Verfahren und Vorrichtung zum nadellosen Injizieren von Flüssigkeit in ein Substrat sowie Flüssigkeitsbehältnis zur Verwendung in dem Verfahren und der Vorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur nadellosen Injektion von Flüssigkeit in ein Substrat, insbesondere eines flüssigen

pharmazeutischen oder kosmetischen Präparats in ein biologisches Gewebe. Die Erfindung ist ferner auf eine Injektionsvorrichtung zum nadellosen Injizieren von Flüssigkeit in ein Substrat gerichtet, insbesondere eines flüssigen pharmazeutischen oder kosmetischen Präparats in ein biologisches Gewebe, mit einem Flüssigkeitsvorrat, einer Auslassdüse und mit einer Flüssigkeit aus dem Vorrat durch die Auslassdüse in Form eines Flüssigkeitsstrahls ejizierenden

Ej ektoreinrichtung . Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Flüssigkeitsbehältnis zur Verwendung bei Ausübung des

erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder in der Vorrichtung nach der Erfindung .

Um eine Flüssigkeit in ein Substrat zu injizieren, beispielsweise ein flüssiges pharmazeutisches oder kosmetisches Präparat in oder unter die Haut eines Menschen oder anderen Lebewesens, wird die Flüssigkeit regelmäßig durch eine Injektionsnadel in das Substrat, also das menschliche oder tierische Gewebe eingeleitet. Die

Injektionsnadel muss hierzu zunächst in das Substrat eingestochen werden. Infolge des dabei mittels einer Schneide an der Nadelspitze erzeugten Einschnitts kommt es zu Verletzungen, die in lebendem Gewebe zwar meist schnell wieder verheilen, aber regelmäßig eine Narbenbildung zur Folge haben. Außerdem bergen Injektionen mit Injektionsnadeln immer das Risiko einer Infektion.

Es hat daher in der Vergangenheit verschiedene Versuche mit

hypodermischen Strahlinjektionsvorrichtungen für die nadellose Injektion gegeben, um unter Verzicht der Verwendung einer in das Substrat einstechbaren Injektionsnadel eine kleine Menge Flüssigkeit wie z.B. einen Impfstoff oder ein anderes Arzneimittel, ein Anästhetikum oder dergleichen direkt durch die Hautoberfläche in das Gewebe einzubringen. Grundsätzlich bestand die Idee bei diesen Anstrengungen darin, die Haut des Patienten alleine durch den Druck der Flüssigkeit zu durchdringen und das Injektionsmedium in eine gewünschte Tiefe zu bringen. Die zu diesem Zweck entwickelten Geräte konnten allerdings die in sie gesetzten Erwartungen nicht erfüllen.

Die in der Vergangenheit zur nadellosen Injektion von Flüssigkeiten wie beispielsweise Arzneimitteln vorgeschlagenen Injektionsgeräte haben einen Energiespeicher wie beispielsweise einen Federspeicher, einen Druckspeicher und/oder eine Zündkapsel, der/die beim Auslösen eine Druckerhöhung in einem im Gerät enthaltenen Flüssigkeitsvorrat bewirkt, um aus dem Vorrat Flüssigkeit durch eine Auslassdüse auszustoßen. Der Düsenquerschnitt ist dabei möglichst klein und der auf den Flüssigkeitsvorrat wirkende Druck möglichst hoch, um einen Flüssigkeitsstrahl mit geringem Querschnitt und großer

Strahlgeschwindigkeit zu erzeugen.

Aus der US 2002/0143323 AI ist eine endoskopische Einrichtung zur gastrointestinalen Epithel-Entfernung bekannt, bei der eine Sonde mit einer Flüssigkeit versorgt wird. Die Flüssigkeit wird der Sonde aus einem Vorratsbehälter zugeführt, der mit unter Druck stehendem Gas aus einer Gasflasche beaufschlagbar ist. Die US 2006/0149193 AI offenbart eine Einrichtung mit einer Sonde und einem Flüssigkeits- applikator, der eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung zur nadellosen Injektion einer Flüssigkeit in ein biologisches Gewebe und eine zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung führende Flüssigkeitsleitung aufweist. Eine zugeordnete Flüssigkeitsliefereinrichtung weist eine Antriebseinrichtung auf und ist mit einem druckspeichernden

Druckbehälter als Energiespeicher verbindbar. Zu der

Flüssigkeitsliefereinrichtung gehört eine Expansionskammer , die eine bewegliche Wandfläche aufweist, die die zu injizierende Flüssigkeit umschließt und die mit einer Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist.

Weiter sind Geräte bekannt, die zur nadellosen Injektion einer Flüssigkeit unter die Mucosa dienen. Zum Beispiel offenbart die US 2009/0157114 AI ein Endoskop mit einer Sonde zur nadellosen

Unterspritzung der Mucosa. Die Sonde stößt dazu einen Strahl Natriumchloridlösung aus, der aufgrund seines geringen Querschnitts und seiner gleichzeitig hohen Geschwindigkeit in das Gewebe

eindringt. Um die Natriumchloridlösung zu fördern und den

entsprechenden Druck zu erzeugen, ist eine Pumpeinheit oder

gegebenenfalls ein kraftverstärkender Hebel vorgesehen.

Die bekannten Vorrichtungen haben sich bislang als wenig erfolgreich erwiesen, denn der damit erzeugte Flüssigkeitsstrahl geht schon unmittelbar nach seinem Austritt aus der Auslassdüse auseinander und verringert zugleich seine Geschwindigkeit. Beim Auftreffen auf das Substrat neigt er dann dazu „aufzupilzen" , also auseinander zu spritzen, so dass zumindest ein Teil der auf die Substratoberfläche gerichteten Flüssigkeit nicht in das Substrat eindringt, sondern seitlich der Aufprallstelle abläuft. Dies hat dann aber auch zur Folge, dass unklar ist, ob und welche Menge Flüssigkeit tatsächlich in das Substrat injiziert wurde.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine

Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, womit eine zuverlässige Injektion von Flüssigkeit in ein Substrat ohne

Verwendung einer in das Substrat eingestochenen Injektionsnadel (Kanüle) möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, indem die Flüssigkeit in Form eines Flüssigkeitsstrahls auf eine

Injektionsgeschwindigkeit beschleunigt wird und der

Flüssigkeitsstrahl wenigstens in seinem Außenbereich vor seinem Auftreffen auf das Substrat in Rotation um seine Strahlachse versetzt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dementsprechend gekennzeichnet durch Mittel, um den Flüssigkeitsstrahl vor seinem Auftreffen auf das Substrat in Rotation um seine Strahlachse zu versetzen .

Es hat sich überraschend gezeigt, dass ein Aufweiten, also eine Querschnittsvergrößerung, des Flüssigkeitsstrahls auf seinem Weg von der Injektionsvorrichtung zur Substratoberfläche und das bei den bekannten Vorrichtungen immer wieder beobachtete Aufpilzen beim Auftreffen auf das Substrat sehr zuverlässig vermieden wird, wenn der Flüssigkeitsstrahl bei seinem Auftreffen auf das Substrat mit bevorzugt hoher Strahlgeschwindigkeit und geringem Strahlquerschnitt um seine eigene Achse (Strahlachse) rotiert. Es wird angekommen, dass infolge der Rotation wirkende Zentripetalkräfte die

Flüssigkeitsteilchen (Moleküle) zusammenhalten, und zwar nicht nur auf dem Weg des Flüssigkeitsstrahls von der Auslassdüse zur

Substratoberfläche, sondern auch beim Eindringen in das Substrat. Tatsächlich scheint, jedenfalls bei geeigneter Gestaltung der

Auslassdüse, es durch die Rotation des Strahls nach dessen Austritt aus der Auslassdüse sogar zu einer Querschnittsverringerung und damit zu einer Geschwindigkeitserhöhung des Flüssigkeitsstrahls zu kommen, so dass dieser auf das Substrat sogar mit einer größeren Geschwindigkeit auftreffen kann, als er beim Austritt aus einer Auslassdüse aufweist. Versuche haben gezeigt, dass der

Flüssigkeitsstrahl bei einer Injektion in biologisches Gewebe wie z.B. in oder unter die Haut eines Menschen oder eines Tieres zuverlässig in dieses eindringt, auch wenn die Auslassdüse der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Abstand von der

Gewebeoberfläche positioniert ist, der Flüssigkeitsstrahl also die Distanz zwischen der Düse und der Gewebeoberfläche als "Freistrahl" zu überbrücken hat, und zwar ohne dass eine Vergrößerung der Distanz einen nachteiligen Einfluss auf die Injektionsqualität haben würde. Die Rotation, die dem Strahl vor seinem Auftreffen auf das Substrat aufgeprägt wird, überlagert sich mit der translatorischen Bewegung der Flüssigkeit in dessen Strahlrichtung zu einer schraubenförmigen Bewegung, mit der sich der Strahl nach den gemachten Beobachtungen mit sehr geringem Widerstand an der Oberfläche des Substrats in dieses unter Ausbildung eines dem Strahlquerschnitt entsprechenden Einlasskanals praktisch "hineinbohrt" oder „hineinschraubt", wobei tatsächlich praktisch keine der auf das Substrat auftreffenden Flüssigkeit verlorengeht, also nicht mit in das Substrat eindringt.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Rotation des Flüssigkeitsstrahls mittels mindestens einer Blende oder Düse mit mindestens einem schraubengang- oder wendeiförmig verlaufenden Fluidkanal bewirkt. Dementsprechend kann die

Injektionsvorrichtung nach der Erfindung als Mittel, um den

Flüssigkeitsstrahl in Rotation zu versetzen, vorzugsweise mindestens einen etwa schraubengang- oder wendeiförmigen Fluidkanal an der Auslassdüse umfassen. Mit Hilfe des mindestens einen schraubengang- oder wendeiförmigen Fluidkanals wird zunächst wenigstens einem Teilstrom der durch die Auslassdüse strömenden Flüssigkeit am

Außenumfang des Flüssigkeitsstrahls, also im Grenzbereich zur umgebenden Luft, die erwünschte rotatorische Bewegung aufgeprägt, wobei sich diese Rotations- oder Schraubbewegung ins Innere des Flüssigkeitsstrahls überträgt. Es ist auch möglich, dass die

Rotation des Flüssigkeitsstrahls mittels einer rotierenden Blende oder Düse bewirkt wird, wozu die vorrichtungsmäßig vorgesehenen Mittel vorzugsweise mindestens einen rotierend antreibbaren Teil de Auslassdüse umfassen. Auch eine Kombination der beiden

rotationserzeugenden Maßnahmen ist denkbar.

Die erfindungsgemäße Injektionsvorrichtung kann bevorzugt so ausgestaltet sein, dass der Flüssigkeitsvorrat, die Auslassdüse und die Ej ektoreinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse

angeordnet/anordbar sind. Die Vorrichtung lässt sich auf diese Weise besonders kompakt gestalten, sie ist beispielsweise als

Injektionsvorrichtung zum Injizieren von kosmetischen oder

pharmazeutischen Flüssigkeiten in bzw. unter die Haut eines Menschen oder eines Tieres auch mit nur einer Hand problemlos handhabbar.

In vorteilhafter Weiterbildung der Injektionsvorrichtung kann der mindestens eine Fluidkanal an einer einen Durchgang in der

Auslassdüse begrenzenden Düsenwandung angeordnet sein. Die Anordnung kann bei der Injektionsvorrichtung derart getroffen sein, dass die Auslassdüse wenigstens einen konvergierenden Abschnitt aufweist, dessen Querschnitt sich in Durchströmrichtung der ejizierten

Flüssigkeit verringert, so dass die Flüssigkeit bei ihrem Weg durch den konvergierenden Abschnitt der Auslassdüse beschleunigt wird. In diesem Fall hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der

mindestens eine Fluidkanal sich zumindest über eine Teillänge des konvergierenden Abschnitts erstreckt.

Die Auslassdüse kann auch mindestens einen Abschnitt konstanten Querschnitts aufweisen, wobei sich der mindestens eine Fluidkanal dann bevorzugt (auch) zumindest über eine Teillänge des Abschnitts mit konstantem Querschnitt erstreckt.

Eine besonders effektive Maßnahme, um der durch die Auslassdüse strömenden Flüssigkeit die gewünschte Rotations- oder

Schraubbewegung aufzuprägen, besteht in mehreren, im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Achse des Flüssigkeitsstrahls in der

Auslassdüse angeordneten Fluidkanälen . Durch die Mehrzahl von

Fluidkanälen erhält man eine vergleichsweise große, schrauben- bzw. wendeiförmig verlaufende Kontakt- bzw. Austauschfläche zwischen dem Düsendurchlass und der durch diesen hindurchströmenden Flüssigkeit, womit ein starker Drall bzw. eine vergleichsweise schnelle Rotation der Flüssigkeit beim Düsenaustritt auch schon bei kurzer axialer Erstreckung der Düse (Düsenlänge) erreichbar ist. Die Fluidkanäle können benachbart zueinander an der den Durchlass der Auslassdüse begrenzenden Durchlasswandung angeordnet sein.

Eine ebenfalls besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass der mindestens eine Fluidkanal sich in Form einer gewendelten Rohrleitung von der Einlass- zur Auslassseite der Auslassdüse durch diese erstreckt. Bei diese Ausführungsform wird die rotatorische Bewegungskomponente, die der Flüssigkeitsstrahl nach seinem

Durchgang durch die Auslassdüse aufweist, durch die Wendelform der Rohrleitung bewirkt, durch die wenigstens ein Teilstrom Flüssigkeit strömt und infolge der unterschiedlichen Radien an der Innenseite und der Außenseite der Rohrwendel in Drehung um die Achse seines Stromfadens im Inneren der Leitung versetzt wird. Wenn die

Rohrleitung zusätzlich einen sich von der Einlassseite zur

Auslassseite hin abnehmenden Wendelradius aufweist, führt dies in außergewöhnlich vorteilhafter Weise zu einem Zykloneffekt, nämlich zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des (rotierenden) Flüssigkeitsstrahls bei dessen Austritt aus der derartig gestalteten Auslassdüse. Man kann eine derart ausgebildete Düse also als

Zyklondüse bezeichnen. Der beschriebene Effekt lässt sich weiter verstärken, indem zwei oder mehr gewendelte Rohrleitungen jeweils um einen Winkelbetrag zueinander versetzt nach Art einer Doppel- oder Mehrfachhelix vorgesehen werden. Den Effekt einer derartigen „Zyklondüse" kann man auch mit einem oder mehreren an der Durchlasswandung einer Düse mit einem sich verengenden, insbesondere konischen Düsendurchlass und an dessen Wandung angeordneten, wendelartig verlaufenden Fluidkanälen erreichen.

Eine ebenfalls zweckmäßige Gestaltung ist es, wenn die Auslassdüse einen zentralen, vorzugsweise gerade verlaufenden Durchlass für einen Teilstrom der Flüssigkeit aufweist und wenn der mindestens eine Fluidkanal den zentralen Durchlass schraubenförmig koaxial umgibt. Durch den den zentralen Durchlass insbesondere

schraubenförmig umgebenden Fluidkanal strömt dann ein (zweiter) Teilstrom und erhält dabei wie vorstehend beschrieben eine

Schraubenbewegung aufgeprägt, bevor er sich nach dem Austritt aus der Düse mit dem (ersten) Teilstrom vereinigt und seine Rotationsbzw, schraubenförmige Bewegung in diesen überträgt, so dass der aus beiden Teilströmen bestehende gesamte Flüssigkeitsstrom in

erfindungsgemäß vorteilhafter weise um seine Strahlachse rotiert, während er aus der Düse auf das Substrat auftrifft und sich

praktisch in dieses hineinschraubt oder -bohrt.

Wie bereits angedeutet, kann die Auslassdüse drehbar gelagert und mittels eines Antriebs in Rotation versetzbar sein. Dabei weist sie vorzugsweise mindestens einen, insbesondere vorzugsweise mehrere exzentrisch zur Achse des aus der Auslassdüse ejizierten

Flüssigkeitsstrahls angeordnete ( n) Fluidkanal/-kanäle auf. Die Drehbewegung der Auslassdüse bzw. des/der darin angeordnete ( n) Fluidkanals/-kanäle um die Achse des Flüssigkeitsstrahls übertragen ihre Drehbewegung auf diesen, so dass der Flüssigkeitsstrahl bei seinem Austritt aus der Düse die erfindungsgemäße Rotationsbewegung um seine Strahlachse hat.

Eine insbesondere in produktionstechnischer Hinsicht besonders zweckmäßige Gestaltung ergibt sich, wenn die Auslassdüse mehrere in Durchlassrichtung der Flüssigkeit hintereinander in Form eines Blendenstapels angeordnete Blendenscheiben aufweist, die jeweils eine sich über einen Teil des Scheibendurchmessers erstreckende Schlitzöffnung aufweisen, wobei die Schlitzöffnungen von in dem Blendenstapel aufeinander folgenden Blendenscheiben in

Umfangsrichtung um einen Winkelbetrag zueinander versetzt angeordnet sind. Die übereinander gestapelten Blendenscheiben mit den darin angeordneten, um einen Winkelbetrag versetzt ausgerichteten

Schlitzöffnungen bilden dann einen zentralen, im Wesentlichen geradlinig in Achsrichtung der Düse verlaufenden Durchlass sowie zwei nach Art einer Doppelhelix angeordnete, wendeltreppenartig gestufte Fluidkanäle entlang der sich ausbildenden Wandung des zentralen Durchlasses. Dabei ist die Anordnung bevorzugt so

getroffen, dass der Betrag des Versatzes in Umfangsrichtung an den radial äußeren Enden der Schlitzöffnungen kleiner ist als die Breite der Schlitzöffnungen, so dass die wendel- ( treppen) förmige Wirkung der den zentralen Durchlass schraubengangförmig umgebenden

Fluidkanäle bis in deren radial äußersten Randbereiche

sichergestellt ist.

Es ist insbesondere für den Einsatz der Injektionsvorrichtung als kosmetisches und oder pharmazeutisches Gerät von besonderem Vorteil, wenn der Flüssigkeitsvorrat in einem Flüssigkeitsbehältnis

aufgenommen ist, das bevorzugt austauschbar im Gehäuse angeordnet werden kann. Wenn der Flüssigkeitsvorrat in einem austauschbar im Gehäuse aufgenommenen Flüssigkeitsbehältnis, beispielsweise in Form einer Kartusche oder einer Ampulle, aufgenommen ist, lassen sich mit ein und derselben Vorrichtung mit geringstmöglichen Aufwand nicht nur unterschiedliche Flüssigkeiten injizieren, also beispielsweise flüssige pharmazeutische Präparate unterschiedlicher Art, wie sie bei einer Impfserie benötigt werden können, indem einfach

nacheinander Behältnisse mit verschiedenen Flüssigkeiten in die Vorrichtung eingesetzt werden. Die Anordnung hat darüber hinaus den Vorteil, dass sich die Vorrichtung ohne den darin aufgenommenen Flüssigkeitsvorrat besonders einfach und gründlich reinigen und/oder sterilisieren lässt, was insbesondere bei ihrem Einsatz in

pharmazeutischen Bereichen, aber auch im (kommerziellen)

kosmetischen Bereich von Bedeutung ist.

Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Auslassdüse am Flüssigkeitsbehältnis angeordnet ist. Diese Anordnung erlaubt es in besonders einfacher Weise, die Art und Form der Düse, insbesondere den darin vorgesehenen Durchlass für die Flüssigkeit, bestmöglich an die spezifische, im Flüssigkeitsbehältnis aufgenommene und zu injizierende Flüssigkeit anzupassen. Beispielsweise kann es erforderlich sein, bei der Verarbeitung von Flüssigkeiten mit vergleichsweise hoher Viskosität wie beispielsweise

Hyaluronsäurepräparaten, die in kosmetischen Anwendungsbereichen z.B. zur Faltenunterspritzung oder zum Modellieren von Lippen und in der Medizin zum Einspritzen in arthrosegeschädigte Gelenke zum Einsatz kommen, eine Düse mit größerem Durchlassquerschnitt

vorzusehen als zum Einspritzen von einfacher, physiologischer

Kochsalzlösung. Die Anordnung der Auslassdüse unmittelbar am

Flüssigkeitsbehältnis stellt dann sicher, dass in jedem Fall die passende Auslassdüse für die jeweilige im Behältnis aufgenommene Flüssigkeit zum Einsatz kommt. Insbesondere aus hygienischen Gründen wird bevorzugt, dass es sich bei den in der erfindungsgemäßen

Injektionsvorrichtung zum Einsatz kommenden

Flüssigkeitsbehältnissen, insbesondere solchen mit daran

angeordneten Auslassdüsen, um Einmal-Behältnisse handelt, die nach einmaliger Verwendung entsorgt, also nicht wieder befüllt werden.

Die Auslassdüse kann einen im Wesentlichen koaxial zur Gehäuseachse des Gehäuses verlaufenden Düsenauslass aufweisen. Die Flüssigkeit tritt dann in einer koaxial zur Gehäuseachse des Gehäuses

verlaufenden Richtung aus und damit im Allgemeinen senkrecht auf die Oberfläche des Substrats auf, denn bei der Handhabung des Geräts wird das Gehäuse im Allgemeinen lotrecht zur Substratoberfläche, beispielsweise eine Hautfläche, ausgerichtet. Es ist aber in besonders vorteilhafter Weise auch möglich, dass die Auslassdüse einen Düsenauslass aufweist, der unter einem Winkel zur Gehäuseachse verläuft, wobei der Winkel vorzugsweise größer ist als 45°. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn der Düsenauslass in einer

Richtung liegt, die im Bereich von über 75° bis hin zu einem rechten Winkel liegt, die Auslassrichtung also im Wesentlichen in einer Normalebene zur Gehäuseachse des Gehäuses verläuft. Bei im

Wesentlichen gleichbleibender, also etwa lotrecht zur

Substratoberfläche gewählter Ausrichtung des Gehäuses ermöglicht es diese Ausgestaltung der Erfindung, die Flüssigkeit im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche dicht unter diese in das Substrat zu injizieren, was besonders einfach dann erreichbar ist, wenn das Substrat wie beispielsweise die Haut eines Menschen in seiner/ihrer oberen Schicht nachgiebig ist und mithilfe der Vorrichtung ein Stück weit muldenartig eingedrückt werden kann, so dass sich der

Düsenauslass dann in dieser muldenartigen ausbildenden Vertiefung unterhalb des Niveaus des benachbarten Substrats befindet und dann die Flüssigkeit im Wesentlichen parallel zur Substratoberfläche unterhalb von dieser injiziert werden kann. Insbesondere für eine derartige Auslassdüse kann diese oder das vordere Ende des Gehäuses mit einer Tiefenanzeige oder einem Tiefenanschlag versehen sein, so dass die Flüssigkeit genau in die gewünschte Tiefe unterhalb der Substratoberfläche eingebracht werden kann.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist

vorgesehen, dass das Flüssigkeitsbehältnis mit der darin

aufgenommenen Flüssigkeit zusammen mit einem Ej ektionsstößel der Ej ektoreinrichtung in dem Gehäuse bzw. einer darin vorgesehenen Beschleunigungsstrecke beweglich aufgenommen ist und dass das

Gehäuse an seinem vorderen Auslassende einen Anschlag für das

Flüssigkeitsbehältnis aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil dass das Flüssigkeitsbehältnis zusammen mit der darin aufgenommenen Flüssigkeit zunächst gemeinsam mit der Ej ektoreinrichtung in dem Gehäuse beschleunigt wird, bevor die Flüssigkeit aus ihrem Behältni durch die Auslassdüse ausgestoßen wird. Hierdurch wird die

Druckerhöhung in der Flüssigkeit bei Betätigung der

Ej ektoreinrichtung zum Ejizieren der Flüssigkeit begrenzt, indem de Flüssigkeit zunächst eine dynamische Druckkomponente aufgeprägt wird. Besonders bei druckempfindlichen Flüssigkeiten kann hierdurch die Gefahr einer Beschädigung verringert oder ganz vermieden werden Um den (statischen) Druckanstieg in der Flüssigkeit beim Auftreffen des Flüssigkeitsbehältnisses an dem Anschlag zu verlangsamen, ist e vorteilhaft, wenn ein zwischen dem Anschlag und das

Flüssigkeitsbehältnis wirksamer Anschlagdämpfer, beispielsweise ein Elastomer-Pufferelement vorgesehen ist.

Mit der Erfindung wird ein Flüssigkeitsbehältnis zur Verwendung be Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder in der

Vorrichtung nach der Erfindung vorgeschlagen, das gekennzeichnet i durch mindestens einen Aufnahmeraum für Flüssigkeit, einen

Flüssigkeitsauslass und ein Stoßeinleitungselement zur Einleitung eines Impulsstoßes in die im Aufnahmeraum aufgenommene Flüssigkeit. An dem Stoßeinleitungselement, bei dem es sich ganz allgemein grundsätzlich um ein wie auch immer geartetes Mittel oder eine Ausgestaltung des Flüssigkeitsbehältnisses handeln kann, womit es ermöglicht ist, einen Druckstoß (Impulsstoß) in die im

Flüssigkeitsbehältnis aufgenommene Flüssigkeit einzuleiten, kann ein hierfür vorgesehenes Betätigungsmittel der Ej ektoreinrichtung, das nach Auslösung der Einrichtung auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt wird, also insbesondere der bereits erwähnte Ej ektorstößel ,

angreifen. Der dem Betätigungsmittel aufgrund seiner Masse und seiner hohen Geschwindigkeit innewohnende Stoßimpuls wird beim Anschlag des Betätigungsmittels am Stoßeinleitungselement des

Flüssigkeitsbehältnisses, bzw. bei der Ausführungsform, bei der dieses gemeinsam mit der darin aufgenommenen Flüssigkeit und dem Ej ektorstößel gemeinsam auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, beim Auftreffen des Flüssigkeitsbehältnisses an dem dafür

vorgesehenen Anschlag im Gehäuse, in die in dem Behältnis

aufgenommene Flüssigkeit übertragen und bewirkt in dieser einen plötzlichen, sehr großen Druckanstieg (Druckstoß), der zur Folge hat, dass eine erste Teilmenge der im Behältnis aufgenommenen

Flüssigkeit mit entsprechend hohem Druck durch die Auslassdüse gepresst wird, wobei ihr beim Durchgang durch den Düsendurchlass erfindungsgemäß die Drehbewegung aufgeprägt wird. Die infolge des Druckstoßes austretende erste Teilmenge verlässt also die

Auslassdüse entsprechend dem sehr großen, kurzfristig in der

Flüssigkeit erzeugten Druck mit sehr großer Geschwindigkeit als ein um seine Strahlachse rotierender Flüssigkeitsstrahl und dringt ohne weiteren nennenswerten Widerstand in das Substrat ein. In dem

Substrat erzeugt der rotierende Flüssigkeitsstrahl einen an der Substratoberfläche offenen Injektionskanal, der bis in eine

Injektionstiefe reicht. Diese erreichte Tiefe hängt im Wesentlichen ab von der Strahldicke, die sich im Wesentlichen aus dem Querschnitt der Auslassdüse ergibt, durch die die Flüssigkeit die Vorrichtung verlässt, und von der Strahlgeschwindigkeit, mit der die erste Teilmenge auf der Substratoberfläche auftrifft . Diese

Geschwindigkeit wiederum stellt (u.a.) eine Funktion des Drucks dar, der infolge des Impulsstoßes in der Flüssigkeit für tatsächlich nur sehr kurze Zeit erreicht wird. Indem man also die Geschwindigkeit des Betätigungsmittels ( Ej ektorstößel ) und damit die Größe des diesem verliehenen Impulses variiert, kann man die Injektions- oder Eindringtiefe in das Substrat gezielt beeinflussen. Dabei hat sich überraschend gezeigt, dass auch eine nachfolgend durch den vorab mittels der ersten Teilmenge erzeugten Injektionskanal in das

Substrat eingebrachte zweite Teilmenge Flüssigkeit, die dann üblicherweise mit deutlich geringerem Druck durch die Auslassdüse ausgestoßen und dementsprechend mit geringer Geschwindigkeit in das Substrat injiziert wird, in diesem bis zum Ende des zuvor erzeugten Injektionskanals, also bis in die Eindringtiefe, gelangt und sich in dieser dann im Wesentlichen gleichmäßig um den Kanal herum verteilt. Eine zweite Teilmenge der Flüssigkeit kann also nach Art eines Flüssigkeitsdepots in die gewünschte Tiefe eingebracht werden. Zur Durchführung einer derartigen, zwei- oder mehrstufigen Injektion hat sich als Ej ektoreinrichtung eine solche mit elektromagnetischem Antrieb für den Ej ektorstößel besonders bewährt. Der Ej ektorstößel wird von dem elektromagnetischen Antrieb zunächst in einer

Beschleunigungsstrecke vor dem Flüssigkeitsbehältnis (oder gemeinsam mit diesem) auf die gewünschte, hohe Stößelgeschwindigkeit

beschleunigt und dann (ggf. zusammen mit dem Flüssigkeitsbehältnis) zur Erzeugung des Impulsstoßes in der Flüssigkeit schlagartig abgebremst, woraufhin der Druck in der Flüssigkeit wie beschrieben plötzlich auf einen sehr hohen Wert ansteigt und die erste Teilmenge Flüssigkeit aus dem Behältnis ejiziert wird und die Auslassdüse mit sehr hoher Geschwindigkeit unter Rotation, also einer

erfindungsgemäßen schraubenförmigen Bewegung verlässt. Zum Ejizieren einer zweiten (und möglichen weiteren) Teilmenge (n) in den derart mittels der ersten Teilmenge erzeugten Injektionskanal wird mittels des elektromagnetischen Antriebs der Ej ektorstößel nach Vorbild eines Spritzenkolbens einer Injektionsspritze mit einer

Ej ektionskraft am Stoßeinleitungselement in das Volumen der im Behältnis aufgenommenen Flüssigkeit eingeschoben und treibt diese dadurch durch die Auslassdüse aus, von wo aus sie in den zuvor mittels der ersten Teilmenge in das Substrat geschossenen

Injektionskanal gelangt.

Die Ej ektoreinrichtung mit elektromagnetischem Antrieb, der eine eigenständige erfinderische Leistung zukommt und die sich selbstverständlich auch für Verfahren und Vorrichtungen eignet, bei denen die zur nadellosen Injektion in die Form eines dünnen Strahls beschleunigte Flüssigkeit nicht in Rotation bzw. Schraubenbewegung versetzt wird, ermöglicht nicht nur die vorstehend beschriebene, gestufte Injektion mit zwei oder mehreren Flüssigkeitsteilmengen. Sie eignet sich auch in ganz vorzüglicher Weise dazu, eine Serie von Injektion in kurzer zeitlicher Abfolge an verschiedenen, bevorzugt unmittelbar zueinander benachbarten Stellen im Substrat zu

platzieren. Hierzu wird der Ej ektorstößel unmittelbar nach Erzeugen des Impulsstoßes in dem Flüssigkeitsvorrat, bevorzugt durch

kurzzeitiges Umkehren der Stromrichtung in der Spule, wieder zurück in seine Ausgangsstellung verstellt und ist so binnen kürzester Zeit für einen weiteren Injektionsvorgang bereit, zu dem er mittels der elektromagnetischen Spule wieder in Injektionsrichtung beschleunigt wird und erneut einen Druckimpuls in dem Flüssigkeitsvorrat erzeugt. Besonders für die Durchführung solcher Serieninjektionen eignet sich ein einen Zylinderraum bildendes Flüssigkeitsbehältnis mit einem an einer Seite vorgesehenen Flüssigkeitsauslass und einem von dem Ej ektorstößel betätigbaren Kolben, der in von dem auf ihn

auftreffenden Stößel bewirkten Schritten in den Zylinderraum einschiebbar ist, um immer eine Teilmenge Flüssigkeit aus dem

Flüssigkeitsauslass auszustoßen, die dann die Vorrichtung durch die Auslassdüse verlässt. Da der Kolben mit jedem Injektionsvorgang von dem Ej ektorstößel zunehmend tief in den Zylinderraum des

Flüssigkeitsbehältnisses eingeschoben wird, vergrößert sich

schrittweise die Beschleunigungsstrecke, die dem Ej ektorstößel zwischen einem hinteren, gleichbleibenden Anschlag im Gehäuse und seinem vorderen, vom Kolben definierten Anschlagpunkt zur Verfügung steht. Da die Vergrößerung der Beschleunigungsstrecke bei ansonsten unveränderten Rahmenbedingungen, insbesondere gleichbleibender Stromstärke, mit der der elektromagnetische Antrieb beaufschlagt wird, eine zunehmend größere Geschwindigkeit des Stößel bei seinem Auftreffen auf den Kolben zur Folge hätte, womit dann auch der in der Flüssigkeit erzeugte Druckimpuls und die daraus resultierende Strahlgeschwindigkeit und Eindringtiefe ansteigen, sind bevorzugt Mittel zur Anpassung der Stößelgeschwindigkeit bei dessen Auftreffen auf den Kolben vorgesehen, die es ermöglichen, unabhängig von der Stellung des Kolbens im Flüssigkeitsbehältnis in diesem wiederholbar zumindest annähernd gleich starke Druckimpulse zu erzeugen, so dass die in Serie erzeugten Injektionen jeweils bis in dieselbe Tiefe in das Substrat eindringen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich somit in vorteilhafter Weise für das Unterspritzen von Falten in der Haut eines Patienten oder aber auch zur Erzeugung von

Tätowierungen, die mit der Erfindung nadellos erzeugt werden können.

Es ist auch möglich, dass sich der Elektromagnet und/oder der zu dessen Betrieb vorgesehene Energiespeicher (Batterie/Akku) an dem beweglichen Teil der Ej ektoreinrichtung, also insbesondere dem Ej ektorstößel befinden und gemeinsam mit diesem aus dem Gehäuse entfernt werden kann/können, bspw. um dieses vor einem erneuten Geräteeinsatz zu reinigen und/oder zu sterilisieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, worin bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Beispielen dargestellt und näher erläutert sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer

erfindungsgemäßen Injektionsvorrichtung in perspektivischer Ansicht;

Fig. 2a - c das Handteil der Injektionsvorrichtung nach Fig.

1 im Längsschnitt in verschiedenen

Arbeitsstellungen der Ej ektoreinrichtung;

Fig. 3 die Ej ektoreinrichtung mit einer ersten

Ausführungsform einer bei der Erfindung zum Einsatz kommenden Auslassdüse, im Längsschnitt;

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer Auslassdüse zum

Einsatz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt ;

Fig.5 eine dritte Ausführungsform einer Auslassdüse zum

Einsatz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt ; Fig. 6 eine vierte Ausführungsform einer Auslassdüse zum

Einsatz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt ;

Fig. 7 die Blendenscheiben des bei der Ausführungsform nach Fig. 6 zum Einsatz kommenden Blendenstapels in einer perspektivischen, auseinander gezogenen Darstellung (Explosionsdarstellung) ; und

Fig. 8 eine fünfte Ausführungsform einer Auslassdüse zum

Einsatz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt .

In Fig. 1 ist mit 10 in ihrer Gesamtheit eine Injektionsvorrichtung nach der Erfindung bezeichnet, die ein Handteil 11 aufweist, das über eine Kabelverbindung 12 mit einer externen Stromversorgung 13 , im gezeigten Ausführungsbeispiel einem Akkupack, verbunden ist.

Das Handteil 11 der Injektionsvorrichtung 10 kann von seinem

Benutzer bequem mit einer einzigen Hand gehandhabt werden. Der nähere Aufbau des Handteils 11 ist in der Schnittdarstellung gemäß den Fig. 2 a bis c gut zu erkennen. Demnach weist es ein Gehäuse 14 auf, das an seinem Außenumfang mit einer Aussparung 15 versehen ist, in der eine Magnetspule 16 aufgenommen ist. Die Magnetspule 16 ist mittels einer umlaufenden Abdeckung 17 geschützt.

Die Magnetspule 16 ist Bestandteil einer insgesamt mit 18

bezeichneten Ej ektoreinrichtung, zu der weiter ein in das Gehäuse eingestecktes, dieses im Wesentlichen von seinem hinteren Ende (in der Zeichnung rechts) bis zu dem vorderen (links) Auslassende durchsetzendes Ejektorrohr 19 aus Kunststoff und ein in diesem längsverschieblich geführter Ej ektorstößel 20 gehören, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen hinteren Abschnitt 21 und einen vorderen Abschnitt 22 aufweist. Während der hintere Abschnitt mit größerem Durchmesser an den Innenquerschnitt des Ejektorrohrs 19 angepasst ist und weitestgehend spiel- und reibungsfrei in diesem gleiten kann, weist der vordere Abschnitt 22 einen geringeren Durchmesser auf. Er bildet ein Druckstück 23, das von hinten in ein zylindrisches Flüssigkeitsbehältnis 24 in Form einer

Flüssigkeitspatrone oder -kartusche einschiebbar bzw. eingeschoben ist, das eine in ein Substrat, beispielsweise in oder unter die Haut eines Menschen oder Tiers, zu injizierende Flüssigkeit 25 enthält. Dieses Flüssigkeitsbehältnis 24 ist ähnlich wie der hintere

Abschnitt 21 des Ej ektorstößels 20 in dem Ejektorrohr 19 im

Wesentlichen spielfrei aufgenommen, so dass es ebenfalls leicht in diesem gleiten kann. Rückseitig (in der Zeichnung also rechts) ist das Flüssigkeitsbehältnis 24 mit einem Kolben 26 verschlossen, der die Flüssigkeit 25 im Behältnis 24 hält und so weit in den von dem Behältnis 24 definierten Zylinderraum 27 eingeschoben ist, dass an seiner Rückseite das Druckstück 23 ebenfalls ein Stück weit in diesen Zylinderraum einfasst. An seiner in der Zeichnung linken Auslassseite ist das Flüssigkeitsbehältnis 24 mit einer Membran 28 verschlossen.

Das Ejektorrohr 19 ist an seiner vorderen, in Fig.2 linken

Stirnseite mit einer Kappe 29 versehen, die eine zentrale Öffnung aufweist, in der eine nach innen in Richtung auf das

Flüssigkeitsbehältnis 24 vorspringende Aufstechkanüle 30 aufgenommen ist. Innen an der Kappe ist ein die Aufstechkanüle 30 umgebendes, elastisches Pufferelement 31 angeordnet.

Die Aufstechkanüle 30 steht mit ihrem ihrer Aufstechspitze 32 gegenüberliegenden, auslassseitigen Ende ein Stück weit über die Kappe 30 vor und bildet hierdurch eine Zentrierung für eine

Auslassdüse 33, die auf dieses auslassseitige Ende der Kanüle 31 aufgesteckt und am Gehäuse 14 mittels einer Überwurfmutter 34 festgelegt ist.

Um die Vorrichtung zur Benutzung vorzubereiten, wird zunächst der Ej ektorstößel 20 mit seinem vorderen, das Druckstück 23 bildenden Abschnitt 22 von hinten in das patronenartig ausgestaltete

Flüssigkeitsbehältnis 24 eingesteckt, wobei sich die Stirnseite des Druckstücks 23 an den Kolben 26 in der zylindrischen Öffnung des Flüssigkeitsbehältnisses anlegt. Diese Baueinheit aus

Flüssigkeitspatrone und Ej ektorstößel kann dann mit der die Flüssigkeitspatrone vorne verschließenden Membran 28 voran von hinten in das Ejektorrohr 19 im Gehäuse 16 eingeschoben werden, wozu eine rückwärtig am Gehäuse angeordnete Abdeckkappe 35 geöffnet werden kann. Nach Schließen der Abdeckkappe ist die Vorrichtung betriebsbereit. Dieser Betriebszustand ist in Fig. 2a gezeigt.

Anhand der Fig.2a bis 2c lässt sich die Wirkungsweise der

erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem Injektionsvorgang gut nachvollziehen: Fig. 2a zeigt dabei die Ausgangsstellung der

Ej ektoreinrichtung, bei der sich der hintere Abschnitt 21 des

Ej ektorstößels 20 in der am weitesten hinten gelegenen Position (in der Zeichnung rechts) befindet (hintere Endstellung) . Der in dieser Stellung des Ej ektorstößels und des vorne auf diesen aufgesteckten Flüssigkeitsbehältnisses vor diesem bis zur endseitigen Kappe 29 sich erstreckende Freiraum in dem Ejektorrohr 19 bildet eine

Beschleunigungsstrecke S, auf deren Länge die aus Stößel und

Flüssigkeitsbehältnis 24 bestehende Baueinheit beschleunigt werden kann. Um aus der in Fig.2a gezeigten Stellung einen

Injektionsvorgang auszulösen, wird die Magnetspule 16 mit

elektrischer Energie aus dem Akkupack 13 bestromt und beschleunigt hierdurch den Ej ektorstößel 20 mit der daran vorne aufgesteckten Flüssigkeitspatrone 24 über die Beschleunigungsstrecke S in einer Bewegungsrichtung in Richtung auf die Auslassdüse (in der Zeichnung nach links). Dabei erreicht die beschleunigte Baueinheit in

kürzester Zeit eine sehr hohe Geschwindigkeit, die in der Praxis über 500 m/s, bei geeignet längerer Beschleunigungsstrecke sogar über 800 m/s betragen kann. Diese Bewegung macht das

Flüssigkeitsbehältnis 24 mit der darin aufgenommenen Flüssigkeit 25 zunächst mit, bis es von dem Pufferelement 31 abgebremst wird, das zwischen der vorderen Kappe 29 des Ejektorrohrs 19 und der mit großer Geschwindigkeit von der Magnetspule 16 in Richtung auf die Auslassdüse 33 bewegten Baueinheit aus Ej ektorstößel 20 und

Flüssigkeitsbehältnis 24 zusammengedrückt wird. Das Pufferelement 31 dient vor allem dazu, zu verhindern, dass das gegen die vordere Kappe 29 anschlagende Flüssigkeitsbehältnis von diesem wieder zurückspringt. Die Stellung der Ej ektoreinrichtung in diesem

Betriebszustand ist in Fig. 2b gezeigt. Wie in der Darstellungen gemäß Fig.2a lediglich schematisch in strichpunktierten Linien angedeutet ist, ist der Freiraum 36, der im Inneren des Ejektorrohrs 19 zwischen dessen vorderer Kappe 29 und dem stirnseitigen, von der Membran verschlossenen Ende des

Flüssigkeitsbehältnisses 24 vorhanden ist, mittels einer

Überströmleitung 37 mit dem Raum 38 hinter dem hinteren Stößelende 21 verbunden. Durch die Überströmleitung kann Luft aus dem vorderen Freiraum 36 verdrängt bzw. tatsächlich aktiv durch den sich hinter dem Stößel bei dessen Vorwärtsbewegung bildenden Unterdruck im Raum 38 abgesaugt werden, womit sichergestellt ist, dass der

Ej ektorstößel 20 mit dem Flüssigkeitsbehältnis 24 nicht infolge erhöhten Luftwiderstands abgebremst wird. In der praktischen

Umsetzung dieses Merkmals kann die Überströmleitung in der Wandung des Gehäuses integriert sein, so dass sie von außen tatsächlich nicht weiter auffällt.

Sobald die Aufstechspitze 32 der Aufstechkanüle 30 die am vorderen Ende des Flüssigkeitsbehältnisses 24 vorgesehene Membran 28

durchsticht, kann die in dem Behältnis aufgenommene Flüssigkeit 25 aus diesem vorne austreten und durch die Kanüle 31 in die

Auslassdüse 33 gelangen. Da sich im Moment des Aufstechens das Flüssigkeitsbehältnis 24 mit der darin aufgenommenen Flüssigkeit 25 immer noch mit hoher Geschwindigkeit bewegt und diese Bewegung sehr abrupt zum Abbruch kommt, sobald das Pufferelement 29 maximal möglich zusammengepresst ist, kommt es zu einer kurzfristigen, sehr starken Druckerhöhung in dem im Behältnis 24 aufgenommenen

Flüssigkeitsvolumen (Druckstoß), denn der hinten auf den Kolben 26 im Flüssigkeitsbehältnis 24 mit seinem Druckstück 23 drückende Ej ektorstößel 20 wird genauso plötzlich abgebremst und überträgt die ihm innewohnende dynamische Energie als Impulsstoß in die zunächst mitbeschleunigte Flüssigkeit, was den starken (statischen)

Druckanstieg in dieser auslöst. Aufgrund dieses kurzfristig sehr hohen Druckes in der Flüssigkeit wird eine erste Teilmenge der Flüssigkeit mit entsprechend hohem Druck durch die Kanüle und die sich anschließende Auslassdüse 33 gepresst und verlässt diese wiederum mit einer dem hohen statischen Druck entsprechenden großen Mündungsgeschwindigkeit an der Auslassseite der Auslassdüse, wo der Flüssigkeit Umgebungsdruck aufgeprägt wird und die ihr innewohnende Druckenergie in kinetische Energie (Geschwindigkeit) umgesetzt wird In der Praxis kann die zum Einsatz gebrachte Auslassdüse, die bevorzugt wie nachstehend noch beschrieben gestaltet ist, einen Durchlass 36 für die Flüssigkeit 25 mit einem Durchmesser von 80 bi 300 ]im aufweisen, so dass die erste, infolge des Druckstoßes ausgestoßene Teilmenge Flüssigkeit als sehr feiner

Flüssigkeitsstrahl mit entsprechend geringem Querschnitt auf das Substrat mit sehr großer Geschwindigkeit auftrifft . Die

Austrittsgeschwindigkeit der Flüssigkeit infolge des Druckstoßes kann dabei ohne weiteres 1000 m/s betragen. Mit diesem extrem schnellen und dünnen Flüssigkeitsstrahl wird in dem Substrat ein Injektionskanal bis in eine Tiefe erzeugt (geschossen) , die abhängi ist von der Strahlgeschwindigkeit und seinem Durchmesser und damit letztendlich von der Stärke des Impulsstoßes, der von dem

Ej ektorstößel in dem Flüssigkeitsvorrat erzeugt wird.

Wenn die gesamte Flüssigkeitsmenge an einem Injektionsort in das Substrat injiziert werden soll, kann hierzu die Magnetspule 16 nach Erreichen der vorderen Endstellung des Flüssigkeitsbehältnisses 24 (Fig. 2b) weiter bestromt werden. Dadurch wird der Ej ektorstößel 20 mit dessen vorderen Abschnitt 22 (Druckstück 23) weiter von hinten gegen den Kolben 26 im Flüssigkeitsbehältnis gedrückt, so dass die nach dem Abbau des Druckstoßes im Behältnis noch verbliebene

Flüssigkeit (zweite Teilmenge) wie bei einer herkömmlichen Spritze durch die Kanüle 31 gedrückt und anschließend durch die Auslassdüse 33 ausgestoßen wird. Es hat sich überraschend gezeigt, dass trotz des dann deutlichen geringeren Drucks, mit der die zweite Teilmenge ejiziert wird, diese zuverlässig und vollständig in den mittels der ersten Teilmenge vorab in dem Substrat erzeugten Injektionskanal eindringt und somit in das Substrat, also bei dem

Ausführungsbeispiel in oder unter die Haut gelangt. Dabei kommt es im Allgemeinen am Ende des Injektionskanals zu einer Depotbildung, d.h. die zweite Teilmenge Flüssigkeit verteilt sich im Wesentlichen gleichmäßig in dem Gewebe kugelförmig um den Endbereich des

Injektionskanals herum. Der Injektionsvorgang kann so lange fortgesetzt werden, bis der Kolben 26 von dem Druckstück 23 vollständig bis zum vorderen Ende des Flüssigkeitsbehältnisses eingeschoben ist (Fig. 2c) . Wenn es gewünscht wird, kann mit der Vorrichtung auch eine Abfolge von mehr oder weniger dicht beieinander positionierten Injektionen von jeweils vergleichsweise kleinen Flüssigkeitsmengen gesetzt werden, und zwar in kurzen zeitlichen Abständen. Hierzu wird durch geeignete Ansteuerung (Änderung der Stromflussrichtung) der

Magnetspule 16 der Ej ektorstößel 20 direkt nach Erzeugen eines Impulsstoßes in der im Behältnis aufgenommenen Flüssigkeit wieder zurück in seiner Ausgangsstellung gezogen (also in der Zeichnung nach rechts) . Da das Flüssigkeitsbehältnis 24 nach dem allerersten, wie vorstehend beschrieben durchgeführten Injektionsvorgang von der Aufstechspitze 32 der Kanüle 30 an der Membran bereits geöffnet ist, verbleibt es bei dieser Betriebsweise zweckmäßig in seiner in der Zeichnung gemäß Fig.2c gezeigten linksseitigen Endstellung, was durch ein geeignetes, nicht dargestelltes Rückhalteelement

gewährleistet werden kann. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein quer zur Längsachse des Ejektorrohrs 19 mit einer Feder radial nach innen vorgespannter Riegel in einer Aussparung im Ejektorrohr aufgenommen sein, der nach dem Vorbeigang der Flüssigkeitspatrone nach Auslösen des ersten Injektionsvorgangs sich unter dem

Federdruck radial nach innen bewegt und dabei hinter den

rückwärtigen (in der Zeichnungen am rechten Ende des

Flüssigkeitsbehältnisses) Rand des Flüssigkeitsbehältnisses fasst und so verhindert, dass sich dieses wieder zurück bewegen kann. Der durch kurzfristige Umpolung der Magnetspule wieder zurückgezogene Ej ektorstößel 20 kann in seiner wieder zurückgezogenen Stellung mittels eines kleinen Permanentmagneten oder eines Elektromagneten an der rückwärtigen Abdeckkappe 35 des Gehäuses gehalten werden, so dass er nicht unbeabsichtigt und/oder verfrüht allein infolge seines Eigengewichts wieder gegen das Stoßeinleitungselement (Kolben 26) am Flüssigkeitsbehältnis fällt. Der Ej ektorstößel kann dann, ggf. unter Überwindung der Magnethaltekraft des erwähnten (nicht gezeigten) Permanent- oder Elektromagneten, erneut über die vor ihm liegende Beschleunigungsstrecke auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden, wobei er auf dem Endstück seiner Bewegung mit dem vorderen

Druckstück wieder in den Zylinderraum am rückwärtigen Ende des Flüssigkeitsbehältnisses hineingleitet und dort auf dem Kolben 26 aufschlägt und somit erneut einen Druckstoß zur Ejektion einer weiteren (kleinen) Teilmenge Flüssigkeit erzeugt. Die wiederholte Auslösung des Elektromagneten und damit bewirkte Ejektion von

Flüssigkeit aus der Vorrichtung kann (nach deren Neupositionierung an der nächsten, gewünschten Injektionsstelle) dabei manuell, also durch Betätigung eines (nicht gezeigten) Auslösemechanismus

erfolgen, oder auch automatisch in vorher festgelegten

Zeitabständen, wobei diese, beispielsweise bei Verwendung der

Vorrichtung als Tätowiergerät, auch sehr kurz gewählt werden können. Ein Betrieb der Vorrichtung mit einer Auslösefrequenz in der

Größenordnung von 35 bis 200 Hz ist bei geeigneter Dimensionierung des Stößels und der Beschleunigungsstrecke ohne weiteres möglich.

In Fig. 3 ist in ihrem Einbauzustand am Gehäuse der

erfindungsgemäßen Vorrichtung eine erste bevorzugte Ausführungsform der zum Einsatz kommenden Auslassdüse 33 dargestellt. Man erkennt, dass diese Auslassdüse 33 einen zentralen, koaxial zu der Kanüle 30 verlaufenden Durchlass 39 für die zu injizierende Flüssigkeit 25 aufweist, der an seiner Durchlasswandung 40 mindestens einen schraubengang- bzw. wendeiförmigen Fluidkanal 41 aufweist, der sich vom Düseneinlass 42 an der Seite der Kanüle 30 bis zum Düsenauslass 43 erstreckt, aus dem die Flüssigkeit 25 zur Injektion austritt. Dieser schraubengangförmige Fluidkanal 41 bewirkt, dass der durch die Auslassdüse 33 strömenden Flüssigkeit ein Drall bzw. eine

Drehbewegung aufgeprägt wird, so dass der Flüssigkeitsstrahl 44 bei Austritt aus der Düse in Rotation um seine Strahlachse 45 versetzt ist/wird und somit als rotierender Flüssigkeitsstrahl auf das

Substrat 46, im Ausführungsbeispiel die Haut eines Menschen oder Tiers auftrifft.

Die Überlagerung der translatorischen Bewegung der Flüssigkeit mit der ihm aufgeprägten Rotation bewirkt, dass sich der

Flüssigkeitsstrahl 44 beim Auftreffen auf das Substrat 46 praktisch in dieses hineinschraubt oder hineinbohrt, wobei die schraubenartige Bewegung der Flüssigkeit den Strahl offenbar in sich zusammenhält, so dass es beim Auftreffen auf die Haut- bzw. Substratoberfläche nicht zu einem Aufpilzen und seitlichen Wegspritzen von Flüssigkeit kommt, sondern diese jedenfalls weitestgehend verlustfrei in das Substrat eintritt und in diesem einen Injektionskanal 47 mit einer Tiefe T erzeugt, die im Wesentlichen von der Beschaffenheit des Substrats, der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls in

Axialrichtung sowie seinem Querschnitt abhängt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Durchlass 39 in der Auslassdüse

auslassseitig einen Durchmesser von ca. 80 bis 100 m und der infolge des Druckstoßes im Flüssigkeitsvorrat diesen verlassende (erste) Teilstrom tritt mit einer Geschwindigkeit in der

Größenordnung von 100 bis 1000 m/s aus der Düse aus. Die Tiefe des daraus resultierenden Injektionskanals in (menschlichem oder tierischem) Gewebe kann damit zwischen wenigen Millimetern und einigen Zentimetern eingestellt werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Auslassdüse, wobei entsprechende Merkmale mit denselben

Bezugszeichen wie bei der ersten Aus führungs form versehen sind. Die in Fig. 4 gezeigte Auslassdüse 33 ist mittels einer Überwurfmutter 34a am Gehäuse festgelegt, die zugleich einen Abstandhalter bzw. eine Tiefenlehre bildet. Die Auslassdüse gemäß Fig .4 kann ein Stück weit in das Substrat 46, nämlich von deren Oberseite 48 in die Haut eines Patienten eingedrückt werden, so dass sie darin einen

muldenartige Vertiefung 49 ausbildet. Ein radial nach außen

vorspringender Ringbereich 50 an der Überwurfmutter 34a begrenzt dabei die Eindrücktiefe der Düse bzw. zeigt das Erreichen einer gewünschte Tiefe an, was dann der Fall ist, wenn der äußere Rand des Ringbereichs 50 ebenfalls in Kontakt mit der Hautoberfläche 48 gelangt. Die Auslassdüse 33 hat einen Durchlass 39 mit einer einlassseitig etwa tassenförmigen Düsenkammer 51, an deren Wandung zwei (oder mehr) Fluidkanäle 41 ausgebildet sind, die sich nach Art einer Doppel- (oder Mehrfach- ) Helix schraubengangförmig umschlingen und die wie beschrieben der durch die Düse strömenden Flüssigkeit den erfindungsgemäßen Drall (Schraubenbewegung) aufprägen. Die Düse hat zwei (oder auch mehrere) seitlich etwa radial nach außen offene Düsenauslässe 43, durch die Flüssigkeitsstrahlen 44 anders als bei der ersten Aus führungs form der Vorrichtung die Düse nicht koaxial zu deren Längsrichtung, sondern in Richtungen verlassen, die im

Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Vorrichtung oder - im gezeigten Ausführungsbeispiel - sogar einem Winkel et verlaufen, der geringfügig größer als 90° sein kann. Auf diese Weise ist es leicht möglich, die Flüssigkeit nicht

inj izieren, sondern sie unter

Wesentlichen parallel zu diese

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform einer Auslassdüse 33 stimmt weitgehend mit der nach Fig .3 überein. Allerdings hat der Durchlass 39 hier keinen konstanten Querschnitt über seine gesamte Länge, sondern er weist einlassseitig zunächst einen konvergierenden Abschnitt 53 auf, dessen Querschnitt sich in Durchströmrichtung 54 der durch die Düse ejizierten Flüssigkeit 25 verringert, um dann in einen Abschnitt konstanten Querschnitts 55 überzugehen. In beiden Abschnitten 53 und 55 sind an deren Wandungen sich

schraubengangförmig wendelnde Fluidkanäle 41 vorgesehen, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Kanäle, die nach Art einer

Doppelhelix angeordnet sind. Der konvergierende Abschnitt sorgt zunächst für eine Beschleunigung der aus dem Flüssigkeitsbehältnis in die Düse gelangenden Flüssigkeit.

Bei der in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsform hat die

Auslassdüse 33 mehrere in Durchlassrichtung 54 der Flüssigkeit hintereinander in Form eines Blendenstapels 57 angeordnete

Blendenscheiben 58, die jeweils eine sich über einen Teil des

Scheibendurchmessers d erstreckende Schlitzöffnung 59 aufweisen, wobei die Schlitzöffnungen 59 von in dem Blendenstapel 57

aufeinander folgenden Blendenscheiben 58 in Umfangsrichtung um einen Winkelbetrag ß zueinander versetzt angeordnet sind. Der Betrag dieses Winkelversatzes ß in Umfangsrichtung ist an den radial äußeren Enden der Schlitzöffnungen 59 kleiner ist als die Breite der Schlitzöffnungen. Hierdurch ergibt ein wendeltreppenartiger

Fluidkanal 41 mit einer zentralen Durchlassöffnung. Die

Ausführungsform mit den gestapelten Blenden ist auch mit kleinsten Abmessungen mit einem Durchlassquerschnitt, der im Mikrometerbereich liegt, besonders einfach und kostengünstig herstellbar.

Bei der in Fig. 8 gezeigten Auslassdüse 33 sind an der Wandung 40 des sie durchsetzenden Durchlasses 39 vier Fluidkanäle 41

ausgebildet, die über die Länge des Abschnitts mit konstantem Querschnitt 55 geradlinig parallel zur Durchströmrichtung verlaufen und die durch Stege 60 gegeneinander abgetrennt sind. Die gesamte Düse ist bei dieser Ausführungsform drehbar am Gehäuse der

Vorrichtung gelagert und mittels einer Spule elektromotorisch antreibbar. Wenn Sie während des Ej ektionsvorgangs in Drehung versetzt wird, übertragen die Stege an der der Durchlasswandung diese Drehbewegung in den äußeren Umfangsbereich des durch die Düse strömenden Flüssigkeitsstrahls und prägen diesem somit die

erfindungsgemäße Drehbewegung auf.

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum nadellosen Injizieren von Flüssigkeit in ein Substrat geschaffen, insbesondere zur Injektion von flüssigem, pharmazeutischen oder kosmetischen Präparat in ein biologisches Gewebe, bei dem Flüssigkeit aus einem Fluidvorrat durch eine Auslassdüse ausgestoßen wird und diese als Fluidstrahl ver- lässt, der in das Substrat eintritt, wobei dieses Verfahren u.a. dadurch ausgezeichnet ist, dass mittels einer mit

Hochgeschwindigkeit aus der Auslassdüse austretenden, ersten

Teilmenge an Flüssigkeit ein Vorstrahl erzeugt wird, der in dem Substrat einen Injektionskanal ausbildet, und dass anschließend mindestens eine zweite Teilmenge an Flüssigkeit durch den von dem Vorstrahl erzeugten Injektionskanal in das Substrat eingeleitet wird. Dabei wird vorzugsweise die erste Teilmenge Flüssigkeit unter mittels eines Impulsstoßes erzeugtem Hochdruck durch die Auslassdüse ejiziert. In ebenfalls vorteilhafter Ausgestaltung rotiert

wenigstens der Vorstrahl bei seinem Eintritt in das Substrat um seine Fluidstrahlachse .

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass wenigstens die erste Teilmenge bei ihrem Durchgang durch die Auslassdüse in Rotation um die

Fluidstrahlachse versetzt wird. Der Impulsstoß wird vorzugsweise mittels eines bevorzugt elektro-magnetisch auf eine

Stoßgeschwindigkeit beschleunigten Ej ektionsstößels bewirkt, der wenigstens die erste Teilmenge Flüssigkeit mit seiner auf

Stoßgeschwindigkeit beschleunigten Masse beaufschlagt. Die

mindestens zweite Teilmenge kann mittels des Druck auf die

Flüssigkeit ausübenden Ej ektionsstößels durch die Auslassdüse ejiziert werden. Dabei kann der Ej ektionsstößel zur Druckausübung auf die mindestens zweite Teilmenge mit einer elektromagnetisch erzeugten Kraft beaufschlagt werden.

Die Erfindung schafft weiter eine Injektionsvorrichtung für die nadellose Injektion einer Flüssigkeit in ein Substrat, insbesondere zur Injektion von flüssigem pharmazeutischen oder kosmetischen Präparat in ein biologisches Gewebe, mit einem Gehäuse, einem im Gehäuse aufgenommenen oder anordbaren Flüssigkeitsvorrat, einer Auslassdüse und mit einer Ej ektionseinrichtung zum Ejizieren von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsvorrat durch die Auslassdüse, wobei die Injektionsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ej ektionseinrichtung Mittel zum Erzeugen eines auf wenigstens eine erste Teilmenge an Flüssigkeit im Flüssigkeitsvorrat wirkenden Impulsstoßes aufweist, welche Mittel der Ej ektionseinrichtung zum Erzeugen des Impulsstoßes bevorzugt einen auf eine

Stoßgeschwindigkeit beschleunigbaren Ej ektionsstößel umfassen können, mit dessen auf die Stoßgeschwindigkeit beschleunigter Masse die wenigstens erste Teilmenge Flüssigkeit beaufschlagbar ist. Die Anordnung kann bevorzugt so getroffen sein, dass der

Flüssigkeitsvorrat mittels eines von der Ej ektionseinrichtung betätigbaren Ejektionskolbens beaufschlagbar ist, welcher wiederum von dem Ej ektionsstößel beaufschlagbar ist oder von diesem gebildet werden kann. Die Ej ektionseinrichtung kann einen elektromagnetischen Antrieb für den Ej ektionsstößel aufweisen.

Die Ej ektionseinrichtung weist bevorzugt eine Beschleunigungsstrecke für den Ej ektionsstößel auf. Der elektromagnetische Antrieb kann an einem von der Auslassdüse beabstandeten, rückwärtigen Ende des Gehäuses oder etwa in dessen Mitte angeordnet sein und sich die Beschleunigungsstrecke zwischen der Auslassdüse und dem rückwärtigen Gehäuseende erstreckt.

Der elektromagnetische Antrieb kann in ganz bevorzugter

Ausgestaltung auch eine am Ej ektionsstößel selbst ausgebildete Magnetspule sowie z.B. einen den Ej ektionsstößel umgebenden

Eisenzylinder aufweisen. Auch kann der Ej ektionsstößel mit einer Stromspeichereinrichtung versehen sein, um den Elektromagneten mi Strom zu versorgen. Die Beschleunigungsstrecke ist vorzugsweise im Bereich vor und hinter dem Ej ektionsstößel mit Druckausgleichsöffnungen in

Verbindung, wobei diese über eine Überströmleitung miteinander verbunden sein können.

Die Ej ektionseinrichtung weist zweckmäßig Mittel zum Erzeugen einer Druckerhöhung im Flüssigkeitsvorrat in unmittelbarem Anschluss an den ausgeübten Impulsstoß auf, welche Mittel zum Erzeugen der

Druckerhöhung im Wesentlichen von dem Ej ektionsstößel gebildet werden können, der nach Ausübung des Impulsstoßes mittels eines kraftausübenden Antriebs auf den Flüssigkeitsvorrat wirkt. Dabei kann der kraftausübende Antrieb der elektromagnetische Antrieb sein. Der Flüssigkeitsvorrat ist bei der Erfindung vorzugsweise in einem Flüssigkeitsbehältnis aufgenommen ist, das besonders bevorzugt austauschbar im Gehäuse anordbar ist.

Die Ausgestaltung kann auch so getroffen sein, dass die Auslassdüse am Flüssigkeitsbehältnis angeordnet ist. Die Auslassdüse weist vorzugsweise Mittel auf, um den Fluidstrahl wenigstens in seinem Außenbereich vor seinem Auftreffen auf das Substrat in Rotation zu versetzen. Die Auslassdüse kann einen im Wesentlichen koaxial zur Gehäuseachse des Gehäuses verlaufenden Düsenauslass aufweisen. Es ist aber auch möglich, wenn die Auslassdüse einen im Wesentlichen in einer Normalebene zur Gehäuseachse des Gehäuses verlaufenden

Düsenauslass aufweist. Die Auslassdüse und/oder das vordere Ende des Gehäuses kann/können mit einen Tiefenanzeige oder einem

Tiefenanschlag versehen sein.

In besonders vorteilhafter Weise ist es möglich, dass das

Flüssigkeitsbehältnis mit der darin aufgenommenen Flüssigkeit zusammen mit dem Ej ektionsstößel in dem Gehäuse bzw. der darin vorgesehenen Beschleunigungsstrecke beweglich aufgenommen ist un das Gehäuse an seinem vorderen Auslassende einen Anschlag für da Flüssigkeitsbehältnis aufweist. Der Anschlag kann mit einem

Anschlagdämpfer, beispielsweise einem Elastomer-Puffer Element versehen sein. Schließlich schafft die Erfindung auch ein Flüssigkeitsbehältnis zur Verwendung bei Ausübung des Verfahrens und/oder in der Vorrichtung das gekennzeichnet ist durch mindestens einen, eine erste, in ein Substrat zu injizierende Flüssigkeit aufnehmenden Kolbenraum, der einen Flüssigkeitsauslass und ein Stoßeinleitungselement zur

Einleitung eines auf das Flüssigkeitsbehältnis ausübbaren

Impulsstoßes aufweist.