皮内注射装置的制造方法

皮内注射装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及皮内注射装置的领域，更具体地涉及可预填充或预填充的注射装置的领域。本发明涉及所述装置本身、其制造方法和其操作方法。
【背景技术】
[0002]绝大多数疫苗使用针和注射器施用到肌肉中(肌内，IM)或皮下脂肪(皮下地，SC)中。哺乳动物的皮肤由两个主要层构成:表皮和真皮。表皮是皮肤的外层，并且具有150-200 μ m的厚度，而作为内层的真皮具有1.5-3.0mm的厚度。皮肤厚度随年龄、性别和解剖部位而变化，但也有种族和地区差异的报道。在真皮下面是皮下组织，其不是皮肤的一部分，但将皮肤连接到骨骼和肌肉。
[0003]用于物质的皮内注射(S卩，在皮肤的真皮中注射)的标准程序是芒图技术。该技术需要接种员通过眼睛或感觉判断针插入的角度和深度，这需要对医务人员进行特殊培训，并且可能不会可靠地对准皮肤，因为它会导致技术错误和剂量递送的偏差。然而，芒图技术被用作非常有限数量的疫苗的选择途径，例如，用于肺结核的卡介苗以及在一些发展中国家中用于狂犬病的疫苗接种。
[0004]皮肤独特的免疫性质使表皮和真皮成为用于预防性和治疗性疫苗接种的可取的部位。皮肤树突状细胞是重要的专职抗原递呈细胞，其在病原体攻击时具有强效的T细胞活化性能。皮肤的这些有利的免疫学性质允许使用减少的剂量，这使物质的真皮内递送成为对IM/SC递送的可取替代形式。
[0005]世界卫生组织估计，每年由于针刺事故和一次性针头及注射器的重复使用而发生约800万至1600万例乙肝感染、200万至500万例丙肝感染和80，000-160, 000例HIV感染。防止针刺事故和注射材料的重复使用的安全ID装置可提供解决办法并已成为全球健康的重要优先方案。

【发明内容】

[0006]本发明的实施例的目的是提供一种可用来通过皮内(ID)路径施用疫苗(或药物)的注射装置(注射器)。
[0007]根据本发明的创造性方面，该装置允许减少液体的溢出和/或浪费、和/或留在注射器内的液体。
[0008]根据本发明的相同或另外的创造性方面，该装置允许减少抗原剂量的所需量。
[0009]根据本发明的相同或另外的创造性方面，该装置更容易使用，特别是使得针的正确穿透深度被保证，甚至在由非医务人员施用时。
[0010]根据本发明的相同或另外的创造性方面，该装置允许相比当前可用的IM装置降低成本，特别是在组装便利性、减少材料量和减少液体量方面。
[0011]根据本发明的相同或另外的创造性方面，该装置提供了相比頂(肌内)施用类似或更好的免疫应答。
[0012]根据本发明的相同或另外的创造性方面，该装置提供了增加的安全性，例如，以防止意外针刺。
[0013]在一个方面，本发明提供了一种皮内注射装置，其包括:外壳；底座，其安装到外壳并且具有可放置在待注射的受体的皮肤上的表面，该底座具有用于允许针通过的开口 ；贮存器，其可移动地安装在外壳中，并且具有用于保持待施用到受体的流体的中空空间；中空针，其可移动地安装在外壳中，使得它可以选择性地经由开口伸出或从开口收回，并且具有用于穿透受体皮肤的第一端部和用于穿透贮存器的第二端部，第一端部具有用于将流体施用到受体的第一开口，第二端部具有用于接受来自贮存器的流体并且将流体经由针传送到第一端部的第二开口 ；柱塞，其可移动地安装在外壳中以用于使针移动通过开口以用于穿透受体的皮肤，并且用于将流体挤压出贮存器进入针内；其中，贮存器由第一摩擦机构摩擦地安装在外壳内部，并且柱塞由第二摩擦机构摩擦地安装到贮存器，使得克服柱塞相对于贮存器移动的阻力(即，克服第二摩擦)所需的力比克服贮存器相对于外壳移动的摩擦(即，克服第一摩擦)所需的力大至少预定量，该预定量是至少0.5牛顿的值。
[0014]有利的是提供具有可放置在受体皮肤上的表面的底座，因为这允许准确地确定针在皮肤内的穿透深度，这对于皮内注射的功效是重要的。
[0015]虽然本领域知道通过使用皮内注射而不是诸如肌内注射的其它类型注射可以减少实现治疗和/或预防效果(至少对于一些疫苗来说)所需的剂量，但在实践中使用一定量的过填充，因为实际上并非所有流体都会注入受体的皮肤中。
[0016]本发明的优点在于，柱塞摩擦地安装到贮存器，由此使柱塞相对于贮存器移动所需的力比使贮存器相对于外壳移动所需的力大至少预定量。这样的效果是，当力被施加到柱塞时，柱塞和贮存器以及针将一起朝开口移动，同时保持它们的相对位置。该初始移动将造成针穿透受体的皮肤，同时最少的压力或基本上没有压力被施加在贮存器中的流体上(因为柱塞和贮存器之间的位置被保持)，因此没有或仅有有限量的流体将在插入皮肤中之前离开针。柱塞和贮存器以及针通常将朝开口移动，直到达到对应于针进入受体的皮肤的预定深度的预定的结束位置，在该点处，它们停下来。当接着在柱塞上施加高于克服柱塞和贮存器之间的摩擦所需的力时，贮存器和针将保持它们的位置，但柱塞会相对于贮存器移动，并且会因此将流体挤出贮存器、通过针并且进入受体的皮肤内。因此，在柱塞和贮存器之间的摩擦确保针在压力被施加在贮存器中的流体上之前首先被插入受体的皮肤，从而避免流体溢出，并且可以减少过填充的量。
[0017]应当指出，当比克服柱塞和贮存器之间的摩擦所需的力高的力被施加在已经启动的柱塞上时，也将发生同样的效果，因此获得相同的效果，而不论施加在柱塞上的力分布如何。
[0018]应当指出，至少0.5牛顿的预定值一方面被选择为大于将预想的针插入典型的人类受体的皮肤内所需的力，并且为制造公差提供足够的余量，并且另一方面被选择为足够小，以使得为了进行皮内注射而需要施加在柱塞表面上的力不会过量，这意味着它可以由食指相对容易地进行。在本发明的优选实施例中，预定值在0.5至30.0牛顿的范围内选择。该值可以例如根据针的类型而不同地选择，或者用于预想注射的不同的皮肤位置，或者用于待注射的不同目标群受体。
[0019]将流体向受体正确施用的优点在于，只需要装置的底座在受体的皮肤上的正确定位和力基本上垂直于受体的皮肤。这不需要训练有素的人员。
[0020]通过为注射器提供内置贮存器，可以准确地确定(基于贮存器的尺寸)流体的量(将包含在装置中的流体的量和因此将注射的流体的量)。然而，该贮存器可被单独地填充和组装，例如，在第一设施中用疫苗填充，然后在另一设施中与其它零件(例如，针)组装。比起针和实际贮存器为一体的现有装置，这是一个巨大的优点。此外，剂量数和针的数目相等，从而防止单个针的二次使用。此外，人工操作的次数减少，从而降低人为错误的风险。此夕卜，降低了液体溢出的风险。此外，可以减小管状连接部的长度，从而也减小所需液体的量。
[0021]在本发明中，当对“元件A摩擦地安装到元件B”进行引用时，这表示“元件A可移动地安装到B”，但移动将仅发生在施加例如用于克服A和B之间的摩擦或阻力的预定的力时。
[0022]在本文中，术语“贮存器”可表示具有附图标记3的某个零件或用于容纳液体的中空空间312，其为贮存器的一部分。从上下文和/或从附图标记应清楚地明白所表达的意思。空间312有时也称为“实际贮存器”或“中空空间”或“填充空间”。
[0023]在一个实施例中，贮存器包括用于接纳针的第二端部的腔体，该腔体与中空空间流体连接并且体积小于中空空间的体积的3%，优选地小于2%，更优选地小于I %。
[0024]腔体优选地为圆柱形腔体，其尺寸设计成当针在装置的启动期间已穿透贮存器时保护针的第二端部不受柱塞移动造成的潜在损坏。腔体优选地位于中空空间的底端处。腔体提供这样的优点:中空空间中的基本上所有液体都会被挤出贮存器进入针中，同时仅在腔体内的部分会在施用之后保持在装置中。这样，可以进一步减少诸如疫苗的液体的过填充量。
[0025]在一个实施例中，贮存器具有隔离壁，该隔离壁形成用于保持流体的中空空间的底部，并且其中，柱塞具有柱塞头部，该柱塞头部具有与隔离壁的形状互补的形状。
[0026]提供对柱塞头部和中空空间的底部的互补形状确保当柱塞在流体施用期间被移入贮存器时大部分液体被推出贮存器。这有助于进一步减少过填充的量。
[0027]在一个实施例中，皮内注射装置还包括弹性密封件，其用于封闭中空空间，并且用于在柱塞朝针移动时将基本上所有流体挤出中空空间。
[0028]密封件优选地由柔性塑料材料(例如，弹性材料)制成，使得当柱塞在施用流体时朝针移动时，密封件被夹在柱塞头部和中空空间的底部(也称为“隔离壁”)之间，以便完全填充柱塞头部和腔体底部之间的空间，从而将所有流体挤出中空空间并挤入针中(或腔体中)。因此，柔性或弹性密封件也有助于通过进一步减少留在中空空间中的液体的量而进一步减少液体的过填充量。
[0029]密封件也具有封闭中空空间的功能，以使得诸如疫苗的流体可在柱塞安装到贮存器之前，或者换句话讲，在注射装置被完全组装之前引入贮存器中。这允许流体的单独填充阶段和装置的单独的进一步组装阶段，这是相比现有装置的巨大优点。
[0030]贮存器(部件)和密封件的尺寸限定装置中的流体的量。在特定的实施例中，密封件可以仅在单个位置安装在贮存器内，以用于限定单个体积。当使用这样的实施例时，单种“类型”的装置(在设计阶段限定)对应于流体的单个量。在其它特定实施例中，贮存器可以例如具有多个周向凹槽，以用于接纳密封件的周向突出部。在这样的实施例中，在填充阶段可以从一组预定的体积中选择一个，同时使用单种“类型”的贮存器和密封件。在另外一些实施例中，单个贮存器部件可与具有不同尺寸的多个密封件结合使用，以用于限定实际贮存器的不同体积。
[0031]在皮内注射装置的一个实施例中，针固定地安装在针座中，针座可移动地安装在底座和贮存器之间，并且其中，针具有在0.0826mm至0.260mm的范围内的内径。
[0032]通过将针固定地安装在针座中，并且通过在底座中提供开口以用于允许针的一部分突出，为针提供了机械支撑，这可以防止弯曲，从而允许针的内径选择成小至0.260mm (26G)、或甚至0.159mm (30G)或甚至0.0826mm (34G)。因此，在施用诸如疫苗的流体之后，留在针中的液体的量被最小化，从而可以进一步减少过填充的量。底座和贮存器的形状和尺寸可以准确地确定针座和因此针可以移动的预定距离。
[0033]在皮内注射装置的一个实施例中，针座借助于从底座延伸的壁可移动地安装在底座和贮存器之间，壁和针座适于接合，以便允许相对于底座的轴向移动。
[0034]壁可具有直立的形状，其具有互补于针座的外部形状的内部形状，以便互相接合。
[0035]在皮内注射装置的一个实施例中，针固定地安装在针座中，并且针座具有适于接纳在贮存器的至少一个凹槽中的至少一个突出的笔凸部；并且外壳包括管状壳体，其具有用于接纳柱塞的第一端部和用于接纳贮存器和针座以及底座的第二端部；并且底座具有用于角向地接合针座的机构，壳体具有结束于开口中的凹槽，以用于接纳从贮存器突出的笔凸部，以将贮存器可移动地安装到壳体，壳体还具有另一个凹槽，以用于接纳从底座向内刺入的至少一个笔凸部，以将底座可移动地安装到壳体。
[0036]该机械布置允许底座可移动地(特别地旋转地)安装到壳体，从而封闭针座和贮存器。虽然将进一步解释详细的机构，但这里已经指示出主要的机械移动。
[0037]由于在底座和针座之间的角向接合，底座的旋转将导致针座的旋转和轴向位移。这将允许装置的启动。
[0038]针座可相对于贮存器轴向地移动，以允许第二针端部穿透贮存器，并且可以相对于底座轴向地移动，以允许第一针端部穿过开口以穿透受体的皮肤。
[0039]柱塞可朝贮存器轴向地移动以便(首先)将针座和贮存器一起朝开口移动，并且然后可以相对于贮存器进一步移动，以将液体推出中空空间。
[0040]装置具有多种操作模式，特别是锁定模式(在组装之后)、启动模式(在底座的旋转之后)和安全模式(在柱塞已被推动和释放之后)。
[0041]角向接合机构可由底座的壁部段形成，该壁部段的内部形状互补于针座的外部形状，或反之亦然。
[0042]在皮内注射装置的一个实施例中，壳体具有至少一个开口，用于接纳柱塞的至少一个肋以防止柱塞的旋转，并且其中，柱塞具有在锁定模式下不在贮存器的凹槽上方对准的卡扣件，并且贮存器的突出笔凸部接纳在壳体的周向凹槽中，使得防止柱塞和贮存器在锁定模式下轴向移动。
[0043]在锁定模式(其为装置刚好在组装之后的模式)下，柱塞不能朝开口移动，因为该柱塞的卡扣件不能穿透贮存器的对准凹槽。并且贮存器不能在轴向方向上移动，因为其突出的笔凸部位于壳体的周向凹槽中。并且，由于针座连接到贮存器(如上所述)，针也不能轴向移动，甚至在柱塞被按下时。
[0044]具有锁定模式的装置的优点在于，针不能意外地穿透实际贮存器，并且不会穿过开口，甚至在例如运输期间力被施加在柱塞上时。这样，损失流体的风险被最小化，并且针刺事故的风险也被最小化。
[0045]在皮内注射装置的一个实施例中，贮存器的凹槽相对于垂直于装置的纵向轴线的平面倾斜，并且壳体还包括与开口连接的纵向凹槽，使得底座的旋转导致针座朝贮存器的轴向位移，并且使得突出的笔凸部被移入纵向凹槽中，并且使得柱塞的卡扣件在解锁模式下在贮存器的凹槽上方对准。
[0046]当底座旋转经过预定角度(例如，在从10°至180°的范围内的角度，优选地在10°至120°的范围内，例如约75° )时，角向接合机构将造成针座与底座一起旋转，因此针座接着将轴向移置，因为其突出的笔凸部沿贮存器的倾斜凹槽移动。底座的这种移动将造成第二针端部穿透贮存器的底部部分(例如，上述腔体，如存在)。
[0047]当(针座的)笔凸部已到达(贮存器的)凹槽内部的端部位置时，底座的进一步旋转将通过将笔凸部(贮存器的笔凸部，该笔凸部位于壳体的开口中)移入壳体的纵向凹槽中而迫使贮存器旋转。贮存器的旋转也会使贮存器的凹槽在柱塞的卡扣件下方对准。在底座和贮存器分别旋转经过第一和第二预定角度之后，装置处于也称为“启动”模式的解锁模式。
[0048]在该模式下，针的第一端部已穿透贮存器，但针的第二端部仍在装置的外壳内部。还没有压力被施加在流体上，因此基本上没有流体会通过针从贮存器逸出。然而，不再存在阻止柱塞朝针移动的障碍物(只有用于对抗重力和/或由装置的移动导致的惯性力而将其保持就位的摩擦力)。
[0049]此时，装置通常将被放置在受体的皮肤上。如上所述，当力随后被施加到柱塞时，柱塞和贮存器以及针将首先一起朝开口移动，同时保持它们的相对位置。该初始移动将造成针穿透受体的皮肤。当柱塞和贮存器已到达预定的端部位置时，例如，当贮存器的表面接触底座的表面时，针的第二端部已到达受体的皮肤内的预定深度处。当在柱塞上施加比克服柱塞和贮存器之间的摩擦所需的力大的力时，贮存器和针将保持它们的位置，但柱塞会朝贮存器进一步移动，并且会因此将流体挤出贮存器、通过针并且进入受体的皮肤内。
[0050]优点在于需要旋转移动来将装置解锁，因为例如在运输期间底座相对于壳体意外旋转的风险可忽略不计，尤其是在此外还需要克服某种阻力(或其它类型的摩擦)时。
[0051]在皮内注射装置的一个实施例中，壳体的凹槽具有至少一个肋，其形成用于阻挡底座的笔凸部的钩子，以保持底座相对于壳体的角向位置。
[0052]肋充当障碍物，用于在针的第一端部已穿透贮存器之后防止底座返回。这防止针在其穿透到贮存器内时从贮存器撤出。通过防止针的这种撤出，例如由于非故意的行为导致的流体污染或流体泄漏的风险被最小化。
[0053]在皮内注射装置的一个实施例中，壳体的纵向凹槽包括至少一个卡扣件，用于在贮存器的突出的笔凸部上施加向内导向的压力，用于在壳体和贮存器之间形成摩擦安装，并且贮存器的突出的笔凸部具有斜面，以用于允许突出的笔凸部对抗卡扣件的压力而从开口朝纵向凹槽移动。
[0054]由卡扣件造成的摩擦防止贮存器会例如在重力的作用下在纵向凹槽中意外地滑动。
[0055]斜面防止突起会被卡扣件的边缘阻挡，并且因此有利于其插入纵向凹槽内。
[0056]在一个实施例中，皮内注射装置还包括安全锁定机构，其包括弹簧，以用于在柱塞上的压力被释放并且装置处于解锁模式时将针撤回到开口中，并且用于在针被撤回之后阻挡针。
[0057]弹簧布置在柱塞和壳体之间，使得弹簧在柱塞朝贮存器移动时被压缩。当柱塞处于其远端位置(最靠近腔体)时，储存在弹簧中的能量最大。当柱塞上的压力被释放(其通常发生在流体被施用到受体之后)时，弹簧将自动地往回(向上)推动柱塞以及随之一起的贮存器和针座及针。
[0058]当完全收回时，柱塞和贮存器及针被阻挡，并且装置处于安全锁定模式。在该模式下，针的第二端部不延伸穿过底座开口，从而避免针刺事故。
[0059]在皮内注射装置的一个实施例中，柱塞具有至少一个卡扣件头部，并且贮存器的凹槽具有至少一个开口，用于在柱塞已到达其远端位置时接纳卡扣件头部，以永久地固定柱塞相对于贮存器的位置；并且壳体的凹槽还具有开口端，用于在贮存器被完全撤回时接纳贮存器的笔凸部，并且其中，壳体的卡扣件还具有顶端，用于永久地固定贮存器相对于壳体的位置。这描述了安全锁定机构的一个实施例。在安全锁定模式下，贮存器不再能够相对于壳体移动，并且柱塞不再能够相对于贮存器且因此也相对于壳体移动。因此，在安全锁定模式下，装置的所有零件相对于壳体处于固定位置，从而避免了针刺事故。
[0060]根据本发明的皮内注射装置的实施例可因此处于三种模式之一(在组装之后):
[0061]I)锁定模式，其中柱塞被阻止轴向移动，但底座(和针座及贮存器)可被旋转，
[0062]2)解锁模式，其中柱塞(和针及贮存器)被允许轴向移动以排空贮存器，并且用于允许针延伸穿过开口以在力被施加在柱塞上时穿透皮肤，并且用于将针向后回