蠕动驱动双向全能型配药装置

何中天

研究背景

我的妈妈是一名在静脉药物配置中心工作的护士。很多患者需要通过静脉输液进行治疗，因此妈妈和护士阿姨们每天都要配置几千袋的静脉滴注药液。于是我就想，能否发明、制作一套配药装置帮助妈妈和护士阿姨们减轻负担呢？

传统的静脉滴注药液配置方法，除了医务人员反复操作容易造成手部、肩部的肌肉、关节劳损，还存在以下弊端。

◇药物浪费。由于注射器只能抽取较少量液体，盛装粉针剂的药瓶内部空间也很小，每次只能注入较少的液体去溶解药粉，高浓度的药液即使在药瓶和注射器内残留很少（0.2～0.3mL）也会造成患者用药剂量的不足和药物的浪费。

◇药剂污染。由于配药过程中注射器针头暴露在空气中反复插拔，并穿刺药瓶、输液瓶或输液袋瓶塞，加之还有可能注入空气，药液被污染机会加大。

◇危害健康。同样由于注射器针头重复操作，许多挥发性的药剂不断散布在操作间的空气中。“是药三分毒”，尤其是化疗药物，将会严重危害妈妈和护士阿姨们的身体健康。

◇速度较慢。如果需要向输液瓶或输液袋中配置多支或多种药品，那么这个过程就需重复进行。如果药粉溶解速度较慢，则配药时间还将延长。

研究过程

驱动动力的选择

说到驱动液體，很自然想到了泵。但普通的泵都存在2个问题：静脉输入的药液要求无菌，但泵腔内无菌消毒非常困难；配置不同药物，还不能使用同一泵体，以防药物混淆。因此必须用特殊的泵作为动力源。最终我找到一种叫蠕动泵的产品。蠕动泵通过对泵的弹性输送软管交替进行挤压和释放来泵送液体流动。蠕动泵有一系列优点：流体只接触软管，不接触泵体，因而无污染；密封性好，具有良好的自吸能力，可空转，可防止回流；运行时产生周期性脉冲流。这些特点正是我需要的。

泵头的选择

为了提高泵的液体转送精度，常见的蠕动泵都使用了价格较高的步进电机及控制器，因而价格多在千元以上。而我的配药装置对单位时间的流量精度要求并不高，改装价格便宜的直流电机及控制器也能达到设计要求。因此我只花180元买了一个泵头，而且为提高软管内流速和脉冲强度，我自己动手将原来的6转子泵头改装成3转子。

电动机的选择。

泵头接口对直流电动机匹配要求是：D轴、轴径φ5和转速2000rpm。网上找不到同时满足这3个条件的电动机。最终只好买回满足后2项条件的圆轴电机，然后用锉刀把圆轴锉成D轴，组装起来（如图1所示）。连接上18元的24V直流电机调速控制器通电测试，最大流量竞达到400 mL/mm。

回路的选择

驱动的问题解决了，接下来尝试用多根两头带穿刺针的连接管将药瓶或安瓿与输液瓶或输液袋连接起来，通过验证模型（如图2所示）测试适应各种药剂的可行性。最终，选出较成功的粉针剂药瓶回路和水针剂安瓿回路方案。

粉针剂药瓶回路是通过蠕动泵U，将粉针剂药瓶B中的药粉溶解并输送到输液瓶或输液袋A中（如图3所示）。粉针剂药瓶B可以是单只瓶，也可以是多只瓶。

水针剂安瓿回路则通过蠕动泵U，将水针剂安瓿B中的药液抽取并输送到输液瓶或输液袋A中（如图4所示）。穿刺针a端口接近瓶塞，b端口接近安瓿底部。

双向流动设计

我按照以上方案进行了测试，测试基本成功，但也发现，配置粉针剂药瓶药粉时，无论蠕动泵何时停止工作，药瓶B中总残留着部分溶解液，会造成患者药物剂量的不足和药物的浪费；配置水针剂安瓿药液时，因输液瓶或输液袋A中气体压强过大而无法再输入溶解液。

经过反复的分析、调试，终于发现可以通过手动控制直流电机调速控制器的正反转开关，使蠕动泵u及整个回路反转的方法解决这些难题。

对于粉针剂药瓶，待粉针剂药瓶B中的药粉充分溶解后，停止蠕动泵U。反转直流电机使蠕动泵u按逆时针转动，液体从U1端进入泵体软管并从u2端输出。粉针剂药瓶B中残留溶液最终通过a2进入输液瓶或输液袋A。

对于水针剂安瓿，则从安瓿B中取出b，反转直流电机，使蠕动泵u按顺时针转动，使输液瓶或输液袋A中空气形成负压。再将b放回安瓿B中，反转直流电机，使蠕动泵u按逆时针转动，抽净药液。

创新点与改进方向

本科技创新项目的主要创新点在于：蠕动驱动双向全能型配药装置能适应不同的药瓶、安瓿及输液瓶、输液袋，通过蠕动驱动、封闭回路、高速脉冲等方式提高了工作效率，减轻了医务人员工作强度，是一套能减少药物浪费、简化配药过程、降低药物污染和被污染几率的配药装置。

蠕动驱动双向全能型配药装置也存在着一些不足，在今后实际应用中还需要完善的方面有以下几点。

◇尽管该装置减轻了医务人员工作强度，但还是有许多操作需要使用手动，如插拔穿刺针、整理连接管、调整药瓶角度等。为进一步提高工作效率，可考虑将直流电机调速控制器的正反转开关由手动式控制改进为脚踏式控制。

◇使用该装置时，需要穿刺针a1端口接近瓶塞，而a2端口必须插入液面以下，这对于自然放置的输液袋较难做到。因此，实际使用中，最好配备相应的输液袋支架或挂钩。

◇少数容积较小或瓶内气体体积较少的输液瓶通过反转直流电机形成的空气负压较小，可能无法抽尽药瓶或安瓿中的药液。遇到这种情况，可在输液瓶盖上插入无菌的穿刺针或针头，使其端口接近瓶塞并确保不在液面以下即可。