双位红外感应输液报警装置的研制

王学建

南通大学第二附属医院 神经外科，江苏 南通 226001

双位红外感应输液报警装置的研制

王学建

南通大学第二附属医院 神经外科，江苏 南通 226001

目的 设计制作一种低成本，安全性高的输液报警装置。方法 运用红外感应原理，设计制作了双位红外感应输液及报警装置。该报警器由红外线感应、信号放大系统、MCU主控单元、声亮报警单元和电池供电单元5个部分组成，利用两路红外线感知输液管道内液体的有无，输液结束会导致两者间信号变化，从而促发报警装置。同时，也可以预防输液过程中气泡进入体内可能。结果 该报警器报警灵敏、成本低廉、使用方便。结论 笔者设计的输液报警器具有临床实用价值。

静脉输液；输液安全；红外线；报警器

一直以来静脉输液是最常用的临床治疗方法之一，至今已有数百年的历史。输液完毕需要及时拔针或换药，否则将会引起回血、重新穿刺，严重者甚至危及生命[1]。如果液体输完毕医护人员未能及时拔掉针头，会出现空气进入血管形成气栓，轻则延误治疗，给病人造成痛苦，重则危及患者生命。为避免出现以上风险，本文研制了一种安全可靠、使用简便、价格低廉的双位红外感应输液及报警装置。

1 结构设计

报警器由红外线感应单元、信号放大系统、MCU主控单元、声亮报警单元和电池供电单元5个部分组成（图1）。①红外线感应单元。主要检测探头通过2个相互对应的红外线发射及接收装置，分别把信号转导至信号放大系统；②信号放大系统：放大具有差异的电信号，以便于识别；③MCU主控单元：识别处理差异信号，计算并产生报警信号，促发声亮报警单元；④声亮报警单元：接受主控单元信号，促发报警装置；⑤电池供电单元：报警器电源为纽扣电池，占用空间小。

图1 报警器结构示意图

2 工作原理

实现自动报警器的关键技术在于输液完毕后信息的提取。本报警器采用红外线感应检测装置获取输液完毕信号。一般输液的药液都为液体溶液，存在介质效应，会阻挡光源，产生折射效应。将特制的红外线发射装置及感应传感器检测探头紧贴于输液管路上，将位于墨菲氏管上下方的两个点做为探测点。随着输液的进行，剩余药液液面将逐步下降，液面降至上方检测探头处，2个检测探头检测到的信号出现差异。检测探头将其转换为相应的电信号，经过信号放大系统到达主控单元，最终促发报警装置，驱动报警与显示装置发出音乐报警或使报警指示灯闪烁，以提示患者和护士准备换药或拔针。此外，如果墨菲氏管下方输液管路内出现气泡，也同样会产生报警信号。另外，笔者还根据具体情况，在下方的监测点增加了部件加热装置，避免因温度变化对输液管路造成影响。

3 使用方法

报警器利用夹持器安装于墨菲氏管上下方（图2）。当药液液面降至墨菲氏管上方的探测红外线监测点，报警器即检测到上下方输液信号差异并立刻通过检测系统驱动报警器（蜂鸣器、语音提示或音乐提示）报警，提醒护士、陪护人员及时准备换药或拔针；此外，当下方监测点有气泡流过亦会产生报警信号。护士给患者拔针时只需将报警器上的电源开关关闭即可停止报警。每个报警器安装固定之前，最好先将检测探头一头夹住输液管路，一头空置，测试报警器是否正常工作，然后再进行安装固定。

图2 报警器实物图

4 讨论

静脉输液治疗是医疗治疗的重要手段之一[1-2]，如何在输液过程中保证患者安全，已成为临床研究的一个重要课题。

现已授权的几十种具有专利的输液报警装置的信息提取方法，概括有以下几种[1-8]：①电极法：从输液瓶瓶塞向瓶内插入2根电极，利用液体的导电性来检验瓶内是否有药液残留。该技术成本较低、可靠性较高，但存在安全隐患；②测重法：利用弹簧秤或压力传感器，根据输液袋内重量变化来判断输液进程，方法简单，但可靠性低、误差大；③通过固定在输液瓶上的光电传感器（采用半导体激光）利用光学原理判断输液进程，但成本较高；④液滴计数法：利用单片机、光电传感器对液滴计数或推算输液速度判断输液完成时间，操作复杂、成本较高；⑤输液通路内置入悬浮装置，输液结束时，该悬浮物质下沉阻塞管路，但成本高，且不能报警。

本报警器具有如下优点：①本装置采用墨菲氏管上下2个探测点，通过2点间信号差异产生报警，较以往的红外线探测装置存在优势。如果在安装使用前输液管路安置探测点位置的输液通路存在遮挡，单个探测点的报警装置则不能正常工作，而本装置采用的两点探测，如果一点存在遮挡，会及时报警，提示存在工作障碍，避免因为输液管材料、颜色、液体的差异而导致不能正常工作，提升了检测灵敏度及可靠性；安置在墨菲氏管下方的探测点可以在有气泡通过时产生报警信号，防止气泡进入，另外当上方的输液报警未能及时工作时，输液结束至下方探测点，可以再次形成报警信号；②采用较为先进的MCU主控芯片，结合优化算法，使整个电路工作稳定、误报率小；③采用红外感应检测原理获取输液完毕信号，使用极为简便。由于检测元件不接触药液，可避免药液被污染。增设报警信号的无线发射与接受装置，直接通知护士工作站，护士站安装相应的液晶显示屏，可以提示报警床位，及时更换药液或拔除装置；④适应各种输液的检测；⑤采用低功耗控制模式，使用常见纽扣电池供电，整机功耗小、待机时间长；⑥报警器供电电源为电池，设有显示电池电量的红绿灯信号，绿灯亮表示电量充足，红灯亮表示电量不足需要及时更换，避免因电源电量不足造成报警器不工作、不报警。

经过反复验证，从实验室至临床使用，均证明该报警器工作稳定可靠，检测灵敏度高，不需额外消毒，操作使用方便，在输液结束报警的同时可以检测输液过程中存在的风险，安全有效，可用于临床使用。

[1]赵兰,张化武．电子输液报警器的研制及临床应用价值[J]．医疗卫生装备,2001,6：60．

Development and Research of a Double Infrared Induction Infusion and Alarm ing Device

WANG Xue-jian
Departm en t o f Neu rosu rgery, the Second A ffiliated Hospital of Nantong University, Nantong Jiangsu 226001, China

Objective To design a kind of low-cost and high-safety infusion alarm ing device. Methods With the adoption of the principle of infrared induction, the double infrared induction infusion alarm ing device was designed, which consisted of five parts, including the infrared sensor, signal amplifier system, microcontroller unit, control unit, sound and light alarming unit as well as the battery unit. The working principle of the alarming device was to use double infrared sensing device to detect liquid infusion in the pipeline. The detected signals by either of the two infrared could be detected once the infusion ended, then leading to the change between the two infrared so as to trigger the alarm device. At the same time, it also could prevent bubbles into the body during the process of infusion. Resu lts According to the experiment results, the infusion alarm ing device showed its high-sensitivity, low-cost and easy-to-use advantages. Conclusion The design of the infusion alarming device was safe and convenient to use, which had practical effectiveness.

intravenous infusion；infusion safety；infrared；alarm devices

R318.6

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.11.033

1674-1633（2015）11-0103-02

2015-02-10

2015-03-25

南通市卫生局青年基金项目（WQ 2014016）。

专利：国家专利（201420540973X）。

作者邮箱：doctor0513@163．com