汪婕 鐘麟 高寬翔

摘要：輸液是常見(jiàn)的治療方式，靜脈輸液的監(jiān)控常采用人工目測(cè)，但由于輸液滴注速度受多種因素影響，難以保持恒定速度，經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)快時(shí)慢，導(dǎo)致出現(xiàn)停止滴注甚至回血的情況。輸液完成時(shí)，如未及時(shí)更換輸液或拔出針頭，輕則影響療效，重則發(fā)生嚴(yán)重的醫(yī)療事故。因此，改進(jìn)和優(yōu)化輸液監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，并且要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化是目前亟須解決的重要技術(shù)問(wèn)題。文章基于MQTT設(shè)計(jì)的智能輸液系統(tǒng)，由上位機(jī)和下位機(jī)共同構(gòu)成，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)輸液進(jìn)度并在上位機(jī)顯示，通過(guò)上位機(jī)控制下位機(jī)輸液速度和警報(bào)，上位機(jī)實(shí)時(shí)更新患者和藥品信息并存儲(chǔ)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更科學(xué)、高效的輸液管理，協(xié)助醫(yī)護(hù)人員創(chuàng)造更好的醫(yī)療環(huán)境，具有廣泛的市場(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：非接觸；報(bào)警；靜脈輸液

中圖分類號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

臨床最重要的治療方式之一就是靜脈輸液，靜脈輸液工作時(shí)間占據(jù)了護(hù)士每天工作時(shí)間的75%以上。但因滴速異常和換液不及時(shí)等問(wèn)題也使輸液治療為人們所詬病，液體滴速異常不僅影響藥效，還引發(fā)藥物不良反應(yīng)。因此，需要對(duì)輸液進(jìn)行更加科學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)與管理，本文設(shè)計(jì)的智能輸液系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)輸液進(jìn)度，遠(yuǎn)程控制輸液速度，在輸液即將完成時(shí)進(jìn)行示警，并將病患信息及時(shí)更新到文件中，具有較高的實(shí)用價(jià)值。整套設(shè)備的成本較低，易于遷移，具有較為廣泛的市場(chǎng)前景。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 主控模塊

主控模塊選用的處理芯片是ESP8266，其核心是AT指令集與MQTT協(xié)議，該核心的功能較為強(qiáng)大，不僅能夠作為一個(gè)單獨(dú)模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，獨(dú)立應(yīng)用［1］，還可以作為WiFi模塊使用，具有天線開(kāi)關(guān)、射頻balun、功率放大器、低噪聲放大器、濾波器和電源管理模塊。在本設(shè)計(jì)中，此芯片主要負(fù)責(zé)接收PC端信息，從而控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸液速度的控制。其功能原理如圖1所示。

1.2 液位檢測(cè)模塊

選用XH-M208非接觸式液位感應(yīng)器完成液位檢測(cè)工作，該液位傳感器的原理是通過(guò)改變電容的大小來(lái)表示液面是否高于/低于該檢測(cè)位，包括一個(gè)高頻振蕩器，由兩個(gè)金屬電極構(gòu)成其傳感表面。一旦物體靠近感應(yīng)表面，它就會(huì)移動(dòng)到電極的靜電場(chǎng)中并改變振蕩器的電容。因此，一旦達(dá)到一定幅度，振蕩器電路將開(kāi)始振蕩并改變傳感器的輸出條件；一旦目標(biāo)遠(yuǎn)離電容傳感器，振蕩器的振幅就會(huì)減小，從而將電容傳感器切換回原始位置，最終實(shí)現(xiàn)非接觸的液位檢測(cè)［2］。

1.3 流速控制模塊

選用當(dāng)前技術(shù)相對(duì)成熟的MG995伺服電機(jī)組成控制模塊，通過(guò)程序設(shè)定的固定輸液速度，在上位機(jī)端發(fā)布指令調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的角度，配合3D打印模型對(duì)輸液管進(jìn)行一定程度的夾持；通過(guò)軟件設(shè)置不同脈沖的步進(jìn)度數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸液速度的精準(zhǔn)控制。

1.4 報(bào)警模塊

ZK-3A是可孚公司生產(chǎn)的一款輸液報(bào)警裝置，比傳統(tǒng)輸液報(bào)警裝置體積更小，且移植性好，只需夾持在輸液管上即可使用。使用過(guò)程中，當(dāng)輸液完成時(shí)蜂鳴器報(bào)警，分貝達(dá)85 dB，且紅燈閃爍，可夜間使用，分貝適中，既可做到提醒，又不會(huì)打擾到其他病人的正常休息，待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)，符合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。

1.5 WiFi模塊

ESP8266是一款超低功耗的UART WiFi透?jìng)髂K，可將用戶的物理設(shè)備連接到WiFi 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。ESP8266模塊成本低、使用簡(jiǎn)便、功能強(qiáng)大，通過(guò)串口AT指令與單片機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)串口透?jìng)?，不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換（如串口到WiFi、藍(lán)牙等）由模塊完成，應(yīng)用在本系統(tǒng)中完成信號(hào)的傳輸工作。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)軟件流程

程序設(shè)計(jì)分為界面設(shè)計(jì)、通信協(xié)議、上位機(jī)程序3個(gè)部分。其中，MQTT協(xié)議通信距離可達(dá)幾百米，能夠及時(shí)將輸液信息通知醫(yī)護(hù)人員［3］。本系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)使用兩塊ESP8266模塊獨(dú)立運(yùn)作，一塊用于采集液位信息并通過(guò)WiFi上傳至群組，另一塊用于讀取群組信息，從而實(shí)現(xiàn)兩塊獨(dú)立ESP8266的信息互通。軟件流程如圖2所示。

2.2 上位機(jī)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用純Python圖形GUI庫(kù)進(jìn)行顯示模塊的設(shè)計(jì)。使用序列號(hào)來(lái)對(duì)病人信息進(jìn)行區(qū)分，避免程序在數(shù)據(jù)讀取時(shí)出現(xiàn)誤讀的情況。上位機(jī)顯示界面中包括病人信息、處方編號(hào)、負(fù)責(zé)醫(yī)生等信息，通過(guò)讀取特定的信息表格內(nèi)容更新上位機(jī)的顯示，在此信息表格中可以進(jìn)行病患信息的更改。為使輸液速度可視化，本系統(tǒng)在界面的上部設(shè)置一個(gè)流速控制條形框顯示流速［4］。綜合考慮各種特殊情況，對(duì)輸液的流速控制可手動(dòng)設(shè)置為0，流速控制條下方的輸液進(jìn)度顯示輸液完成度［5］。上位機(jī)界面如圖3所示，具體功能如下。

（1）流速控制條有5種模式，分別是停止、低速、中速、高速和全速，當(dāng)輸液即將完成時(shí)，上位機(jī)自動(dòng)控制下位機(jī)停止輸液。

（2）輸液進(jìn)度欄顯示當(dāng)前的輸液進(jìn)度，當(dāng)輸液完成時(shí)，顯示輸液完成。

（3）具體信息欄分為病人基本信息和醫(yī)院附加信息，兩欄分開(kāi)顯示。

（4）關(guān)閉報(bào)警按鈕控制的是報(bào)警器的狀態(tài)，可遠(yuǎn)程關(guān)閉警報(bào)。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

為了能隨時(shí)查看病人的輸液信息，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了信息存儲(chǔ)文件夾，該文件夾內(nèi)包含系統(tǒng)的主程序、界面程序、硬件程序和病人信息表格。其中，以news命名的Excel文件存儲(chǔ)的是病人的基本信息，醫(yī)生可以在文件中錄入或修正患者信息，保存后可以在上位機(jī)中完成信息的更新與顯示。以record命名的Excel文件中記錄了病人輸液的起止時(shí)間，由Python程序創(chuàng)建，每次輸液完成后，文件自動(dòng)更新輸液開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間，以供醫(yī)護(hù)人員隨時(shí)查詢。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)智慧醫(yī)療每年實(shí)際投入資金僅占醫(yī)院總收入的0.3%～0.5%，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍達(dá)到3%～5%，國(guó)內(nèi)智慧醫(yī)療市場(chǎng)仍有提升空間。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更加科學(xué)、高效的輸液管理，可以協(xié)助醫(yī)護(hù)人員打造更好的醫(yī)療環(huán)境。相信智慧輸液設(shè)備也將在醫(yī)院得到廣泛應(yīng)用，萬(wàn)物互聯(lián)這一想法也將隨之落地。

參考文獻(xiàn)

［1］于向英，王永珍，孫孝紅.新型彈簧輸液報(bào)警器的研制與應(yīng)用［J］.實(shí)用護(hù)理雜志，2003（12）：26.

［2］王輝，謝欣葦，劉正躍，等.156所綜合性醫(yī)院住院患者靜脈輸液指標(biāo)的綜合分析［J］.藥學(xué)實(shí)踐雜志，2017（6）：573-576.

［3］陳晉濤.淺析外周靜脈留置針堵管的原因及護(hù)理措施［J］.基層醫(yī)學(xué)論壇，2015（S1）：125-126.

［4］冉瓊，張成貴，唐佳玉，等.護(hù)士、醫(yī)生與臨床藥師合作處理靜脈輸液相關(guān)藥患糾紛的實(shí)踐［J］.中華護(hù)理雜志，2013（3）：228-230.

［5］王小敏，譚喜瑩.374份靜脈滴注藥品說(shuō)明書(shū)中滴速、輸液器具及配置時(shí)限項(xiàng)標(biāo)注情況分析［J］.中國(guó)藥業(yè)，2021（13）：19-22.

（編輯 沈 強(qiáng)）