Spritze

Die Injektionsspritze, auch als Injektionsnadel bekannt, ist ein Gerät, das von Medizinern verwendet wird, um Flüssigkeiten in den oder aus dem Körper zu transportieren. Es besteht aus einer Hohlnadel, die an einem Röhrchen befestigt ist, und einem Kolben. Wenn der Kolbengriff zurückgezogen wird, werden Flüssigkeiten in das Röhrchen gesaugt. Die Flüssigkeit wird durch die Nadel herausgedrückt, wenn der Griff nach unten gedrückt wird. Die Spritze wurde Mitte des 19. Jahrhunderts eingeführt und durch die Entwicklung neuer Materialien und Designs stetig verbessert. Heute ist es zu einem so wichtigen medizinischen Werkzeug geworden, dass es fast ein Synonym für den praktizierenden Arzt ist.

Verlauf

Seit dem Aufkommen pharmazeutischer Arzneimittel wurde nach Verfahren zur Verabreichung dieser Arzneimittel gesucht. Bevor Injektionen durch eine Injektionsspritze konzipiert werden konnten, mussten verschiedene wichtige Entwicklungen erfolgen. Ärzte des frühen 19. Jahrhunderts waren sich nicht bewusst, dass Medikamente durch die Haut in den Körper gelangen können. 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 unter Verwendung eines beschichteten Holzwiderhakens. Im Jahr 1825 beschrieb A. J. Lesieur eine andere Methode zur Verabreichung von Medikamenten durch die Haut, indem sie direkt auf Blasen auf der Haut aufgetragen wurden. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Experimente entwickelte G. V. Lafargue ein Verfahren zur Einführung von Morphin unter die Haut mit einer Lanzette. Zu diesem Zweck wurde 1844 von F. Rynd eine Tropfnadel erfunden. Er veröffentlichte seine Methode jedoch erst 1861, acht Jahre nach der Beschreibung der ersten Injektionsspritze.

Die erste echte Injektionsspritze wurde 1853 von Alexander Wood entwickelt. Er modifizierte eine normale Spritze, die damals zur Behandlung von Muttermalen verwendet wurde, durch Hinzufügen einer Nadel. Anschließend nutzte er dieses neue Gerät, um Morphin in die Haut von Patienten einzubringen, die an Schlafstörungen litten. Einige Jahre später fügte er eine graduierte Skala am Lauf und eine feinere Nadel hinzu. Diese Modifikationen reichten aus, um die Aufmerksamkeit des Rests der medizinischen Gemeinschaft auf sich zu ziehen, was zu einer breiteren Anwendung führte.

Im Laufe der Jahre haben Injektionsspritzen bedeutende 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 zur Massenproduktion von Injektionsspritzen wurde Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt. Bei der Entwicklung von Kunststoffen wurden sie in das Design integriert, um Kosten zu sparen und die Sicherheit weiter zu verbessern.

Hintergrund

Die Funktionsweise einer Injektionsnadel ist einfach. Beim Zurückziehen des Kolbengriffs wird Flüssigkeit, beispielsweise ein Medikament oder Blut, durch eine Hohlnadel in das Hauptrohr aufgezogen. Solange die Nadelspitze beim Ziehen des Kolbengriffs in der Flüssigkeit bleibt, kann keine Luft eindringen. Durch Ablesen der Messmarken an der Seite des Rohres kann der Anwender genau feststellen, wie viel Material sich im Rohr befindet. Die Flüssigkeit wird durch die Nadel abgegeben, wenn der Kolbengriff wieder nach unten gedrückt wird.

Der Begriff Injektionsspritze kommt von den griechischen Wörtern hypo, Bedeutung unter und Derma, bedeutet Haut. Diese Begriffe sind zutreffend, weil sie genau beschreiben, wie das Gerät funktioniert. Die Nadel wird verwendet, um die oberste Hautschicht zu durchstechen, und das Material im Schlauch 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 zum Einführen eines Medikaments in den Körper. Die anderen sind transepidermal (über die Haut) und oral. Die Verwendung einer Injektionsnadel als Methode der Arzneimittelverabreichung hat einige signifikante Vorteile gegenüber der oralen Einnahme. Erstens werden 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 wirken. Schließlich ist es für den Körper schwieriger, Medikamente abzustoßen, die mit einer Spritze verabreicht werden. Die transepidermale Arzneimittelverabreichung ist eine relativ neue Technologie, und ihre Wirkungen sind im Allgemeinen nicht so unmittelbar wie bei einer direkten Injektion.

Design

Es sind viele Ausführungen von Injektionsspritzen erhältlich. 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 abgezogen wird. In diesem Rohr ist ein beweglicher Kolben enthalten. Die Breite des Fasses ist variabel. Einige Hersteller stellen kurze, breite Rohre her, andere lange, dünne. 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 Laufs, weg vom Nadelaufsatz, weiten sich zwei Arme aus. Diese Teile ermöglichen es dem Nadelbenutzer, mit dem Daumen auf den Kolben zu drücken, während er das Röhrchen mit zwei Fingern festhält. Das andere Ende des Laufs ist verjüngt.

Der Kolben, der für die Erzeugung des Vakuums zum Aufsaugen und anschließenden Abgeben von Materialien verantwortlich ist, besteht aus einem langen, geraden Stück mit einem Griff an einem Ende und einem Gummi-Kolbenkopf am anderen. Der Gummikopf schmiegt sich eng an die Wände des Fasses an und dichtet so luftdicht ab. Die Rakelwirkung des Kolbenkopfes sorgt nicht nur dafür, dass eine genaue Materialmenge eingezogen wird, sondern hält auch Materialien von den Innenwänden des Rohres fern.

Die Nadel ist der Teil des Geräts, der tatsächlich die Hautschichten durchsticht. Je nachdem, wie tief die Injektion oder Flüssigkeitsentnahme sein wird, kann die Nadelöffnung dünner oder breiter sein und ihre Länge variiert. Er kann auch dauerhaft am Spritzenkörper befestigt oder austauschbar sein. Für den letzteren Systemtyp wäre eine Vielzahl von Nadeln verfügbar, die für verschiedene Anwendungen verwendet werden können. Um versehentliche Nadelstichverletzungen zu vermeiden, wird eine Schutzkappe über der Nadelspitze angebracht, 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 große Vielfalt an verfügbaren Injektionsnadeln herzustellen. Die Nadeln bestehen im Allgemeinen aus einem wärmebehandelbaren Edelstahl oder Kohlenstoffstahl. Um Korrosion zu verhindern, sind viele vernickelt. Je nach verwendetem Gerätetyp kann der Hauptkörper der Röhre aus Kunststoff, Glas oder beidem bestehen. Kunststoffe werden auch zur Herstellung des Kolbengriffs und flexibler synthetischer Gummi für den Kolbenkopf verwendet.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Es gibt viele Hersteller von Injektionsnadeln, und obwohl jeder ein etwas anderes Herstellungsverfahren verwendet, bleiben die grundlegenden Schritte gleich, einschließlich der Nadelbildung, des Formens von Kunststoffteilen, der Einzelteilmontage, der Verpackung, der Etikettierung und des Versands.

Herstellung der Nadel

• 1 Die Nadel wird aus Stahl hergestellt, der zuerst erhitzt wird, bis er geschmolzen ist und dann Schema einer Injektionsspritze. Das Zurückziehen des Kolbens erzeugt das Vakuum, um Materialien anzusaugen, die dann durch Drücken auf den Kolben entladen werden können. Sein Gummikopf dichtet luftdicht an den Wänden des Fasses ab. durch eine Matrize gezogen, die so ausgelegt ist, dass sie die Größenanforderungen der Nadel erfüllt. Auf dem Weg durch die Produktionslinie wird der Stahl weiterverformt und zu einem kontinuierlichen Hohldraht gewalzt. Der Draht wird entsprechend geschnitten, um die Nadel zu bilden. Manche Nadeln sind deutlich komplexer und werden direkt aus einem Druckguss hergestellt. Auch andere Metallteile an der Nadel werden auf diese Weise hergestellt.

Herstellung von Lauf und Kolben

• 2 Je nach benötigtem Design und verwendeten Rohstoffen gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Spritzenrohr zu gestalten. Ein Herstellungsverfahren ist das Strangpressen. Der Kunststoff oder das Glas wird als Granulat oder Pulver angeliefert und in einen großen Trichter eingespeist. Der Extrusionsprozess beinhaltet eine große Spiralschnecke, die das Material durch eine beheizte Kammer drückt und es zu einer dicken, fließenden Masse macht. Anschließend wird es durch eine Matrize gepresst, wodurch ein Endlosrohr entsteht, das gekühlt und geschnitten wird.
• 3 Für Teile mit komplexeren Formen wie den Enden, dem Kolben oder den Sicherheitskappen wird Spritzguss verwendet. Dabei wird der Kunststoff erhitzt, wodurch er flüssig wird. Es wird dann unter Krafteinwirkung in eine Form eingespritzt, die die Umkehrung der gewünschten Form ist. Nach dem Abkühlen verfestigt es sich und behält seine Form nach dem Öffnen der Matrize bei. Obwohl der Kolbenkopf aus Gummi besteht, kann er auch durch Spritzgießen hergestellt werden. Später wird der Kolbenkopf am Kolbengriff befestigt.

Montage und Verpackung

• 4 Wenn alle Einzelteile verfügbar sind, kann die Endmontage erfolgen. Während die Rohre ein Förderband hinunterlaufen, wird der Kolben eingeführt und in Position gehalten. Die Enden, die das Röhrchen verschließen, werden befestigt. An diesem Punkt des Herstellungsprozesses können auch Graduierungsmarkierungen auf den Hauptrohrkörper gedruckt werden. Die Maschinen, die diese Markierungen drucken, sind speziell kalibriert, um sicherzustellen, dass sie die Messungen genau drucken. Je nach Ausführung kann zu diesem Zeitpunkt auch die Nadel zusammen mit der Sicherheitskappe angebracht werden.
• 5 Nachdem alle Komponenten angebracht und der Druck abgeschlossen ist, werden die Injektionsspritzen in eine geeignete Verpackung gegeben. Da die Sterilität des Geräts zwingend erforderlich ist, werden Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass es frei von Krankheitserregern ist. Sie werden normalerweise einzeln in luftdichtem Plastik verpackt. Spritzengruppen werden in Kartons verpackt, auf Paletten gestapelt und an Händler versandt.

Qualitätskontrolle

Die Qualität der Komponenten dieser Geräte wird in jeder Fertigungsphase überprüft. Da täglich Tausende von Teilen hergestellt werden, ist eine vollständige Inspektion unmöglich. Folglich überprüfen Linienprüfer stichprobenartig Komponenten in festen 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 Sichtprüfung ist die primäre Prüfmethode. Es werden jedoch auch strengere Messungen durchgeführt. Mit Messgeräten werden Länge, Breite und Dicke der Einzelteile überprüft. Typischerweise werden Geräte wie ein Messschieber, ein Mikrometer oder ein Mikroskop verwendet. Diese unterscheiden sich jeweils in Genauigkeit und Anwendung. Neben spezifischen Prüfungen sind Linienprüfer an verschiedenen Stellen des Produktionsprozesses stationiert und prüfen die Bauteile bei der Herstellung visuell. Sie prüfen zum Beispiel auf verformte Nadeln oder Schläuche, falsch zusammenpassende Teile oder unpassende Verpackungen.

Die Produktion von Injektionsspritzen wird von der Regierung der Vereinigten Staaten, insbesondere der Food and Drug Administration (FDA), streng kontrolliert. Sie haben eine Liste von Spezifikationen zusammengestellt, die jeder Hersteller einhalten muss. Sie führen Inspektionen bei jedem dieser Unternehmen durch, um sicherzustellen, dass diese die guten Herstellungspraktiken befolgen, Reklamationen angemessen behandeln und angemessene Aufzeichnungen in Bezug auf 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 Technologie der Injektionsspritzen stark verbessert. Zukünftige Forschung wird sich auf die Entwicklung besserer Geräte konzentrieren, die sicherer, langlebiger, zuverlässiger und kostengünstiger in der Herstellung sind. Außerdem werden die Verbesserungen in der Geräteherstellung fortgesetzt. Ein Beispiel dafür ist der Trend, Materialien wie Metalle und Kunststoffe zu verwenden, die vom Normalzustand nur ein Minimum an Bearbeitung erfahren haben. Dies soll den Ausschuss minimieren, die Produktionsgeschwindigkeit erhöhen und die Kosten senken.