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在救死扶傷的人類醫療史上，藥物治療是幫助身體對抗疾病的有效手段。但口服藥物除了需要排除食物的干擾，還得等藥物穿過腸胃上皮細胞，經過肝臟處理以後才能進入血液。所以很久以前，富有想象力的人類就開始尋找一種不用口服，直接將藥物送進身體的器械。經歷過無數次的失敗和可怕的感染，最終他們想要尋找的器械——注射器誕生了。
無針之窘
注射器的工作原理並不複雜。通過前後推拉緊密嵌在注射管內的活塞芯杆，使注射器管前端的排放孔排出或吸入液、氣體。提起活塞芯杆時液體或氣體被吸入針筒，推入芯杆時液體或氣體被擠出，這樣的過程就稱為“注射”。
注射器
為了引導流體進出注射筒，注射器的開口端通常安有皮下注射針頭、噴嘴或管道。其中，針頭刺破肉體時，患者的壓迫和緊張感是治療過程中的小小困擾，“打針”也是很多人童年時縈繞在心頭的恐懼——但其實最恐懼的不是針頭，而是沒有針。注射器的英語“syringe”一詞源自希臘語，意為“管”，最早的注射器就是隻有活塞管而沒有針頭。
你有害怕打針的經歷嗎？
沒有針頭的歲月，治療只能通過口服。正如《後漢書·華佗傳》記載的那樣：“若疾髮結於內，針藥所不能及者，乃令先以酒服麻沸散。”即我國“針灸”療法不能抵達的體內頑疾，在需要動手術解決時，術前的準備不是“打麻藥”而是“喝麻藥”。這是在沒有注射和輸液技術的古時，醫生們的解決之道。
圖：凱爾蘇斯（Aulus Cornelius Celsus），羅馬百科全書編纂者。約生於公元前10年；卒年不詳
而在歐洲，人們則找尋著一種將藥物直接送入體內的方法。他們嘗試過用沾滿藥物的木鉤子、手術刀刺穿皮膚，把藥物送進體內，失敗的比例和感染的可能性之高可想而知。有關第一個活塞注射器的記載是在公元1世紀的羅馬時期，凱爾蘇斯（Aulus Cornelius Celsus）在他百科全書式的醫藥著作《藥物學》中，最早提到使用注射器來治療醫學併發症。具體的治療方法難以得知，但我們可以從中世紀的無針注射器的使用方法中一作窺探。
公元9世紀，今天伊拉克一帶的外科醫生就已經開發出一種中空玻璃管注射器，通過抽吸作用去除病人眼中的白內障。這種看似恐怖的治療方式一直被延續，直到公元13世紀的歐洲還在使用。
灌腸的球囊也多是採用動物的膀胱，
接上管子之後直接壓力注入液體。
不過在中世紀歐洲的很長一段時間裡，注射器更多時候的作用是被拿來灌腸。灌腸作為中世紀醫療和保健的主要手段之一，與“放血”療法旗鼓相當，法國國王路易十四一生就曾灌腸2000多次。早期的灌腸工具是用動物膀胱做成球囊，連接管子以壓力注入藥液，草藥、咖啡和醋，都是常見的灌腸液體。隨後出現了灌腸專用的注射器，多為銅或玻璃製成。
中世紀灌腸
灌腸並非歐洲的專利。早在我國漢朝時期，醫學家張仲景就在醫學名著《傷寒論》中記載過以“灌腸”法治療熱病，瀉熱通便。灌腸的工具是採用小竹管裝豬膽汁，導入患者體內，這種小竹管也可以看作是最早期的注射器。
而向血管抽取和輸送藥物需要注射器有更精細的針頭。17世紀英國科學家克里斯托弗·雷恩用中空的鵝羽毛管連接動物膀胱，在狗身上做實驗，為其注射了鴉片、酒精等藥物進行觀察，得出體內注射和口服一樣有效，甚至比口服見效更快的結論，此後，德國在17世紀60年代曾掀起了靜脈輸液的熱潮。
這張著名的人羊輸血圖想必許多人都見過。由於人羊輸血反應嚴重，往往造成輸血雙方死亡，所以輸血變成一種只針對絕症患者的沒有選擇的選擇，而在輸血前，這些絕症患者還要立下生死文書，如果出現輸血死亡，也與醫生無關——這倒也算是早期的知情同意書了。
少數先鋒醫生用中空的樹枝或空心鳥骨頭連接動物膀胱製成靜脈注射工具，插入人體來嘗試輸血。這種大膽的嘗試挽救過一些生命，卻帶來更多因為感染引起的致命併發症。因此在技術萌芽後不到十年，1670年的巴黎議會就頒佈法令禁止醫師為病人輸血，動物膀胱注射技術也因此消失。
所以在上千年裡，注射器都不得不面對無針的困境。動物膀胱、鳥骨頭、中空樹枝，這些想法在今天看來也是大膽前衛，但如果沒有醫生們的想象力和將想象力大膽實踐的勇氣，就沒有注射器帶來的高效用藥時期。
上癮之困
針，在古時中國的針灸治療裡早有出現。《山海經》裡“有石如玉，可以為針”是關於針的最早記述。隨著冶煉技術的發展，有了針對筋脈進行理療的金屬針，被俗稱為“針經”的《靈樞經》即是專述微針治療靜脈的著作。
針灸
針灸用針
但這些針都是實心鍛造，並不能起到注射引導的作用。直到1844年，愛爾蘭醫生弗朗西斯發明了空心針，並用它做了第一次有史記錄的皮下注射，將治療神經痛的鎮靜劑注入患者體內，才宣佈了注射器的終端——皮下注射針頭的姍姍來到。
注射用針頭
用於皮下注射不同斜面的針頭
醫用針頭誕生的十年以後，來自法國的醫師查爾斯·普拉瓦茲和來自蘇格蘭的亞歷山大·伍德合作，第一次將針頭和針筒結合在一起，開發出一種醫用的皮下注射器。他們研發的空心針頭，按照為亞歷山大·伍德的傳記作者托馬斯•布朗的描述來說，是將蜜蜂的尾刺作為模型，細到足以刺穿皮膚和血管進行靜脈或肌肉注射。
亞歷山大·伍德(1817-1884)
今天我們認為時年27歲的亞歷山大·伍德(Alexander Wood)是現代注射器原型的發明者。因為注射器的發明，伍德於1858年被當選為愛丁堡皇家內科醫學院院長；但也是由於注射器治療過程中的副作用，這項發明改變了他與家人的人生。
雖然從一開始伍德就指出注射器在臨床醫學上未來將有更廣泛應用，但這種新的皮下注射研製初期主要作用是給予神經痛的患者以嗎啡和鴉片製劑 ，而伍德的妻子麗貝卡梅西恰恰是一個神經痛患者。彼時的人們對於嗎啡成癮還沒有完全的認識，對於注射藥物與口服藥物的劑量比也還在探索之中。在使用靜脈注射嗎啡的“治療”過程中，麗貝卡梅西不僅是第一個皮下注射器發明者的妻子，也成為靜脈注射嗎啡成癮的第一個癮君子。
注射器針筒上的刻度
亞歷山大·伍德由此承受的生活之變無需贅述，所幸傷痛並沒有打垮這位醫師發明家。
伍德反而從悲傷中吸取了注射過量的教訓，為針筒加上了精確刻度，從此能方便精確控制用藥，注射器的細節又一次在歷史中得以完善。正是因為有了刻度，注射器除了醫療領域，還可以有效用於非醫療領域。比如說，在實驗室裡測量、轉移、注入流體；在烹飪時給肉類注入調味汁，或在烘焙蛋糕裡注入果汁填充；其他應用場景包括給墨水管注入墨水，或給體型較小的嬰兒期哺乳動物在人工飼養中的吮吸輔助等等。
用注射器給幼貓餵奶
在19世紀最後一年，也就是1899年的時候，來自紐約的發明家利蒂西亞·蒙福德·蓋爾為被可以單手操作的注射器申請了一項專利：“一個圓柱體，一個活塞和一個操作杆的組合，終端的操作手柄中在手指的範圍內，因此可以一隻手握住並操作注射器。”這項專利成為了大多數現代醫療注射器的基礎。
感染之痛
據世界衛生組織統計，大約90％的醫用注射器用於給藥，5％用於接種疫苗，5％用於其他用途（例如輸血）。當人類發明出皮下空心針、精確了注射刻度，享受著皮下注射帶來的方便高效時，卻又迎來了潛藏在拐角的又一處風險。
這個風險就是人們尚未認識充分的，重複使用注射器的危險。1987年，世界衛生組織聲明：注射時只換針頭不換針筒是有可能引起感染的危險行為，但可怕的是在那之前的許多年裡，批量注射場景如集體接種疫苗時的不安全注射行為時有發生：有的地區甚至連針頭也不換，只簡單酒精擦拭一下作為消毒，就進入到另一個人體。
老式注射器
隨著診療技術的發展，越來越多的血源性傳播疾病被證實和不安全注射有關，由於注射感染帶來的疾病成為一大醫療風險。按照世界衛生組織的統計：光是2010年由於不安全注射，就有170萬人感染乙肝病毒、31.5萬人感染丙型肝炎、多達33800人感染了艾滋病毒。更不用說注射器發明初期到普遍適用的那個階段裡，有多少人因為針頭刺入體內的治療而與死神照面。
問題在時間和實踐中被得以解決。在注射器專利出現的47年後，位於英格蘭西米德蘭茲郡的一家醫藥公司生產了第一款帶可更換筒和柱塞的全玻璃注射器。這個產品的推出意味著可以對注射器進行組件的拆分歸類，以適應大規模的滅菌消毒。消毒之後將乾淨的組件重新安裝使用，無需刻意配對。同時，玻璃製成的注射器透明度良好，能方便看到筒內注射藥物的情況。此後又出現了由玻璃管和金屬兩種材質並用製成的注射器，針筒可用煮沸法消毒，針頭也可以磨尖再用和消毒。
老式的玻璃注射器
20世紀50年代，塑料工業的發展給醫療用具帶來了新的生機。1949年，澳大利亞發明家查理斯·羅塞在他的阿德萊德工廠創建了世界上第一個塑料製品的一次性皮下注射器。這是一款由一種可以被加熱消毒的塑料，名叫聚丙烯的塑料製成的成型注射器。
查理斯的產品一推出，就攻佔了數以百萬計的澳大利亞和出口醫療市場。他的同行，新西蘭藥劑師兼發明家科林·默頓緊跟其腳步，發明出一款一次性塑料注射器，於1956年被授予新西蘭授予專利。1989年，強制減少注射事故與重複注射的自動一次性針頭注射器被髮明出來。這種注射器一旦被使用，針頭與注射器即自動分離，無法再繼續注射。這項發明由此大大減少了艾滋病和與藥物有關的疾病的傳播途徑。
一次性塑料注射器
今天塑料的汙染已經成為全球化的問題，但塑料確實給注射器的完善帶來巨大的福音：塑料注射器不易損壞、便於回收、造價低廉、便於運輸——最重要的是，一次性的注射器出現，大大減少了消毒不嚴格帶來的血液傳播疾病的風險——為了保證衛生，防止交叉感染，當代的注射器多采用塑料質地，用一次即拋棄，有力驅散了多年以來籠罩在醫療注射器頭頂的烏雲。
重返無針
至此，注射器的細節好像只剩下最後一個小小的煩惱：被針刺破皮膚的壓迫和恐懼。於是關於注射器的想象力又一次插上了翅膀——如果注射器沒有針頭會怎麼樣？這個異想天開在2016年上映的科幻電影《星際迷航3》裡就有展現：脾氣古怪的麥考伊博士拒絕用針為病人注射藥物，堅持要採用無針注射器的設備。
但夢想其實早就照進了現實。早在1966年，法國科學家們首次提出“無針注射器”的理念， 經過反覆論證之後加以實踐，開啟了想象力成為現實的探索之路。僅僅二十多年後，1992年，德國研製出世界上第一支無針高壓注射器，獲批專門用於胰島素注射的治療。
無針注射器
無針注射的原理是藉助高壓將超細的藥物直接噴出注射到皮膚下，因為是極細，所以毫無痛感；因為注射原理的改變，藥液在皮下呈彌散分佈，不但起效時間更快，而且藥物吸收率更高。實際上，它不但極大減輕了患者的痛苦，消除了多年以來“打針”的注射恐懼，還沒有斷針的突發情況、沒有重複使用注射針頭或針筒帶來的感染、沒用注射部位反覆注射形成的硬結，更沒有醫療垃圾需要處理，可以稱得上是“醫用注射技術的一次革命”——歷經幾千年，注射器好像兜了一圈，從“無針”又回到了“無針”，但其中的內容已經是天壤之別。
更有一種卡片型腎上腺素自動注射器，它設計成名片大小，方便裝在口袋裡。危急關頭只要撕開綠色的保險，往大腿上一按，隔著衣服就可以完成注射。這些裝置是用來對付嚴重過敏的，症狀輕的過敏可能只會讓人打噴嚏、流鼻涕或是皮膚髮癢，但嚴重的過敏可導致呼吸困難、休克甚至危及生命。腎上腺素可以收縮血管、緩解支氣管痙攣，第一時間緩解過敏症狀。更常見的腎上腺素自動注射器是筆形的，它們被稱為“EpiPen”。
在我國，不但有無針注射器的自主研發和生產，很多情況下注射器的使用也逐漸被其他器械所代替。比如說中國城市的醫院裡，基本上淘汰了以注射器抽血而改用負壓式抽血。真空負壓血管被製造成接近真空的負壓環境，採血時只需把針頭扎進血管，針管尾部插進採血管，血液就會被自動抽進血管裡。負壓採血法是一種聰明便捷的醫學器械發明，不僅易於操作，避免了活塞雙向活動操作不當引起的汙染，還減少了抽出血液後的轉移環節。
真空採血管
注射器的每一處細節改進，都向著科技的人性化和有效性邁進了一步。可以說，人類醫學、甚至是科學的發展史，就是任由想象力馳騁帶路、在前進過程中發現一個障礙解決一個障礙，最終得以飛躍的過程。
暑假想讓孩子拋掉手機，電腦？與其花掉三個月的工資，最好的辦法就是帶他來一次奇幻的“科普”之旅！
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