智能注射器設(shè)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(fēng)險和問題分析，得出基于智能化的注射器產(chǎn)品設(shè)計原則，分析其工作原理和附加技術(shù)的植入，進行可行性分析，發(fā)展智能醫(yī)療設(shè)備和智能注射器產(chǎn)品，能夠提高醫(yī)護人員的工作效率，還可以幫助用戶在醫(yī)護人員工作繁忙時，自動進行疫苗注射。

關(guān)鍵詞：疫苗注射;智能注射器設(shè)計;可行性分析

1關(guān)于注射問題

首先是肌肉注射，打在肌肉組織內(nèi)，常用肌注部位為三角肌，臀大肌，臀中肌，臀小肌，股外側(cè)肌等。注射方式為常規(guī)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?fù)扑幰?，肌?nèi)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(yuǎn)的靜脈均可用于靜脈注射。注射方式為常規(guī)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(fā)生療效最快的途徑。再者是皮內(nèi)注射，打在表皮和真皮之間，常用部位為前臂掌側(cè)中段，通常用來作皮試，也是局部麻醉的前驅(qū)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(nèi)側(cè)等，常用于預(yù)防接種，以上臂三角肌下緣注射為例，首先常規(guī)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(guān)。

2兒童疫苗注射操作和實施過程中存在的風(fēng)險和問題

2.1從事預(yù)防接種人員業(yè)務(wù)水平低下

一些疫苗接種者缺乏專業(yè)知識，，沒有經(jīng)過專業(yè)的培訓(xùn)，從而導(dǎo)致其對相關(guān)法律法規(guī)政策以及所接種疫苗的相關(guān)知識掌握較少，疫苗接種劑量掌握不準(zhǔn)確，并且不具有高度的責(zé)任心，嚴(yán)格的態(tài)度，盲目接種，提前接種或重復(fù)接種的現(xiàn)象時有發(fā)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(yīng)的觀察、特殊情況時處理方法，從而確保工作質(zhì)量。

2.2預(yù)防接種異常反應(yīng)處理的問題

目前，盡管接種疫苗人員的技術(shù)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(yīng)時常有發(fā)生，有些接種人員經(jīng)驗不豐富，處理問題不完善，導(dǎo)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(shù)兒童和少數(shù)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(yī)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(diào)查，調(diào)查結(jié)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(dǎo)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(shè)計

3.1基于智能化的注射器產(chǎn)品設(shè)計原則

（1）安全性設(shè)計原則

安全感是主觀訴諸于客觀的感覺，具有安全感的醫(yī)療產(chǎn)品能給使用者帶來情緒上的愉悅。[1]對于產(chǎn)品設(shè)計，尤其是醫(yī)療的產(chǎn)品，第一個要考慮的問題就是安全性，所以設(shè)計要給用戶帶來足夠的安全感。安全性決定著產(chǎn)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(chǎn)品使用的安全也是用戶選擇產(chǎn)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(nèi)部元件的穩(wěn)定性。[2]

（2）實用性設(shè)計原則

產(chǎn)品設(shè)計即要注重產(chǎn)品的智能化，又要注重產(chǎn)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?guī)椭颊咄瓿勺⑸湟呙绲倪^程。所以，智能化產(chǎn)品設(shè)計要以疫苗注射的功能過程為主，不能忽略了產(chǎn)品本身的實用性。

（3）可操作性設(shè)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(xué)。由于產(chǎn)品智能化，很多用戶需要時間去接受，所以在設(shè)計時候，不能因為智能化的加入，忽略了產(chǎn)品的可操作性，使操作變的更復(fù)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(shè)計創(chuàng)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?shù)娜梭w數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸線連接外接電腦端和自動注射器，是兩者能進行數(shù)據(jù)的傳輸，電源線給自動注射器提供啟動的電源，內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(tài)，不用擔(dān)心針頭劃傷病人的現(xiàn)象發(fā)生，收縮的針頭排出內(nèi)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(diào)整的，所以不用擔(dān)心針頭注射位置會出現(xiàn)偏差的問題，側(cè)面設(shè)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(shù)植入

VR眼鏡與自動注射技術(shù)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(yī)療產(chǎn)品的需求

2020年，新型冠狀病毒的爆發(fā)，人工智能技術(shù)得到了醫(yī)療領(lǐng)域的高度重視，新型冠狀病毒預(yù)示著，我們要更加注重疾病的預(yù)防以及傳染方面。預(yù)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(yuǎn)程醫(yī)療、醫(yī)療企業(yè)將迅速發(fā)展。同時5G技術(shù)、AI技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)將會融入到醫(yī)療產(chǎn)品，從而使智能醫(yī)療得到進一步的發(fā)展。由此可見，智能注射器設(shè)計將會進一步發(fā)展。

4.2國家鼓勵發(fā)展智能醫(yī)療設(shè)備

人工智能醫(yī)療隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)和信息科技在智慧醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速。2017年，國務(wù)院發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于發(fā)布新一代人工智能發(fā)展計劃的通知》，提出了發(fā)展便捷高效的智能服務(wù)的建議。推廣人工智能治療的新模式新手段，從而發(fā)展"智能+醫(yī)療"。人工智能技術(shù)在智能體溫檢測中，大數(shù)據(jù)防控、機器人接待等方面發(fā)揮著十分重要的作用。預(yù)計在不遠(yuǎn)的未來，智能醫(yī)療的發(fā)展必然成為主流趨勢。

4.3國外先行地區(qū)提供了很好的經(jīng)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(yī)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(yī)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(diào)整深度以及位置，從而達(dá)到精確采血的目的。

該自動靜脈穿刺儀一開始是為兒童醫(yī)院設(shè)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(nèi)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(shè)計的接受度高達(dá)98%。由此可見，設(shè)計智能注射器產(chǎn)品能夠逐漸取得廣泛的社會共識，得到廣泛支持。

5.結(jié)語

隨著時代的進步和技術(shù)的發(fā)展，國家大力的支持智能化醫(yī)療設(shè)備。智能化的注射器設(shè)計，就是在傳統(tǒng)注射器的基礎(chǔ)上，將智能以及自動化功能融入進傳統(tǒng)設(shè)計上，產(chǎn)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(chǎn)品設(shè)計能夠更好地幫助用戶在醫(yī)護人員工作繁忙時，自動進行疫苗注射，從而提高醫(yī)護人員的工作效率。

基金項目：本文是2020年遼寧科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目的階段性成果，項目編號：202010146385。

（遼寧科技大學(xué)）