吳榮，楊義發(fā)，林艷麗

1.浙江省腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，浙江 杭州310022；2.杭州市余杭區(qū)第五人民醫(yī)院 全科病區(qū)，浙江 杭州 311100

一種輸液自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的研制

吳榮1，楊義發(fā)1，林艷麗2

1.浙江省腫瘤醫(yī)院 設(shè)備科，浙江 杭州310022；2.杭州市余杭區(qū)第五人民醫(yī)院 全科病區(qū)，浙江 杭州 311100

本文研究設(shè)計(jì)了一種靜脈輸液監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由護(hù)士站服務(wù)器、輸液液面無線接收器、輸液信號無線發(fā)射器及輸液液面檢測裝置4部分組成，可以實(shí)現(xiàn)對輸液狀態(tài)監(jiān)測，實(shí)時(shí)自動(dòng)通知護(hù)士站。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，針對3種不同的輸液器和2種不同顏色的液體，該輸液監(jiān)測系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對輸液完畢的準(zhǔn)確監(jiān)測和氣泡狀態(tài)的良好監(jiān)測，具有較好的臨床應(yīng)用推廣價(jià)值。

輸液監(jiān)測系統(tǒng)；無線傳感器；自動(dòng)化

靜脈輸液已成為臨床醫(yī)療中常見、有效、安全的一種的治療手段。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，住院治療的患者中近80%～90%的患者需要進(jìn)行靜脈輸液治療，在門診患者中也有50%的患者需要進(jìn)行靜脈輸液治療[1]。在進(jìn)行靜脈輸液的過程中，醫(yī)護(hù)人員需要根據(jù)輸注的藥物和患者的病情對輸液進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。目前各大醫(yī)院普遍采用人工方式進(jìn)行監(jiān)控，如果輸液瓶中的藥液輸完或藥液發(fā)生堵塞時(shí)，醫(yī)護(hù)人員若未能及時(shí)處理，就會引發(fā)回血或其他危險(xiǎn)，存在危險(xiǎn)隱患甚至可能導(dǎo)致醫(yī)療事故的發(fā)生[2]。本文設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)化輸液檢測系統(tǒng)以解決上述問題，該方案適用于常規(guī)輸液大廳和普通病房，能通過對病人輸液的精確測量和遠(yuǎn)程無線監(jiān)控，改善輸液環(huán)境、減少護(hù)理人員的壓力、實(shí)現(xiàn)無需專門陪護(hù)的輸液過程。

1 設(shè)計(jì)路線

輸液自動(dòng)化監(jiān)測裝置系統(tǒng)主要由護(hù)士站服務(wù)器、輸液液面無線接收器、輸液信號無線發(fā)射器及輸液液面檢測裝置4部分組成。在輸液起始時(shí)將液體放置在輸液裝置上，輸液自動(dòng)化監(jiān)測裝置開始對液面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并傳送監(jiān)測信息，當(dāng)監(jiān)測不到液面或出現(xiàn)異常時(shí)將信號反饋到護(hù)士工作站服務(wù)器，便于護(hù)理人員第一時(shí)間予以處理。輸液自動(dòng)化監(jiān)測裝置的系統(tǒng)組成，見圖1。輸液自動(dòng)化監(jiān)測裝置的工作流程圖，見如圖2。

圖1 輸液自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)

1.1 主要結(jié)構(gòu)及原理

1.1.1 液面監(jiān)測及信號讀取發(fā)射裝置

液面監(jiān)測傳感器采用電容接觸式開關(guān)單片機(jī)，電容接觸式開關(guān)主要由兩片相鄰的電路極板構(gòu)成。根據(jù)物理原理，兩片極板之間會產(chǎn)生電容，如果手指等導(dǎo)體靠近這些極板，平行電容就會與傳感器相耦合。將鹽水置于電容式傳感器上時(shí)，電容量會升高；當(dāng)液面下降，鹽水離開電容式傳感器時(shí)，電容量則會下降。通過測量電容量就可以判斷鹽水的液面狀態(tài)，當(dāng)液體余量不足一定值時(shí)，單片機(jī)將自動(dòng)對監(jiān)測站發(fā)送信息提示，無線信號通過常用的2.4 G無線模塊發(fā)射[3]。電容接觸式開關(guān)不帶任何機(jī)械部件，并能輕松順應(yīng)曲面應(yīng)用的要求，選用適當(dāng)弧度的電路極板可以緊貼輸液器皮管，能實(shí)時(shí)監(jiān)測液面的變化。

輸液網(wǎng)絡(luò)整體的構(gòu)架和布局安排，應(yīng)充分考慮醫(yī)院輸液環(huán)境，對輸液接收器做出優(yōu)化，確保所有發(fā)射器信號都在接收器主機(jī)的覆蓋范圍內(nèi)，并且不會受到電磁干擾等問題。進(jìn)行程序軟件的開發(fā)制作，對整套系統(tǒng)的精確性能和流暢性能進(jìn)行提升[4]；對方案進(jìn)行測試，確保輸液監(jiān)測系統(tǒng)在使用的過程中不會發(fā)生安全問題。采用PT2262/2272芯片作為編碼：該芯片是臺灣普城公司生產(chǎn)的CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)位通用編解碼電路，PT2262/2272最多可有12位（A0-A11）三態(tài)地址端管腳（懸空、接高電平、接低電平），任意組合可提供531441地址碼，PT2262最多可有6位（D0-D5）數(shù)據(jù)端管腳，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出，可用于無線遙控發(fā)射路。發(fā)射電路圖，見圖3。

圖2 工作流程圖

1.1.2 無線信號接收

無線信號接收解碼電路采用編解碼芯片組PT2262/2272中的解碼芯PT2272。該芯片內(nèi)部有地址解碼、振蕩和系統(tǒng)定時(shí)、數(shù)據(jù)檢測、同步檢測、控制邏輯、譯碼邏輯電路。PT2272的A0～A7端是芯片的地址設(shè)置端口，地址碼就好比是一張身份識別的證書，只有接收端的地址碼和發(fā)射端的地址碼設(shè)置完全相同，輸出端才有輸出信號。接收電路圖，見圖4。

1.1.3 報(bào)警提示系統(tǒng)

護(hù)士站服務(wù)器的報(bào)警提示系統(tǒng)是這套系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，可根據(jù)實(shí)際情況，選擇正常語音播報(bào)（正常播報(bào)序號，間隔時(shí)間重復(fù)提示，直至處理結(jié)束，音量可調(diào)節(jié)，服務(wù)器桌面序號閃爍提示），小聲提示（服務(wù)器發(fā)出短促“叮?！甭暎?wù)器桌面序號閃爍提示），靜默報(bào)警（服務(wù)器不發(fā)出其他提示聲響，服務(wù)器桌面序號閃爍提示）3種模式，音量大小可調(diào)整。當(dāng)有提示時(shí)，服務(wù)器桌面上顯示報(bào)警序號，會有特殊顏色閃爍標(biāo)出[5-6]。

語音播報(bào)可根據(jù)報(bào)警信號的來源，直接播報(bào)出所在序號，直接通知護(hù)理人員。此部分根據(jù)比較成熟的國內(nèi)外語音電路情況，選取ISD2560，并根據(jù)ISD2560的內(nèi)部結(jié)構(gòu)接適當(dāng)外部參數(shù)元件，ISD2560的時(shí)序和MCS51系列單片機(jī)兼容，其輸入輸出口可直接連接單片機(jī)（AT89C51）的I/O口，并輔有2套模數(shù)控制方針[7]。采用模數(shù)分開走線綜合控制方針，通過試驗(yàn)驗(yàn)證該方案可穩(wěn)定運(yùn)行。語音芯片原理圖，見圖5。

2 實(shí)際應(yīng)用

研究根據(jù)設(shè)計(jì)路線對整個(gè)產(chǎn)品做了優(yōu)化，并小批量定制了一批工程樣機(jī)并進(jìn)行了實(shí)際測試。工程樣機(jī)針對不同樣式的輸液器及輸液瓶進(jìn)行了測試。測試用輸液器，見表1。

圖3 發(fā)射電路圖

圖4 接收電路圖

圖5 語音芯片原理圖

表1 輸液器測試編號

測試選用液體A和液體B。液體A模擬常用輸液液體，無色透明；液體B模擬帶有色差的棕色輸液液體。測試流程如下：① 選取一定量的液體，以一定速度進(jìn)行模擬輸液，將液面監(jiān)測極板感應(yīng)區(qū)緊貼輸液器上端；② 模擬輸液中不同的狀態(tài)，測試中主要模擬輸液完畢和氣泡報(bào)警2種狀態(tài)，對比自動(dòng)化輸液檢測系統(tǒng)是否作出相應(yīng)的報(bào)警。對兩種測試用液體各進(jìn)行10次測試，具體測試結(jié)果，見表2。

表2 測試數(shù)據(jù)

從測試數(shù)據(jù)可以看出，針對不同的液體，該監(jiān)測裝置在輸液完畢時(shí)，可以進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的報(bào)警；氣泡報(bào)警準(zhǔn)確率不能達(dá)到100%且會出現(xiàn)波動(dòng)。分析主要原因?yàn)闅馀輬?bào)警功能不能針對氣泡大小和速度做定量測試，從而會有一定漏報(bào)率。

3 討論

本文研究的輸液報(bào)警裝置適用于常規(guī)輸液大廳和普通病房。該系統(tǒng)主要具有以下優(yōu)勢：① 擁有先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)，能夠達(dá)到精確的測量和提示；② 高效、穩(wěn)定的工作狀態(tài)；③ 安靜的工作環(huán)境和無需人員看管的模式。

針對此項(xiàng)研究，未來主要有以下幾個(gè)方向的配套的措施可繼續(xù)進(jìn)行開發(fā)研究：① 針對輸液過程中出現(xiàn)的阻塞報(bào)警，輸液管發(fā)生折疊或血塊阻塞靜脈通路，近心端血管壓力過大等問題，可通過算法計(jì)算滴數(shù)變化來定義相關(guān)的報(bào)警或添加相應(yīng)硬件解決此類問題；② 用無線手表接收機(jī)接收呼叫按鈕的信息，監(jiān)控統(tǒng)計(jì)呼叫信息，并能對呼叫記錄進(jìn)行查詢、排序，與護(hù)士站同步數(shù)據(jù)，方便護(hù)理人員快速準(zhǔn)確的處理實(shí)際報(bào)警情況；③ 逐漸整合到醫(yī)院整個(gè)PASS系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)跟蹤[8]。

輸液自動(dòng)化監(jiān)測裝置借助先進(jìn)的傳感器、檢測器和功能完善的單片機(jī)芯片，在臨床中發(fā)揮著極其重要的作用，其對于醫(yī)院提升整體服務(wù)質(zhì)量有著良好的促進(jìn)作用，將會成為醫(yī)療發(fā)展的主流趨勢。

[1] 張燕.淺談靜脈炎的預(yù)防及護(hù)理[A].2014年河南省第三屆靜脈輸液安全管理培訓(xùn)班暨第四屆PICC臨床應(yīng)用高級研討班論文集[C].2014.

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Development and Research of an Automatic Transfusion Monitoring System

WU Rong1, YANG Yi-fa1, LIN Yan-li2
1. Department of Equipment, Zhejiang Provincial Tumour Hospital, Hangzhou Zhejiang 310022, China; 2.General Ward, the 5thPeople’s Hospital of Hangzhou Yuhang District, Hangzhou Zhejiang 311100, China

This paper introduced an infusion monitoring system, which mainly consisted of 4 parts including the server of nurse station, wireless receiver of the liquid level, the wireless transmitter of transfusion signals and the liquid level detection device so as to realize the real-time monitoring of transfusion status and automatic notifcation to nurse’s station. Experimental results showed that the infusion monitoring system worked well with 3 different transfusion apparatuses and liquid in 2 colors. It achieved accurate monitoring on completion of transfusion and good monitoring of the state of bubbles, which was of great signifcance in clinical application.

transfusion monitoring system; wireless sensor; automation

R318.6

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.07.032

1674-1633(2016)07-0105-04

2015-09-14

2015-10-28

專利：國家實(shí)用新型專利（ZL 2014 2 0628783.3）。

作者郵箱：wu_rong12@126.com