無針注射器的歷史

事實上，無針注射器這個概念的出現已有超過一個世紀的時間。早在 19 世紀末，

由 Béclard 提出這個概念，並出版在醫學相關的技術文章內。最早發高速液體可以穿透 到人體組織內這個現象的，是 1930 年代一名工程師 Arnold Sutermesiter。他發現，從高 壓管路中噴到工人身上的柴油，會累積在工人的皮下層與肌肉骨骼交界面。此後，他開 始研究這個現象。1936 到 1938 年間，Marshal Lockhart 提出第一篇無針注射器的相關專 利。1940 年代晚期起，Hingson & Hughes 公司提出了一系列使用胰島素及盤尼西林等藥 物的臨床測試，該公司所使用的裝置名為”Hypospray” ，並在 1961 年上市成為專門注射 胰島素的裝置。此後，無針注射器被用在胰島素、生長激素、利多卡因(麻醉藥)與盤尼 西林等藥物的測試。然而，1980 年代，一份報告指出：使用過無針注射器的病患間，發 生人傳人的 B 型肝炎傳播。由於噴流注射到人體後的回流(back flow, 圖 1.3)，使得部分 體液與血液回流到注射器內。之後的病患在接受注射時，因未更換注射噴嘴，導致受汙 染的藥液注入病患體內，同時也造成 HBV 的傳播。WHO(World Health Organization)基

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於上述的原因，發表一篇文件，建議重複使用的噴嘴應該被停止使用；CDC(Centers of Disease Control and Prevention)亦表示，除非再發生大規模傳染病流行，或是遭受生化恐 怖攻擊，否則重複使用的噴嘴應該被停止使用[8]。

圖1.6 back flow 示意圖[10]

無針注射器依照噴嘴使用的方式可分為兩類：MUNJI (Multi-Use Nozzle Jet Injectors) 與 DCJI (Disposable Cartridge Jet Injectors) 兩類。早期(20 世紀 90 年代以前)所發展的裝 置，多屬於 MUNJI 型。主要是因為，無針注射剛開始發展的時候，並未預料到有上述 的體液回流問題。裝置在設計上的概念，多半是希望可以大量、快速的注射(每小時可 注射 1000 次[8])。也因此，裝置採用氣體壓縮機為動力源，推動壓縮氣體注射藥液，如 (圖 1.4)。為了容納多次注射所需的藥劑，這類裝置本身的體積都不小。加上外接的空氣 壓縮機，使得裝置非常不利於攜帶。加上前述 WHO 所發布的建議，使得大型的 MUNJI 型注射器開始逐漸被取代。

基於上述的理由，DCJI型注射器開始被發展，而功能也開始從大量注射逐漸轉往針 對需要長期注射藥物的患者。亦即，小型化且噴嘴可以拋棄的裝置開始被研發。這類型 的裝置為了達到小型化、可攜化的目的，多使用彈簧作為其動力。然而受限於彈簧給予 的動力，這類型的裝置僅能達到皮下注射的深度(如表 1.3 整理)[8]。

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圖1.7 早期 MUNJI 型的注射器，其中方框部分另需外接一個氣體壓縮機[11]

表1.3. MUNJI 與 DCJI 的比較

項目

MUNJI DCJI

體積(攜帶性) 大(需外接氣泵) 小

多次注射的效率 高 低

用途 緊急的大量注射 一般生活使用

可保養性 複雜 簡單

感染性 易傳播 易銷毀感染原

備註 目前 WHO 建議停用

Mitragotri 團隊對一項市售的可攜式產品 Vitaject 3 作測試。利用冷凍到零下 70℃的 人類皮膚作為被注射體，將混有 Sulforhodamine B 染料的去離子水(DI water)以 Vitaject 3 注入皮膚中。其中，Vitaject 3 即是一款以彈簧作為動力的無針注射器。注射完畢後，以 冷凍切皮刀切開注射體皮膚的剖面，拍攝注射後的剖面(如圖 1.8)。使用 Photoshop 軟體，

將影像的對比度調高後，分析注射深度，高對比下，注射區域中顏色深者表示注射噴流 主要的經過區域。其結果如(圖 1.8)所示，出口速度越快，注射深度越深；而噴口口徑越

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大，注射深度亦越深[8]。前者的原因是速度越快，動能越大；而後者是因為口徑越大，

摩擦損失越小。不過，受限於動力及裝置本身為皮下注射專用，注射深度即使是最深，

也僅有約 2.5 mm。這個深度對於一般皮下注射的藥物而言是足夠的，但也因此缺乏改 用其他藥物的彈性。

圖1.8 注射測試的剖面[10]

圖1.9 深度測試的結果(a)出口速度對注射深度 (b)噴嘴口徑對注射深度[8]

表 1.4 整理了目前幾款市面上常見的無針注射器，其中，Biojector 2000 雖然可以達 到肌肉注射的效果。然而其產品對於部分使用者會發生噴流穿透肌肉層，並擊傷骨膜。

因此，此產品目前為停產、停止販售的狀態。其餘的產品，多半採用彈簧或是氣體作為 其動力源。且，大部分的產品都只能注射到皮下注射的深度。

11 表1.4. 市售產品統計[12]

產品 用途 注射種類 使用動力

cool.click^TM 生長激素

皮下注射

彈簧 SeroJet^TM 生長激素

VISION^® 胰島素

Injex 30^® 無特定

J-Tip 無特定 CO2

Intraject 無特定 N2

Biojector 2000* 無特定 皮下 & 肌肉注射 CO2 Penjet 無特定 Unknown CO2