一套无源运动输液装置的设计

张明旭

厦门大学附属妇女儿童医院·厦门市妇幼保健院设备物资部 （福建厦门 361003）

静脉输液是一种临床常见给药方式，根据药品性质及患者体质的差异，设置的静脉输液速度各不相同。传统悬挂式重力输液方式是利用重力作用向受体输入液体，虽然操作简便，但占据空间大，需要一定的垂直空间，使用场景有限[1]，且不能准确控制输液速度，转运困难，给使用者的活动造成不便。各类有源输液装置的抗干扰性不强，在野外使用时容易受到电源、防水要求的限制[2-3]，且体积普遍较大，不易携带，使用过程中需保持相对静止，无法满足野战或其他应急输液环境对便携性、运动性的要求[4]。为克服现有输液装置无法控制输液速度、不便在复杂运动环境中使用、不便户外使用和携带等缺点，本研究设计了一套无源运动输液装置。

1 结构与材料

1.1 整体结构

无源运动输液装置的立体示意图见图1，俯视图见图2，侧视图见图3。装置的凹槽用于输液袋存放，采用长方体设计，凹槽前部两侧分别设有插入卡槽，方便前盖板拆卸；前盖板下方设置输液器口，可供输液管路放置；凹槽左右两侧设有输液定时机构，定时机构上方放置盖板和压力弹簧；凹槽后方设置后盖板和容量调节钮，凹槽下方设置可调节绑带。

图1 无源运动输液装置的立体示意图

图2 无源运动输液装置的俯视图

图3 无源运动输液装置的侧视图

1.2 材料选用

装置主体采用耐高温、强度高、质量轻的PVC 塑料，因此主体具有硬度高、稳定性好、轻便的优点。

可调节绑带采用尼龙材料，抗拉耐扯，方便清洗，并采用针扣式固定方式，方便单人操作。

输液定时机构是装置的核心部件，包括齿条、齿轮、定时器和压力弹簧。其中，压力弹簧是影响装置稳定性的重要因素[5]。

1.3 工作原理

装置的操作步骤及原理如下：取下前盖板，调节定时机构，将输液袋塞入凹槽内，根据输液袋的容量调节容量调节钮使后盖板前后移动，保持液体平整不受压，输液袋在盖板和后盖板的接触下形成挤压的趋势，然后安装前盖板，使用者佩戴装置（一般佩戴在手臂处，若手臂受限则可佩戴在腿部等可供固定的部位），调节绑带，开始输液。输液过程中，随着定时器自动旋转，齿条高度均匀下降，盖板在压力弹簧的作用下，缓慢挤压输液袋，形成压力，从而完成输液动作。输液完成时，定时器碰撞发出完成输液警告，输液完成。

2 性能测试

2.1 材料准备

选取目前临床常用的同品牌100、200、500 ml 3 种规格的0.9%氯化钠注射液进行测试。根据装置设计原理，输液结束时会有少许残留液体，实际测试输液量为输液袋标准输液量减去5 ml。另外，为了测试不同液体种类对无源运动输液装置输液速度的影响，选取规格均为500 ml 的50%葡萄糖注射液、10%葡萄糖氯化钠注射液、10%果糖—乳酸钠林格氏液、5%碳酸氢钠注射液、706 代血浆（羟乙基淀粉40 氯化钠注射液）作为对照组。

采用FLUKE 牌IDA-1S 型输液设备分析仪对输出液体的流量及速度进行监测，对照组则采用500 ml 量杯进行测量。

2.2 测试方法

2.2.1 静态测试

将同品牌100、200、500 ml 3 种规格的0.9%氯化钠注射液按操作步骤放入装置并连接输液端至输液设备分析仪，设置输液时间120 min，记录完成时间和输液速度；对照组按操作步骤放入装置并连接输液端至500 ml 量杯，设置输液时间120 min，记录完成时间。

2.2.2 动态测试

将同品牌100、200、500 ml 3 种规格的0.9%氯化钠注射液按操作步骤放入装置，设置输液时间120 min；将装置固定于振荡器上，设置振动方向为垂直、水平、前后交替，振幅为0～5 mm 随机，频率为50 Hz；连接输液端至输液设备分析仪，开启振荡器，记录完成时间和输液速度。

3.坚定不移地狠抓动物调运监管，确保有效防堵“外疫”入侵。规范调运动物备案准入管理，严把调运前备案审批、指定道口准入和引入后隔离检疫监管“三道关”，有效防止了外疫传入。近3年共备案从区外调入屠宰动物1 500批次，非屠宰动物130批次，区外引种审批23批次，引种8 230头，未发生审批不当引发重大动物疫情。加强了大有周边道路防疫检查消毒综合检查站容站貌、各项制度和标准化服务窗口的建设，配备了4名专职执法人员和必要的设施设备，坚持24小时值班制度，日均检查和消毒运输动物车厢15车次以上，2010年至2012年，成功拦截并无害化处理从外省入渝染疫动物3车次72头。

2.2.3 定时机构测试

将同品牌100、200、500 ml 3 种规格的0.9%氯化钠注射液按操作步骤放入装置并连接输液端至输液设备分析仪，设置输液时间60 min，其余设置与静态测试保持一致，记录完成时间和输液速度。

2.3 测试结果

2.3.1 静态测试

3 种规格的0.9%氯化钠注射液静态测试的平均完成时间无明显差别，维持在120 min 左右；对照组5 种液体的平均完成时间也趋近于120 min。从静态测试结果上看，液体的物理性质及体积对装置的定时输液完成效果影响不大。静态测试的完成时间见表1。

表1 静态测试的完成时间

3 种规格的0.9%氯化钠注射液的输液速度变化趋势较平稳，输液早期速度偏低。不同规格的0.9%氯化钠注射液输液速度采样第一次速度分别为44.3、86.4、226.8 ml/h，但总体误差不大。静态测试输液速度折线图见图4。

图4 静态测试输液速度折线图

2.3.2 动态测试

3 种规格的0.9%氯化钠注射液动态测试的平均完成时间无明显差别，维持在120 min 左右。动态测试输液完成时间见表2。

表2 动态测试输液完成时间

图5 动态测试的输液速度折线图

2.3.3 定时机构测试

3 种规格的0.9%氯化钠注射液的定时机构测试平均完成时间为61 min，趋近理想完成时间60 min。定时机构测试输液完成时间见表3。

表3 定时机构测试输液完成时间

3 种规格的0.9%氯化钠注射液的定时机构测试输液速度变化趋势较平稳，与定时120 min 时的起伏状态差别不大，表明不同速度设定对装置输液效果的影响不大。定时机构测试输液速度折线图见图6。

图6 定时机构测试输液速度折线图

3 小结

快速补液在抗失血性休克抢救中的重要性已被广泛接受[9]，目前适用于野外、战地救护、运动输液、单兵输液的输液装置尚缺乏成熟的研究[10-12]。运动式输液装置也鲜有研究。

本研究设计了一套无源运动输液装置。该装置采用针扣式的尼龙捆绑带能够满足单人固定操作的要求，使用者能随身携带与活动[13]，在运动过程中不影响其正常输液；装置主体采用PVC 塑料材质，具有良好的抗冲击、耐高温、防水特性。本研究对该装置进行了静态、动态、定时机构3 项测试，结果表明，该装置具有便携、运动、无源、抗干扰的特性，弹簧驱动的输液方式能够克服重力因素带来的影响，输液适用范围更广；定时机构能较精准地完成输液定时任务，保证一定的输液速度，同时能在输液结束时发出警告[14]。

但该装置仍存在一定的不足。动态测试结果显示，500 ml 液体输液速度起伏较大。原因可能在于，装置弹簧刚度不足，在剧烈振荡下，稳定性下降，输液速度变动较大，影响了输液效果。这说明该装置的稳定性受到弹簧驱动模块的制约，特别是在大容量输液状态下，输液速度变化较为明显，但输液时间未受到影响，后期应进一步挑选更加稳定、适合该装置的弹簧刚度。另外，静态测试结果显示，输液初期速度较低；动态测试结果显示，100 ml 与200 ml 液体在输液末期速度下降较快。原因可能在于，输液初期输液袋容量调节钮调节不到位，后盖板前后移动位置不够紧密，导致输液袋与输液装置之间存有少许空隙，影响了早期输液速度；而输液末期剩余液体较少，盖板与输液袋未能紧密贴合，存在较多空隙，导致速度下降较快。因此，为避免盖板和输液袋贴合导致输液速度偏低，在实际使用过程中可以通过制定专业的输液袋与之匹配，提高输液精度。

此外，由于定时机构与装置设计结构上的限制，该装置目前仅支持30～120 min 的定时时间；由于材料大小和实际使用情况的制约，该装置目前设计的输液袋放置容量为500 ml 以下，过大的输液容量会影响装置的便携性，同时加大输液误差；因盖板和输液袋的贴合度问题，该装置目前设计的最低输液容量为100 ml，过低的容量也会加大输液误差。

综上所述，无源运动输液装置可克服现有输液装置无法控制输液速度、不便在复杂运动环境中使用、不便户外使用和携带等缺点，且制作成本低廉，构造简易，功能性强，可满足野外、运动应急输液使用需求。