周菁楠 陸奇鵬 朱 立

輸液是由靜脈滴注輸入體內(nèi)的大劑量注射液[1]。通常注射液包裝在玻璃或塑料的輸液瓶或袋中，不含防腐劑或抑菌劑，使用時(shí)通過(guò)輸液器調(diào)整滴速，持續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)入患者靜脈，以補(bǔ)充體液、電解質(zhì)或提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。注射液由于其用量大且直接進(jìn)入血液，故質(zhì)量要求高，生產(chǎn)工藝等亦與小針注射劑有一定差別[3]。

輸液注射是一種常規(guī)醫(yī)療手段，如一些感冒發(fā)燒的高發(fā)疾病，為了能夠盡快的康復(fù)，大多采用輸液的方式進(jìn)行治療，但是由于疾病大多發(fā)生在冬季，注射液多為冰涼，輸入到人體內(nèi)對(duì)于感冒發(fā)燒的患者影響比較大。同時(shí)，在輸液過(guò)程中滴速控制非常重要，速度過(guò)快可能會(huì)影響療效，且會(huì)引發(fā)靜脈炎等不良反應(yīng)；速度過(guò)慢有可能造成藥物劑量小，達(dá)不到治療效果[4-5]。為此，本研究設(shè)計(jì)了一款使用方便、安全性能強(qiáng)的輸液滴速和溫度檢測(cè)控制裝置。

1 輸液滴速和溫度控制裝置的研發(fā)

1.1 研發(fā)背景

患者在生病期間的整個(gè)生理和心理結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定的變化，當(dāng)其生病需要點(diǎn)滴注射時(shí)，不同藥物的副作用不盡相同，而“溫度”因素對(duì)其影響極其重要。點(diǎn)滴補(bǔ)充液一般均需低溫保存，而人體的正?？谇惑w溫是36.3～37.2 ℃，因而輸液滴速的快慢以及點(diǎn)滴與人體的較大的溫差，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致患者輸液局部體溫下降，加劇患者的不適。冬季在給患者輸液時(shí)因藥液溫度較低，導(dǎo)致患者四肢發(fā)冷、甚至麻木及疼痛，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)血管痙攣等癥狀。尤其是幼兒和老人癥狀會(huì)更加明顯。為此，如能使液體達(dá)到舒適溫度再進(jìn)入人體，可減少患者的冷刺激，同時(shí)可加快藥物吸收。

輸液速度是根據(jù)藥物的特點(diǎn)和安全性所設(shè)置，對(duì)于不同年齡、不同病患程度的輸液患者，會(huì)使用不同的輸液藥物，且要求有不同的點(diǎn)滴流速。合理的點(diǎn)滴流速可以避免出現(xiàn)輸液不良反應(yīng)的危險(xiǎn)，同時(shí)可以使患者在治療過(guò)程中感到舒適，并方便護(hù)士操作[6]。一般而言，護(hù)士需嚴(yán)格按照藥品說(shuō)明書(shū)和醫(yī)囑來(lái)設(shè)定輸液速度。但是，由于患者體位發(fā)生變化或其他的原因，可能會(huì)導(dǎo)致輸液速度發(fā)生變化，且在輸液過(guò)程中，因輸液管取出不及時(shí)，使得血液回流或空氣被注入靜脈的傷害事件時(shí)有發(fā)生。因此，監(jiān)測(cè)輸液速度非常必要。輸液速度監(jiān)測(cè)在液體輸完時(shí)也會(huì)發(fā)揮重要作用，當(dāng)檢測(cè)到輸液速度為0時(shí)，可認(rèn)為液體輸完[7]。

1.2 研發(fā)特點(diǎn)

本研究設(shè)計(jì)的點(diǎn)滴滴速和溫度控制裝置在患者輸液同時(shí)，恒溫器會(huì)對(duì)管內(nèi)液體加溫，并且能夠智能化控制液體溫度并配備保溫裝置，使溫度恒定在設(shè)定溫度；同時(shí)可對(duì)點(diǎn)滴的滴速進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)提示報(bào)警。

2 輸液滴速和溫度控制裝置的設(shè)計(jì)

輸液滴速和溫度控制裝置包括支撐桿和控制裝置主體?？刂蒲b置主體設(shè)置在支撐桿上，其下端設(shè)置有螺紋孔，在螺紋孔內(nèi)設(shè)置有加熱柱，加熱柱外設(shè)置有加熱螺紋槽，在加熱柱內(nèi)設(shè)置有加熱腔，其內(nèi)設(shè)置有加熱液體[8-9]。保溫裝置上設(shè)置有螺紋口，螺紋口設(shè)置在螺紋孔內(nèi)。保溫裝置包括左弧形槽和右弧形槽，左弧形槽設(shè)置在螺紋口下方，右弧形槽與左弧形槽以可拆卸的方式連接在一起。控制裝置主體上設(shè)置有顯示屏，在顯示屏下端設(shè)置有控制鍵。顯示屏右側(cè)設(shè)置有莫菲氏管槽，在莫菲氏管槽上設(shè)置有紅外線檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)點(diǎn)滴的滴速。加熱螺紋槽內(nèi)安放有輸液管。輸液滴速和溫度控制裝置如圖1所示。

圖1 輸液滴速和溫度控制裝置示圖

3 輸液滴速和溫度控制裝置速度監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)

輸液滴速和溫度控制裝置采用AT89C51單片機(jī)，速度監(jiān)測(cè)電路主要由光電探測(cè)模塊、電壓比較模塊及顯示模塊三部分組成。

3.1 光電探測(cè)模塊和電壓比較模塊

(1)模塊電路。裝置利用光電探測(cè)模塊和電壓比較模塊檢測(cè)點(diǎn)滴滴速，其工作原理是利用對(duì)射式傳感器，對(duì)液滴是否滴下前后輸出電壓的變化，通過(guò)一個(gè)比較器即可轉(zhuǎn)換成高低電平顯示，從而達(dá)到探測(cè)液滴的功能，如圖2、圖3所示。

圖2 光電探測(cè)模塊電路圖

圖3 電壓比較模塊電路圖

(2)檢測(cè)輸液速度。單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)量計(jì)算滴速，當(dāng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)無(wú)脈沖信號(hào)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。檢測(cè)輸液速度子程序和儲(chǔ)液子程序流程如圖4、圖5所示。

圖4 輸液速度子程序框圖

圖5 儲(chǔ)液子程序流程框圖

3.2 顯示模塊

該模塊是輸液滴速顯示模塊，采用3個(gè)八段數(shù)碼管顯示，通過(guò)AT89C51的輸出，可以動(dòng)態(tài)顯示出當(dāng)前的滴速或者通過(guò)鍵盤(pán)的輸入顯示預(yù)期滴速，如圖6所示。

圖6 輸液滴速顯示模塊電路圖

3.3 溫度檢測(cè)模塊

(1)溫度檢測(cè)模塊電路。采用半導(dǎo)體加熱塊加熱，利用DS18B20溫度傳感器檢測(cè)液體溫度，如圖7所示。

圖7 溫度檢測(cè)模塊電路圖

(2)溫度檢測(cè)流程。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，繼電器斷開(kāi)，半導(dǎo)體停止加熱，其流程如圖8所示。

圖8 溫度檢測(cè)流程圖

4 輸液滴速和溫度控制裝置的應(yīng)用

4.1 主要用途

通過(guò)對(duì)液體儲(chǔ)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，醫(yī)護(hù)人員能夠及時(shí)了解液體余量，并能及時(shí)為患者進(jìn)行補(bǔ)液或采取相應(yīng)的措施，與此同時(shí)，在保證醫(yī)療設(shè)備安全運(yùn)行的情況下，給予患者舒適的輸液液體溫度[10-11]。

(1)在輸液過(guò)程中，患者大多體質(zhì)虛弱、昏睡狀態(tài)或者醫(yī)護(hù)人員忙碌狀態(tài)而無(wú)法留意到輸液全過(guò)程時(shí)，而使用輸液滴速控制裝置進(jìn)行監(jiān)護(hù)，醫(yī)護(hù)人員為患者提供便捷的護(hù)理[12]。

(2)在寒冷季節(jié)為患者輸液時(shí)，輸液溫度控制能有效的消除藥液與患者體溫之間過(guò)大的溫差，使藥液的溫度迅速增至適宜人體的臨界溫度[13-14]。

4.2 使用方法

醫(yī)護(hù)人員為患者進(jìn)行輸液之前，根據(jù)不同藥液的特性，通過(guò)控制鍵對(duì)液體的滴速進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)還可通過(guò)控制鍵將加溫溫度值進(jìn)行設(shè)置。將莫菲氏管放入輸液滴速溫度控制裝置莫菲氏管槽內(nèi)，通過(guò)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟裝置，進(jìn)行滴速的檢測(cè)和液體的加熱控制，為患者進(jìn)行有效的治療。

4.3 應(yīng)用效果測(cè)試

為了驗(yàn)證系統(tǒng)準(zhǔn)確性，本研究選取了35.5～39.5 ℃區(qū)間內(nèi)16個(gè)與人體體溫相近的溫度進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 根據(jù)人體體感溫度進(jìn)行測(cè)試溫度設(shè)置的測(cè)試數(shù)據(jù)(℃)

數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果表明，溫度分辨率為0.1 ℃，準(zhǔn)確率＜7.5%，基本能夠完成溫度調(diào)節(jié)作用。裝置能夠檢測(cè)莫菲氏管內(nèi)液體的滴速，控制輸液的滴速并在液體即將滴完時(shí)發(fā)出報(bào)警聲[15-17]?？刂蒲b置在加熱柱外還設(shè)置有保溫裝置可有效的減少熱擴(kuò)散，使其液體流入人體時(shí)接近體溫，避免輸入冰涼的藥液[18-20]。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究所設(shè)計(jì)的輸液滴速和溫度控制裝置，避免了在傳統(tǒng)輸液中，易發(fā)生的一些異常情況，如管路堵塞，滴速異常以及輸液完畢無(wú)提示等，減少不必要的醫(yī)療事故。針對(duì)不同患者不同的藥物情況所需滴速，自動(dòng)控制輸液速度，在藥液滴完或者出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)提示報(bào)警，提醒醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行處理。本裝置不僅便于醫(yī)護(hù)人員對(duì)患者的看護(hù)和護(hù)理，也在一定程度上減輕家屬及看護(hù)的負(fù)擔(dān)、降低工作強(qiáng)度。同時(shí)提高醫(yī)院的管理水平和醫(yī)護(hù)人員工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)地監(jiān)控液體輸液滴速和溫度控制。

[1]吳今哲.液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置[J].科技信息，2010(25)：123-124.

[2]楊麗麗，皮喜田，彭承琳，等.一種面向社區(qū)醫(yī)療微型輸液監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007(6)：56-60.

[3]張志艷，楊小亮，馬宏忠.輸液速度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀表，2009，24(11)：53-56.

[4]郭雯.醫(yī)用智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].南京：航空航天大學(xué)，2013.

[5]楊麗曉，王殊義，尚長(zhǎng)浩，等.自動(dòng)換液靜脈輸液裝置的研制[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備，2015，12(4)：35-37.

[6]陳燕琴.輸液器對(duì)臨床輸液安全性的影響[J].中外醫(yī)療，2008，27(32)：165.

[7]郭晨潔，張?zhí)煲?一種簡(jiǎn)易的輸液器空液報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備，2016，31(05)：99-101，112.

[8]玨曉，程顯佳，楊雪蓮，等.基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，11(1)：47-53.

[9]杜洪林.論單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程，2016(6)：257.

[10]王蕾，胡前勝.紅外線測(cè)溫儀器的應(yīng)用效果研究[J].口岸衛(wèi)生控制，2012，17(4)：22-25.

[11]武東健，姜祝，吳永紅，等.一種采用線性光耦實(shí)現(xiàn)溫度隔離測(cè)量的方法[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，2015，35(2)：30-32.

[12]孫培君.基于單片機(jī)的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程，2016(24)：256-257.

[13]趙曉光.單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)方案的研究[J].科技傳播，2013，5(3)：187，175.

[14]王小麗，王君，嚴(yán)志勇.影響紅外測(cè)溫精度原因分析[J].中國(guó)電力教育，2010(S1)：559-560.

[15]姬彪.紅外測(cè)溫原理及其影響因素[A].全國(guó)第十四屆紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集[C].2013：4.

[16]高建陽(yáng)，鄭永軍，李文軍，等.一種紅外測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù)，2015，34(11)：1-4.

[17]吳金華.基于單片機(jī)的溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子科技，2013，26(4)：146-149.

[18]柴昆鵬.溫度傳感系統(tǒng)在單片機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2017(1)：19-20.

[19]唐紅.輸液器的改良與應(yīng)用[J].護(hù)士進(jìn)修雜志，2016，31(23)：2122.

[20]鐘芬梅，張春英，林菁.自制靜脈輸液用加溫裝置的臨床應(yīng)用效果[J].護(hù)理實(shí)踐與研究，2013，10(18)：119-120.