に飛行する。これに接近して、いわゆる「接触面」１２が追従する。
【０００７】
接触面１２とは、膜によって先に分離された気体間の境界である。気体がこの境界においてさほど混合しないことが十分に認められるので、その効果は、駆動気体（破裂前の膜の上流の気体）の１つが被駆動気体（破裂前の膜の下流の気体）を、ピストンのように、ノズルから「押し出す」ことであり、ここで接触面１２は、このピストンの面に類似している。接触面１２に接近して、二次衝撃波１３が追従する。二次衝撃波１３に、気体の密度および速度（従って粒子速度）の変動が大きい、始動プロセス（図１の領域１）における一連の斜めの衝撃波面１６が追従する。始動プロセス領域１は、衝撃波１１、１４および１５によって、実質的に境界を定められる；以下で、衝撃波面１５にさらに言及する。
【０００８】
始動プロセスに、準定常流のレジメン（領域３）が追従する。準定常流は、クリーンである。すなわち、実質的に衝撃波がなく、その結果、所定の点における速度が、時間で変動しない定常流れの式によって正確にモデル化される時間で、十分にゆっくりと変化する。従って、準定常流は、所定の点におけるマッハ数が経時的に変化しない真の定常流れとは異なり、そして所定の点におけるマッハ数が変動する点で非定常であり、かつこの流れは、非定常式により支配される。始動プロセスと準定常流との両方が、斜めの衝撃波面１５によって終結し、この斜めの衝撃波面は、過剰に拡張したノズルの作動の結果として、ノズル出口の上流を飛行する。この衝撃は、領域２の境界を示す。Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに言及されるように、最初は破裂可能な膜上またはこの膜に非常に接近して位置する粒子が、一次衝撃波１１と二次衝撃波１３との波面間の接触面１２とともに移動すると考えられた。本発明者らによる検査を考慮すると、この観点がここで、過剰な簡略化であり、そして（後に議論するように）このような先行技術のデバイスにおける気体−粒子流れは、異なる機構によって加速される粒子の群によって、より複雑化されることが考えられる。始動プロセスが、先行技術のデバイスにおける一部の粒子の加速にとって重要であることは、依然として真実である。これに対して、本発明の本質は、始動プロセスへの粒子の巻き込みを回避する試みの概念に基づく。
【０００９】
以前のデバイスは、過剰に拡張したノズルを利用してきた。これらのノズルは、正しく拡張したノズルの出口断面積Ａcorrectより大きな出口断面積Ａeを有する。過剰に拡張した作動は、全圧Ｐtot対周囲の出口圧力Ｐeの比Ｐtot／Ｐeが、所定のノズル面積比Ａl／Ａe（ここで、Ａlは、そのシステムの最小直径である）に対して正しく拡張した超音速流れのためには不十分である場合に起こる。過剰に拡張したノズルが、先行技術のデバイスにおいて使用された。なぜなら、標的上へのペイロードの適切な散布を得るためには、大きな出口面積が必要であると考えられたからである。しかし、実験は、過剰に拡張したノズルの使用が、流れの不均一性（例えば、斜め（または垂直））の準定常衝撃波を流れ中に導き、これが、この流れをノズル壁から脱着するよう作用することを示した。この流れは、分離したジェット中の粒子を加速する。従って、驚くべきことに、より大きな出口面積を使用することは、有用な標的面積を必要に応じて増加させず、そして実際にしばしば、流れの脱着を引き起こし、中心ジェットコアの形成およびその結果である低いペイロード散布を生じることが見出された。このことは望ましくなく、そして「ジェッティング」として公知である。
【００１０】
さらに、先行技術のデバイス（例えば、Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに記載されるデバイス）は、粒子収容カセットの下流の収束ノズル部を利用する。この部分は、比較的大きな膜直径と比較的小さなノズルののど部直径との間の界面として、作用する。選択されたのど部直径は、このデバイスを通る所望の最大チョークドマス流速により制御され、そして選択される膜直径は、カセットを容易に作製し得るため、および要求される用量の粒子を保持するための必要性により制御される。従って、発動の際に、粒子はこのデバイス内のくびれ部分を強制的に通される。これによって、粒子−壁摩滅が増加し得、そして粒子サイズが減少し得、それによって、これらの粒子の加速および貫通特性に所望でなく影響を与え得ると考えられる。
【００１１】
本出願人により援助された実験研究は、先行技術のデバイスが、２つの異なる粒子挙動の型を生じさせることを示した。時間分解ＤＧＶ（ドップラーグローバル速度測定法（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ））測定からの結果を、図２に示す（Ｋｅｎｄａｌｌ  ＭＡＦ，Ｑｕｉｎｌａｎ  ＮＪ，Ｔｈｏｒｐｅ  ＳＪ，Ａｉｎｓｗｏｒｔｈ  ＲＷおよびＢｅｌｌｈｏｕｓｅ  ＢＪ（１９９９）、「Ｔｈｅ  ｇａｓ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｏｆ  ａ  ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｎｅｅｄｌｅ−ｆｒｅｅ  ｄｒｕｇ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｓｙｓｔｅｍ」、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｓｈｏｃｋ  Ｗａｖｅｓ  ２２、Ｉｍｐｅｒｉａｌ  Ｃｏｌｌｅｇｅ、Ｌｏｎｄｏｎ、７月１９日〜２３日、ならびにＱｕｉｎｌａｎ  ＮＪ，Ｔｈｏｒｐｅ  ＳＪおよびＡｉｎｓｗｏｒｔｈ  ＲＷ（１９９９）、「Ｔｉｍｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｇｌｏｂａｌ  ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ  ｏｆ  ｇａｓ−ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｆｌｏｗｓ  ｉｎ  ｔｒａｎｓｄｅｒｍａｌ  ｐｏｗｄｅｒ  ｄｒｕｇ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ」、８th  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｏｎ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｅｍｏｍｅｔｒｙ−Ａｄｖａｎｃｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，９月６日〜９日、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｒｏｍｅ，Ｉｔａｌｙを参照のこと）。この図は、ノズル２０の末広部の断面を示し、そして膜（図示せず）の破裂の１７７μｓ後の時点における粒子の最大瞬間速度を与える。
【００１２】
見られ得るように、先行粒子２１は、２００〜４００ｍ／ｓの代表的な速度で、広い雲として送達される。粒子２２のより狭い準定常流が、６５０〜８００ｍ／ｓでこの先行雲に追従する；ノズル出口の平面を中心とする白色の円形の画像は、その描写の右手の境界上の暗い影とともに、この測定技術によって作成された人為結果であることが、注目されるべきである。先行粒子は、気体流れの一時的な始動プロセスに関連し、一方で高速の粒子は、準定常ノズル流れに巻き込まれる。記載したように、この先行技術のデバイスにおけるノズルは、過剰に拡張しており、このことは、斜めの衝撃がこのノズル内に存在することを意味する。高速の粒子ストリームをノズル壁から脱着することは、衝撃に起因する、ノズル気体流れの、衝撃により誘導される分離の直接の結果である。再度図１を参照すると、気体流れは、以下の３つの流れレジメンに大まかに分類された：
ｉ）始動プロセス（領域１）
ｉｉ）衝撃によりプロセスされる流れ（領域２）
ｉｉｉ）準定常超音速流れ（領域３）。
【００１３】
粒子の軌道１７もまた、図１に示す。見られ得るように、かなりの割合の粒子が、始動プロセスにおいて加速されるが、次いで、これらの粒子が二次衝撃波１３および接触面１２に達するにつれて、減速する。粒子の雲波面１８は、ノズルを離れるにつれて減速されるように見える（ノズルの出口は、ｘ＝０により表される）。これらの粒子は、ノズル壁に付着した雲に、初速度２００〜４００ｍ／ｓで巻き込まれる粒子である。本来、始動プロセスは、軸方向の気体の速度および密度に大きな変動を有する流れを生じさせる。これらは、粒子の加速の最も重要な２つのパラメータであると考えられる。半径方向の気体の速度および密度における大きな変動もまた、存在する。従って、この流れレジメンは、均一な速度および分布が必要とされる場合には、薬物送達のためには不適切であると考えられる。粒子の別の画分は、二次衝撃１３には達せず、最初に始動プロセス（領域１）において斜めの衝撃１６によって、プロセスされ、次いで領域２において別個の流れを規定する上流を移動する斜めの衝撃１５によって、プロセスされる。粒子ペイロードの最終成分は、準定常流（領域３、粒子の軌道を図には示さない）内で加速され、その後、準定常衝撃波面１４（領域２において規定される）によって分離される。この加速経路は、約９ｍｍの直径の別個のジェットに制限された、８５０ｍ／ｓの最高粒子速度を導く。
【００１４】
以前の考えとは対照的に、始動プロセスは、粒子を加速させる主要なものであるよりむしろ、実際には高速の粒子の障害として作用するようである。大きな雲のうちで最初に出てくる粒子は、引き続く準定常流に巻き込まれた粒子に対する障壁として作用して、より低い粒子全体の速度を生じるようであり、これは望ましくなくあり得る。
【００１５】
本発明は、粒子が始動プロセス流れに巻き込まれることを防止し得るならば、実質的に全ての粒子が引き続く準定常超音速流れに巻き込まれて、より高く、より均一な粒子速度を生じるという概念から生じる。本発明はまた、実質的に正しく拡張したノズルを使用することによって「ジェッティング」の問題を回避し、そして膜の下流における収束部を用いて撒布することによって粒子の摩滅の問題を回避する。
【００１６】
従って、本発明は、無針注射デバイスにおける粒子の用量を加速する方法を包含し、このデバイスは、駆動チャンバおよびこの駆動チャンバの下流に位置する管セクションを有し、この方法は、以下の工程を包含する：
この駆動チャンバとこの管セクションとの間に位置する閉鎖手段を開く工程；
この管セクション内を下流方向に移動する、一次衝撃波を生成する工程；
この管セクション内の流体の実質的な準定常流を、この一次衝撃波の上流に
確立する工程；および
実質的に全ての粒子の用量を、これらの粒子がこの管セクション内にある持続時間にわたって、この実質的な準定常状態流れに巻き込み、そして加速する工程。
【００１７】
この方法の好ましい実施形態に従って、始動プロセスは、一次衝撃波が管の下流端に到達する場合に、生じる。二次衝撃波もまた、この一次衝撃波の後ろに生成され得、そして準定常流が、好ましくは、この二次衝撃波の上流に確立され、そして二次衝撃波がこのデバイスを通って出た後に続く。
【００１８】
本発明はまた、無針注射デバイスを包含し、このデバイスは、以下：
使用時に加圧気体のチャージを収容するよう配置される、駆動チャンバ；
この駆動チャンバに接続され、このチャンバからの気体を受容するための、管セクション；
閉鎖手段であって、この閉鎖手段が開くまで、この駆動チャンバからこの管セクションへの気体の流れを防止するための、閉鎖手段；ならびに
このデバイス中の閉鎖手段の領域に位置する、粒子の用量、を備え、
このデバイスは、この閉鎖手段を開く際に、一次衝撃波が生成されてこの管セクションに沿って下流方向に移動し、そして実質的な準定常気体流れがこの管セクションにおいてこの一次衝撃波の上流に確立されるように、構築および配置され、この粒子の用量は、実質的に全体的に、この実質的な準定常流に巻き込まれて、この準定常流によって加速され、そしてこのデバイスから排出される。
【００１９】
この駆動チャンバは、気体で予め充填され得るか、または加圧気体でこの駆動チャンバを充填するよう作動可能な、気体の供給源に接続され得る。この駆動チャンバは、一定面積の管により構築され得るか、またはその下流端において収束部を有し得る。
【００２０】
この管セクションは、有利には、一定の断面積であり、そして粒子は通常、この閉鎖手段の上流に位置する。
【００２１】
好ましくは、この閉鎖手段の下流の収束部分は存在せず、そして管セクションの下流に末広部分が存在する。このような末広部分が提供される場合には、衝撃波は、一時的始動プロセスに到達する際にこのプロセスを開始し、そしてこの一時的プロセスに、この末広部分における準定常超音速流れが追従する。
【００２２】
この末広部の目的は、巻き込まれた粒子を制御された様式でさらに加速することである。この末広部は、好ましくは、この部分を通る流れが実質的に正しく拡張するような面積比を有し、そしてまた、斜めの衝撃波が末広部に形成されることを防止するような、そして／または粒子の均一な分配を提供するような、輪郭にされ得る。
【００２３】
さらなる閉鎖手段が提供され得、そしてこの閉鎖手段または第一の上記閉鎖手段は、破裂可能な膜を備え得る。２つの閉鎖手段を使用する場合には、粒子は、有利には、これらの膜の間に位置し、そして各閉鎖の開口圧力は、同じであっても異なってもよい。
【００２４】
本発明のさらなる局面は、無針注射デバイスの粒子保持アセンブリまたは無針注射デバイスにおいて使用するための粒子保持アセンブリを提供し、このアセンブリは、以下：
第１閉鎖手段であって、第１閉鎖手段を横切る圧力がＰ1である場合に開くように構成される、第１閉鎖手段；および
第２閉鎖手段であって、使用の際に前述の第１閉鎖手段の上流に位置し、そして第２閉鎖手段を横切る圧力がＰ2である場合に、開くように構成される、第２閉鎖手段、を備え、ここでＰ1とＰ2とは異なる。
【００２５】
この局面に関係して、無針注射デバイスで気流中に粒子の用量を巻き込む方法もまた提供され、この方法は、以下：
上流閉鎖手段を横切る圧力差がＰ2である場合に上流閉鎖手段を開いて気体の雲を生成する工程；
前述の粒子をこの気体の雲中に巻き込む工程；および
下流閉鎖手段が気体の雲および巻き込まれる粒子に曝露される場合、ならびにこの下流閉鎖手段を横切る圧力差がＰ1である場合に、下流閉鎖手段を開く工程；を包含し、  ここでＰ1は、Ｐ2と異なる。
【００２６】
さらなる局面において本発明は、無針注射デバイスの粒子保持アセンブリまたは無針注射デバイスにおける使用のための粒子保持アセンブリを提供し、このアセンブリは、以下：
第１の閉鎖手段であって、第１の閉鎖手段を横切る圧力がＰ1である場合に、開くように構成される、第１の閉鎖手段；
第２の閉鎖手段であって、使用の際に、第１閉鎖手段の上流に位置し、そして第２閉鎖手段を横切る圧力がＰ2である場合に開くように構成される、第２の閉鎖手段；
この第２閉鎖手段の上流の位置を、第１閉鎖手段と第２閉鎖手段との間の位置に流体接続する移動管、
を備える。
【００２７】
好ましくは、この移動管は、閉鎖手段間の空間に位置する任意の粒子を混合するために、この空間にジェットを衝突させる。移動管自体にも閉鎖が提供され得、この閉鎖は、第２の閉鎖手段の前に開くように構成され得る。この移動管は、第２の閉鎖手段に位置付けられ得、そして小さな孔または溝として具体化され得る。
【００２８】
この局面に関係して、無針注射デバイスで気流中に粒子の用量を巻き込む方法が提供され、この方法は、以下：
上流閉鎖手段および下流閉鎖手段を有する管を提供する工程；
移動管を提供する工程であって、この移動管は、上流閉鎖手段の上流からの気体が、上流閉鎖手段と下流閉鎖手段との間の空間に導入されることを可能にするように構成される、工程、
を包含する方法。
【００２９】
別の局面において、無針注射デバイスの粒子保持アセンブリ、または無針注射デバイスにおける使用のための粒子保持アセンブリがさらに提供され、このアセンブリは、以下：
第１の閉鎖手段であって、第１の閉鎖手段を横切る圧力がＰ1である場合に開くように構成される、第１の閉鎖手段；
第２の閉鎖手段であって、使用の際に、第１閉鎖手段の上流に位置し、そして第２閉鎖手段を横切る圧力がＰ2である場合に、開くように構成される、第２閉鎖手段；を備え、
ここで前述の第１閉鎖手段および第２閉鎖手段のうちの１つが、破裂可能な膜により構築され、この破裂可能な膜は、制御された破裂を生じるように溝をつけられるか、または窪まされる。
【００３０】
最適な制御された破裂を達成するために、溝／窪み付けは、好ましくは膜の半径方向の線に沿う。
【００３１】
好ましくは、粒子は、第１閉鎖手段と第２閉鎖手段との間に位置付けられる。駆動チャンバと、第１閉鎖手段と第２閉鎖手段との間の気体の容積との間に位置する１つ以上の移動管（おそらくそれ自体の閉鎖手段を有する）を使用して、より制御されかつ均一な粒子の巻き込みおよび流れの開始を容易にする。
【００３２】
本発明に従う無針注射器の実施形態を、ここで例としてのみ、添付の図面を参照して記載する。
【００３３】
（実施形態１）
本発明の第１の実施形態は、空気粉末化ディスポーザブルデバイスであり、そして図５中に概略的に示される。しかし、このデバイスは、再利用可能であり得、そして／または、空気（例えば、ヘリウム、窒素もしくは気体の混合物）以外の流体によって粉末化され得る。気体の選択を、デバイスの性能を調整するように使用し得る。異なる気体または気体混合物は、同じデバイスにおいて異なる準定常気体速度を提供し、そして標的粒子速度は、適切な駆動気体選択によって綿密に制御され得る。
【００３４】
このデバイスは、駆動チャンバ５１と同じ直径の、円柱状管セクション（または衝撃チューブ）５２に取り付けられた伸長管状駆動チャンバ５１を備える。この実施形態において、各チューブは、６ｍｍの直径を有するが、一般的に、直径は、互いに異なり得、かつ任意の実用サイズであり得る。
【００３５】
この実施形態において、駆動チャンバ５１は、６５ｍｍの長さＬDを有し、そして管セクション５２は、３０ｍｍの長さＬ1を有する。他の長さが可能であり、そして実際に、これらの長さの決定は、デバイスの性能に影響を及ぼす際に重要であると考えられている（後参照）。
【００３６】
駆動チャンバ５１と管セクション５２との間の界面に、破壊可能な膜５３がある。膜５３は、Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに開示される型であり、そして代表的に、約５〜２０ｂａｒ、好ましくは、１０〜１５ｂａｒの範囲の、この膜にわたる圧力差で破壊する。破壊圧は、重要なデバイスパラメータであるが、他の破壊圧もまた、所望される結果に依存して使用され得る。破壊プロセスの制御は、混合および流れ均一性のために重要であり得、そして膜の従来の押込みまたはスコーリング（好ましくは、破壊が伝播する半径方向の線に沿って）によって増強され得る。これは、より対照的な膜開口部を提供し、続いて、標的平面においてより対称的な粒子分布を提供し得る。
【００３７】
管セクション５２の下流端は、この実施形態において輪郭末広ノズル５４を備える。このノズル５４は、膜５３が破壊され、そして駆動チャンバ５１が吐き出す場合に、正しく拡張された流れが、その中で確立されるような面積比Ａe／Ａ1を有する。実際には、この比（Ａe／Ａ1）は、１〜５０の範囲であり得る。示されるように、輪郭ノズル５４は、半角を有する円錐形状であり得、それほど急勾配でないので流れの分離を引き起こさない。１５°までの半角が、実際に使用され得、そして６°が満足に作動することが、見出されている。末広ノズル５４は、他の形態をとり得、そして実際に、本発明に必須ではない。
【００３８】
駆動チャンバ５１は、小さな直径のブリード孔５６によって加圧気体（この場合、空気）のリザーバ５５とその上流端にて接続される。他の気体または気体混合物（滅菌されかつ容易に入手可能である）（例えば、ヘリウム、窒素、アルゴンまたはＣＯ2）もまた、適合する。リザーバ５５中の気体圧は、気体が駆動チャンバ５１へ通過し得かつ膜５３を破壊し得るように十分であるべきである。この実施形態において、気体圧は、６０ｂａｒであるが、膜破壊圧に依存してより高いかまたはより低くあり得る。また、他の加圧手段（例えば、炸薬）は、駆動チャンバ５１中に気体を送り出すために使用され得る。
【００３９】
リザーバ５５は、標準手段（例えば、図に示されるようなバルブ５７）でブリード孔５６に接続され得、その結果、リザーバ５５から駆動チャンバ５１への気体の流れは、要求に応じて開始され得る。この実施形態において、ブリード孔５６は、０．４ｍｍの直径を有する。これは、デバイス操作の間にリザーバ５５および駆動チャンバ５１を効率的に分断する（分断の説明については、以下参照のこと）。しかし、ブリード孔の他のサイズ（例えば、０．１ｍｍ〜５ｍｍ）は、使用され得る。より大きいホールが使用される場合、全体の分断は、確立されず、そして駆動チャンバ５１中の総圧力Ｐtotは、デバイスが作動されるにつれて上昇し得る（デカップリングを使用して、総圧力は、一定のままである）。
【００４０】
さらなる代替として、駆動チャンバ５１に、加圧気体を予め装填し得、そしてリザーバ５５は、省略され得る。このような配置において、膜５３は、デバイスを作動させるように機械的に穿刺され得る。
【００４１】
加速される粒子５８は、この実施形態において、破壊可能膜５３の領域における駆動チャンバ５１中に最初に位置付けられる。粒子５８は、膜５３に隣接して最初に位置付けられる必要はない。それらが、駆動チャンバ５１中のどこかに最初に位置付けられる場合、それらは、始動一時期には巻き込まれないので、本発明は、なお作動するべきである。また、粒子５８は、膜５３の下流側面に隣接して位置付けられ得、そしてこのデバイスは、なお作動するべきである。
【００４２】
このデバイスの機能は、図３中のｘ−ｔ図によって概略的に示され、ｔ＝０は、膜の破壊に対応する。リザーババルブ５７が開かれる場合、膜破壊圧が、駆動チャンバ５１中に到達されるまで、気体は、リザーバ５５からブリード孔５６を介して駆動チャンバ５１まで流れる。従って、膜５３の破壊の際に、下流方向で管セクション５２の下方に伝播する衝撃３１が、発生する。特徴的衝撃形成距離の後、衝撃３１は、一定速度で接触表面３２の前方に伝播する。接触表面３２は、衝撃３１の後ろに密接に追従し、そして粒子３３は、その後ろに追従する。３つの流れ領域が識別され得る：
ｉ）衝撃波３１の前方の静止気体（領域１）
ｉｉ）衝撃３１と接触表面３２との間の気体（領域２）
ｉｉｉ）接触表面３２と粒子３３との間の気体（領域３）。
【００４３】
粒子３３と接触表面３２との間の距離は、最初は時間とともに増加する。なぜなら、気体と比較して粒子の加速がより遅いからである。管セクション５２の機能は、距離を提供することであり、この距離にわたって、衝撃３１および接触表面３２が形成し得、その結果、衝撃３１（管５２と末広ノズル５４との間の変わり目にて始動プロセスを開始する）、すなわち図３中の「ノズル開始（Ｎｏｚｚｌｅ  Ｓｔａｒｔ」）位置と粒子３３との間の分離は、増加する。瞬間遅延時間ｔD（始動プロセスの開始と広がり体５４への粒子の到達との間の時間）は、粒径および気体型の関数であり、それによって、より大きくかつより高密度な粒子が、より遅延される。
【００４４】
上記と同時に、第１（ｕ−ａ）膨張波３４は、それがブリード孔５６に到達するまで、下流方向で破壊膜５３の位置から一定速度（最初は、気体中の音速、ａ）にて移動する。ここで、膨張波は、下流方向で（ｕ＋ａ）波３６として反射して戻らされ、ここで、それが、ノズル５４を通って最終的に抜け出るまで加速する。下流方向での気体速度は、ｕによって示され、そして気体中の音の局所速度は、ａによって示される。さらに、（ｕ−ａ）膨張波が作製され、そして結果は、図３中に示す不安定な拡張ファンである。
【００４５】
衝撃３１が、領域２におけるチューブを通って移動する場合、衝撃３１は、領域１中の静止気体をプロセスして領域２にあるように機能し、そしてそれがプロセスするこの気体を加熱して、その温度および密度を増加させる。これは、いわゆる「衝撃加熱」プロセスである。
【００４６】
衝撃３１が、末広ノズル５４の出発点に到達する場合、始動プロセスが開始され、そして第２（ｕ−ａ）波３５は、定常領域５２と広がり体５４との間の変わり目にて発生する。図３の実施形態において、駆動気体は、このようなものであり、そして圧力は、領域２および領域３の両方中の気体のマッハ数のために十分に高く、１より大きい。この第２（ｕ−ａ）波３５は、下流方向でノズル５４にそって比較的ゆっくりと伝播し、そして一旦接触表面３２がそれに追いつくと加速する。これは、領域２における接触表面３２の前方の気体が衝撃波の通過による衝撃で加熱され、そして領域３における接触表面３２の後ろの気体よりも高い温度および高い音速を有するために起こる。領域３中の気体は、膨張波３４によって冷却されている。従って、第２（ｕ−ａ）波３５が、接触表面３２によって追いつかれる場合、それは、下流方向で速度を上げる。なぜなら、ａの値が、突然下がるからである（一方で、速度の値、ｕは、接触表面３２にわたって一致している）。従って、衝撃波の加熱および膨張冷却プロセスは、デバイスからの始動プロセスを含みかつ加速する際に有益である。
【００４７】
衝撃３１が、末広セクションにおいて伝播する場合、確立される（ｕ−ａ）波のシステムは、複雑である。波３７のこのシステムは、この例では、（ｕ−ａ）波の下流である。波３７は、衝撃３１の流れ上流および末広ノズル５１における準定常超音波流に一致することを必要とされる。波３７のこのシステムは、一般的に、２次衝撃波３８を形成するように合体する。図３中に示されるように、第２（ｕ−ａ）波３５ならびに波３７および３８の下流システムは、領域３を通過し得る。
【００４８】
管セクション５２の距離Ｌ1は、粒子雲３３のバルクが、準定常超音波流によって発散管５４中で加速されるように選択される。これは、２次衝撃３８が、先行し、かつ粒子雲より先に発散管を後にすることを確実にすることによって達成され得る。準定常流は、実質的に、定常流であり、そして特に、この適用において、実質的に衝撃波を含まない流れである。膨張波（例えば、（ｕ−ａ）波３５）は、この準定常流において存在し得る。
【００４９】
言い換えると、このデバイスは、最終遅延時間ｔf（２次衝撃３８と粒子雲３３のヘッドとの間の時間）が正であるように取り決められる。
【００５０】
さらに、管セクション５２の長さＬ1はまた、この長さが長くなればなるほど、粒子３３はますます加速され、そして気体速度に接近するという理由のために、重要である。領域３における気体は、均一密度および速度を有し、粒子３３は、それらの速度と気体の速度との間の差異に起因して均一な加速を経験する。
【００５１】
長い長さＬ1は、理論的に、気体速度に近い粒子速度をもたらす。しかし、実際に、特定の点を超えるまで長さＬ1を増加させることにより、衝撃波減衰に起因して、反射が減少し、そして管壁での境界層成長の結果として接触表面３２は、衝撃波３１により近接して移動する。したがって、他のパラメータ（例えば、駆動気体種および駆動気体圧力）およびシステムの他の拘束にも依存する最適管距離（Ｌ1）がある。
【００５２】
駆動チャンバ５１の距離ＬDは、粒子５８がデバイスから外へ通過して、その後反射した膨張波３６が、デバイスを通過するように選択される。言いかえると、この距離は、好ましくは、反射した膨張波３６が、粒子雲３３のバルクに名目上追いつかないように選択される。この距離は、理想的に、軽い気体（例えば、ヘリウム）が、より高い音速を有する駆動チャンバにおいて使用される場合に、より長くなることを必要とする。従って、衝撃波３８が末広ノズル出口にて到達する点（効率的に、始動プロセスを終結する）と、反射した第１（ｕ−ａ）波３６が、ノズル出口にて到達する点との間の時間の境界は、クリーン準定常流のレジメンを区切る。実質的に、粒子５８のすべては、クリーン流のレジメン（他では、粒子「送達ウィンドウ」と称される）において巻き込まれる。
【００５３】
作動の際に、ブリード孔５６により、駆動チャンバ５１は、膜破壊圧が到達されるまで次第に充填される。ブリード孔５６（オリフィス板によって構成され得る）は、送り出しプロセスの間、ごく少量の気体が、リザーバ５５から駆動チャンバ５１に漏洩し得ることを確実にするように機能する。したがって、ブリード孔５６は、末端壁条件を効率的に作製し、流れシステムからリザーバ５５の分断の効果を有する。従って、駆動チャンバ５１における静止圧Ｐstaticは、実質的に一定のままであり、その時間を通じて、粒子は加速される。この実施形態において、駆動チャンバ５１の静止圧Ｐstaticは、膜破壊圧である。ノズル出口における最初の大気（または周囲）出口圧は、Ｐeで示される。比Ｐ3／Ｐe（Ｐ3は、領域３における静止圧）は、分析方程式を介して比Ａ1／Ａeと一致されて、ノズルセクション５４を通った準定常の正確な拡張流を確実にする。総圧力が一定であるので、ノズル５４は、粒子送達ウィンドウの期間にわたって正しく拡張され、実質的な全作動期間にわたって付加流（ａｔｔａｃｈｅｄ  ｆｌｏｗ）を生じる。従って、この流れは、クリーンであり、そして粒子５８が巻き込まれる期間にわたって付加される。上記の記載は、正しく拡張されたノズルに関する。しかし、システムは、強力であり、そして実質的にクリーンでかつ付加された流れ示す実験はまた、下方拡張ノズルまたはわずかに過拡張したノズルを用いて得られ得る。正しく拡張されたノズルが、好ましい。
【００５４】
ブリード孔５６はまた、それがリザーバ５５からの気体流速を制限するので、デバイスをより簡単にサイレンスにする。
【００５５】
粒子５８が準定常流において巻き込まれることを確実にすることは、さらなる利点を提供すると考えられる。流れが、フラット領域４１（この場合において、皮膚または他の組織）上で衝突する場合、「衝突領域」（図４を参照のこと）が設定される。この領域は、それらが皮膚４１の表面に接近する場合、粒子５８のスピードを減少するように機能するよどみバブル４２を含む。理想的に、このノズル出口は、スペーサー（図４中に示されない）によって標的平面からの予定の距離で維持される。発散管内の領域３から拡張された準定常流は、超音波流であり、そしてそれは、衝撃波４３によって衝突領域中で減速される。正しく拡張された末広ノズルを用いて、この超音波流は、出口にてパラレルジェットを形成し、従って、衝突領域中で本質的に正常な衝撃４３を作製する。この制御された衝突領域は、薬物粒子５８が、衝撃を通って通過した後でかつ皮膚または組織標的に衝突する前に減速する場合、それらがジェット中心線から外部縁まで均一な速度を維持することを確実にする。
【００５６】
（実施形態２）
上記の実施形態において、領域２および３の両方における気体流は、超音波（すなわち、マッハ数（Ｍ＞１）を有する）である。しかし、デバイスはまた、領域２における気体が１より小さいマッハ数を有する場合に作動することに注意するべきである。この場合において、始動プロセスの性質は、図６中に示されるように変更され、ここで、同一の参照数字は、同様の特徴に対応する。ここで、（ｕ−ａ）波３５は、最初に、上流を伝播する（なぜなら、ｕは、ａより小さいからである）。この（ｕ−ａ）波３５およびその後の（ｕ−ａ）波３７は、反射され、そして（ｕ＋ａ）波および（ｕ−ａ）波のそれぞれとして接触表面３２にて伝達される（伝達された（ｕ−ａ）波のみが、図６中に示される）。波３７の複雑なシステムは、第２衝撃３８を再び形成するように付加する。
【００５７】
従って、領域２におけるＭ＜１の正味の効果は、第２衝撃３８のノズル出口（効率的に、始動プロセスを終結する）における到達の時間のシフトである。これは、実施例３および６を比較することによって理解し得、ここで、衝撃３８は、図３中よりも図６中においてより遅く到達し、図６においてｔfの減少した値を与える。これは、単純に、第２衝撃３８の到達と、第１反射（ｕ−ａ）波３６の到達（図６中に示されない）との間のクリーン流（送達ウィンドウ）の衝突レジメンの期間を変化させる。
【００５８】
（実施形態３）
デバイス操作のためのさらなる可能性は、領域３における流れが、１より小さいマッハ数を有する場合に生じる。
【００５９】
駆動された気体が、空気であり、そして駆動管５１が、最初に、以下：
・十分な低圧力にて崩れる閉鎖手段をともなう空気（または窒素、あるいは比較的高分子量を有する他の気体）、あるいは；
・空気よりもより早い音速を有する、空気以外の気体種；
を伴なって提供され場合、領域３における流れは、１未満のマッハ数を有し得る（図７を参照のこと）。この実施形態において、領域３における気体は、ノズル発散セクション５４の出発において開始される第２不安定拡張ファン７１を介してマッハ１まで拡張されるが、ただし、駆動総圧力は、臨界値より高い。この拡張ファン７１は、発散セクション５４の上流端にて気体を音速度にする。次いで、この音速度気体は、以前の２つの実施形態に記載されるように、発散セクションにおける超音波流として準定常的に拡張する。さらに、以前の実施形態に記載される始動プロセスは、ここで存在し、詳細は、領域２における流れが、マッハ１より大きいか小さいかに依存する。領域２における流れは、図７において音速以下である。従って、準定常流の送達ウィンドウ（実質的に、正しく拡張されかつ均一である）は、達成され、この中で、薬物粒子ペイロードは、正常に巻き込まれる。
【００６０】
（実施形態４）
デバイスは、膜開口部領域にかなり感受性であることが、見出された。従って、破裂される場合の膜５３（または開けられる場合の任意の他の適切な閉鎖）は、管セクション５２の領域と実質的に同一な領域に存在すべきことが望ましい。これを達成するための装置の例は、図８ａおよび８ｂ中に示される。図８ａは、破裂前の状況を示す。環状チャネル８１は、膜５３（図８中に破線で示されるが、実際には、非多孔性である）の下流側面に隣接して配置され、その結果、膜５３が破裂する場合、気体流に提示される領域は、実質的に一定である（図８ｂを参照のこと）。提示された領域がより小さい場合、狭窄が、望ましくない気体動力学（例えば、定常拡張および流れ摂動の作製）を生じる流れにおいて生じる。
【００６１】
（実施形態５）
上記の実施形態において、駆動チャンバ５１は、管セクション５２と同じ領域を有するように示される。しかし、駆動チャンバ５１は、管セクション５２よりも大きい領域を有するように構築され得る。これは、図９において示される。このような構成は、より弱い不安定な拡張ファン３０を生じ、従って、より弱い反射（ｕ＋ａ）波３６を生じる。より大きい駆動チャンバ断面積によって引き起こされるより弱い膨張波は、粒子５８の加速に対してより小さい崩壊を引き起こし、これらの波は、皮膚組織または標的への侵入の前に、粒子のいくらかを留め上げる。
【００６２】
さらに、この構成は、膜開口部領域における変形に対して、このデバイスの感受性を低下させる。駆動チャンバ領域Ａ0は、好ましくは、管セクション領域Ａ1未満ではなく、というのも、これは、膜において効率的に発散を生じるからであることに留意すべきである。これは、粒子が出発する地点にて波を作製し、そして粒子５８が気体流において巻き込まれる前に、一過性出発にノズルから外に通過させそうにない。
【００６３】
（実施形態６）
粒子混合を増強するための本発明の別の可能な局面が、ここで記載される。図１０ａは、２つの膜（１０１、１０２）を有するデバイスを示す。粒子５８は、駆動チャンバ５１における２つの膜の間に最初に位置付けられる。この膜は、異なる破裂圧を有するように構築され、上流膜１０１は、下流膜１０２よりも低い破裂圧を有する。駆動チャンバ５１が充填され、かつ上流破裂圧に到達される場合、第１膜１０１は破裂し（図１０ｂを参照のこと）、この間、気体１０３のジェットは、粒子５８が維持される容量に流出する。このジェット１０３は、気体の混合を生じ、かつ粒子にかなり均一な気体−粒子雲を作製させると考えられる（図１０ｃを参照のこと）。従って、下流膜１０２が、高圧にて破裂する場合、粒子５８は、雲中にすでに巻き込まれ、そして粒子のより均一な広がりが、得られる。２つの膜の破裂圧における差異によって生じる遅延時間は、気体−粒子混合を可能にしかつ雲を形成させるのに十分であり、それによって、下流膜１０２の破裂の前に、（例えば、デバイスにおける最低点において）粒子を一緒に束にさせる、粒子間の重力または引力の可能な効果を克服する。有利に、距離（例えば、１つの膜半径より大きい距離）は、２つの膜を分離してクリーン膜破裂および良好な混合を可能にする。
【００６４】
さらなる改変として、粒子５８は、上流膜１０１の上流に最初に位置付けされ得る。上流膜１０１が破裂する場合、膜の間の空間に流れる気体は、それを有する粒子５８を運搬し、従って、混合は、上で記載された方法と同じ方法で雲を作成するように実行される。
【００６５】
（実施形態７）
さらなる可能な粒子巻き込みアプローチは、ここで、図１１ａ〜１１ｅを参照して記載される。またもや、粒子５８は、２つの膜の間に最初に位置付けられるが、しかし、上流膜１１１は、ここで、下流膜１１２よりもより高い破裂圧を有する（図１１ａを参照のこと）。上流膜１１１が、短いが有限の時間にわたって破裂する場合、気体１１３のジェットは、それが、容量を充填するにつれて粒子を混合し、そして局所圧を増加させる（図１１ｂおよび１１ｃを参照こと）。下流膜１１２は、その低破裂圧の結果として、上流膜１１１の破裂の間または破裂のすぐ後に破裂する。このプロセスによって作製される新しいジェット１１４（図１１ｄを参照のこと）は、ジェット１１３よりも弱く、そして膜１１２は、膜１１１よりも短い破裂時間にわたって開き、そしてより制御された巻き込みプロセスを生じる（破裂時間は、膜を開ける際に存在する不必要に過剰な圧力によって一部決定される）。
【００６６】
（実施形態８）
図１２ａ〜１２ｃは、粒子混合を援助するように設計された、本発明の第８の実施形態の操作における段階を示す。
【００６７】
図１２ａから分かり得るように、移動管１２１は、２つの膜１２３と１２４との間の容量に対して駆動管を結合する気体チャネルを作製するように提供される。この移動管は、それ自体、理想的には膜１２３よりも低いバースト圧を有する膜１２２をともなって提供される。
【００６８】
操作の際に、気体は、駆動チャンバに供給され、そして移動管に侵入する。膜１２２は、気体が、その予定のバーストレベルに到達する場合に破裂する。膜１２２が破裂する場合、気体は、移動管に沿って伝播し、そして膜１２３と１２４との間の空間に噴射する（図１２ｂを参照のこと）。これは、気体および粒子５８の混合を引き起こして、膜の間の気体および粒子の雲を作製する。次いで、膜１２３は、膜１２４のようにバーストし、時間は、相対バースト圧によって決定される。移動管は、粒子の容量に気体のジェットを提供して、膜１２３および１２４が破裂する前に混合を引き起こすように機能することを、理解し得る。
【００６９】
膜１２２は、必須ではなく、そして特に、移動管が、駆動管５１から効率的に分断されるように非常に小さな断面積を有する場合に、省かれ得る。
【００７０】
駆動気体が、移動管１２１を完全に下方に流れることによって膜１２３を完全に回避しないことを確実にするために、移動管１２１が、駆動管５１より小さい断面積を有することは、一般的に必要である。さらに、膜１２２は、膜１２３よりわずかに高いかまたは膜１２３と同じバースト圧を有し得る。この場合において、移動管１２１によって提供されるサイドジェットは、膜１２３の開口部によって提供されるジェットのすぐ後かまたは同じ時間で提供される。
【００７１】
１以上の移動管１２１は、このデバイスにおいて提供され得、そしてこれらの移動管の１つまたはいくらかは、容量におけるサイドジェットを提供するように道順を決められ、最初に収容粒子を提供するように道順を決められない。
【００７２】
上記の好ましい改変は、添付の図面の図１３ａ〜１３ｃにおいて示される。この改変において、移動管は、上流閉鎖手段１３１において小さな開口１３４からなる。従って、気体圧が、上流閉鎖手段１３１に曝される場合、ある程度の気体１３３は、膜破裂より前に移動管として作用する小さな開口１３４を通る道順を決められる。これは、個々の、管状の移動管によって提供される効果と同様な混合効果を引き起こす。
【００７３】
上流膜１３１は、任意の粒子が漏洩することを防止するために十分小さなサイズを有する開口１３４を有する。この開口は、好ましくは、円形であり、そして上流膜１３１上に集中する。あるいは、移動管は、以下の２つの段階でバーストするようにスコーリングされる膜によって提供され得る；集中してスコーリングされた部分は、気体１３３のジェットを可能にするように最初に破裂して、２つの膜の間の容量に侵入し、次いで、膜破裂の残余は、準安定気体流が確立されることを可能にする。
【００７４】
移動管１３４は、膜１３１における１以上のピンプリック（ｐｉｎ−ｐｒｉｃｋ）によって理想的に提供され得るか、またはこの膜の集中部分は、気体圧がそこに印加される場合に開く一連の葉様フラップで構成され得る。上流膜破裂の前に、上流膜と下流膜との間の容量に気体が侵入することを可能にする任意の手段は、完全に適合する。
【００７５】
上記において、閉鎖手段は、破裂可能膜の形態を取るが、任意の他の適切な、迅速に操作可能な閉鎖（例えば、非膜カセット）手段は、代替的に使用され得る。
【００７６】
末広ノズル５４は、輪郭をつけられる、単純なプロフィールまたは同等物を有し、ノズル気体流が、均一でありかつ傾斜衝撃を含まないことを確実にし得る。この場合において、平行および均一ノズル出口流はまた、名目上フラット衝突衝撃およびより均一な衝突領域を設定する。
【００７７】
本発明は、依然として、末広ノズル５４が完全に施行される場合に十分に作用する。このような場合において、気体は、管セクション５２の下流端にて迅速な拡張をうける。この場合は、上記の始動プロセスと類似の、下流フリージェットにおける始動プロセスを用いる下方拡張ノズル作用と等価である。従って、始動プロセスの分類は、末広ノズルの非存在においてさえ作製され、本発明の概念は、末広ノズルを有さないデバイスになお適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、Ｂｅｌｌｈｏｕｓｅらに記載されるフローレジムと同様の従来技術のデバイスに存在するフローレジムを記載する、ｘ−ｔ図を概略的に示す。
【図２】
図２は、ノズルの断面図およびフローの１７７μｓ後に上記の従来技術のデバイスを出る粒子の瞬間の軸方向の速度を示す。
【図３】
図３は、本発明の第１の実施形態に従うデバイスにおいて存在するフローレジムを記載するｘ−ｔ図を概略的に示す。
【図４】
図４は、標的表面および衝突領域の概略的断面立面図を示す。
【図５】
図５は、本発明の第１の実施形態に従う無針注射デバイスを、概略的断面側方立面図で示す。
【図６】
図６は、領域２中の気体が亜音速であり、領域３における気体が超音速である場合に、本発明の第２の実施形態に従うデバイスにおける始動プロセスの挙動を記載する、概略的ｘ−ｔ図の一部を示す。
【図７】
図７は、領域２および３における気体が超音速である場合の本発明の第３の実施形態に従うデバイスにおける始動プロセスの挙動を記載する、概略的ｘ−ｔ図の一部を示す。
【図８】
図８ａおよび８ｂは、無針注射デバイスの第４の実施形態の管部分の膜領域の概略的断面（前後の）側方立面図であり、そして管部分が、膜バーストの後により一定の断面領域を維持するために拡大された管部分を有する、本発明のさらなる局面を例示する。
【図９】
図９は、図５の実施形態に対する改変である第５の実施形態を示し、ここで駆動チャンバは、管部分より大きな断面積を有す（デバイスの一部のみが示される）。
【図１０】
図１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、無針注射デバイスの第６の実施形態の膜領域の、一連の概略的断面側方立面図であり、そして駆動チャンバ中の２つの閉鎖間における混合気体−粒子雲の発生に関する本発明の別の局面を示す。
【図１１】
図１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄおよび１１ｅは、破裂圧および粒子巻き込みの時機が異なることを除いて、図１０の一連の図に関与する第７の実施形態を示す。
【図１２】
図１２ａ、１２ｂおよび１２ｃは、第８の実施形態の膜領域の、一連の概略的断面側方立面図であり、そして駆動チャンバ中の２つの閉鎖間に混合気体−粒子雲を発生するための移動管および別個の破裂可能膜の使用を示す。
【図１３】
図１３ａ、１３ｂ、および１３ｃは、移動管が上流閉鎖手段に位置付けされる第８の実施形態の改変である膜領域の一連の概略的断面側方立面図である。