注射器的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請號為201180055451.X、申請日為2011年9月16日、發明名稱為"注 射器"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及一種注射器（注入器），利用這種注射器，可不使用任何注射針，而將 注射目標物質注入活體的注射對象區域。
【背景技術】
[0003] 關于不用任何注射針而進行注射所利用的無針注射器（沒有針的注射器），在某 些情況下采用一種結構，以便通過加壓氣體或彈簧對容納有注射溶液的容納室施加壓力來 注射或允許注射注射組分。然而，在具有常規已知結構的無針注射器的情況下，與注射溶液 的深度和注射量相關的再現性不令人滿意。因此，難以斷言這種無針注射器一般得到廣泛 使用。
[0004] 因此公開這樣一種技術，其中利用由兩種類型粉末（即，高速燃燒粉末和低速燃 燒粉末）的混合物組成的推進劑裝藥來以多個水平或階段調節注射溶液的輸出壓力（注射 壓力）（參見，例如專利文獻1)。具體地講，首先通過燃燒高速燃燒粉末對活塞施加大力允 許注射注射溶液。因此，注射溶液透過人體等的皮膚，并將注射溶液送入體內。隨后，通過 燃燒低速燃燒粉末連續施加壓力至能夠在皮膚中擴散注射溶液的程度。
[0005] 專利文獻2公開一種用無針注射器以兩個階段給予注射溶液的技術。在此技術 中，通過對注射溶液施加高壓允許注射，以使注射溶液透入皮膚，然后降低施加到注射溶液 的壓力，因此預期使注射溶液在皮膚中分散。另外，專利文獻3公開一種用磁鐵和線圈通過 電流強度調節注射溶液所用注射壓力的技術。在此技術中調節注射壓力，以便為了注射溶 液透過皮膚而首先施加高壓，然后為了送入或遞送所需的注射溶液而提供近似恒定壓力。
[0006] 不僅為了使注射溶液能達到皮膚的內部，而且也是為了以上以外的其它目的，以 不同方式調節在使用無針注射器時施加到注射溶液的壓力。例如，在專利文獻4中發現這 樣的描述，為了減輕用加壓氣體注射注射溶液時產生的噪聲，在透過皮膚后，施加到注射溶 液的壓力增加是不利的。
[0007] 上下文中，在很多情況下，用無針注射器進行注射的對象是活體，例如人體等。因 此，提供了涉及與一般用于實驗的凝膠劑和活體的皮膚相關的注射溶液行為的討論（參 見，例如非專利文獻1)。該討論涉及例如由注射形成的孔的深度和具有最大分散寬度的孔 深度之間的相互關系以及皮膚的楊氏模量和孔深度之間的相互關系。另外，非專利文獻2 涉及人皮膚中注射溶液的分散寬度和無針注射器的噴嘴直徑之間的相互關系。
[0008] 先前技術文獻 專利文獻： 專利文獻 I :JP2003-534839 ; 專利文獻2 :美國專利2, 704, 542號； 專利文獻3 :美國專利公布2006/0258986號； 專利文獻4 :美國專利公布2005/0010168號。
[0009] 非專利文獻： 非專利文南犬 I :J〇y Baxter, Samir Mitragotri, ^Jet-induced skin puncture and its impact on needle-free jet injections: Experimental studies and a predictive model"(噴射誘導皮膚穿刺及其對無針噴射注射的影響：實驗研究和預測模型），Journal of Controlled Release (U.S. A.) 106 (2005), p361- 373; 非專利文南犬 2 :Joy Schramm-Baxter, Samir Mitragotri, "Needle-free jet injections dependence of jet penetration and dispersion in the skin on jet power"(無針噴射注射：噴射穿透和在皮膚中分散對噴射力的依賴性），Journal of Controlled Release(U. S. A.) 97 (2004), p527-535〇
[0010] 發明概述 發明要解決的問題 在對活體進行注射時，在注射溶液中包含的組分和在組分要送入的活體注射區域中 的深度隨注射目的而不同。這是因為活體的注射對象區域包括不同結構，例如皮膚、肌肉、 內臟等，并且構成這些結構的生物組織根據距表面（在進行注射時注射器與結構接觸的表 面）的深度而具有不同功能，并且因為如果注射溶液中包含的組分未到達目標生物組織， 則變得難以適當顯示效果。
[0011] 例如，人的皮膚可從表面側以層狀形式區分或分為表皮、真皮和皮下組織（下 皮）。另外，表皮可區分或分為角質細胞層和皮內（intradermis)。為了使相應層在解剖學 上執行相應功能，角質細胞層由角化細胞組成，皮內由樹突細胞和色素細胞組成，真皮由成 纖維細胞和膠原細胞組成，皮下組織由皮下脂肪等組成。在為了預定目的注射注射溶液時， 優選將其中包含的預定組分準確遞送到例如目標組織。
[0012] 在將注射目標物質注入活體的注射對象區域時，為了有效注射注射目標物質而不 滲漏，需要從注射開始到結束適當控制施加到注射目標物質的壓力。即，如果由加壓引起的 注射目標物質的注射速度（速率）太慢，則物質被皮膚彈回。相反，如果注射速度（速率） 太快，注射深度就可能固定在注射對象區域，但注射速度超過適當使物質在區域中擴散的 注射速度。因此認為注射目標物質由于過度供應而彈回，并且難以預期其適當擴散。考慮 到前面的問題，本發明的目的是提供一種注射器，所述注射器使得可不使用任何注射針而 將注射目標物質送入活體的目標注射對象區域，以便使注射目標物質能在一定深度廣泛擴 散。
[0013] 問題的解決方案 為了解決上述問題，本發明采用以下結構。即，關于不用任何注射針而將注射目標物質 注入活體的注射對象區域所用的注射器，根據具有相互不同特征的加壓模式調節為了注射 注射目標物質而施加到注射目標物質的壓力。由于不同的加壓模式，可在注射對象區域中 所需深度處將注射目標物質送入生物組織。
[0014] 具體地講，本發明提供一種不用任何注射針而將注射目標物質注入活體的注射對 象區域的注射器，所述注射器包括封閉注射目標物質的封閉單元；對封閉單元中封閉的注 射目標物質加壓的加壓單元；和流道單元，所述流道單元限定流道，以便使通過加壓單元加 壓的注射目標物質排出到注射對象區域。加壓單元產生：第一加壓模式，其中使加壓單元中 施加到注射目標物質的壓力升高到第一峰壓力，以使注射目標物質透過注射對象區域的表 面，然后使施加到注射目標物質的壓力降低到等待壓力；和第二加壓模式，其中對具有等待 壓力的注射目標物質加壓，以便使施加到注射目標物質的壓力升高到第二峰壓力，以注射 預定注射量的注射目標物質。
[0015] 在本發明的注射器中，要注入活體的注射對象區域的注射目標物質封閉在封閉單 元中，并且對在封閉單元中封閉的注射目標物質施加壓力。因此促使注射目標物質移動。結 果，在通過流道單元的同時，使注射目標物質排出到注射對象區域。注射目標物質包含預期 在注射對象區域內側顯示效力的組分或成分。如上所述，在允許注射注射目標物質時，在加 壓單元中施加的壓力為驅動源。因此，只要能夠通過在加壓單元中加壓而注射注射目標物 質，在封閉單元中注射目標物質的任何封閉狀態或對于封閉單元中注射目標物質的任何物 理形式（例如液體、凝膠形式的流體、粉末、顆粒形式的固體）都是可利用的。
[0016] 例如，注射目標物質可以為液體或凝膠形式的固體，其條件為保證或擔保使得能 夠允許注射注射目標物質的流動性。另外，在注射目標物質中包含要送入活體的注射對象 區域的組分。組分可以溶解于注射目標物質的狀態存在，或者組分可以在不溶解而簡單混 合的狀態下存在。例如，要送入的組分包括例如用于增強抗體的疫苗、用于美容的蛋白和用 于再生毛發的培養細胞。通過在液體或凝膠形式的流體等中包含組分，形成注射目標物質， 以便能夠允許注射上述組分。
[0017] 另外，關于通過加壓單元對注射目標物質加壓的加壓源，可利用多種加壓源，其條 件為可使用上述第一加壓模式和第二加壓模式的加壓形式或模式。加壓源以下列例示：例 如，利用由彈簧等產生彈力的加壓源，利用加壓氣體的加壓源，利用任何爆炸裝藥燃燒的加 壓源和利用電力傳動裝置（例如，發動機、壓電元件等）實現加壓的加壓源。
[0018] 在此結構中，由于由加壓單元實現的兩種加壓模式，注射目標物質可適當注入活 體的注射對象區域。換句話講，在采用第一加壓模式和第二加壓模式時，將注射目標物質送 到注射對象區域例如皮膚結構等的注射目標深度，并使注射目標物質擴散。在第一加壓模 式中，使施加到注射目標物質的壓力升高到第一峰壓力，然后使壓力降低到等待壓力。因 此，注射目標物質首先透過活體的注射對象區域的表面，并且注射目標物質沿區域的深度 方向前進。
[0019] 注射目標物質的注射能量由允許每單位時間允許注射的物質的流速確定。因此， 在第一加壓模式中對注射目標物質的加壓速度（速率）（每單位時間壓力增加量）越大，在 第一加壓模式中注射目標物質造成的注射深度越深。在第一加壓模式中，調節壓力增加，以 便至少將透過注射對象區域表面所需的壓力施加到注射目標物質。
[0020] 在上下文中，申請人對于允許注射的注射目標物質對注射對象區域的注入假定以 下機制。申請人不打算受此機制限制。認為由于執行與本申請中所述注射目標物質相關的 壓力控制，提供與本申請相同效果或等價效果的任何其它發明也屬于本發明的范疇，即使 其它發明遵循與此機制不同的任何機制。
[0021] 在允許注射目標物質排出到注射對象區域時，在早期階段排出的經加壓注射目標 物質的流（射流）的前端得以切開注射對象區域，并且切割碎片由回流向上抬升。因此開 孔，并且射流的前端沿深度方向前進。由于射流前端加深，射流具有的注射能量通過與回流 的摩擦而失去。在注射能量通過回流失去，并且切開注射對象區域的能力失去時，即，在注 射能量與回流的阻力能量平衡時，孔深度的進展停止。
[0022] 在射流提供到注射對象區域時，相同量的回流在孔中沿相反方向向上。因此，為了 使回流能流動通過，必須保證孔直徑。然而，注射對象區域，生物組織，固有地具有彈性，因 此，生物組織具有收縮或縮小從而減小孔直徑的傾向。收縮力（縮小力）使回流通道變窄 (