輸液滴速和溫度控制裝置的研發(fā)*

周菁楠 陸奇鵬 朱 立

輸液是由靜脈滴注輸入體內(nèi)的大劑量注射液[1]。通常注射液包裝在玻璃或塑料的輸液瓶或袋中，不含防腐劑或抑菌劑，使用時(shí)通過輸液器調(diào)整滴速，持續(xù)而穩(wěn)定地進(jìn)入患者靜脈，以補(bǔ)充體液、電解質(zhì)或提供營養(yǎng)物質(zhì)[2]。注射液由于其用量大且直接進(jìn)入血液，故質(zhì)量要求高，生產(chǎn)工藝等亦與小針注射劑有一定差別[3]。

輸液注射是一種常規(guī)醫(yī)療手段，如一些感冒發(fā)燒的高發(fā)疾病，為了能夠盡快的康復(fù)，大多采用輸液的方式進(jìn)行治療，但是由于疾病大多發(fā)生在冬季，注射液多為冰涼，輸入到人體內(nèi)對于感冒發(fā)燒的患者影響比較大。同時(shí)，在輸液過程中滴速控制非常重要，速度過快可能會(huì)影響療效，且會(huì)引發(fā)靜脈炎等不良反應(yīng)；速度過慢有可能造成藥物劑量小，達(dá)不到治療效果[4-5]。為此，本研究設(shè)計(jì)了一款使用方便、安全性能強(qiáng)的輸液滴速和溫度檢測控制裝置。

1 輸液滴速和溫度控制裝置的研發(fā)

1.1 研發(fā)背景

患者在生病期間的整個(gè)生理和心理結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一定的變化，當(dāng)其生病需要點(diǎn)滴注射時(shí)，不同藥物的副作用不盡相同，而“溫度”因素對其影響極其重要。點(diǎn)滴補(bǔ)充液一般均需低溫保存，而人體的正?？谇惑w溫是36.3～37.2 ℃，因而輸液滴速的快慢以及點(diǎn)滴與人體的較大的溫差，勢必會(huì)導(dǎo)致患者輸液局部體溫下降，加劇患者的不適。冬季在給患者輸液時(shí)因藥液溫度較低，導(dǎo)致患者四肢發(fā)冷、甚至麻木及疼痛，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)血管痙攣等癥狀。尤其是幼兒和老人癥狀會(huì)更加明顯。為此，如能使液體達(dá)到舒適溫度再進(jìn)入人體，可減少患者的冷刺激，同時(shí)可加快藥物吸收。

輸液速度是根據(jù)藥物的特點(diǎn)和安全性所設(shè)置，對于不同年齡、不同病患程度的輸液患者，會(huì)使用不同的輸液藥物，且要求有不同的點(diǎn)滴流速。合理的點(diǎn)滴流速可以避免出現(xiàn)輸液不良反應(yīng)的危險(xiǎn)，同時(shí)可以使患者在治療過程中感到舒適，并方便護(hù)士操作[6]。一般而言，護(hù)士需嚴(yán)格按照藥品說明書和醫(yī)囑來設(shè)定輸液速度。但是，由于患者體位發(fā)生變化或其他的原因，可能會(huì)導(dǎo)致輸液速度發(fā)生變化，且在輸液過程中，因輸液管取出不及時(shí)，使得血液回流或空氣被注入靜脈的傷害事件時(shí)有發(fā)生。因此，監(jiān)測輸液速度非常必要。輸液速度監(jiān)測在液體輸完時(shí)也會(huì)發(fā)揮重要作用，當(dāng)檢測到輸液速度為0時(shí)，可認(rèn)為液體輸完[7]。

1.2 研發(fā)特點(diǎn)

本研究設(shè)計(jì)的點(diǎn)滴滴速和溫度控制裝置在患者輸液同時(shí)，恒溫器會(huì)對管內(nèi)液體加溫，并且能夠智能化控制液體溫度并配備保溫裝置，使溫度恒定在設(shè)定溫度；同時(shí)可對點(diǎn)滴的滴速進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)提示報(bào)警。

2 輸液滴速和溫度控制裝置的設(shè)計(jì)

輸液滴速和溫度控制裝置包括支撐桿和控制裝置主體?？刂蒲b置主體設(shè)置在支撐桿上，其下端設(shè)置有螺紋孔，在螺紋孔內(nèi)設(shè)置有加熱柱，加熱柱外設(shè)置有加熱螺紋槽，在加熱柱內(nèi)設(shè)置有加熱腔，其內(nèi)設(shè)置有加熱液體[8-9]。保溫裝置上設(shè)置有螺紋口，螺紋口設(shè)置在螺紋孔內(nèi)。保溫裝置包括左弧形槽和右弧形槽，左弧形槽設(shè)置在螺紋口下方，右弧形槽與左弧形槽以可拆卸的方式連接在一起?？刂蒲b置主體上設(shè)置有顯示屏，在顯示屏下端設(shè)置有控制鍵。顯示屏右側(cè)設(shè)置有莫菲氏管槽，在莫菲氏管槽上設(shè)置有紅外線檢測裝置，用于檢測點(diǎn)滴的滴速。加熱螺紋槽內(nèi)安放有輸液管。輸液滴速和溫度控制裝置如圖1所示。

圖1 輸液滴速和溫度控制裝置示圖

3 輸液滴速和溫度控制裝置速度監(jiān)測電路的設(shè)計(jì)

輸液滴速和溫度控制裝置采用AT89C51單片機(jī)，速度監(jiān)測電路主要由光電探測模塊、電壓比較模塊及顯示模塊三部分組成。

3.1 光電探測模塊和電壓比較模塊

(1)模塊電路。裝置利用光電探測模塊和電壓比較模塊檢測點(diǎn)滴滴速，其工作原理是利用對射式傳感器，對液滴是否滴下前后輸出電壓的變化，通過一個(gè)比較器即可轉(zhuǎn)換成高低電平顯示，從而達(dá)到探測液滴的功能，如圖2、圖3所示。

圖2 光電探測模塊電路圖

圖3 電壓比較模塊電路圖

(2)檢測輸液速度。單片機(jī)根據(jù)脈沖數(shù)量計(jì)算滴速，當(dāng)檢測發(fā)現(xiàn)無脈沖信號(hào)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。檢測輸液速度子程序和儲(chǔ)液子程序流程如圖4、圖5所示。

圖4 輸液速度子程序框圖

圖5 儲(chǔ)液子程序流程框圖

3.2 顯示模塊

該模塊是輸液滴速顯示模塊，采用3個(gè)八段數(shù)碼管顯示，通過AT89C51的輸出，可以動(dòng)態(tài)顯示出當(dāng)前的滴速或者通過鍵盤的輸入顯示預(yù)期滴速，如圖6所示。

圖6 輸液滴速顯示模塊電路圖

3.3 溫度檢測模塊

(1)溫度檢測模塊電路。采用半導(dǎo)體加熱塊加熱，利用DS18B20溫度傳感器檢測液體溫度，如圖7所示。

圖7 溫度檢測模塊電路圖

(2)溫度檢測流程。當(dāng)溫度傳感器檢測到溫度到達(dá)設(shè)定溫度時(shí)，繼電器斷開，半導(dǎo)體停止加熱，其流程如圖8所示。

圖8 溫度檢測流程圖

4 輸液滴速和溫度控制裝置的應(yīng)用

4.1 主要用途

通過對液體儲(chǔ)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測，醫(yī)護(hù)人員能夠及時(shí)了解液體余量，并能及時(shí)為患者進(jìn)行補(bǔ)液或采取相應(yīng)的措施，與此同時(shí)，在保證醫(yī)療設(shè)備安全運(yùn)行的情況下，給予患者舒適的輸液液體溫度[10-11]。

(1)在輸液過程中，患者大多體質(zhì)虛弱、昏睡狀態(tài)或者醫(yī)護(hù)人員忙碌狀態(tài)而無法留意到輸液全過程時(shí)，而使用輸液滴速控制裝置進(jìn)行監(jiān)護(hù)，醫(yī)護(hù)人員為患者提供便捷的護(hù)理[12]。

(2)在寒冷季節(jié)為患者輸液時(shí)，輸液溫度控制能有效的消除藥液與患者體溫之間過大的溫差，使藥液的溫度迅速增至適宜人體的臨界溫度[13-14]。

4.2 使用方法

醫(yī)護(hù)人員為患者進(jìn)行輸液之前，根據(jù)不同藥液的特性，通過控制鍵對液體的滴速進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)還可通過控制鍵將加溫溫度值進(jìn)行設(shè)置。將莫菲氏管放入輸液滴速溫度控制裝置莫菲氏管槽內(nèi)，通過開關(guān)開啟裝置，進(jìn)行滴速的檢測和液體的加熱控制，為患者進(jìn)行有效的治療。

4.3 應(yīng)用效果測試

為了驗(yàn)證系統(tǒng)準(zhǔn)確性，本研究選取了35.5～39.5 ℃區(qū)間內(nèi)16個(gè)與人體體溫相近的溫度進(jìn)行測試，其測試結(jié)果見表1。

表1 根據(jù)人體體感溫度進(jìn)行測試溫度設(shè)置的測試數(shù)據(jù)(℃)

數(shù)據(jù)測量結(jié)果表明，溫度分辨率為0.1 ℃，準(zhǔn)確率＜7.5%，基本能夠完成溫度調(diào)節(jié)作用。裝置能夠檢測莫菲氏管內(nèi)液體的滴速，控制輸液的滴速并在液體即將滴完時(shí)發(fā)出報(bào)警聲[15-17]?？刂蒲b置在加熱柱外還設(shè)置有保溫裝置可有效的減少熱擴(kuò)散，使其液體流入人體時(shí)接近體溫，避免輸入冰涼的藥液[18-20]。

5 結(jié)語

本研究所設(shè)計(jì)的輸液滴速和溫度控制裝置，避免了在傳統(tǒng)輸液中，易發(fā)生的一些異常情況，如管路堵塞，滴速異常以及輸液完畢無提示等，減少不必要的醫(yī)療事故。針對不同患者不同的藥物情況所需滴速，自動(dòng)控制輸液速度，在藥液滴完或者出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)提示報(bào)警，提醒醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行處理。本裝置不僅便于醫(yī)護(hù)人員對患者的看護(hù)和護(hù)理，也在一定程度上減輕家屬及看護(hù)的負(fù)擔(dān)、降低工作強(qiáng)度。同時(shí)提高醫(yī)院的管理水平和醫(yī)護(hù)人員工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)地監(jiān)控液體輸液滴速和溫度控制。

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