一次性医用无菌注射器的塑料部件设计与人机工程学

一次性医用无菌注射器的塑料部件设计与人机工程学

吴晓卫

身份证号：320283198901020571

摘要：一次性医用无菌注射器是现代医疗的重要组成部分，它的设计与使用对医疗安全及病人健康有直接影响。强调注射器对于防止交叉感染，保证医疗操作准确性，满足多样化医疗需求等至关重要的作用。本文对注射器塑料部件进行详细论述，主要从材质选择、结构设计及人机交互设计等方面进行阐述，保证其生物相容性，操作便利性与人体工程学相契合。通过上述设计，本实用新型一次性医用无菌注射器在提高医疗操作安全性及效率的同时，也给病人带来更舒适、更安全的医疗体验。

关键词：一次性医用无菌注射器；交叉感染预防；人机工程学；塑料部件设计

引言

一次性医用无菌注射器作为医疗领域中不可缺少的一种工具，对防止交叉感染，保证医疗操作准确和满足多样化医疗需求起到关键作用。随着医疗技术的不断发展及病人安全意识的不断增强，人们对注射器设计及性能的要求也越来越高。能给广大医疗工作者在给病人带来更加舒适使用体验的同时，也能提供更加安全有效的医疗工具。

1.一次性医用无菌注射器的重要性

1.1预防交叉感染

1.1.1避免病原体重复传播

采用一次性注射器可有效地避免病原体反复传播于不同病人之间。常规多次用注射器有清洁、消毒不完全的危险，病原体会留在注射器内，造成下次病人感染。一次性无菌注射器的设计确保了每位患者都能使用全新且无菌的注射器，这大大减少了病原体的遗留和扩散，从而显著降低了交叉感染的风险。特别是传染病发病率高的医院和诊所，使用一次性注射器更为重要。

1.1.2 病毒在患者间的传染

不同病人间的病毒传染，是严重的公共卫生问题。一次性医用无菌注射器的应用，可极大地降低这一风险。病毒可在血液及体液中传播，注射器是其中一种潜在传播媒介。常规多次用注射器甚至消毒处理都不能彻底消除病毒残留危险。每使用一次，注射器马上报废，从源头上消除病毒在病人之间扩散的可能。在处理诸如乙型肝炎，艾滋病等经血液传播病毒性疾病方面，一次性注射器起着至关重要的防护作用，保证医疗操作安全有效，避免医疗过程病毒传播。

1.2确保医疗操作的准确性

1.2.1 控制药液剂量的作用

常规注射器由于重复使用，精确度有时会降低，影响药物剂量准确性。且一次性注射器精密设计，可保证每一次注射用量准确，达到理想治疗效果。尤其对于某些需严格控制用量的治疗，例如糖尿病患者胰岛素注射等，药物用量的细微差别均会影响疗效，甚至威胁生命。本实用新型采用一次性注射器可避免注射器精度降低而造成剂量误差，保证每次注射均可获得理想治疗效果，促进医疗操作准确安全。

1.2.2 药液注射速度的稳定性

一次性医用无菌注射器可提供更稳定的注射速度以保证药物均匀进入病人身体。传统注射器重复使用后可能发生活塞松动或阻力改变而使注射速度失稳。一次性注射器的设计非常精细，可以确保注射的速度始终保持一致，这样可以保证药物在适当的时机被人体完全吸收。稳定注射速度对某些需缓慢注射药物特别重要，例如一些化疗药物、抗生素等。采用一次性注射器既能改善疗效，又能降低病人不适及可能带来医疗风险。

1.3满足多样化的医疗需求

1.3.2 不同医疗场景的要求

一次性医用无菌注射器可以满足各种医疗场景多样化需求。无论是在急诊室、手术室还是门诊这些不同的医疗场所，注射器的使用频次和标准都存在差异。急诊室在紧急情况下要求注射工具迅速方便，手术室强调在无菌的环境中进行精确的手术操作。为了满足众多患者的需求，门诊需要一个既高效又可靠的注射器。提供的一次性注射器设计合理、工作稳定，能满足上述多样化需求并提供有效安全医疗服务。既简化医疗操作流程又改善医疗服务质量，保证不同情景下操作标准化及安全性。

1.3.3 特殊患者群体的需求

特殊患者群体对于注射器的需求较多。儿童、老年人和免疫系统受损患者这类人群抗感染能力弱，更加需要无菌安全注射器。一次性医用无菌注射器可提供这一保证，降低了感染危险，对糖尿病患者这样一个需长期用药的人群来说，准确的剂量控制及平稳的注射速度也显得十分重要。一次性注射器既可以满足上述特殊需要，又可以通过不同规格针头、注射器体积等个性化设计带来更加舒适的体验。这些特性使一次性注射器在特殊患者群体中成为必不可少的医疗工具并有效地保证了其身体健康及治疗效果。

2.一次性医用无菌注射器的塑料部件设计

2.1塑料材质的选择

2.1.1 塑料材质的性能对比

选用一次性医用无菌注射器塑料材质需要考虑机械强度、透明度、耐化学性和可加工性等诸多因素。聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）和聚氯乙烯（PVC）被广泛认为是几种常见的塑料材料。PP机械强度优异、耐化学腐蚀能力强、经济实惠，在注射器筒身上得到了广泛应用。PE柔韧性、耐冲击性能都比较好，但是透明度不高，一般用于制造注射器盖子、推杆部件等。PC具有高透明度和良好的机械强度，特别适用于需要高透明度和高强度的应用场景，尽管这样做的成本相对较高。PVC由于其出色的透明性和可塑性，在某些特定用途的注射器中得到了广泛应用，但在其制造过程中使用的增塑剂可能会导致生物相容性的问题。

2.1.2 材质的生物相容性

PP由于其化学稳定性好、低毒性等优点被公认为生物相容性好而在医疗器械中得到广泛应用。PE还以惰性、低致敏性等特点而被医疗领域所接受。尽管PC具备出色的机械特性和高透明度，但在高温环境下，它可能会释放出双酚A（BPA），这可能导致对其安全性的担忧。PVC因需加入增塑剂而具有较复杂的生物相容性，尽管现代无毒增塑剂在应用过程中已经显著降低了它可能带来的危险，但是仍然要慎重选择与测试。

2.2结构设计

2.2.1 注射器筒身的形状设计

注射器筒身形状的设计，直接关系到使用的方便性及生产成本。为保证药液计量准确，要求筒身内壁平整、透明以清楚地观察液面刻度。流线型设计可降低药液残留和药物利用率。筒身直径及长度既要符合人体工程学方便单手握持及操作，又要满足各种容量要求，例如1ml,5ml,10ml规格。在筒身设计时需要考虑到与针头、推杆无缝配合，才能保证注射时安全、平稳。

2.2.2 推杆的连接结构优化

传统推杆设计以单纯摩擦力连接为主，尽管制造成本较低，但是高频率运行时易发生松动或卡顿。为增加推杆稳定性，可使用卡扣式或者螺纹式连接结构进行连接，可提供更加可靠的连接强度以保证注射时推杆呈线性运动。需要对推杆和筒身之间配合间隙进行优化，以免由于间隙太大而造成药液泄漏或者由于间隙太小而造成推杆难以运行。

2.3人机交互设计

2.3.1人体工程学的握持设计

人体工程学设计确保医务人员操作舒适准确。握持部分要设计成与手指自然弯曲一致，表面要加入合适的防滑纹理以防手指滑落。注射器握持区域要有适度的粗细与宽窄，这样可以方便地握持不同尺寸的手掌而不会感到劳累通过对握持及注射动作的仿真，可进一步对握持部位形状及大小进行优化，保证注射器在各种工况下稳定舒适地工作。

2.3.2 操作部件的反馈设计

注射器操作部件的设计，需要考虑使用者操作时触觉，视觉等方面反馈。推杆行程设计要有明显阶段感，使使用者对每步作业都有明显感受。推杆端部可设计有微小阻力反馈以暗示使用者已完成注射过程。注射器刻度设计要求清晰易读，使用高对比度刻度线并进行数字标注以保证各种光线下剂量信息均可精确读出。

如表1所示

表1：一次性医用无菌注射器塑料部件设计参数表

3.一次性医用无菌注射器的人机工程学

3.1人体生理特征的适配

3.1.1 手部尺寸的外形设计

医用无菌注射器在设计时一定要兼顾不同医务人员手的大小，保证使用时操作方便。手的大小不同可能对注射器握持及操作舒适度产生影响，故注射器外形设计需考虑男、女医务人员手的不同。分析手部尺寸数据可判断注射器握持部应有合适的长、宽，这样不仅可避免手部疲劳过大，还可保证手指灵活操纵活塞。注射器表面要使用防滑材料提供较好抓握力降低滑动风险。

3.1.2 手指关节灵活度操作

注射器在设计时既要考虑手的大小，又要注意手指关节灵活程度。手指关节是否灵活，直接关系到医务人员对注射器操作的精确度与速度。注射器活塞设计时应考虑手指自然弯曲与伸展的幅度，以便医务人员操作时能方便推或拉活塞。尤其当注射速度及用量需准确控制时，活塞所受阻力要适度，既不能太大也不能太小。注射器上按钮或者推柄要按照手指操作习惯设计以符合人体工程学原理并降低手部肌肉疲劳。

3.2操作的便利性

3.2.1 减少药液抽取的设计

注射器设计要使药液抽取的过程变得简单而迅速，少一些无谓的环节。如注射器针头内径要大，这样可降低抽取药液的阻力和促进药液流速。同时注射器活塞要密封好，以防药液外泄，保证抽取过程平稳。注射器容量标识要清晰可辨，方便医务人员迅速确认所取药液量。注射器整体结构设计要尽可能地减少操作步骤，让医务人员能在最短的时间里完成药液抽取工作，提高效率。

3.2.2快速注射的结构特点

注射器结构要方便医务人员迅速完成注射过程和降低病人疼痛感。注射器针头要用优质材料制成，以保证针头锐利并能方便地刺入皮肤和减轻痛苦。注射器活塞摩擦阻力要小，以便医务人员能快速推动活塞完成药液注入。注射器握持部分的设计要符合人体工程学原理以提供更好的握持感和降低手部疲劳。

3.3视觉因素的影响

3.3.1标识的清晰显示

注射器内容量刻度及使用说明要清晰可辨，以便于医务人员迅速辨认及使用。刻度要使用高对比度色彩，并和注射器背景色彩形成鲜明反差，保证在多种光线情况下清晰明了。刻度之间的距离要设计合理，切忌过密或过疏，保证医务人员能准确无误地读出药液量。注射器使用说明及警示标识要用言简意赅的文字，切忌烦琐的文字说明，尽可能用图示来增加识别度。

3.3.2警示标识对操作的引导

注射器内警示标识要醒目易认，以警示医务人员在操作过程中关键步骤及潜在风险。如注射器针头部位要有明显警示标识，提醒医务人员切忌触摸，防止刺伤。注射器活塞部分应设置有关标志，以提醒医务人员注意正确操作，以免用力过大而造成药液漏出或过快注射。注射器包装上要有明显警示标识，以提醒医务人员使用前应认真检查注射器是否完好及无菌状态。

如表2所示

表2：一次性医用无菌注射器人机工程学设计参数与目标表

结束语

总之，一次性医用无菌注射器的设计和使用不仅直接影响到医疗操作的安全性和准确性，还会对患者的治疗体验和康复进程产生直接的影响。通过精心设计注射器塑料部件，其中包括材质选择，结构优化以及人机工程学等方面考虑，可以显著提高注射器性能及使用便捷性。今后随着材料科学与生物工程学研究的深入推进，一次性医用无菌注射器必将变得更加安全，高效与人性化，为医疗行业发展与患者健康提供更加强大的支撑。

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