自动病人输液系统设计实现

自动病人输液系统设计实现

孙绘婷 孙力飞 戴小泉 马玉花

辽宁科技大学

摘要：目前输液过程中在加药换药的环节都需要医护人员的参与，需要花费很长的时间，在患者人数较多的时候，医护人员的工作量会很大，有可能出现疏忽，医护人员需要了解特殊患者病情状态只能面对面的接触患者，存在感染的风险，输液所用的器材在输液的时候没有进行无菌保护，对患者没有绝对的保障，针对以上问题，我们设计了自动病人输液系统，本系统增加了自动换药加药装置，实现了输液中药物设置的无菌腔体为输液器材提供良好的工作环境，在多处设置有传感器。在互联网大背景下，利用物联网将输液的过程变的可控，患者的治疗信息由显示控制面板随时监测汇报至医护人员端，医护人员能时刻了解每一位患者的病情状况，大大减轻了医护人员的负担。我们的设计，旨在使医护人员的治疗更高效、准确，使患者对治疗更安心、放心。

1. 自动病人输液系统的构造及功能

   1. 系统构造

本系统包括机架，壳体，壳体的前表面设置有显示控制面板，机架中设置有腔体，腔体中设置有悬挂装置，壳体的下表面设置有导轨，悬挂装置安装在下侧的滑块上，导轨带动悬挂装置前后移动，腔体中设置有输液瓶第一固定装置，第一固定装置中设置有丝杆，丝杆的两端对称设置有螺母,螺母固定连接夹块，夹块相向运动对输液瓶加紧固定，腔体中的底部设置有与机架固定连接横梁，横梁中设置有卡位槽，卡位槽用于将输液瓶定位，横梁中设置有加药装置，加药装置中设置有与固定装置结构相同的加药瓶第二固定装置，加药装置中设置有旋转装置，旋转装置的上端设置有卡位板，旋转装置由电机驱动，横梁底端设置有导轨，机架的底端设置有底座，底座中设置有腔体，腔体中设置有转动箱，转动箱中设置有腔体，腔体中设置有去盖装置，去盖装置中左右对称设置有第二电动推杆，第二电动推杆设置有铰链连接的左右对称抓手，左右抓手中间设置有弹簧，去盖装置用于将输液瓶瓶口处的橡胶盖去掉，腔体中位于去盖装置右侧设置有输液管装置以及加药针头装置，输液管装置以及加药针头装置的底端均设置有第三电动推杆,第三电动推杆初始处于最低位置，第三电动推杆的上端设置有固定针筒的活动压板，针筒中设置有气动活塞。

悬挂装置中设置有连杆，连杆上端铰链连接有第一电动推杆，悬挂装置可实现上下前后的移动，连杆的下端设置有连接装置，连接装置中的悬挂钩与连杆一侧转动连接，连杆下端同时设置有电推杆，电推杆用于将悬挂钩向一侧上方推动，使输液瓶与连接装置分离。

卡位槽中设置有第一电化学式传感器，旋转装置中设置有第二电化学式传感器，第一电化学式传感器、第二电化学式传感器用于检测输液瓶与加药瓶中是否为当前做需要的药物以及检测是否发生漏液。

输液装置中设置有流量传感器，流量传感器用于检测输液管中的药液流速以及药液是否输完，防止出现回血现象。

显示控制面板将所有关于患者的治疗信息显示，显示控制面板中设置有随时监测汇报装置，帮助医护人员对患者的状况更加清楚。

腔体设置为无菌空间，对所用的输液器材能最大程度保持清洁，消毒箱对已用的输液器材集中收集避免意外感染。

图1 自动病人输液系统结构图

1. 2. 系统功能

自动病人输液系统属于医院临床信息系统范畴，可对患者输液过程进行分布式动态监护和集中管理的一套软、硬件系统。纵观医疗设备市场近几年的发展，输液监护系统的相关产品已经在逐步实现从有线到无线的转变，医疗设备也正在向“便携化、小型化、无线化、网络化”的方向迈进。本系统在原始输液器的基础上增加了自动换药加药装置，实现了输液中药物设置的无菌腔体为输液器材提供良好的工作环境，在多处设置有传感器，并利用物联网将输液的过程变的可控，这也是互联网的发展在该设计上的一种体现，通过物联网，患者的治疗信息由显示控制面板随时监测汇报至医护人员端，医护人员能时刻了解每一位患者的病情状况，大大减轻了医护人员的负担，在输液过程中，患者也可以通过控制面板看到输液所剩余的时间，减轻了患者输液过程中产生的困倦及烦躁，对患者的康复也产生了一定的积极影响。

2. 目前国内发展现状

   1. 智能输液系统

福建省肿瘤医院设备科，研究设计的智能输液系统由液滴测量装置、显示装置、单片机系统、滴速控制装置和报警装置构成。该系统可实现输液滴速的实时监测和显示，能满足护士端与患者端的无线通信和对患者端的控制；输液异常时会发出警示，并支持护士端远程关闭当前的输液通道，该系统可准确地输入输液参数，利用红外对管进行液滴检测，由显示器实时显示输液流速，输液完成时可自动报警，经性能测评和风险评估，显示其性能良好且安全有效，方便护士进行输液管理，从而提高医疗自动化的整体水平，具有较高的临床应用价值。

1. 2. 智能输液监控管理系统

本系统的硬件采用 STM32 单片机控制器，由超声波发射接，收传感器、LoRa模块、蜂鸣器、呼叫按键、步进电机、LED 指示灯、电池组成，基于 LoRa 网络监控输液状态更加便捷组网，如果输液有异常现象（如回血，进气泡，输液即将结束）通过网络传输到主站，来通知医务人员前来解决问题，以及在主站可以看到患者的输液状态及信息，还可以进行远程操控流速及中断。患者家属可通过扫设备上的二维码进入微信小程序来查看输液信息。智能化，人性化是现代仪器设备的一个发展趋势，让患者体会到智慧医疗的便捷，减轻患者家属的负担，让医护人员更加高效，大大降低输液过程中的空气进入血液、鼓包、回血、未及时拔针的输液风险，大大提高医护人员的工作效率。

1. 3. 物联网智能输液系统

物联网智能输液系统的设计与实现主要基于病院已有网络拓扑来完成网络搭建，服务器传送采用无线的模式，数据传送则使采用医院原有网络设备。系统构建采用星型结构，为了防止中心网络出现问题，中心网络采纳两个节点保障网络可靠性，并使中心具有占领机制，保证中心的自我修复功能。

智能化物联网输液系统的设计与实现将升级改造现有的网络。结合无线传感器网络、异构网络集成技术和无线局域网，实现了对异构无线网络的统一接入，为系统的顺利实现提供了基本的网络服务。

3. 结束语

输液系统从上世纪八十年代的单泵控制发展到目前可由互联网控制等输入终端与后台信息平台的通讯已经实现了从有线到无线的过渡，自动病人输液系统的设计，是输液与现代科技的结合，体现了科技的以人为本，通过本设计，医护人员治疗可以更高效、准确，患者也可以对治疗更安心、放心，体现了此设计的可靠及安全。

参考文献：

1．现代医学仪器与应用 浅谈输液系统的现状与展望 Vol20.No.3 Oct.2008

2．黄熙.一种智能输液系统的设计与研制 No.19 2020

3．刘云龙，王翠玉，王子杰 一种智能输液监控管理系统的应用研究 No29 2020

4. Trbovich PL Implementation and optimization of smart infusion systems: are we reaping the safety benefits? Dec 12 2020

5.李东树，郭满 物联网智能输液系统的网络设计 Vol.16,No.13,May.2020

（项目获得辽宁科技大学2021年大学生创新创业训练计划资助）