自动注射的人机关系研究

王思慧 姜婉彤 柏子炆 陈玥彤 王英才

摘要：当人患病，需要肌肉或静脉注射。扎针机越来越广泛地在医院中使用，可以替代人工进行慢速或快速注射的各种设备，应运而生。本文通过市场调研、注射运动分析，人的心理分析及设计分析及相关技术介绍，对自动注射的人机关系进行研究。

1、前言

从智慧医疗概念提出到发展，不断有新成果出现，医疗器械行业关系到人民群众的安全和健康，其发展一直备受关注，历史证明，新技术的出现往往首先用于军事和医疗领域，因此，医疗器械行业在新技术的应用上非常活跃，可以说是各个行业中的第一位。医用自动扎针机的出现大大减轻了医疗工作者的负担，提高了工作效率。本文主要从自动扎针机的人机关系方面分析，深入探讨其人机关系特征。

2、现有产品市场了解

据了解，一款名为Rani的装置有着和普通胶囊相似的外形，但是本质上却是一个小型吞咽自动注射器，可以直接将药物递送到血管高度发达的肠壁，使药物可以迅速吸收到血液中。患者吞下药丸后，外壳能保护这些药物蛋白质不会在消化道分解。当它到达肠道时，外壳被肠道降解，气囊膨胀，促使由可吸收材料针剂直接在肠壁注射药物。肠道将针溶解后把药物吸收。最后，气囊和其他材料可在肠道内逐渐降解，穿过肠道并最终离开身体。

美国初创公司VascuLogic研制的一款扎针、抽血机器Veebot，是受人们期待的一款自动扎针装置，通过超声波彩色多普勒成像，红外和超声波成像，自动确定最终的插入位置，针头进入身体后就会调整位置和深度，专门用于替代护士给患者打针抽血，其准确率在83%以上，是一款非常有发展前景的医疗设施。目前，Z.N.D-50A药液自动注射机，经医院临床使用后证明，其性能优良可靠，使用简便，成本较低，精度高，实测注射误差<2%，可完全满足医疗方面的要求，该机部件完全国产化，维修方便。

自动扎针机越来越广泛地在医院中使用，尤其是在危重病人救治及监护病房、急诊及门诊医疗工作中，可以替代人工进行慢速或快速注射各种药液。使用药液自动扎针机给药量准确，有较宽的注射速度调节范围，在范围内可连续任意调节。其注射速度比人工注射更加稳定均匀，尤其是慢速度、小剂量注射各种药液时，很大程度减低了护理人员的工作量，减轻了劳动强度，且操作方便，深为广大医生及护理人员所采用。

3、人机关系研究

（1）运动特征

静脉注射法是临床每个科室每天最常用的也是最多用到的注射方法，首先扎止血带无可厚非，扎过以后一般静脉（以下称血管）大多都会凸起、选择一根好的血管和进针位置对输液成功也是很重要的、可以不太直、但要视针头粗细选择合适的静脉直径、有利于输液成功、选好血管后便可准备消毒进针。先皮肤绷紧必不可少、绷紧后以血管微凸为好、进针角度宜小、可保持<20度的角度进针、刺穿皮肤刺入血管见回血后视血管走向再向前进一点点、随后平行进针。通过红外和超声波成像技术，实现注射任务，例如，在静脉被选中后，装置通过超声波扫描，确定它是否有足够的血量。在一切准备就绪后，自动确定最终的插入位置，根据所述位置信息控制所述机械臂移动使得针头位于所述血管的上方，针头与所述血管平行，调整针头与血管的夹角，推杆与活塞连接，以带动套筒推动药液，并控制针头穿刺进入血管抽取血液，医护人员唯一要做的就是更换药液的试管。

（2）生理特征

研究发现，56%的成年人和82%的儿童有注射恐惧症。害怕打针的主要原因包括，害怕打针是人体拒绝伤害的本能反应打针作为一种外部刺激进肌体后立即会引起人们产生不舒适的感觉，从而引发一系列反应。对于孩子来说打针的体验是非常不偷快的，所以他们总是想方设法阻挠打针。医院陌生的环境激发了孩子的恐惧人们对不熟悉的事物通常会产生恐惧、害怕的心理。对于众多儿童患者，难以顺利地进行静脉采血是一个很显著的问题，难以顺利扎针或需要多次扎针导致了患者情绪焦虑，心理紧张。

同时，研究证实，人们对自动注射机的效果和安全性的接受度高于98%。固定手臂的装置，类似于血压计套袖的压脉器，以及防止患者间交叉感染的一次性无菌套筒，都是设备采用的一些安全配置，使患者的静脉更加突出，有效地缓解了患者在静脉穿刺过程中的焦虑感，极大程度上抚慰了常规静脉穿刺中有困难的患者的情绪。

（3）设计分析

使用自动化的设备的目的，是为了解决问题。20-25%的静脉抽血过程的第一针是失败的，需要第二针才能抽到血;每年有大约200万因为抽血而引起的针刺伤害的报道，还有40-75%没有报道;每年大概有17万案例因为抽好的血液標签贴错而影响诊断，造成医院维2-4亿美元的损失。自动扎针机的主要任务是使针头准确找到可扎针的静脉，能够以任意姿态进针并完成退针，它应该具有以下特点：体积不能太大，以便有很好的适应性，如果体积太大，会影响现场医疗人员的视线;机器是代替医疗人员完成扎针工作，一定要具有良好的可操作性，而且要易于操作;动作精准，扎针是一项对精准性要求很高的活动，如果动作不精准，则会影响扎针效果，给患者造成多次伤害，带来一系列不良效果，甚至威胁生命安全，所以动作精准性十分重要。

进针机构的设计，要求满足机器的针头能够以任意姿态进行进针，然后改变角度，自主进针，无需工作人员的操作，减小医生的劳动强度，保证精准度，为患者减轻痛苦。进针角度大在临床操作中，静脉穿刺实际上共有两个针眼，一个是皮肤的针眼，一个是穿破血管壁的针眼，笔者采用角度大是使用了几何学中的垂直距离小于斜面距离的原理，也就是缩短两个针眼之间的距离，距离缩短了，按同样的进针速度的话，针尖穿过两个眼的时间差就减小了，那么病人疼痛感觉的分辨率就降低了，从而减轻了疼痛。在距离不变的情况下，速度和时间是成反比的，机器进针时的速度越快，完成这项操作所用的时间就越短，时间短了也就减轻了痛觉。

产品在色彩设计中与形态和材质一样，具有很重要的作用，但人们第一眼看见产品时，色彩更能起着决定性作用，不仅如此，色彩还能影响人的情绪以及心理，因为对于人们的视觉来说，色彩是很敏感的，往往能够给人留下很深刻的印象。大型医疗产品形式的最佳选择将是作为背景的选择，产品外观主体为白色，纯白色代表清洁、纯净、无菌和明亮，非常适合医疗产品，但白色太多可能会让人无法抗拒，因此，黑白搭配，黑与白的对比鲜明又简洁，可以体现出简约、现代的感觉。

4、总结

医疗器械未来的最终方向一定是智能化，而医疗机器人则是医疗器械智能化前进的最终方向。作为一项新兴产业，智能医疗越来越受到国家和专业人士的看重。人工智能的飞速发展大大提高了医疗数据处理深度和效率，影响医疗器械产业发展的因素非常复杂，但最重要的因素来自科学技术的发展、社会的发展和政府监管法规的发展，虽然受诸多因素的影响，但从总体趋势来看，医疗器械产业有着极其广阔的发展空间。未来医用自动注射机若能得到广泛应用，不但能减少人力资源，也能让扎针过程更加安全，保护被扎针者和扎针者。

参考文献：

[1]陆颂芳，朱安平，杨子彬.药液自动注射机研制成功[J].医学研究通讯，1991，03：31-32.

基金项目：本文是2020年辽宁科技大学大学生创新创业训练计划项目的阶段性成果，项目编号：202010146385。