自動(dòng)注射的人機(jī)關(guān)系研究

王思慧 姜婉彤 柏子炆 陳玥彤 王英才

摘要：當(dāng)人患病，需要肌肉或靜脈注射。扎針機(jī)越來越廣泛地在醫(yī)院中使用，可以替代人工進(jìn)行慢速或快速注射的各種設(shè)備，應(yīng)運(yùn)而生。本文通過市場(chǎng)調(diào)研、注射運(yùn)動(dòng)分析，人的心理分析及設(shè)計(jì)分析及相關(guān)技術(shù)介紹，對(duì)自動(dòng)注射的人機(jī)關(guān)系進(jìn)行研究。

1、前言

從智慧醫(yī)療概念提出到發(fā)展，不斷有新成果出現(xiàn)，醫(yī)療器械行業(yè)關(guān)系到人民群眾的安全和健康，其發(fā)展一直備受關(guān)注，歷史證明，新技術(shù)的出現(xiàn)往往首先用于軍事和醫(yī)療領(lǐng)域，因此，醫(yī)療器械行業(yè)在新技術(shù)的應(yīng)用上非?；钴S，可以說是各個(gè)行業(yè)中的第一位。醫(yī)用自動(dòng)扎針機(jī)的出現(xiàn)大大減輕了醫(yī)療工作者的負(fù)擔(dān)，提高了工作效率。本文主要從自動(dòng)扎針機(jī)的人機(jī)關(guān)系方面分析，深入探討其人機(jī)關(guān)系特征。

2、現(xiàn)有產(chǎn)品市場(chǎng)了解

據(jù)了解，一款名為Rani的裝置有著和普通膠囊相似的外形，但是本質(zhì)上卻是一個(gè)小型吞咽自動(dòng)注射器，可以直接將藥物遞送到血管高度發(fā)達(dá)的腸壁，使藥物可以迅速吸收到血液中?；颊咄滔滤幫韬?，外殼能保護(hù)這些藥物蛋白質(zhì)不會(huì)在消化道分解。當(dāng)它到達(dá)腸道時(shí)，外殼被腸道降解，氣囊膨脹，促使由可吸收材料針劑直接在腸壁注射藥物。腸道將針溶解后把藥物吸收。最后，氣囊和其他材料可在腸道內(nèi)逐漸降解，穿過腸道并最終離開身體。

美國(guó)初創(chuàng)公司VascuLogic研制的一款扎針、抽血機(jī)器Veebot，是受人們期待的一款自動(dòng)扎針裝置，通過超聲波彩色多普勒成像，紅外和超聲波成像，自動(dòng)確定最終的插入位置，針頭進(jìn)入身體后就會(huì)調(diào)整位置和深度，專門用于替代護(hù)士給患者打針抽血，其準(zhǔn)確率在83%以上，是一款非常有發(fā)展前景的醫(yī)療設(shè)施。目前，Z.N.D-50A藥液自動(dòng)注射機(jī)，經(jīng)醫(yī)院臨床使用后證明，其性能優(yōu)良可靠，使用簡(jiǎn)便，成本較低，精度高，實(shí)測(cè)注射誤差<2%，可完全滿足醫(yī)療方面的要求，該機(jī)部件完全國(guó)產(chǎn)化，維修方便。

自動(dòng)扎針機(jī)越來越廣泛地在醫(yī)院中使用，尤其是在危重病人救治及監(jiān)護(hù)病房、急診及門診醫(yī)療工作中，可以替代人工進(jìn)行慢速或快速注射各種藥液。使用藥液自動(dòng)扎針機(jī)給藥量準(zhǔn)確，有較寬的注射速度調(diào)節(jié)范圍，在范圍內(nèi)可連續(xù)任意調(diào)節(jié)。其注射速度比人工注射更加穩(wěn)定均勻，尤其是慢速度、小劑量注射各種藥液時(shí)，很大程度減低了護(hù)理人員的工作量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，且操作方便，深為廣大醫(yī)生及護(hù)理人員所采用。

3、人機(jī)關(guān)系研究

（1）運(yùn)動(dòng)特征

靜脈注射法是臨床每個(gè)科室每天最常用的也是最多用到的注射方法，首先扎止血帶無可厚非，扎過以后一般靜脈（以下稱血管）大多都會(huì)凸起、選擇一根好的血管和進(jìn)針位置對(duì)輸液成功也是很重要的、可以不太直、但要視針頭粗細(xì)選擇合適的靜脈直徑、有利于輸液成功、選好血管后便可準(zhǔn)備消毒進(jìn)針。先皮膚繃緊必不可少、繃緊后以血管微凸為好、進(jìn)針角度宜小、可保持<20度的角度進(jìn)針、刺穿皮膚刺入血管見回血后視血管走向再向前進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)、隨后平行進(jìn)針。通過紅外和超聲波成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)注射任務(wù)，例如，在靜脈被選中后，裝置通過超聲波掃描，確定它是否有足夠的血量。在一切準(zhǔn)備就緒后，自動(dòng)確定最終的插入位置，根據(jù)所述位置信息控制所述機(jī)械臂移動(dòng)使得針頭位于所述血管的上方，針頭與所述血管平行，調(diào)整針頭與血管的夾角，推桿與活塞連接，以帶動(dòng)套筒推動(dòng)藥液，并控制針頭穿刺進(jìn)入血管抽取血液，醫(yī)護(hù)人員唯一要做的就是更換藥液的試管。

（2）生理特征

研究發(fā)現(xiàn)，56%的成年人和82%的兒童有注射恐懼癥。害怕打針的主要原因包括，害怕打針是人體拒絕傷害的本能反應(yīng)打針作為一種外部刺激進(jìn)肌體后立即會(huì)引起人們產(chǎn)生不舒適的感覺，從而引發(fā)一系列反應(yīng)。對(duì)于孩子來說打針的體驗(yàn)是非常不偷快的，所以他們總是想方設(shè)法阻撓打針。醫(yī)院陌生的環(huán)境激發(fā)了孩子的恐懼人們對(duì)不熟悉的事物通常會(huì)產(chǎn)生恐懼、害怕的心理。對(duì)于眾多兒童患者，難以順利地進(jìn)行靜脈采血是一個(gè)很顯著的問題，難以順利扎針或需要多次扎針導(dǎo)致了患者情緒焦慮，心理緊張。

同時(shí)，研究證實(shí)，人們對(duì)自動(dòng)注射機(jī)的效果和安全性的接受度高于98%。固定手臂的裝置，類似于血壓計(jì)套袖的壓脈器，以及防止患者間交叉感染的一次性無菌套筒，都是設(shè)備采用的一些安全配置，使患者的靜脈更加突出，有效地緩解了患者在靜脈穿刺過程中的焦慮感，極大程度上撫慰了常規(guī)靜脈穿刺中有困難的患者的情緒。

（3）設(shè)計(jì)分析

使用自動(dòng)化的設(shè)備的目的，是為了解決問題。20-25%的靜脈抽血過程的第一針是失敗的，需要第二針才能抽到血;每年有大約200萬因?yàn)槌檠鸬尼槾虃Φ膱?bào)道，還有40-75%沒有報(bào)道;每年大概有17萬案例因?yàn)槌楹玫难簶?biāo)簽貼錯(cuò)而影響診斷，造成醫(yī)院維2-4億美元的損失。自動(dòng)扎針機(jī)的主要任務(wù)是使針頭準(zhǔn)確找到可扎針的靜脈，能夠以任意姿態(tài)進(jìn)針并完成退針，它應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：體積不能太大，以便有很好的適應(yīng)性，如果體積太大，會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)醫(yī)療人員的視線;機(jī)器是代替醫(yī)療人員完成扎針工作，一定要具有良好的可操作性，而且要易于操作;動(dòng)作精準(zhǔn)，扎針是一項(xiàng)對(duì)精準(zhǔn)性要求很高的活動(dòng)，如果動(dòng)作不精準(zhǔn)，則會(huì)影響扎針效果，給患者造成多次傷害，帶來一系列不良效果，甚至威脅生命安全，所以動(dòng)作精準(zhǔn)性十分重要。

進(jìn)針機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要求滿足機(jī)器的針頭能夠以任意姿態(tài)進(jìn)行進(jìn)針，然后改變角度，自主進(jìn)針，無需工作人員的操作，減小醫(yī)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證精準(zhǔn)度，為患者減輕痛苦。進(jìn)針角度大在臨床操作中，靜脈穿刺實(shí)際上共有兩個(gè)針眼，一個(gè)是皮膚的針眼，一個(gè)是穿破血管壁的針眼，筆者采用角度大是使用了幾何學(xué)中的垂直距離小于斜面距離的原理，也就是縮短兩個(gè)針眼之間的距離，距離縮短了，按同樣的進(jìn)針?biāo)俣鹊脑?，針尖穿過兩個(gè)眼的時(shí)間差就減小了，那么病人疼痛感覺的分辨率就降低了，從而減輕了疼痛。在距離不變的情況下，速度和時(shí)間是成反比的，機(jī)器進(jìn)針時(shí)的速度越快，完成這項(xiàng)操作所用的時(shí)間就越短，時(shí)間短了也就減輕了痛覺。

產(chǎn)品在色彩設(shè)計(jì)中與形態(tài)和材質(zhì)一樣，具有很重要的作用，但人們第一眼看見產(chǎn)品時(shí)，色彩更能起著決定性作用，不僅如此，色彩還能影響人的情緒以及心理，因?yàn)閷?duì)于人們的視覺來說，色彩是很敏感的，往往能夠給人留下很深刻的印象。大型醫(yī)療產(chǎn)品形式的最佳選擇將是作為背景的選擇，產(chǎn)品外觀主體為白色，純白色代表清潔、純凈、無菌和明亮，非常適合醫(yī)療產(chǎn)品，但白色太多可能會(huì)讓人無法抗拒，因此，黑白搭配，黑與白的對(duì)比鮮明又簡(jiǎn)潔，可以體現(xiàn)出簡(jiǎn)約、現(xiàn)代的感覺。

4、總結(jié)

醫(yī)療器械未來的最終方向一定是智能化，而醫(yī)療機(jī)器人則是醫(yī)療器械智能化前進(jìn)的最終方向。作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，智能醫(yī)療越來越受到國(guó)家和專業(yè)人士的看重。人工智能的飛速發(fā)展大大提高了醫(yī)療數(shù)據(jù)處理深度和效率，影響醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素非常復(fù)雜，但最重要的因素來自科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)的發(fā)展和政府監(jiān)管法規(guī)的發(fā)展，雖然受諸多因素的影響，但從總體趨勢(shì)來看，醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)有著極其廣闊的發(fā)展空間。未來醫(yī)用自動(dòng)注射機(jī)若能得到廣泛應(yīng)用，不但能減少人力資源，也能讓扎針過程更加安全，保護(hù)被扎針者和扎針者。

參考文獻(xiàn)：

[1]陸頌芳，朱安平，楊子彬.藥液自動(dòng)注射機(jī)研制成功[J].醫(yī)學(xué)研究通訊，1991，03：31-32.

基金項(xiàng)目：本文是2020年遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目的階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：202010146385。