程 敏 向曉漫 王耶欣 鄢善彤 劉宇航 趙孫宸欣 莫 霖

（1 重慶醫(yī)科大學(xué)，重慶 400000；2 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院，重慶 400000）

1 靜脈輸液所面臨的臨床問題

靜脈輸液治療是臨床治療體系中最重要的治療方法之一。2011—2020年的不完全統(tǒng)計，我國輸液產(chǎn)量每年超過100億瓶（袋），遠(yuǎn)超于國際水平。在如此龐大的輸液量下，需要患者家屬及責(zé)任護(hù)士實時觀察輸液情況，以防因患者輸液完畢后不及時拔掉輸液管出現(xiàn)回血甚至造成空氣栓塞等不良現(xiàn)象，威脅患者的生命安全[1]。當(dāng)前，我國社會老齡化日趨加劇，人們的生活壓力增大，患者在輸液治療時，常會由于缺少家屬看護(hù)或是自我看護(hù)不周等出現(xiàn)意外，加之現(xiàn)階段國內(nèi)醫(yī)療供需缺口較大，護(hù)患比例緊張，故常會有輸液不良反應(yīng)的發(fā)生，更甚者會導(dǎo)致醫(yī)患糾紛，產(chǎn)生不良的社會影響，威脅患者和醫(yī)護(hù)的人身安全[2]。

在靜脈輸液治療中，有41.8%的患者擔(dān)心因看護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致液體走空。國家藥品不良反應(yīng)監(jiān)測中心所發(fā)布的2020年藥品不良反應(yīng)或事件所收集的報告數(shù)據(jù)反映，由注射給藥所引起的不良反應(yīng)事件占總體的56.7%，其中靜脈注射給藥占91.1%。衛(wèi)生健康委員會不完全統(tǒng)計，我國每日都會有4起醫(yī)療糾紛由輸液治療引起[3]。

針對輸液監(jiān)測的以上種種問題，目前我國在一些重癥科室配備了輸液泵。但國內(nèi)輸液自動監(jiān)控問題仍未完全解決。由此可見，輸液報警器的研究開發(fā)顯得尤為必要。輸液報警器不僅能提高醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員的工作效率和質(zhì)量，降低醫(yī)護(hù)壓力，而且為輸液者提供了保障生命安全的緩沖帶，降低醫(yī)療相關(guān)事故的發(fā)生率，對提高并改善輸液治療質(zhì)量、改善患者輸液體驗、緩和醫(yī)患關(guān)系均具有十分積極且重要的意義。

2 輸液報警器的發(fā)展現(xiàn)狀

為了提高醫(yī)院醫(yī)護(hù)人員的工作效率和質(zhì)量，改善患者輸液體驗，針對傳統(tǒng)輸液方式的輸液報警器興起。輸液報警器是基于光電傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)發(fā)展起來的，適用于傳統(tǒng)輸液導(dǎo)管檢測輸液過程并及時進(jìn)行報警。以下是輸液警報器的發(fā)展現(xiàn)狀分析。

2.1 光電式報警器 光電式輸液報警器主要是通過光電傳感器，采用紅外線[4]、激光[5]和自然光等光源，利用光-電方式采集信號，根據(jù)不同的探測方法和原理，檢測液面下降到預(yù)定位置時光信號的變化，產(chǎn)生不同的電信號，從而判斷藥物輸完否。根據(jù)檢測原理可分為：①透射率。主要原理為根據(jù)光源穿過空瓶或墨菲管與含液體的輸液瓶或墨菲管時透射率不同，探測頭感知輸液液面低于指定位置時透射率的變化，光電轉(zhuǎn)換器將這一光學(xué)變化轉(zhuǎn)化為電信號，從而觸發(fā)報警[6]。其優(yōu)點為輸液報警器報警率高，在自然光源、日光燈和黑暗環(huán)境下均可使用。②折射率。此類輸液報警器一般以紅外光為媒介，根據(jù)氣體對紅外線的折射系數(shù)與液體對紅外線的折射系數(shù)不相同，二者對紅外線的反射能力以及透光能力不相同的原理，來實時檢測輸液管內(nèi)部狀態(tài)，進(jìn)而監(jiān)控輸液瓶內(nèi)的液體殘余量，完成輸液報警[7]。將光學(xué)傳感器安裝在輸液瓶底部，光源照射在輸液報警器上，當(dāng)瓶內(nèi)藥液水位低于閾值時報警。③反射。利用平行光線射入液體與空氣的交界面產(chǎn)生較強(qiáng)反射作用的原理，在輸液支架上安裝光源發(fā)射裝置以及接收裝置。當(dāng)輸液時，墨菲管內(nèi)的藥液保持一定的液面高度，光發(fā)射器發(fā)出的光束經(jīng)過反射后，照射到光電管上產(chǎn)生光電信號，輸出電平信號；當(dāng)輸液接近完畢時，光發(fā)射器的光反射后被接收器的光電管接收，電平信號發(fā)生變化，從而激活報警功能[8]。但光電式輸液報警器易受環(huán)境背景光的影響，不能應(yīng)用于硝普鈉等需要避光輸液的藥物[9]。

2.2 超聲波式報警器 該類報警器通常安裝在輸液瓶的瓶底位置，利用高頻聲波的反射原理測量液位高度，即儀器發(fā)出的超聲波脈沖傳到液面時會被反射，繼而測出瓶內(nèi)液位的高度[10]。超聲波探測器在柱狀液體中具有衰減較小、穿透力較強(qiáng)的特點?；诔暡ǖ目諝馓綔y器靈敏度高、可靠穩(wěn)定，且能測出小間隙的連續(xù)小氣泡[11]。但超聲波式易受輸液架晃動和光線環(huán)境等影響，且每次更換輸液瓶都需重新調(diào)整和固定，安裝調(diào)試復(fù)雜，可靠性得不到保障。

2.3 電容式報警器 在電容式的相應(yīng)裝置中，電容量的變化有一定的原理，即會隨著電容式傳感器兩極板之間的介質(zhì)而變化。將1對電容板放在輸液管外壁兩側(cè)，當(dāng)輸液管內(nèi)有空氣存在時，極板間的相對介電常數(shù)會發(fā)生變化，電容量也會隨之改變[12]。由此即可檢測出輸液管內(nèi)是否有空氣存在。其電容量會隨莫非滴管中液位的變化而變化，從而檢測到輸液的完成。但這類裝置的電容傳感器電路較為復(fù)雜，包含振蕩器、解調(diào)器、觸發(fā)器等部件，部分類似于AD7746的電容測量芯片，系統(tǒng)復(fù)雜、價格較高[13]。

2.4 電磁式報警器 該類報警器運用電磁場原理設(shè)置液位傳感器和遙感信號發(fā)送裝置。首先，將液位傳感器放置在相應(yīng)瓶套上，并使其與信號發(fā)送裝置連接。在輸液時，液位傳感器可實時根據(jù)輸液瓶的外形與重量的變化隨時調(diào)整自身的高度。當(dāng)液面達(dá)到事先設(shè)置好的報警高度時，便可通過遙感信號將警報發(fā)送至護(hù)理站總機(jī)[14]。

2.5 圖像處理法報警器 該類報警器對圖片進(jìn)行預(yù)處理，包括灰度化處理、圖像濾波和池化操作；用Canny邊緣檢測出整體輪廓，用投影法對液位進(jìn)行粗定位，檢測液位所在位置，判斷是否到達(dá)了液位警戒線，當(dāng)液位線小于設(shè)定閾值，即發(fā)出警報告知，當(dāng)液位線大于設(shè)定閾值，則表示輸液未結(jié)束[15]。但因其攝像機(jī)價格昂貴，無法應(yīng)用于需要避光輸液的藥物，故可推廣性差。

2.6 稱重式報警器 將輸液報警器制成上下雙掛鉤樣式，利用重力傳感器測量藥液和輸液瓶的重力之和來監(jiān)測剩余的藥液量，并定時對重量、持續(xù)時間等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，滿足設(shè)定閾值后引發(fā)警報。但其易受彈簧彈性限度變化的影響，不適用于長時間使用，設(shè)置方法繁瑣，不同的液體容量需重新設(shè)置1次，且會受藥液包裝制造公差的影響[16]。

2.7 探針式報警器 在輸液過程中，將穿刺針刺入輸液通道內(nèi)，隨著藥液滴注的減少和結(jié)束，穿刺針振動頻率、振幅等參數(shù)隨穿刺針周圍的介質(zhì)變化逐漸發(fā)生改變，激振器的振動參數(shù)受到影響發(fā)生變化，輸液報警器通過在氣液2種介質(zhì)中穿刺針振動參數(shù)的變化，實現(xiàn)對輸液的監(jiān)控。但電極針自身影響因素很多，如電極針的直徑、兩電極針軸線之間的距離等，要求相對較高，實用性不高[17]。

2.8 壓力感應(yīng)報警器 基于壓力感應(yīng)原理的輸液報警器主要以壓力傳感器為媒介對輸液過程進(jìn)行監(jiān)控。在輸液時，壓力傳感器感受到恒定的液體壓力，壓力墊位置固定，銜鐵與觸電接通，指示燈亮；當(dāng)壓力傳感器檢測到變化的壓強(qiáng)后，壓力墊位置變動，使連接桿帶動開關(guān)位置改變，從而報警[18]。

2.9 浮球法報警器 設(shè)置不透光的浮球于莫菲滴管內(nèi)，在正常輸液過程中，莫菲滴管內(nèi)的液體將浮球托起，浮球會遮擋紅外發(fā)射管與紅外接收管之間的光路；在輸液即將結(jié)束時，墨菲管內(nèi)液面進(jìn)行性降低，浮球下降，紅外線的發(fā)射管與接收管之間的光路通暢無阻后，報警裝置發(fā)出信號。但此類報警器制作與安裝不便利，且會污染輸液管內(nèi)液體。

3 報警情況及方法

多數(shù)輸液報警器的報警情況差異不大，大多是在檢測液體有無基礎(chǔ)之上結(jié)合自身檢測原理之特點，增加部分報警條件。常見的報警情況主要有液體少于閾值、滴速有誤、輸液終止、電量過低、氣泡報警、管路阻塞報警等[19]。其中管路阻塞報警是指在輸液過程中，當(dāng)患者與設(shè)備之間的管路，即輸液系統(tǒng)發(fā)生阻塞，且阻塞壓力達(dá)到閾值時，會觸發(fā)阻塞報警，導(dǎo)致該情況的可能原因包括輸液管路彎折不暢、調(diào)節(jié)器未開放、輸液針頭與患者通路不暢。

輸液報警器最常見的報警方法是通過Led閃爍和聲音（即蜂鳴報警）進(jìn)行提示。隨著報警器的進(jìn)一步發(fā)展，報警形式也越來越多樣化，如短消息提示、無線藍(lán)牙傳輸、護(hù)士站終端系統(tǒng)等。隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及遠(yuǎn)程智能技術(shù)的推廣，無線藍(lán)牙技術(shù)可實現(xiàn)輸液全流程數(shù)據(jù)跟蹤與閉環(huán)管理、輸液實時可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控及智能報警，緊密融合信息化時代的特征。

4 報警處理方法

輸液報警器進(jìn)行報警后，部分輸液報警器還可實現(xiàn)其他功能，如自動換液、自動截流等。①自動換液：可實現(xiàn)根據(jù)輸液要求，隨意設(shè)置瓶數(shù)，并自動換液。該法通過在輸液袋底部設(shè)置浮球，使浮球隨液面浮動，在液面下降至底部時，磁化開關(guān)，使控制其他藥袋的開關(guān)（浮球）打開，從而實現(xiàn)自動換袋，又或通過增設(shè)進(jìn)氣道和出液道實現(xiàn)此功能。②自動截流：外置開關(guān)，此功能的實現(xiàn)可采用螺桿電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制輸液管的打開關(guān)閉，從而實現(xiàn)換瓶。其原理為：水位感應(yīng)器夾在滴壺上的輸液管，通過檢測水位是否下降來判斷輸液管內(nèi)是否還有藥液，檢測的信號發(fā)回單片機(jī)處理，螺桿電機(jī)正轉(zhuǎn)，螺母向前移動，實現(xiàn)輸液管的截止；反之螺桿電機(jī)反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)輸液管的打開，繼續(xù)輸液工作[20]。電磁閥控制，自動截止也可通過電磁閥及驅(qū)動電路利用單片機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)輸液完畢時，單片機(jī)控制電磁閥關(guān)閉，實現(xiàn)自動截止功能。

5 報警器的臨床應(yīng)用范圍

據(jù)調(diào)研顯示，輸液報警器目前已被廣泛應(yīng)用在各科室輸液治療中，其可靠性、安全性及穩(wěn)定性都均得到驗證。

5.1 冠狀動脈介入治療 當(dāng)冠狀動脈介入治療應(yīng)用于手術(shù)過程中時，易出現(xiàn)未及時補(bǔ)充對比劑，管道進(jìn)入空氣需術(shù)者進(jìn)行二次排氣操作，影響手術(shù)的連貫性。使用報警器可減少對比劑未補(bǔ)充與二次排氣的情況，保證手術(shù)的安全性、連貫性、完成率，有較高的臨床價值[27]。

5.2 眼科輸液 在部分眼科疾病的藥物治療中，大部分通過靜脈輸液的方式進(jìn)行治療。由于眼部觀察不便或是輸液為仰臥位等原因，極易出現(xiàn)無法觀測吊瓶余量的情況。輸液報警器的使用可使醫(yī)護(hù)高質(zhì)量的對患者進(jìn)行用藥指導(dǎo)、個性化護(hù)理，大大提高了輸液滿意度。

5.3 血液透析 在血液透析過程中，患者幾乎無法自行觀察到輸液是否完畢，且有空氣進(jìn)入會導(dǎo)致透析泵管路凝集等問題[29]。輸液報警器應(yīng)用于透析泵可有效阻止空氣進(jìn)入造成血塊形成的風(fēng)險，節(jié)省了由于空氣進(jìn)入引起透析器凝結(jié)更換配套所產(chǎn)生的費用。

5.4 普通門診 在門急診中，靜脈輸液治療是搶救患者與治療疾病的重要方法之一。門急診患者輸液量相較于其他科室更大，出現(xiàn)看護(hù)不周的可能性也更大，使用前置性報警器可有效降低這一風(fēng)險，節(jié)約補(bǔ)液滴空的更換時間。

5.5 兒科病房 由于患兒對于藥物質(zhì)量要求更高，在護(hù)理上難度更大，要求更高。通過應(yīng)用輸液報警器可實時檢測藥液余量，必要時對藥液進(jìn)行加熱處理，可減少護(hù)士巡查次數(shù)，保證患兒與家屬更好的休息。

6 報警器市場容量

6.1 市場需求 ①西南地區(qū)醫(yī)院輸液量逐年上升，輸液報警器需求增加。截至2019年，整個西南地區(qū)僅重慶市所含包括醫(yī)院、衛(wèi)生服務(wù)中心、婦幼保健院等在內(nèi)的衛(wèi)生機(jī)構(gòu)共計21058所，其中醫(yī)院共1707所，同比增長6.58%。重慶市各級醫(yī)院于18年采購輸液器及配套設(shè)備可達(dá)1000萬批。由此可見，西南地區(qū)醫(yī)院數(shù)量多，輸液需求量大，輸液警報器的需求逐年呈階梯式上升。②當(dāng)前醫(yī)療配套設(shè)備缺口大，倒逼輸液報警器需求增加。目前國內(nèi)醫(yī)療供需缺口較大，護(hù)患比例緊張。在如此高強(qiáng)度醫(yī)療壓力下，護(hù)患比例的失衡極易造成輸液不良反應(yīng)導(dǎo)致醫(yī)療事故，從而引起醫(yī)患糾紛。輸液報警器的應(yīng)用能夠讓護(hù)士提前知曉患者的換藥取針情況，更高效快捷的處理多名病患的需求，從而減少醫(yī)療事故的發(fā)生，減輕醫(yī)護(hù)人員的壓力。由此可見，相關(guān)醫(yī)院配備自動化監(jiān)護(hù)設(shè)備將逐漸變成市場剛需。

6.2 應(yīng)用醫(yī)院 據(jù)調(diào)研，類似的輸液監(jiān)控設(shè)備，如安欣舒智能化安全輸液控制系統(tǒng)在重慶總共已投入使用約1000臺。在大型三甲醫(yī)院如新橋醫(yī)院的消化科、腫瘤科計約100余臺，重醫(yī)附二院江南分院全院約600臺，重醫(yī)附屬兒童醫(yī)院的血液科約200臺。在四川華西醫(yī)院、四川省人民醫(yī)院等10家三甲醫(yī)院也已投入使用。

6.3 市場問題 現(xiàn)階段市面上的輸液報警器大多是電容傳感式報警器，也有部分光電式、壓力傳感式報警器，價格在5～300元/個，價格區(qū)間相差較大。臨床應(yīng)用較多的產(chǎn)品以廉價的基本型號為主，功能單一，通常只能產(chǎn)生蜂鳴和閃光報警，且多存在使用不便、精確度低等缺陷。現(xiàn)階段最為突出的問題是輸液報警器在市場中占比小、質(zhì)量參差不齊。多數(shù)輸液報警器價格昂貴、操作繁瑣、應(yīng)用范圍局限，僅大型醫(yī)院的部分重癥病房安裝和使用，導(dǎo)致許多小型醫(yī)療機(jī)構(gòu)對此類產(chǎn)品普及度低、民眾對輸液報警器的認(rèn)知模糊、信任度不高，進(jìn)一步增加了輸液報警器的普及困難。在國家政策引導(dǎo)下，加快輸液報警器的技術(shù)革新以及在醫(yī)療機(jī)構(gòu)的廣泛普及顯得尤為必要。

7 小結(jié)與展望

近年來，隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，國內(nèi)外出現(xiàn)了以光電、稱重、壓力、超聲、電容等監(jiān)測原理的各式輸液報警器，多應(yīng)用在門診給藥、血液透析、冠狀動脈介入治療中，在一定程度上減輕了醫(yī)患負(fù)擔(dān)。但輸液警報器使用后續(xù)帶來的警報疲勞問題卻很少被關(guān)注。隨著臨床報警設(shè)備逐漸增多，醫(yī)護(hù)人員易由于報警響應(yīng)過多而缺乏反應(yīng)，導(dǎo)致警報脫敏問題，進(jìn)而造成對臨床重要警報的疏忽，威脅患者的生命安全。國外臨床相關(guān)降低警報疲勞裝置的試驗設(shè)計主要從儀器閾值和延遲報警2個方面入手，通過降低閾值、設(shè)置智能閾值提醒或是延遲報警來減少警報疲勞。對比國內(nèi)，在研究開發(fā)輸液報警器時也應(yīng)側(cè)重關(guān)注臨床應(yīng)用中所產(chǎn)生的問題，并采用相應(yīng)設(shè)置減少警報疲勞情況的發(fā)生。此外，輸液報警器不僅需對輸液進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控報警，還可與互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)相結(jié)合，提供完整的服務(wù)鏈條和智能云端數(shù)據(jù)化設(shè)計，建設(shè)智能信息化管理，建立完善的產(chǎn)品體系，如提供完整的服務(wù)鏈條體系、智能云端數(shù)據(jù)化設(shè)計、通過可穿戴設(shè)備實現(xiàn)產(chǎn)品的可拓展性、定制智能化系統(tǒng)等。

輸液警報器的普及應(yīng)用必須依靠國家政策和市場條件的扶持。目前新興的小型輸液報警器市場份額占比小，在醫(yī)療機(jī)構(gòu)中普及度低，要想提高其市場份額既需要在硬實力上隨著市場要求與趨勢不斷改進(jìn)創(chuàng)新，也需要國家的大力支持，如《“十三五”醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》，為輸液報警器在內(nèi)的小型電子醫(yī)療器械夯實市場根基，使其能更快、更全面的在市場中進(jìn)行推廣與普及。輸液報警器自身的硬實力加上醫(yī)院的科學(xué)推廣，患者的信賴，將產(chǎn)、學(xué)、研、用環(huán)環(huán)相扣，必然能為靜脈輸液治療的患者帶去佳音。