静脉输液管理系统的设计和应用

巫春兰，黄佳诚，常珍，陈炜，帅燕珍

（中山市人民医院，广东 中山528400）

我国目前临床上对静脉输液的监控管理多采用人工方式，即需要医护人员定时的巡视，以确定输液是否即将结束。 护士每日用于患者静脉输液治疗的工作时间占护士总工作时间的64.8%[1-2]。 由于多数医院临床护士人员紧张[3-5]，护理人员承受较大的工作压力[4]。 在高强度的工作压力下，容易出现对静脉输液患者巡视不到位、液体更换不及时等，甚至出现相关的医疗事故[6-8]，会影响患者的满意度甚至生命安全[3-4]。 虽然静脉输液过程中患者及家属可以起一定的提醒作用，但因为患者需要休息，家属非护理专业人员，作用不大。本研究结合临床护理工作的痛点和现有输液监控系统[9-10]，研发出一套静脉输液管理系统[11-19]，实现了输液全程的无人看护，当输液完成后能自动的及时的关闭输液管并提醒医务工作者。 结合双腔输液器使用，还可以实现自动换液，现介绍如下。

1 材料与制作

1.1 材料 聚碳酸酯树脂（PC）、相应的模具、电子元器件和电路板、机械阀门等。

1.2 制作方法 输液管理系统主要由控制单元、无线基站以及服务器组成。

1.2.1 控制单元的制作 控制单元体积为45 mm×81 mm×30 mm），质量120.0 g。 结构包括：电源开关（切断控制器供电），充电接口（用于与控制器充电附件对接的接口），推盖（防止输液管滑脱或防止异物阻塞输液管槽），2 个机械阀门，2 个按键（按钮A：长按打开双输液管并使控制器待机， 短按更正模式选择；按钮B：短按选择输液模式；长按确认输液模式并开始监控），2 个指示灯。 设计1 个以MCU（AVR单片机）为核心的控制主板PCB，并连接到2 个红外液位传感器。 使用C 语言编写MCU 的控制程序，控制上述部件，实现以下逻辑：当位液传感器获得输液管排空的信息， 则驱动机械阀门做出相应的开闭运动，开放或闭合输液管。同时控制指示灯输出相应的信息。 控制单元结构示意图见图1、图2。

图1 控制单元正面结构示意图

图2 控制单元反面结构示意图

1.2.2 无线基站的制作 基于NRF 24+芯片的2.4 G 通讯协议，设计射频收发模块电路。分别置于控制单元和接收基站内。 编写相应的程序， 实现以下逻辑：当输液完成时，信息由控制单元发出，接收基站接收到无线信号后， 解码并将此信息以以太网协议传输给护士站的服务器终端。

1.2.3 服务器软件系统制作 基于spring MVC 框架编写护士站的服务器终端软件。以Win 10 为运行环境，Tomcat 9.0 为服务器软件，MySQL 5.6 为数据库。程序实时监听自接收基站的网络信息。对接收到的信息通过显示器显示当前全病区的输液情况，病区的输液情况在护士站服务器终端显示界面如图3。

图3 护士站服务器终端显示界面

1.3 工作原理 本系统的所有部件都由课题组独立设计完成，获得多项自主知识产权。系统结构示意图见图4。 每张床位分配一个控制单元，负责该床患者的输液管理；由接收器、网线、交换机等组成无线基站接收控制单元传回来的无线信息； 服务器放置在护士站以存储和显示输液信息。

图4 输液管理系统的布局结构示意图

主要工作原理：控制单元的位液传感器实时监控输液管内液体，当发现输液管排空，则驱动对应的机械阀门夹闭输液管。在输液全程中，控制单元的指示灯会提示相应的状态信息。 输液结束后，控制单元发出“输液完成”的无线信息，由无线基站接收解码后，传输到服务器的PC 端， 最后将该信息显示于护士站的显示器上，并以声音提示医务工作者。如果配合使用双腔输液管，预先装载2 瓶药液，当第1 瓶药液输完之后，控制单元自动关闭第1 个输液通路，并开启第2 个通路，直至第2 瓶药液输完后，自动关闭第2 个通路。

2 使用方法

静脉输液管理系统使用时仅需操作控制单元。无线基站和服务器一经安装后无需操作。 按控制单元配合使用单腔输液管或双腔输液管， 可分为2 种使用操作模式。

2.1 单管输液模式 （1）按护理常规配药，用物带至床旁，悬挂输液袋/瓶，连接单腔输液管，排气后关闭调速器。 消毒皮肤，行静脉穿刺术并调整好滴速。（2）推开控制单元使用侧的推盖，于墨菲氏管的上方夹入输液管。 （3）轻触“A 按钮”以激活待机的控制器，激活后可见指示灯1 和/或指示灯2 闪烁。 （4）轻触（短按）“B 按钮”，选择单管模式，并使与输液管同侧的指示灯亮起。（5）长按“B 按钮”确认该使用模式并开始工作。操作成功后可见指示灯由慢而快闪烁。（6）观察患者有无输液反应，再次确认输液模式的正确选择、滴速，核对患者和药物信息无误，并向患者和家属交代注意事项后可离开。

2.2 双管输液模式 （1）按护理常规配药，用物带至床旁，悬挂2 袋/瓶输液，连接双腔输液管（一侧物理夹需先关闭），排气后关闭调速器。消毒皮肤，行静脉穿刺术并调整好滴速。（2）推开控制器使用侧的推盖，于墨菲氏管的上方夹入双侧输液管，见图5。 （3）轻触“A 按钮”以激活待机的控制器，激活后可见指示灯1 和/或指示灯2 闪烁。 （4）轻触（短按）“B 按钮”，选择双管模式，并使与首先输液的输液管同侧的指示灯闪烁，第二工作侧的指示灯长亮。 （5）长按“B 按钮”确认该使用模式并开始工作。 此时控制器自动夹闭第二工作侧的输液管， 操作成功后可见指示灯由慢而快闪烁，打开第二侧的物理夹。 （6）观察患者有无输液反应，再次确认输液模式的正确选择、滴速，核对患者和药物信息无误，并向患者和家属交代注意事项后可离开。

图5 控制单元结合双腔输液管的使用示意图

3 临床应用

静脉输液管理系统在2018 年8 月—2020 年11月于广东省中山市某二级甲等医院内科小规模使用。经过简单的设备使用培训，护理人员就能很好的掌握系统的使用方法。输液管理有效率达99.5%。对护理人员的问卷调查结果：对设备的各项操作性（包括开机难易程度、输液管路安装难易程度、输液模式选择难易程度、执行已选择模式难易程度）的评价均为简单；实用性评价方面，认为该系统使用简便、能减轻护理的工作量。 使用该系统进行输液的过程中患者的生命体征稳定，均未出现有临床意义的变化。未发生不良事件。

4 讨论

临床上， 大于90%住院的患者需要输注1 或2种药物[20]，但在高负荷的临床工作[3]中，护理工作者可能很难为患者及时处理（输液完成后的拔针或者换液）。 患者往往只能等待或者催促护士，由此可能引发一些不必要矛盾[21-22]。静脉输液管理系统实现了输液全程的无人看护，使患者在输液过程中可以安心休息，也无需家属看护。 有利于构建安静有序的病房环境。输液完成后及时的关闭输液管，有效防止回血、空气栓塞等并发症。 双腔输液管在临床使用多年[23]，结合使用输液管理系统时，实现了自动换液。 2 瓶药液之间的转换时间约需12 s。 使用静脉输液管理系统，很好地解决了拔针或换液不及时的问题。

静脉输液管理系统的控制单元体积小、质量轻、操作方法简便。 无线连接使患者在输液过程中可以自由活动。 虽然输液泵也能实现在输液结束后的报警提示功能，它常用于一些需要控制速度的药物[24]。但是输液泵体积大、质量重，需要市电供电且成本高[25]。除了较少数药物需要控速外，大部分药物似乎并无严格的速度要求。因此，使用静脉输液管理系统可以有效弥补输液泵的缺陷。