輸液報(bào)警器的研制及臨床護(hù)理應(yīng)用效果

徐風(fēng)忠，陳桂濤（通信作者）

1 山東省德州市中醫(yī)院 （山東德州 253015）；2 河北省東光縣人民醫(yī)院（河北滄州 061600）

靜脈輸液是臨床醫(yī)療工作中常用的治療手段。有研究表明，住院患者靜脈輸液使用率為93.13%，平均每床每日使用輸液瓶（袋）數(shù)為3.76 瓶（袋）[1]。靜脈輸液治療過(guò)程中，要求醫(yī)護(hù)人員、陪護(hù)家屬密切關(guān)注患者輸注情況，及時(shí)更換液體或結(jié)束輸液。但患者長(zhǎng)時(shí)間的輸注使陪護(hù)家屬容易出現(xiàn)身體疲勞、精力不集中，而責(zé)任護(hù)士又無(wú)法始終觀察患者輸液情況，導(dǎo)致輸液過(guò)程中出現(xiàn)針頭阻塞，或因沒(méi)有及時(shí)換液、輸液完成后沒(méi)有及時(shí)拔針出現(xiàn)壓力差造成回血情況，增加患者痛苦，引發(fā)醫(yī)患糾紛。目前，由患者輸液引起的醫(yī)患糾紛受到社會(huì)的普遍關(guān)注?；诖?，本研究設(shè)計(jì)了一種輸液報(bào)警器，旨在為患者靜脈輸液提供安全保障。

1 輸液報(bào)警器的研制

光的透射是入射光經(jīng)過(guò)折射穿過(guò)物體后的出射現(xiàn)象，被透射的物體稱為透明體或半透明體。若透明體是無(wú)色的，除少數(shù)光被反射外，大多數(shù)光均透過(guò)物體。為表示透明體透過(guò)光的程度，通常用透過(guò)后的光通量與入射光通量之比τ 來(lái)表征物體的透光性質(zhì)，τ 稱為光透射率。

1.1 設(shè)計(jì)原理

該裝置采用紅外光透射原理，利用液體和空氣對(duì)紅外光的吸收差異來(lái)進(jìn)行藥液檢測(cè)：將墨菲氏滴液管卡入光電傳感器中，當(dāng)管內(nèi)有液體滴下時(shí)，光電傳感器接收端接收到的紅外光信號(hào)變小，此時(shí)輸出呈高阻狀態(tài)；相反，管內(nèi)沒(méi)有液體滴下時(shí)，光電傳感器接收端接收到的紅外光信號(hào)變大，此時(shí)輸出呈低阻狀態(tài)。在恒壓源的環(huán)境下，高、低阻狀態(tài)的變化間接轉(zhuǎn)變成電脈沖信號(hào)低、高的變化，脈沖的個(gè)數(shù)間接反映液體的滴數(shù)，脈沖間隙間接反映液體的流速。這些脈沖信號(hào)就作為識(shí)別信號(hào)被傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理。當(dāng)單片機(jī)在一定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)不到有脈沖信號(hào)輸入（即沒(méi)有液體滴下）時(shí)，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警電路，通過(guò)裝置內(nèi)置的狀態(tài)指示燈（紅燈）閃爍提示患者和陪護(hù)家屬，同時(shí)觸發(fā)床頭呼叫器及時(shí)通知責(zé)任護(hù)士進(jìn)行處置[2]。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

輸液報(bào)警器由光電傳感器、電源電路、單片機(jī)、工作和報(bào)警顯示電路、床頭呼叫器開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路等組成，如圖1～2 所示。

圖1 輸液報(bào)警器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

1.2.1 光電傳感器的設(shè)計(jì)

光電傳感器由紅外發(fā)光二極管和光敏二極管組成，紅外發(fā)光二極管作為信號(hào)發(fā)射端，光敏二極管作為信號(hào)接收端；制作成夾子狀，發(fā)射端和接收端分別位于夾子兩側(cè)，呈水平狀排列，方便夾于墨菲氏滴液管上；主要作用是接收探測(cè)頭捕捉到的光透射率τ 的變化，從而非接觸式地間接記錄液體滴數(shù)的變化；檢測(cè)到的系列脈沖信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)進(jìn)行處理[3]。

圖2 輸液報(bào)警器實(shí)物圖

1.2.2 電源的設(shè)計(jì)

為保持輸液報(bào)警器供電不間斷，防止產(chǎn)生意外，本次設(shè)計(jì)的輸液報(bào)警器采用兩種供電方式，即外部電源供電、內(nèi)置電池供電，并且當(dāng)電源電壓不足時(shí)，通過(guò)報(bào)警燈報(bào)警。

1.2.2.1 外部電源的設(shè)計(jì)

外部電源由專用的供電模塊組成，可通過(guò)市電電壓直接提供+5 V的直流電壓，詳細(xì)電路如圖3所示。

圖3 輸液報(bào)警器外部電源供電電路圖

從圖3 可以看出，市電電壓經(jīng)BR1 橋式整流后經(jīng)過(guò)由L1、C1、C2 組成的帶通濾波器，得到+300 V 的脈動(dòng)直流電壓并加到變壓器T 的初級(jí)線圈1、2 端；R1 為電源短路保護(hù)限流電阻，防止因負(fù)載過(guò)大而大面積燒毀芯片及其他電路；+5 V 輸出端電壓由變壓器T 的次級(jí)線圈5、6 端經(jīng)過(guò)整流管D1 整流，C6、C7 濾波后所得；R9、C5 組成保護(hù)電路，目的是防止整流管D1 被擊穿短路。

電路中采用的RM3253S 芯片是一款基于線性隔離變壓器設(shè)計(jì)采用原邊反饋反激拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電源管理芯片，具有有源功率因數(shù)校正（active power factor correction，APFC）功能。該芯片的特點(diǎn)是外圍電路簡(jiǎn)單，低成本，高性能，電壓適應(yīng)范圍寬，可在較寬的輸入電壓范圍（如交流電壓85～264 V）和寬頻帶下工作，體積、重量小，輸出電壓恒定；脈沖頻率調(diào)制（pulse frequency modulation，PFM）控制模式使其工作頻率隨負(fù)載大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，負(fù)載越大，工作頻率越高，穩(wěn)定性越好，且在空載時(shí)工作頻率可降至1 kHz 左右，大幅度地降低了待機(jī)功耗，節(jié)能、環(huán)保，可大范圍取代5 W以下的功率電源。本設(shè)計(jì)中，芯片供電端1 腳電源在開(kāi)機(jī)瞬間由R2、R3 降壓后提供，R2、R3 電阻采用1/2 W 電阻，防止開(kāi)機(jī)瞬間因峰值電壓過(guò)大而燒毀芯片，電源正常工作時(shí)這兩個(gè)電阻產(chǎn)生一定的熱量；C4 是緩沖電容，設(shè)計(jì)目的是開(kāi)機(jī)瞬間避免峰值電壓過(guò)高而燒毀芯片，開(kāi)機(jī)后由變壓器T 的初級(jí)線圈3、4 端感應(yīng)電壓經(jīng)過(guò)D3 整流后提供；芯片的取樣電壓由R4、R5、 R7 三個(gè)取樣電阻分壓提供，經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路進(jìn)行比較，差電壓由芯片的5、6 腳輸出、控制變壓器T 的初級(jí)線圈1、2 端，這樣就組成了一個(gè)鎖相環(huán)路，使變壓器T 的次級(jí)線圈5、6 端始終輸出穩(wěn)定的脈動(dòng)電壓。

1.2.2.2 內(nèi)部電池的設(shè)計(jì)

除外部電源供電外，本設(shè)備還設(shè)計(jì)了4 節(jié)AAA高能量1.2 V 可充電電池供電，經(jīng)實(shí)際臨床使用，4 節(jié)南孚AAA 可充鋰電池充滿后的使用時(shí)間可達(dá)12～15 h。

1.2.3 單片機(jī)、工作和報(bào)警顯示電路、床頭呼叫器開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

工作和報(bào)警顯示電路、床頭呼叫器開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)如圖4 所示，R1、R2 為驅(qū)動(dòng)三極管T 正常工作時(shí)的偏置電阻，R3、R4 分別為工作燈和報(bào)警燈的限流電阻。正常輸液時(shí)，單片機(jī)輸入端13、14 腳檢測(cè)到的都是高電平，輸出端6 腳輸出低電平，輸出端8 腳輸出高電平，工作燈的綠燈閃爍，報(bào)警燈不工作；當(dāng)需要換液、輸液完成、針頭阻塞、內(nèi)部電池電量低等異常情況出現(xiàn)時(shí)，單片機(jī)輸出端6、10 腳輸出高電平，輸出端8 腳輸出低電平，工作燈和報(bào)警燈的紅燈閃爍，同時(shí)單片機(jī)輸出端10 腳輸出的高電平使三極管T 導(dǎo)通，觸發(fā)繼電器閉合，自動(dòng)接通床頭呼叫器開(kāi)關(guān)，提示醫(yī)護(hù)人員來(lái)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處置。

圖4 單片機(jī)、工作和報(bào)警顯示電路、床頭呼叫器開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)

復(fù)位電路采用MAX811 專用復(fù)位芯片，按下復(fù)位鍵AN，消除各類報(bào)警，使單片機(jī)處于正常工作模式。

2 臨床應(yīng)用

2.1 一般資料

選取2021 年2—11 月于山東省德州市中醫(yī)院內(nèi)科系住院治療的患者200 例，按照住院時(shí)間先后順序分為兩組，各100 例。對(duì)照組男50 例，女50 例；年齡20～80 歲，平均（49.06±5.32）歲；住院時(shí)間6～12 d，平均（6.78±0.47）d。觀察組男50 例，女50 例；年齡20～75 歲，平均（48.76±3.47）歲；住院時(shí)間6～11 d，平均（6.52±0.33）d。兩組一般資料比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆gt;0.05），具有可比性[4]。本研究經(jīng)醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)（魯?shù)轮菔兄嗅t(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)字2021 第9 號(hào)），所有患者均對(duì)本研究知情并自愿簽署同意書(shū)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：每天靜脈輸注液體均量100 ml 2 袋、250 ml 1 袋、500 ml 1 袋。排除標(biāo)準(zhǔn)：存在嚴(yán)重心血管系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)疾病；意識(shí)模糊不能配合研究。

2.2 方法

對(duì)照組采用傳統(tǒng)的一次性輸液器，按照護(hù)理級(jí)別巡視病房。

觀察組安裝輸液報(bào)警器，將光電傳感器夾在墨菲氏滴液管上方靠近瓶口處，將輸液報(bào)警器上的連接線插到床頭呼叫器上的按鍵開(kāi)關(guān)內(nèi)，打開(kāi)輸液報(bào)警器電源開(kāi)關(guān)，觀察輸液報(bào)警器指示燈，1 min 內(nèi)墨菲氏滴液管內(nèi)無(wú)液體滴注時(shí)紅色指示燈閃爍報(bào)警，液體正常流動(dòng)后報(bào)警器顯示正常，按下復(fù)位開(kāi)關(guān)并掛在輸液架上。

2.3 觀察指標(biāo)

（1）統(tǒng)計(jì)兩組責(zé)任護(hù)士每天為觀察輸液情況而巡視病房的時(shí)間。（2）統(tǒng)計(jì)兩組在輸液治療期間因換液、輸液完成、針頭阻塞等輸液?jiǎn)栴}而打鈴呼叫的次數(shù)。（3）統(tǒng)計(jì)兩組患者及護(hù)士滿意度[5]：向患者（每組100 例）及醫(yī)護(hù)人員（每組20 名）分別發(fā)放滿意度問(wèn)卷調(diào)查表，90%以上項(xiàng)目滿意為滿意，75%～90%項(xiàng)目滿意為基本滿意，75%以下項(xiàng)目滿意為不滿意，調(diào)查表采取當(dāng)場(chǎng)填寫完畢后收回的方式；滿意度=（滿意份數(shù)+基本滿意份數(shù)）/總份數(shù)×100%。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)量資料以±s表示，采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以率表示，采用χ2檢驗(yàn)，P＆lt;0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[6]。

2.5 結(jié)果

觀察組責(zé)任護(hù)士每天為觀察輸液情況而巡視病房的時(shí)間短于對(duì)照組，在輸液治療期間因換液、輸液完成、針頭阻塞等輸液?jiǎn)栴}而打鈴呼叫的次數(shù)少于對(duì)照組，患者及護(hù)士滿意度均高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＆lt;0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組各指標(biāo)比較

3 討論

輸液技術(shù)發(fā)明至今已經(jīng)歷了5 代，即人為機(jī)械式輸液監(jiān)視階段、壓力式輸液監(jiān)視階段、電容式輸液監(jiān)視階段、稱重式輸液監(jiān)視階段和光電式輸液監(jiān)視階段。人為機(jī)械式輸液監(jiān)視是最原始的監(jiān)視方式，沿用至今；壓力輸液監(jiān)視的原理是利用自然大氣壓和瓶?jī)?nèi)藥液產(chǎn)生的壓力差來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，缺點(diǎn)是輸液瓶?jī)?nèi)需安裝壓力監(jiān)測(cè)電極，一旦消毒不佳，輸液瓶?jī)?nèi)的藥液極易被污染，而且不適合于當(dāng)下的輸液袋[7]；電容式輸液監(jiān)視的原理是在輸液瓶或輸液袋的兩側(cè)綁定兩個(gè)銅箔做電極，根據(jù)兩個(gè)電極內(nèi)液體的變化轉(zhuǎn)換成電容容量的變化，進(jìn)而再間接變成電信號(hào)的變化，缺點(diǎn)是安裝過(guò)于復(fù)雜，專業(yè)性較強(qiáng)，使用不方便，誤差較大[8]；稱重式輸液監(jiān)視原理是通過(guò)輸液瓶或輸液袋中的藥液量在輸液過(guò)程中逐步減少的重量進(jìn)行檢測(cè)，缺點(diǎn)是由于現(xiàn)在的輸液瓶和輸液袋規(guī)格、大小不一，所以在每次使用前都需要針對(duì)輸液瓶或輸液袋的容量預(yù)設(shè)定重量值，且由于同種容量的液體因輸液瓶和輸液袋的薄厚不一而出現(xiàn)或液體殘留很多，或液體輸完未報(bào)警，所以失去了安裝的意義[9]。本研究裝置將光電傳感器夾在墨菲氏滴液管上側(cè)，即可實(shí)現(xiàn)換液、輸液完成、針頭阻塞的提示報(bào)警，操作極為簡(jiǎn)便，但亦有不足之處，即還不能實(shí)現(xiàn)對(duì)患者液體滴數(shù)和液體劑量的控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高度智能化。產(chǎn)品有待改進(jìn)。

輸液安全是護(hù)理安全的重要內(nèi)容之一，也是提高患者和陪護(hù)家屬滿意度的重要指標(biāo)。通過(guò)在臨床護(hù)理工作中使用該輸液報(bào)警器，護(hù)士的工作更加有條不紊，大大提高了輸液的效率，降低了醫(yī)護(hù)人員頻繁往返于患者身邊進(jìn)行巡視的工作強(qiáng)度，提高了患者的滿意度[10]。