研究直立式聚丙烯輸液袋(簡稱直立式輸液袋)長徑比對袋體輸液性能的影響,尋求最佳長徑比。針對標示容量為100、250和500 mL的三種袋型,分別設置5種不同長徑比(1.5∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1),采用有限元方法模擬排液過程,研究袋體應力分布、排空率、加藥空間及穩定性系數等參數的變化規律。在標示容量一定的條件下,排空率隨長徑比的增加而逐漸升高,而穩定性系數隨長徑比的增加而下降。長徑比由1.5∶1到5∶1,3種標示容量直立式輸液袋排空率的增幅和穩定性系數的降幅分別為:100 mL直立式輸液袋為20%和49%,250 mL直立式輸液袋為9%和51%,500 mL直立式輸液袋為11%和46%。比較而言,排空率增加的幅度遠低于穩定性下降的幅度。綜合考慮排空率和袋體穩定性,袋體的長徑比不宜過大。
引用本文： 鄧科, 郭維鵬, 朱水文, 唐志雄, 蔣文濤. 直立式聚丙烯輸液袋長徑比對輸液性能影響的數值研究. 生物醫學工程學雜志, 2014, 31(3): 606-611. doi: 10.7507/1001-5515.20140114 復制
引言
靜脈輸液自20世紀30年代引入我國以來，已成為臨床治療、疾病預防及營養補充最基本的方法之一[1-4]。輸液包裝容器作為影響藥劑質量的重要因素，是國內外學者研究的主要內容之一，其研究主要集中在包裝材料與藥物的相互作用、吸附作用及安全性等方面[5-7]。如：已有研究發現聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)輸液袋透氣透濕性較高，對各類藥物具有明顯的吸附作用[8]，且添加的增塑劑成分容易向藥物遷移[9-10]；而聚丙烯輸液袋則對藥物無明顯的吸附作用[11]。
目前臨床使用的輸液包裝容器有三類。一類為玻璃輸液瓶，但因其易破損、重量大、瓶口密封性差、穿刺時易造成落屑、滴注時因進氣易被二次污染等缺陷[12]，在歐美發達國家被逐步淘汰，但目前仍在我國各醫療機構廣泛使用。另一類為塑料瓶、PVC或非PVC軟袋[13]，這類包材具有耐碰撞、不易破碎、體積小、重量輕、易于運輸等優點，其中塑料瓶包裝由于剛性較強，輸液過程需保留進氣口，容易引發二次污染，而軟袋雖可實現全密閉輸液，但存在不可直立、不符合臨床操作習慣的缺點，因而不利于急診患者的搶救，而且其價格也相對昂貴。針對這一矛盾，近年市場上出現了一種新型輸液容器--直立式聚丙烯輸液袋(簡稱直立式輸液袋)，綜合了玻璃輸液瓶和軟袋輸液容器各自的優點，既可直立、符合臨床操作規范，又保持了無需進氣的自排液功能，同時還有易于加工和環保等優點。
然而，直立式輸液袋生產和臨床使用中，袋型的設計是非常重要和值得關注的內容。一個好的袋型設計既可提高臨床使用效果，又可節約生產成本。就袋型設計而言，袋體構型的設計是首要的，其中袋體截面的長徑比(ratio of long axis to short axis,RLS)是影響形狀的關鍵因素。為此，本文針對市場上某新型直立式輸液袋，在保證基本袋型不變的基礎上，改變其袋體截面的長徑比，采用數值方法研究長徑比對排空率、加藥空間和袋體直立時穩定性的影響，尋求最佳長徑比。
1 模型與方法
1.1 模型與網格
采用四川科倫藥業股份有限公司生產的直立式輸液袋為基本袋型(見圖 1)。選用標示容量分別為100、250和500 mL的三種規格，其袋體高度H分別為136、167和209 mm。另外，袋體壁面厚度均為0.2 mm，輸液袋口內徑d均為21 mm。袋體截面類似橢圓，長軸為m，短軸為n(見圖 1)。在保持袋體橫截面周長不變基礎上，改變長徑比，設置5種長徑比m∶ n分別為1.5∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1。
模型在ProE4.0中建立，導出stp格式文件至ABAQUS 6.11中建立有限元模型。采用相同網格密度的一階線性四面體單元(C3D4)劃分網格(見圖 1)，各模型網格量為48 342~49 096。
圖1
網格和模型
(a)模型網格劃分；(b)側視圖；(c)橫截面
Figure1. Mesh and model(a) mesh of the model; (b) sketch of the side view; (c) sketch of the cross-section
所有材料均簡化為各向同性線彈性模型，彈性模量為245 MPa，泊松比為0.25。
1.2 邊界條件
對圖 2中瓶體上下面紅色部分采取固定約束，其中上部固定約束是為了模擬常規輸液時上部懸掛，下部固定約束是為了使數值計算易于收斂。對袋體內外壁面施加均布載荷，袋體外壁面施加標準大氣壓Pair；內壁Pu和Pd部分壓力隨液體的排出發生改變。根據理想氣體狀態方程：
| $PV=nRT~,$ |
其中P為氣體壓強；V為氣體體積；R為氣體常量，假設氣體為空氣，取值為8.31 J/(K·mol)；n為氣體物質的量，100、250和500 mL三種長徑比袋型分別設為0.006 6、 0.007 5和0.011 mol，T為溫度，設為298 K。
圖2
模型和加載示意圖
(a)模型示意圖;(b)壁面內、外側載荷
Figure2. Sketch of the model and load(a) schematic diagram of the model; (b) load on the inside and outside of the wall
因為袋體內液面上方的氣體物質的量、氣體常量和溫度均未改變，所以袋體內液面上方的氣體體積與壓強之積為定值。因此內壁面液面上下部分施加壓強分別為
| ${{P}_{u}}={{P}_{air}}\cdot ({{V}_{max}}-{{V}_{w}})/({{V}_{max}}~-{{V}_{a}}),$ |
| ${{P}_{d}}={{\rho }_{w}}\cdot g\cdot h+{{P}_{u}}~,$ |
式中Pu為液面上部壓強，Pd為液面下部壓強，Pair為標準大氣壓，Vmax為滿口容量，即袋體最大容量，Vw為袋體內部初始液體體積，Va為袋體內部實際液體體積，ρw為水的密度，g為重力加速度9.8 m/s2，h為袋體內部液面高度。
采用準靜態加載，加載過程分10步進行，每步假定液體體積減少10%。
1.3 加藥空間和排空率
理論加藥空間Vth是指袋體滿口容量Vmax減去袋體標示容量Vla(見圖 3)，可用公式表示為：
| ${{V}_{th}}={{V}_{max}}-{{V}_{la}},$ |
實際加藥空間Vac為
| ${{V}_{ac}}={{V}_{th}}-{{V}_{end}},$ |
其中Vend為輸液袋在排液后剩余的體積，稱為死體積(見圖 3)。
圖3
輸液袋示意圖
(a)排液前;(b)排液后
Figure3. Schematic diagram of the infusion bag(a) before discharging; (b) after discharging
排空率指袋體實際能排出的液體體積和滿口容量之比，符號為Vfa，可用公式表示為：
| ${{V}_{fa}}=({{V}_{max}}-{{V}_{end}})/{{V}_{max}}~$ |
2 結果與分析
圖 4為不同標示容量袋體排液后的應力云圖，可以觀察到在標示容量相同的條件下，長徑比越小的袋型應力越大，各袋的最大應力區均出現在圖 2中A、B兩處，這是因為該處變形較其他部分更大；當長徑比一定時，應力隨袋體容量的增加逐漸變大。最大應力出現在標示容量為500 mL長徑比為2∶1的袋型，達到163 MPa，低于實驗測定的屈服極限(316±30)MPa。所以，從應力角度出發，高長徑比優于低長徑比的袋型。
圖4
不同模型排液后Von-Mises應力分布
Figure4.
Contours of Von-Mises stress with different RLS after discharge fluid
圖 5是長徑比為2∶1標示容量分別為100、250和500 mL的3種袋型排液時壁面未接觸、剛接觸和排液后的變形圖。從圖中可以發現標示容量越大的袋型在靜脈注射過程中變形幅度越大，同時袋壁的首次接觸位置相對袋體高度逐漸升高。
圖5
長徑比為2∶1的袋型變形圖
Figure5.
Deformation of the model with RLS=2∶1
比較輸液袋的實際加藥空間(見圖 6)，可見其隨袋體標示容量的上升而增加。除長徑比為1.5∶1以外，長徑比由2∶1到5∶1，500 mL袋型的實際加藥空間顯著高于100 mL和250 mL袋型。相同標示容量間比較，100 mL袋型前四組實際加藥空間呈近線性增加，增幅約為60%，第五組實際加藥空間較第四組略有降低；250 mL袋型長徑比由2∶1到5∶1，實際加藥空間增加了18%；500 mL袋型長徑比由1.5∶1到3∶1，實際加藥空間增加了55%，最后三組間變化不顯著。
圖6
不同長徑比各袋型實際加藥空間比較
Figure6.
Comparison of the actual drugging volume with different RLS
圖 7顯示的是不同長徑比與排空率之間的關系。可以看出，在長徑比相同的條件下，隨著標示容量的增加,排空率逐漸上升；同一標示容量的輸液袋，隨長徑比的增加排空率逐漸增大。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋排空率的增幅分別為：100 mL直立式輸液袋為20%，250 mL直立式輸液袋為9%，500 mL直立式輸液袋為11%。但袋體容量不同，排空率的變化規律不同。其中，100 mL輸液袋長徑比由1.5∶1增加到4∶1時排空率線性增大，4∶1與5∶1之間沒有明顯改變；250 mL輸液袋長徑比由1.5∶1增加到3∶1時變化不顯著，3∶1增加到5∶1時排空率呈線性增大；500 mL輸液袋長徑比由1.5∶1增加到3∶1時線性增大，而3∶1增加到5∶1時排空率沒有明顯變化。由此從排空率角度來看，高長徑比明顯優于低長徑比。這是因為低長徑比的袋型的曲率大于高長徑比的袋型，更不容易被壓縮，所以低長徑比袋型死體積較高長徑比的袋型要大，排空率更低。但是長徑比的增加會導致袋體側向穩定性的下降，圖 8顯示的是不同標示容量和長徑比輸液袋穩定系數的比較。其中，穩定系數S的定義如圖 1(b)所示，可用公式表示為
| $S=a/{{H}_{c}}$ |
其中a為短軸半長；Hc為標示容量下的瓶體重心高度。
圖7
不同長徑比各袋型排空率比較
Figure7.
Comparison of the emptying rate with different RLS
圖8
不同袋型穩定性系數變化圖
Figure8.
Change map of the steadiness coefficient with different volume
從圖 8可以看出在相同的長徑比條件下，隨著輸液袋標示容量的增加,穩定系數逐漸下降。同等標示容量條件下，隨長徑比的增加穩定系數基本呈線性減小。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋穩定性系數的降幅分別為：100 mL直立式輸液袋為49%，250 mL直立式輸液袋為51%，500 mL直立式輸液袋為46%。不同標示容量間比較，低標示容量的袋型穩定性優于高標示容量的袋型，且100 mL袋型減小的趨勢最大，500 mL袋型最小。
綜合排空率和袋體穩定性進行分析可以看出，100 mL袋型長徑比由1.5∶1增加到5∶1時排空率升高20%，而穩定性則下降49%；250 mL袋型長徑比由1.5∶1增加到5∶1時排空率升高9%，而穩定性下降51%；500 mL袋型長徑比由1.5∶1增加到5∶1時排空率增長了11%，而穩定性下降46%。顯然長徑比增加時，排空率增加的幅度遠低于穩定性下降的幅度。由此可見，考慮袋體直立時的穩定性，袋體的長徑比不宜過大。
3 結論
本文圍繞新型直立式聚丙烯輸液袋的袋型設計，選取3種標示容量袋型和5個不同的長徑比，采用數值方法研究了長徑比對輸液袋輸液性能的影響。綜合分析了排空率和穩定性隨著長徑比的改變的變化規律，結果發現：
(1) 相同長徑比的袋型，隨著標示容量的增加,排空率逐漸上升；同一標示容量的輸液袋，隨長徑比的增加排空率逐漸增大。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋排空率的增幅分別為：100 mL直立式輸液袋為20%，250 mL直立式輸液袋為9%，500 mL直立式輸液袋為11%。
(2) 長徑比越低袋體越穩定,低標示容量的袋型穩定性優于高標示容量的袋型，且隨著標示容量的增大，長徑比對穩定性系數的影響趨勢逐漸變緩。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋穩定性系數的降幅分別為：100 mL直立式輸液袋為49%，250 mL直立式輸液袋為51%，500 mL直立式輸液袋為46%。
考慮到實際輸液過程的復雜性和數值模擬的可行性，本文對輸液袋排液過程進行了合理的簡化，如袋口處固定約束和采用準靜態方法加載等。真實的輸液過程，袋口是無約束的，但實驗發現，臨床輸液過程中由于袋口厚度較大，其變形和袋體長度的變化是極其微小的，因此將袋口固定約束對結果不會有影響，卻有利于數值計算的收斂。采用準靜態方法模擬輸液過程是本文數值計算較大的簡化，這是由于流固耦合計算方法本身的復雜性和計算難度太大，同時考慮到輸液過程是一個較為緩慢的過程，并且本文并不關心排液過程中流體部分的變化規律，因此選擇準靜態方法模擬輸液過程。從計算結果可以發現，袋體的變形和實際輸液過程的變形是吻合的，這也表明本文的計算結果是合理的。
綜合考慮排空率和穩定性系數等參數的變化規律，本文認為輸液袋長徑比不宜過大。最終的壁厚度確定還需要進一步考慮輸液袋的透氣透濕性和抗穿刺能力等因素。
引言
靜脈輸液自20世紀30年代引入我國以來，已成為臨床治療、疾病預防及營養補充最基本的方法之一[1-4]。輸液包裝容器作為影響藥劑質量的重要因素，是國內外學者研究的主要內容之一，其研究主要集中在包裝材料與藥物的相互作用、吸附作用及安全性等方面[5-7]。如：已有研究發現聚氯乙烯(polyvinyl chloride,PVC)輸液袋透氣透濕性較高，對各類藥物具有明顯的吸附作用[8]，且添加的增塑劑成分容易向藥物遷移[9-10]；而聚丙烯輸液袋則對藥物無明顯的吸附作用[11]。
目前臨床使用的輸液包裝容器有三類。一類為玻璃輸液瓶，但因其易破損、重量大、瓶口密封性差、穿刺時易造成落屑、滴注時因進氣易被二次污染等缺陷[12]，在歐美發達國家被逐步淘汰，但目前仍在我國各醫療機構廣泛使用。另一類為塑料瓶、PVC或非PVC軟袋[13]，這類包材具有耐碰撞、不易破碎、體積小、重量輕、易于運輸等優點，其中塑料瓶包裝由于剛性較強，輸液過程需保留進氣口，容易引發二次污染，而軟袋雖可實現全密閉輸液，但存在不可直立、不符合臨床操作習慣的缺點，因而不利于急診患者的搶救，而且其價格也相對昂貴。針對這一矛盾，近年市場上出現了一種新型輸液容器--直立式聚丙烯輸液袋(簡稱直立式輸液袋)，綜合了玻璃輸液瓶和軟袋輸液容器各自的優點，既可直立、符合臨床操作規范，又保持了無需進氣的自排液功能，同時還有易于加工和環保等優點。
然而，直立式輸液袋生產和臨床使用中，袋型的設計是非常重要和值得關注的內容。一個好的袋型設計既可提高臨床使用效果，又可節約生產成本。就袋型設計而言，袋體構型的設計是首要的，其中袋體截面的長徑比(ratio of long axis to short axis,RLS)是影響形狀的關鍵因素。為此，本文針對市場上某新型直立式輸液袋，在保證基本袋型不變的基礎上，改變其袋體截面的長徑比，采用數值方法研究長徑比對排空率、加藥空間和袋體直立時穩定性的影響，尋求最佳長徑比。
1 模型與方法
1.1 模型與網格
采用四川科倫藥業股份有限公司生產的直立式輸液袋為基本袋型(見圖 1)。選用標示容量分別為100、250和500 mL的三種規格，其袋體高度H分別為136、167和209 mm。另外，袋體壁面厚度均為0.2 mm，輸液袋口內徑d均為21 mm。袋體截面類似橢圓，長軸為m，短軸為n(見圖 1)。在保持袋體橫截面周長不變基礎上，改變長徑比，設置5種長徑比m∶ n分別為1.5∶1、2∶1、3∶1、4∶1和5∶1。
模型在ProE4.0中建立，導出stp格式文件至ABAQUS 6.11中建立有限元模型。采用相同網格密度的一階線性四面體單元(C3D4)劃分網格(見圖 1)，各模型網格量為48 342~49 096。
圖1
網格和模型
(a)模型網格劃分；(b)側視圖；(c)橫截面
Figure1. Mesh and model(a) mesh of the model; (b) sketch of the side view; (c) sketch of the cross-section
所有材料均簡化為各向同性線彈性模型，彈性模量為245 MPa，泊松比為0.25。
1.2 邊界條件
對圖 2中瓶體上下面紅色部分采取固定約束，其中上部固定約束是為了模擬常規輸液時上部懸掛，下部固定約束是為了使數值計算易于收斂。對袋體內外壁面施加均布載荷，袋體外壁面施加標準大氣壓Pair；內壁Pu和Pd部分壓力隨液體的排出發生改變。根據理想氣體狀態方程：
| $PV=nRT~,$ |
其中P為氣體壓強；V為氣體體積；R為氣體常量，假設氣體為空氣，取值為8.31 J/(K·mol)；n為氣體物質的量，100、250和500 mL三種長徑比袋型分別設為0.006 6、 0.007 5和0.011 mol，T為溫度，設為298 K。
圖2
模型和加載示意圖
(a)模型示意圖;(b)壁面內、外側載荷
Figure2. Sketch of the model and load(a) schematic diagram of the model; (b) load on the inside and outside of the wall
因為袋體內液面上方的氣體物質的量、氣體常量和溫度均未改變，所以袋體內液面上方的氣體體積與壓強之積為定值。因此內壁面液面上下部分施加壓強分別為
| ${{P}_{u}}={{P}_{air}}\cdot ({{V}_{max}}-{{V}_{w}})/({{V}_{max}}~-{{V}_{a}}),$ |
| ${{P}_{d}}={{\rho }_{w}}\cdot g\cdot h+{{P}_{u}}~,$ |
式中Pu為液面上部壓強，Pd為液面下部壓強，Pair為標準大氣壓，Vmax為滿口容量，即袋體最大容量，Vw為袋體內部初始液體體積，Va為袋體內部實際液體體積，ρw為水的密度，g為重力加速度9.8 m/s2，h為袋體內部液面高度。
采用準靜態加載，加載過程分10步進行，每步假定液體體積減少10%。
1.3 加藥空間和排空率
理論加藥空間Vth是指袋體滿口容量Vmax減去袋體標示容量Vla(見圖 3)，可用公式表示為：
| ${{V}_{th}}={{V}_{max}}-{{V}_{la}},$ |
實際加藥空間Vac為
| ${{V}_{ac}}={{V}_{th}}-{{V}_{end}},$ |
其中Vend為輸液袋在排液后剩余的體積，稱為死體積(見圖 3)。
圖3
輸液袋示意圖
(a)排液前;(b)排液后
Figure3. Schematic diagram of the infusion bag(a) before discharging; (b) after discharging
排空率指袋體實際能排出的液體體積和滿口容量之比，符號為Vfa，可用公式表示為：
| ${{V}_{fa}}=({{V}_{max}}-{{V}_{end}})/{{V}_{max}}~$ |
2 結果與分析
圖 4為不同標示容量袋體排液后的應力云圖，可以觀察到在標示容量相同的條件下，長徑比越小的袋型應力越大，各袋的最大應力區均出現在圖 2中A、B兩處，這是因為該處變形較其他部分更大；當長徑比一定時，應力隨袋體容量的增加逐漸變大。最大應力出現在標示容量為500 mL長徑比為2∶1的袋型，達到163 MPa，低于實驗測定的屈服極限(316±30)MPa。所以，從應力角度出發，高長徑比優于低長徑比的袋型。
圖4
不同模型排液后Von-Mises應力分布
Figure4.
Contours of Von-Mises stress with different RLS after discharge fluid
圖 5是長徑比為2∶1標示容量分別為100、250和500 mL的3種袋型排液時壁面未接觸、剛接觸和排液后的變形圖。從圖中可以發現標示容量越大的袋型在靜脈注射過程中變形幅度越大，同時袋壁的首次接觸位置相對袋體高度逐漸升高。
圖5
長徑比為2∶1的袋型變形圖
Figure5.
Deformation of the model with RLS=2∶1
比較輸液袋的實際加藥空間(見圖 6)，可見其隨袋體標示容量的上升而增加。除長徑比為1.5∶1以外，長徑比由2∶1到5∶1，500 mL袋型的實際加藥空間顯著高于100 mL和250 mL袋型。相同標示容量間比較，100 mL袋型前四組實際加藥空間呈近線性增加，增幅約為60%，第五組實際加藥空間較第四組略有降低；250 mL袋型長徑比由2∶1到5∶1，實際加藥空間增加了18%；500 mL袋型長徑比由1.5∶1到3∶1，實際加藥空間增加了55%，最后三組間變化不顯著。
圖6
不同長徑比各袋型實際加藥空間比較
Figure6.
Comparison of the actual drugging volume with different RLS
圖 7顯示的是不同長徑比與排空率之間的關系。可以看出，在長徑比相同的條件下，隨著標示容量的增加,排空率逐漸上升；同一標示容量的輸液袋，隨長徑比的增加排空率逐漸增大。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋排空率的增幅分別為：100 mL直立式輸液袋為20%，250 mL直立式輸液袋為9%，500 mL直立式輸液袋為11%。但袋體容量不同，排空率的變化規律不同。其中，100 mL輸液袋長徑比由1.5∶1增加到4∶1時排空率線性增大，4∶1與5∶1之間沒有明顯改變；250 mL輸液袋長徑比由1.5∶1增加到3∶1時變化不顯著，3∶1增加到5∶1時排空率呈線性增大；500 mL輸液袋長徑比由1.5∶1增加到3∶1時線性增大，而3∶1增加到5∶1時排空率沒有明顯變化。由此從排空率角度來看，高長徑比明顯優于低長徑比。這是因為低長徑比的袋型的曲率大于高長徑比的袋型，更不容易被壓縮，所以低長徑比袋型死體積較高長徑比的袋型要大，排空率更低。但是長徑比的增加會導致袋體側向穩定性的下降，圖 8顯示的是不同標示容量和長徑比輸液袋穩定系數的比較。其中，穩定系數S的定義如圖 1(b)所示，可用公式表示為
| $S=a/{{H}_{c}}$ |
其中a為短軸半長；Hc為標示容量下的瓶體重心高度。
圖7
不同長徑比各袋型排空率比較
Figure7.
Comparison of the emptying rate with different RLS
圖8
不同袋型穩定性系數變化圖
Figure8.
Change map of the steadiness coefficient with different volume
從圖 8可以看出在相同的長徑比條件下，隨著輸液袋標示容量的增加,穩定系數逐漸下降。同等標示容量條件下，隨長徑比的增加穩定系數基本呈線性減小。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋穩定性系數的降幅分別為：100 mL直立式輸液袋為49%，250 mL直立式輸液袋為51%，500 mL直立式輸液袋為46%。不同標示容量間比較，低標示容量的袋型穩定性優于高標示容量的袋型，且100 mL袋型減小的趨勢最大，500 mL袋型最小。
綜合排空率和袋體穩定性進行分析可以看出，100 mL袋型長徑比由1.5∶1增加到5∶1時排空率升高20%，而穩定性則下降49%；250 mL袋型長徑比由1.5∶1增加到5∶1時排空率升高9%，而穩定性下降51%；500 mL袋型長徑比由1.5∶1增加到5∶1時排空率增長了11%，而穩定性下降46%。顯然長徑比增加時，排空率增加的幅度遠低于穩定性下降的幅度。由此可見，考慮袋體直立時的穩定性，袋體的長徑比不宜過大。
3 結論
本文圍繞新型直立式聚丙烯輸液袋的袋型設計，選取3種標示容量袋型和5個不同的長徑比，采用數值方法研究了長徑比對輸液袋輸液性能的影響。綜合分析了排空率和穩定性隨著長徑比的改變的變化規律，結果發現：
(1) 相同長徑比的袋型，隨著標示容量的增加,排空率逐漸上升；同一標示容量的輸液袋，隨長徑比的增加排空率逐漸增大。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋排空率的增幅分別為：100 mL直立式輸液袋為20%，250 mL直立式輸液袋為9%，500 mL直立式輸液袋為11%。
(2) 長徑比越低袋體越穩定,低標示容量的袋型穩定性優于高標示容量的袋型，且隨著標示容量的增大，長徑比對穩定性系數的影響趨勢逐漸變緩。長徑比由1.5∶1增加到5∶1，3種標示容量直立式輸液袋穩定性系數的降幅分別為：100 mL直立式輸液袋為49%，250 mL直立式輸液袋為51%，500 mL直立式輸液袋為46%。
考慮到實際輸液過程的復雜性和數值模擬的可行性，本文對輸液袋排液過程進行了合理的簡化，如袋口處固定約束和采用準靜態方法加載等。真實的輸液過程，袋口是無約束的，但實驗發現，臨床輸液過程中由于袋口厚度較大，其變形和袋體長度的變化是極其微小的，因此將袋口固定約束對結果不會有影響，卻有利于數值計算的收斂。采用準靜態方法模擬輸液過程是本文數值計算較大的簡化，這是由于流固耦合計算方法本身的復雜性和計算難度太大，同時考慮到輸液過程是一個較為緩慢的過程，并且本文并不關心排液過程中流體部分的變化規律，因此選擇準靜態方法模擬輸液過程。從計算結果可以發現，袋體的變形和實際輸液過程的變形是吻合的，這也表明本文的計算結果是合理的。
綜合考慮排空率和穩定性系數等參數的變化規律，本文認為輸液袋長徑比不宜過大。最終的壁厚度確定還需要進一步考慮輸液袋的透氣透濕性和抗穿刺能力等因素。
