注射器的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为201180055451.X、申请日为2011年9月16日、发明名称为"注 射器"的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种注射器（注入器），利用这种注射器，可不使用任何注射针，而将 注射目标物质注入活体的注射对象区域。
【背景技术】
[0003] 关于不用任何注射针而进行注射所利用的无针注射器（没有针的注射器），在某 些情况下采用一种结构，以便通过加压气体或弹簧对容纳有注射溶液的容纳室施加压力来 注射或允许注射注射组分。然而，在具有常规已知结构的无针注射器的情况下，与注射溶液 的深度和注射量相关的再现性不令人满意。因此，难以断言这种无针注射器一般得到广泛 使用。
[0004] 因此公开这样一种技术，其中利用由两种类型粉末（即，高速燃烧粉末和低速燃 烧粉末）的混合物组成的推进剂装药来以多个水平或阶段调节注射溶液的输出压力（注射 压力）（参见，例如专利文献1)。具体地讲，首先通过燃烧高速燃烧粉末对活塞施加大力允 许注射注射溶液。因此，注射溶液透过人体等的皮肤，并将注射溶液送入体内。随后，通过 燃烧低速燃烧粉末连续施加压力至能够在皮肤中扩散注射溶液的程度。
[0005] 专利文献2公开一种用无针注射器以两个阶段给予注射溶液的技术。在此技术 中，通过对注射溶液施加高压允许注射，以使注射溶液透入皮肤，然后降低施加到注射溶液 的压力，因此预期使注射溶液在皮肤中分散。另外，专利文献3公开一种用磁铁和线圈通过 电流强度调节注射溶液所用注射压力的技术。在此技术中调节注射压力，以便为了注射溶 液透过皮肤而首先施加高压，然后为了送入或递送所需的注射溶液而提供近似恒定压力。
[0006] 不仅为了使注射溶液能达到皮肤的内部，而且也是为了以上以外的其它目的，以 不同方式调节在使用无针注射器时施加到注射溶液的压力。例如，在专利文献4中发现这 样的描述，为了减轻用加压气体注射注射溶液时产生的噪声，在透过皮肤后，施加到注射溶 液的压力增加是不利的。
[0007] 上下文中，在很多情况下，用无针注射器进行注射的对象是活体，例如人体等。因 此，提供了涉及与一般用于实验的凝胶剂和活体的皮肤相关的注射溶液行为的讨论（参 见，例如非专利文献1)。该讨论涉及例如由注射形成的孔的深度和具有最大分散宽度的孔 深度之间的相互关系以及皮肤的杨氏模量和孔深度之间的相互关系。另外，非专利文献2 涉及人皮肤中注射溶液的分散宽度和无针注射器的喷嘴直径之间的相互关系。
[0008] 先前技术文献 专利文献： 专利文献 I :JP2003-534839 ; 专利文献2 :美国专利2, 704, 542号； 专利文献3 :美国专利公布2006/0258986号； 专利文献4 :美国专利公布2005/0010168号。
[0009] 非专利文献： 非专利文南犬 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"(喷射诱导皮肤穿刺及其对无针喷射注射的影响：实验研究和预测模型），Journal of Controlled Release (U.S. A.) 106 (2005), p361- 373; 非专利文南犬 2 :Joy Schramm-Baxter, Samir Mitragotri, "Needle-free jet injections dependence of jet penetration and dispersion in the skin on jet power"(无针喷射注射：喷射穿透和在皮肤中分散对喷射力的依赖性），Journal of Controlled Release(U. S. A.) 97 (2004), p527-535〇
[0010] 发明概述 发明要解决的问题 在对活体进行注射时，在注射溶液中包含的组分和在组分要送入的活体注射区域中 的深度随注射目的而不同。这是因为活体的注射对象区域包括不同结构，例如皮肤、肌肉、 内脏等，并且构成这些结构的生物组织根据距表面（在进行注射时注射器与结构接触的表 面）的深度而具有不同功能，并且因为如果注射溶液中包含的组分未到达目标生物组织， 则变得难以适当显示效果。
[0011] 例如，人的皮肤可从表面侧以层状形式区分或分为表皮、真皮和皮下组织（下 皮）。另外，表皮可区分或分为角质细胞层和皮内（intradermis)。为了使相应层在解剖学 上执行相应功能，角质细胞层由角化细胞组成，皮内由树突细胞和色素细胞组成，真皮由成 纤维细胞和胶原细胞组成，皮下组织由皮下脂肪等组成。在为了预定目的注射注射溶液时， 优选将其中包含的预定组分准确递送到例如目标组织。
[0012] 在将注射目标物质注入活体的注射对象区域时，为了有效注射注射目标物质而不 渗漏，需要从注射开始到结束适当控制施加到注射目标物质的压力。即，如果由加压引起的 注射目标物质的注射速度（速率）太慢，则物质被皮肤弹回。相反，如果注射速度（速率） 太快，注射深度就可能固定在注射对象区域，但注射速度超过适当使物质在区域中扩散的 注射速度。因此认为注射目标物质由于过度供应而弹回，并且难以预期其适当扩散。考虑 到前面的问题，本发明的目的是提供一种注射器，所述注射器使得可不使用任何注射针而 将注射目标物质送入活体的目标注射对象区域，以便使注射目标物质能在一定深度广泛扩 散。
[0013] 问题的解决方案 为了解决上述问题，本发明采用以下结构。即，关于不用任何注射针而将注射目标物质 注入活体的注射对象区域所用的注射器，根据具有相互不同特征的加压模式调节为了注射 注射目标物质而施加到注射目标物质的压力。由于不同的加压模式，可在注射对象区域中 所需深度处将注射目标物质送入生物组织。
[0014] 具体地讲，本发明提供一种不用任何注射针而将注射目标物质注入活体的注射对 象区域的注射器，所述注射器包括封闭注射目标物质的封闭单元；对封闭单元中封闭的注 射目标物质加压的加压单元；和流道单元，所述流道单元限定流道，以便使通过加压单元加 压的注射目标物质排出到注射对象区域。加压单元产生：第一加压模式，其中使加压单元中 施加到注射目标物质的压力升高到第一峰压力，以使注射目标物质透过注射对象区域的表 面，然后使施加到注射目标物质的压力降低到等待压力；和第二加压模式，其中对具有等待 压力的注射目标物质加压，以便使施加到注射目标物质的压力升高到第二峰压力，以注射 预定注射量的注射目标物质。
[0015] 在本发明的注射器中，要注入活体的注射对象区域的注射目标物质封闭在封闭单 元中，并且对在封闭单元中封闭的注射目标物质施加压力。因此促使注射目标物质移动。结 果，在通过流道单元的同时，使注射目标物质排出到注射对象区域。注射目标物质包含预期 在注射对象区域内侧显示效力的组分或成分。如上所述，在允许注射注射目标物质时，在加 压单元中施加的压力为驱动源。因此，只要能够通过在加压单元中加压而注射注射目标物 质，在封闭单元中注射目标物质的任何封闭状态或对于封闭单元中注射目标物质的任何物 理形式（例如液体、凝胶形式的流体、粉末、颗粒形式的固体）都是可利用的。
[0016] 例如，注射目标物质可以为液体或凝胶形式的固体，其条件为保证或担保使得能 够允许注射注射目标物质的流动性。另外，在注射目标物质中包含要送入活体的注射对象 区域的组分。组分可以溶解于注射目标物质的状态存在，或者组分可以在不溶解而简单混 合的状态下存在。例如，要送入的组分包括例如用于增强抗体的疫苗、用于美容的蛋白和用 于再生毛发的培养细胞。通过在液体或凝胶形式的流体等中包含组分，形成注射目标物质， 以便能够允许注射上述组分。
[0017] 另外，关于通过加压单元对注射目标物质加压的加压源，可利用多种加压源，其条 件为可使用上述第一加压模式和第二加压模式的加压形式或模式。加压源以下列例示：例 如，利用由弹簧等产生弹力的加压源，利用加压气体的加压源，利用任何爆炸装药燃烧的加 压源和利用电力传动装置（例如，发动机、压电元件等）实现加压的加压源。
[0018] 在此结构中，由于由加压单元实现的两种加压模式，注射目标物质可适当注入活 体的注射对象区域。换句话讲，在采用第一加压模式和第二加压模式时，将注射目标物质送 到注射对象区域例如皮肤结构等的注射目标深度，并使注射目标物质扩散。在第一加压模 式中，使施加到注射目标物质的压力升高到第一峰压力，然后使压力降低到等待压力。因 此，注射目标物质首先透过活体的注射对象区域的表面，并且注射目标物质沿区域的深度 方向前进。
[0019] 注射目标物质的注射能量由允许每单位时间允许注射的物质的流速确定。因此， 在第一加压模式中对注射目标物质的加压速度（速率）（每单位时间压力增加量）越大，在 第一加压模式中注射目标物质造成的注射深度越深。在第一加压模式中，调节压力增加，以 便至少将透过注射对象区域表面所需的压力施加到注射目标物质。
[0020] 在上下文中，申请人对于允许注射的注射目标物质对注射对象区域的注入假定以 下机制。申请人不打算受此机制限制。认为由于执行与本申请中所述注射目标物质相关的 压力控制，提供与本申请相同效果或等价效果的任何其它发明也属于本发明的范畴，即使 其它发明遵循与此机制不同的任何机制。
[0021] 在允许注射目标物质排出到注射对象区域时，在早期阶段排出的经加压注射目标 物质的流（射流）的前端得以切开注射对象区域，并且切割碎片由回流向上抬升。因此开 孔，并且射流的前端沿深度方向前进。由于射流前端加深，射流具有的注射能量通过与回流 的摩擦而失去。在注射能量通过回流失去，并且切开注射对象区域的能力失去时，即，在注 射能量与回流的阻力能量平衡时，孔深度的进展停止。
[0022] 在射流提供到注射对象区域时，相同量的回流在孔中沿相反方向向上。因此，为了 使回流能流动通过，必须保证孔直径。然而，注射对象区域，生物组织，固有地具有弹性，因 此，生物组织具有收缩或缩小从而减小孔直径的倾向。收缩力（缩小力）使回流通道变窄 (