何中天

研究背景

我的媽媽是一名在靜脈藥物配置中心工作的護(hù)士。很多患者需要通過靜脈輸液進(jìn)行治療，因此媽媽和護(hù)士阿姨們每天都要配置幾千袋的靜脈滴注藥液。于是我就想，能否發(fā)明、制作一套配藥裝置幫助媽媽和護(hù)士阿姨們減輕負(fù)擔(dān)呢？

傳統(tǒng)的靜脈滴注藥液配置方法，除了醫(yī)務(wù)人員反復(fù)操作容易造成手部、肩部的肌肉、關(guān)節(jié)勞損，還存在以下弊端。

◇藥物浪費(fèi)。由于注射器只能抽取較少量液體，盛裝粉針劑的藥瓶?jī)?nèi)部空間也很小，每次只能注入較少的液體去溶解藥粉，高濃度的藥液即使在藥瓶和注射器內(nèi)殘留很少（0.2～0.3mL）也會(huì)造成患者用藥劑量的不足和藥物的浪費(fèi)。

◇藥劑污染。由于配藥過程中注射器針頭暴露在空氣中反復(fù)插拔，并穿刺藥瓶、輸液瓶或輸液袋瓶塞，加之還有可能注入空氣，藥液被污染機(jī)會(huì)加大。

◇危害健康。同樣由于注射器針頭重復(fù)操作，許多揮發(fā)性的藥劑不斷散布在操作間的空氣中?！笆撬幦侄尽保绕涫腔熕幬?，將會(huì)嚴(yán)重危害媽媽和護(hù)士阿姨們的身體健康。

◇速度較慢。如果需要向輸液瓶或輸液袋中配置多支或多種藥品，那么這個(gè)過程就需重復(fù)進(jìn)行。如果藥粉溶解速度較慢，則配藥時(shí)間還將延長(zhǎng)。

研究過程

驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的選擇

說到驅(qū)動(dòng)液體，很自然想到了泵。但普通的泵都存在2個(gè)問題：靜脈輸入的藥液要求無菌，但泵腔內(nèi)無菌消毒非常困難；配置不同藥物，還不能使用同一泵體，以防藥物混淆。因此必須用特殊的泵作為動(dòng)力源。最終我找到一種叫蠕動(dòng)泵的產(chǎn)品。蠕動(dòng)泵通過對(duì)泵的彈性輸送軟管交替進(jìn)行擠壓和釋放來泵送液體流動(dòng)。蠕動(dòng)泵有一系列優(yōu)點(diǎn)：流體只接觸軟管，不接觸泵體，因而無污染；密封性好，具有良好的自吸能力，可空轉(zhuǎn)，可防止回流；運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生周期性脈沖流。這些特點(diǎn)正是我需要的。

泵頭的選擇

為了提高泵的液體轉(zhuǎn)送精度，常見的蠕動(dòng)泵都使用了價(jià)格較高的步進(jìn)電機(jī)及控制器，因而價(jià)格多在千元以上。而我的配藥裝置對(duì)單位時(shí)間的流量精度要求并不高，改裝價(jià)格便宜的直流電機(jī)及控制器也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。因此我只花180元買了一個(gè)泵頭，而且為提高軟管內(nèi)流速和脈沖強(qiáng)度，我自己動(dòng)手將原來的6轉(zhuǎn)子泵頭改裝成3轉(zhuǎn)子。

電動(dòng)機(jī)的選擇。

泵頭接口對(duì)直流電動(dòng)機(jī)匹配要求是：D軸、軸徑φ5和轉(zhuǎn)速2000rpm。網(wǎng)上找不到同時(shí)滿足這3個(gè)條件的電動(dòng)機(jī)。最終只好買回滿足后2項(xiàng)條件的圓軸電機(jī)，然后用銼刀把圓軸銼成D軸，組裝起來（如圖1所示）。連接上18元的24V直流電機(jī)調(diào)速控制器通電測(cè)試，最大流量競(jìng)達(dá)到400 mL/mm。

回路的選擇

驅(qū)動(dòng)的問題解決了，接下來嘗試用多根兩頭帶穿刺針的連接管將藥瓶或安瓿與輸液瓶或輸液袋連接起來，通過驗(yàn)證模型（如圖2所示）測(cè)試適應(yīng)各種藥劑的可行性。最終，選出較成功的粉針劑藥瓶回路和水針劑安瓿回路方案。

粉針劑藥瓶回路是通過蠕動(dòng)泵U，將粉針劑藥瓶B中的藥粉溶解并輸送到輸液瓶或輸液袋A中（如圖3所示）。粉針劑藥瓶B可以是單只瓶，也可以是多只瓶。

水針劑安瓿回路則通過蠕動(dòng)泵U，將水針劑安瓿B中的藥液抽取并輸送到輸液瓶或輸液袋A中（如圖4所示）。穿刺針a端口接近瓶塞，b端口接近安瓿底部。

雙向流動(dòng)設(shè)計(jì)

我按照以上方案進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試基本成功，但也發(fā)現(xiàn)，配置粉針劑藥瓶藥粉時(shí)，無論蠕動(dòng)泵何時(shí)停止工作，藥瓶B中總殘留著部分溶解液，會(huì)造成患者藥物劑量的不足和藥物的浪費(fèi)；配置水針劑安瓿藥液時(shí)，因輸液瓶或輸液袋A中氣體壓強(qiáng)過大而無法再輸入溶解液。

經(jīng)過反復(fù)的分析、調(diào)試，終于發(fā)現(xiàn)可以通過手動(dòng)控制直流電機(jī)調(diào)速控制器的正反轉(zhuǎn)開關(guān)，使蠕動(dòng)泵u及整個(gè)回路反轉(zhuǎn)的方法解決這些難題。

對(duì)于粉針劑藥瓶，待粉針劑藥瓶B中的藥粉充分溶解后，停止蠕動(dòng)泵U。反轉(zhuǎn)直流電機(jī)使蠕動(dòng)泵u按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，液體從U1端進(jìn)入泵體軟管并從u2端輸出。粉針劑藥瓶B中殘留溶液最終通過a2進(jìn)入輸液瓶或輸液袋A。

對(duì)于水針劑安瓿，則從安瓿B中取出b，反轉(zhuǎn)直流電機(jī)，使蠕動(dòng)泵u按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使輸液瓶或輸液袋A中空氣形成負(fù)壓。再將b放回安瓿B中，反轉(zhuǎn)直流電機(jī)，使蠕動(dòng)泵u按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，抽凈藥液。

創(chuàng)新點(diǎn)與改進(jìn)方向

本科技創(chuàng)新項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)雙向全能型配藥裝置能適應(yīng)不同的藥瓶、安瓿及輸液瓶、輸液袋，通過蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)、封閉回路、高速脈沖等方式提高了工作效率，減輕了醫(yī)務(wù)人員工作強(qiáng)度，是一套能減少藥物浪費(fèi)、簡(jiǎn)化配藥過程、降低藥物污染和被污染幾率的配藥裝置。

蠕動(dòng)驅(qū)動(dòng)雙向全能型配藥裝置也存在著一些不足，在今后實(shí)際應(yīng)用中還需要完善的方面有以下幾點(diǎn)。

◇盡管該裝置減輕了醫(yī)務(wù)人員工作強(qiáng)度，但還是有許多操作需要使用手動(dòng)，如插拔穿刺針、整理連接管、調(diào)整藥瓶角度等。為進(jìn)一步提高工作效率，可考慮將直流電機(jī)調(diào)速控制器的正反轉(zhuǎn)開關(guān)由手動(dòng)式控制改進(jìn)為腳踏式控制。

◇使用該裝置時(shí)，需要穿刺針a1端口接近瓶塞，而a2端口必須插入液面以下，這對(duì)于自然放置的輸液袋較難做到。因此，實(shí)際使用中，最好配備相應(yīng)的輸液袋支架或掛鉤。

◇少數(shù)容積較小或瓶?jī)?nèi)氣體體積較少的輸液瓶通過反轉(zhuǎn)直流電機(jī)形成的空氣負(fù)壓較小，可能無法抽盡藥瓶或安瓿中的藥液。遇到這種情況，可在輸液瓶蓋上插入無菌的穿刺針或針頭，使其端口接近瓶塞并確保不在液面以下即可。