智能注射器設計及可行性分析

姜婉彤 王思慧 柏子炆 陳玥彤 王英才

摘要：本文通過兒童疫苗注射操作和實施過程中存在的風險和問題分析，得出基于智能化的注射器產品設計原則，分析其工作原理和附加技術的植入，進行可行性分析，發展智能醫療設備和智能注射器產品，能夠提高醫護人員的工作效率，還可以幫助用戶在醫護人員工作繁忙時，自動進行疫苗注射。

關鍵詞：疫苗注射;智能注射器設計;可行性分析

1關于注射問題

首先是肌肉注射，打在肌肉組織內，常用肌注部位為三角肌，臀大肌，臀中肌，臀小肌，股外側肌等。注射方式為常規消毒后，跟注射部位皮膚呈90度迅速進針，埋入針頭約三分之一至三分之二，回抽無回血緩推藥液，肌內注射藥物顯效比較快。其次是靜脈注射，打在靜脈里面，凡便于穿刺，血流豐富，且離靜脈瓣較遠的靜脈均可用于靜脈注射。注射方式為常規消毒后，跟找到的血管呈15-20度角進入，見到回血后降低穿刺角度，緩慢注入藥液，是藥物發生療效最快的途徑。再者是皮內注射，打在表皮和真皮之間，常用部位為前臂掌側中段，通常用來作皮試，也是局部麻醉的前驅步驟。最后是皮下注射，打在皮下組織，常用部位為上臂三角肌下緣，腹部，大腿內側等，常用于預防接種，以上臂三角肌下緣注射為例，首先常規消毒皮膚，然后將抽吸好藥液的注射器與皮膚呈30-40度角快速刺入，回抽無回血，緩慢注入藥液。

無論是哪種注射方式，人都有疼痛感，對于小孩子，就是一個很難過的難關。

2兒童疫苗注射操作和實施過程中存在的風險和問題

2.1從事預防接種人員業務水平低下

一些疫苗接種者缺乏專業知識，，沒有經過專業的培訓，從而導致其對相關法律法規政策以及所接種疫苗的相關知識掌握較少，疫苗接種劑量掌握不準確，并且不具有高度的責任心，嚴格的態度，盲目接種，提前接種或重復接種的現象時有發生。不能完全的掌握免疫程序、接種方法、途徑和禁忌癥以及反應的觀察、特殊情況時處理方法，從而確保工作質量。

2.2預防接種異常反應處理的問題

目前，盡管接種疫苗人員的技術以及接種疫苗逐漸改良，但是由于接種的個體存在著不同的差異，接種后異常的反應時常有發生，有些接種人員經驗不豐富，處理問題不完善，導致有些兒童家長不理解，不斷為難接種人員，這給接種人員的工作帶來很大的影響，使接種人員在接種工作時心有顧慮。

2.3疫苗注射操作過程中問題

多數兒童和少數成年人有注射恐懼癥，在注射疫苗期間，害怕針頭。這是許多醫生在注射疫苗時需要面對的問題。有研究人員通過對100名志愿者進行的集中調查，調查結果顯示，由于許多兒童恐懼疼痛，扎針時間較長，難以順利進行扎針或者需要多次扎針，所以順利地進行注射疫苗是一個很顯著的難題，導致了兒童以及父母在注射疫苗期間的情緒焦慮。

3智能注射器設計

3.1基于智能化的注射器產品設計原則

（1）安全性設計原則

安全感是主觀訴諸于客觀的感覺，具有安全感的醫療產品能給使用者帶來情緒上的愉悅。[1]對于產品設計，尤其是醫療的產品，第一個要考慮的問題就是安全性，所以設計要給用戶帶來足夠的安全感。安全性決定著產品是否能夠正常供用戶使用，在用戶使用過程中，確保用戶在使用操作過程中是安全的，不對用戶造成威脅和隱患。產品使用的安全也是用戶選擇產品時考慮的第一因素。智能化注射器更加要注重各部分零件的安全性，包括各元件之間的合理化安排、保證內部元件的穩定性。[2]

（2）實用性設計原則

產品設計即要注重產品的智能化，又要注重產品功能上的實用性。對于注射器而言，智能化注射器使患者注射過程更加的簡便，并且幫助患者完成注射疫苗的過程。所以，智能化產品設計要以疫苗注射的功能過程為主，不能忽略了產品本身的實用性。

（3）可操作性設計原則

智能化注射器在用戶操作上一定要符合人機工程學。由于產品智能化，很多用戶需要時間去接受，所以在設計時候，不能因為智能化的加入，忽略了產品的可操作性，使操作變的更復雜且難以理解，要使操作工程更加簡便。

3.2.基于智能化的注射器設計創新點

（1）工作原理

自動注射器的外部包括外接的電腦端，用于接收自動注射器傳輸的人體數據，數據傳輸線連接外接電腦端和自動注射器，是兩者能進行數據的傳輸，電源線給自動注射器提供啟動的電源，內部結構包括電機一和電機二，針頭和針筒以及固定端，位于針筒后端，固定住針筒防止抖動等問題。針頭和針筒前端有收縮器，在給病人帶上自動注射器之前，針頭是收縮狀態，不用擔心針頭劃傷病人的現象發生，收縮的針頭排出內部的空氣。其外部有軀殼包裹，外部則是自動注射器的外包，由堅硬的外殼組成，由于針頭的角度在進行注射的時候是可以通過電腦端進行調整的，所以不用擔心針頭注射位置會出現偏差的問題，側面設有止血粘貼，滿足注射成功以后，對傷口進行止血工作。

（2）附加技術植入

VR眼鏡與自動注射技術相融合，在孩子打針時候，讓其佩戴眼鏡，立體成像效果讓孩子像是看動畫一樣，防止了孩子恐懼以及一系列的心理傷害，不知不覺在游戲中解決了困擾孩子和家長的大問題。

4可行性分析

4.1國家對智能醫療產品的需求

2020年，新型冠狀病毒的爆發，人工智能技術得到了醫療領域的高度重視，新型冠狀病毒預示著，我們要更加注重疾病的預防以及傳染方面。預計在疫情過后，人們會更加注重身體方面的問題。在線問診、遠程醫療、醫療企業將迅速發展。同時5G技術、AI技術、物聯網將會融入到醫療產品，從而使智能醫療得到進一步的發展。由此可見，智能注射器設計將會進一步發展。

4.2國家鼓勵發展智能醫療設備

人工智能醫療隨著大數據、互聯網和信息科技在智慧醫療領域的應用發展迅速。2017年，國務院發布了《國務院關于發布新一代人工智能發展計劃的通知》，提出了發展便捷高效的智能服務的建議。推廣人工智能治療的新模式新手段，從而發展"智能+醫療"。人工智能技術在智能體溫檢測中，大數據防控、機器人接待等方面發揮著十分重要的作用。預計在不遠的未來，智能醫療的發展必然成為主流趨勢。

4.3國外先行地區提供了很好的經驗借鑒

LLC公司研究出世界上第一臺可以自動完成靜脈采血的過程，用于抽取血液或靜脈注射管的放置——自動靜脈穿刺醫療儀。它使用超聲彩色多普勒成像，紅外線和超聲波成像，在工作過程中醫療儀自動確定針頭最終的插入的位置，針頭進入身體后就會調整深度以及位置，從而達到精確采血的目的。

該自動靜脈穿刺儀一開始是為兒童醫院設計，這一自動靜脈穿刺儀讓我們大受鼓舞，因為它有效地緩解了靜脈穿刺期間父母和孩子的焦慮，很大程度上撫慰了兒童和父母在靜脈注射時內心的恐慌情緒，但也可以供成年患者使用。研究表明，父母對該設計的接受度高達98%。由此可見，設計智能注射器產品能夠逐漸取得廣泛的社會共識，得到廣泛支持。

5.結語

隨著時代的進步和技術的發展，國家大力的支持智能化醫療設備。智能化的注射器設計，就是在傳統注射器的基礎上，將智能以及自動化功能融入進傳統設計上，產品可以有效地緩解靜脈穿刺期間父母和孩子的焦慮。智能注射器產品設計能夠更好地幫助用戶在醫護人員工作繁忙時，自動進行疫苗注射，從而提高醫護人員的工作效率。

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。

（遼寧科技大學）