浅析静脉瓣仿生技术在输液装置上的应用

郜路明 梁晋 马宝峰 太原学院 （山西 太原 030000）

内容提要： 静脉输液是现今最常用的医疗治疗手段，保障输液疗效和安全是一项重要任务。简要概括国内外静脉输液现状以及存在的安全隐患，分别从人体内静脉瓣生理作用、静脉瓣式输液管仿生设计两方面分析，总结并展望静脉瓣式输液管仿生设计在静脉输液领域的应用前景。结果显示，依托仿生静脉瓣阻流原理设计一种成本低廉且能有效防止血液逆流的一次性输液装置。

静脉输液技术真正运用临床至今只有百余年的历史，因其方法直接简单、见效快，已成为当今临床最常用的技术手段之一。静脉输液过程中，若输液管内药液流空，患者血液回流输液管内，则会对患者造成严重伤害。目前，对血液防止回流的能力还处于较低水平，本文依托静脉瓣阻流原理设计仿生静脉瓣输液管部件与输液软管连接，研究防止血液回流情况，以利于缓解医护工作压力以及保障患者的安全，且此装置构造简单，经济投入低，利用价值极高[1]。

1.研究现状

1.1 静脉注射现状

1.1.1 广泛使用的一次性输液管

一次性输液器是医院里面一种最常见的医疗耗材之一，一般由静脉针或注射针、针头护帽、输液软管、药液过滤器、流速调节器、滴壶、瓶塞穿刺器、空气过滤器等8个部分连接组成。其工作原理是在大气压力作用下，瓶内液体顺着较细的输液软管流入滴斗，当滴斗的水柱压力大于静脉压时，瓶内的液体顺着软管流入静脉。与一次性使用静脉输液针配套使用，主要用于临床重力式输液。如图1所示。

图1 .一次性输液器

1.1.2 国内与国外发达国家静脉注射现状对比

国外发达国家静脉注射技术成型早，表现更加成熟，国内外静脉注射发展现状也有较大差异，国内与发达国家静脉注射现状对比见表1[2]。

表1 .国内与国外发达国家静脉注射现状对比

目前，国外发达国家静脉注射机构以美国静脉输液协会为例，国内的静脉注射机构是静脉注射委员会。相比之下，国外发达国家对于操作者的要求比较严格，要求护士必须戴手套，在国内进行静脉注射的护士较少戴手套；其次，国外发达国家在整个治疗过程中更为关注的是保护患者和医务人员，而在国内限于社会经济发展阶段，比较注重经济性，安全质量意识仍有待提高；在对于注射器的选择方面，国外发达国家医护人员会更有针对性地选择输液工具，国内较少会进行针对性选择[3]。

1.1.3 静脉注射所面临的问题

静脉输液是现今临床最常用的技术手段之一，同时一次性输液管的使用量不断增长。在临床输液过程中由于各种原因会出现输液管内压力变小的情况，导致静脉血液回流到输液管内，从而导致医疗事故的发生，危及患者生命安全，但是广泛使用的一次性输液管并不具备防止血液倒流的功能。

1.2 输液时血液倒流原因分析

1.2.1 护士因素

护士缺乏主动巡视意识。静脉输液全程需要医护人员监护，及时巡视查看，询问患者情况，静脉输液巡视不及时会使患者血液倒流的风险大大增加。而静脉输液巡视不及时的主要原因之一是护士因素，而其主导因素是缺乏主动巡视意识。其原因包括一些护士从事护理工作思想相对不稳定，对自己的期望不高；对于患者可能发生的风险认知与反应能力相对较低，且无法对输液瓶内时间进行大概的把握和预测，进而不能有效避免事故的发生[4]。

护士物质待遇低，心理不平衡。大多数医院科室的护士是低年资护士，相对低下的薪资待遇与追求经济独立和现实需求的矛盾使得部分护理人员工作态度消极，缺乏对患者的主动陪护意识。存在不愿对患者进行高质量的护理及对静脉输液的全过程缺少足够关注的问题。

1.2.2 科室人力资源不足

正常医院每天输液人数达到几百甚至几千余人次，且大多数医院没有完整的输液体系，输液组数少，每组输液量少（以100mL/瓶多见）。科室人力不足，无法保证在上午7:00～10:00，夜间19:00～23:00这段输液高峰时段有足够的护士能够在合适的时间到床旁巡视，加取液体，询问患者信息，从而大大增加血液倒流现象发生的风险。

1.2.3 科内缺乏协作性

科内缺乏协作性也是血液倒流时有发生的一个重要原因。科室内医生与护士之间如果没有进行及时有效的对接，就会导致各小组之间、各成员之间合作感较弱，无朝气蓬勃、团结协作的科室氛围，进而不能够保证对患者提供高质量的服务。

1.2.4 输液操作技术差，操作欠规范

实习期的护士相对其他护士来说操作技能较差，需要在医院进行一段时间的学习，才能增强其专业技能；另外，部分低年资护士可能对于薪资不满，也会造成类似的情况，对患者输液事项不够关注，或输液穿刺用时长，导致巡视液体时间压缩，无法保证患者能够顺利地进行治疗。

1.2.5 患者及陪护因素

患者及家属方面对于血液倒流也是一个不可忽视的因素。患者或者家属提前呼叫液体和自行加快输液滴数，从而使得输液时间大大缩短。有些患者或陪护为了能尽快完成治疗，私自加快液滴速度，导致护士无法对时间进行及时有效的把控，可能在护士赶来时液体早已输完，而患者有时也会因为忘记自己私自加快液滴速率从而导致危险的发生[5]。

2.人体静脉瓣原理

2.1 静脉瓣的结构

静脉管壁的内膜皱襞，形似半月状的小袋称静脉瓣，静脉瓣瓣膜为两个半月形薄片，彼此相对，根部与内膜相连，其游离缘朝向血流方向。瓣膜由内膜凸入管腔褶叠而成，中心为含弹性纤维的结缔组织，表面覆以内皮，这是静脉中最独特且最重要的结构。

静脉瓣属静脉壁结构上的特点，静脉瓣是静脉管内壁上的一种结构，是内膜折叠而形成半月形的皱襞，薄而柔软，凸侧缘附着于管壁，凹缘向心方向游离。大多成对排列，在一些较小的静脉管内偶尔会有单瓣存在。

静脉瓣存在于一般中等静脉，分布很不平衡。静脉瓣在人体静脉中的分布与影响静脉血液回流的因素有关，血液回流越困难的部位，静脉瓣越是发达。例如受重力影响较大的四肢中静脉瓣的结构就很多，尤其是下肢，下肢静脉瓣多于上肢，中等口径的静脉中静脉瓣很多。而小静脉和大静脉干内很少有静脉瓣瓣。一般情况下，在2mm以下和大静脉干以及头颈部的静脉均无静脉瓣。静脉瓣结构如图2所示。左半部分为静脉瓣打开瞬间，当有血液从下向上流入的时候，静脉瓣借助血液的力会处于打开状态，让血液正常流过；右半部分为静脉瓣闭合瞬间，当血液从上向下逆向流入的时候，静脉瓣会处于闭合状态，进一步的阻止血液逆流[6]。

图2 .静脉瓣结构示意图

2.2 静脉瓣的作用

静脉与相应的动脉比较，静脉的管径大、管壁薄、弹性小，并有由内皮向腔内形成的静脉瓣。静脉比动脉的变异大，甚至同一条静脉的不同区段往往也有较大差异。静脉瓣作为静脉中最独特且最重要的结构，有防止血液逆流及促进血液返回心脏的重要作用。

静脉的功能是将全身各部的血液导回心脏。静脉瓣膜的主要作用就是使静脉血单向向心脏方向回流，也就是起单向阀门的作用。如果因某种原因，瓣膜失去了单向阀门的作用，血液就会倒流，使静脉血不能顺利向心脏方向流动，就会导致静脉倒流性疾病。

如果人体无静脉瓣或者静脉中静脉瓣受损伤，容易发生静脉曲张、静脉炎症等静脉疾病，静脉炎症常并发血栓形成。因受伤或感染引起，或原因不明，随后导致血栓形成；也有血栓形成之后出现炎症。静脉瓣作用如图2所示[7]。

3.静脉瓣仿生技术在输液装置中的应用

3.1 静脉瓣的仿生

静脉瓣仿生输液管在大体结构上与一次性输液器结构相似，只不过在一次性输液器基础上增加类似于静脉瓣式的一个小瓣膜，使其达到防止血液倒流的作用。

其具体工作事项如下：①当静脉输液时，液滴经过静脉瓣结构时，静脉瓣结构阻流瓣膜打开，使液滴通过。见图3、图4。②当液滴注射完毕没有及时终止输液或者发生皮下穿针现象，导致血液倒流进入输液管内，仿生静脉瓣阻流结构就会闭合，阻止血液进一步倒流。见图5、图6[8]。

图3 .液滴经过阻流装置

图4 .阻流装置打开

图5 .血液回流至阻流装置

图6 .阻流装置闭合

3.2 静脉瓣阻流效果分析

流体通过管道时，其流体阻力损失以阻流静脉瓣前后的流体压力Δp表示，对于血液这种黏性流态的液体见公式（1）。

式中，Δp——被测阀门的压力损失（Pa）；ζ——阀门的流阻系数；ρ——流体密度（kg/mm）；u——流体在管道内的平均流速（mm/s）。

输液管的流阻系数ζ取决于输液管产品的尺寸、结构以及内腔形状等。可以认为，输液管内的压力损失约等于输液管各个元件压力损失的总和，见公式（2）。

4.静脉瓣防倒流输液管的应用前景

4.1 应用前景

普通输液器在临床使用中会遇到多种原因导致的血液回流情况。血液回流会带来多种影响：回流容易堵塞针头，使药液滞停，很难起到治疗作用，危险的可能会危及患者的生命安全。运用新型输液器时，当遇到血液回流情况时，静脉瓣此时可发挥作用，减少危险的发生，同时也可以缓解医务人员不足的局面，大大提高医院工作效率，在未来的推广性很强。其对象群体庞大，且结构原理简单，可批量生产，成本几乎与现有输液器相差无几，在生产过程中，只需在原有输液器生产环节中加上一个静脉瓣仿生阻流结构即可完成[9]。

4.2 发展战略

4.2.1 目标市场战略

①理论上，静脉瓣式防倒流输液管装置可应用于全国各大中小医疗机构，其操作简单，无需专业人士进行。②医院规模越大收入就越高，基础建设就越完善，购买力就越强，就越有可能大批量购买。同时，较大的医疗机构门诊输液室对于看护人员的需求量就越大，对于新型静脉瓣式防倒流输液管的需求更加迫切。③经济越发达的地区，医疗机构越先进，患者数量就越多，需求以及购买力就越强，因此可以将东部以及中部等经济发达地区作为防倒流输液管的重点市场拓展区域，对于西部地区进行适当的拓展和引用。④可以尽量选择价格敏感度低的医院，因为一般购买力强的大医院，价格敏感度比较低；相反，小医院则可能在一个价格线上犹豫，因此应将市场主要迈向较大较完善的医疗机构。⑤基于以上情况，可以将重点区域规划在自己的售后能力能覆盖的区域，以便对于出现的紧急问题能够及时地进行处理，防止以外的发生。此外，对于一些偏远医院，可以培训一些特殊医护人员并设立售后服务点，对于医院需求进行及时的回应。

4.2.2 促销组合策略

①在医疗期刊上进行适当的广告投入，让更多的人及时了解到新型输液装置。②编制销售路径，对销售人员进行规范化的拜访培训以及沟通技巧的培训，增加销售技能。③对客户进行分层次分类管理，使营销资源主要集中大型客户上；完善客户信息，充分利用已有的网络工具，保持与客户的联系，增加彼此的信任。④销售促进方案要充分考虑产品的特点和医院的特点，起到应有的作用。

5.小结

当前时代，患者对自身保护意识越来越强，对医院服务质量以及护士医生的服务态度的要求越来越高。静脉输液是治疗中最常见的治疗手段之一，因此对于静脉输液的安全性要求越来越高。为了避免空气进入血管，给患者增加恐慌和风险，可将静脉瓣仿生应用于输液管道内，倘若有效利用本设备，可降低输液过程中的空气进入血液、鼓包、回血、未及时拔针等会发生的输液风险，同时大大减轻患者家属的陪护负担，使医护人员更加高效地利用自己的时间，使患者得到更加优质的服务。