一種獸醫(yī)無針注射器注射參數(shù)的測(cè)量

一種獸醫(yī)無針注射器注射參數(shù)的測(cè)量張晶聲;金聞名;張旭;李娉【摘要】Comparingwithinjectionsyringeforveterinaryuse,theneedle-freeinjectorforveterinaryusehassuchadvantagesasbettersoupabsorbingeffect,preventingcrossinfection,avoidingneedlebreakage,enhancingmeatquality,reducingfixationofanimalandimprovinginjectionefficiency.Inordertobesuggestivetooptimizationdesignofneedle-freeinjectorforveterinaryuse,thedosage,orificediameterandinjectionforceofakindofneedle-freeinjectorforveterinaryuseweremeasured,theinjectionpressurewerecalculatedtherefor.Thetestmethodswerediscussedandtheresultswereanalyzed.Theminimumrequiredinjectionpressure28MPacorrespondingtoorificediameter0.3037mmwasgiven.Itcanbeusedasthethresholdinjectionpressuretosuccessfullypierceintothelivestockskinbyneedle-lessinjectorforveterinaryuse.%與帶針頭獸醫(yī)注射器相比，獸醫(yī)無針注射器具有藥液吸收效果好、防止交叉感染、防止針頭斷裂、提高肉品質(zhì)量、減少動(dòng)物保定、提高注射效率等優(yōu)點(diǎn)。為了給獸醫(yī)無針注射器的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考，以某獸醫(yī)無針注射器作為樣品，對(duì)其注射劑量、噴孔孔徑和噴射沖擊力進(jìn)行測(cè)量，對(duì)測(cè)量方法和測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析0．3037mm所需的噴射壓力最小值為28MPa，可作為獸醫(yī)無針注射器成功注射刺穿動(dòng)物皮膚所需噴射壓力的門檻值?！酒诳Q】《中國獸藥雜志》【年(卷),期】2016(000)001【總頁數(shù)】5頁(P61-65)【關(guān)鍵詞】注射參數(shù);噴射沖擊力;噴射壓力【作者】張晶聲;金聞名;張旭;李娉【作者單位】中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京100125;中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京100125;中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京100125;中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京100125【正文語種】中文【中圖分類】S851.66產(chǎn)生一個(gè)液體柱，穿透皮膚噴射到皮膚內(nèi)組織。獸醫(yī)無針注射器是在活塞注射器的基礎(chǔ)上，增加驅(qū)動(dòng)裝置，瞬時(shí)爆發(fā)推動(dòng)活塞，將藥液從微型噴孔高速噴出，穿透皮膚形成超微細(xì)射流，實(shí)現(xiàn)皮下或肌肉注射。再增加吸藥裝置，可完成自動(dòng)吸藥，實(shí)現(xiàn)連續(xù)注射[1]。藥液到體內(nèi)的過程包含兩步[2]：第一步是高速射流刺穿皮膚、脂肪和肌肉組織，形成裂紋，噴射完畢后裂紋閉合；第二步是藥液在目標(biāo)組織中以相對(duì)低的速度進(jìn)行擴(kuò)散。像用傳統(tǒng)帶針頭注射器注射時(shí)皮膚的開合機(jī)理一樣，刺穿皮膚所需的噴射壓力是無針注射器成功工作的關(guān)鍵所在。研究表明，對(duì)于噴孔直徑在0.1～0.5mm內(nèi)的噴射射流，刺穿人體皮膚的噴射壓力是15MPa[3]。而對(duì)于動(dòng)物體的噴射壓力門檻值，至今尚無參考值。目前，國內(nèi)有多家高校進(jìn)行無針注射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)，在驅(qū)動(dòng)原理、噴射特性和注射效果方面進(jìn)行了理論和實(shí)證方法研究[4-5]。國內(nèi)多家企業(yè)也展開了獸醫(yī)無針注射器的研制，但產(chǎn)品使用效果尚沒有達(dá)到要求，主要原因在于產(chǎn)品的噴射壓力峰值達(dá)不到基本的閾值[6-7]。本文以某進(jìn)口獸醫(yī)無針注射器作為樣品，對(duì)其進(jìn)行了注射劑量、噴孔孔徑和噴射沖擊力測(cè)量，計(jì)算噴射壓力，以期對(duì)新型無針注射器的設(shè)計(jì)開發(fā)有啟發(fā)作用。注射劑量本次測(cè)量采用的獸醫(yī)無針注射器配備粉、綠、藍(lán)、紅四種動(dòng)力棒。0.2mL、0.5mL、1.0mL、1.5mL2.0mL10BP3100S3100g，分0.01gII噴射壓力VISIO5000.1um力計(jì)算的輸入項(xiàng)。實(shí)注射情形，見圖1。以剛性傳感器受力面作為噴射平面，將獸醫(yī)無針注射器的噴射水流直接打在力傳感器的螺桿端面上，測(cè)量沖擊力。傳感器輸出信號(hào)為0～5V的電壓信號(hào)，通過數(shù)據(jù)采集卡，將力值實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到電腦中，實(shí)現(xiàn)力值信號(hào)的波形顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。40kHzPPM-LS050.97mV/N。為避免因環(huán)境引起的共模NIUSB6361(16LabVIEWkHzNIDIAdem0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL和2.5mL時(shí)的沖擊力。1?？梢钥闯?，大部分誤差為正值，應(yīng)該是考慮到注射完全度即注射進(jìn)動(dòng)物體內(nèi)藥液與額定藥液的比例的影響；劑量越大誤差越小；根據(jù)動(dòng)力棒由粉色、綠色、藍(lán)色、紅色動(dòng)力增加，誤差有減小的趨勢(shì)。30.3038、0.30370.3036?？讖狡骄?.3037mm221.5mL表2數(shù)據(jù)顯示，相同劑量時(shí)，噴射沖擊力按照粉、綠、藍(lán)、紅棒順序增大。但不同劑量同一壓力棒時(shí)噴射沖擊力值規(guī)律不明顯。圖2顯示，執(zhí)行噴射操作后，系統(tǒng)測(cè)量到瞬時(shí)上升的峰值沖擊力，這是動(dòng)力棒活塞桿撞擊注射活塞時(shí)動(dòng)量轉(zhuǎn)換的直接反映，藥液憑借此力穿透皮膚；此后力值平穩(wěn)，顯示藥液的擴(kuò)散；最后力值降為0，完成注射過程。整個(gè)過程約200ms。沖擊力隨時(shí)間變化曲線與文獻(xiàn)[2]中噴射壓力隨時(shí)間變化情況相近。(1)3P，F(xiàn)，A表3顯示，噴射壓力具有與噴射沖擊力相同的變化趨勢(shì)，并且在噴孔直徑為0.3037mm時(shí)，獸醫(yī)無針注射器的噴射壓力最小值約為28MPa。器測(cè)量注射劑量的標(biāo)準(zhǔn)方法相同。噴射沖擊力本試驗(yàn)采用的噴射沖擊力測(cè)量方法，原理與劍橋大學(xué)學(xué)者提出的測(cè)量無針注射器噴射沖擊力的方法[2]相同，現(xiàn)在業(yè)界廣泛采用[3,8]，即不考慮噴出了噴射壓力圖。噴射動(dòng)力噴射動(dòng)力直接決定了噴射結(jié)果，本測(cè)量采用的獸醫(yī)無針注射器采取氣彈簧[9]形式的氮?dú)鈩?dòng)力棒[10使用的優(yōu)點(diǎn)。理論上，無針注射驅(qū)動(dòng)方式還可以采用電磁驅(qū)動(dòng)[11-12]甚至激光驅(qū)動(dòng)[13]。獸醫(yī)無針注射器的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)探索使用各種驅(qū)動(dòng)方式的可能性。OliverAShergold[2]Intraject300μm0.5mL35MPa;對(duì)人B4520.34MPa14MPa34MPa。這些值兩倍于同樣直直徑的增大而下降。周華等[3]對(duì)自制彈簧無針注射器進(jìn)行噴射壓力測(cè)量，得出噴0.1～0.3mLmm)內(nèi)，噴射壓力不隨噴射距離改變而改變。馬興江等[8]對(duì)自制彈簧動(dòng)力的32MPa，并未給出噴孔直徑在皮下及肌肉中的深度和擴(kuò)散形態(tài)。本試驗(yàn)中采用的獸醫(yī)無針注射器是在加拿大被廣泛使用，性能成熟，標(biāo)配粉、綠、藍(lán)、紅、黃五色動(dòng)力棒，從測(cè)量結(jié)果看，動(dòng)力依次增強(qiáng)，與產(chǎn)品使用說明一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了本試驗(yàn)測(cè)量方法的可行性。粉色適用于一到七天豬仔、綠色適用于兩周小豬、藍(lán)色適用于30kg以內(nèi)中豬、紅色棒適用于30kg以上大豬。對(duì)于獸醫(yī)無針注射器產(chǎn)品設(shè)計(jì)，若能達(dá)到同樣的噴射壓力，可期望能達(dá)到相應(yīng)的注射效果。因此，根據(jù)本測(cè)量結(jié)果，在噴孔直徑為0.3037mm時(shí)，獸醫(yī)無針注射器的噴射壓力應(yīng)不低于28MPa才能滿足注射要求?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】張晶聲，張旭，李娉，等.獸醫(yī)無針注射器研究進(jìn)展[J].中國獸藥雜志,2013,47(3):67-69.OliverAShergold,NormanAFleck,TobySKing.Thepenetrationofasoftsolidbyaliquidjet,withapplicationtotheadministrationofaneedle-freeinjection[J].JournalofBiomechanics,2006,(39):2593-2602.[J]2009,25(2):116-120.肖毅.影響無針注射性能若干因素研究[D].華中科技大學(xué)碩士論文,2012.趙麗娜.無針注射技術(shù)研究[D].浙江大學(xué)碩士論文,2012.王孝軍,于彤，張廣文，等.獸用無針注射器:中國，CN101428159A[P].冷家波.一種無針注射器:中國，CN202459643U[P].[J]2012,28(1):166-169