蠕動驅動雙向全能型配藥裝置

何中天

研究背景

我的媽媽是一名在靜脈藥物配置中心工作的護士。很多患者需要通過靜脈輸液進行治療，因此媽媽和護士阿姨們每天都要配置幾千袋的靜脈滴注藥液。于是我就想，能否發明、制作一套配藥裝置幫助媽媽和護士阿姨們減輕負擔呢？

傳統的靜脈滴注藥液配置方法，除了醫務人員反復操作容易造成手部、肩部的肌肉、關節勞損，還存在以下弊端。

◇藥物浪費。由于注射器只能抽取較少量液體，盛裝粉針劑的藥瓶內部空間也很小，每次只能注入較少的液體去溶解藥粉，高濃度的藥液即使在藥瓶和注射器內殘留很少（0.2～0.3mL）也會造成患者用藥劑量的不足和藥物的浪費。

◇藥劑污染。由于配藥過程中注射器針頭暴露在空氣中反復插拔，并穿刺藥瓶、輸液瓶或輸液袋瓶塞，加之還有可能注入空氣，藥液被污染機會加大。

◇危害健康。同樣由于注射器針頭重復操作，許多揮發性的藥劑不斷散布在操作間的空氣中。“是藥三分毒”，尤其是化療藥物，將會嚴重危害媽媽和護士阿姨們的身體健康。

◇速度較慢。如果需要向輸液瓶或輸液袋中配置多支或多種藥品，那么這個過程就需重復進行。如果藥粉溶解速度較慢，則配藥時間還將延長。

研究過程

驅動動力的選擇

說到驅動液體，很自然想到了泵。但普通的泵都存在2個問題：靜脈輸入的藥液要求無菌，但泵腔內無菌消毒非常困難；配置不同藥物，還不能使用同一泵體，以防藥物混淆。因此必須用特殊的泵作為動力源。最終我找到一種叫蠕動泵的產品。蠕動泵通過對泵的彈性輸送軟管交替進行擠壓和釋放來泵送液體流動。蠕動泵有一系列優點：流體只接觸軟管，不接觸泵體，因而無污染；密封性好，具有良好的自吸能力，可空轉，可防止回流；運行時產生周期性脈沖流。這些特點正是我需要的。

泵頭的選擇

為了提高泵的液體轉送精度，常見的蠕動泵都使用了價格較高的步進電機及控制器，因而價格多在千元以上。而我的配藥裝置對單位時間的流量精度要求并不高，改裝價格便宜的直流電機及控制器也能達到設計要求。因此我只花180元買了一個泵頭，而且為提高軟管內流速和脈沖強度，我自己動手將原來的6轉子泵頭改裝成3轉子。

電動機的選擇。

泵頭接口對直流電動機匹配要求是：D軸、軸徑φ5和轉速2000rpm。網上找不到同時滿足這3個條件的電動機。最終只好買回滿足后2項條件的圓軸電機，然后用銼刀把圓軸銼成D軸，組裝起來（如圖1所示）。連接上18元的24V直流電機調速控制器通電測試，最大流量競達到400 mL/mm。

回路的選擇

驅動的問題解決了，接下來嘗試用多根兩頭帶穿刺針的連接管將藥瓶或安瓿與輸液瓶或輸液袋連接起來，通過驗證模型（如圖2所示）測試適應各種藥劑的可行性。最終，選出較成功的粉針劑藥瓶回路和水針劑安瓿回路方案。

粉針劑藥瓶回路是通過蠕動泵U，將粉針劑藥瓶B中的藥粉溶解并輸送到輸液瓶或輸液袋A中（如圖3所示）。粉針劑藥瓶B可以是單只瓶，也可以是多只瓶。

水針劑安瓿回路則通過蠕動泵U，將水針劑安瓿B中的藥液抽取并輸送到輸液瓶或輸液袋A中（如圖4所示）。穿刺針a端口接近瓶塞，b端口接近安瓿底部。

雙向流動設計

我按照以上方案進行了測試，測試基本成功，但也發現，配置粉針劑藥瓶藥粉時，無論蠕動泵何時停止工作，藥瓶B中總殘留著部分溶解液，會造成患者藥物劑量的不足和藥物的浪費；配置水針劑安瓿藥液時，因輸液瓶或輸液袋A中氣體壓強過大而無法再輸入溶解液。

經過反復的分析、調試，終于發現可以通過手動控制直流電機調速控制器的正反轉開關，使蠕動泵u及整個回路反轉的方法解決這些難題。

對于粉針劑藥瓶，待粉針劑藥瓶B中的藥粉充分溶解后，停止蠕動泵U。反轉直流電機使蠕動泵u按逆時針轉動，液體從U1端進入泵體軟管并從u2端輸出。粉針劑藥瓶B中殘留溶液最終通過a2進入輸液瓶或輸液袋A。

對于水針劑安瓿，則從安瓿B中取出b，反轉直流電機，使蠕動泵u按順時針轉動，使輸液瓶或輸液袋A中空氣形成負壓。再將b放回安瓿B中，反轉直流電機，使蠕動泵u按逆時針轉動，抽凈藥液。

創新點與改進方向

本科技創新項目的主要創新點在于：蠕動驅動雙向全能型配藥裝置能適應不同的藥瓶、安瓿及輸液瓶、輸液袋，通過蠕動驅動、封閉回路、高速脈沖等方式提高了工作效率，減輕了醫務人員工作強度，是一套能減少藥物浪費、簡化配藥過程、降低藥物污染和被污染幾率的配藥裝置。

蠕動驅動雙向全能型配藥裝置也存在著一些不足，在今后實際應用中還需要完善的方面有以下幾點。

◇盡管該裝置減輕了醫務人員工作強度，但還是有許多操作需要使用手動，如插拔穿刺針、整理連接管、調整藥瓶角度等。為進一步提高工作效率，可考慮將直流電機調速控制器的正反轉開關由手動式控制改進為腳踏式控制。

◇使用該裝置時，需要穿刺針a1端口接近瓶塞，而a2端口必須插入液面以下，這對于自然放置的輸液袋較難做到。因此，實際使用中，最好配備相應的輸液袋支架或掛鉤。

◇少數容積較小或瓶內氣體體積較少的輸液瓶通過反轉直流電機形成的空氣負壓較小，可能無法抽盡藥瓶或安瓿中的藥液。遇到這種情況，可在輸液瓶蓋上插入無菌的穿刺針或針頭，使其端口接近瓶塞并確保不在液面以下即可。