智能循環輸液系統的設計與實現

林艷麗 吳 榮

1.杭州市余杭區第五人民醫院護理創新研究室，浙江杭州 311100；2.中國科學院大學附屬腫瘤醫院 浙江省腫瘤醫院基建部，浙江杭州 310022

在臨床護理中，靜脈輸液是一項重要的治療方法，我國多數醫院住院患者中約95%需接受靜脈輸液的方式給藥治療[1-3]，85%左右護士用于輸液工作的時間超過了75%[4-6]。目前臨床的輸液系統，只能實現單袋虧液檢測和提示報警，無自動關閉輸液，且控制對象均為單袋[7-10]，未改變臨床的輸液模式。為此筆者設計出一款基于輸液控制管理平臺的多通道智能循環輸液系統，實現遠程控制多通道輸液、預設置、輸液過程在線監測和跟蹤、自動切換循環輸液等功能，不僅解決輸液患者和家屬過度關注輸液換袋的煩惱，同時節省大量輸液換袋的時間，用于必要的巡視和宣教，大大提高輸液安全性和護理的滿意度[11-13]。該設計獲得國家實用新型專利（專利號：ZL201620395365.3）。現將設計思路和已實現的效果分析如下：

1 輸液控制管理平臺的多通道智控輸液裝置的構成

該裝置由智能輸液控制管理平臺、多通道智能輸液控制裝置、手持控制設備（PDA）組成[14-18]。依托智能輸液控制管理平臺，通過無線數據通信為數據傳輸載體[19-21]，實現控制裝置、PDA、控制管理平臺之間的數據互訪，確保精準的控制和管理。該裝置分別由控制邏輯芯片、采樣數模轉換模塊、電容性開關檢測、電機驅動控制、無線信號數據收發模塊、角度檢測傳感器芯片和壓力傳感器、帶轉向軸固定輸液管機械結構組成。通過系統邏輯控制和數據的準確轉換將輸液過程中數據和狀況、模式切換等信息由數據傳輸載體傳送至智能輸液管理平臺和PDA，電路系統原理圖。見圖1。

圖1 監測系統模塊電路和功能介紹

1.1 監控系統裝置模塊電路組成和實現功能介紹

監測系統模塊包括重量檢測電路，虧液檢測電路，輸液管控制通斷電路，WiFi 通訊電路，藍牙通訊電路，角度檢測電路，液晶顯示電路，聲控報警電路，電源轉換電路，系統中全部電路可實現護士可把0～n袋輸液袋一次性全部掛入系統，由通過手持設備或電腦上位機設置輸液順序，系統自動執行設定指令，當執行輸液袋輸完后，系統通過電機控制電路，自動切換到下一通道輸液，無需人為干預；輸液過程系統把輸液袋容量、滴速、輸液時間、報警信息通過WiFi、藍牙電路全部上傳到上位機和患者手機APP 中；如輸液出現異常報警，系統自動關斷輸液通道，必須由護士處理報警，系統才能從新正常工作，介紹框圖見圖2。

1.2 手持設備裝置模塊電路組成和實現功能介紹

手持設備裝置（PDA）包括條形碼掃描電路，輕觸按鍵控制電路，液晶顯示電路，電池供電電路，串口數據傳輸轉換電路，聲控報警電路；系統中全部電路可實現護士使用手持設備離線（移動操作）和連接電腦USB 掃描輸液袋或輸液瓶上條形碼，手持設備可掃描讀取輸液袋容量，袋或瓶、患者、醫院、科室、輸液編號等信息，并自動與醫院錄入信息進行匹配，當以上信息出現匹配錯誤時，PDA 發出報警指令，待匹配數據正確，才可啟動輸液治療，輸液過程PDA 可顯示輸液容量、滴速、時間、報警信息等動態監控數據，介紹框圖見圖3。

1.3 監控系統裝置模塊軟件初始化和工作流程圖

監控模塊軟件內部含MSP430F1611 單片機系統，16 位超低功耗MCU，具有48 kB 閃存、10240 B RAM、12 位ADC、雙DAC、2 USART、I2C、HW Mult 和DMA，MCU 控制核心系統上電系統對重量檢測電路，虧液檢測電路，輸液管控制通斷電路，wifi 通訊電路，藍牙通訊電路，角度檢測電路，液晶顯示電路，聲控報警電路完成初始化和自檢，確認各電路是否正常，當完成初始化后，系統對輸液通道進行自檢，同時wifi 和藍牙接收數據指令，分別執行對應指令，自動執行輸液動作，當出現報警時，系統最快速度關閉各輸液通道，并通過WiFi 和藍牙上傳報警信息，系統時時監控輸液執行情況。

1.4 手持設備裝置模塊軟件初始化

手持設備裝置軟件內部含MSP430F149 單片機系統，16 位超低功耗微控制器、60 kB 閃存、2 kB RAM、12 位ADC、2 USART、硬件乘法器，MCU 控制核心系統上電系統對條形碼掃描電路，輕觸按鍵控制電路，液晶顯示電路，串口數據傳輸轉換電路，聲控報警電路完成初始化和自檢，確認各電路是否正常，當完成初始化后，系統對輸液通道進行自檢，同時WiFi 和藍牙發送和接收數據指令，當條形碼掃描到對應信息，系統分別執行對應動作；自動執行輸液動作，當出現信息比對錯誤時，系統最快速度切斷各輸液通道，并在已經和上位機上顯示對應報警信息，PDA 和電腦均可查看輸液狀態。

圖2 監測系統模塊電路和功能介紹

圖3 手持設備模塊電路和功能介紹

1.5 輸液袋/瓶條形碼編碼規則定義介紹

輸液袋/瓶需要粘貼正確條形碼，以此讓系統進行全部信息讀取和匹配醫院錄入信息，使輸液更安全可靠，系統對條形碼編碼規則進行了定義，條形碼一共為27 位；第1 位表示輸液年份，1 代表2020 年，2 代表2021 年，以此后推；第2～5 位表示月份和日份，0416代表4 月16 日，可根據日期進行輸入；第6～9 位表示時間，1157 代表11 點57 分，可根據時間進行輸入；第10～13 位表示輸液容量，1000 代表1000 mL，可輸液1000、500、250、100、50 mL 等實際容量信息；第14 位表示袋或瓶，1 代表袋裝，2 代表瓶裝；第15～20 位表示患者信息，151813 代表或者身份證后6 位，可根據患者身份證實際信息輸入；第21～24 位表示醫院信息，2034 代表抗州市余杭第五人民醫院，可根據實際醫院進行輸入；第25 位表示科室信息，5 代表內科，可根據實際科室進行輸入；第26 位表示當前為第幾袋輸液，2 代表當前為總輸液的第2 袋輸液；第27 位表示總輸液袋數，9 代表總輸液袋數為9 袋，以上全部數值為舉例說明，可根據實際患者信息和藥物信息生成打印。

條形碼生成和使用步驟：第一步：患者到醫院就診，通過身份證或醫療卡掛號，患者身份信息將自動輸入系統，條形碼15～20 位生成；第二步：患者到指定醫生就診，醫生根據病情開具對應藥物，條形碼21～24 位生成；其中25 位也將生成，藥物位醫院ERP 編碼；第三步：領取藥物，護士將智能點滴上位機系統到醫院醫務系統中調取改患者信息和用藥信息；第四步：系統將自動生成時間，袋數，患者信息等，分別打印出對應n 袋條形碼；第五步：護士依次將條形碼粘貼在輸液袋上；第六步：輸液中，護士使用PDA 依次掃描輸液袋上條形碼。

1.6 智能點滴系統數據獲取處理和電機聯動控制

該系統中全部數據（輸液時間、滴速、虧液、輸液袋切換）來自于系統種兩類傳感器和檢測模塊，分別是壓力稱重模塊和電容探測模塊；壓力稱重模塊在該系統中為一個，患者全部輸液袋懸掛在同一個壓力傳感器模塊上；電容探測模塊數量和輸液袋，假設此處患者有3 袋輸液袋，系統需要放置3 個電容探測模塊。以3 袋輸液舉例數據來源和處理。第一步：護士將全部輸液袋依次懸掛到系統中，使用PDA 依次掃描輸液袋上二維碼；第二步：稱重模塊分別記錄每次輸液袋重量為(a、b、c)g，系統將自動保存下來；第三步：系統將匹配稱重模塊檢測到重量是否和二維碼信息一致，如一致系統繼續執行，如存在差異，系統將發出報警，自動關閉輸液；第四步：護士設定輸液順序，假設為a-b-c；第五步：系統將先自動打開a 對應電機閥，a 輸液袋啟動開始輸液；第六步：稱重模塊定時采集變化重量，根據變化g 數，計算出滴速(xxx)g/s；自動比對系統設定最大和最小滴速，計算滴速超過范圍，系統自動關閉輸液，發出報警；第七步：根據前面保存重量（a）g，計算出輸液時間（xxx）min，預估剩余時間（xxx）min；第八步：當a 袋輸液完畢時，a 對應電容檢測模塊通過檢測輸液管是否有連續液體流過，判斷是否虧液，當出現虧液，電容檢測模塊檢測并上傳系統；第九步：系統自動動作a 對應電機控制閥，關閉a 輸液；第十步：系統自動動作b 對應電機控制閥，打開b輸液；第十一步：系統依次自動完成輸出，直到最后1 袋輸液袋；

2 結論

多通道智能控制輸液系統不受藥業容器干擾，根據治療要求自動切換輸液和關閉輸液，并監控輸液全過程。實現多瓶不同液體之間的交替輸液和預設置輸液，避免藥物前后配伍禁忌，有效地降低輸液不良反應[22-23]。明顯減少接瓶次數，顯著提升護理效率，變被動的呼叫護理為主動巡查模式，降低因工作量大、護理不到位引起的差錯；降低臨床護理人員的剛性需求，增加對患者的直接護理時間[24-26]。輸液全程記錄，為后期信息跟蹤、大數據分析提供參考；患者或家屬可通過手機APP 查看輸液時間、滴速、輸液預估剩余時間。院感控制和疫情防控形勢下，通過該系統實現智能管控、遠程操作，達到高效準確、合理化的輸液，減少人員頻率接觸，避免交叉感染，具有非常重要的臨床意義。