靜脈輸液管理系統的設計和應用

巫春蘭，黃佳誠，常珍，陳煒，帥燕珍

（中山市人民醫院，廣東 中山528400）

我國目前臨床上對靜脈輸液的監控管理多采用人工方式，即需要醫護人員定時的巡視，以確定輸液是否即將結束。 護士每日用于患者靜脈輸液治療的工作時間占護士總工作時間的64.8%[1-2]。 由于多數醫院臨床護士人員緊張[3-5]，護理人員承受較大的工作壓力[4]。 在高強度的工作壓力下，容易出現對靜脈輸液患者巡視不到位、液體更換不及時等，甚至出現相關的醫療事故[6-8]，會影響患者的滿意度甚至生命安全[3-4]。 雖然靜脈輸液過程中患者及家屬可以起一定的提醒作用，但因為患者需要休息，家屬非護理專業人員，作用不大。本研究結合臨床護理工作的痛點和現有輸液監控系統[9-10]，研發出一套靜脈輸液管理系統[11-19]，實現了輸液全程的無人看護，當輸液完成后能自動的及時的關閉輸液管并提醒醫務工作者。 結合雙腔輸液器使用，還可以實現自動換液，現介紹如下。

1 材料與制作

1.1 材料 聚碳酸酯樹脂（PC）、相應的模具、電子元器件和電路板、機械閥門等。

1.2 制作方法 輸液管理系統主要由控制單元、無線基站以及服務器組成。

1.2.1 控制單元的制作 控制單元體積為45 mm×81 mm×30 mm），質量120.0 g。 結構包括：電源開關（切斷控制器供電），充電接口（用于與控制器充電附件對接的接口），推蓋（防止輸液管滑脫或防止異物阻塞輸液管槽），2 個機械閥門，2 個按鍵（按鈕A：長按打開雙輸液管并使控制器待機， 短按更正模式選擇；按鈕B：短按選擇輸液模式；長按確認輸液模式并開始監控），2 個指示燈。 設計1 個以MCU（AVR單片機）為核心的控制主板PCB，并連接到2 個紅外液位傳感器。 使用C 語言編寫MCU 的控制程序，控制上述部件，實現以下邏輯：當位液傳感器獲得輸液管排空的信息， 則驅動機械閥門做出相應的開閉運動，開放或閉合輸液管。同時控制指示燈輸出相應的信息。 控制單元結構示意圖見圖1、圖2。

圖1 控制單元正面結構示意圖

圖2 控制單元反面結構示意圖

1.2.2 無線基站的制作 基于NRF 24+芯片的2.4 G 通訊協議，設計射頻收發模塊電路。分別置于控制單元和接收基站內。 編寫相應的程序， 實現以下邏輯：當輸液完成時，信息由控制單元發出，接收基站接收到無線信號后， 解碼并將此信息以以太網協議傳輸給護士站的服務器終端。

1.2.3 服務器軟件系統制作 基于spring MVC 框架編寫護士站的服務器終端軟件。以Win 10 為運行環境，Tomcat 9.0 為服務器軟件，MySQL 5.6 為數據庫。程序實時監聽自接收基站的網絡信息。對接收到的信息通過顯示器顯示當前全病區的輸液情況，病區的輸液情況在護士站服務器終端顯示界面如圖3。

圖3 護士站服務器終端顯示界面

1.3 工作原理 本系統的所有部件都由課題組獨立設計完成，獲得多項自主知識產權。系統結構示意圖見圖4。 每張床位分配一個控制單元，負責該床患者的輸液管理；由接收器、網線、交換機等組成無線基站接收控制單元傳回來的無線信息； 服務器放置在護士站以存儲和顯示輸液信息。

圖4 輸液管理系統的布局結構示意圖

主要工作原理：控制單元的位液傳感器實時監控輸液管內液體，當發現輸液管排空，則驅動對應的機械閥門夾閉輸液管。在輸液全程中，控制單元的指示燈會提示相應的狀態信息。 輸液結束后，控制單元發出“輸液完成”的無線信息，由無線基站接收解碼后，傳輸到服務器的PC 端， 最后將該信息顯示于護士站的顯示器上，并以聲音提示醫務工作者。如果配合使用雙腔輸液管，預先裝載2 瓶藥液，當第1 瓶藥液輸完之后，控制單元自動關閉第1 個輸液通路，并開啟第2 個通路，直至第2 瓶藥液輸完后，自動關閉第2 個通路。

2 使用方法

靜脈輸液管理系統使用時僅需操作控制單元。無線基站和服務器一經安裝后無需操作。 按控制單元配合使用單腔輸液管或雙腔輸液管， 可分為2 種使用操作模式。

2.1 單管輸液模式 （1）按護理常規配藥，用物帶至床旁，懸掛輸液袋/瓶，連接單腔輸液管，排氣后關閉調速器。 消毒皮膚，行靜脈穿刺術并調整好滴速。（2）推開控制單元使用側的推蓋，于墨菲氏管的上方夾入輸液管。 （3）輕觸“A 按鈕”以激活待機的控制器，激活后可見指示燈1 和/或指示燈2 閃爍。 （4）輕觸（短按）“B 按鈕”，選擇單管模式，并使與輸液管同側的指示燈亮起。（5）長按“B 按鈕”確認該使用模式并開始工作。操作成功后可見指示燈由慢而快閃爍。（6）觀察患者有無輸液反應，再次確認輸液模式的正確選擇、滴速，核對患者和藥物信息無誤，并向患者和家屬交代注意事項后可離開。

2.2 雙管輸液模式 （1）按護理常規配藥，用物帶至床旁，懸掛2 袋/瓶輸液，連接雙腔輸液管（一側物理夾需先關閉），排氣后關閉調速器。消毒皮膚，行靜脈穿刺術并調整好滴速。（2）推開控制器使用側的推蓋，于墨菲氏管的上方夾入雙側輸液管，見圖5。 （3）輕觸“A 按鈕”以激活待機的控制器，激活后可見指示燈1 和/或指示燈2 閃爍。 （4）輕觸（短按）“B 按鈕”，選擇雙管模式，并使與首先輸液的輸液管同側的指示燈閃爍，第二工作側的指示燈長亮。 （5）長按“B 按鈕”確認該使用模式并開始工作。 此時控制器自動夾閉第二工作側的輸液管， 操作成功后可見指示燈由慢而快閃爍，打開第二側的物理夾。 （6）觀察患者有無輸液反應，再次確認輸液模式的正確選擇、滴速，核對患者和藥物信息無誤，并向患者和家屬交代注意事項后可離開。

圖5 控制單元結合雙腔輸液管的使用示意圖

3 臨床應用

靜脈輸液管理系統在2018 年8 月—2020 年11月于廣東省中山市某二級甲等醫院內科小規模使用。經過簡單的設備使用培訓，護理人員就能很好的掌握系統的使用方法。輸液管理有效率達99.5%。對護理人員的問卷調查結果：對設備的各項操作性（包括開機難易程度、輸液管路安裝難易程度、輸液模式選擇難易程度、執行已選擇模式難易程度）的評價均為簡單；實用性評價方面，認為該系統使用簡便、能減輕護理的工作量。 使用該系統進行輸液的過程中患者的生命體征穩定，均未出現有臨床意義的變化。未發生不良事件。

4 討論

臨床上， 大于90%住院的患者需要輸注1 或2種藥物[20]，但在高負荷的臨床工作[3]中，護理工作者可能很難為患者及時處理（輸液完成后的拔針或者換液）。 患者往往只能等待或者催促護士，由此可能引發一些不必要矛盾[21-22]。靜脈輸液管理系統實現了輸液全程的無人看護，使患者在輸液過程中可以安心休息，也無需家屬看護。 有利于構建安靜有序的病房環境。輸液完成后及時的關閉輸液管，有效防止回血、空氣栓塞等并發癥。 雙腔輸液管在臨床使用多年[23]，結合使用輸液管理系統時，實現了自動換液。 2 瓶藥液之間的轉換時間約需12 s。 使用靜脈輸液管理系統，很好地解決了拔針或換液不及時的問題。

靜脈輸液管理系統的控制單元體積小、質量輕、操作方法簡便。 無線連接使患者在輸液過程中可以自由活動。 雖然輸液泵也能實現在輸液結束后的報警提示功能，它常用于一些需要控制速度的藥物[24]。但是輸液泵體積大、質量重，需要市電供電且成本高[25]。除了較少數藥物需要控速外，大部分藥物似乎并無嚴格的速度要求。因此，使用靜脈輸液管理系統可以有效彌補輸液泵的缺陷。