用于动物疫苗注射的无针注射系统的设计

　　0　引言

　　利用液体喷射注射系统来进行药物和疫苗注射是一种新的药物注射方式。喷射注射用于动物疫苗注射,可以带来一系列的好处:①提高生物安全性,消除针刺带来的感染,大幅降低动物瘟疫的发生;②提高注射效率,因为喷射注射,故提高了疫苗的吸收率;③增加肉品安全性,有针注射会有针头折断在动物体内的隐患,影响肉品食用安全,喷射注射完全消除了此类隐患;④提高注射速度,喷射注射在瞬间完成,大大缩短了规模注射的时间;⑤提高操作人员安全性,由注射过程中针刺形成的威胁及针头处理带来的感染隐患被彻底消除;⑥有利于环境保护,针头及其他耗材处理的成本大大降低;⑦减少动物的创伤性,因为喷射注射在瞬间完成,对皮肤的创伤比有针注射要小很多,动物无惊怕反应[1-3]。

　　无针注射系统根据动力驱动的方式可分为:以弹簧为动力的喷射注射器、以压缩气体为动力的喷射注射器,以及电磁力驱动的喷射注射系统。由于动物的种类、形体差别很大(如牛与狗之间、成年猪与幼猪之间),疫苗的注射剂量也有很大差别,因此在设计无针注射系统时,如何确定系统参数,是重要的研究课题。

　　在无针注射系统的研制中,影响注射质量的主要参数有:喷孔直径、喷射速度、药物注射剂量、安瓿直径及推射力等。与这些参数相关的喷射压力是预测喷射能否穿透皮肤的依据[4]。喷射功率是另外一个影响注射质量的综合参数,其大小直接影响喷射注射的注射完全度(注射时进入皮肤的药物与注射剂量之比)[5-6]。虽然上述结论是在人体皮肤材料的实验结果上得出的,但对动物无针注射系统的设计也有指导意义。本文在设计可用于动物疫苗连续注射的无针注射系统的基础上,提出可以预测喷射压力和喷射功率的物理模型,用于在理论上指导系统参数的确定。

　　1　动物无针注射系统的研制

　　图1为自行设计的一种无针注射系统。该系统为手持式的,由直流电机及弹簧驱动且可以实现连续注射,包括一个带有腔室并可以实现吸药及喷射注射功能的注射筒体1、一个固定在推射器上并带有活塞的药库2、一个可以通过开关实现间隙推射的推射器3。注射筒体包括含有腔室的壳体、壳体前端一个连接到药库的药库接头及壳体顶端用来注射的注射头。当对养殖动物进行连续注射时,需要实现从药库吸药、然后从注射头进行喷射注射、注射完后再从药库吸药的过程,因此在药库接头和注射头内有单向阀的结构,使得从药库吸药时,药库接头的单向阀打开,而注射头的单向阀关闭,药物从药库中流入腔室;注射时,药库接头的单向阀关闭,而注射头的单向阀打开,药物在活塞的推力作用下从注射头前端的喷孔中喷射出去。