一套無源運動輸液裝置的設(shè)計

張明旭

廈門大學附屬婦女兒童醫(yī)院·廈門市婦幼保健院設(shè)備物資部 （福建廈門 361003）

靜脈輸液是一種臨床常見給藥方式，根據(jù)藥品性質(zhì)及患者體質(zhì)的差異，設(shè)置的靜脈輸液速度各不相同。傳統(tǒng)懸掛式重力輸液方式是利用重力作用向受體輸入液體，雖然操作簡便，但占據(jù)空間大，需要一定的垂直空間，使用場景有限[1]，且不能準確控制輸液速度，轉(zhuǎn)運困難，給使用者的活動造成不便。各類有源輸液裝置的抗干擾性不強，在野外使用時容易受到電源、防水要求的限制[2-3]，且體積普遍較大，不易攜帶，使用過程中需保持相對靜止，無法滿足野戰(zhàn)或其他應(yīng)急輸液環(huán)境對便攜性、運動性的要求[4]。為克服現(xiàn)有輸液裝置無法控制輸液速度、不便在復雜運動環(huán)境中使用、不便戶外使用和攜帶等缺點，本研究設(shè)計了一套無源運動輸液裝置。

1 結(jié)構(gòu)與材料

1.1 整體結(jié)構(gòu)

無源運動輸液裝置的立體示意圖見圖1，俯視圖見圖2，側(cè)視圖見圖3。裝置的凹槽用于輸液袋存放，采用長方體設(shè)計，凹槽前部兩側(cè)分別設(shè)有插入卡槽，方便前蓋板拆卸；前蓋板下方設(shè)置輸液器口，可供輸液管路放置；凹槽左右兩側(cè)設(shè)有輸液定時機構(gòu)，定時機構(gòu)上方放置蓋板和壓力彈簧；凹槽后方設(shè)置后蓋板和容量調(diào)節(jié)鈕，凹槽下方設(shè)置可調(diào)節(jié)綁帶。

圖1 無源運動輸液裝置的立體示意圖

圖2 無源運動輸液裝置的俯視圖

圖3 無源運動輸液裝置的側(cè)視圖

1.2 材料選用

裝置主體采用耐高溫、強度高、質(zhì)量輕的PVC 塑料，因此主體具有硬度高、穩(wěn)定性好、輕便的優(yōu)點。

可調(diào)節(jié)綁帶采用尼龍材料，抗拉耐扯，方便清洗，并采用針扣式固定方式，方便單人操作。

輸液定時機構(gòu)是裝置的核心部件，包括齒條、齒輪、定時器和壓力彈簧。其中，壓力彈簧是影響裝置穩(wěn)定性的重要因素[5]。

1.3 工作原理

裝置的操作步驟及原理如下：取下前蓋板，調(diào)節(jié)定時機構(gòu)，將輸液袋塞入凹槽內(nèi)，根據(jù)輸液袋的容量調(diào)節(jié)容量調(diào)節(jié)鈕使后蓋板前后移動，保持液體平整不受壓，輸液袋在蓋板和后蓋板的接觸下形成擠壓的趨勢，然后安裝前蓋板，使用者佩戴裝置（一般佩戴在手臂處，若手臂受限則可佩戴在腿部等可供固定的部位），調(diào)節(jié)綁帶，開始輸液。輸液過程中，隨著定時器自動旋轉(zhuǎn)，齒條高度均勻下降，蓋板在壓力彈簧的作用下，緩慢擠壓輸液袋，形成壓力，從而完成輸液動作。輸液完成時，定時器碰撞發(fā)出完成輸液警告，輸液完成。

2 性能測試

2.1 材料準備

選取目前臨床常用的同品牌100、200、500 ml 3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液進行測試。根據(jù)裝置設(shè)計原理，輸液結(jié)束時會有少許殘留液體，實際測試輸液量為輸液袋標準輸液量減去5 ml。另外，為了測試不同液體種類對無源運動輸液裝置輸液速度的影響，選取規(guī)格均為500 ml 的50%葡萄糖注射液、10%葡萄糖氯化鈉注射液、10%果糖—乳酸鈉林格氏液、5%碳酸氫鈉注射液、706 代血漿（羥乙基淀粉40 氯化鈉注射液）作為對照組。

采用FLUKE 牌IDA-1S 型輸液設(shè)備分析儀對輸出液體的流量及速度進行監(jiān)測，對照組則采用500 ml 量杯進行測量。

2.2 測試方法

2.2.1 靜態(tài)測試

將同品牌100、200、500 ml 3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液按操作步驟放入裝置并連接輸液端至輸液設(shè)備分析儀，設(shè)置輸液時間120 min，記錄完成時間和輸液速度；對照組按操作步驟放入裝置并連接輸液端至500 ml 量杯，設(shè)置輸液時間120 min，記錄完成時間。

2.2.2 動態(tài)測試

將同品牌100、200、500 ml 3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液按操作步驟放入裝置，設(shè)置輸液時間120 min；將裝置固定于振蕩器上，設(shè)置振動方向為垂直、水平、前后交替，振幅為0～5 mm 隨機，頻率為50 Hz；連接輸液端至輸液設(shè)備分析儀，開啟振蕩器，記錄完成時間和輸液速度。

3.堅定不移地狠抓動物調(diào)運監(jiān)管，確保有效防堵“外疫”入侵。規(guī)范調(diào)運動物備案準入管理，嚴把調(diào)運前備案審批、指定道口準入和引入后隔離檢疫監(jiān)管“三道關(guān)”，有效防止了外疫傳入。近3年共備案從區(qū)外調(diào)入屠宰動物1 500批次，非屠宰動物130批次，區(qū)外引種審批23批次，引種8 230頭，未發(fā)生審批不當引發(fā)重大動物疫情。加強了大有周邊道路防疫檢查消毒綜合檢查站容站貌、各項制度和標準化服務(wù)窗口的建設(shè)，配備了4名專職執(zhí)法人員和必要的設(shè)施設(shè)備，堅持24小時值班制度，日均檢查和消毒運輸動物車廂15車次以上，2010年至2012年，成功攔截并無害化處理從外省入渝染疫動物3車次72頭。

2.2.3 定時機構(gòu)測試

將同品牌100、200、500 ml 3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液按操作步驟放入裝置并連接輸液端至輸液設(shè)備分析儀，設(shè)置輸液時間60 min，其余設(shè)置與靜態(tài)測試保持一致，記錄完成時間和輸液速度。

2.3 測試結(jié)果

2.3.1 靜態(tài)測試

3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液靜態(tài)測試的平均完成時間無明顯差別，維持在120 min 左右；對照組5 種液體的平均完成時間也趨近于120 min。從靜態(tài)測試結(jié)果上看，液體的物理性質(zhì)及體積對裝置的定時輸液完成效果影響不大。靜態(tài)測試的完成時間見表1。

表1 靜態(tài)測試的完成時間

3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液的輸液速度變化趨勢較平穩(wěn)，輸液早期速度偏低。不同規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液輸液速度采樣第一次速度分別為44.3、86.4、226.8 ml/h，但總體誤差不大。靜態(tài)測試輸液速度折線圖見圖4。

圖4 靜態(tài)測試輸液速度折線圖

2.3.2 動態(tài)測試

3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液動態(tài)測試的平均完成時間無明顯差別，維持在120 min 左右。動態(tài)測試輸液完成時間見表2。

表2 動態(tài)測試輸液完成時間

圖5 動態(tài)測試的輸液速度折線圖

2.3.3 定時機構(gòu)測試

3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液的定時機構(gòu)測試平均完成時間為61 min，趨近理想完成時間60 min。定時機構(gòu)測試輸液完成時間見表3。

表3 定時機構(gòu)測試輸液完成時間

3 種規(guī)格的0.9%氯化鈉注射液的定時機構(gòu)測試輸液速度變化趨勢較平穩(wěn)，與定時120 min 時的起伏狀態(tài)差別不大，表明不同速度設(shè)定對裝置輸液效果的影響不大。定時機構(gòu)測試輸液速度折線圖見圖6。

圖6 定時機構(gòu)測試輸液速度折線圖

3 小結(jié)

快速補液在抗失血性休克搶救中的重要性已被廣泛接受[9]，目前適用于野外、戰(zhàn)地救護、運動輸液、單兵輸液的輸液裝置尚缺乏成熟的研究[10-12]。運動式輸液裝置也鮮有研究。

本研究設(shè)計了一套無源運動輸液裝置。該裝置采用針扣式的尼龍捆綁帶能夠滿足單人固定操作的要求，使用者能隨身攜帶與活動[13]，在運動過程中不影響其正常輸液；裝置主體采用PVC 塑料材質(zhì)，具有良好的抗沖擊、耐高溫、防水特性。本研究對該裝置進行了靜態(tài)、動態(tài)、定時機構(gòu)3 項測試，結(jié)果表明，該裝置具有便攜、運動、無源、抗干擾的特性，彈簧驅(qū)動的輸液方式能夠克服重力因素帶來的影響，輸液適用范圍更廣；定時機構(gòu)能較精準地完成輸液定時任務(wù)，保證一定的輸液速度，同時能在輸液結(jié)束時發(fā)出警告[14]。

但該裝置仍存在一定的不足。動態(tài)測試結(jié)果顯示，500 ml 液體輸液速度起伏較大。原因可能在于，裝置彈簧剛度不足，在劇烈振蕩下，穩(wěn)定性下降，輸液速度變動較大，影響了輸液效果。這說明該裝置的穩(wěn)定性受到彈簧驅(qū)動模塊的制約，特別是在大容量輸液狀態(tài)下，輸液速度變化較為明顯，但輸液時間未受到影響，后期應(yīng)進一步挑選更加穩(wěn)定、適合該裝置的彈簧剛度。另外，靜態(tài)測試結(jié)果顯示，輸液初期速度較低；動態(tài)測試結(jié)果顯示，100 ml 與200 ml 液體在輸液末期速度下降較快。原因可能在于，輸液初期輸液袋容量調(diào)節(jié)鈕調(diào)節(jié)不到位，后蓋板前后移動位置不夠緊密，導致輸液袋與輸液裝置之間存有少許空隙，影響了早期輸液速度；而輸液末期剩余液體較少，蓋板與輸液袋未能緊密貼合，存在較多空隙，導致速度下降較快。因此，為避免蓋板和輸液袋貼合導致輸液速度偏低，在實際使用過程中可以通過制定專業(yè)的輸液袋與之匹配，提高輸液精度。

此外，由于定時機構(gòu)與裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)上的限制，該裝置目前僅支持30～120 min 的定時時間；由于材料大小和實際使用情況的制約，該裝置目前設(shè)計的輸液袋放置容量為500 ml 以下，過大的輸液容量會影響裝置的便攜性，同時加大輸液誤差；因蓋板和輸液袋的貼合度問題，該裝置目前設(shè)計的最低輸液容量為100 ml，過低的容量也會加大輸液誤差。

綜上所述，無源運動輸液裝置可克服現(xiàn)有輸液裝置無法控制輸液速度、不便在復雜運動環(huán)境中使用、不便戶外使用和攜帶等缺點，且制作成本低廉，構(gòu)造簡易，功能性強，可滿足野外、運動應(yīng)急輸液使用需求。