靜脈用藥集中調配中心智能一體化設備設計與應用*

耿洲，鄧劍彪，魏淑波，管海燕，藺維維，馬宏兵，潘杰

(1.蘇州大學附屬第二醫院藥劑科，蘇州 215000；2.蘇州厚宏智能科技有限公司，蘇州 215000)

靜脈用藥集中調配中心(pharmacy intravenous admixture service，PIVAS)在提高醫院靜脈輸液調配質量、保障患者安全合理用藥和加強醫護人員職業防護等方面發揮了重要作用[1]。截止2016年中期，全國已有約1200家醫療機構建立了PIVAS[2-3]。PIVAS在提升藥事管理水平及促進藥學服務轉型方面發揮了積極作用，但由于PIVAS軟硬件建設無統一標準[4]，各醫療機構PIVAS建設水平參差不齊，流程優化尚處于不斷探索和實踐中[5-9]。如何通過信息化手段改善流程、降低差錯、提高效率并實現用藥信息全流程追溯成為亟待解決的問題。

為加速推進PIVAS智能一體化設備的研發及產業化，蘇州大學附屬第二醫院藥劑科與藥房智能設備制造商在PIVAS智能化設備研發及軟件設計等方面開展合作，結合PIVAS輸液出入庫、貼標簽、發筐、針劑擺藥及分揀等工作流程，利用醫院信息系統(hospital information system，HIS)基礎架構及現有PIVAS工作站軟件，基于物聯網思維開發了PIVAS智能一體化設備，實現了輸液出入庫、貼標簽、發筐、針劑擺藥及分揀等功能的智能化，極大提高了工作效率，降低了人力成本，減少了差錯發生，現將該設備設計思路及在我院的應用情況報道如下。

1 設計背景

1.1PIVAS傳統工作流程 《靜脈用藥集中調配質量管理規范》(2010版)對PIVAS工作流程的描述如下：醫師開具靜脈輸液治療處方→藥師審核→打印標簽→貼簽擺藥→核對→調配→成品輸液核對→分病區放置→物流轉運至病區→護士簽收。PIVAS工作流程環環相扣，自動化程度低，數據追溯困難，投入大量人力，但差錯發生率居高不下，增加了患者用藥安全風險[10]。上述PIVAS運營過程中普遍存在的問題，極大地限制了PIVAS的發展。

1.2現階段智能化設備介入工作模式的局限性 近年來，PIVAS智能化水平在藥學部門的推動下得到快速發展，諸如自動貼簽機、藥品存取柜等設備的應用給PIVAS工作帶來了一定程度便利。但目前的設備很難實現提升工作效率、降低人力成本、預防差錯及管理全流程藥品批號與效期等目標。因此，筆者通過研發創新智能輸液立體庫、智能貼簽及針劑擺藥等系統來串聯PIVAS工作流程，以期達到既節約人力、提高效率及預防差錯，又對患者用藥信息進行全流程管理與追溯的目的，更好地保障患者用藥安全。

2 PIVAS智能一體化設備的軟硬件設計及基本功能介紹

2.1軟件設計 PIVAS智能一體化設備的軟件設計是將傳統PIVAS輸液出入庫、打印標簽、貼標簽、發筐、針劑擺藥及分揀等人工操作替換為智能設備執行模式。該系統利用二維碼識別、高精度定位傳感器、電荷耦合器件(charge coupled device，CCD)圖像識別、智能機械手、智能立體庫等技術實現全流程自動控制。軟件系統包括輸液出入庫軟件、貼簽發筐軟件、針劑擺藥軟件、分揀軟件等，通過與PIVAS工作站進行數據交互，將醫囑信息進行數據分析后發送給相應設備控制模塊執行。通過可編程序的邏輯控制器語言(programmable logic controller，PLC)及Web Service模式對接信息端口，藥師登錄系統后獲取當日擺藥信息，軟件將醫囑信息發送至智能輸液立體庫，由此觸發輸液出庫、標簽打印及貼簽、發筐及針劑擺藥等流程，全流程只需1名藥師參與，輸液完成調配后再經智能分揀模塊分發至相應病區，藥師通過PIVAS工作站查詢與患者關聯的輸液及藥品批號、效期、調配、核對及病區簽收等信息，實現PIVAS到護理端的信息閉環。

2.2硬件設計及基本功能介紹 PIVAS智能一體化設備由智能輸液立體庫、智能貼簽、智能發筐、智能針劑擺藥及智能分揀五大模塊組成，系統總體結構見圖1A。

藍色方框為醫院PIVAS智能一體化環節。

PIVAS智能一體化設備工作流程包括以下步驟：①智能輸液立體庫暫存輸液；②系統根據醫囑信息將對應輸液由智能輸液庫傳送至貼簽機；③貼簽機打印醫囑信息并貼簽；④發筐系統分發藥筐，連同已貼簽的輸液傳至針劑擺藥機；⑤針劑擺藥機根據醫囑信息自動擺藥；⑥擺藥完成后通過緩存機構暫存；⑦藥師調配藥物；⑧調配完成后，通過自動分揀系統將成品輸液分配至相應病區，流程見圖1B。

2.2.1智能輸液立體庫模塊設計及功能介紹 傳統貼簽設備無法解決前端輸液傳送問題，無法達到節約人力與提升效率的目標，輸液效期及批號追蹤也很難實現，為此筆者設計了智能輸液立體庫作為輸液緩存倉庫，輸液庫采用立體倉儲式設計，由貨架系統、機械手、CCD視覺識別等構成。輸液貨架位于機械手兩側，目前設計槽位108個，單個槽位存放500 mL輸液24袋，250 mL輸液32袋或100 mL輸液52袋，以我院分院日均約1000袋輸液調配量(長期醫囑)計算，整個輸液立體庫可以滿足我院3～4 d輸液用量。智能輸液立體庫外觀見圖2。

圖2 智能輸液立體庫外觀

工作開始前，藥師登錄PIVAS工作站獲取當日醫囑信息，系統按照藥品、輸液及批次等信息進行分類匯總以達到最高效的出庫效率。智能輸液立體庫遵循先進先出、按批號出庫原則，并將輸液批號與醫囑信息關聯，實現患者用藥信息追溯，藥師可通過PIVAS工作站查詢在庫輸液信息，6個月內效期的輸液會有預警提示。智能輸液入庫操作界面見圖3。

圖3 智能輸液入庫操作界面

2.2.2智能貼簽模塊設計及功能介紹 智能輸液立體庫通過傳輸升降系統與智能貼簽模塊連接，當日醫囑完成審核、計費后進入PIVAS工作站進行信息分類匯總，并生成相應的輸液標簽，通過智能貼簽系統開啟輸液自動出庫、CCD視覺識別、自動打印及貼簽環節。貼簽過程的各項操作均自動執行，輔助以CCD視覺識別進行輸液核對，視覺識別采用了關鍵區域比對技術，特征識別具有唯一性，輸液識別率接近100%，因此貼簽過程不再設置人工核對環節。圖4為傳輸軌道及自動貼簽模塊。

圖4 傳送軌道及自動貼簽模塊

2.2.3智能發筐模塊設計及功能介紹 智能發筐模塊串聯智能貼簽及智能針劑擺藥模塊，每天工作開始后，發筐系統根據多級傳感器信號分發擺藥籃筐以承接已完成貼簽的輸液，并通過軌道傳輸至智能針劑擺藥模塊進行擺藥。

2.2.4智能針劑擺藥模塊設計及功能介紹 通過智能針劑擺藥模塊完成輸液自動擺藥，裝有輸液的藥筐傳送至針劑擺藥機前進行圖像抓拍，智能針劑擺藥模塊通過輸液標簽二維碼獲取相應醫囑信息，擺藥機根據醫囑信息將對應藥品發放至藥筐，針劑擺藥機主要由針劑模組、取藥機械手、電氣控制裝置、圖像抓拍等部分構成，通過針劑擺藥軟件實現藥品先進先出、按批號擺藥功能，并將藥品批號信息與醫囑信息關聯，實現藥品可追溯管理。

①針劑模組及取藥機械手：針劑藥品(包括西林瓶及安瓿)的自動準確發放依靠針劑模組實現，針劑模組中的恒力推桿給針劑一個恒定推力，出藥口通過上下擺動來控制出藥狀態。發藥時，機械手輕點出藥口，針劑發出，目前設計兩種結構藥盒，單次可發1支或2支藥品。針劑模組結構見圖5。

圖5 針劑模組

完成貼簽及發筐環節的輸液經傳輸軌道進入針劑擺藥區域，智能針劑擺藥模塊通過二維碼識別輸液標簽上的藥品信息并完成擺藥，擺藥完成后進入緩存單元，暫存一定數量后，由工作人員轉移至待調配緩存間。

②智能針劑擺藥控制軟件功能：智能針劑擺藥軟件包含智能針劑擺藥、藥品信息維護與查詢、補藥、聯機調試、患者用藥信息追溯等功能，藥師可實時查詢患者所用輸液及藥品批號、藥師調配、成品輸液核對及病區掃描簽收等信息，實時保障患者用藥安全及出現突發情況時的不良事件上報。患者用藥信息追溯界面見圖6。

圖6 患者用藥信息追溯界面

2.2.5智能分揀模塊設計及功能介紹 傳統分揀環節成品輸液經核對后需手工分揀至轉運箱，存在人員工作強度大、差錯率高等問題，智能分揀系統可實現按病區自動分揀輸液，減少了藥師工作量，提高了工作效率并減少了差錯。工作人員將成品輸液置于傳輸線入口，智能分揀系統通過二維碼識別技術將成品輸液分揀至相應病區，藥師通過軟件系統查詢實時分揀狀態。

3 PIVAS智能一體化設備應用效果評價

由智能輸液立體庫、智能貼簽、智能發筐、智能針劑擺藥及智能分揀五大模塊構成的PIVAS智能一體化設備實現了輸液出入庫、貼簽、發筐、針劑擺藥及輸液分揀等流程的智能化與自動化，可簡化人工操作、降低人員投入、減輕勞動強度、降低差錯發生率。PIVAS智能一體化設備局部外觀見圖7。

圖7 PIVAS智能一體化設備局部外觀

3.1PIVAS每日貼簽及擺藥人數降低 傳統PIVAS工作流程中的貼簽(1人貼簽、1人發筐核對)及擺藥(1人擺藥、1人核對)需多人參與共同完成，我院PIVAS采用智能一體化設備后實現了輸液智能出入庫、自動打印標簽及貼簽、自動針劑擺藥等功能，整個工作流程由4人配合變為1人值守，節約人力75%，大大降低了人力資源投入。

3.2PIVAS智能一體化設備應用前后貼簽及擺藥綜合時間降低 分析PIVAS智能一體化設備應用前一個月(醫囑數目31 030條)及應用后1個月(醫囑數目33 885條)單個醫囑貼簽及擺藥平均時間。結果顯示，應用PIVAS智能一體化設備后，單個醫囑貼簽及擺藥平均耗時顯著縮短，工作效率提升，應用前后比較差異有統計學意義(t=119.4,P<0.01)，見表1。

表1 應用前后貼簽及擺藥時間比較

3.3PIVAS每日貼簽、擺藥及分揀差錯降低 筆者對比PIVAS智能一體化設備應用前后1個月貼簽、擺藥及成品輸液分揀差錯發生件數發現，人工貼簽與智能貼簽均未發生貼錯標簽情況；擺藥差錯由每個月6件降低至每個月1件，分揀差錯由每個月12件降低至每個月2件，對比發現應用前后差異有統計學意義(P<0.01)。

3.4PIVAS成品輸液分揀時間降低 統計PIVAS智能一體化設備應用前后一個月每日成品輸液分揀耗時，比較應用前后總體分揀耗時及每袋成品輸液平均分揀耗時，應用前后總體分揀時間及每袋成品輸液平均分揀時間均顯著下降，應用前后比較差異有統計學意義(t=561.4，600.5，P<0.01)，見表2。

表2 應用前后成品輸液平均分揀時間比較

4 討論

4.1設計理念及應用價值 目前，我國PIVAS自動化建設尚處于起步階段，為適應新時代藥學學科建設需求，藥學部門需要通過信息化手段不斷提升藥事管理及藥學服務水平。我院藥師團隊結合PIVAS工作流程，通過創新PIVAS智能一體化設備設計與應用，構建了從智能輸液立體庫、智能貼簽、智能發筐、智能擺藥、自主緩存及智能分揀的全流程自動工作模式，有效解決市售設備普遍存在的自動化程度低及無法有效串聯PIVAS工作流程的弊端，提高了PIVAS工作效率和準確性，減少人力資源投入，實現患者用藥信息全流程追溯及PIVAS藥品批號、效期及數量智慧化管理。

4.2存在的問題及改進思路 PIVAS智能一體化設備也存在許多需要改進之處。首先，智能輸液立體庫的儲量、存放輸液的種類及出入庫效率還需要通過流程優化及硬件迭代進行升級；其次，由于單機械手制約，智能針劑擺藥系統擺藥效率不高，未來可通過雙機械手取藥來提升擺藥速度；第三，目前藥品補充模式較繁瑣，需要工作人員單支碼放整齊后加入針劑擺藥盒，較耗時，需進一步優化藥盒構造以提升操作便捷性。

4.3推廣潛力及未來展望 PIVAS智能一體化設備有效解決了困擾藥學部門的人力、效率及場地等問題；其次，因為涉及人員投入及工作流程繁瑣等原因，目前國內大部分PIVAS只開展長期醫囑調配服務，隨著PIVAS智能一體化設備的應用，將有效解決制約臨時醫囑調配的現實問題，擴大藥學部門的服務范疇；最后，PIVAS智能一體化設備由于較少的人員參與及高度整合的智能化流程，未來可顛覆PIVAS傳統提前一天擺藥工作模式，實現當天實時擺藥及調配，從而最大程度避免藥品退費問題，減少重復勞動。綜上所述，該系統具有廣闊應用前景，對于行業發展有較強的示范意義。