許新建 紀(jì)學(xué)鑫 毛坤劍

靜脈輸液是醫(yī)院臨床治療中常用的一種給藥方式，醫(yī)務(wù)人員根據(jù)藥物性質(zhì)和患者體質(zhì)的不同，設(shè)置的靜脈輸液速度也不同，輸液過(guò)快、過(guò)慢均難以達(dá)到預(yù)期的治療效果，甚至影響護(hù)理安全[1-2]。目前，臨床上多采用輸液泵進(jìn)行輸液，其具備的功能有氣泡報(bào)警、液體輸完報(bào)警、阻塞報(bào)警等，但無(wú)輸液流速不準(zhǔn)報(bào)警功能。根據(jù)國(guó)家關(guān)于《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》的規(guī)定，輸液泵質(zhì)量控制主要包括驗(yàn)收質(zhì)量控制、定期質(zhì)量控制和維修后質(zhì)量控制；檢測(cè)項(xiàng)目包括輸液流速、阻塞壓力等；輸液流速要求在±5%，報(bào)警壓力與輸液泵的廠家型號(hào)有關(guān)。醫(yī)務(wù)人員在使用輸液泵過(guò)程中，根據(jù)患者需要輸液量和設(shè)定的流速來(lái)計(jì)算輸液時(shí)間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸液時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者過(guò)短時(shí)，進(jìn)而判定輸液流速不準(zhǔn)。因此，這種判定方式無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸液泵流速不準(zhǔn)，可能導(dǎo)致患者輸液過(guò)程中存在安全隱患[3]。

本研究設(shè)計(jì)一種輸液監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)每分鐘輸液的滴速，再通過(guò)計(jì)算滴速的總量進(jìn)而計(jì)算每分鐘輸液流速。醫(yī)務(wù)人員通過(guò)輸液監(jiān)測(cè)裝置時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸液流速，保證輸液藥物能夠速度均勻、藥量準(zhǔn)確且安全地進(jìn)入患者體內(nèi)，進(jìn)一步保證患者的輸液安全[4]。

1 輸液監(jiān)測(cè)裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1.1 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)光電傳感器感應(yīng)輸液滴數(shù)并轉(zhuǎn)化為流速，顯示在液晶顯示器上。醫(yī)務(wù)人員可以根據(jù)輸液泵輸液流速設(shè)定報(bào)警期限，當(dāng)輸液流速與輸液泵設(shè)置的流速誤差超過(guò)設(shè)定報(bào)警期限時(shí)，輸液監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，以提示輸液流速異常。整個(gè)硬件電路主要包括電源供電及充電電路、主控制電路、光電感應(yīng)電路、按鍵電路、液晶顯示電路以及報(bào)警電路等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1[5]。

圖1 輸液監(jiān)測(cè)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1.1 電源供電及充電電路設(shè)計(jì)

(1)供電電源。系統(tǒng)采用的電源電路可以通過(guò)市電供電，也可以通過(guò)內(nèi)置鋰電池供電。整個(gè)系統(tǒng)的供電電壓為5 V，電源供電及充電電路包括5 V穩(wěn)壓電源和鋰電池充電電路。5 V穩(wěn)壓電路見(jiàn)圖2。

圖2 輸液監(jiān)測(cè)裝置5 V穩(wěn)壓電路

當(dāng)市電通過(guò)變壓整流后輸出5 V后，在經(jīng)過(guò)5 V穩(wěn)壓芯片ASM1117后輸出更加穩(wěn)定的5 V供給主控制芯片和光電傳感器供電，電容C6、C7起到濾波作用。

(2)充電電路。鋰電池充電電路采用電源充電芯片TP4056，5 V的電壓經(jīng)過(guò)限流電阻R8和穩(wěn)壓電容C8、C9輸入到TP4056的VCC端和CE端，TP4056的BAT端和GND連接充電鋰電池，在充電過(guò)程中，紅色充電指示燈LED2閃爍，當(dāng)充電完畢后，綠色指示燈LED3亮起，表明充電完畢，見(jiàn)圖3[6]。圖中R9、R10啟動(dòng)限流左右，R11用于分壓左右，用于采集充電鋰電池的電壓[7-8]。

圖3 輸液監(jiān)測(cè)裝置鋰電池充電電路

1.1.2 主控制電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用的主控制芯片為AT89C52，P0.0～P0.7端口連接偏置電阻排RESPACK1；P1.0～P1.7端口連接偏置電阻排RESPACK2；芯片的XTAL1端和XTAL2端用于連接晶振電路，RST端用于連接復(fù)位電路，芯片的VCC端連接5 V電壓[9]。GND用于接地其電路見(jiàn)圖4。

圖4 輸液監(jiān)測(cè)裝置主控制電路

1.1.3 光傳感器感應(yīng)電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通過(guò)光感應(yīng)器感應(yīng)輸液泵每分鐘的滴數(shù)，進(jìn)而通過(guò)軟件計(jì)算輸液泵的流速。采用的光感應(yīng)器為ST188，其感應(yīng)的電壓信號(hào)通過(guò)運(yùn)放放大器放大信號(hào)輸入主控制器的P1.7端口，工作指示燈LED4亮起，表示光傳感器感應(yīng)電路工作正常，其電路見(jiàn)圖5[10]。

圖5 輸液監(jiān)測(cè)裝置光感應(yīng)器電路

1.1.4 液晶顯示電路設(shè)計(jì)

醫(yī)務(wù)人員在輸液過(guò)程中首先設(shè)定輸液泵的流速，再進(jìn)入正常的輸液狀態(tài)，系統(tǒng)設(shè)定的輸液監(jiān)測(cè)裝置可以將監(jiān)測(cè)的流速值顯示在液晶顯示器上，醫(yī)務(wù)人員可以將監(jiān)測(cè)值和輸液泵的輸液設(shè)置值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)查看輸液泵的輸液流速是否準(zhǔn)確。液晶顯示電路見(jiàn)圖6[11]。

表1 三種輸液泵輸液流速誤差表

圖6 輸液監(jiān)測(cè)裝置液晶顯示電路

1.1.5 按鍵電路和報(bào)警電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)配備3個(gè)按鍵，其中S1按鍵用于系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)機(jī)，S2和S3用于設(shè)定輸液流速，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)定的輸液流速值超出輸液泵設(shè)定值的5%時(shí)，報(bào)警電路處于報(bào)警狀態(tài)，用于提示輸液泵的流速異常，其電路見(jiàn)圖7[12]。

圖7 輸液監(jiān)測(cè)裝置按鍵電路和報(bào)警電路

1.2 軟件設(shè)計(jì)

輸液監(jiān)測(cè)裝置的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括電量采集程序、流速采集程序、按鍵掃描程序、報(bào)警程序以及液晶顯示程序等。在運(yùn)用過(guò)程中，首先監(jiān)測(cè)鋰電池電量是否低電壓，隨后進(jìn)入流速采集，當(dāng)采集的流速與設(shè)定的流速＞5%的誤差時(shí)，將監(jiān)測(cè)的流量數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示器上，輸液監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，提示醫(yī)務(wù)人員該患者的輸液異常，需盡快查看輸液情況。系統(tǒng)程序見(jiàn)圖8[13]。

2 輸液監(jiān)測(cè)裝置臨床測(cè)量

系統(tǒng)主要檢測(cè)患者的輸液流速，當(dāng)醫(yī)務(wù)人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸液流速不準(zhǔn)，即存在嚴(yán)重的安全隱患。

圖8 輸液監(jiān)測(cè)裝置軟件設(shè)計(jì)

將輸液監(jiān)測(cè)裝置夾在輸液管的靜脈壺上，通過(guò)計(jì)算輸液滴數(shù)，進(jìn)而計(jì)算輸液的流速。在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要是根據(jù)“軍隊(duì)衛(wèi)生裝備質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)范”和“國(guó)際醫(yī)用電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)(IEC-60601)”的要求，測(cè)試流速設(shè)定為25 ml/h，每次測(cè)試時(shí)間為2 h，通過(guò)對(duì)北京鑫禾豐、北京科力建元、深圳好克等品牌輸液泵進(jìn)行流速測(cè)試，每個(gè)品牌的輸液泵測(cè)試5次進(jìn)行對(duì)比，其測(cè)試的數(shù)據(jù)與福祿克IDA-4 Plus型標(biāo)準(zhǔn)器監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，其誤差均在±5%內(nèi)，符合輸液泵的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[14]。測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

3 結(jié)論

輸液泵在臨床精確輸液中有著不可替代的作用，但是現(xiàn)階段針對(duì)輸液過(guò)程中的流速不準(zhǔn)，輸液泵無(wú)報(bào)警裝置，因此當(dāng)輸液泵出現(xiàn)故障導(dǎo)致流速不準(zhǔn)時(shí)，醫(yī)務(wù)人員不能及時(shí)判斷，只能通過(guò)輸液時(shí)間來(lái)判斷，以至存在嚴(yán)重的滯后。本系統(tǒng)針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)一種輸液流速監(jiān)測(cè)裝置，時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的輸液流速，當(dāng)出現(xiàn)流速異常時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，以提示醫(yī)務(wù)人員盡快采取相應(yīng)的措施，對(duì)于減少醫(yī)療風(fēng)險(xiǎn)具有重大的意義[15]。

現(xiàn)階段各種輸液泵品牌比較多，輸液管的種類比較多，針對(duì)這種情況，由于輸液管路的直徑不相同，其液體滴數(shù)的容量也不相同。因此，輸液流速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度計(jì)算只能面對(duì)一些較常用的輸液泵，對(duì)于其他不常用輸液泵輸液流速的檢測(cè)，需要進(jìn)一步校準(zhǔn)輸液流速，也是該系統(tǒng)下一步需要改進(jìn)的方向。