雙位紅外感應輸液報警裝置的研制

王學建

南通大學第二附屬醫(yī)院 神經(jīng)外科，江蘇 南通 226001

雙位紅外感應輸液報警裝置的研制

王學建

南通大學第二附屬醫(yī)院 神經(jīng)外科，江蘇 南通 226001

目的 設計制作一種低成本，安全性高的輸液報警裝置。方法 運用紅外感應原理，設計制作了雙位紅外感應輸液及報警裝置。該報警器由紅外線感應、信號放大系統(tǒng)、MCU主控單元、聲亮報警單元和電池供電單元5個部分組成，利用兩路紅外線感知輸液管道內液體的有無，輸液結束會導致兩者間信號變化，從而促發(fā)報警裝置。同時，也可以預防輸液過程中氣泡進入體內可能。結果 該報警器報警靈敏、成本低廉、使用方便。結論 筆者設計的輸液報警器具有臨床實用價值。

靜脈輸液；輸液安全；紅外線；報警器

一直以來靜脈輸液是最常用的臨床治療方法之一，至今已有數(shù)百年的歷史。輸液完畢需要及時拔針或換藥，否則將會引起回血、重新穿刺，嚴重者甚至危及生命[1]。如果液體輸完畢醫(yī)護人員未能及時拔掉針頭，會出現(xiàn)空氣進入血管形成氣栓，輕則延誤治療，給病人造成痛苦，重則危及患者生命。為避免出現(xiàn)以上風險，本文研制了一種安全可靠、使用簡便、價格低廉的雙位紅外感應輸液及報警裝置。

1 結構設計

報警器由紅外線感應單元、信號放大系統(tǒng)、MCU主控單元、聲亮報警單元和電池供電單元5個部分組成（圖1）。①紅外線感應單元。主要檢測探頭通過2個相互對應的紅外線發(fā)射及接收裝置，分別把信號轉導至信號放大系統(tǒng)；②信號放大系統(tǒng)：放大具有差異的電信號，以便于識別；③MCU主控單元：識別處理差異信號，計算并產(chǎn)生報警信號，促發(fā)聲亮報警單元；④聲亮報警單元：接受主控單元信號，促發(fā)報警裝置；⑤電池供電單元：報警器電源為紐扣電池，占用空間小。

圖1 報警器結構示意圖

2 工作原理

實現(xiàn)自動報警器的關鍵技術在于輸液完畢后信息的提取。本報警器采用紅外線感應檢測裝置獲取輸液完畢信號。一般輸液的藥液都為液體溶液，存在介質效應，會阻擋光源，產(chǎn)生折射效應。將特制的紅外線發(fā)射裝置及感應傳感器檢測探頭緊貼于輸液管路上，將位于墨菲氏管上下方的兩個點做為探測點。隨著輸液的進行，剩余藥液液面將逐步下降，液面降至上方檢測探頭處，2個檢測探頭檢測到的信號出現(xiàn)差異。檢測探頭將其轉換為相應的電信號，經(jīng)過信號放大系統(tǒng)到達主控單元，最終促發(fā)報警裝置，驅動報警與顯示裝置發(fā)出音樂報警或使報警指示燈閃爍，以提示患者和護士準備換藥或拔針。此外，如果墨菲氏管下方輸液管路內出現(xiàn)氣泡，也同樣會產(chǎn)生報警信號。另外，筆者還根據(jù)具體情況，在下方的監(jiān)測點增加了部件加熱裝置，避免因溫度變化對輸液管路造成影響。

3 使用方法

報警器利用夾持器安裝于墨菲氏管上下方（圖2）。當藥液液面降至墨菲氏管上方的探測紅外線監(jiān)測點，報警器即檢測到上下方輸液信號差異并立刻通過檢測系統(tǒng)驅動報警器（蜂鳴器、語音提示或音樂提示）報警，提醒護士、陪護人員及時準備換藥或拔針；此外，當下方監(jiān)測點有氣泡流過亦會產(chǎn)生報警信號。護士給患者拔針時只需將報警器上的電源開關關閉即可停止報警。每個報警器安裝固定之前，最好先將檢測探頭一頭夾住輸液管路，一頭空置，測試報警器是否正常工作，然后再進行安裝固定。

圖2 報警器實物圖

4 討論

靜脈輸液治療是醫(yī)療治療的重要手段之一[1-2]，如何在輸液過程中保證患者安全，已成為臨床研究的一個重要課題。

現(xiàn)已授權的幾十種具有專利的輸液報警裝置的信息提取方法，概括有以下幾種[1-8]：①電極法：從輸液瓶瓶塞向瓶內插入2根電極，利用液體的導電性來檢驗瓶內是否有藥液殘留。該技術成本較低、可靠性較高，但存在安全隱患；②測重法：利用彈簧秤或壓力傳感器，根據(jù)輸液袋內重量變化來判斷輸液進程，方法簡單，但可靠性低、誤差大；③通過固定在輸液瓶上的光電傳感器（采用半導體激光）利用光學原理判斷輸液進程，但成本較高；④液滴計數(shù)法：利用單片機、光電傳感器對液滴計數(shù)或推算輸液速度判斷輸液完成時間，操作復雜、成本較高；⑤輸液通路內置入懸浮裝置，輸液結束時，該懸浮物質下沉阻塞管路，但成本高，且不能報警。

本報警器具有如下優(yōu)點：①本裝置采用墨菲氏管上下2個探測點，通過2點間信號差異產(chǎn)生報警，較以往的紅外線探測裝置存在優(yōu)勢。如果在安裝使用前輸液管路安置探測點位置的輸液通路存在遮擋，單個探測點的報警裝置則不能正常工作，而本裝置采用的兩點探測，如果一點存在遮擋，會及時報警，提示存在工作障礙，避免因為輸液管材料、顏色、液體的差異而導致不能正常工作，提升了檢測靈敏度及可靠性；安置在墨菲氏管下方的探測點可以在有氣泡通過時產(chǎn)生報警信號，防止氣泡進入，另外當上方的輸液報警未能及時工作時，輸液結束至下方探測點，可以再次形成報警信號；②采用較為先進的MCU主控芯片，結合優(yōu)化算法，使整個電路工作穩(wěn)定、誤報率??；③采用紅外感應檢測原理獲取輸液完畢信號，使用極為簡便。由于檢測元件不接觸藥液，可避免藥液被污染。增設報警信號的無線發(fā)射與接受裝置，直接通知護士工作站，護士站安裝相應的液晶顯示屏，可以提示報警床位，及時更換藥液或拔除裝置；④適應各種輸液的檢測；⑤采用低功耗控制模式，使用常見紐扣電池供電，整機功耗小、待機時間長；⑥報警器供電電源為電池，設有顯示電池電量的紅綠燈信號，綠燈亮表示電量充足，紅燈亮表示電量不足需要及時更換，避免因電源電量不足造成報警器不工作、不報警。

經(jīng)過反復驗證，從實驗室至臨床使用，均證明該報警器工作穩(wěn)定可靠，檢測靈敏度高，不需額外消毒，操作使用方便，在輸液結束報警的同時可以檢測輸液過程中存在的風險，安全有效，可用于臨床使用。

[1]趙蘭,張化武．電子輸液報警器的研制及臨床應用價值[J]．醫(yī)療衛(wèi)生裝備,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

南通市衛(wèi)生局青年基金項目（WQ 2014016）。

專利：國家專利（201420540973X）。

作者郵箱：doctor0513@163．com