自動注射的人機關系研究

王思慧 姜婉彤 柏子炆 陳玥彤 王英才

摘要：當人患病，需要肌肉或靜脈注射。扎針機越來越廣泛地在醫院中使用，可以替代人工進行慢速或快速注射的各種設備，應運而生。本文通過市場調研、注射運動分析，人的心理分析及設計分析及相關技術介紹，對自動注射的人機關系進行研究。

1、前言

從智慧醫療概念提出到發展，不斷有新成果出現，醫療器械行業關系到人民群眾的安全和健康，其發展一直備受關注，歷史證明，新技術的出現往往首先用于軍事和醫療領域，因此，醫療器械行業在新技術的應用上非常活躍，可以說是各個行業中的第一位。醫用自動扎針機的出現大大減輕了醫療工作者的負擔，提高了工作效率。本文主要從自動扎針機的人機關系方面分析，深入探討其人機關系特征。

2、現有產品市場了解

據了解，一款名為Rani的裝置有著和普通膠囊相似的外形，但是本質上卻是一個小型吞咽自動注射器，可以直接將藥物遞送到血管高度發達的腸壁，使藥物可以迅速吸收到血液中。患者吞下藥丸后，外殼能保護這些藥物蛋白質不會在消化道分解。當它到達腸道時，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逐漸降解，穿過腸道并最終離開身體。

美國初創公司VascuLogic研制的一款扎針、抽血機器Veebot，是受人們期待的一款自動扎針裝置，通過超聲波彩色多普勒成像，紅外和超聲波成像，自動確定最終的插入位置，針頭進入身體后就會調整位置和深度，專門用于替代護士給患者打針抽血，其準確率在83%以上，是一款非常有發展前景的醫療設施。目前，Z.N.D-50A藥液自動注射機，經醫院臨床使用后證明，其性能優良可靠，使用簡便，成本較低，精度高，實測注射誤差<2%，可完全滿足醫療方面的要求，該機部件完全國產化，維修方便。

自動扎針機越來越廣泛地在醫院中使用，尤其是在危重病人救治及監護病房、急診及門診醫療工作中，可以替代人工進行慢速或快速注射各種藥液。使用藥液自動扎針機給藥量準確，有較寬的注射速度調節范圍，在范圍內可連續任意調節。其注射速度比人工注射更加穩定均勻，尤其是慢速度、小劑量注射各種藥液時，很大程度減低了護理人員的工作量，減輕了勞動強度，且操作方便，深為廣大醫生及護理人員所采用。

3、人機關系研究

（1）運動特征

靜脈注射法是臨床每個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）大多都會凸起、選擇一根好的血管和進針位置對輸液成功也是很重要的、可以不太直、但要視針頭粗細選擇合適的靜脈直徑、有利于輸液成功、選好血管后便可準備消毒進針。先皮膚繃緊必不可少、繃緊后以血管微凸為好、進針角度宜小、可保持<20度的角度進針、刺穿皮膚刺入血管見回血后視血管走向再向前進一點點、隨后平行進針。通過紅外和超聲波成像技術，實現注射任務，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。在一切準備就緒后，自動確定最終的插入位置，根據所述位置信息控制所述機械臂移動使得針頭位于所述血管的上方，針頭與所述血管平行，調整針頭與血管的夾角，推桿與活塞連接，以帶動套筒推動藥液，并控制針頭穿刺進入血管抽取血液，醫護人員唯一要做的就是更換藥液的試管。

（2）生理特征

研究發現，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打針作為一種外部刺激進肌體后立即會引起人們產生不舒適的感覺，從而引發一系列反應。對于孩子來說打針的體驗是非常不偷快的，所以他們總是想方設法阻撓打針。醫院陌生的環境激發了孩子的恐懼人們對不熟悉的事物通常會產生恐懼、害怕的心理。對于眾多兒童患者，難以順利地進行靜脈采血是一個很顯著的問題，難以順利扎針或需要多次扎針導致了患者情緒焦慮，心理緊張。

同時，研究證實，人們對自動注射機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靜脈穿刺中有困難的患者的情緒。

（3）設計分析

使用自動化的設備的目的，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200萬因為抽血而引起的針刺傷害的報道，還有40-75%沒有報道;每年大概有17萬案例因為抽好的血液標簽貼錯而影響診斷，造成醫院維2-4億美元的損失。自動扎針機的主要任務是使針頭準確找到可扎針的靜脈，能夠以任意姿態進針并完成退針，它應該具有以下特點：體積不能太大，以便有很好的適應性，如果體積太大，會影響現場醫療人員的視線;機器是代替醫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;動作精準，扎針是一項對精準性要求很高的活動，如果動作不精準，則會影響扎針效果，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，所以動作精準性十分重要。

進針機構的設計，要求滿足機器的針頭能夠以任意姿態進行進針，然后改變角度，自主進針，無需工作人員的操作，減小醫生的勞動強度，保證精準度，為患者減輕痛苦。進針角度大在臨床操作中，靜脈穿刺實際上共有兩個針眼，一個是皮膚的針眼，一個是穿破血管壁的針眼，筆者采用角度大是使用了幾何學中的垂直距離小于斜面距離的原理，也就是縮短兩個針眼之間的距離，距離縮短了，按同樣的進針速度的話，針尖穿過兩個眼的時間差就減小了，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，速度和時間是成反比的，機器進針時的速度越快，完成這項操作所用的時間就越短，時間短了也就減輕了痛覺。

產品在色彩設計中與形態和材質一樣，具有很重要的作用，但人們第一眼看見產品時，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，因為對于人們的視覺來說，色彩是很敏感的，往往能夠給人留下很深刻的印象。大型醫療產品形式的最佳選擇將是作為背景的選擇，產品外觀主體為白色，純白色代表清潔、純凈、無菌和明亮，非常適合醫療產品，但白色太多可能會讓人無法抗拒，因此，黑白搭配，黑與白的對比鮮明又簡潔，可以體現出簡約、現代的感覺。

4、總結

醫療器械未來的最終方向一定是智能化，而醫療機器人則是醫療器械智能化前進的最終方向。作為一項新興產業，智能醫療越來越受到國家和專業人士的看重。人工智能的飛速發展大大提高了醫療數據處理深度和效率，影響醫療器械產業發展的因素非常復雜，但最重要的因素來自科學技術的發展、社會的發展和政府監管法規的發展，雖然受諸多因素的影響，但從總體趨勢來看，醫療器械產業有著極其廣闊的發展空間。未來醫用自動注射機若能得到廣泛應用，不但能減少人力資源，也能讓扎針過程更加安全，保護被扎針者和扎針者。

參考文獻：

[1]陸頌芳，朱安平，楊子彬.藥液自動注射機研制成功[J].醫學研究通訊，1991，03：31-32.

基金項目：本文是2020年遼寧科技大學大學生創新創業訓練計劃項目的階段性成果，項目編號：202010146385。