專利名稱：具有一個或多個高速驅動針用來發送物質的器械的制作方法
技術領域：
本發明涉及用來將物質如藥劑、疫苗、熒光或磁性材料和染料發送到一個表面如人類、動物的皮膚或其他有機體內的器械的改進。發送的物質例如可以是溶液、微粒、流體或膏。
過去曾提出過很多這類器械。簡單的皮下注射器是人們最熟悉的，但其他機械裝置如手工操作的標準紋身機也是大家知道的。
為了改進物質的注射，機械驅動的針還在使用。美國專利5401242、5054339、4671277曾公開能將物質如藥劑、疫苗、染料等注射到皮膚內的機械操作系統。這種系統的一個問題是它們的使用能對被它們施加的人或動物造成相當大的疼痛，在極端的情況下如在使用紋身機的情況下能將皮膚損害到這樣程度致使要好幾天才能恢復。這最后一點曾阻止紋身機被用來發送藥劑。
美國專利5681283曾公開可使用一種系統用彈性帶以較高的速度將針注射到皮膚內，希望使注射沒有疼痛。
美國專利5564436曾公開一種氣動操作的、具有多個管心針的自動旋轉盒用較高的速度來減輕針刺入時的疼痛。
許多器械都有這樣的缺點，即它們不能準確地分配物質的數量，特別是當需要小體積或多次用量時，并且它們不能可靠地將物質發送到所需的深度。
而且這些器械通常難以被不熟練的操作者使用并且不適宜自己投藥使用。另外，這些器械通常不能在發送物質時可靠地保證沒有物質遺留在皮膚表面上，這意味著它們通常不能被用來發送寶貴的或有潛在毒性的物質。
而且這些器械使用的針的加速和速度不足以使針刺入時沒有疼痛和出血。
而且這些器械在刺穿皮膚時往往允許針在側向或橫向作明顯的運動，這會造成額外的創傷，當加速和速度增加時這一點更為顯著。
而且這些器械要求針具有切削刃，在作用上基本為切割而不是分開，這會造成組織的損傷、出血、瘀傷等。
本發明的目的是要解決上述這些和其他一些問題。
按照本發明，所提供的用來將物質發送到一個表面如人類、動物的皮膚或其他有機物上的器械具有一個針；用來將物質供應到使用中的針的尖端的元件；及在使用時驅動針的元件，當針首次與皮膚接觸時使該針的速度達到1到100米/秒的范圍，為的是刺穿皮膚并將物質發送到其內。
當該針首次接觸皮膚時，驅動元件驅動該針的速度較好為5到50米/秒，更好為6到35米/秒。
本發明是以極高的速度驅動針，作為對比，標準的紋身機是以大約0.6米/秒的速度操作，而自動注射器或刺血針是以0.5到4米/秒的速度操作，曾經確定，在極高速度下物質接受人所經受的疼痛可大為減輕。雖然人們曾說過高速可減輕注射的疼痛，但本發明所用的極高速度以前還沒有人披露過。
曾經發現使用特高的速度如超過100米/秒會引起皮下出血并增加疼痛，令人非常驚奇的是，使用在本發明規定范圍內的速度卻可使疼痛較多地減輕。另外，使用特高速度需要較大能量，會增加安全問題并產生許多能擾人的噪聲，特別是在自我注射時，還能使設備增加許多磨損，增加以后失效的危險。
最好當針進入表面時，該針以最大速度或接近最大速度運動，然后被參與在驅動元件內的停止元件很快地停止，這樣還可有助于控制刺穿的深度。使用停止元件將針突然停止不僅能使注射更為有效，并且能在需要時以一個淺的深度將要被注射的物質注射到皮膚內。突然停止還有這樣的好處即被注射物質的動量能被用來幫助物質的注射。
針的驅動元件可包括一個或多個葉片彈簧和停止裝置、一個雙穩彈簧或膜片裝置。針的驅動元件可包括一個機械、液壓、氣動或電機械驅動的驅動機構。
注射具有各種不同型式，例如能驅動針通過皮膚將物質注射到皮下層內例如深度為10到12mm如同疫苗、胰島素等的注射，或者能更深地驅動針使它穿透肌肉作肌肉內的注射，或者能驅動針使它只是小距離進入皮膚內，本發明的器械能被用來做上述這些以及范圍廣泛的其他型式的注射。
用于某些注射時，最好有這樣的元件使它能夠連續、快速、一個接一個地進行一系列的注射，對于針的每一次刺穿，最好只有小量物質被注射，這樣要被注射的物質的總量便可分成一系列的小量注射，從而由于較深的針刺而會發生的皮下出血等的危險便可減少。這種針的注射頻率可達到每秒50次或更多，其時在針的驅動元件機構內須引入一個元件以資反復地將針驅動到皮膚內一個小距離。
針的直徑可在10到1000微米的范圍內或更大，并且可被這樣布置使它們能在每平方厘米上形成1到5000個孔。采用這樣的布置，針可被設計成能穿透一個10微米以上的深度，例如為30微米或以上，取決于要被發送的物質和物質被發送到的表面。該針可含有一個或多個邊緣，但最好基本上是不切削的、具有錐度而端頭倒有斜角或圓角的表面例如像一鉛筆的尖端那樣。
當需要用快速而連續的注射來將皮膚刺穿一個小距離時，驅動元件便可用電機驅動來產生快速而連續的小量注射。
當需要使注射在表面內刺穿一個受控制的深度時，較好的驅動元件用氣動操作并且具有一個滑塊安裝在管道內，當將一個氣動力施加在管道一端而產生一個空氣脈沖時，滑塊將被高速推動沿著管道下滑，撞擊在一個端件上，該端件可以是針的一部分或連接到針上。
最好滑塊能用減少管內壓力的辦法返回到其原來位置。這樣一系列脈沖式的沖擊便可施加在端件上而在各個脈沖之間滑塊可沿管道撤回。
被撞擊的端件可以是針的端頭，如果需要可合適地增強，或者它可以是一個端件或類似物連結在針的端頭上或形成其一部分。端件為了便于操作，通常有一個被撞擊的平端，但這點并不是關鍵。
氣動力可用一元件施加，該元件在管道內產生一個空氣脈沖，使滑塊以所需的速度沿著管道下滑，然后將壓力反轉，使滑塊被吸回沿著管道上滑。合用的元件包括手工操作的風箱、帶有彈簧返回的活塞或電機驅動的元件。風箱例如可為連接在管道上的密封橡膠室的形式。另一種操作元件是用鋼筆式注射器，該注射器可方便地被攜帶并在需要時使用。
如果需要快速的系列注射，其中針只是以小距離刺穿到皮膚內，那么可用電機驅動的元件來產生空氣脈沖并在隨后將壓力反轉。
在本發明的另一個實施例中，設有一個元件使針能夠以一步或多步被驅動到皮膚內，辦法是在針上施加打擊如同上面所說的那樣，使針在皮膚內穿透一個受控的距離，然后根據需要可任選地將另外的打擊施加在針上，如果需要可進一步將針驅動到皮膚內。
如果需要數次打擊，可以采用上述方法和/或也可有兩個或多個在管道內可滑動地安裝的滑塊，從而板可受到數次沖擊。
可任選地在針的周圍配裝一個導套以幫助針就位和定位并在注射時將它準確地保持在線上從而減少針被彎曲的危險。另外當針被抽出時導套能幫助保護針桿不讓它損傷并能用作深度控制。
在本發明的一個實施例中，要被注射的物質被存放在一個在液流上與針連通的儲器內并設有元件可單獨加速針而不加速儲器，這意味著只有較少的質量要被加速到所需的速度，因此較易得到這個速度并使針停止。針的加速度最好為1到20000g。
針和連結的運動零件的質量適宜為0.01到2.5克，較好為0.1到2克，最好為0.3到1克，這也意味著針和連接的構件具有較少的動能，這樣可減少皮下出血等危險。這一點不同于其他注射技術如同鎮靜標槍給動物注射，其時針刺透表面并形成其一部分或者剛性地被直接連接到含有要被注射的物質的室內。
針能與含有要被發送物質的注射器分開并與它鄰近，針的一端例如可用一個柔性管或針的一段卷繞的長度柔性地與注射器的端頭連接使針的快速運動不會因為將針連接到注射器上而受到阻攔。針被驅動元件驅動一直到它穿透到所需深度為止，然后操作注射器將含在其內的物質通過針注射到表面內。
在另一個實施例中，注射器有一活塞以正常方式操作而針通過注射器的端頭伸出，并有一延伸件通過活塞伸出，延伸件的端頭能被驅動元件打擊以致能將針驅動到一個表面內，在注射器和針之間設有連接元件，從而當活塞被壓下時注射器內的物質能流動通過針。在使用時該針被抵壓在表面，延伸件的端頭如上所述被打擊以資將針驅動到表面內，然后，當被驅動到所需深度時壓下活塞以資將注射器內的物質注射到表面內。
最好在針上施加一次或多次沖擊將針驅動到使用者的皮膚內使針到達所需的控制深度，然后將要發送的物質通過針發送，上述氣動驅動的方法特別適宜做這項工作。
曾經發現，采用本發明的器械使用的針至少對某些用途可用較鈍的頭，即具有倒圓的或圓錐形的尖端，并且沒有或較少有銳利的表面像通常的皮下注射器或刺血針用的針那樣，這個結構能夠較少地割破毛細管和出血。我們想這是由于較鈍的針，當以本發明的速度被驅動時壓迫皮膚的構件如毛細管、細胞等，使它們分開，而不是像用較銳利的針那樣將它們切割。這樣可減少疼痛和皮下出血以及可能形成的難看的纖維瘤等的危險和發生。對于某些人如血友病患者，這是一個很大的優點。
這個優點是驚人的，出乎人們意料之外。
對于經常要被注射的人如需定期注射胰島素的糖尿病患者，減少瘀傷、出血等也是一個很大的優點，這個實施例特別適用于這些人。
在注射后針可從表面內抽出，曾經發現，在至少某些用途中，針較慢的抽出能減少皮膚發生皮下出血的危險。
對于其他一些用途，較快地將針抽出是有利的，并且例如可用被壓縮的彈簧來完成。
曾經確定，采用本發明發送物質，極少有殘余物遺留在皮膚上。
能在本發明中使用的針具有一個尖銳的頂尖和保持物質的芯部，頂尖具有至少一個在其內制出的小孔，該至少一個小孔將針的芯部與針尖的外部連接起來并有一個比芯部小的橫截面面積，因此在使用時該針能被驅動到皮膚內以資將物質從芯部發送到皮膚，而在撤出時不會有小孔拉出皮膚/組織的現象。
而當所提供的針沒有一個具有這樣形狀、取向或位置的小孔時該針在撤走時會把皮膚拉起，但器械對皮膚的損害可顯著減少。另外，小孔的堵塞和由于皮膚微粒的抽出使物質供源受到的污染可顯著減少。
可設有多個小孔。
一個或多個小孔可具有圓形的橫截面，或者可具有一個槽或十字形的橫截面。
為了提供供應物質的芯部可將針制成空心并且最好該針的孔是在凹腔內使該針小孔的邊不會摳壓在皮膚上。或者該針可由一實心尖銳件制成。針最好可滑動地保持在一個殼體內，殼體可形成芯部。采用后一種設置，一個或多個小孔可設在尖銳件內、設在尖銳件和殼體之間、或兩者的組合。在實心針的情況下，凹槽可形成芯部。
如果針由中心的尖銳件和周圍的殼體組成，殼體可這樣布置在針的周圍使它不能在側向活動。這樣來減少對皮膚的損害。在使用后殼體還能用保護針桿不使它受傷。
采用這種設置，殼體可斜置借以控制針對皮膚的進入角，或者可這樣設置使進入角能被手動或自動控制、一個或多個針在插入之前可保持在一個放置或連接在皮膚鄰近的柔性墊上；該柔性墊可包括一個在液流上與皮膚內的一個或多個保持物質的芯部或小孔連通的物質儲器。當針刺穿墊內的儲器然后進入皮膚內時能使墊內的物質注射到皮膚內。
針可用上面說過的器械撞擊造成很快的加速來疼痛較少地刺穿皮膚。
按照本發明在另一方面提供的將物質發送到人類、動物的皮膚或其他有機體內的裝置具有一個針；一個環繞該針用來在使用時保持要被發送的物質的室；和一個形成室的一個壁的膜片，針和膜片的相對位置被這樣設置，使在使用時針能被驅動通過膜片進出皮膚從而發送物質。
針可具有上面說過的任何一種外形。膜片可由人造橡膠如硅酮橡膠制成。
針可用上面說過的那種高速驅動機構驅動通過膜片。或者針可用使用者產生的力驅動通過膜片。在使用時膜片可被設置連接到皮膚上。
設置部分由膜片形成的室可使物質保證無菌并使用前不與環境接觸。另外，采用膜片可在針的使用前后防止針桿受傷，還可將物質的泄漏減少到最小限度。
采用上述任何一種設置都可設有用來檢測皮膚被針刺穿深度的元件，根據檢測結果，刺穿深度能由使用者控制或自動控制。刺穿深度可這樣檢測，將一電壓施加在其上，測量造成的在兩針之間或一針、皮膚與設在皮膚上的檢測點之間通過皮膚的電流。
下面用不起限制作用的例子來說明本發明。例1單針刺穿用一個管子和氣動的驅動機構以0.4g的加速度將一個滑塊加速到5-15米/秒的速度。撞擊一個在皮膚附近的、重為0.2克的28號線規的針組件的倒圓的頂尖。該針在頂尖附近含有一個側孔并被沒有疼痛地驅動到手臂的皮膚內10mm，能將少量無菌鹽水注射到皮膚內，抽出時沒有留下血或瘀傷。
作為對比，用一個注射器試驗，以4米/秒的速度將一29號線規的、頂尖倒斜的無菌針撞擊到手臂的皮膚內，深為11mm。有明顯的疼痛，在將針抽出后有一些出血并在刺穿點周圍有瘀傷，歷時5天才消失。例2多次淺的微注射重為0.9克的穿梭具有一個在下面的圖中說明的設在微注射器上的帶頂尖小孔的針，所含染料被加速到5到15米/秒。針刺在一男性志愿者的手臂的皮膚上進行。該針在端頭擋止塊上快速停止之前穿透0.3mm。流體的動量和微注射器內的活塞造成一個短暫的壓力脈沖將少量的染料注射到皮膚內。這個循環快速連續地重復好幾次，注射是無痛的并且沒有出血。
現在結合
本發明的另外一些例子。
圖1A和1B為本發明第一個例子的概略圖示；圖2A到2D為本發明第二個例子的概略的側剖視圖；圖3A和3B為本發明第二個例子的另外一些概略的側剖視圖；圖4A和4B為本發明第三個例子的概略的側剖視圖；圖5為本發明第四個例子的概略的側剖視圖；圖6A和6B為本發明第五個例子的概略的側剖視圖；圖7為本發明第六個例子的視圖；圖8為本發明第七個例子的視圖；圖9為一圖解示出被本發明的一個例子中被驅動的針的速度對時間的關系。
參閱圖1A，本發明的第一個例子有一針1連結在一個驅動機構2上。該驅動機構具有一個杠桿3和彈簧4。在本例中，彈簧4為一葉片彈簧，但有20種彈簧布置可供替代。彈簧4被連結到一個磁力驅動件5上。磁力驅動件5可用彈簧7和螺線管8的組合環繞樞軸b左右轉動。使用時，驅動件5被螺線管8產生的磁場驅動使它與杠桿3接合，然后磁場被彈簧7內產生的力切斷使驅動件5被拉上與杠桿3脫離接合。這樣驅動件5便可以脈沖方式被驅動與杠桿3接合和脫離接合。驅動件5與杠桿3的接合推動桿1的頂尖進入到皮膚10內并對皮膚注射物質。
杠桿3的作用是在驅動件5給出的驅動速度下增加針的運動速度。
彈簧4可進一步增加針的速度。在使用時，針1被驅動以高速進出皮膚，物質(未示出)可以是液體的或微粒的以下面說明的那種方式或另一種人們熟知的方式被提供到針1的頂尖9上。抽出針時會在針離開時形成的孔內造成一個真空，將物質吸引到產生的孔內。這種布置的優點是不需用泵來將物質供應到針尖上。
圖9示出本發明一個例子的示范的速度分布圖。
從圖9可以看到，針在起始時被加速到一個高速度以資進行皮膚刺穿。在A點針撞擊到皮膚上，在B點針撞擊在端頭擋止塊上，因此使針迅速減速。在撤出時(點C)有一個初始的高加速度來抵消其與皮膚的有限的摩擦力，并且為了保證對皮膚最小損害。隨后接著一段相態D以資保證最佳的物質發送。應該注意到這個循環是不對稱的，但這并不緊要。在某些實施例中，物質是在外部壓力例如來自注射器的壓力下注射的，抽出的加速度應發生在物質注射相態D之后。在某些實施例中，加速度C為一低得多的加速度。
圖1B為一概略圖，其中與圖1A相當的零件采用相同的標號。在這配置中，電機和凸輪的配置作用在葉片彈簧4上借以產生針1的往復運動。
采用圖1A和1B的配置，驅動機構都被這樣設置使驅向皮膚10的針的速度至少為1米/秒，最好還要高得多，這樣物質接受者所感到的疼痛便可減少。而且抽出也被控制，如上所述以便使物質的注射優化。
圖2A到2D示出各種針的配置，這些配置可被用于圖1A和1B的例子中，或者可被用于較傳統的針驅動器械中。
參閱圖2A，針1有一尖銳的頂尖和空心的構造。在尖銳的頂尖20內制有一個小孔21，該小孔在圖2A中為一槽，在圖2B和2C中為十字形。在圖2A到2C的每一個例子中，小孔21都是從針的芯部通往外部。使用時，針1的頂尖20被驅動到皮膚內，而在針1抽出時，在頂尖20所造成的小孔內造成部分真空，針1就把芯部內的物質22引出到皮膚內。在圖2A到2D示出的所有小孔21的設計有一個重要的特點，那就是所有小孔都足夠小以致在針1進入到皮膚內時不會通過它們拉動皮膚的芯部，而在撤走時也不會拉出皮膚，在拔出的過程中只是允許物質22的流15流入。
圖2D所示為采用多個小孔的例子，這些小孔可以是圓形或槽狀。
在任一圖內所示的針都可用任何一種公知的成形、車削、激光機加工或模壓技術制造。針的直徑可在10到1000微米的范圍內并可這樣布置使每平方厘米能制出1到5000個孔。在這樣布置的情況下，針可被設計成可穿透一個10微米以上的深度例如30微米及以上，取決于要被注射的物質和輸入物質的表面。
圖3A和3B為可替代圖2A到2B所示配置的例子。在這些例子中，針1具有一個殼體30，其內保持著要被發送的物質22。有一具有尖銳頂尖20的針件31可滑動地被保持在殼體30內。針件31以與以前例子相同的方式被驅動并在其內制有小孔。這個例子的操作方式與圖2A到2D的例子相似，即物質22是在針抽出時被吸引到皮膚10內的。
圖4A和4B示出本發明的另一個例子。參閱圖4A，以與以前例子相同的方式驅動的針1被一隔板40保持在一個含有要被發送到皮膚10內的物質的殼體30內，在使用時，隔板40與皮膚的表面接合。隔板40最后為一彈性體如硅酮橡膠。如從圖4B可看到，使用時針1通過隔板40被驅動到皮膚10內。如同以前的例子一樣，抽出針1時在針1產生的孔內會造成部分真空，將物質22吸引到皮膚10內。因為隔板40為一彈性體，將針1抽回到殼體30內時，隔板40能封閉和密封物質22防止物質22被皮膚垃圾和外界環境污染，同時可保護使用者使他免被針桿損傷。
圖5示出本發明另一個采用隔板40的例子。在這例子中設有一排針1。應該知道，使用相同的原理，在以前的例子中也是可以采用一排針的。在圖5的例子中，殼體30形成保持物質的芯部，其內保持著要被發送的物質22。隔板40上可敷有膠粘劑使本例的器械能連接在皮膚10上并按一定的時間間隔操作。在本例中，使用者可在殼體30的上表面41上施加壓力，便可推動一個或多個針1移動通過隔板進入到皮膚10內。當使用者的力撤除時針1便可移動通過隔板40返回，隔板40在將物質22吸引到皮膚10內后將自身密封。
圖6A和6B示出本發明另一些例子，其中殼體30有一外凸的、與皮膚接合的表面42。操作方式一般與以前的例子相同，只是在針1插入之前，與皮膚接合的表面被設置將皮膚拉伸。這樣可較精確地控制針的進入，可減少使用時針在側向運動的可能性，從而可減少由針1引起的對皮膚10的損害。
圖6B的配置有一與皮膚接合的表面42，它被這樣設置使針1的使用角度能被改變，或是手動或是用器械機械驅動。改變進入角的能力是有用的，能夠通過單個的表面針刺來得到多個孔借以增加局部用量，同時當器械被拉動越過皮膚表面時可減少皮膚被損害/感染的危險，從而使對皮膚10的損害最小化。
參閱圖7，其中示出一個有活塞51裝在其內的注射器50，活塞可用一手柄52壓下。注射器上有一出口54，當活塞51被壓下時，注射器體內的物質就通過出口54被壓出。針63的一端用Lucer連接器連接到出口上。針63是柔性的，固定在夾頭56內并裝在一個滑動的柔性管內。針可具有一個曲折的或卷繞的形狀如圖7a和7b所示。在夾頭56上連結著一個撞板58，它是針63的端件，它可滑動地裝在管道59內，還有一個滑塊60被定位在管道59內。管道59的端頭被連接到氣動泵或類似物上，這樣帶壓力的空氣就能進入管道內，推動滑塊60使它撞擊撞板58。反轉空氣在管道內的方向就可使滑塊60被吸回到管道的端頭。
使用時要被注射的物質放置在注射器50內，滑塊60位在管道59的遠離針57的端頭上。針57對著要被注射的表面而被放置，一個空氣的高壓脈沖被送到管道59內，以所需的高速即1米/秒以上的高速驅動滑塊60撞到撞板58上。該針然后被驅動到表面內，用三個滑塊分三次撞擊在撞板58上，該針就可分三步穿透當該針被穿透到表面內時壓下注射器50內的活塞51就可將注射器內的物質注射到表面內。
參閱圖8，注射器74有一針77連結在一端，該針在73處設有開口，從而在注射器內的物質能進入到針內。有一針77的延伸部78延伸通過活塞75并終止在撞板79上。撞板被定位在管道80內，滑塊可被氣動力驅動撞擊在撞板79上。
使用時注射器內充以要被注射的物質，該針73對著要被注射的表面而被放置，滑塊以與圖7所說的類似方式在管道80內被驅動并撞擊在撞板79上，這樣來將針驅動到表面內。當針穿透表面到達所需深度時壓下活塞75就可將物質注射到表面內。
應該知道本發明所有實施例都能被設置將許多不同的物質注射到皮膚內。該物質例如可以是傳統的紋身染料、暫時的染料、基因治療物質、微粒物質、疫苗、營養劑、載體、論斷材料、水或鹽水。
在本發明的所有例子中為了安全起見，或深度控制，都可在針上設置端頭擋止塊以防針的過分刺透。該擋止塊使針能十分迅速地停止。
還可設置電的或機械的進入深度控制，這種控制可由操作者調節。穿透深度的控制也可以是自動的，可這樣設置，測量流動通過針、皮膚和一個定位在皮膚上的導電檢測件的電流，由于電流值正比于針1的穿透深度，從電流值即可測知穿透深度。施加的電壓可以是脈沖的、具有各種波形為的是當需要時可以減少感受的疼痛。
權利要求
1．一種將物質發送到一個表面如人類、動物的皮膚或其他有機體內的器械，該器械具有一個或多個針；使用時用來將物質供應到針尖的元件；使用時用來驅動針的驅動元件，使當針首次接觸皮膚時速度在1米/秒到100米/秒的范圍內以資穿透該表面并將物質發送到其內。
2．如權利要求1所述的器械，其特征在于，針驅動元件驅動針的速度在針首次接觸皮膚時為5到50米/秒。
3．如權利要求1所述的器械，其特征在于，針驅動元件驅動針的速度在針首次接觸皮膚時為6到35米/秒。
4．如權利要求1、2或3所述的器械，其特征在于，針驅動元件包括一個或多個葉片彈簧和停止裝置、一個雙穩態彈簧和膜片裝置。
5．如權利要求1到4其中之一所述的器械，其特征在于，在驅動元件中采用的停止元件適宜將針快速停止在預定的穿透深度。
6．如權利要求1到5其中之一所述的器械，其特征在于，驅動元件被這樣設置，它能從表面上以很大的加速度抽走針。
7．如權利要求1到6其中之一所述的器械，其特征在于，驅動元件機構采用一個元件能重復地以小距離將針刺到皮膚內。
8．如權利要求1到7其中之一所述的器械，其特征在于，一個或多個針的直徑都在10到1000微米的范圍內或更大，并被這樣布置使它們在每平方厘米上能制出1到5000個孔。
9．如權利要求1到8其中之一所述的器械，其特征在于，使用時在與表面接觸后大部分穿透能量來自針和相連運動部分的動量，而不是來自驅動元件繼續施加的力。
10．如權利要求1到9其中之一所述的器械，其特征在于，備有元件可單獨驅動針而不涉及含有要被注射物質的儲器，但針在液流上與該儲器連通。
11．如權利要求10所述的器械，其特征在于，針驅動元件用氣動操作。
12．如權利要求11所述的器械，其特征在于，驅動元件具有一個裝在管道內的滑塊和一個適宜用來沿著管道驅動滑塊的氣動元件，有一端件形成針的一部分或被連接到針上可被在管道內被驅動的滑塊撞擊。
13．如權利要求12所述的器械，其特征在于，備有元件可多次撞擊針并用減少管道內壓力的方法使滑塊返回到其原來位置。
14．如權利要求12或13所述的器械，其特征在于，有一產生空氣脈沖的元件將氣動力施加到管道內的滑塊上使它按所需的速度前進。
15．如權利要求12或13所述的器械，其特征在于，氣動力是由一個活塞和返回彈簧、一個風箱施加的，或由一個電機驅動的元件施加。
16．如權利要求12到15其中之一所述的器械，其特征在于，有多個滑塊裝在管道內。
17．如權利要求1到16其中之一所述的器械，其特征在于，要被注射的物質是用一個注射器或可壓縮的袋在正常的、手動的或機械的壓力下輸送的。
18．如權利要求12到17其中之一所述的器械，其特征在于，針與含有要被注射物質的注射器分開但鄰近，針的一端在液流上與注射器的端頭連通。
19．如權利要求12到18其中之一所述的器械，其特征在于，注射器有一活塞可滑動地裝在其內，通過注射器端頭伸出的針有一延伸部通過活塞伸出，該延伸部的端頭能被一個驅動元件撞擊，從而可將針驅動到表面內，在注射器和針之間有一連接元件，因此當將活塞壓下時注射器內的物質能夠通過針流出。
20．如權利要求10到19其中之一所述的器械，其特征在于，針和相連運動部分的質量為0.01到2.5克。
21．如權利要求10到20其中之一所述的器械，其特征在于，針和相連運動部分的質量為0.1到2克。
22．如權利要求10到20其中之一所述的器械，其特征在于，針和相連運動部分的質量為0.3到1克。
23．如權利要求10到20其中之一所述的器械，其特征在于，用來驅動針的元件在使用時能以1到20000g的加速度將針加速。
24．如上述權利要求其中之一所述的器械，其特征在于，針具有基本上不切削的頂尖，基本上沒有尖銳的邊緣或刀片，而具有光滑的、帶錐度的、倒圓的或倒斜的邊緣或表面。
25．如上述權利要求其中之一所述的器械，其特征在于，針具有一個尖銳而基本上不切削的頂尖和保持物質的芯部，頂尖具有至少一個在其內制出的小孔將針的芯部與頂尖的外部連接起來，該小孔具有比芯部小的橫截面面積，因此在使用時該針能被驅動到皮膚內從而能將從芯部來的物質注射到皮膚內，而在抽出針時小孔不會將皮膚拉起。
26．如權利要求25所述的器械，其特征在于，針尖為圓錐形或鉛筆尖形。
27．如權利要求25或26所述的器械，其特征在于，至少有一個小孔直接在頂尖鄰近以便能注射到一個1mm以下的淺的深度。
28．如權利要求25或26所述的器械，其特征在于，設有多個小孔。
29．如權利要求27或28所述的器械，其特征在于，一個或多個小孔具有圓形的橫截面。
30．如權利要求25、26或27所述的器械，其特征在于，一個或多個小孔為槽。
31．如權利要求25、26或27所述的器械，其特征在于，一個或多個小孔具有十字形的橫截面。
32．如權利要求25到31其中之一所述的器械，其特征在于，針是空心的為的是要提供供應物質的芯部。
33．如權利要求25到31其中之一所述的器械，其特征在于，針是由實心的尖銳件制成的。
34．如權利要求10到33其中之一所述的器械，其特征在于，針可滑動地被保持在一個殼體內，該殼體形成保持物質的芯部。
35．如權利要求34所述的器械，其特征在于，殼體被斜置以便用來控制針進入表面的角度。
36．如權利要求25到35其中之一所述的器械，其特征在于，針的進入角能用手動或自動控制。
37．如權利要求25到36其中之一所述的器械，其特征在于，至少有一個針被保持在一個包括物質儲器的柔性墊上，使用時該柔性墊被放置在皮膚鄰近使該針穿透柔性墊然后刺入皮膚內，儲器和皮膚小孔在液流上連通，備有元件可將針保持在皮膚鄰近的柔性墊的一個壁上。
38．如權利要求37所述的器械，其特征在于，柔性墊包括一個物質儲器，該儲器在液流上與供應物質的芯部連通。
39．如上述權利要求其中之一所述的器械，其特征在于，有一針的導套限制著針的橫向或側向運動并能保護針，防止針桿在使用后受到損傷。
40．如權利要求39所述的器械，其特征在于，針的導套將針的橫向或側向運動限制到小于+/-2度。
41．如權利要求39所述的器械，其特征在于，針的導套將針的橫向或側向運動限制到小于+/-0.5度。
42．如權利要求39所述的器械，其特征在于，針的導套將針的橫向或側向運動限制到小于+/-0.1度。
43．如權利要求25到41其中之一所述的器械與如權利要求1到24其中之一所述的器械的組合。
44．一種將物質發放到人類、動物的皮膚內或其他有機體內的器械，該器械具有一個針；一個環繞針的室，在使用時用來保持要被發送的物質；及一個膜片，形成室的一個壁，針和膜片的相對位置被這樣設置，使當使用時該針能通過膜片被驅動到皮膚內，從而將物質送入。
45．如權利要求44所述的器械，其特征在于，膜片由彈性體制成。
46．如權利要求44或45所述的器械，其特征在于，針被使用者產生的力驅動通過膜片。
47．如權利要求44或45所述的器械，其特征在于，膜片可被這樣設置，使它在使用時連接到皮膚上。
48．如權利要求44到47其中之一所述的器械，其特征在于，針被權利要求1到24其中之一所述的器械驅動。
49．如上述權利要求其中之一所述的器械還具有元件可用來檢測皮膚被針穿透的深度。
50．如權利要求49所述的器械，其特征在于，穿透深度能由使用者控制或根據穿透深度的檢測自動控制。
51．如權利要求49或50所述的器械，其特征在于，穿透深度可這樣測定，在施加電壓后測量所造成的流動通過兩針之間的皮膚或通過針、皮膚和一個設置在皮膚上的檢測點之間的電流。
52．一種使用上述權利要求其中之一所述的器械來發送物質的方法。
全文摘要
一種用來將物質發送到一個表面如人類、動物的皮膚或其他有機體內的器械,該器械具有一個針,在使用時用來將物質供應到針尖的元件,和在使用時用來驅動針的驅動元件。針被驅動到1米/秒到100米/秒的高速為的是要穿透表面并將物質注射到其內。
文檔編號A61M5/46GK1312728SQ9980961
公開日2001年9月12日 申請日期1999年8月13日 優先權日1998年8月13日
發明者彼得·約翰·克羅克 申請人:茵普林制藥有限公司