ИНЪЕКЦИОННОЕ СОПЛО ДЛЯ УСТРОЙСТВА БЕЗЫГОЛЬНОЙ ИНЪЕКЦИИ
INJECTION NOZZLE FOR NEEDLE INJECTION DEVICE

Изобретение относится к предварительно заполняемым устройствам безыгольной инъекции одноразового пользования, которые работают с источником энергии, например типа газогенаратора, и используются для внутрикожных, подкожных и внутримышечных инъекций жидкого активного вещества лечебного назначения в медицине и ветеринарии.
Активное вещество представляет собой более или менее вязкую жидкость, жидкую смесь или гель. Активное вещество может также представлять собой твердую субстанцию, растворенную в растворителе, пригодном для инъекций, или вещество, образованное порошкообразной твердой субстанцией, суспендированной в необходимой концентрации в соответствующей жидкости. При этом размер частиц активного вещества должен быть совместимым с диаметром трубок во избежание их закупоривания.
Устройство инъекции имеет, как правило (см., например, заявку на выдачу патента FR-A-2815544, аналогичную заявке WO 02/34317), корпус, в котором размещены расположенные друг за другом газогенератор, расширительная камера, резервуар с жидким активным веществом и инъекционная система.
Резервуар образован стеклянной трубкой, вставленной в корпус устройства и закрытой заглушкой-поршнем, расположенной выше по потоку, и заглушкой-поршнем, расположенной ниже по потоку, между которыми находится жидкое активное вещество.
Свободный конец резервуара, находящийся ниже по потоку, взаимодействует с инъекционным соплом, в котором выполнен, по меньшей мере, один канал инъекции, идущий в осевом направлении по оси инъекции.
Газогенератор выполнен таким образом, чтобы обеспечить генерацию газа под давлением, который приводит в движение заглушки-поршни для инъекции активного вещества через кожу пациента после прохождения через инъекционное сопло.
Кроме того, устройство инъекции имеет полый кожух, который охватывает корпус, ограничивая собой внутренне отверстие, необходимое для прохода инъекционного сопла.
Свободный конец инъекционного сопла, выступающий наружу корпуса и кожуха, закрыт съемной крышечкой и заглушкой, в которую помещена эта крышечка.
Известно использование сопел бутылкообразной формы, показанной на фиг. 4. Под бутылкообразной формой понимается форма, состоящая из первого участка с первым сечением и второго участка со вторым сечением, причем первое сечение больше второго.
Сопло имеет также соединительный участок, который выполнен таким образом, чтобы он соединял друг с другом первый и второй участки по линии с небольшим наклоном, равным, например, 45° относительно сопла, и углы которого скруглены.
Выбор именно такой формы продиктован уровнем техники в области механики текучих сред. Дело в том, что такая форма рекомендуется при необходимости снизить потери напора,  позволяет улучшить характеристики струи активного вещества на выходе из сопла.
Однако в соплах такой формы наблюдается неоптимальная длина когерентности струи активного вещества относительно давления, действующего на активное вещество.
Техническая проблема, решаемая изобретением, состоит в устранении всех или части вышеупомянутых недостатков.
Для решения указанно технической проблемы в соответствии с изобретением предложено инъекционное сопло для устройства безыгольной инъекции, имеющее выходной канал, идущий по оси инъекции, причем, по меньшей мере, один выходной канал имеет:
- первый участок канала с первым сечением;
- второй участок канала со вторым сечением, причем первое сечение больше второго сечения;
- соединительный участок между первым участком канала и вторым участком канала,
при этом соединительный участок наклонен на угол от 70° до 90° относительно оси инъекции.
Благодаря такому техническому решению становится приемлемой длина когерентности струи текучей среды. Это связано с тем, что линии потока ориентированы таким образом, что они оказываются, по существу, параллельными друг другу на более значительном расстоянии,  обеспечивает лучшее проникновение и распространение вещества по ткани человеческого организма.
Кроме того, неожиданно выяснилось, что, вопреки основным принципам механики текучих сред, скорость текучей среды на выходе оказывается практически на 10 % большей, чем в случае с бутылкообразной формой, при таком же давлении. И действительно, ведь при использовании бутылкообразной формы удается, как правило, снизить потери напора и, следовательно, оптимизировать скорость текучей среды.
Предложенное согласно изобретению решение позволяет также уменьшить последствия производственных дефектов. Кроме того, выполнение соединительного участка с сильным наклоном относительно оси инъекции менее затруднительно и обходится дешевле.
Предлагаемые в рамках изобретения решения позволяют либо добиться лучших характеристик струи на выходе инъекционного сопла с давлением, создаваемым таким же газогенератором, либо сохранить те же характеристики струи текучей среды на выходе сопла, уменьшив создаваемое газогенератором давление и тем самым получить экономию энергии.
В соответствии с другими факультативными признаками изобретения,
- соединительный участок наклонен на угол от 80° до 90°. Благодаря этому удается улучшить характеристики струи текучей среды на выходе инъекционного сопла;
- соединительный участок перпендикулярен к оси инъекции. Благодаря этому удается улучшить характеристики струи текучей среды на выходе инъекционного сопла;
- соединительный участок образует собой заплечик между первым участком канала и вторым участком канала. Заплечик менее чувствителен к производственным дефектам по сравнению с бутылкообразной формой;
- диаметр первого сечения составляет от 0,8 до 1 миллиметра, предпочтительно 1 миллиметр. Такой диаметр первого сечения обеспечивает надежное функционирование устройства и одновременно уменьшение габаритов инъекционного сопла;
- диаметр второго сечения составляет от 0,3 до 0,45 миллиметра, предпочтительно 0,4 миллиметра. Благодаря этому достигается оптимальное соотношение между первым и вторым сечениями;
- соотношение между первым сечением и вторым сечением составляет от 0,35 до 0,45, предпочтительно 0,4;
- длина второго участка канала составляет от 0,5 до 1,5 миллиметра. Благодаря этому удается получить длину, достаточную для выпрямления линий потока, и достаточно малую для того, чтобы не возникало потери напора;
- сопло имеет основание, сконструированное с возможностью выполнения в нем, по меньшей мере, одного канала, с тем чтобы обеспечить удержание этого канала в устройстве инъекции.
Предметом изобретения является также устройство безыгольной инъекции, содержащее:
- газогенератор;
- поршень, расположенный с возможностью приведения его в действие газогенератором;
- резервуар, выполненный с возможностью заполнения его инъецируемой текучей средой, причем поршень выполнен с возможностью выталкивания текучей среды из резервуара;
- по меньшей мере, одно инъекционное сопло в соответствии с любым из вышеперечисленных признаков, имеющее жидкостную связь с резервуаром и выполненное с возможностью направления текучей среды за пределы устройства инъекции.
В соответствии с одним из признаков изобретения, резервуар и поршень расположены по оси инъекции.
В соответствии с одним из признаков изобретения, давление, оказываемое газогенератором, составляет от 100 до 300 бар.
В соответствии с одним из примеров осуществления, текучая среда, содержащаяся в резервуаре, представляет собой активное вещество, выбираемое из группы, включающей в себя следующие активные вещества:
- метотрексат,
- адреналин,
- суматриптан,
- гидрокортизон,
- налоксон,
- мидазолам,
- апоморфин,
- этилнатрексона бромид,
- фитоменадион,
- хлорпромазина гидрохлорид,
- зуклопентиксола ацетат,
- данапароид натрий,
- эноксапарин натрий,
- эстрадиола ципионат,
- медоксипрогестерона ацетат,
- медропарин кальций,
- метилпреднизолона ацетат,
- гепарин кальций,
- тербулин.
Остальные признаки и преимущества изобретения понятны из нижеследующего подробного описания, приведенного со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
- фиг. 1 представляет собой вид в аксонометрии с пространственным разделением деталей, который иллюстрирует устройство безыгольной инъекции;
- фиг. 2 представляет собой подробный вид в аксонометрии, иллюстрирующий инъекционное сопло по фиг. 1 с выходными каналами согласно изобретению;
- фиг. 3 представляет собой вид устройства инъекции в поперечном осевом разрезе;
- фиг. 4 иллюстрирует бутылкообразный профиль выходного канала, известный из предшествующего уровня техники;
- фиг. 5 иллюстрирует профиль выходного канала согласно изобретению.
Для лучшего понимания текста описания и формулы изобретения применительно к приводимой на чертежах трехмерной системе координат L, V, T приняты такие определения, как «продольный», «вертикальный» и «поперечный», не имеющие ограничительного характера.
Следует отметить, что в настоящей заявке определения «расположенный выше по потоку» и «расположенный ниже по потоку» следует понимать как относящиеся к циркуляции активного вещества в устройстве инъекции в направлении инъекции.
Кроме того, в настоящей заявке слова «верх», «низ», «верхний», «нижний», «горизонтальный», «вертикальный» и их производные относятся к положению или ориентации элемента или компонента, причем эти положение или ориентация рассматриваются применительно к ориентации устройства на фиг. 1-6 без учета силы тяжести.
На фиг. 1 представлено устройство 10 безыгольной инъекции (или безыгольный шприц), имеющее корпус 12 U-образной формы, в котором размещены расположенные друг за другом ударное устройство 14, запал 16 и пиротехнический заряд 18, причем эти три узла образуют собой газогенератор 20, а также расширительная камера 22, резервуар 24 с текучей средой, включающей в себя активное вещество 26, и инъекционная система 28.
Газогенератор 20 является первым линейным узлом корпуса 12, который располагается в осевом направлении вдоль первой вертикальной оси А, а резервуар 24 с жидким активным веществом 26 и инъекционная система 28 образуют второй линейный узел корпуса 12, располагающийся в осевом направлении вдоль второй вертикальной оси В инъекции.
Эти два узла соединены друг с другом с помощью расширительной камеры 22, ось которой перпендикулярна к осям А, В узлов.
Резервуар 24 образован стеклянной трубкой 30, закрытой расположенной выше по потоку заглушкой-поршнем 32 и расположенной ниже по потоку заглушкой-поршнем 34, между которыми находится жидкое активное вещество 27. Указанные заглушки-поршни выполнены из упруго деформируемого материала на основе эластомера.
Резервуар 24 вставлен в корпус 12 и заблокирован в вертикальном положении с одной его стороны, в его расположенной выше по потоку части, корпусом 12 с помощью цилиндрической детали 36 из гибкого материала типа резины, в которой выполнено отверстие, выходящее в упругий кармашек 37. Этот упругий кармашек имеет сообщение по текучей среде с расширительной камерой, при этом предусмотрена возможность попадания газа в кармашек, который при этом расширяется под действием упругих сил,  обеспечивает смещение заглушки-поршня 32, расположенной выше по потоку. Таким образом, контакта газа с активным веществом не происходит. Вертикальная блокировка резервуара 24 с другой его стороны, в его части, расположенной ниже по потоку, обеспечивается инъекционным соплом 38.
Сопло 38, которое более подробно показано на фиг. 2 и 4, имеет по оси В инъекции цилиндрическую форму, ограничиваемую периферийной цилиндрической поверхностью 40 с резьбой, причем резьба выполнена с возможностью взаимодействия с ответной внутренней резьбой, образуемой на внутренней стенке расположенного ниже по потоку конца корпуса 12.
Кроме того, в сопле 38 имеется от одного до трех каналов 42, которые параллельны оси В инъекции и выполнены в основании 39.
Как видно на фиг. 3, корпус 12 охватывается полым кожухом 46, который ограничивает собой нижнее отверстие, закрываемое горизонтальной подушкой 48, служащей днищем кожуха.
Подушка 48 ограничивает кольцевой проход 50 вокруг оси В инъекции, выполненный таким образом, чтобы через него могли проходить инъекционное сопло 38 и расположенный ниже по потоку конец корпуса 12, для чего сопло 38 снабжено нижним участком 52, выступающим из кожуха 46 в направлении по вертикали вниз.
Кроме того, устройство 10 инъекции снабжено пробкой 54, которая ограничена по вертикали разомкнутой верхней поверхностью 56, опирающейся на подушку 48, и нижней замкнутой поверхностью 58, которая является в целом плоской.
Пробка 54 ограничивает собой в целом трубчатое гнездо, располагающееся в осевом направлении вдоль оси В инъекции и выходящее на нижнюю поверхность 58 пробки 54 с формированием при этом кольцевого прохода 60, закрываемого съемным нижним диском 62.
Нижний диск 62 имеет шесть прижимных лапок 64, которые отходят в осевом направлении параллельно оси В инъекции от верхней поверхности 66 диска 62.
Кроме того, для обеспечения крепления диска 62 на пробке 64 этот диск 64 снабжен четырьмя упруго деформируемыми зубцами 68, каждый из которых может взаимодействовать с внутренней кольцевой канавкой 70, образуемой пробкой 54.
В соответствии с одним из признаков, пробка 54 установлена с возможностью поворота вокруг оси В инъекции из закрытого положения, в котором пробка 54 располагается на линии продолжения кожуха 46, вследствие чего пробка 54 и кожух 46 образуют собой гладкую однородную оболочку, в открытое положение, в котором пробка 53 повернута на угол порядка 60 градусов вокруг оси В инъекции.
Будучи в закрытом положении, пробка 54 фиксируется на остальной части устройства 10 инъекции. И наоборот, в открытом положении эта пробка 54 может быть снята с остальной части устройства 10 инъекции с обеспечением при этом доступа к соплу 38 и возможности выполнения инъекции.
Для этого устройство 10 инъекции снабжено первым фиксирующим средством байонетного типа, которое обеспечивает фиксацию пробки 54 на корпусе 12 устройства 10 в процессе перевода пробки 54 из открытого положения в закрытое и обратно.
Как показано на фиг. 5, выходные каналы 42 имеют первый участок 90 канала с первым сечением 91 и второй участок 92 канала со вторым сечением 93. Первое сечение 91 больше второго сечения 93. Кроме того, каналы 42 имеют соединительный участок 94 между первым участком 90 канала и вторым участком 92 канала. Этот соединительный участок 94 канала может быть, по существу, поперечным, то есть с наклоном относительно оси В инъекции под углом от 70° до 90°, предпочтительно от 80° до 90°, а предпочтительнее перпендикулярно к оси В инъекции.
В результате оптимизируется длина когерентности струи активного вещества. Это связано с тем, что линии потока ориентированы таким образом, что они  оказываются, по существу, параллельными друг другу на более значительном расстоянии, что позволяет добиться лучшего проникновения и распространения вещества по тканям человеческого организма. Скорость перемещения активного вещества на выходе превышает практически таковую при использовании бутылкообразной формы, представленной на фиг. 4, при том же давлении. И действительно, ведь при использовании бутылкообразной формы удается, как правило, снизить потери напора и, следовательно, оптимизировать скорость текучей среды. Уменьшаются также последствия производственных дефектов. Кроме того, выполнение соединительного участка 94 с сильным наклоном относительно оси В инъекции менее затруднительно и обходится дешевле.
Таким образом, удается добиться лучших характеристик струи на выходе из инъекционного сопла с давлением, создаваемым таким же газогенератором, либо сохранить те же характеристики, уменьшив создаваемое газогенератором давление и тем самым получить экономию энергии.
Соединительный участок 94 образует собой заплечик между первым участком 90 канала и вторым участком 92 канала. Такой заплечик менее чувствителен к производственным дефектам по сравнению с бутылкообразной формой.
Диаметр первого сечения 91 составляет от 0,8 до 1 миллиметра, предпочтительно 1 мм. Такой диаметр первого сечения 91 обеспечивает надежное функционирование устройства 10 инъекции и одновременно уменьшение его габаритов в устройстве 10 инъекции.
Диаметр второго сечения 93 составляет от 0,3 до 0,45 миллиметра, предпочтительно 0,4 миллиметра. Благодаря этому достигается оптимальное соотношение между первым сечением 91 и вторым сечением 93.
Длина второго участка канала 92 составляет от 0,5 до 1,5 миллиметра. Благодаря этому удается получить длину, достаточную для выпрямления линий потока текучей среды, и достаточно малую для того, чтобы не возникало потери напора.
Каналы 42 выполняются, например, из поликарбоната.
Если говорить о работе устройства 10 инъекции, которая кратко описывается ниже, то она аналогична работе устройства, раскрытого в документе FR-A-2815544.
Для разблокирования устройства 10 инъекции пользователь вынимает пробку 54, поворачивая ее в том или ином направлении, приставляет свободный конец сопла 38 к коже проходящего лечение пациента и, нажимая пальцем на кожух 46, вдавливает его таким образом, чтобы он совершал скользящее перемещение вдоль корпуса 12 до включения газогенератора 120. Оказываемое газогенератором 120 давление составляет от 100 до 300 бар.
Генерируемые при этом газы заполняют расширительную камеру 22 и по достижении достаточного давления давят на столб жидкости, создаваемый двумя заглушками-поршнями 32, 34 и на жидкое активное вещество 26, при этом указанное жидкое активное вещество 26 выталкивается соплами 42.
Настоящее изобретение было описано выше лишь в качестве примера, не имеющего ограничительного характера.