Безыгольный шприц, работающий на эффекте ударной звуковой волны, с предварительным удержанием частиц действующего начала на боковой поверхности

 

Изобретение относится к средствам для осуществления инъекций в медицинской или ветеринарной практике. Безыгольный шприц содержит спусковой механизм, генератор газа, продолженный камерой расширения газов, систему удержания частиц действующего начала и трубку выброса этих частиц. Согласно изобретению подлежащие выбросу частицы действующего начала размещены за пределами канала трубки выброса. Газы, выделяемые генератором газов, сначала вызывают подачу частиц действующего начала в трубку выброса путем перемещения поршня, а затем обеспечивают их движение с ускорением при помощи ударной волны в трубке выброса. Технический результат заключается в обеспечении компактности конструкции и повышении удобства пользования. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Настоящее изобретение относится к медицинской технике, а более точно к медицинским шприцам, не имеющим иглы, или безыгольным инъекторам, используемым для внутрикожных, подкожных или внутримышечных инъекций частиц лечебного действующего начала различных порошкообразных терапевтических препаратов в медицинской или ветеринарной практике.

Более конкретно, предлагаемое изобретение относится к безыгольному шприцу, в котором используется генератор газа, для создания волны повышенного давления для эжектирования (струйной подачи) частиц действующего начала. Пробиваемая под давлением газов крышка, установленная на траектории движения потока газов, позволяет получить пороговый уровень давления газа, обеспечивающий выбрасывание частиц с повышенной скоростью. Действительно, внезапное выделение газов под высоким давлением создает в безыгольном шприце ударную волну, и именно эта ударная волна будет увлекать за собой частицы и ускорять их движение для выбрасывания из шприца. Основная отличительная особенность предлагаемого изобретения заключается в том, что частицы, первоначально изолированные от системы эжектирования безыгольного шприца, переводятся на траекторию движения газов перед тем, как их увлекает ударной волной в направлении кожи пациента, которому делают инъекцию.

Известны безыгольные шприцы на эффекте ударной волны для переноса твердых частиц лечебного действующего начала. В частности, в публикации патентной заявки WO 94/24263 описан безыгольный шприц, работающий путем высвобождения сжатого газа для приведения в движение твердых частиц действующего начала. В этом документе один из основных отличительных признаков безыгольного шприца состоит в том, что твердые частицы постоянно удерживаются на траектории движения газов между двумя мембранами, которые разрушаются потоками газов. При этом никогда не рассматривался вариант сохранения частиц действующего начала за пределами основного контура эжектирования этих частиц.

В публикации заявки WO 99/01169 раскрыт безыгольный шприц, работающий с использованием капсулы, предназначенной для размещения в ней действующего начала и образованной двумя соединенными друг с другом элементами, один из которых является подвижным. При подаче газов под давлением подвижный элемент капсулы перемещается, создавая таким образом проход через капсулу. При этом твердые частицы действующего начала увлекаются потоком газов под давлением через проход и выдуваются затем в направлении кожи пациента. При этом действующее начало всегда удерживается на траектории движения потока газов, и создание прохода для подачи действующего начала осуществляется путем перемещения вдоль оси безыгольного шприца одного из элементов, образующих систему удержания твердых частиц действующего начала.

Известно устройство (см., например, патент США 5478744), которое позволяют бомбардировать клеточные культуры при помощи инертных или биологически активных твердых веществ. Принцип работы устройства основан на высвобождении газа под давлением в трубку выброса, которая может быть заполнены этими частицами сбоку. Следует отметить, что это устройство является устройством лабораторного типа, оно обладает весьма высокими характеристиками, но представляет собой тяжеловесный и крупногабаритный прибор, конструктивные характеристики которого не могут быть непосредственно перенесены на достаточно легкий прибор небольших размеров, например, как медицинский безыгольный шприц.

Безыгольный шприц в соответствии с изобретением осуществляет выброс твердых частиц действующего начала под действием ударной волны, создаваемой газом под давлением, причем твердые частицы размещены в камерах, расположенных снаружи по отношению к трубке, в которую эти частицы высвобождаются, а затем ударная волна проходит через трубку эжекции, увлекая за собой частицы, уже находящиеся в движении.

Таким образом, безыгольный шприц в соответствии с изобретением представляет собой малогабаритную, эффективную и обладающую высокими характеристиками систему приведения твердых частиц в движение, исключая при этом постоянное удерживание этих частиц в канале для потока газов. Таким образом, частицы оказываются изолированными и полностью недоступными, повышая тем самым надежность данного безыгольного шприца. Кроме того, поскольку частицы свободно поступают в трубку перед прохождением ударной волны, опасность выброса паразитных фрагментов, например, элементов мембран, практически сводится к нулю.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания безыгольного шприца, работающего на эффекте ударной звуковой трубы, с предварительным удержанием частиц действующего начала на боковой поверхности. Поставленная задача решается тем, что в безыгольном шприце, содержащем спусковой механизм, генератор газа, продолженный камерой расширения газов, систем удержания твердых частиц действующего начала и трубку подачи этих частиц, согласно изобретению частицы размещены за пределами канала трубки выброса и газы, и подача частиц в трубку осуществляется при перемещении поршня, после чего осуществляется ускорение частиц в трубке для инъекции.

В предпочтительном варианте реализации безыгольный шприц в соответствии с предлагаемым изобретением приспособлен для инъекции частиц действующего начала в распыленном состоянии или в виде сухого порошка.

Основной отличительный признак безыгольного шприца заключается в обеспечении возможности подачи частиц действующего начала в трубку точно перед тем, как их увлечет за собой ударная волна, создаваемая в этой трубке газами под давлением. Безыгольный шприц наиболее эффективен в том случае, когда интервал времени между тем моментом, когда частицы поступают в трубку эжекции, и тем моментом, когда ударная волна взаимодействует с этими частицами, является относительно небольшим, то есть имеет величину порядка одной миллисекунды или нескольких миллисекунд.

В тот момент, когда частицы поступают в трубку, они должны быть еще в фазе рассеивания в безыгольном шприце, то есть должны находиться в виде более или менее однородного “облака”, чтобы у частиц не было времени сгруппироваться просто под действием силы тяжести. Это условие необходимо для того, чтобы обеспечить однородную инъекцию без выделения некоторых специфических зон на коже.

Используемый генератор газа представляет собой пиротехнический генератор газа, имеющий в своем составе пиротехнический заряд и устройство для его инициации. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации предлагаемого изобретения устройство инициации пиротехнического заряда содержит ударное устройство и капсюль-воспламенитель. Можно также инициировать пиротехнический заряд при помощи других средств, в частности, при помощи средств, в которых используется кристалл с пьезоэлектрическими свойствами, воспламенитель терочного типа или даже электрическая батарейка. Безыгольный шприц в соответствии с предлагаемым изобретением может работать с генератором газа, который представляет собой предварительно сформированный запас газа под давлением. Спусковое устройство располагается на одном из концов данного безыгольного шприца и выполнено в форме нажимной кнопки для облегчения ее захвата и приведения в действие.

В соответствии с первым предпочтительным вариантом реализации изобретения подлежащие вводу частицы действующего начала располагаются, по меньшей мере, в одной камере, не являющейся съемной и располагающейся снаружи по отношению к каналу трубки, причем каждая камера перекрыта поршнем, установленным в трубке, и этот поршень имеет возможность перемещаться под действием давления газов, чтобы открыть каждую камеру и высвободить частицы действующего начала в трубку.

Устройство приведения в движение позволяет освобожденным частицам переместиться в трубку из их камеры. В данном случае задача состоит в том, чтобы обеспечить инъекцию наибольшего количества частиц действующего начала, находящихся в безыгольном шприце, т.е. необходимо обеспечить полное опустошение всех камер так, чтобы все частицы оказались в положении готовности к выбросу.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения в устройстве приведения частиц в движение осуществляется отбор газа при помощи, по меньшей мере, одного патрубка, связывающего камеру расширения газа, расположенную в непосредственной близости от генератора газа, с камерами, в которых располагаются частицы действующего начала. Предпочтительно используется столько патрубков, сколько имеется камер, предназначенных для размещения подлежащих введению частиц. Таким образом, в устройстве приведения в движение используется источник энергии, не требующий увеличения габаритных размеров, связанного с использованием отдельного и автономного дополнительного устройства.

Подлежащие введению частицы размещаются в оконечной части каждого патрубка, непосредственно против поршня. Более конкретно, частицы размещаются в пространстве, ограниченном с одной стороны поршнем, а с другой стороны тонкой поперечной пленкой, расположенной в патрубке. Тонкая пленка может представлять собой, например, поддающуюся разрушению под действием давления газа мембрану очень малой толщины, которая не в состоянии выдерживать давление, превышающее 10 бар, или же пористую мембрану.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения подлежащие введению частицы действующего начала блокируются в камерах между поршнем и предварительно напряженной пружиной таким образом, чтобы в том положении, когда поршень больше не перекрывает камеры, каждая из предварительно напряженных пружин имела возможность распрямиться и вытолкнуть частицы в трубку выброса. Предпочтительно поршень представляет собой полое цилиндрическое тело, боковая стенка которого имеет, по меньшей мере, одно отверстие. В предпочтительном варианте выполнения имеется столько отверстий, сколько камер, предназначенных для размещения частиц действующего начала. Камеры распределены равномерно вокруг трубки выброса, находятся при этом на одной линии и на одинаковом расстоянии друг от друга.

Предпочтительно трубка выброса содержит устройство стопорения и позиционирования поршня, размещенное между поршнем и тем концом трубки выброса, через который частицы выходят из шприца. Устройство стопорения выполнено таким образом, чтобы останавливать поршень, приводимый в движение под действием давления газов, в таком положении, в котором каждое отверстие в боковой стенке сообщается с каждой камерой, в которой размещены частицы действующего начала. Таким образом, под действием давления выделяемых газов поршень перемещается так, чтобы оказаться заблокированным в положении, обеспечивающем возможность заполнить частицами часть трубки выброса.

В предпочтительном варианте выполнения поршень содержит поперечную перегородку и позиционируется в трубке выброса таким образом, чтобы перегородка была расположена по потоку перед отверстиями. Перегородка откалибрована таким образом, что разрушения происходят при достижении некоторого порогового уровня давления газов, достигнутого в том случае, когда поршень неподвижно зафиксирован при помощи устройства стопорения.

В хронологическом отношении функционирование безыгольного шприца в соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения подразделяется на две фазы. На первой фазе поршень перемещается и приходит в положение блокировки при помощи устройства стопорения, обеспечивая возможность высвобождения частиц в трубке выброса. На второй фазе сразу после завершения первой фазы, в ходе которой давление газов в пространстве, заключенном между генератором газа и перегородкой, возрастает до достижения некоторого порогового значения, приводящего к разрушению перегородки. Внезапное высвобождение газов под давлением в результате разрушения перегородки создает волну повышенного давления, сравнимую с ударной волной. Сформированная таким образом ударная волна в трубке выброса приводит в движение частицы действующего начала, находящиеся в состоянии рассеянного облака, которые выбрасываются из безыгольного шприца с высокой скоростью.

Предпочтительно устройство стопорения поршня содержит кольцо, закрепленное во внутренней полости трубки выброса. Деталь, образующая устройство стопорения, должна служить упором для поршня, но не должна препятствовать прохождению частиц действующего начала. Таким образом, эта деталь должна иметь отверстия и может иметь форму, например, поперечной решетки.

В соответствии с вторым предпочтительным вариантом выполнения предлагаемого изобретения через трубку выброса проходит поперечный канал, в котором размещен поршень, имеющий сплошную часть и полую часть, содержащую частицы действующего начала. Поршень размещен в поперечном канале таким образом, чтобы в исходном положении он перекрывал канал трубки выброса своей сплошной частью, поршень имеет возможность перемещаться вдоль поперечного канала, благодаря толкающему устройству, вплоть до размещения его полой части в продолжении трубки выброса. Предпочтительно, толкающее устройство осуществляет отбор газа при помощи патрубка, связывающего зону камеры, располагающуюся в непосредственной близости от генератора газа, с поперечным каналом. Аналогично первому варианту реализации изобретения толкающее устройство поршня и, следовательно, частиц действующего начала выполнено на основе предварительно существующего источника энергии, что позволяет обеспечить экономию полезного объема при сохранении высоких эксплуатационных характеристик.

Предпочтительно поперечный канал содержит средство блокировки, предназначенное для удержания поршня в положении, в котором его полая часть располагается в виде непрерывного продолжения трубки выброса. Таким образом, под действием давления газов поршень перемещается так, чтобы перевести в свободное состояние частицы действующего начала в трубке выброса и вывести их из замкнутого объема. Предпочтительно полая часть поршня, содержащая частицы действующего начала, в исходном состоянии закрыта стенкой поперечного канала. Полая часть поршня содержит перегородку, выполненную таким образом, чтобы в процессе перемещения поршень открывал полую часть и подводил частицы действующего начала в трубку выброса. Перегородка предназначена для разрушения под действием давления газов, превышающего некоторое пороговое значение, для вывода частиц действующего начала. Перегородка установлена перед частицами действующего начала по отношению к направлению прохождения потока газов в безыгольном шприце так, чтобы иметь возможность разрушиться и способствовать созданию ударной волны точно перед ее взаимодействием с частицами, уже находящимися в движении.

Таким образом, в том случае, когда поршень переместился и оказался заблокированным в конечном положении при помощи средства блокировки в поперечном канале, безыгольный шприц содержит располагающиеся последовательно и непрерывно генератор газа, камеру расширения газообразных продуктов сгорания пиротехнического заряда, ограниченную перегородкой поршня, перегородку, твердые частицы действующего начала, которые выведены из замкнутого объема, и, наконец, трубку выброса этих частиц. Как только давление газов достигает некоторого порогового значения, перегородка разрушается. Сформированная таким образом ударная волна резко ускоряет движение переведенных в свободное состояние частиц действующего начала, располагающихся позади этой перегородки по отношению к направлению движения потока газов, и обеспечивает их выбрасывание с большой скоростью в направлении кожи пациента.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения поршень также может быть выполнен в виде герметичной в исходном состоянии подсистемы, в которой полая часть закрыта посредством двух съемных язычков. Для этой конфигурации перемещение поршня в поперечном канале позволяет вытянуть один из двух язычков для того, чтобы предварительно высвободить частицы в трубке выброса, при этом другой язычок служит перегородкой. Язычок также может быть открываемым для того, чтобы создать отверстие для выведения из замкнутого объема и высвобождения частиц в трубку выброса перед их ускорением при помощи ударной волны.

В соответствии с еще одним вариантом реализации предлагаемого изобретения толкающее устройство образовано пружиной. Предпочтительно пружина предварительно сжата между транспортирующим частицы действующим началом поршнем, заблокированным при помощи съемного упора, и одним из концов поперечного канала. При приведении в действие спускового устройства происходит удаление съемного упора, что обеспечивает перемещение поршня под действием распрямляющейся пружины, и активизируется генератор газа, чтобы осуществить подачу газа под давлением в трубку выброса. Два эти действия отделены по времени одно от другого и должны происходить с очень малым разрывом по времени, чтобы обеспечить однородную инъекцию освобожденных частиц действующего начала.

Безыгольные шприцы в соответствии с предлагаемым изобретением осуществляют ввод частиц при помощи ударной волны и обеспечивают надежное удержание этих частиц при хранении.

Кроме того, поскольку в качестве энергетического источника может быть использовано большое число различных пиротехнических составов, пригодных для использования в конструкции медицинских безыгольных шприцов, имеется возможность обеспечить большую гибкость использования, позволяя корректировать “моторные” характеристики безыгольного шприца в зависимости от ситуации.

И наконец, в том случае, когда выталкивание частиц в трубку выброса обеспечивается путем отбора газообразных продуктов сгорания пиротехнического заряда, и когда генератор газов содержит пиротехнический заряд очень малых размеров, безыгольный шприц оказывается оснащенным весьма эффективным и малогабаритным механизмом функционирования, который придает безыгольному шприцу особенно примечательный функциональный характер.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут лучше поняты из приведенного ниже описания предпочтительных вариантов реализации со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает безыгольный шприц (продольный разрез), в котором частицы действующего начала размещены по меньшей мере в двух не являющихся съемными камерах, располагающихся за пределами канала трубки выброса этих частиц, согласно изобретению;

Фиг.2 - систему удержания частиц действующего начала для безыгольного шприца (продольный разрез) согласно изобретению;

Фиг.3 - безыгольный шприц (продольный разрез), в котором частицы действующего начала размещены в шести не являющихся съемными камерах, располагающихся за пределами трубки выброса до инъекции препарата, согласно изобретению;

Фиг.4 - безыгольный шприц (продольный разрез), после инъекции препарата, согласно изобретению;

Фиг.5 - безыгольный шприц (продольный разрез), в котором частицы действующего начала размещены в поршне, располагающемся в поперечном канале, до инъекции препарата, согласно изобретению;

Фиг.6 - то же, что на фиг.5, но после инъекции препарата, согласно изобретению;

Фиг.7 - систему удержания частиц действующего начала в безыгольном шприце (продольный разрез) согласно изобретению.

Безыгольный шприц 1 (фиг.1) в соответствии с первым вариантом реализации содержит последовательно расположенные пиротехнический генератор 2 газа, камеру 3 расширения газов, систему удержания частиц действующего начала и трубку 4 выброса частиц, предназначенных для инъекции в кожу пациента.

Пиротехнический генератор 2 газа содержит устройство 5 инициации пиротехнического заряда, инициализирующее ударное устройство в капсюль-воспламенитель 6. Ударное устройство, которое приводится в действие при помощи нажимной кнопки 7, содержит пружину 8 и удлиненный грузик 9, снабженный ударником 10. Удлиненный грузик 9 заблокирован в исходном положении при помощи по меньшей мере одного шарика 11 удержания, вставленного в углубление между грузиком 9 и полым цилиндрическим корпусом 12, в котором этот грузик 9 имеет возможность перемещаться. Капсюль-воспламенитель 6 и пиротехнический заряд 5, имеющий по существу цилиндрическую форму, размещены в полом цилиндрическом корпусе 12 позади грузика 9. Пиротехнический заряд 5, который размещен в полом корпусе 12, представляет собой круглую плоскую поверхность, выходящую в камеру 3 расширения газов безыгольного шприца, образующихся в результате сгорания пиротехнического заряда 5.

Камера 3 (фиг.2) расширения имеет по существу цилиндрическую форму и ограничена на конце, противоположном концу, который образован пиротехническим зарядом 5, поршнем 13 в виде полого цилиндрического корпуса прямого поперечного сечения. Один из концов корпуса открыт, а второй конец закрыт перегородкой 14, которая способна разрушаться под действием давления газов в камере 3 расширения, превышающего пороговое значение.

Плоская перегородка 14 поршня 13 ограничивает длину камеры 3 расширения. Полый цилиндрический корпус поршня 13 содержит два диаметрально противоположных отверстия 15а и 15b. Поршень 13 установлен в безыгольном шприце 1 так, что его свободный конец расположен со стороны трубки 4 выброса, а перегородка 14 размещена перед этим свободным концом по отношению к направлению распространения газообразных продуктов сгорания, поступающих из пиротехнического заряда 5.

Боковая наружная стенка поршня 13 контактирует с внутренней боковой стенкой канала 16, которая продолжает камеру 3 расширения, причем канал 16 в свою очередь продолжается каналом трубки 4 выброса. Камера 3 расширения, промежуточный канал 16 и трубка 4 выброса имеют цилиндрическую форму, причем камера 3 расширения и канал трубки 4 выброса имеют одинаковый диаметр, тогда как диаметр промежуточного канала 16 превышает диаметр упомянутых выше элементов. Все три элемента расположены без зазоров последовательно друг за другом, ограничены внутренними круговыми выступами, определяющими упомянутое выше различие их диаметров.

Два патрубка 17а и 17b в толще корпуса безыгольного шприца 1 параллельно оси камеры 3 расширения связывают, каждый, эту камеру 3 расширения с промежуточным каналом 16. Один конец каждого из патрубков 17а, 17b размещен в камере 3 расширения в той ее части, которая располагается в непосредственной близости от пиротехнического заряда 5, а другой конец - в средней части промежуточного канала 16. Поршень 13 расположен в промежуточном канале 16 и блокируется при помощи внутреннего кругового выступа, разделяющего камеру 3 расширения и промежуточный канал 16. При этом полый цилиндрический корпус поршня 13 перекрывает концы двух патрубков 17а, 17b, открывающихся в промежуточный канал 16 таким образом, чтобы два отверстия 15а, 15b располагались между перегородкой 14 и той частью полого цилиндрического корпуса поршня 13, которая перекрывает два патрубка 17а, 17b. Каждый из двух патрубков 17а, 17b (фиг.2), расположенных параллельно оси камеры 3 расширения, содержит небольшой конечный участок 19а, 19b, открывающийся в промежуточный канал 16 перпендикулярно к оси. Распыленное действующее начало в виде сухого порошка размещено у этих двух участков 19а, 19b в камере 18, ограниченной боковой стенкой поршня 13 и пористой мембраной 20а, 20b, расположенной поперечно в каждом из патрубков 17а, 17b.

Трубка 4 выброса частиц действующего начала имеет тот же диаметр, что и камера 3 расширения, и заканчивается амортизирующим валиком для облегчения контакта безыгольного шприца 1 с кожей пациента.

Работа устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения осуществляется следующим образом.

Пользователь размещает безыгольный шприц 1 таким образом, чтобы конец трубки 4 выброса упирался в кожу пациента.

Нажатием на кнопку 7 обеспечивают перемещение полого цилиндрического корпуса 12 до положения, в котором его расширяющаяся часть оказывается расположенной против шарика 11 удержания, и сжимает пружину 8. При этом шарик 11 удержания выходит из камеры, освобождает грузик 9, который под действием распрямляющейся пружины 8 подвергается резкому ускоренному движению в направлении капсюля-воспламенителя 6 ударником 10 вперед. В ответ на удар капсюля-воспламенителя 6 происходит воспламенение пиротехнического заряда 5, который выделяет газы, заполняющие одновременно камеру 3 расширения и оба патрубка 17а, 17b. После того как давление в камере 3 расширения достигнет некоторого порогового значения, поршень 13 поступательно перемещается в промежуточном канале 16 до вхождения в упор с внутренним круговым выступом, определяющим границу между промежуточным каналом 16 и трубкой 4 выброса. Конечное положение поршня 13 соответствует расположению двух его отверстий 15а, 15b непрерывно и на одной линии с малым конечным участком 19а, 19b каждого из патрубков 17а, 17b.

До того как поршень 13 дойдет до упора, порошок действующего начала заключен в замкнутом объеме и начинает перемещаться в трубку 4 выброса благодаря выталкивающему воздействию газов, находящихся в патрубках 17а, 17b. Как только поршень 13 достигнет положения упора, порошок в целом оказывается в движении во внутренней полости трубки 4 выброса, при этом давление в камере 3 расширения продолжает очень быстро возрастать. После того как давление достигнет некоторого порогового значения, перегородка 14 разрушается, ударная волна беспрепятственно распространяется, увлекая за собой и ускоряя движение частиц действующего начала, находящихся в форме рассеянного облака. Высвобождение частиц действующего начала в трубке 4 выброса и разрушение перегородки 14 должны осуществляться с очень коротким интервалом по времени, порядка одной миллисекунды или нескольких миллисекунд, чтобы освобожденные частицы не имели времени для группирования.

Безыгольный шприц 50 (фиг.3, 4) в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения также содержит пиротехнический генератор 52 газа, камеру 53 расширения газов, систему удержания частиц действующего начала и трубку 54 выброса, причем частицы предназначены для инъекции в кожу пациента.

Пиротехнический генератор 52 газа содержит устройство инициации пиротехнического заряда 55, инициирующее ударное устройство и капсюль-воспламенитель 56. Характеристики ударного устройства (не показано) идентичны характеристикам ударного устройства, описанного выше.

Пиротехнический генератор 52 газа, один конец которого ограничен пиротехническим зарядом 55, заканчивается полым цилиндрическим корпусом 71, который в свою очередь заканчивается трубкой выброса 54. Конец полого цилиндрического корпуса 71, располагающийся со стороны трубки 54 выброса, загнут в направлении внутрь под прямым углом таким образом, чтобы он содержал центральное отверстие, диаметр которого меньше диаметра самого цилиндрического корпуса 71. Полый цилиндрический корпус 71 содержит последовательно расположенные камеру 53 расширения газов, имеющую по существу цилиндрическую форму, располагающийся поперечно фильтр 80, закрепленный на цилиндрическом корпусе 71, и систему удержания частиц действующего начала, содержащую несъемную полую деталь 72, имеющую по существу цилиндрическую форму и заблокированную между поперечным фильтром 80 и загнутым концом полого корпуса 71. Полая деталь 72 содержит центральный цилиндрический канал постоянного диаметра, продолженный сужающейся частью, открывающейся в трубку 54 выброса. Свободный конец центрального цилиндрического канала постоянного диаметра перекрыт фильтром 80. Наружный диаметр полой детали 72 меньше, чем внутренний диаметр полого корпуса 71, чтобы между двумя этими элементами было свободное пространство. Полая деталь 72 имеет расширенное цилиндрическое основание 73, наружная стенка которого находится в механическом контакте с внутренней стенкой полого цилиндрического корпуса 71, причем это расширенное основание 73 упирается в загнутый конец полого корпуса 71.

Деталь 72 содержит в своей передней по потоку части множество первых отверстий 74 (показано только одно), проходящих через боковую стенку, и содержит в части, располагающейся ниже по потоку, шесть других отверстий 75а, 75b, диаметрально противоположных друг другу и также проходящих через боковую стенку детали. Эти диаметрально противоположные отверстия 75а, 75b предназначены для размещения в них твердых частиц действующего начала. В центральном канале детали 72 размещен поршень 76, имеющий полый цилиндрический корпус, наружная боковая стенка которого находится в механическом контакте с внутренней боковой стенкой центрального канала, и содержащий закрытый конец, контактирующий с фильтром 80, и открытый конец. В передней по потоку зоне через боковую стенку поршня 76 проходит множество отверстий 77 (показано только одно). В задней по потоку зоне поршень 76 содержит шесть отверстий 78, которые также проходят через его боковую стенку. Отверстия 78 попарно располагаются на одной линии друг относительно друга и равномерно распределены на периферийной части поршня 76. Длина поршня 76 меньше, чем длина центрального канала детали 12, и поршень 76 размещен в центральном канале таким образом, чтобы его закрытый конец контактировал с поверхностью фильтра 80. Внутренний канал поршня 76 имеет переднюю часть и заднюю часть, отделенные друг от друга поперечной перегородкой 79, имеющей линии пониженной механической прочности, имеющие звездообразный рисунок. Перегородка жестко связана с поршнем 76. Отверстия 77 открываются в переднюю часть канала поршня 76, и отверстия 78 открываются в заднюю часть канала поршня.

Пространство между полым цилиндрическим корпусом 71 безыгольного шприца 50 и полой несъемной цилиндрической деталью 72 частица занято цилиндрической деталью 81 в форме кольца, длина которой меньше длины этого пространства, ограниченного расширенным основанием 73 и фильтром 80. Цилиндрическая деталь содержит на периферийной части по меньшей мере две продольные прямолинейные канавки, параллельные между собой и по отношению к оси вращения, образующие между наружной боковой стенкой цилиндрической детали 81 и внутренней боковой стенкой полого цилиндрического корпуса 71 два патрубка 67а, 67b. Деталь 81 в форме кольца установлена напротив фильтра 80, образуя камеру, ограниченную с одной стороны боковой наружной стенкой, принадлежащей полой несъемной детали 72, и внутренней боковой стенкой полого цилиндрического корпуса 71, а с другой стороны расширенным основанием 73 полой детали 72 и одним из концов детали 81 в форме кольца.

Детали располагаются друг по отношению к другу таким образом, чтобы отверстия 75а, 75b, предназначенные для размещения в них частиц действующего начала, были перекрыты боковой стенкой поршня 76, располагающейся позади отверстий 78, а с другой стороны открывались в камеру 82 между деталью 81 в форме кольца и расширенным основанием 73. Частицы действующего начала размещаются в отверстиях 75а, 75b между поршнем 76 и пористой мембраной, которая располагается на одном уровне с наружной боковой поверхностью полой детали 72.

Вторая поперечная перегородка располагается на том конце трубки 54 выброса, который примыкает к расширяющейся части центрального канала полой цилиндрической детали 72.

Работа безыгольного шприца в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения осуществляется следующим образом.

Этап, который позволяет подойти к выполнению операции воспламенения пиротехнического заряда 55, полностью идентичен тому этапу, который был описан выше. Газы, выделяющиеся в результате сгорания пиротехнического заряда 55, заполняют прежде всего камеру 53 расширения, а затем патрубки 67а, 67b так, после чего - камеру 82 между полой цилиндрической деталью 72 и полым корпусом 71. Газы, накапливающиеся в камере 82, оказывают давление на пористую перегородку, перекрывающую отверстия 75а, 75b, в которых размещаются частицы действующего начала.

Затем поршень 76 начинает перемещаться в центральном канале до положения, в котором осуществляется сообщение шести отверстий 78 поршня с шестью отверстиями 75а, 75b, содержащими частицы действующего начала, чтобы высвободить эти частицы в поршне 76, а также отверстий 77 поршня, располагающихся в его передней зоне, с отверстиями 74 передней части полой цилиндрической детали 72, чтобы газы заполнили переднюю часть внутреннего канала поршня 76, которая ограничена перегородкой 79.

Поршень 76 завершает рабочий ход, упираясь во внутренний круговой выступ центрального канала полой цилиндрической детали 72. Если рассматривать этот процесс в хронологическом порядке, то в ходе перемещения поршня 76 фаза установления сообщения между отверстиями 78 и отверстиями 75а, 75b, содержащими частицы действующего начала, происходит строго до начала осуществления фазы установления сообщения между другими отверстиями 74, 77, чтобы частицы действующего начала начали высвобождаться точно перед поднятием давления в передней части внутреннего канала поршня 76. Как только давление в передней части внутреннего канала поршня 76 достигнет некоторого порогового значения, перегородка 79 раскрывается по типу лепестков цветка и, соответственно, без ее раздробления на части, и способствует созданию ударной волны, которая увлекает за собой частицы действующего начала прежде всего в трубку 54 выброса, а затем в кожу пациента.

Вторичная перегородка, установленная в начальной части трубки 54 выброса, служит для временного удержания в безыгольном шприце 50 частиц действующего начала, которые были выведены потоком газа из отверстий 75а, 75b. Перегородка сама по себе не оказывает никакого сопротивления распространению ударной волны, продвигающейся от передней по потоку части канала, и раскрывается под действием ударной волны также по типу лепестков цветка.

Безыгольный шприц 100 (фиг.5, 6 и 7) в соответствии с вторым вариантом выполнения изобретения содержит последовательно расположенные пиротехнический генератор 102 газа, камеру 103 расширения газов, систему удержания частиц действующего начала и трубку 104 выброса, причем частицы предназначены для инъекции в кожу пациента.

Пиротехнический генератор 102 газа, только один контур которого и пиротехнический заряд 105 представлены на фиг.5 и 6, функционирует в результате взаимодействия ударного устройства, пиротехнического заряда 105 и капсюля-воспламенителя, и идентичен пиротехническому генератору газа, описанному выше.

Пиротехнический заряд 105 представляет плоскую кольцевую поверхность, открывающуюся в камеру 103 расширения. Камера 103 расширения и трубка 104 выброса имеют один и тот же диаметр и граница между этими элементами обозначена при помощи поперечного и по существу цилиндрического канала 119, один конец которого выполнен плоским и закрытым, а другой его конец, также плоский, продолжается патрубком 117, открывающимся в камеру 103 расширения близко к пиротехническому заряду 105 и строго позади по потоку движения газов от поперечного фильтра 130, предназначенного для удержания посторонних твердых частиц и охлаждения газов. Поперечный канал 119 частично занят поршнем 113, имеющим по существу цилиндрическую форму и содержащим сплошную часть 120 и полую часть 121, имеющую тот же диаметр. Поршень 113 ограничен, вдоль оси поперечного канала 119, двумя круглыми плоскими поверхностями. Полая часть 121 поршня 113, которая предназначена для размещения в ней порошкообразного действующего начала, имеет по существу цилиндрическую форму и ограничена вдоль оси плоской круговой поверхностью, относящейся к сплошной части 120, и плоской круговой поверхностью, представляющей собой один из двух концов поршня 113. Кроме того, полая часть 121 содержит на боковой стенке располагающиеся в диаметрально противоположных положениях по отношению к продольной оси перегородку 114, которая разрушается под действием давления газов, превышающего некоторое пороговое значение, и отверстие 122, которое делает полую часть 121 поршня подобной открытому пространству.

Перегородка 114 и отверстие 122 имеют длину вдоль оси поперечного канала 119 меньше диаметра камеры расширения 103 и располагаются на одной оси симметрии. Длина полой части 121, измеренная вдоль оси симметрии меньше, чем толщина боковой стенки безыгольного шприца 100. Длина поршня 113 вдоль оси немного превышает длину, равную сумме длины части канала 119, завершающейся патрубком 117, и диаметра камеры 103 расширения. Поршень 113 вставлен в ту часть поперечного канала 119, которая завершается патрубком 117, его сплошная часть 120 полностью изолирует камеру 103 расширения от трубки 104 выброса, с каждой стороны выступая за край этой камеры 103 расширения или за край трубки 104 выброса, и чтобы полая часть 121 полностью находилась внутри той части канала 119, которая завершается патрубком 117.

Поршень 113 установлен с возможностью скольжения с некоторым усилием в канале 119, чтобы наружная боковая стенка поршня 113 находилась в механическом контакте с внутренней стенкой канала 119. Полая часть 121 поршня 113 закрыта, поскольку внутренняя стенка канала 119 закрывает отверстие 122. Поршень 113 занимает канал 119, находясь в таком положении, что если он будет перемещаться только поступательно в канале 119 до выведения его полой части 121 в положение, обеспечивающее непрерывное продолжение по отношению к камере 103 расширения и трубке 104 выброса, то перегородка 114 и отверстие 122 окажутся расположенными перпендикулярно к оси камеры 103 расширения и трубке 104 выброса, при этом перегородка 114 будет располагаться перед отверстием 122 по отношению к направлению распространения газов, выделяемых при сгорании пиротехнического заряда 105.

Между поршнем 113 и дном той части канала 119, в которую этот поршень погружается, имеется камера, сообщающаяся с патрубком 117. Незанятая часть канала 119, завершающаяся плоским и закрытым концом, имеет сужение 123 в непосредственной близости от конца. Трубка 104 выброса также может завершаться специальным амортизирующим валиком, предназначенным для облегчения контакта безыгольного шприца 100 с кожей пациента.

Работа безыгольного шприца в соответствии с этим вариантом выполнения изобретения осуществляется следующим образом.

Этап, который позволяет подойти к выполнению операции воспламенения пользователем пиротехнического заряда 105, полностью идентичен тому этапу, который был описан выше. Газы, выделяющиеся в результате сгорания пиротехнического заряда 105, одновременно занимают камеру 103 расширения, ограниченную сплошной частью 120 поршня 113 и патрубком 117. Газы устремляются в камеру между поршнем 113 и плоским концом той части канала 119, в которой проходит поршень.

Камера (фиг.6) расширяется под действием давления газов и в результате перемещения поршня 113, который блокируется в сужении 123 канала 119. В этом конечном положении полая часть 121 поршня 113 размещается на одной линии с камерой 103 расширения и трубкой 104 выброса. Сразу после начала перемещения поршень 113 обеспечивает постепенное открытие полой части 121, поскольку внутренняя стенка канала 119 больше не перекрывает полностью его полую часть 121, освобождая таким образом твердые частицы действующего начала в трубке 104 выброса. Оказавшись заблокированным при помощи сужения 123, поршень 113 продолжает на короткое время перекрывать камеру 103 расширения, давление газов в которой возрастает. Как только давление газов в этой камере достигнет некоторого порогового значения, перегородка 114 разрушается, обеспечивая создание ударной волны, которая увлекает за собой и сообщает ускоренное движение частицам действующего начала, еще находящимся в форме рассеянного облака. Высвобождение частиц действующего начала в трубке 104 выброса и разрушение перегородки 114 должны осуществляться на очень коротком интервале времени, имеющем величину порядка несколько миллисекунд, чтобы эти твердые частицы действующего начала не имели времени на сгруппирование.

Формула изобретения

1. Безыгольный шприц, содержащий спусковой механизм, генератор газа, продолженный камерой расширения газов, поршень и трубку выброса, причем частицы действующего начала размещены за пределами канала трубки выброса, а газы из генератора газов предназначены для подачи частиц действующего начала в трубку выброса путем перемещения поршня, обеспечивая движение частиц с ускорением в этой трубке выброса, отличающийся тем, что поршень содержит перегородку, которая находится по потоку перед частицами действующего начала, высвобождаемыми в трубке выброса, и предназначена для разрушения при достижении давления газов, превышающего пороговое значение, и создания ударной волны для захвата и выброса частиц действующего начала.

2. Безыгольный шприц по п.1, отличающийся тем, что используемый в нем генератор газа представляет собой пиротехнический генератор газа, содержащий пиротехнический заряд и устройство для инициации этого пиротехнического заряда.

3. Безыгольный шприц по п.1, отличающийся тем, что подлежащие инъекции частицы действующего начала размещены в, по меньшей мере, одной несъемной камере, находящейся за пределами канала трубки выброса, каждая из которых перекрыта поршнем, установленным в трубке выброса, а поршень установлен с возможностью перемещения под действием давления газов, чтобы обеспечить открытие каждой камеры и освобождение частиц действующего начала в трубке выброса.

4. Безыгольный шприц по п.3, отличающийся тем, что устройство приведения частиц действующего начала в движение предназначено для выведения частиц, освобожденных при помощи поршня, в трубку выброса из камеры, где эти частицы размещались, и содержит по меньшей мере один патрубок, связывающий камеру расширения газа, расположенную в непосредственной близости от генератора газа, с камерами, в которых расположены частицы действующего начала, через соединительные отверстия.

5. Безыгольный шприц по п.4, отличающийся тем, что устройство приведения частиц действующего начала в движение содержит по меньшей мере один патрубок, связывающий камеру расширения газа, располагающуюся в непосредственной близости от генератора газа, с камерами, в которых располагаются частицы действующего начала.

6. Безыгольный шприц по п.5, отличающийся тем, что подлежащие выбрасыванию частицы действующего начала размещены в оконечной части каждого патрубка непосредственно против поршня.

7. Безыгольный шприц по п.3, отличающийся тем, что поршень имеет полое цилиндрическое тело, на боковой стенке которого выполнено по меньшей мере одно отверстие.

8. Безыгольный шприц по п.7, отличающийся тем, что трубка выброса содержит устройство стопорения и позиционирования поршня, расположенное между поршнем и тем концом трубки выброса, через который выбрасываются частицы действующего начала, причем каждое отверстие в боковой стенке поршня сообщено с каждой камерой для размещения частиц действующего начала.

9. Безыгольный шприц по п.8, отличающийся тем, что поршень размещен в трубке выброса таким образом, что перегородка расположена по потоку перед отверстиями, и разрушается при достижении порогового уровня давления газов, когда поршень неподвижно зафиксирован устройством стопорения.

10. Безыгольный шприц по п.1, отличающийся тем, что через трубку выброса проходит поперечный канал, в котором размещен поршень, имеющий сплошную часть и полую часть, в которой размещены частицы действующего начала, причем поршень размещен в поперечном канале так, что в исходном положении перекрывает трубку выброса своей сплошной частью, и имеет возможность перемещаться вдоль поперечного канала, благодаря толкающему устройству, до размещения полой части в трубке выброса.

11. Безыгольный шприц по п.10, отличающийся тем, что толкающее устройство содержит патрубок отбора газа, соединяющий зону камеры расширения, располагающуюся в непосредственной близости от генератора газа, с поперечным каналом.

12. Безыгольный шприц по п.10, отличающийся тем, что поперечный канал содержит средство блокировки, предназначенное для удержания поршня в положении, когда полая часть является продолжением трубки выброса.

13. Безыгольный шприц по п.10, отличающийся тем, что полая часть поршня, в которой располагаются подлежащие выбросу частицы действующего начала, в исходном положении закрыта стенкой поперечного канала.

14. Безыгольный шприц по любому из п.10 или 13, отличающийся тем, что перегородка расположена на уровне полой части поршня так, что при перемещении поршень открывает полую часть для перемещения частиц действующего начала в трубку выброса, и предназначена для разрушения под давлением газов выше порогового значения для выброса частиц действующего начала.

15. Безыгольный шприц по п.10, отличающийся тем, что толкающее устройство выполнено в виде пружины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7