Безыгольный шприц, устройство для терапевтического применения и способ терапевтического лечения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЗЫГОЛЬНЫЙ ШПРИЦ, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ И СПОСОБ ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯ(71) Заявитель ПаудерДжект Рисерч Лимитед(73) Патентообладатель ПаудерДжект Рисерч Лимитед(57) 1. Безыгольный шприц, содержащий корпус с полостью, имеющий соединение с источником давления газа для сбрасывания этого давления в полость и для осуществления подачи частиц терапевтического агента из нижней части полости, отличающийся тем, что он содержит расположенную перед нижним концом корпуса диафрагму, выполненную с возможностью инвертирования из первого положения во второе положение,причем в первом положении диафрагма представляет собой вогнутость для вмещения частиц терапевтического агента, при этом переход диафрагмы из первого положения во второе положение служит для выбрасывания частиц терапевтического агента наружу при сбрасывании газа под давлением в полость. 3500 1 2. Шприц по п. 1, отличающийся тем, что верхний конец полости первоначально закрыт мембраной, которая выполнена с возможностью при воздействии на нее газ под давлением разрываться и резко выпускать газ в полость. 3. Шприц по п. 1 или 2, отличающийся тем, что полость первоначально содержит газ, который легче воздуха. 4. Шприц по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что вогнутость диафрагмы содержит частицы терапевтического агента. 5. Шприц по п. 4, отличающийся тем, что частицы в вогнутости диафрагмы покрыты предохранительным экраном, выполненным с возможностью оттягивания назад. 6. Шприц по п. 4, отличающийся тем, что частицы в вогнутости покрыты тонкой предохранительной пленкой, не препятствующей их выбросу. 7. Шприц по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде трубчатой насадки, а диафрагма расположена смежно с нижним концом насадки и обращена, по существу, в осевом направлении насадки. 8. Шприц по п. 7, отличающийся тем, что он содержит трубчатый наконечник, выступающий от насадки ниже диафрагмы. 9. Шприц по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде катетера. 10. Шприц по п. 9, отличающийся тем, что диафрагма выполнена на боковой стенке корпуса катетера для придания частицам движения в боковом направлении относительно оси корпуса при переходе диафрагмы из первого положения во второе положение. 11. Шприц по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что диафрагма выполнена бистабильной в ее первом и втором положениях. 12. Устройство для терапевтического применения, содержащее шприц по одному из пп. 1-11, отличающееся тем, что оно содержит на вогнутой боковой стороне диафрагмы частицы терапевтического агента,выбрасываемые наружу диафрагмой. 13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что частицы размещены между вогнутой стороной диафрагмы и предохранительной пленкой, которая расположена на диафрагме. 14. Устройство по п. 12 или 13, отличающееся тем, что второе положение диафрагмы является выгнутым наружу положением. 15. Способ терапевтического лечения путем инъекции частиц терапевтического агента в телесную ткань,отличающийся тем, что осуществляют выбрасывание наружу частиц, расположенных на вогнутой стороне диафрагмы, путем создания ударной волны, воздействующей на диафрагму. Изобретение относится к медицинским приборам и инструментам, в частности к системам введения лекарственных препаратов в телесную ткань. В заявке 1 описана неинвазивная система введения лекарственных препаратов, предусматривающая использование безыгольного шприца, который выстреливает частицы терапевтического агента в регулируемых дозах в телесную ткань, например, через неповрежденную кожу или подает генетический материал в живые клетки. Этот шприц выполнен в виде удлиненной трубчатой насадки, канал которой соединен с источником давления газа. Разрываемая мембрана первоначально закрывает канал насадки возле верхнего ее конца, а частицы терапевтического агента размещаются около мембраны. От источника давления газ подается к верхней стороне мембраны с давлением, достаточным для разрыва мембраны и прохождения через насадку сверхзвукового потока, который захватывает частицы терапевтического агента. Частицы терапевтического агента могут быть представлены частицами-носителями, покрытыми, например, генетическим материалом, или порошкообразными лекарственными препаратами для любого терапевтического применения. В упомянутой заявке приведены величины следующих параметров размер частиц(предпочтительно 10-40 ммк), плотность (предпочтительно 0,5-2,0 г/см 3), скорость (предпочтительно 2002500 м/сек) и плотность импульса (предпочтительно 4-7 кг/сек/м), которые являются вполне приемлемыми для адекватного целевого проникновения терапевтического агента в телесную ткань. Задачей изобретения является усовершенствование конструкции безыгольного шприца при сохранении указанных выше значений перечисленных параметров. Согласно настоящему изобретению, безыгольный шприц, содержащий корпус с полостью, имеющий соединение с источником давления газа для сбрасывания этого давления в полость и для осуществления подачи частиц терапевтического агента из нижней части полости, дополнительно содержит расположенную перед нижним концом корпуса диафрагму, выполненную с возможностью инвертирования из первого 2 3500 1 положения во второе положение, причем в первом положении диафрагма представляет собой вогнутость для вмещения частиц терапевтического агента. Переход диафрагмы из первого положения во второе положение служит для выбрасывания частиц терапевтического агента наружу при сбрасывании газа под давлением в полость. Таким образом, конструкция безыгольного шприца в соответствии с изобретением такова, что в процессе практического его использования находящийся под давлением газ вводится в полость, и диафрагма мгновенно переходит в положение, которое обеспечивает выбрасывание частиц терапевтического агента наружу. Эта конструкция имеет то преимущество, что для мгновенного изменения положения диафрагмы требуется наличие газообразной сверхзвуковой волны, а диафрагма удерживает газ внутри полости, так что не потребуется дополнительных условий для рассеивания или подавления любой ударной волны, отраженной от цели. Кроме того, исключается возможность повреждения мишени-ткани от высокоскоростного потока газа. Верхняя часть полости безыгольного шприца первоначально закрыта мембраной, которая выполнена с возможностью при воздействии на нее газа под давлением разрываться и резко впускать газ в полость. В то же время шприц может включать в себя резервуар с сжатым газом, снабженный клапаном, который может резко открываться и выпускать газ в полость. В обоих случаях скорость ударной волны повышается, если подаваемый газ легче воздуха (например, гелий). Этот эффект еще более усиливается тогда, когда полость первоначально заполнена газом, который легче воздуха, например гелием. Частицы терапевтического агента размещаются на вогнутости диафрагмы. Чтобы избежать потери частиц до момента их ввода и поддержать стерильность частиц, рекомендуется покрывать вогнутость предохранительным экраном, выполненным с возможностью оттягивания назад, или тонкой предохранительной пленкой, которая в случае выбрасывания частиц не препятствует их выбросу. Согласно данному изобретению, шприц можно выполнить пригодным для трансдермальной подачи лекарственных препаратов в тело. В этом случае корпус шприца выполняется в виде трубчатой насадки, а диафрагма расположена смежно с нижним концом насадки и обращена, по существу, в осевом направлении насадки. Шприц может содержать трубчатый наконечник, выступающий от насадки ниже диафрагмы. В одном из преимущественных вариантов шприца, выполненного согласно изобретению, в качестве корпуса используют катетер, например артериальный катетер. В этом случае диафрагму можно выполнить на боковой стенке корпуса катетера для придания частицам движения в боковом направлении относительно оси корпуса при переходе диафрагмы из первого положения во второе. Этот шприц найдет применение, в первую очередь, при лечении сосудистых пролиферативных болезней для подачи генетического материала в стенку расширенного по причине стеноза кровеносного сосуда, чтобы генетически трансформировать эндотелиальные клетки, связывающие стенку кровеносного сосуда для предотвращения последующего рестеноза/повторной окклюзии кровеносного сосуда. В способе терапевтического лечения путем инъекции частиц терапевтического агента в телесную ткань инъекцию осуществляют выбрасыванием наружу частиц, расположенных на вогнутой стороне диафрагмы,путем создания ударной волны, воздействующей на диафрагму. Дальнейшее совершенствование основанного на использовании катетера безыгольного шприца может открыть и другие области его применения, например для локализованной подачи комбинации соединений в специфические внутренние органы (например, при химиотерапии) или для замены локального гормона какого-либо конкретного органа. Безыгольный шприц с корпусом в виде катетера будет также полезным для введения лекарственных препаратов или ДНК в доступные поверхности (например, для лечения припухлостей поверхностей слизистой оболочки, таких, как дыхательные, желудочно-кишечные или мочеполовые тракты). В качестве примера изобретение иллюстрируется следующими чертежами. На фиг. 1-3 изображен шприц для трансдермальной подачи частиц терапевтического агента. Шприц имеет цилиндрический резервуар 10, первоначально содержащий гелий под давлением примерно 80 бар. Этот резервуар ввинчивается и герметизируется в первой части 11 корпуса, выполненной в виде трубчатой насадки, содержащей камеру 12 разрыва. Эта часть 11 корпуса ввинчивается и герметизируется во второй части 13 трубчатого корпуса, содержащего полость 14. В свою очередь, часть 13 корпуса ввинчивается и герметизируется в третьей части 17 трубчатого корпуса, содержащего канал 18 и часть трубчатого наконечника 19,которая навинчивается на донную часть 17 корпуса. При такой конструкции резервуар 10 может храниться отдельно и вставляться в остальную часть шприца непосредственно перед моментом его практического использования. Части 11 и 13 корпуса можно отделять,чтобы между ними можно было устанавливать мембрану 20 с возможностью ее разрыва. Часть наконечника 19 может отделяться от части 17 корпуса, чтобы между ними можно было устанавливать инвертируемую бистабильную диафрагму 21, которой придана форма купола из жесткого и прочного, но одновременно упругого материала, например из фирменного материала Майлар, и которую формуют термическим образом в специальной оправке. Части 13 и 17 корпуса могут разделяться, так что части 17, 19 и диафрагму 21 можно изготавливать в виде деталей одноразового использования. 3 3500 1 Частицы терапевтического агента первоначально находятся в вогнутости на обращенной наружу поверхности диафрагмы 21. Частицы удерживаются с помощью электростатических сил, за счет своих естественных липких свойств или в результате испарения этанола, в котором эти частицы находились во взвешенном состоянии. Однако по причинам стерильности предпочтительно, чтобы диафрагма 21 покрывалась и уплотнялась слабой предохранительной пленкой 22 с конечным образованием герметически закрытой капсулы,содержащей частицы 23, что и показано на фиг. 3. Слабую предохранительную пленку 22 можно разрезать или поцарапать, чтобы облегчить ее разрыв и уменьшить дробление мембраны. В процессе практического использования собранного шприца и при предварительном заполнении полостей 14, 18 гелием при приблизительно атмосферном давлении наконечник размещают в непосредственной близости от кожи, которую предстоит обработать, или приводят в контакт с ней, после чего нажимают на плунжер 24, чтобы открыть клапан 25 и дать возможность гелию войти в камеру 12 разрыва. Может оказаться целесообразным выполнить клапан 25 таким образом, чтобы нижняя фронтальная площадь плунжера 24 на входе в цилиндрическую полость 10 была больше его верхней фронтальной площади, что в конечном результате обеспечит самооткрытие (или быстрое открытие) клапана. Если давление в камере 12 достигает достаточного значения, например около 23 бар, то происходит разрыв мембраны 20, и ударная волна распространяется через полость (насадку), образованную каналами 14 и 18, а диафрагма 21 резко принимает свое второе положение и образует ориентированную вниз и наружу выгнутость. Это обеспечивает быстрое движение частиц 23 вперед и выброс их из шприца с одновременным разрывом предохранительной пленки 22. На фиг. 3 ясно видно, что для уменьшения скорости движения частиц перед моментом их удара и для того, чтобы дать возможность частицам охватить большую целевую площадь кожи, целесообразно использовать короткую трубчатую прокладку 26. На фиг. 4-7 изображен момент применения изобретения с артериальным катетером для лечения сосудистых пролиферативных расстройств. На фиг. 5 показан весь катетер, на верхнем конце которого образован резервуар 10, клапан 25, камера 12 разрыва и разрываемая мембрана 20, причем все эти составляющие идентичны составляющим примера по фиг. 1. Этот шприц может быть представлен катетером с тремя полостями одна полость для обычного проволочного направителя, вторая - для газоносителя для наполнения позиционного баллона 27, чтобы принудительно расположить тело 28 около ведущего конца катетера напротив стенки артерии 29 (фиг. 4), и третья полость 30 предназначена для распространения ударной волны до кончика катетера. В отверстии 31 в боковой стенке тела катетера 28 расположена бистабильная диафрагма 32. В показанной на фиг. 4 позиции и сплошными линиями на фиг. 6 упомянутая диафрагма представляет собой обращенную наружу и вбок вогнутость, в которой находятся частицы терапевтического агента, например частицы 33, содержащие или состоящие из ДНК. Чтобы избежать вымывания частиц из вогнутости потоком крови в артерии, вогнутость можно изначально покрыть предохранительной пленкой или оттягиваемым назад рукавом 35, как это показано на фиг. 7. Катетер используется аналогично использованию шприца по фиг. 1-3. Следовательно, освобождение гелия из резервуара 10 в камеру 12 разрыва фактически приводит к разрыву мембраны 20 и образованию ударной волны,которая будет распространяться вдоль полости 30, заставляя диафрагму 32 резко изменить свое положение и занять положение, показанное пунктирными линиями на фиг. 6, а следовательно, и обеспечивать движение частиц наружу после оттягивания назад рукава 35 или через предохранительную пленку непосредственно в стенку артерии 29. В противоположность тому, что показано на рис. 6, может оказаться необходимым, чтобы диафрагма 32 находилась внутри периферийной оболочки тела катетера не только тогда, когда она находится в своем первом положении, чтобы избежать помех в момент введения катетера, но и тогда, когда она находится в своем втором положении, чтобы избежать возможного повреждения стенки артерии. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.