提高注射泵注射量的设计与研发

提高注射泵注射量的设计与研发

王桑杨阳迪力努尔

（伊犁州计量检定所新疆伊犁835000）

摘要：微量注射泵/输液泵是将药液精确、微量、均匀、持续地泵入体内，操作便捷、定时、定量，根据病情需要可随时调整药物浓度、速度，使药物在体内能保持有效血药浓度，运用微量泵抢救危重患者，能减轻护士工作量，提高工作效率，准确、安全、有效地配合医生抢救。但是在临床使用中我们发现注射泵的精度为大致在±3%左右最大注射液体量为60ml。而输液泵的精度远远比不过注射泵但其输液量远超注射泵，输液泵在使用过程中对输液器有很大要求而且存在稳定性、安全性等问题。在这种情况下设计出一款保证精度、安全的同时提高液体量的仪器就显得尤其重要。

关键词：注射泵；输液泵；精度；液体量

引言

随着科技的发展，越来越多的领域需要对流体的流量或流速进行精确控制，医疗保健领域中药液的流量与流速有时也要精确控制。静脉输液是一种最常用的临床治疗方法，是护理专业的一项常用给药治疗技术。临床上输液过快，可能会导致中毒，更严重时会导致水肿和心力衰竭。输液过慢则可能发生药量不够或无谓地延长输液时间，使治疗受影响并给患者和护理工作增加不必要的负担。由于该类仪器使用频繁﹑使用时间长，对医护人员培训的不到位，且有不同程度的碰撞等情况，为医疗安全埋下隐患，因此做好注射泵和输液泵的性能参数，确保其质量可靠﹑性能稳定是我们设计研发重中之重。2010年6月10日国家质检总局发布了JJF1259-2010《医用注射泵和输液泵校准规范》，设计出来的产品得到质监局的技术支持也很有必要。。

一、注射泵的原理

工作时，单片机系统发出控制脉冲使步进电机旋转，而步进电机带动丝杆将旋转运动变成直线运动，推动注射器的活塞进行注射输液，实现高精度，平稳无脉动的液体传输。注射速度可由操作人员通过键盘操作进行设定。注射泵启动后，CPU借助于D/A转换提供电机驱动电压。电机旋转检测电路为一组光电耦合电路，通过电机的旋转产生脉冲信号，这一脉冲信号反馈到CPU，CPU根据这一反馈控制电机电压，以便获得设定的转速。

二、医用输液泵的系统结构和工作原理

1.输液泵系统主要由微机系统、泵装置、监测装置、报警装置和输入及显示装置组成。

2.输液泵系统

微机系统是整个系统的“大脑”，对整个系统进行智能控制和管理，并对检测信号进行处理，一般采用单片机系统。如输液泵采用的是高度集成的32位ARMCPU系统对输液过程实施全面控制，且采用双CPU工作，确保了系统的安全。

泵装置是整个系统的“心脏”，是输送液体的动力源医用输液泵一般采用的是指状蠕动泵作为动力源。指状蠕动泵是利用滚轮转动，使输液泵管路一定部位受到挤压，产生蠕动，从而推动液体向前流动。指状蠕动泵具有体积小，重量轻，定量准确及输液管装卸方便等特点，使用最为广泛。这种泵有一根凸轮轴，凸轮轴上有多个凸轮，这些凸轮的运动规律相差一定的角度，每个凸轮与一个指状滑块相连。

工作时，由步进电机带动凸轮轴转动，使滑块按照一定顺序和运动规律上下往复运动，像波一样依次挤压静脉输液管，使输液管中的液体以一定的速度定向流动。指状蠕动泵比较精确，可大范围控制输液总量和输液速度；当“手指”的数目超过8个时（一般为12个），泵的线性度良好，输液时不易产生脉动，使输液泵具有安全性和稳定性监测装置主要有多种传感器组成，输液泵配有红外滴数传感器、压力式传感器和超声波气泡传感器等，它们分别用于液体流速和流量、堵塞压力及漏液和气泡的检测。

报警系统是传感器感应到的信号经微机处理后，得出报警控制信号，再由报警装置响应，引起人们的注意，同时进行正确的处理。具有光电报警和声音报警功能，对输液过程中出现断电、泵门未关、低温、输液完成、电池欠压、管路阻塞和管路中出现气泡等异常情况进行报警。输入及显示装置的输入部分负责设定输液的各个参数，如输液量和输液速度等。显示部分负责显示各参数和当前的工作状态等。

三、本文的设计如果达成势必取代原有的输液泵的作用以下对比注射泵输液泵的区别

首先，输液泵一般称作容量泵，主要目的是替代传统的重力式吊瓶输液，达到更加精准和更加安全给药的目的。注射泵也称作微量输液泵，从名称上就可以大概看出，注射泵主要目的是对容量式输液泵在微量给药方面的一个补充。因为，微量输液泵（也即是注射泵）在小剂量给药时相对于一般的容量输液泵来说精度更高一些。

第二，相对于注射泵来说，输液泵的优势在于：容量更大、流速范围更宽、液体类型限制更少、耗材更便宜、药物浓度低刺激性更小、更容易做到跑针报警和输液加温等功能。

第三，相对于输液泵来说，注射泵的优势在于：小容量给药时精度更高、配药容量更灵活、更容易解决台式放置、流速脉动更小些等。

由此可以看出，输液泵和注射泵没有本质区别，完全称得上姊妹泵。临床究竟该选用输液泵还是注射泵，一般应考虑以下一些因素：

（1）一般心血管科和麻醉科使用注射泵的数量多于输液泵。

（2）妇产科、儿科/新生儿科、急救科、重症科、肿瘤科、烧伤科一般输液泵更实用。

（3）输血、输营养液、大量补充体液和电解质的场合只有输液泵能够胜任。

（4）一般的中小医院、普通科室采用输液泵耗材更容易管理。

第四，美国人的医疗保障很好，输液泵都用专用管，能够长时间保证精度，几乎能满足所有静脉给药的需要，因此，注射泵容量小、药液浓度太高等不足之处就显现出来了，注射泵的使用量远小于输液泵；我们国家还很穷，医保水平还很低，专用耗材不能进医保，需要患者自费，绝大部分患者用不起。而大部分输液泵在匹配廉价的PVC耗材时都不能保证长时间持续输液精度，因此，在必须保证长时间输液精度的时候使用注射泵代替，这也是为什么我们国家不断出现注射泵厂家争相生产六通道、八通道注射泵的独特现象的原因所在。

第五，新近发展起来的耗材受控型输液泵，体积可以很小巧。既满足了一般输液泵的优势，同时还能保证小流量下的给药精度，除了全凭静脉麻醉之外，它完全可以替代注射泵。

因此输液泵的普及使用是发展趋势，但是临床中由于泵自身质量问题（异常的报警）、对输液器的要求、自身精度、缺乏对日常设备的维护，使得输液泵在质量检测中不合格的概率远大于注射泵。设计出一款精确度高、液体量大、稳定性强的仪器显得尤为必要。

四、设计方法及功能

1设计思路.

在注射泵精确度高输液量少的情况下，从原有的注射泵加上一个三通及两个空气报警检测器和两个阀门（如有空气报警应及时卡住输液管）。设计出的注射泵应改进有正、反向电机旋转能力实现自动匀速向前注射及1200ml/h快速回拉能力。三通的一端连接输液瓶，一端连接病人即可实现增加输液量的功能。

2.设计方法

2.1三通按下图连接吊瓶和注射器，注意患者先不连接。将输液管路空气排空后安装在1号2号空气检测器和阀门上，（备注1号2号设备加装在注射泵上）

2.2设置需要的输液量及流速启动程序注射器自动吸收液体和注射液体。

举例如下：

50ml注射器推空安装在注射泵上，程序启动时拉杆回拉此时2号阀门默认关闭，1号阀门打开。当拉杆向前推动注射器时1号阀门默认关闭。2号阀门打开。

举例：设置150ml的注射液体量，流速为50ml/h。注射器自动以1200ml/h的速度吸收吊瓶内的液体直至量程的50ml液体达到后停止回拉，然后以50ml/h流速注射，当液体量接近完成程序重复上诉功能。来回吸收三次液体完成任务。整个过程中空气检测器如果检测到管路有空气及时报警注射泵停止运行阀门紧闭。等待操作人员手动排空气。（仪器质量保证良好，一般管路不存在空气）

3.设计目的

设计出来的泵应完全自动化、稳定性、准确性良好。减少医护人员的工作量，提高病人的治疗效果，避免医疗器械引发的事故。

五、总结

输液泵作为一种常用的输液设备，一旦出现使用方法错误、护理不当、仪器故障等问题，均可能引发医疗事故。此次设计是以医疗质量安全的角度出发，让每一位患者都可以得到安全的救治，让每一台仪器都可以发挥其应有的效用。