Історія створення шприца: від Давньої Греції до наших днів

Історія створення та удосконалення пристроїв для введення рідин та розчинів в організм хворого шляхом ін’єкцій бере свій початок за багато років до нашої ери. Так, майже 2400 років тому «батько медицини» давньогрецький лікар Гіппократ застосовував порожнисту металеву трубку, до одного кінця якої був прикріплений сечовий міхур свині. Такий прототип першого шприца більше нагадував клізму, ніж сучасний пристрій для введення ліків.

Рис. 1. Авл Корнелій Цельс. «De medicina»
(25 до н. е. – 50 н. е.)

Рис. 1. Авл Корнелій Цельс. «De medicina»
(25 до н. е. – 50 н. е.)

Перші поршневі шприци використовувалися в римські часи. Так, у I столітті н. е. Авл Корнелій Цельс згадує їх використання для лікування медичних ускладнень у своїй книзі «De medicina» (рис. 1).

Приблизно в ті ж часи корінні американці створювали перші підшкірні голки і шприци з порожніх пташиних кісток і міхурів дрібних тварин [1]. У IX столітті н. е. відомий східний хірург Аммар ібн Алі аль-Маусілі створив шприц для видалення катаракти з очей пацієнтів, використовуючи порожнисті скляні трубки і відсмоктувач.

Наступним кроком на шляху до появи шприца було створення англійським фізіологом та анатомом-експериментатором Вільямом Гарвеєм у 1628 році вчення про систему кровообігу. Опираючись на досягнення своїх попередників – Галена та Везалія, він математично розрахував і експериментально обґрунтував теорію кровообігу, відповідно до якої кров повертається до серця по замкненому колу. В. Гарвей з’ясував також питання про напрямок руху крові й призначення клапанів серця, пояснив значення систоли і діастоли, показав, що циркуляція крові забезпечує тканини необхідним живленням. Свою теорію В. Гарвей виклав у книзі «Exercitatio Anatomica De Motu Cordis Sanguinis in Animalibus», яка була опублікована у 1628 році.

Через 20 років після робіт В. Гарвея (у 1648 році) французький філософ, математик та фізик Блез Паскаль створив конструкцію для вивчення тиску рідин, яка складалася з преса та голки, що слугувала прообразом сучасного шприца. Серед винаходів Паскаля слід згадати й інші корисні речі: прес гідравлічний, машину для арифметичних дій та барометр. На жаль, його шприц зацікавив оточуючих значно менше інших приборів.

Відкриття В. Гарвея мало велике значення також і для діяльності вчених з Оксфордського університету, основним натхненником яких був Роберт Бойль (1627-1691). До складу Оксфордської групи входили багато видатних вчених, серед яких Крістофер Рен, Річард Ловер, Роберт Гук та інші. На засіданнях цієї групи (згодом – Лондонського королівського товариства) демонструвалися видатні відкриття: перші внутрішньовенні інфузії, перше переливання крові, перші експерименти щодо дослідження штучного дихання, повітряної та жирової емболії і багато іншого [2].

На початку 1660-х років Крістофер Рен (1632-1723), архітектор, лікар, один із членів Оксфордської групи, першим у світі виконав експерименти із внутрішньовенного введення настоянки опію, вина, пива, елю, молока та ін. Як голку для ін’єкції К. Рен використав пташине перо, а замість шприца – міхури риб і тварин [3]. Повідомлення про його експерименти було опубліковано в 1665 році у «Філософських працях Лондонського королівського товариства» [4]. Отже, 1665 рік можна вважати датою першого повідомлення про застосування шприців – пристроїв для парентерального введення лікарських препаратів.

Рис. 2. Пристрій для внутрішньовенних ін’єкцій. Із книги Й.Д. Майора «Prodromus Сhirurgiae Infusoriae» (1664)

Рис. 2. Пристрій для внутрішньовенних ін’єкцій. Із книги Й.Д. Майора «Prodromus Сhirurgiae Infusoriae» (1664)

Ще однією важливою історичною особистістю, яка відіграла величезну роль у створенні шприца, був Йоганн Даниїл Майор (1634-1693) – німецький лікар, професор медицини університету м. Кіля і особистий лікар герцога Гольштейн-Готторпа, який у кількох своїх роботах («Prodromus Сhirurgiae Infusoriae») рекомендував застосовувати внутрішньовенні ін’єкції людям у терапевтичних цілях [5]. Для цього він запропонував для використання «срібний вприскувач». Своєрідним «вприскувачем» була тонка вигнута канюля, прикріплена до тваринного міхура (рис. 2).

Багато пояснень Й.Д. Майора були чисто теоретичними, але він є автором методу внутрішньовенної ін’єкції із вражаючими ілюстраціями в своїх роботах. Для експериментів йому потрібно було схвалення регулюючих органів. Однак після розгляду його пропозицій Й.Д. Майор був звинувачений у шарлатанстві, і йому так і не вдалося випробувати свій метод [5].

Рис. 3. Досліди доктора Й.С. Ельсгольца із проведення внутрішньовенних ін’єкцій (гравюра 1667 р.)

Рис. 3. Досліди доктора Й.С. Ельсгольца із проведення внутрішньовенних ін’єкцій (гравюра 1667 р.)

Приблизно в той же час німець Йоган Сигізмунд Ельсгольц (Johann Sigismund Elsholtz, 1623-1688) лікував хворих за допомогою пристосування, яке віддалено нагадувало голку Рена. У 1664 році Й.С. Ельсгольц зробив спробу внутрішньовенної ін’єкції та переливання крові від людини до людини за допомогою ін’єкційного пристрою, подібного до пташиного пера (рис. 3).

Історія знає ще одного попередника сучасного шприца, відомого як «стилет», автором якого є А. Неунер (рис. 4). Ілюстрація цієї конструкції була надрукована у журналі «Journal der Chirurgie by the Chief Physician of Darmstadt» у 1827 році.

Конструкція шприца типу «стилет» була металевою і складалася з циліндра і поршня зі штоком, де вихідним отвором служила вузька трубка. Через всю цю конструкцію проходила звичайна голка із захватом, за допомогою якого вона виймалася з ін’єктора після проколу шкіри [6].

У 1844 році ірландський лікар Френсіс Рінд (Francis Rynd, 1803-1861) винайшов порожнисті голки і використовував їх, щоб зробити перші зареєстровані підшкірні ін’єкції, зокрема седативний засіб для лікування невралгії. І саме його вважають творцем порожніх голок для ін’єкцій. 12 березня 1845 року в Дубліні він публічно продемонстрував підшкірні ін’єкції морфію для лікування невралгії, використовуючи оригінальний «шприц» власної конструкції. Тонкий троакар разом із канюлею вводилися підшкірно хворому, потім за допомогою пружини троакар втягувався у спеціальний циліндр, а морфій одночасно вводився у підшкірну жирову тканину.

Рис. 4. Стилет А. Неунера (А. Neuner, 1827)

Рис. 4. Стилет А. Неунера (А. Neuner, 1827)

У 1850 році Карл Еммерт (дослідник із Берна) рекомендував використовувати шприц і вигнуту канюлю, яка була схожа на трахеостомічну трубку зі спеціальним кріпленням – попередником найбільш часто використовуваних тепер «крилатих» канюль (рис. 5) [7]. За його рекомендаціями, вена повинна бути максимально пряма, і перед введенням канюлі необхідно зробити невеликий розріз на шкірі в місці проекції вени (оскільки канюля тоді ще не була гострою).

Та незважаючи на те, що перші ін’єкції проводилися ще в середині XVII століття, другим днем народження шприца як медичного інструмента вважають 1853 рік. Дві людини, котрі працювали незалежно одна від одної, майже одночасно створили пристрій для введення рідин в організм. Це були шотландець Олександр Вуд і француз Шарль Габріель Правац (рис. 6).

Рис. 5. Шприц із вигнутою канюлею К. Еммерта (1850) Рис. 5. Шприц із вигнутою канюлею К. Еммерта (1850) Рис. 6. Шарль Габріель Правац (1791-1853) Рис. 6. Шарль Габріель Правац (1791-1853)

Історики не дійшли остаточного висновку щодо того, кого з них слід називати винахідником сучасного шприца, проте вважається, що саме Шарль Габріель Правац винайшов шприц та порожню голку, а Олександр Вуд запропонував метод їх використання [8].

Досліди доктора О. Вуда щодо застосування шприца були зумовлені його бажанням позбавити пацієнтів болю. На той момент вже використовували ефір та хлороформ для загального знеболення, але застосування цих засобів часто супроводжувалося побічними ефектами та передозуванням. Інший відомий на той час засіб для знеболення – морфін майже не всмоктувався при пероральному прийомі. І тут О. Вуд вирішив спробувати вводити анестезуючий препарат прямо під шкіру. У 1853 році він ввів у практику ін’єкційний метод введення морфіну (підшкірно). У наступному році почався новий період європейських воєн (від кримської до франко-пруської), і пропозиція встигла саме до піка попиту на наркотичні засоби. Це сприяло швидкому поширенню ін’єкційного (тоді ще лише підшкірного) способу введення не тільки наркотиків, але й інших препаратів.

Наприкінці XIX століття, у 1894 році, завдяки склодуву Фурньє був створений перший шприц зі скла. Цю ідею швидко підхопила компанія «Луєр», яка почала виготовляти цільні скляні шприці, що були введені в практику та були багаторазового використання. Конічне з’єднання, яке запропонував німецький дослідник Герман Вульфінг Луєр, швидко стало міжнародним стандартом і найпоширенішим типом кріплення голки до циліндра шприца.

У 1894-1897 роках були введені в практику скляні шприци багаторазового використання. Скляні шприци випускалися різного розміру – від 2 мл до 100 мл. Хоча конструкція шприців була доволі простою, вони виявилися вельми вдалими, оскільки виготовлялися з термічно- та хімічно стійкого скла, з легкістю витримували стерилізацію у повітряному стерилізаторі при температурі до 200°С. Стерильні шприци запаковувалися в папір коричневого кольору – крафтпакет та доукомплектовувалися багаторазовими залізними голками.

Рис. 7. Ручний шприц Л.М. Джир (1899)

Рис. 7. Ручний шприц Л.М. Джир (1899)

У 1899 році Л.М. Джир (Letitia Mumford Geer) з Нью-Йорка отримала патент на ручний шприц, «...який складається з комбінації циліндра, поршня і робочого стрижня, який зігнутий на себе, щоб сформувати гладкий і жорсткий важіль, що закінчується в ручці, яка в крайніх положеннях перебуває в межах досяжності пальців руки для утримання циліндру, що дозволяє одній руці утримувати і управляти шприцом» (рис. 7) [9].

У 1906 році був сконструйований багаторазовий шприц типу «Рекорд» зі скляним циліндром, металевим поршнем і металевою голкою. До набору входив також спеціальний контейнер для зберігання простерилізованого шприца, в якому були спеціальна підставка для шприца та пенал для двох ін’єкційних голок.

Переважним методом стерилізації шприців та голок у ті часи було кип’ятіння. Від частої та тривалої термообробки голки притуплялися, і тому процедура ін’єкції для хворого супроводжувалася суттєвим больовим відчуттям.

Одним із перших кроків до створення одноразового шприца була поява винаходу братів Чейнз (Уест-Мідлендс, Англія), які у 1946 році випустили перший шприц зі змінним циліндром і плунжером, що дозволило проводити стерилізацію компонентів шприца без необхідності їх зіставлення. А у 1949 році австралійський винахідник Чарльз Ротаузер на своєму заводі в Аделаїді створив перший у світі пластиковий одноразовий шприц для підшкірних ін’єкцій. Цей шприц не міг піддаватися стерилізації високою температурою, тому у 1951 році він випустив перші ін’єкційні литі шприци з поліпропілену – пластика, який можна було термічно стерилізувати.

Але нову революцію у використанні засобів для ін’єкцій приніс 1956 рік. Саме тоді шприц набуває нових якостей, на зміну скляній багаторазовій конструкції приходить одноразовий пластиковий шприц, котрий був створений новозеландським ветеринарним лікарем Коліном Мердоком. Як ветеринар він намагався спростити і прискорити вакцинацію тварин – ліки потрібно було запаювати в шприц заздалегідь. Ідея прийшла Мердоку в літаку в 1956 році, на той момент винахіднику було 27 років. У тому ж році Мердок запатентував у Новій Зеландії винайдений ним одноразовий шприц. Пізніше йому прийшла в голову також ідея, що шприц можна використовувати і в лікарській практиці, звівши тим самим до мінімуму ризик передачі інфекції від одного пацієнта до іншого.

Впродовж наступних 15 років він займався удосконаленням свого винаходу, створенням поліпшених моделей, патентуванням в інших країнах світу. На початку 70-х років XX століття патент на винахід одноразового шприца був зареєстрований за К. Мердоком у всіх країнах світу. Випуск пластмасових одноразових шприців у промислових масштабах налагодився у 1961 році. Цей патент зробив винахідника мультимільйонером, а світовій медицині дав можливість зменшити кількість побічних ефектів при парентеральному введенні препаратів.

Рис. 8. Шприц М. Коски, що змінює колір після розкриття упаковки та використання

Рис. 8. Шприц М. Коски, що змінює колір після розкриття упаковки та використання

На сьогоднішній день шприц постійно вдосконалюється та набуває нових форм, якостей та функціональності. Зважаючи на те, що для багатьох держав третього світу повторне використання одноразових шприців для економії бюджету є звичною справою, для захисту пацієнта Марк Коска (Marc Koska) у 2009 році конструює та демонструє шприц, котрий після розкриття упаковки змінює свій колір із прозорого на яскраво-червоний, чим попереджає пацієнта про його нестерильність або повторне використання (рис. 8).

Ще одним винаходом М. Коски є шприци, що самоблокуються (саморуйнуються). Ці шприци сконструйовані таким чином, що їх повторне використання неможливе. Це і є їх головною відмінністю від звичайних одноразових шприців, які технічно можуть бути використані багаторазово. Такі шприци можуть виготовлятися на тому ж обладнанні, що і звичайні, лише з невеликими змінами. Шприци, що самоблокуються, не можуть бути використані повторно, і кожен наступний пацієнт може бути впевнений у стерильності і безпеці ін’єкції.

За словами М. Коски, в Африці щорічно понад 23 мільйони ін’єкцій робляться із застосуванням шприців, які заражені кров’ю ВІЛ-інфікованих хворих. Для порівняння: щороку від зараження малярією вмирає приблизно 1 мільйон людей, а наслідки після повторного використання шприців б’ють ці рекорди і щорічно забирають життя 1,3 мільйона людей. До 2001 року М. Коскою вже був налагоджений випуск шприців «К1», які після першого використання самознищуються. Завдяки цим шприцам було врятовано понад 10 мільйонів людей.

Винахід М. Коски отримав широкого ви­знання і безліч нагород, серед яких: нагорода «Найкращий винахід року – 2004» від Британського товариства винахідників, Королівська нагорода за найкращу ініціативу 2006 року, а також орден Британської імперії.

Ще однією сучасною вимогою до ін’єкції є безпечність процедури.

Безпечна ін’єкція – це процедура, яка не тільки не наносить шкоди пацієнтові, але й безпечна для особи, яка виконує цю процедуру, та не призводить до утворення відходів, небезпечних для інших людей.

Рис. 9. Використання безпечної голки

Рис. 9. Використання безпечної голки

Всесвітня організація охорони здоров’я рекомендує всім країнам перейти на виняткове використання безпечних шприців. Нові безпечні шприци повинні мати такі пристосування, які не дозволяють використовувати їх повторно. Крім того, вони мають забезпечувати медичним працівникам захист від випадкових травм у результаті уколу голкою. Серед таких пристроїв слід назвати нові безпечні голки виробництва міжнародної фармацевтичної корпорації «Юрія-Фарм» із додатковим безпечним ковпачком, який закриває гострий зріз голки після ін’єкції. На сьогодні це обладнання є унікальним і не має аналогів на території України. Після ін’єкції голка ЮФ автоматично закривається футляром або ковпачком із метою захисту користувача від випадкової травми голкою і потенційного інфікування (рис. 9).

Голка доволі проста у використанні: після виконання ін’єкції безпечний ковпачок легким рухом приводиться до голки і надійно замикається. Назад зняти безпечний ковпачок неможливо. Такий простий механізм захищає персонал від небажаних уколів використаною голкою, значно зменшуючи випадки травматизації на робочому місці.

Не можна не згадати і про ще одне корисне нововведення, яке з’явилося останнім часом, – це можливість комплектації шприца двома голками. Таке доповнення ін’єкційного комплекту має свої суттєві переваги. По-перше, однією голкою проводиться забір лікувального засобу з флакону (часто при цьому кінчик голки деформується та затуплюється), а безпосередня ін’єкція проводиться другою голкою (не деформованою і не затупленою). По-друге, виникає можливість вибору діаметра голки залежно від товщини шару підшкірної клітковини, товщини м’язів, діаметра судини або особливостей пацієнта (наприклад, для виконання ін’єкцій дітям можна обрати голку меншого діаметра).

Крім того, в сучасних шприцах важливо досягти плавного ходу поршня, завдяки чому ін’єкція стає м’якою і поступовою, що знижує больові відчуття у пацієнта. Це стало можливим завдяки використанню трикомпонентних шприців (із плунжером), випуск яких налагодила вітчизняна компанія «Юрія-Фарм». Такі шприци гарантують точне дозування препарату й захищають пацієнта від того, що мікрочасточки матеріалу, з якого виготовлений шприц, потраплять в його організм під час ін’єкції.

Таким чином, сьогодні використання одноразових шприців звело до мінімуму ризик передачі інфекції від одного пацієнта до іншого, а технологічний прогрес зробив процедуру ін’єкції максимально безболісною і безпечною.

Список літератури

1. Indian Innovations: From Popcorn to Parkas – 2017-12-25. – Режим доступу: ttps://news.nationalgeographic.com/news/2004/09/0914_040913_information_about_indians_2.html

2. Гуменюк Н.И. Инфузионная терапия. Теория и практика [Текст] / Н.И. Гуменюк, С.И. Киркилевский. – К.: Книга плюс, 2004. – 208 с.

3. Зильбер А.П. Основоположники интенсивной терапии и анестезии, прославившиеся вне медицины / А.П. Зильбер // Вестник интенсивной терапии. – 2012. – № 2. – С. 72-84.

4. Галушко О.А. Історія інфузійної терапії: від Вільяма Гарвея до наших днів / О.А. Галушко // Внутрішня медицина. – 2011. – № 2. – С. 56-60.

5. Bueß H. Die Injektion / H. Bueß // Ciba Zschr. – 1946. – Vol. 100. – S. 3594-3642.

6. Hoffmann-Axthelm W. Historical development of oral, mandibular and facial surgery / W. Hoffmann-Axthelm // Fortschr Kiefer Gesichtschir. – 1976. – Vol. 21. – Р. 1-8.

7. Emmert C. Lehrbuch der Chirurgie [Text] / C. Emmert – 1. Bd.: Stuttgart, 1850. – 890 S.

8. Коберт Р. Учение о назначении лекарств для студентов, врачей и фармацевтов [Текст] / Р. Коберт – Издание журнала «Терапевтическое обозрение»: Одесса-Москва, 1914. – 384 с.

9. Feldmann H. History of injections. Pictures from the history of otorhinolaryngology highlighted by exhibits of the German History of Medicine Museum in Ingolstadt / H. Feldmann // Laryngorhinootologie. – 2000 – Vol. 79, № 4. – Р. 239-46.