JPH10504214A - 粒子供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 針無し注射器は超大気圧でガスおよび治療剤からなる粒子を収容する密封室が上流端に接続される細長いノズルからなり、ガスおよびそれにより運ばれる粒子が超音速でノズルを通って流れるようにそれらを解放するために室からの出口を開放するための手段がある。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子供給装置 本出願人の以前の出願である国際特許出願ＷＯ９４／２４２６３において、無 傷の皮膚へ制御された投与量において少量の薬物含有粒子を発射するか、または 生体細胞へ遺伝学的な物質を供給する、針無し注射器を利用する非侵入投薬シス テムを開示している。以前の出願に記載された注射器は細長い管状ノズルと、該 ノズルの上流端に隣接してノズルを通る通路を最初閉止する破壊可能な膜体と、 膜体に隣接して置かれる治療剤、特に粉末治療剤からなる粒子と、および膜体を 破裂させかつノズルを通って粒子がそれに運ばれる超音波ガス流を発生するのに 十分なガス圧力を膜体の上流側に印加するための付勢手段とから構成される。 好ましくは喉部を通って筒状のまたは、好ましくは拡張形状の下流部分に至る 収束形状の上流部分を有するノズルに対して、ジオメトリおよびマッハ数の適切 な選択を与えることにより、粒子がそれらが運ばれる推進ガスの速度に近い速度 で動く、ノズルを通る超音速２相流で擬似安定状態を提供することができた。そ の結果として、粒子の大きな比率が擬似安定流れ状態下で目標に到達し、且つ小 さい比率のみが遷移流れに供給されかつ接触面に運ばれる。これは制御および増 加された皮膚または他の目標貫通の双方においてかなりの利益を導き、且つかか る遷移現象に驚いている。ガス／薬物噴流の高速写真は擬似安定流れ状態を確認 している。代表的な噴流の写真は噴流を通して薬物粒子のかなり均一な分布で、 １．５ミリ秒間持続する噴流を示す。噴流が持続する時間の長さから噴流の有効 長さかつそれゆえその容量を計算することができる。このことから、薬物粒子が 皮膚面に連続流れにおいて到達し、かつ平均連続粒子で皮膚への損傷および外傷 を減少して、以前の粒子と同一の孔に通ると結論することが判る。この理解は薬 物が缶中の駆動ガスと好都合に混合されるという高い評価を導きだしている。薬 物供給装置はかなり簡単化され得る。というのも、その場合に破壊可能な膜体が 、多くの場合に、必要とされるとは限らないからである。今や室からの出口はガ スを解放するための弁または他の手段を介してノズルに直接導くことが可能であ る。これが出願人の技術を、粒子を加速するために衝撃波の衝突に依存するヨー ロツパ特許出願ＥＰＡ−０５３５００５のごとき他の従来技術から区別し、その 一方で、出願人の技術は粒子をガス流れ中で加速する。 本発明によれば、針無し注射器はその上流端に超大気圧でガスおよび治療剤か らなる粒子を収容する密封室が設けられる細長いノズルとして構成され、ガスお よびそれにより運ばれる粒子が超音速でノズルを通って流れるようにそれらを解 放するために、室からの出口を解放するための手段がある。高圧ガスを収容する 室内の粒子の位置は注射器の構造および組立をかなり簡単化する。 室からの出口は、貫通可能な膜体または相対的に注射器の２つの部分の運動に よるような、手動操作により貫通されるかまたは開放される、ばね負荷のボール 弁のごとき、弁を組み込むことができる。 室は粒子の単一投与量かつそれゆえ単一シヨツトに十分なガスを収容し得る。 代替的に、室からの出口は一連の投与量の治療剤を供給するために連続回数開閉 され得る弁を組み込むことも可能である。弁が開放される時間は例えば、ソレノ イドまたはステツピングモータを包含する制御手段によって自動的に制御される ことができ、弁は室内の連続して減少する圧力にも拘わらず等しい投与量の治療 剤を供給するために連続してより長い期間開放されている。その場合に、理解さ れることは、ガス缶内に薬物を配置し、粉末薬物の均一な混合および懸濁液を作 りそして缶の出口に迅速開放計量弁を使用することにより、多重シヨツト注射器 が作られ、ユニットよりむしろ、薬物の無限に変化し得る投与量を分配するとい うことである。時限装置と計量弁を組み合わせることにより、各シヨツトごとに 弁が開放される時間の存続が制御され得る。タイマは所望の薬物投与量、容器内 のガス圧力および薬物濃度（その両方が各シヨツトにより減少する）を考慮に入 れるために調整され得る。容器内の薬物質量およびガス圧力の初期値が知られて いるならば、その場合に各連続するシヨツトの所定の存続時間は、例えばマイク ロプロセツサにより計算されることができ、且つしたがってタイマが調整される 。 代替的に、実際の投与量が重要でないとき、例えば治療剤が鎮痛薬であるとき 、弁は手で開閉され得る。制御の程度はその場合に弁とノズルとの間の破壊可能 な膜体によつて設けられることができ、弁は膜体を横切る圧力が破壊すべき膜体 に対して十分に強められるまで膜体の上流の破壊室へ十分なガスおよび粒子を解 放すべく開かれ、その後ガス内で運ばれる粒子は破壊室からノズルを通って目標 へ自由に流れる。作業者は膜体の破裂を聞くと直ぐに、例えば、ばね圧力に抗し て開いた弁を保持するトリガを解放することにより、弁を再び閉止する。 圧力下のガスおよび粒子を収容する密封室は、使用時に、管状ノズル、かつ多 分またダイアフラム貫通または弁開放装置を組み込んでいる注射器の他の部分と は、一体にされるべき別個のユニツトとして供給され得る。 ガス圧が破壊可能な膜体を破裂させるのに使用された、以前の注射器の持つ僅 かな欠点は、完全に規定された粒子の投与量が破裂した膜体の残物の近傍に残る ことなしに、ガス流中に供給されることを保証することの難しさであつた。新規 の注射器によれば、この欠点は粒子が室内の１またはそれ以上の開放端通路内に 置かれ、かつ出口の開放および圧縮ガスの解放時、このガスの少なくとも幾らか が１または複数の通路を通って進み、かつしたがって、１または複数の通路内に 実質上すべての粒子を運ぶ場合に克服され得る。最初重力により、または静電的 に、または圧力の解放により破壊されるまで通路の端部を閉止する弱い膜体によ って粒子は通路内に保持され得る。他の解決は薬物の粒子を攪拌されるとき数秒 間ガス中に懸濁されて残るように小さいが皮膚細胞に入らずかつ生物学的利用能 を減少しないように十分に大きくすることを含む。これに反して、薬物粒子は過 剰な細胞空間を占有しかつそれゆえ系統的な循環に容易に拡散する。粒子直径は １０〜２０μｍの間の好ましい。ボールベアリングが、発射以前の、揺動時の薬 物の均一な分布を助けるためにガス缶内部に配置され得る。 薬物噴流および目標面へのその到達の研究は噴流の寸法が重要でありかつ目標 皮膚の薬物／単位容量の濃度に影響を及ぼすという理解をさらに導いた。駆動ガ スの容量を増加することにより噴流の持続時間を長くしかつ皮膚に実行し得る薬 物濃度の限定を受けて、供給され得る薬物の投与量を増加することができる。付 与された濃度に関して、供給される投与量はまた目標皮膚区域を増加することに より増大され得る。これは、入口および出口直径の比を一定に保持しながら、ノ ズルの喉部の直径を増加することにより達成されることができる。目標直径はま た目標からノズル出口の空間距離を増加することにより増加され得る。 他の態様において、例えばノズルの下流端のスペーサ／サイレンサの使用、ノ ズルのジオメトリ、供給され得る粒子の型式、および使用されるべきガスの型式 および圧力において、以前の出願が参照される。 本発明にしたがって構成される注射器の幾つかの例が添付図面に略示される。 第１図は第１例の軸方向断面図； 第２図は第１例の側面図； 第３図および第４図は第１図および第２図に対応するが第２例を示す図； 第５図および第６図は第３図および第４図の部分を拡大して示す図； 第７図および第８図は第５図および第６図に対応するが第３例を示す図； 第９図および第１０図は第１図および第２図に対応するが第３例を示す図； 第１１図は缶の概略軸方向図； 第１２図は第１１図のＸＩＩ−ＸＩＩで取られた断面図； 第１３図は他の例の分解図； 第１４図は第１３図の部分の拡大図；そして 第１５図はさらに他の例の図である。 第１図および第２図に示される注射器は、下方バレル部分１５を介してネジ山 によりスペーサ１７およびサイレンサ１８と連係するノズル１６に結合される上 方バレル部分１３を有し、且つ密封容器または室１４を収容することにおいて、 以前の出願ＷＯ９４／２４２６３の第１図〜第３図に示された注射器とほとんど 同一である。室１４の底部の出口１９はボタン２２によつて押し下げ可能である プランジヤ２１の端部で弁要素２０によって閉止される。注射器は、ノズル１６ の頂部の上流端で、治療剤からなる粒子がそれらの間で隔離される２枚の破壊可 能な膜体からなるカプセルを持たない構成において、以前の出願の注射器と異な る。代わりに、これらの粒子２３は室１４内に置かれる。粒子が供給されるよう になるとき、ボタン２２が押し下げられそれにより要素２０の密封支持部分を出 口１９から下方に動かし、且つ室１４内の圧縮ガスおよび粒子を解放して超音速 でノズル１６を通ってスペーサ１７を超えて位置決めされた目標に流す。 第３図ないし第６図に示される注射器は室１４が第１例の上方バレル部分１３ に対応するスリーブ２５内で摺動可能である容器２４内に設けられることにより 第１図および第２図に示した注射器と異なる。出口１９Ａは螺旋コイル圧縮ばね ２８により座２７上に押圧されるボール閉止要素からなる弁により閉止される。 下方バレル部分１５Ａ内には出口１９Ａに入ることができる上方に突出する差し 込み部２９が設けられ、そして容器２４の上方端が上方バレル部分２５に下方に 押されるとき、ボール閉止要素をその座から移動しかつ室１４内に収容されるガ スおよび粒子の急激な解放を許容する。弁は、多重シヨツト使用のために、缶上 に圧力を解放することにより、再び閉止され得る。 第７図および第８図に示される変形例は親指片２８がバレル部分の開口３０に 係合する親指片の耳片によつてバレル部分２５の頂部に枢動可能に取り付けられ ることのみによつて第３図〜第６図の例の変形例と異なる。親指片の押し下げは バレル部分２５内で球状部２４を下方に強制しかつ室１４内の高い圧力に抗して ボール閉止要素の運動を容易にする機械的な利点を備える。 第９図および第１０図はボール弁を開放するために缶２４を下方に強制する代 替の方法を示す。この例において筒状覆い３１が缶２４上にすべり落とされそし てその下方端３２は下方バレル部分１５Ａ上を摺動する。覆い３１の閉止上方端 上の下向圧力は弁を開放すべく缶２４を下方に強制する。 注射器の圧力収容部分は通常金属から作られるが、また、ポリカーボネートの ごとき、堅固なエンジニアリングプラスチツク材料から作られ得る。かかるプラ スチツク材料から作られた缶２４Ａは第１１図および第１２図に示される。缶の 本体は共に溶融または溶接される２つの部分３３および３４で作られる。缶は多 数の平行筒状通路３６からなるインサート３５を収容する。組立時、缶は高圧ガ スで満たされかつ治療剤からなる粒子は通路３６内に置かれる。缶の出口３７は 以前の例におけるようなボール弁を備えるか、または缶が針に対して動かされる とき、内部のガス圧を収容するのに十分に強くかつ中空であるかも知れない針に より容易に破られ得る貫通可能なダイアフラムによつて閉止され得る。 第１３図および第１４図は、金属ボールのごとき攪拌機とともに、圧縮ガスお よび治療剤からなる粒子を収容する缶３８からなる多重投与注射器を示す。放出 する前に、缶は粒子がガス中に懸濁されかつそれが解放されるときガスにより運 ばれるように揺動される。 缶の蓋に螺入されるのはそれが開口する缶３８内に下方に至る下側通路４１、 および破壊可能な膜体４６によつて分離される破壊室４４およびノズル４５から なるノズル構体４３が螺入される上側通路４２を有する弁室を含む弁ハウジング ３９である。プランジヤ４７が弁室４０内に延びかつＯ−密封リング４８を支持 する。プランジヤはリング４８が下側通路４１の上方にあるように螺旋コイル圧 縮ばね４９により上方に押圧される。プランジヤ４７が、弁ハウジング３９に対 して枢動される、Ｌ−形状レバー５０の下向移動によつて、ばねの作用に抗して 押し下げられるとき、リング４８は通路４１の下にに進み、缶３８からかつ破裂 室４４への搬送ガス中の粒子の懸濁液の逃げ出しを許容する。室４４中の圧力が 十分に強められるとき、膜体４６が破裂しかつ超音速ガス流中で運ばれた粒子が ノズル４５を通って排出される。レバー５０は使用者の手の掌内に缶３８を握り 、かつ親指でレバーの自由端を押し下げることにより便利に操作される。使用者 が膜体の爆発を聞くと直ぐに、レバー５０は解放されることができ、その結果プ ランジヤ４７がばね４９の作用により上昇され、膜体４６が、例えば、ノズル４ ５を破裂室４４を含む構体の部分から螺合解除することにより、交換される必要 がある前に、次のシヨツトに備えて弁を効果的に再び閉止する。 第１５図に示した装置はガスおよび粒子の缶３８が、圧力調整器５１および圧 力指示器５２、および弁５３を含んでいる、堅固または柔軟にし得る配管５０を 介してノズル４５に接続されることにより第１３図および第１４図の装置と異な る。弁は、連結体５６によつて制御装置５４に接続される、マイクロプロセツサ ５５の制御によりソレノイドまたはステツピングモータ５４によつて制御される 迅速作用弁である。この例において弁５３はマイクロプロセツサ５５のタイミン グプログラムにしたがつて、所定投与量をノズル４５を排出させるために予め定 めた時間開放される。マイクロプロセツサは所定投与量だけでなく缶３８中の初 期圧力および治療剤からなる粒子の濃度に関してプログラムされれ、その結果所 定投与量が缶３８中で減少する圧力に関係なく繰り返され得る。 代表的には、図示例の各々において、室１４内に設けられた圧力は４０〜８０ バール程度の圧力でヘリウムであつても良い。ノズルは、５０〜１００の間、好 ましくは６０ｍｍの長さ、そして１〜１０の間、好ましくは１．５〜５ｍｍの間 の喉部直径を有する、収束／拡散または収束／筒状形状からなることができる。 適切なガス圧により、１０〜４０μｍの直径を有する粒子がマツハ１〜３の速度 にノズルを通って加速される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ドレイソン，ポール・ルド イギリス国 オー・エックス８ ５アー ル・エヌ、オックスフォードシャイア、オ ールド・ミンスター・ラヴェル、ブリッ ヂ・コテッヂ（番地なし) (72)発明者 グリーンフォード，ジョン・クリストファ ー イギリス国 オー・エックス14 １ディ ー・エフ、オックスフォードシャイア、ア ビングドン、パーク・クレセント 11 (72)発明者 ポーター，チャールズ・デヴィッド・オギ ルヴィ イギリス国 シー・ビー４ １エヌ・ピ ー、ケンブリッヂ、グレイリング・クロー ズ 12 (72)発明者 ソフィア，デヴィド・フランシス イギリス国 オー・エックス８ ５エス・ エッチ、オックスフォードシャイア、ウイ トニイ、ハイリー・ロード 78

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．針無し注射器であって、 大気圧を超える気圧のガスと治療剤からなる粒子とを収容する密封室（１４， ３８）が上流端に接続される細長いノズル（１６，４５）が備えられ、該ガスお よびそれにより運ばれる粒子が超音速でノズルを経て流れて解放されるために前 記室からの出口（１９）を解放する手段（２０，２６，４７，５３）が備えられ ていることを特徴とする針無し注射器。 ２．前記室からの出口は、手動操作により、それぞれ貫通されるかまたは開放 されるように配置される貫通可能な膜体または弁を組み込むことを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の針無し注射器。 ３．手動操作は注射器の２つの部分の相対的な運動を含むことを特徴とする請 求の範囲第２項に記載の針無し注射器。 ４．前記室からの前記出口が、治療剤の一連の投与量を供給するために、連続 回数開閉され得る弁を組み込むことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の針無 し注射器。 ５．前記弁が開放される時間は制御手段によって自動的に制御され、そして前 記弁は前記室内の連続して減少する圧力にも拘わらず等しいかつ選択された投与 量の治療剤を供給するために連続してより長い期間開放されることを特徴とする 請求の範囲第４項に記載の針無し注射器。 ６．前記制御手段がソレノイドまたはステツピングモータであることを特徴と する請求の範囲第４項または第５項に記載の針無し注射器。 ７．前記密封された室が１またはそれ以上の開放端通路を含みかつ前記出口の 開放および圧縮ガスの解放時、このガスの少なくとも幾らかが１または複数の通 路を通って進みかつ前記通路内に粒子を運ぶように配置されることを特徴とする 請求の範囲前項いずれか１項に記載の針無し注射器。