Die Injektionsspritze, auch Injektionsnadel genannt, ist ein Gerät, mit dem medizinische Fachkräfte Flüssigkeiten in oder aus dem Körper befördern. Es besteht aus einer Hohlnadel, die an einem Rohr und einem Kolben befestigt ist. Wenn der Kolbengriff zurückgezogen wird, werden Flüssigkeiten in das Rohr gesaugt. Die Flüssigkeit wird durch die Nadel herausgedrückt, wenn der Griff nach unten gedrückt wird. Die Spritze wurde Mitte der 1800er Jahre eingeführt und hat sich mit der Entwicklung neuer Materialien und Designs stetig verbessert. Heute ist es zu einem so wichtigen medizinischen Instrument geworden, dass es fast ein Symbol für den praktizierenden Arzt ist.

Geschichte

Seit dem Aufkommen von Arzneimitteln wurden Methoden zur Verabreichung dieser Arzneimittel gesucht. Bevor Injektionen durch eine Injektionsspritze konzipiert werden konnten, mussten verschiedene wichtige Entwicklungen stattfinden. Frühen neunzehnten Jahrhunderts Ärzte waren sich nicht bewusst, dass Medikamente in den Körper durch die Haut eingeführt werden könnten. Ein frühes Experiment, das diese Idee demonstrierte, wurde jedoch 1809 von Francois Magendie durchgeführt. In seiner veröffentlichten Arbeit skizzierte er eine Methode zur Einführung von Strychnin in einen Hund mit einem beschichteten Holzhaken. Im Jahr 1825 beschrieb A. J. Lesieur eine andere Methode zur Verabreichung von Arzneimitteln durch die Haut, indem er sie direkt auf Blasen auf der Haut aufbrachte. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Experimente entwickelte G. V. Lafargue ein Verfahren zur Einführung von Morphin unter die Haut mit einer Lanzette. Eine Tropfnadel wurde 1844 von F. Rynd zu demselben Zweck erfunden. Er veröffentlichte seine Methode jedoch erst 1861, acht Jahre nachdem die erste Injektionsspritze beschrieben worden war.

Die erste echte Injektionsspritze wurde 1853 von Alexander Wood entwickelt. Er modifizierte eine normale Spritze, die zu dieser Zeit zur Behandlung von Muttermalen verwendet wurde, indem er eine Nadel hinzufügte. Mit diesem neuen Gerät führte er dann Morphin in die Haut von Patienten ein, die an Schlafstörungen litten. Einige Jahre später fügte er dem Lauf eine abgestufte Skala und eine feinere Nadel hinzu. Diese Modifikationen reichten aus, um die Aufmerksamkeit der übrigen medizinischen Gemeinschaft auf sich zu ziehen, was zu einer breiteren Verwendung führte.

Im Laufe der Jahre haben Injektionsspritzen erhebliche Veränderungen erfahren, die sie effizienter, nützlicher und sicherer gemacht haben. Eine solche Verbesserung war der Einbau eines Glaskolbens in den Zylinder. Diese Innovation verhinderte Leckagen und verringerte die Wahrscheinlichkeit von Infektionen, wodurch das Gerät zuverlässiger wurde. Die Technologie für die Massenproduktion von Injektionsspritzen wurde im späten neunzehnten Jahrhundert entwickelt. Bei der Entwicklung von Kunststoffen wurden sie in das Design integriert, wodurch die Kosten gesenkt und die Sicherheit weiter verbessert wurden.

Hintergrund

Die Funktionsweise einer Injektionsnadel ist einfach. Flüssigkeit, wie ein Medikament oder Blut, wird durch eine Hohlnadel in das Hauptrohr gezogen, wenn der Kolbengriff zurückgezogen wird. Solange die Nadelspitze in der Flüssigkeit verbleibt, während der Kolbengriff gezogen wird, tritt keine Luft ein. Der Benutzer kann genau bestimmen, wie viel Material sich im Rohr befindet, indem er die Messmarken an der Seite des Rohrs liest. Die Flüssigkeit wird durch die Nadel abgegeben, wenn der Kolbengriff wieder nach unten gedrückt wird.

Der Begriff Injektionsspritze kommt von den griechischen Wörtern hypo, was unter bedeutet, und Derma, was Haut bedeutet. Diese Begriffe sind angemessen, da sie genau beschreiben, wie das Gerät funktioniert. Die Nadel wird verwendet, um die oberste Hautschicht zu durchstechen, und das Material in der Röhre wird in die darunter liegende Schicht injiziert. In dieser subkutanen Schicht werden die meisten injizierten Materialien leicht in den Blutkreislauf aufgenommen und dann im ganzen Körper zirkuliert.

Eine Spritze ist eine von drei Hauptmethoden, um ein Medikament in den Körper einzuführen. Die anderen sind transepidermal (durch die Haut) und oral. Die Verwendung einer Injektionsnadel als Methode der Arzneimittelverabreichung hat einige signifikante Vorteile gegenüber der oralen Einnahme. Erstens sind die Medikamente vor dem Verdauungssystem geschützt. Dies verhindert, dass sie chemisch verändert oder abgebaut werden, bevor sie wirksam werden können. Zweitens, da die Wirkstoffe schnell in den Blutkreislauf aufgenommen werden, beginnen sie schneller zu arbeiten. Schließlich ist es für den Körper schwieriger, Medikamente abzulehnen, die mit einer Spritze verabreicht werden. Die transepidermale Arzneimittelverabreichung ist eine relativ neue Technologie, und ihre Auswirkungen sind im Allgemeinen nicht so unmittelbar wie die direkte Injektion.

Design

Es gibt viele Injektionsspritzen-Designs. Alle haben jedoch die gleichen allgemeinen Merkmale, einschließlich Zylinder, Kolben, Nadel und Kappe. Der Zylinder ist der Teil der Injektionsnadel, der das Material enthält, das injiziert oder zurückgezogen wird. In diesem Rohr ist ein beweglicher Kolben enthalten. Die Breite des Fasses ist variabel. Einige Hersteller stellen kurze, breite und andere lange, dünne Rohre her. Das genaue Design hängt in gewissem Maße davon ab, wie das Gerät verwendet wird. Das Ende des Zylinders, an dem die Nadel befestigt ist, ist verjüngt. Dadurch wird sichergestellt, dass nur die gewünschte Materialmenge durch die Nadel abgegeben wird. An der Basis des Zylinders weg von der Nadelbefestigung, zwei Arme aufflackern. Diese Teile ermöglichen es dem Nadelbenutzer, mit dem Daumen auf den Kolben zu drücken, während er das Röhrchen mit zwei Fingern an Ort und Stelle hält. Das andere Ende des Fasses ist verjüngt.

Der Kolben, der für die Erzeugung des Vakuums zum Aufziehen und Entladen von Materialien verantwortlich ist, besteht aus einem langen, geraden Stück mit einem Griff an einem Ende und einem Gummikolbenkopf am anderen Ende. Der Gummikopf passt genau an die Wände des Fasses und schließt luftdicht ab. Zusätzlich zur Sicherstellung, dass eine genaue Materialmenge angesaugt wird, hält die Rakelwirkung des Kolbenkopfes Materialien von den Innenwänden des Rohrs fern.

Die Nadel ist der Teil des Geräts, der tatsächlich die Hautschichten durchbohrt. Je nachdem, wie tief die Injektion oder Flüssigkeitsextraktion sein wird, kann die Nadelöffnung dünner oder breiter sein und ihre Länge variiert. Es kann auch dauerhaft am Spritzenkörper befestigt oder austauschbar sein. Für die letztere Art von System wäre eine Vielzahl von Nadeln verfügbar, die für verschiedene Anwendungen verwendet werden können. Um versehentliche Nadelstichverletzungen zu vermeiden, wird eine Schutzkappe über die Oberseite der Nadel gelegt, wenn sie nicht verwendet wird.

Rohstoffe

Da Injektionsspritzen in direkten Kontakt mit dem Körperinneren kommen, verlangen staatliche Vorschriften, dass sie aus biokompatiblen Materialien hergestellt werden, die pharmakologisch inert sind. Außerdem müssen sie sterilisierbar und ungiftig sein. Viele verschiedene Arten von Materialien werden verwendet, um die Vielzahl der verfügbaren Injektionsnadeln zu konstruieren. Die Nadeln bestehen im Allgemeinen aus einem wärmebehandelbaren Edelstahl oder Kohlenstoffstahl. Um Korrosion zu vermeiden, sind viele vernickelt. Abhängig von der Art des verwendeten Geräts kann der Hauptkörper des Rohrs aus Kunststoff, Glas oder beidem bestehen. Kunststoffe werden auch verwendet, um den Kolbengriff und flexiblen synthetischen Gummi für den Kolbenkopf herzustellen.

Der Herstellungsprozess

Es gibt viele Hersteller von Injektionsnadeln, und während jeder ein etwas anderes Verfahren für die Produktion verwendet, bleiben die grundlegenden Schritte gleich, einschließlich Nadelbildung, Kunststoffkomponentenformen, Stückmontage, Verpackung, Etikettierung und Versand.

Herstellung der Nadel

• 1 Die Nadel wird aus Stahl hergestellt, der zuerst erhitzt wird, bis er geschmolzen ist, und dann
  

  Diagramm einer Injektionsspritze. Das Zurückziehen des Kolbens erzeugt das Vakuum, um Materialien aufzuziehen, die dann durch Drücken auf den Kolben entladen werden können. Sein Gummikopf dichtet luftdicht gegen die Wände des Fasses ab.

  durch eine Matrize gezogen, die den Größenanforderungen der Nadel entspricht. Während es sich entlang der Produktionslinie bewegt, wird der Stahl weiter geformt und zu einem kontinuierlichen Hohldraht gewalzt. Der Draht wird entsprechend geschnitten, um die Nadel zu bilden. Einige Nadeln sind deutlich komplexer und werden direkt aus einem Druckguss hergestellt. Auf diese Weise werden auch andere metallische Bauteile an der Nadel hergestellt.

Herstellung von Zylinder und Kolben

• 2 Je nach erforderlichem Design und den verwendeten Rohstoffen gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Spritzenrohr herzustellen. Ein Herstellungsverfahren ist das Strangpressen. Der Kunststoff oder das Glas wird als Granulat oder Pulver geliefert und in einen großen Trichter gegeben. Der Extrusionsprozess beinhaltet eine große Spiralschnecke, die das Material durch eine beheizte Kammer drückt und es zu einer dicken, fließenden Masse macht. Es wird dann durch eine Matrize gedrückt, wodurch ein kontinuierliches Rohr entsteht, das gekühlt und geschnitten wird.
• 3 Für Teile mit komplexeren Formen wie den Enden, dem Kolben oder den Sicherheitskappen wird Spritzgießen verwendet. Dabei wird der Kunststoff erhitzt und in eine Flüssigkeit umgewandelt. Es wird dann zwangsweise in eine Form eingespritzt, die die Umkehrung der gewünschten Form darstellt. Nach dem Abkühlen verfestigt es sich und behält seine Form bei, nachdem die Matrize geöffnet wurde. Obwohl der Kopf des Kolbens aus Gummi besteht, kann er auch durch Spritzgießen hergestellt werden. Später wird der Kopf des Kolbens am Kolbengriff befestigt.

Montage und Verpackung

• 4 Wenn alle Komponenten verfügbar sind, kann die Endmontage erfolgen. Wenn die Rohre einen Förderer hinunterfahren, wird der Kolben eingeführt und an Ort und Stelle gehalten. Die Enden, die das Rohr verschließen, sind befestigt. An dieser Stelle des Herstellungsprozesses können auch Teilungsmarkierungen auf den Rohrgrundkörper aufgedruckt werden. Die Maschinen, die diese Markierungen drucken, sind speziell kalibriert, um sicherzustellen, dass sie Messungen genau drucken. Je nach Ausführung kann zu diesem Zeitpunkt auch die Nadel zusammen mit der Sicherheitskappe angebracht werden.
• 5 Nachdem alle Komponenten vorhanden sind und der Druck abgeschlossen ist, werden die Injektionsspritzen in eine geeignete Verpackung gegeben. Da die Sterilität des Geräts unerlässlich ist, werden Schritte unternommen, um sicherzustellen, dass sie frei von Krankheitserregern sind. Sie sind in der Regel einzeln in luftdichtem Kunststoff verpackt. Spritzengruppen werden in Kartons verpackt, auf Paletten gestapelt und an Händler versendet.

Qualitätskontrolle

Die Qualität der Komponenten dieser Geräte wird in jeder Phase der Herstellung überprüft. Da täglich Tausende von Teilen hergestellt werden, ist eine vollständige Inspektion unmöglich. Folglich überprüfen Linieninspektoren stichprobenartig Komponenten in festgelegten Zeitintervallen, um sicherzustellen, dass sie die Spezifikationen für Größe, Form und Konsistenz erfüllen. Diese Stichproben geben einen guten Hinweis auf die Qualität der hergestellten Injektionsspritze. Die visuelle Inspektion ist die primäre Testmethode. Es werden jedoch auch strengere Messungen durchgeführt. Messgeräte werden verwendet, um die Länge, Breite und Dicke der Bauteile zu überprüfen. Typischerweise werden Geräte wie ein Messschieber, ein Mikrometer oder ein Mikroskop verwendet. Jeder von ihnen unterscheidet sich in Genauigkeit und Anwendung. Zusätzlich zu den spezifischen Tests sind Linieninspektoren an verschiedenen Stellen des Produktionsprozesses stationiert und überprüfen die Komponenten während der Herstellung visuell. Sie überprüfen auf Dinge wie deformierte Nadeln oder Röhrchen, falsch zusammenpassende Teile oder ungeeignete Verpackungen. Die Herstellung von Injektionsspritzen wird streng von der Regierung der Vereinigten Staaten kontrolliert, insbesondere von der Food and Drug Administration (FDA). Sie haben eine Liste von Spezifikationen zusammengestellt, die jeder Hersteller einhalten muss. Sie führen Inspektionen jedes dieser Unternehmen durch, um sicherzustellen, dass sie gute Herstellungspraktiken einhalten, Beschwerden angemessen behandeln und angemessene Aufzeichnungen über Design und Produktion führen. Darüber hinaus haben einzelne Hersteller ihre eigenen Produktanforderungen.

Die Zukunft

Seit Alexander Wood das erste Gerät eingeführt hat, hat sich die Injektionsspritzentechnologie stark verbessert. Die zukünftige Forschung wird sich auf die Entwicklung besserer Geräte konzentrieren, die sicherer, langlebiger, zuverlässiger und kostengünstiger herzustellen sind. Auch die Verbesserungen in der Geräteherstellung werden fortgesetzt. Ein Beispiel hierfür ist der Trend zur Verwendung von Materialien wie Metallen und Kunststoffen, die aus ihrem normalen Zustand ein Minimum an Verarbeitung erfahren haben. Dies sollte den Abfall minimieren, die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen und die Kosten senken.