王善宇

（浙江史密斯醫(yī)學(xué)儀器有限公司上海史邁克醫(yī)學(xué)儀器技術(shù)咨詢分公司，上海 201204）

0.引言

醫(yī)用大容量輸液泵作為長(zhǎng)時(shí)間精確給藥的醫(yī)用輔助治療設(shè)備，在現(xiàn)代醫(yī)療環(huán)境下使用十分廣泛。輸注的準(zhǔn)確和穩(wěn)定性一直是大容量輸液泵的基本要求。臨床使用中部分藥物對(duì)于輸注速率非常敏感，如果出現(xiàn)較大速率偏差會(huì)對(duì)患者造成嚴(yán)重后果。顧針對(duì)大容量輸液泵的速率閉環(huán)監(jiān)測(cè)在臨床環(huán)境中非常重要。目前大多數(shù)輸液泵制造商會(huì)提供配套的滴速傳感器，用于監(jiān)測(cè)滴數(shù)和計(jì)算速率。但是實(shí)際使用滴速傳感器監(jiān)測(cè)速度時(shí)，臨床普遍反饋速率異常誤報(bào)警頻繁，導(dǎo)致滴速傳感器使用率很低。針對(duì)上述問題，提出基于建立單位時(shí)間內(nèi)液滴數(shù)量和速率大小的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化滴速傳感器速率計(jì)算的精度，減少由于計(jì)算精度引起的誤報(bào)警。

1.常用速率計(jì)算方法及偏差分析

常見輸液泵會(huì)直接使用輸液器規(guī)格應(yīng)用于速率計(jì)算，以此計(jì)算單位時(shí)間的總體積和速率。輸液器規(guī)格一般分為20滴/毫升和60滴/毫升兩種。則20滴/毫升規(guī)格的輸液器滴下的每一個(gè)液滴的體積大小就為0.05ml。既控制軟件通過設(shè)置動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)窗（h），記錄監(jiān)測(cè)窗時(shí)間內(nèi)滴速傳感器的液滴數(shù)量（d），及已知液滴大小0.05ml計(jì)算速率。公式計(jì)算如下。

速率越高監(jiān)測(cè)窗內(nèi)識(shí)別到的液滴數(shù)越多，速率計(jì)算越精確。速率越低識(shí)別到的液滴數(shù)越少，則會(huì)引入較大的計(jì)算偏差。液滴數(shù)量的識(shí)別精度和實(shí)際液滴大小影響速率計(jì)算的精度。

2.滴速傳感器識(shí)別液滴原理及偏差分析

常見滴速傳感器為紅外式滴速傳感器?；竟ぷ髟硎抢靡旱螌?duì)紅外光的折射引起電平信號(hào)變化。將滴速傳感器夾持在輸液器滴壺上，液滴下落時(shí)引起電平信號(hào)變化。輸液泵在支持速率范圍內(nèi)運(yùn)行，滴壺內(nèi)液滴不會(huì)出現(xiàn)連成線的情況。故液滴計(jì)數(shù)不會(huì)引入誤差。

3.液滴大小及偏差分析

由于液滴體積非常小，不利于直接測(cè)量。通過設(shè)計(jì)下面實(shí)驗(yàn)計(jì)算液滴平均大小用于分析。實(shí)驗(yàn)覆蓋常用輸注速率（5ml/h到300ml/h），取樣間隔不大于50ml/h，輸注量不少于100ml。

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

實(shí)驗(yàn)使用輸液泵作為流速控制設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室三級(jí)水替代藥液用于輸注，精度為0.0001g微量天平記錄流量，秒表記錄輸注時(shí)間，滴數(shù)傳感器連接電腦用于液滴計(jì)數(shù)，以及一致性較好的20滴/毫升輸液器用于測(cè)試。按照常規(guī)情況搭建實(shí)驗(yàn)，并設(shè)置不同速率完成數(shù)據(jù)收集。

3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)獲取到的數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算數(shù)據(jù)

3.3 液滴大小分析

設(shè)定檢測(cè)窗時(shí)長(zhǎng)為2min，計(jì)算出實(shí)際平均速率、平均液滴大小和平均每?jī)煞昼娨旱螖?shù)量如表1紅字所示。根據(jù)計(jì)算出的液滴大小可知，速率越大液滴越大，液滴數(shù)越多。常用速率計(jì)算方式因?yàn)槭褂霉潭ㄒ旱未笮。鴮?shí)際液滴大小隨速率變化，則會(huì)在不同速率情況下引入不同的偏差。且速率越大偏差越大，容易出現(xiàn)速率異常誤報(bào)警。

4.實(shí)際速率與滴數(shù)模型

由于實(shí)際速率未知，既無法獲知精確的液滴大小用于速率計(jì)算，則常用方法計(jì)算速率的偏差無法確定及避免。將表1中實(shí)際速率和液滴數(shù)據(jù)導(dǎo)入MiniTab，建立平均每?jī)煞昼娨旱螖?shù)量和實(shí)際流速的模型。如圖1所示。

圖1 擬合曲線

根據(jù)圖1可知：實(shí)際速率與平均每?jī)煞昼娨旱螖?shù)量存在顯著關(guān)系，數(shù)據(jù)與模型吻合度及模型可靠度很高。說明該模型可以用于計(jì)算速率。

5.速率計(jì)算及分析

考慮實(shí)際情況，將單位時(shí)間內(nèi)液滴數(shù)圓整，應(yīng)用兩種方法分別計(jì)算速率，并得出最大偏差量和偏差率，如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，模型方法計(jì)算速率在中高速情況下精度非常高，且速率越高精度越高。中低速由于單位時(shí)間內(nèi)液滴數(shù)量較少，會(huì)引入較大的計(jì)算偏差，兩者表現(xiàn)差異不大。

6.總結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及研究，使用單位時(shí)間液滴數(shù)量和速率大小關(guān)系模型方法計(jì)算速率，可以有效提高滴速傳感器計(jì)算速率的精度。同時(shí)可以通過增加實(shí)驗(yàn)采樣，獲取更多數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步提高模型的覆蓋率和準(zhǔn)確性。通過延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)窗也可以進(jìn)一步減小計(jì)算偏差。將相關(guān)模型置于輸液泵控制軟件內(nèi)，可以有效減少由于速率計(jì)算方法導(dǎo)致的速率異常誤報(bào)警。