基于TRIZ理論的老年患者口含式霧化吸入器設計與評價

趙秀娟 劉穎

（北京市西城區平安醫院老年科，北京 100035）

霧化吸入是一種常用的臨床干預措施，霧化吸入器能夠與藥物形成微小氣溶膠，通過人體呼吸道直接吸入，到達指定的病變部位，并被人體吸收，從而提高藥物的有效性［1］。根據不同設計樣式，霧化吸入器可分為口含式和面罩式，其中口含式霧化吸入器使用方法是患者將呼吸面罩直接含入口中，再用喉嚨將霧化器吞入，隨后嘴巴緊閉，進行深呼吸，憋氣1～2s后再次呼氣，每次霧化時長為15～20min，霧化吸入過程中，藥物可直接通過口腔進入下呼吸道，快速到達病變部位［2］。國內相關研究顯示，口含式霧化吸入器已經實現了專人專用，與經鼻吸氣的面罩式霧化吸入器相比，口含式霧化吸入器采用經口吸氣，吸氣量要明顯大于經鼻吸氣量，肺內的藥物沉積量大于經鼻吸入藥物沉積量，因此，從增加肺內沉積率、減少藥物浪費的角度來說，口含式霧化吸入比面罩型霧化吸入效果好［3-5］。

老年科患者以心肺疾病患者居多，對霧化吸入治療肺部疾病、支氣管哮喘等的需求較高［6］。但老年科患者多為臥床患者，身體狀態較為虛弱，理解能力較差，且部分高齡老年患者還存在聽力障礙，且吞咽功能較差，使用目前常用的口含式霧化吸入器治療時，存在以下缺點：（1）口腔含不住霧化罩，或無法完全按照醫護人員操作指令將霧化罩含入到指定位置，易造成藥液浪費。（2）口含霧化器沒有固定支架，使用過程中需要陪護人員用手輔助操作，增加陪護人員工作量。（3）霧化過程中需進行補水時，需取下霧化罩，完成補水后重新佩戴霧化器，操作繁瑣且舒適度低。因此，部分臨床研究顯示，針對老年患者，面罩式的霧化吸入器的使用頻率高于口含式［7］。然而，面罩式霧化吸入器雖然能在一定程度上解決操作性問題，但對皮膚和鼻腔產生副作用的幾率較高，且由于患者吸入的藥量較少，也無法實現很好的治療效果［8］。

本研究基于發明問題的解決理論（Theory of Inventive Problem Solving，TRIZ），依據其物-場分析和矛盾沖突理論以及76種解［9-11］，通過對霧化吸入器的樣式、結構和功能進行分析，建立物-場分析模型，對現有口含式霧化吸入器進行改進創新。本研究的創新點在于：（1）為口含式霧化罩添加外部驅動裝置，將霧化罩置入老年患者口腔后，啟動外部驅動，支撐板可直接撐住患者口腔，醫護人員將霧化器推入至患者喉嚨部位進行吸入，無需陪護人員手持霧化裝置，在減輕工作量的同時提高了霧化效率。（2）在霧化器上增加補水裝置，霧化吸入過程中，如需進行補水操作，可直接通過儲水氣囊進行補水操作，無需取下吸入器，使霧化操作更加簡便，減少了霧化中斷次數且提高了患者舒適度。設計方案及評價結果如下。

1 基于TRIZ理論的老年口含式霧化吸入器設計

1.1 整體設計

基于TRIZ理論的老年患者口含式霧化吸入器的整體設計思路包含以下幾個方面：（1）設計的目標，實現老年患者霧化治療的高效性和舒適性；（2）設計的最優解，無需患者自行操作即可完成霧化操作，同時提高患者霧化吸入舒適度；（3）設計的障礙，解決解放患者雙手且解決口含霧化罩的口腔自動置入問題，同時提高患者的舒適度；（4）設計障礙的解決，在霧化罩外連接驅動裝置，霧化罩進入患者口腔后啟動驅動裝置，撐板自動支撐患者口腔，無需手持，同時儲水氣囊可隨時補水，患者缺水時無需摘下霧化罩進行補水操作。

基于TRIZ理論的設計流程，以基本設計流程為主要框架進行定向延伸。（1）發現問題階段，即對產品的設計進行分析，主要包括霧化器的樣式分析、具體結構分析以及需要實現的功能。（2）剖析問題階段，即對霧化器產品設計中遇到的問題進行描述、分解及排序，找出問題的主要原因。（3）解決問題階段，即對出現的問題進行定向解決，解決方式基于TRIZ理論的物-場分析理論和矛盾沖突理論，建立解決沖突的基本模型，形成初步解決方案，物-場分析模型如圖1。（4）進行設計階段，即根據初步問題解決方案對霧化器的外觀樣式、結構和功能進行設計，形成設計方案。（5）綜合評價階段，即對霧化吸入器的設計方案進行評估，確定設計方案是否實現了問題的解決。（6）完成設計階段，即確定最終設計方案，形成定稿，完成設計。

圖1 老年患者口含式霧化吸入器設計的物-場模型

1.2 樣式、結構和功能

本研究霧化吸入器的樣式為口含式，霧化氣體直接經過口腔進入，下達呼吸道。霧化吸入器的主要結構包括霧化罩1、導管2、伸縮桿3、撐板4、驅動機構5、補水裝置6、氧氣管7等。主要功能為將藥液霧化成為微小顆粒，使藥物經過霧化罩使人體以呼吸的方式進入呼吸道和肺部，達到無痛、快速的治療效果，如圖2所示。

圖2 老年患者口含式霧化吸入器結構圖

1.3 驅動裝置設計

如圖3所示，霧化罩1通過導管2與霧化器進行連接，導管2兩邊設置有伸縮桿3，伸縮桿3可帶動撐板4將患者口腔撐開，5為驅動裝置，使用霧化器時，打開患者口腔，啟動驅動裝置5，螺紋驅動桿51通過帶動伸縮桿31和32進行伸縮運動，使撐板足以撐開患者口腔，從而將霧化罩置入患者口中，啟動霧化器，開始進行霧化治療。

圖3 驅動及補水裝置圖

1.4 補水裝置設計

如圖2及圖3所示，霧化罩上加有補水裝置6，當患者需要進行補水操作時，無需將霧化罩取下，打開閥門61，通過對儲水氣囊62進行擠壓即可將水通過導管送入患者口中，能夠在為患者進行有效補水的同時進行霧化吸入，減少霧化中斷次數，同時提高患者霧化吸入的舒適度。

2 基于TRIZ理論的老年患者口含式霧化吸入器設計評價

2.1 評價指標

（1）利用可拓學優度評價法［12，13］對常規面罩式霧化吸入器a（圖4）、常規口含式的霧化吸入器b（圖5）以及老年患者口含式霧化吸入器c（圖3）的設計進行綜合評價，獲得最優設計結果。

圖4 面罩式的霧化吸入器

圖5 口含式的霧化吸入器

（2）利用臨床測試的方法對霧化吸入器a、b、c的霧化吸入時間、霧化中斷次數和霧化舒適度進行對比。除導管以上部分不同外，霧化吸入器的氣泵部分均保持一致，霧化吸入藥物劑量一致。選取基線資料無統計學差異的42例老年患者進行臨床測試，患者均簽署知情同意書。

2.2 評價所用軟件及統計方法

采用SPSS 26.0軟件進行設計的優度評價，采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）［14］確定權系數并進行關聯度及優度的計算。采用SPSS 26.0軟件進行三種霧化吸入器的霧化吸入時間、霧化中斷次數及霧化舒適率的統計學處理，其中計量資料用（均值±標準差）表示，t檢驗，計數資料用（%）表示，χ2檢驗，檢驗的有效度為0.05。

2.3 可拓學的優度評價

2.3.1 衡量指標的確定

針對霧化吸入器的3種設計，設置衡量條件集M＝｛M1，M2，M3｝，選擇操作簡易性、霧化效率和舒適度三個參數作為衡量指標，分別設置為C1、C2、C3，衡量特征元Mi＝｛Ci，Vi｝，Vi表示數量化的量值域，i＝1，2，…，n，得

2.3.2 權系數的確定

AHP是將定性和定量分析相結合的具有系統性和層次性的分析方法，是可以對難以完全定量處理的復雜系統做出決策的模型。根據各因素在老年患者霧化吸入器使用中重要性的區別，認為霧化吸入器的操作簡便性重要程度比其他兩個因素略高，以此構造判別矩陣A：

根據和積法對A的各列進行歸一化，得：

各列按行求和，得：

進行行向量歸一化，得：

根據得到的（W1，W2，…，Wn）求出權系數α＝（0.58，0.31，0.24）

2.3.3 規范關聯度及優度的計算

將操作簡易性、霧化效率和舒適度的評價量級均設置為1～5級，建立規范關聯函數Ki，Ki為離散型函數，表示為：

對三種設計進行三種衡量指標的對比，得關聯度：

根據規范關聯度計算公式［16］得三種設計a、b、c的規范關聯度分別為：

可得三種設計的擬合優度分別為：

可知：C（O3）＞C（O1）＞C（O2），由此可見，設計c即本研究所設計的老年患者口含式霧化吸入器為針對老年患者最優的設計方案。

2.4 臨床評價

2.4.1 霧化吸入時間

比較三種霧化吸入器的霧化吸入時間，結果發現，設計c的霧化吸入時間＞設計a＞設計b，c的霧化吸入時間分別與a和b比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 霧化吸入時間比較（，min）

表1 霧化吸入時間比較（，min）

注：*表示設計c與設計a比較，P＜0.05，＃表示設計c與設計b比較，P＜0.01。

2.4.2 霧化中斷次數

比較三種霧化吸入器的霧化中斷次數，結果發現，設計c的霧化中斷次數＜設計a＜設計b，c的霧化中斷次數分別與a和b比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 霧化中斷次數比較（，次）

表2 霧化中斷次數比較（，次）

注：*表示設計c與設計a比較，P＜0.01，＃表示設計c與設計b比較，P＜0.01。

2.4.3 霧化舒適度

比較三種霧化吸入器的霧化舒適度，結果發現，設計c的霧化舒適度為92.86%，高于設計a的85.71%和設計b的78.57%（P＜0.05）。

3 討論

老年患者臨床常用的霧化吸入器主要包括口含式吸入器和面罩式，但傳統口含式霧化吸入器使用較為困難，部分老年臥床患者無法手持儲液器或手持不穩定，而面罩式霧化吸入器又存在霧化吸入效率低等問題，在本文設計研究中，將傳統的口含式霧化吸入器進行改進，設計為霧化罩的導管兩側均通過伸縮桿連接一個可以將患者嘴巴撐開的撐板，霧化罩通過導管與霧化器連接，當老年患者口中含入霧化罩時，直接啟動驅動機構，通過伸縮桿的伸縮活動給撐板施加壓力將患者口部撐開，使霧化管深入患者口腔，老年患者無需進行手持操作，即可啟動霧化器完成霧化吸入治療。同時霧化罩上端設置有儲水氣囊，當患者需要進行補水時，可直接通過擠壓補水氣囊進行補水，而不耽誤霧化治療的進行。

對本設計進行可拓學的優度評價發現，本研究所設計的老年患者口含式霧化吸入器的擬合優度為0.85，明顯高于常規口含式霧化吸入器b的0.66和面罩式霧化吸入器a的0.75，由此顯示了本研究所設計的老年患者口含式霧化吸入器為針對老年患者最優的設計方案。在進行綜合設計評價的基礎上進行臨床測評，發現本研究所設計的老年患者口含式霧化吸入器的霧化中斷次數低于設計a和設計b，而霧化吸入時間和霧化舒適率則高于設計a和設計b，差異均具有統計學意義（P＜0.05），由此證明了本設計方案在臨床應用的優勢。林文風等［15］進行一種霧化吸入器固定支架的設計，對霧化吸入器起到固定作用，發現可減少霧化中斷次數，延長霧化時間，提高患者的霧化舒適度，與該設計比較，本研究在該種方案的基礎上進行了口腔驅動裝置和補水裝置的設計，霧化中斷次數更低，使用的舒適度更高。但本設計評價方面還存在一些問題，在性能測評上需采取更多的老年患者參與臨床試驗，且后期需根據不同病情程度的患者進行分類評價，以提高評價的有效性。

綜上所述，本研究設計一種針對老年患者的口含式霧化吸入器，無需手持且具有驅動裝置，具有補水裝置，可同時進行霧化操作和補水操作，設計方案的優度評價較高，且能夠提高霧化吸入時間和霧化的舒適度，同時減少霧化中斷次數，具有臨床應用價值。