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注射器的演进

時間:2024-07-07 17:25:37   來源:香港赌博网站  點擊次數:1

  注射器是常见的医疗器械,它在医学方面的作用广泛。关于它的历史可以追溯到很久以前。

  没有针头的岁月,治疗只能通过口服药物。在医学史上,药物治疗是帮助身体对抗疾病的有效手段。但口服药物除了需要排除食物的干扰,还得等药物穿过肠胃上皮细胞,经过肝脏处理以后才能进入血液。很久以前,富有想象力的人类就开始寻找一种不用口服,直接将药物送进身体的器械。

  在真正意义上的注射器发明之前,人类曾创造了一些简易的注射工具,经历过无数次的失败和可怕的感染后,最终想要寻找的器械——注射器诞生了。

  注射器的英语“syringe”一词源自希腊语,意为“管”,最早的注射器就是只有活塞管而没有针头。

  在欧洲,人们曾尝试过用蘸有药物的木钩子、手术刀刺穿皮肤,把药物送进体内,失败的比例和感染的可能性之高可想而知。有关第一个活塞注射器的记载是在公元1世纪的罗马时期,凯尔苏斯在他百科全书式的医药著作《药物学》中,最早提到使用注射器来治疗医学并发症。具体的治疗方法难以得知,但我们可以从中世纪的无针注射器的使用方法中窥探一二。

  公元9世纪,今天伊拉克一带的外科医生阿马尔·本·阿里·马斯里利发明出一种中空玻璃管注射器,通过抽吸作用去除病人眼中的白内障。这种看似恐怖的治疗方式一直被延续,直到公元13世纪欧洲还在使用。

  而在中世纪欧洲的很长一段时间里,注射器更多时候是被拿来灌肠。灌肠作为中世纪医疗和保健的主要手段之一,与“放血”疗法旗鼓相当。据说,法国国王路易十四一生就曾灌肠2000多次。早期的灌肠工具是用动物膀胱做成球囊,连接管子以压力注入药液,草药、咖啡和醋,都是常见的灌肠液体。随后出现了灌肠专用的注射器,多为铜或玻璃制成。

  灌肠并非欧洲的专利,我国汉朝时期,医学家张仲景就在医学名著《伤寒论》中记载过以“灌肠”法治疗热病,泻热通便。灌肠的工具是采用小竹管装猪胆汁,导入患者体内,这种小竹管也可以看作类似于早期的注射器。

  15世纪意大利人卡蒂内尔再次提出注射器的原理,但直到1657年英国人博伊尔和雷恩才进行了第一次人体试验。法国国王路易十六军队的外科医生阿贝尔也曾设想出一种活塞式注射器。

  而向血管抽取和输送药物需要注射器有更精细的针头。17世纪英国科学家克里斯托弗·雷恩用中空的鹅羽毛管连接动物膀胱,在狗身上做实验,为其注射了、酒精等进行观察,得出体内注射和口服一样有效,甚至比口服见效更快的结论,此后,德国在17世纪60年代曾掀起了静脉输液的热潮,甚至出现了关于静脉输液的专著。

  历史上曾经出现过人羊输血的事例,由于人羊输血反应严重,往往造成输血双方死亡,所以输血变成一种只针对绝症患者的没有选择的选择,而在输血前,这些绝症患者还要立下生死文书,如果出现输血死亡与医生无关——这倒也算是早期的知情同意书了。

  少数先锋医生用中空的树枝或空心鸟骨头连接动物膀胱制成静脉注射工具,插入人体来尝试输血。这种大胆的尝试挽救过一些生命,却带来更多因为感染引起的致命并发症。因此在技术萌芽后不到十年,1670年的巴黎议会就颁布法令禁止医师为病人输血,动物膀胱注射技术也因此消失。

  所以在上千年里,注射器都不得不面对无针的困境。动物膀胱、鸟骨头、中空树枝,这些想法在今天看来也是大胆前卫,但如果没有医生们的想象力和将想象力大胆实践的勇气,就没有注射器带来的高效用药时期。

  在世界各地都有实心针的出现。比如,古时中国的针灸治疗里就早有出现。《山海经》里“有石如玉,可以为针”是关于针的最早记述。随着冶炼技术的发展,有了针对筋脉进行理疗的金属针,被俗称为“针经”的《灵枢经》即是专述微针治疗静脉的著作。

  但这些针都是实心锻造,并不能起到注射引导的作用。直到1844年,爱尔兰医生弗朗西斯发明了空心针,并用它做了第一次有历史记录的皮下注射,将治疗神经痛的镇静剂注入患者体内,才宣布了注射器的终端——皮下注射针头的姗姗来到。

  到了19世纪初,制药技术发展起来,为了把药物送入人体,医生们尝试了从木钩子到柳叶刀等各种器具,企图通过用蘸有药物的器具,刺穿皮肤以将药物送入人体。其实,针筒在这时已经出现,针头也由爱尔兰医生弗朗西斯·赖恩发明出来。但针筒和针头的线年苏格兰医生亚历山大·伍德和法国的查尔斯·普拉乏斯的共同努力实现的,这一创新成为现代注射器的鼻祖。

  注射器由前端带有小孔的针筒以及与之匹配的活塞芯杆组成。工作原理并不复杂,通过前后推拉紧密嵌在注射管内的活塞芯杆,使注射器管前端的排放孔排出或吸入液、气体。提起活塞芯杆时液体或气体被吸入针筒,推入芯杆时液体或气体被挤出,这样的过程就称为“注射”。

  医用针头诞生十年以后,亚历山大·伍德和查尔斯·普拉瓦兹合作,第一次将针头和针筒结合在一起,于1855年开发出一种医用的皮下注射器。他们研发的空心针头,按照亚历山大·伍德的传记作者托马斯·布朗的描述来说,是将蜜蜂的尾刺作为模型,细到足以刺穿皮肤和血管进行静脉或肌肉注射。查尔斯·普拉瓦兹当时监制的注射器是用白银制作的,容量只有1毫升,并有一根车有螺纹的活塞棒。

  普遍认为时年27岁的亚历山大·伍德(Alexan-derWood)是现代注射器原型的主要发明者,为了纪念他和这一项重要发明,摩纳哥邮政还在2004年发行了一枚纪念邮票。

  因为注射器的发明,伍德于1858年当选为爱丁堡皇家内科医学院院长;但也是由于注射器治疗过程中的副作用,这项发明改变了他与家人的人生。

  虽然从一开始伍德就指出注射器在临床医学上未来将有更广泛应用,但这种新的皮下注射研制初期主要作用是给予神经痛的患者以和制剂,而伍德的妻子丽贝卡梅西恰恰是一个神经痛患者。彼时的人们对于成瘾还没有完全认识,对于注射药物与口服药物的剂量比也还在探索之中。在使用静脉注射的“治疗”过程中,丽贝卡梅西不仅是第一个皮下注射器发明者的妻子,也成为静脉注射成瘾的第一个瘾君子。

  亚历山大·伍德由此承受的生活之变无需赘述,所幸伤痛并没有打垮这位医师发明家,伍德反而从悲伤中吸取了注射过量的教训,为针筒加上了精确刻度,从此能方便精确控制用药,注射器的细节又一次在历史中得以完善。正是因为有了刻度,注射器除了医疗领域,还可以有效用于非医疗领域。比如说,在实验室里测量、转移、注入流体;在烹饪时给肉类注入调味汁,或在烘焙蛋糕里注入果汁填充;其他应用场景包括给墨水管注入墨水,或给体型较小的婴儿期哺乳动物在人工饲养中的吮吸辅助等等。

  随后,英国人弗格森发明了玻璃注射器。玻璃透明度好,可以看到注射药物的情况。

  在19世纪最后一年,也就是1899年的时候,来自纽约的发明家利蒂西亚·蒙福德·盖尔为被可以单手操作的注射器申请了一项专利:“一个圆柱体,一个活塞和一个操作杆的组合,终端的操作手柄在手指的范围内,因此可以一只手握住并操作注射器。”这项专利成为大多数现代医疗注射器的基础。

  注射器与听诊器在医学中都是最基础、最常见的医疗器械,甚至注射器比听诊器的应用还要广泛,为什么听诊器成为医学的标志,而注射器却没有成为医学的标志呢?

  首先是听诊器的发明是在1816年,注射器的发明是在1855年,听诊器发明早于注射器,听诊器伴随着医学成为科学而成为医学的象征。其次,注射器最初主要用于注射和制剂,还出现了第一个注射成瘾的瘾君子,所以注射器往往象征着药物滥用和吸食毒品。还有,就是从儿童到成年接触打针,一般都会对尖尖的针头刺入皮肉时的痛感记忆深刻,所以,它也是最不受人“欢迎”的现代医学工具。

  但无论人们喜欢与否,注射器都在广泛地发挥着不可替代的作用,甚至继续不断完善和发展。

  据世界卫生组织统计,大约90%的医用注射器用于给药,5%用于接种疫苗,5%用于其他用途(例如输血)。

  当人类发明出皮下空心针、精确了注射刻度,享受着皮下注射带来的方便高效时,却又迎来了潜藏在拐角的又一处风险,这个风险就是当时人们尚未充分认识重复使用注射器的危险。

  1987年,世界卫生组织声明,注射时只换针头不换针筒是有可能引起感染的危险行为。但可怕的是,在那之前的许多年里,批量注射场景如集体接种疫苗时的不安全注射行为时有发生,有的地方甚至连针头也不换,只简单酒精擦拭一下作为消毒,就进入另一个人体。

  随着诊疗技术的发展,越来越多的血源性传播疾病被证实和不安全注射有关,注射感染带来的疾病成为一大医疗风险。按照世界卫生组织的统计,仅在2010年由于不安全注射就有170万人感染乙肝病毒、31.5万人感染丙型肝炎、多达33800人感染了艾滋病毒。更不用说注射器发明初期到普遍适用的那个阶段里,有多少人因为针头刺入体内的治疗而与死神照面。

  问题在时间和实践中被得以解决。在注射器专利出现47年后,位于英格兰西米德兰兹郡的一家医药公司生产了第一款带可更换筒和柱塞的全玻璃注射器。这个产品的推出意味着可以对注射器进行组件的拆分归类,以适应大规模的灭菌消毒。消毒之后将干净的组件重新安装使用,无需刻意配对。同时,玻璃制成的注射器透明度良好,能方便看到筒内注射药物的情况。

  此后又出现了由玻璃管和金属两种材质并用制成的注射器,针筒可用煮沸法消毒,针头也可以磨尖再用和消毒。

  1949年,澳大利亚发明家查理斯·罗塞在他的阿德莱德工厂创建了世界上第一个塑料制品的一次性皮下注射器——这是一款由一种可以被加热消毒的、名叫聚丙烯的塑料制成的成型注射器。查理斯的产品一推出,就攻占了数以百万计的澳大利亚国内和出口医疗市场。他的同行,新西兰药剂师兼发明家科林·默顿紧跟其脚步,发明出一款一次性塑料注射器,于1956年被新西兰授予专利。1989年,强制减少注射事故与重复注射的自动一次性针头注射器被发明出来。这种注射器一旦被使用,针头与注射器即自动分离,无法再继续注射。这项发明由此大大减少了艾滋病和与药物有关的疾病的传播途径。

  虽然今天塑料污染已经成为全球化的问题,但塑料确实给注射器的完善带来巨大的福音,塑料注射器不易损坏、便于回收、造价低廉、便于运输,最重要的是,一次性注射器的出现大大减少了消毒不严格带来的血液传播疾病的风险。为了保证卫生、防止交叉感染,当代的注射器多采用塑料质地,使用后即抛弃,有力驱散了多年以来笼罩在医疗注射器头顶的乌云。至此,注射器的细节好像只剩下最后一个小小的烦恼:被针刺破皮肤的疼痛和恐惧。

  于是关于注射器的想象力又一次插上了翅膀——如果注射器没有针头会怎么样?这个异想天开的想法在2016年上映的科幻电影《星际迷航3》里就有展现,脾气古怪的麦考伊博士拒绝用针为病人注射药物,坚持要采用无针注射器。

  梦想其实早就照进了现实。早在1966年,法国科学家首次提出“无针注射器”的理念,经过反复论证之后加以实践,开启了想象力成为现实的探索之路。仅仅二十多年后,1992年,德国研制出世界上第一支无针高压注射器,获批专门用于胰岛素注射的治疗。

  无针注射的原理是借助高压将超细的药物直接喷出注射到皮肤下。因为是极细,所以毫无痛感;因为注射原理的改变,药液在皮下呈弥散分布,不但起效更快,而且药物吸收率更高。实际上,它不但极大减轻了患者的痛苦,消除了多年以来对“打针”的恐惧,还没有断针的突发情况、没有重复使用注射针头或针筒带来的感染、没有注射部位反复注射形成的硬结,更没有医疗垃圾需要处理,可以称得上是“医用注射技术的一次革命”。历经几千年,注射器好像兜了一圈,从“无针”又回到了“无针”,但其中的内容已经是天壤之别。

  目前有一种卡片型肾上腺素自动注射器,它被设计成只有名片大小,方便装在口袋里。危急关头只要撕开绿色保险,往大腿上一按,隔着衣服就可以完成注射。这种装置被用来处理严重过敏,症状轻的过敏可能只会让人打喷嚏、流鼻涕或是皮肤发痒,但严重的过敏可导致呼吸困难、休克甚至危及生命。肾上腺素可以收缩血管、缓解支气管痉挛,第一时间缓解过敏症状。更常见的肾上腺素自动注射器是笔形的,它们也被称为“EpiPen”。

  在我国,不但有无针注射器的自主研发和生产,很多情况下注射器的使用也逐渐被其他器械所代替。比如我国城市的医院里,基本上淘汰了以注射器抽血而改用负压式抽血——真空负压血管被制造成接近真空的负压环境,采血时只需把针头扎进血管,针管尾部采血管,血液就会被自动抽进血管里。负压采血法是一种聪明便捷的医学器械发明,不仅易于操作,避免了活塞双向活动操作不当引起的污染,还减少了抽出血液后的转移环节。

  注射器的每一处细节改进,都向着人性化和有效性迈进了一步。可以说,人类医学甚至是科学的发展史,就是任由想象力驰骋带路、在前进过程中发现一个障碍解决一个障碍,最终得以飞跃的过程。

  我国注射器医疗器械产业发展速度进一步加快,不但连续多年产值保持两位数增长,而且产品出口的数量和科技含量也不断提升。随着国际产业加速转移,中国将成为全球医疗器械的重要生产基地,部分原先依赖进口的仪器设备正逐步实现国产替代进口。国内已有不少省市把医疗器械工业作为新的经济增长点,抓紧培育。有专家指出,今后的十年至十五年,我国医疗器械产业将进入高速发展阶段。

  医疗器械行业是一个多学科交叉、知识密集、资金密集型的高技术产业,是当今世界发展最快、贸易往来最为活跃的产业之一。

  我国医疗器械工业总产值自20世纪90年代以来一直保持快速增长,平均增幅一直保持在12%~15%的水平。虽然我国医疗总费用持续保持高速增长趋势,但绝对数据与西方发达国家相比仍有很大差距。我国医疗总费用占GDP的比重为4.6%,人均卫生费用为216美元;美国医疗总费用占GDP的比重为15.3%,人均卫生费用为6179美元。美国人均卫生费用是中国人均卫生费用的28.6倍,可见我国医疗卫生费用还有很大的增长空间,而医疗卫生费用的增加能够促使我国医疗卫生机构医疗器械装备水平的提升。

  为避免使用同一注射器或针头为多人注射传播致命传染病,世卫组织2015年2月23日发布指南,建议各国卫生项目采用“智能”注射器。

  世卫组织服务提供和安全司司长爱德华·凯利博士介绍,“智能”注射器包括无针注射器、一次性自毁式注射器、自动回缩注射器等,它们具有防止医务人员被针头意外刺伤而受到感染,以及防止注射器重复使用的功能,可避免现有一次性注射器由于不规范操作被再次收集使用。

  无针注射器在进行药物注射时不借助针头,而是利用高压射流原理,使药液形成较细的液体流,瞬间穿透皮肤到达皮下,目前已经广泛应用于我国的临床,特别是胰岛素注射和皮肤病注射治疗及美容领域。

  一次性自毁式注射器是使用后能防止重复使用的一次性注射器产品,在注射完毕后,依赖手工或机械力量,使推杆不能从针筒内抽出,达到自锁,或者活塞的密封性能被破坏,或者注射器的推杆被推断,最终达到防止重复使用的目的。

  自动回缩注射器在注射使用后,针座断裂成两部分,针头自动回缩到外套腔体内,从而达到防止伤及人体、避免重复使用的目的,具有一次性、安全、卫生、使用方便、易回收处理的特点。

  据世卫组织统计,全球每年接受注射的人次超过160亿,不安全注射导致大量疾病的传染。如乙型肝炎病毒感染者约为170万人,丙型肝炎病毒感染者为31.5万人,还有近3.5万人感染艾滋病毒。

  世卫组织敦促各国到2020年全部改用新的“智能”注射器,并呼吁对可能会被重复使用的注射器实行采购、安全使用和安全处置政策和标准,包括管控向注射毒品者提供注射器项目。

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