磁致应变位移型无针头注射器.pdf

本发明—磁致应变位移型无针头注射器，涉及一种将制剂、特别是药物制剂注入人体或动物体内的无针头注射装置，包括一个筒体(1)，筒体(1)内部上段置有一个微位移系统，中段置有一个位移放大系统，下段装配药筒(15)，其特征是，微位移系统依据磁致应变原理设计而成，微位移系统由电磁线圈(4)和具有磁致应变功能的磁棒(6)构成。磁棒(6)置于线圈(4)中，在外加电流作用下，沿线圈轴向产生一磁场，在该磁场作用下，磁棒(6)产生径向磁致微应变，该微应变通过位移放大器放大，进一步推动与其相连的部件发生宏观位移，冲击并加速药筒(15)内的活塞(15a)，瞬间挤出制剂，实施药物的喷射式导入；本发明适合于对人或动物体进行生长激素、胰岛素、疫苗、血红素以及多肽、蛋白质、寡核苷酸、核酸和多糖等其他生物制剂或化学合成药剂的微剂量注射和宏观剂量注射，并适合于不具有皮下、皮内及肌内注射专门知识的个人使用。

1、  一种磁致应变位移型无针头注射器，其特征是用以穿过生物体表面转移物质，包括一个筒体(1)，筒体(1)内部上段置有一个微位移系统，下段装配药筒(15)，其特征是，微位移系统依据磁致应变原理设计而成。

2、  根据权利要求1所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，筒体(1)中段还可置有一个位移放大系统。

3、  根据权利要求1所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，微位移系统由电磁线圈(4)和具有磁致应变功能的磁棒(6)构成，磁棒(6)置于线圈(4)中，在外加电流作用下，沿线圈轴向产生一磁场，在该磁场作用下，磁棒产生径向磁致微应变，推动与其相连的部件发生位移。

4、  根据权利要求1-3所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征在于位移放大系统可为液压放大装置(11)。

5、  根据权利要求所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是药筒(15)出口(19)可连接一具有多个刺穿角质层的微凸出的接触部件。

6、  根据权利要求1-4所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，外电源部分包括一个电位器(29)，电位器(29)由一阻值精确的可变电阻构成，在回路中与电磁线圈(4)串联，电位器(29)起到分压、限流和调节回路阻抗的作用，确保注射器工作在安全电压(36V)之下，确保电磁线圈(4)对输入电流的快速响应，削弱自感电动势引起的损耗。

7、  根据权利要求1所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，外电源部分还可以包括一个蓄电池(27)。

8、  根据权利要求1-6所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，外电源部分还可以包括一个电源伺服控制器(30)，该伺服控制器(30)与电磁线圈(4)串联，可对输入到线圈(4)的电流的波形进行设定和控制。

9、  根据权利要求1-8所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，外电源部分还可以包括一个探测器(31)，该探测器(31)与伺服控制器(30)串联，并与患者注射部位附近的皮肤接触，可将探测信号反馈给伺服控制器(30)，探测器(31)可以是温敏、湿敏、压敏传感器及其组合，用以对皮肤表面状况的探测，伺服控制器(30)根据探测器(31)对不同患者皮肤状况探知的反馈信号，做出相应的电流工作模式的选择与控制，包括对输入电流的波形、幅值以及延时的预设与连续改变。

10、  根据权利要求1-9所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，筒体(1)由非磁性不锈钢材或硬塑胶材料制成，药筒(15)的筒体(15b)由医用玻璃钢材质或硬塑胶材料制成，磁棒(6)由超磁致应变材料(GMM)制成，液压放大装置(11)的器壁由非磁性材质制成。

11、  根据权利要求1-10所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，磁棒(6)可由基于超磁致应变合金的聚合物粘结复合材料(GMPC)材料制成，进一步由铁基稀土超磁致应变材料Terfenol-D制成。

12、  根据权利要求12所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，磁棒(6)进一步由铁基稀土超磁致应变合金Terfenol-D的聚合物粘结复合材料制成。

13、  根据权利要求3所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，磁棒(6)是实心棒材，具有圆形或多边形截面结构，也可以是空心管材，具有圆环或多边形环状截面结构。

14、  根据权利要求3所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，线圈(4)还可以内置一空心铁芯(24)，用以加强磁场，上下两端还可以置有环形永久磁铁(25a、25b)，用于提供偏置磁场。

15、  根据权利要求5所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，微凸出接触部件(20)材料选自：不绣钢、镍钛合金和类似的生物相容性材料，作用于受试者的皮肤时，所述微凸出不产生可视的创伤或出血，微凸出接触部件(20)的微凸出可以是具有尖锐出口的微管(21)，也可以是具有尖锐出口且侧壁开有小孔的微管(22)，也可以是具有尖锐出口且侧壁开槽的微管(23)，微凸出微管长度依据不同的注射对象有所不同，给婴幼儿注射疫苗，其长度在20～30微米，给老成年人注射胰岛素，其长度在50～100微米之间，给动物注射疫苗，其长度在100～1000微米之间，根据注射剂量的不同选择不同的微凸出微管的数量，微凸出微管的密度为每平方厘米10-1000个。

16、  根据权利要求1所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，穿过生物体表面转移的物质，至少包括一种具有活性的化合物。

17、  根据权利要求1所述的磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，穿过生物体表面转移的有活性的化合物，包括生长激素、胰岛素等小分子化合物、多肽、蛋白质、寡核苷酸、核酸和多糖中的一种或多种。

磁致应变位移型无针头注射器
所属技术领域
本发明涉及一种将制剂、特别是药物制剂注入人体或动物体内的无针头注射装置，尤其是能够在严格无菌条件下实现皮下、皮内及肌内精确剂量药物导入的注射器。
背景技术
传统的注射给药方式造成局部皮肤损害、出血，不仅痛感显著，令多数患者(特别是儿童)产生心理恐惧，还有造成注射部位感染的危险，长期注射还会造成皮下组织、神经及微血管的损伤，并且大量一次性注射器使用后即成为威胁环境健康的医疗垃圾，处理这些医疗垃圾十分不便且费用不菲，因此世界卫生组织(WHO)一直呼吁发展无针头药物注射技术。
无针头注射技术的发明，旨在实现无创注射，可以消除痛感、显著减小损伤并方便于一般非专业医护人员的操作使用。该技术的要点在于实现药物的喷射式导入，为此需要有驱动力强且快速响应的动力系统，提供脉冲力以冲击和推进封闭药物容器内的活塞，产生瞬态高压迫使药剂从微细孔中挤出，形成高速喷射的微射流，迅速穿透人体或动物体皮肤，到达药物吸收最佳部位。由此可见，寻求运作安全、高效且廉价的动力系统是研制无针头注射器的关键。目前已有的动力系统在技术上大体可分为三种：压缩气体、燃料以及硬质弹簧，相关的发明专利在国内外已经公开或授权的计有20余项。相比之下，压缩气体法需要配备高压气仓及相应的空气压缩装置，体积庞大、造价昂贵、耗能费时，使用极为不便；与火箭技术相类，以引爆燃料产生冲击波的方式固然可以提供足够强大的助推力，但其潜在的危险和不稳定因素也的确令人担忧；以压缩弹簧作为动力系统较之上述两种方法简便易行，美国Equidyne Corporation公司控股的Equidyne Systems，Inc分公司历时8年开发成功一种弹簧类无针头注射器，已于2000年7月开始将其Injex系列产品批量投放市场。该注射器尚存在以下缺点：(1)由于使用前和使用过程中需要对弹簧体进行压缩、复位、准直、约束等一系列准备环节以及之后的安全触发需要特别保障，相应的动力系统内部设计非常复杂，制作工序多，售价昂贵($250/支)，非普通用户所能承受得起；(2)弹簧系统自身的机械稳定性和疲劳问题，在使用过程中可能出现机械故障，并且弹簧动力随使用次数增加而衰减，需定期更换；(3)实施注射时弹簧体撞击活塞时产生强烈震颤并发出大的声响，给使用者带来另类不适的观感；市售的弹簧类无针注射器在临床使用过程中不仅伴有大的声响，而且会在注射部位由于针管冲击皮肤而造成可视的红斑乃至创伤。(4)仍为接触式注射方法，为防止交叉感染，仍旧不得不推荐大量使用一次性药管。
另据最新报道，美国加州大学伯克利分校的研究人员独辟蹊径发明了一种高精度的皮下注射器，它是利用物理学中压电效应的逆效应，即在一定的电压驱动下，一些离子型晶体的电介质(如陶瓷体、石英等)可在施压方向上产生线性应变，这实际上可简单的归纳为一种电致伸缩效应。利用压电效应及其逆效应制成的各种传感器和换能器已经在电子技术及其相关产品中获得了广泛的应用，用在药物注射方面尚属首次。该注射器的动力系统关键部件是一组钛酸铅压电陶瓷(PZT)，由于使用电驱动，并且陶瓷应变具有很高的响应速度，因而所获得的药物喷射流具有非常高的速度(最高可达140米/秒)，这样可在不需要与患者皮肤接触的情况下将药物注入体内。而且事先并不需要任何额外的机械准备，在实现快速、无痛注射的同时，避免一次性药管的使用，最大限度的减小了交叉感染的机会和废弃药管的数量。此外由于动力部件为一刚性陶瓷体，克服了前述Injex产品中弹簧体不易准直、易于疲劳等缺点。
显然，利用逆压电效应制造的新型注射器，不仅技术实现更为简捷，在实现非接触式注射方面更是具有上述其他方法无可比拟的优越性。但是，我们也不难发现该方法本身仍然存在一些难以克服甚或致命的缺陷：(1)压电陶瓷本身电致伸缩系数小(100～600ppm)，这就决定了该技术仅适用于微剂量注射(45～140纳升)；(2)由于PZT陶瓷烧结难、极化难、制作大尺寸产品难，一般成品均为薄片，这就需要数片乃至数十片沿径向粘接在一起才能满足与所需动力相应的位移量的要求，这样整个粘接体的各部分的结合度和刚性如何、能否保证各陶瓷片微应变的有效累加，直接关系到产品的合格率及使用寿命，技术上面临着挑战；(3)陶瓷材料质脆易碎，在多次强力拍击活塞过程中有毁损的可能；(4)为保证陶瓷体产生足够的应变，驱动电压常需高达数百伏甚至上千伏，远高于人体安全电压(36V)，并且在这样高的电压情况下，动力系统内部正、负极以及筒体之间的有效隔离和绝缘设计难度很大，安全隐患实在不容忽视。这些缺陷的弥补有待于新的技术突破。
此外无针注射的方式需要把液体(如药物)注入病人或家畜体内，需要穿透皮肤最为坚韧的部分——角质层，这就需要微射流具有足够高的速度，同时药物制剂中的颗粒物尺度要足够小。对于大分子药物包括多肽、蛋白质等，难以通过微射流的方式实现药物导入。要想实现大分子药物的无针注射，最好是配套设计一种接触皮肤的微凸出接触装置以刺破角质层，再通过适当的动力将药液传递到皮下组织中。由于这种微凸出接触装置的微凸出部分大小一般在100微米以下，刺破角质层的创口很小，肉眼基本分辨不出，由于没有刺破真皮层，所以不会造成出血也不会对皮肤造成实质的伤害。
发明内容
本发明提供一种用来穿过生物体表面转移物质的磁致应变位移型无针头注射器，包括一个筒体(1)，筒体(1)内部上段置有一个由电磁线圈(4)和磁棒(6)构成的微位移系统，中段置有位移放大系统，下段置有装载药液的药筒(15)，药筒(15)的出口下端还可以与一具有多个刺穿角质层的微凸出的接触部件相连。在外加电流作用下，沿线圈(4)轴向产生一磁场，在该磁场作用下，磁棒(6)产生径向磁致应变，产生微位移，经与之相连的位移放大系统的放大，推动与其相连的药筒(15)的活塞(15a)发生位移，将药剂(18)高速挤出筒体(15b)，注入皮下。该注射器可以克服现有无针头注射器在系统造价、系统安全、系统寿命或是注射剂量和适用范围等方面的不足，能够在安全电压工作模式下长期稳定工作，实现适量小分子化合物制剂的无针导入；结合微凸出装置的配套使用，可以实现适量大分子药物的无针导入。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
依据物理学另一重要的能量转换效应——磁致应变效应，将适当直径和长度并具有磁致应变功能的磁质棒材(6)置于空心电磁线圈(4)之中。在外加电流作用下，沿线圈轴向产生一磁场，在该磁场作用下，磁棒(6)产生径向磁致应变，推动与其相连的部件发生位移。在磁棒下端还接有一个位移放大装置，该装置能够对磁棒的径向微位移产生放大作用，并将动力和位移传递给药筒(15)内的活塞(15a)，推动药剂(18)从筒体(15b)下端的微孔(19)喷射而出。
本发明选用铁基稀土超磁致伸缩(或称巨磁致伸缩)材料Terfenol-D及其聚合物粘结复合材料来加工和制作无针头注射器微位移系统的磁棒，由于使用Terfenol-D超磁棒材作为电磁能和机械位移之间的转换，整个装置具有很高的响应速度，确保药物喷射流具有足够大的初速度，能够穿透皮肤表面、到达皮下适宜深度。
本发明的技术特点和优势在于：
(1)Terfenol-D超磁材料伸缩系数(1500～2000ppm)是PZT陶瓷材料电致伸缩系数的3～5倍，这就意味着相应的注射剂量相对于前述逆压电法可扩大3～5倍。表1示出稀土超磁Terfenol-D的物理性能与压电陶瓷PZT的对比。
(2)Terfenol-D超磁材料制备工艺成熟，样品尺度不受限制，多种规格市场有售，使用整根棒材即可满足无针头注射的动力需要，无须象前述逆压电法PZT陶瓷材料那样多片拼结使用，可确保整个动力系统的伸缩性能满足设计要求，不存在这方面的任何技术缺陷；
(3)Terfenol-D的组分是Tb_0.3Dy_0.7Fe_1.95，为金属合金，其刚性和韧性俱佳，方便加工，并且使用过程中不会出现毁损等问题；Terfenol-D磁致伸缩应变时产生的推力很大，直径约10mm的棒材伸缩时可产生约200公斤的推力；响应时间仅百万分之一秒；其工作频带宽，稳定性好，可靠性高；其磁致伸缩性能不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题，完全符合高性能、非接触无针头注射器优化设计和长效使用的要求。
(4)Terfenol-D超磁材料的优异性能还在于其在较低磁场下即可得到近饱和的磁致伸缩应变，并且能量转换效率高达80％，这就意味着可以用很低的励磁电压(12～36V)和很小的电功率来驱动，以其制作的无针头注射器结构简单、耗能小、完全不必担心安全问题。
表1.Terfenol-D的物理性能与压电陶瓷(PZT)的对比

本发明一种磁致应变位移型无针头注射器，用以穿过生物体表面转移物质，包括一个筒体(1)，筒体(1)内部上段置有一个微位移系统，下段装配药筒(15)，其特征是，微位移系统依据磁致应变原理设计而成了，其中筒体(1)中段还可置有一个位移放大系统，位移放大系统可为液压放大装置(11)。
液压放大装置(11)的器壁由非磁性材质制成。
微位移系统由电磁线圈(4)和具有磁致应变功能的磁棒(6)构成。磁棒(6)置于线圈(4)中，在外加电流作用下，沿线圈轴向产生一磁场，在该磁场作用下，磁棒产生径向磁致微应变，推动与其相连的部件发生位移。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，药筒(15)的筒体(15b)由医用玻璃钢材质或硬塑胶材料制成，其中出口(19)可连接一具有多个刺穿角质层的微凸出的接触部件，其中微凸出接触部件(20)材料选自：不绣钢、镍钛合金和类似的生物相容性材料，作用于受试者的皮肤时，所述微凸出不产生可视的创伤或出血，微凸出接触部件(20)的微凸出可以是具有尖锐出口的微管(21)，也可以是具有尖锐出口且侧壁开有小孔的微管(22)，也可以是具有尖锐出口且侧壁开槽的微管(23)。微凸出微管长度依据不同的注射对象有所不同，例如给婴幼儿注射疫苗，其长度在20～30微米，给老成年人注射胰岛素，其长度在50～100微米之间，给动物注射疫苗，其长度在100～1000微米之间。根据注射剂量的不同选择不同的微凸出微管的数量，微凸出微管的密度为每平方厘米10-1000个。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，外电源部分包括一个电位器(29)，电位器(29)由一阻值精确的可变电阻构成，在回路中与电磁线圈(4)串联，电位器(29)起到分压、限流和调节回路阻抗的作用，确保注射器工作在安全电压(36V)之下，确保电磁线圈(4)对输入电流的快速响应，削弱自感电动势引起的损耗，其中，外电源部分还可以包括一个蓄电池(27)，还可以包括一个电源伺服控制器(30)，该伺服控制器(30)与电磁线圈(4)串联，可对输入到线圈(4)的电流的波形进行设定和控制，外电源部分还可以包括一个探测器(31)，该探测器(31)与伺服控制器(30)串联，并与患者注射部位附近的皮肤接触，可将探测信号反馈给伺服控制器(30)，伺服控制器(30)根据探测器(31)对不同患者皮肤状况探知的反馈信号，做出相应的电流工作模式的选择与控制，包括对输入电流的波形、幅值以及延时的预设与连续改变，其中探测器(31)可以是温敏、湿敏、压敏传感器及其组合，用以对皮肤表面状况的探测。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，筒体(1)由非磁性不锈钢材或硬塑胶材料制成，磁棒(6)由超磁致应变材料(GMM)制成，也可由基于超磁致应变合金的聚合物粘结复合材料(GMPC)材料制成。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，磁棒(6)由铁基稀土超磁致应变材料Terfenol-D制成，进一步由铁基稀土超磁致应变合金Terfenol-D的聚合物粘结复合材料制成。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，磁棒(6)是实心棒材，具有圆形或多边形截面结构，也可以是空心管材，具有圆环或多边形环状截面结构。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，线圈(4)还可以内置一空心铁芯(24)，用以加强磁场，线圈(4)上下两端置有环形永久磁铁(25a、25b)，用于提供偏置磁场。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，其特征是，本发明磁致应变位移型无针头注射器，穿过生物体表面转移的物质，至少包括一种具有活性的化合物，可以选自生长激素、胰岛素等小分子化合物、多肽、蛋白质、寡核苷酸、核酸和多糖中的一种或多种。
本发明磁致应变位移型无针头注射器，当磁棒(6)径向长度为10厘米，大、小活塞11a、11b的直径分别为10mm和1mm，并且筒体15b内径与小活塞11b的直径相等，相应的注射剂量理论上最高可达15微升，实际注射剂量范围为0～12微升，可用于微剂量注射；当磁棒(6)径向长度为15厘米，大、小活塞11a、11b的直径分别为30mm和3mm，并且筒体15b内径大于小活塞11b的直径，筒体15b内径为30mm时，相应的注射剂量理论上最高可达2.25毫升，实际注射剂量范围为0～2.0毫升，适用于宏观剂量的注射。
本发明的有益效果是：
本发明无针头注射器技术路线清楚，结构简单、使用方便，无需事先清洗、消毒，可在严格无菌条件下实施精确剂量的注射；本发明无针头注射器无需作任何机械压缩准备，动力来源于通电即有、即用的电磁能，完全避免了那种机械蓄能方法易于发生意外爆炸或弹射的危险；本发明注射器既可实施药物制剂的微剂量精确注射，又可药物制剂宏观剂量的无针导入；本发明注射器既可实施小分子化合物药物制剂的无针注射，又可结合微突出接触装置实现蛋白质等大分子药物制剂的无针注射；本发明注射器工作电压低，使用安全，操作方便，性能稳定，非常适合于不具有皮下、皮内及肌内注射专门知识的个人使用。
说明书附图
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明第一个实施例纵剖面结构图。
图2是本发明第二个实施例纵剖面结构图。
图3是本发明第三个实施例纵剖面结构图。
图4是本发明第四个实施例的微位移系统部分纵剖面结构图。
图5是本发明第五个实施例的微位移系统部分纵剖面结构图。
图6是本发明电源部分结构示意图。
具体实施例
图1所示实施例中，筒体1是由不锈钢材质制成的管状体，上端闭合，但中央有一圆孔，下端开口。筒体1中部内壁表面刻有内螺纹2；下部内表面刻有内螺纹3。在筒体1内部上段置有一个电磁线圈4，电磁线圈4为圆柱形，由漆包铜线绕制而成。筒体1外壁上部设有一电源端口5，可将电流导入电磁线圈4。电磁线圈4内置一根磁棒6，磁棒6具有磁致应变功能，由Terfenol-D材料制成。磁棒6为圆柱形实体或空心管状结构，外径为5～20mm，保证其具有足够的机械强度。磁棒6与筒体1、电磁线圈4具有相重的中轴线，磁棒6径向长度略大于电磁线圈4的径向长度，磁棒6的外径略小于电磁线圈4的内径。磁棒6上端有内螺纹7，下端有内螺纹8。顶部螺丝9有中间螺杆10，螺杆10穿过筒体1上端圆孔与内螺纹7咬合，从而将磁棒6与筒体1紧固在一起。磁棒6与电磁线圈4一起构成注射器的微位移系统，当磁棒6径向长度为10厘米时，在电磁线圈4上加载0～32V电压时，理论上磁棒6可提供0～200微米的径向微位移。
图1所示实施例中，在筒体1内部中段置有一位移放大装置，该装置是液压放大装置11，由流体室11a、大活塞11b、小活塞11c构成。流体室11a为圆柱形，外径小于筒体1内径，流体室11a中段有外螺纹12。流体室11a中段的外螺纹12与筒体1中部内壁表面内螺纹2咬合，从而可将流体室11a稳定地限制于筒体1中部。大活塞11b上端有螺杆13。螺杆13和内螺纹8咬合，从而将大活塞12b与磁棒6紧固在一起，磁棒6产生的微位移通过大活塞11b向下传递。流体室11a内充液体为抗氧化、膨胀系数和粘滞系数均较小的液压专用油14。依据流体力学中的帕斯卡定律，液压放大装置11起到径向位移放大的作用。当大活塞11a的直径是小活塞11b的直径的10倍时，径向位移放大100倍。这时如果由大活塞11b传递的磁棒6的磁致应变位移是200微米，相应的小活塞11b的径向位移可达2cm。
图1所示实施例中，在筒体1下端装配药筒15，药筒15包括一个活塞15a和一个筒体15b，筒体15b由医用玻璃钢材质制成。筒体15b通过其外壁螺纹16和内螺纹3可以紧固在筒体1下端，活塞15a杆部深入到流体室11a下部管体内、与小活塞11c相触。筒体15b外壁标有注射剂量刻度17。筒体15b内盛药剂18。筒体15b下端有一小孔19，直径50～100微米，为药剂喷射口。
图1所示第一实施例中，当磁棒4径向长度为10厘米，大、小活塞11a、11b的直径分别为10mm和1mm，并且筒体15b内径与小活塞11b的直径相等，相应的注射剂量理论上最高可达15微升，考虑到整个系统的效能，实际注射剂量范围为0～12微升，可用于微剂量注射，尤其适合婴幼儿疫苗接种。
图2所示第二实施例中，筒体15b内径大于小活塞11b的直径，当磁棒4径向长度为15厘米，大、小活塞11a、11b的直径分别为30mm和3mm，筒体15b内径为30mm时，相应的注射剂量理论上最高可达2.25毫升，考虑到整个系统的效能，实际注射剂量范围为0～2.0毫升，适用于宏观剂量的注射，尤其适用于长期使用胰岛素的糖尿病患者。
图3所示第三实施例中，药物喷射口19下端与具有多个刺穿角质层的微凸出的接触部件20相接。微突出可以是具有尖锐出口的微管21，也可以是具有尖锐出口且侧壁开有小孔的微管22，也可以是具有尖锐出口且侧壁开槽的微管23。微凸出微管长度依据不同的注射对象有所不同，例如给婴幼儿注射，其长度在20～30微米，给老成年人注射，其长度在50～00微米之间，给动物注射，则要根据动物的角质层的厚度选择适宜的长度，一般在1000微米以下。根据注射剂量的不同选择不同的微凸出微管数量，微凸出微管密度在10～1000个/平方厘米之间。微凸出接触装置的材料选自：不绣钢、镍钛合金和类似的生物相容性材料，作用于受试者的皮肤时，所述微凸出不产生可视的出血或刺激。微凸出接触部件的配套使用，避免了药物射流在穿透角质层时由于受到阻力造成的速度衰减，并且能够将动力均匀的分配到多个注射孔上，可用于药物的大剂量微创注射，尤其适用于大分子蛋白质等非水溶性制剂的大剂量微创注射。
图4所示的第四实施例的微位移系统，电磁线圈4中置有管状铁芯24，用以增强磁场。
图5所示的第五实施例的微位移系统，电磁线圈4中、下两端还分别装有两块环状永久磁铁25a、25b用来提供一定的偏置磁场，以使磁棒6工作在线性区。
图6所示本发明电源系统包括一个直流电源26，一个蓄电池27，一个开关28，一个电位器29，一个伺服控制器30，一个探测器31。直流电源26可将输入端220V的交流电压转变为输出端0～36V的直流安全电压。蓄电池27可以储存可用于多次注射所需的电能。开关28用来控制电磁线圈4输入电流的通断。电位器29由一阻值精确的可变电阻构成，在回路中与电磁线圈4串联，起到如下重要作用：
(1)分压作用，确保注射器工作在安全电压(36V)之下，并且依据不同标称注射剂量，在0～36V之间调整工作电压；
(2)调节电路阻抗，确保电磁线圈4对输入电流的响应速度。通常电磁线圈4在电路中具有自感现象，这样在开启电源时，由于受线圈自感电动势的影响，线圈4电流的上升有一个过程，依据磁感应定律，电流上升过程的暂态时间正比于线圈4自感系数，反比于串联电阻，这样在附加串联电阻的情况下，暂态时间可以小到微秒，确保注射系统动力响应的高速度；
(3)限制电流，保护电磁线圈4。实施注射后将开关28断开时，由于输入电流的突然中断，电磁线圈4磁通量急剧变化，就会在线圈中产生一个较大的自感电动势，这一瞬态电动势虽不足以对人体产生危害，但会引起残余能量在线圈4中的损耗，可能影响线圈4的使用寿命。本发明电路中电位器29的引入巧妙的解决了这一问题，即在实施注射后开关28断开、关闭电源前，将电位器29阻值预置为最大，这时流过电磁线圈4的电流大为减小，之后在开关28断开、关闭电源时电磁线圈4中产生的自感电动势以及能量损耗即可忽略不计。
伺服控制器30用以对输入电流的整形。伺服控制器30与探测器31相连，探测器31可以是温敏、湿敏、压敏传感器及其组合，用以对皮肤表面状况的探测。根据探测器31对不同患者皮肤状况探知的反馈信号，伺服控制器30做出相应的电流工作模式的选择与控制，包括对输入电流的波形、幅值以及延时的预设与连续改变。
本发明注射器在装配时先将电磁线圈4套在磁棒6上，然后磁棒6下端与液压放大装置11通过螺丝13和螺纹8紧固在一起，然后一起装入筒体1，通过螺丝9、12和螺纹2、7与筒体1紧固在一起。
使用时以药筒16抽取适量药剂后，将药筒16紧固在筒体1下端，将电位器29设置为注射剂量相对应的合适数值，然后以药筒16下端出口19对准注射部位，按下开关28接通电源，即可完成注射。注射后，电位器29阻值恢复最大值，然后关闭电源，这时磁场消失或恢复到初始值，磁棒自动收缩恢复到非工作状态，与此同时液压放大装置复位。
本发明注射器不限于上述实施例，尚包括其他所有变型。