基于ZigBee無線通訊的輸液報警儀

葉　苓　王亞楠　李　平劉　蕾空軍總醫(yī)院門診部，北京100142

基于ZigBee無線通訊的輸液報警儀

葉苓王亞楠李平▲劉蕾
空軍總醫(yī)院門診部，北京100142

為解決批量患者的靜脈輸液管理難題，本文基于ZigBee無線通訊裝置研制出了一種能夠便攜、實用的輸液報警儀，該輸液報警儀由內(nèi)置ZigBee無線收發(fā)器的輸液信息監(jiān)測終端、協(xié)調(diào)器、中繼器、遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端四部分組成，主要利用ZigBee無線通信節(jié)點的“多次反射”功能，組建蜂窩狀監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)僅一名護(hù)理人員即可掌握直徑170 m范圍內(nèi)至少200名患者的所有輸液信息，并進(jìn)行輸液滴速過慢、滴速過快、輸液結(jié)束報警提示，保證患者的輸液安全，大幅降低護(hù)理人員的工作強度，適用于各級醫(yī)院門急診輸液室、病房或各種突發(fā)公共事件的救援工作。

靜脈輸液；護(hù)理；輸液監(jiān)測；設(shè)備設(shè)計

［Abstract］To solve the problem of intravenous fluids of patients with batch management problem，this article is based on ZigBee wireless communication device has been developed by a transfusion Jalarming instrument which can be portable and practical，the transfusion alarming instrument by the built-in ZigBee wireless transceiver infusion information monitoring terminal，coordinator，repeater，remote infusion monitoring terminals of four parts，mainly using the ZigBee wireless communication nodes"multiple reflections"function，to form honeycomb monitoring network，implementing only a nursing personnel can mastered within 170 meters of diameter of at least 200 patients of all transfusion information，and infusion drip speed too slow，dripping speed too fast，the end of the infusion alarm prompt，to ensure safety of transfusion patients，greatly reduce the work intensity of nursing personnel，this applies to all levels of hospital infusion room，ward or various public emergencies of the rescue work.

［Key words］Intravenous infusions；Transfusion Monitoring；Nursing care；Equipment Design

靜脈輸液是臨床護(hù)理工作中最常用、最重要的操作，在為患者建立靜脈通道后，護(hù)理人員僅依靠經(jīng)驗或頻繁巡視病房以掌握患者的輸液情況，極大地增加了護(hù)士的無效工作量，同時若護(hù)士未及時巡視患者輸液情況，會產(chǎn)生諸多輸液問題［1-3］，如液體輸畢未及時換液或拔針導(dǎo)致的靜脈回血、患者私自調(diào)快輸液滴速導(dǎo)致的循環(huán)負(fù)荷過重，上述情況增加了患者痛苦，引發(fā)護(hù)患矛盾［4］。目前報道的輸液報警儀多采用彈簧測重法、液面法或電極法，其檢測干擾因素多、可靠性低，不能遠(yuǎn)程實時監(jiān)測多名患者的輸液信息及輸液報警，且未涉及護(hù)士能夠隨身攜帶的監(jiān)測終端監(jiān)測裝置研究［5-11］。為解決上述難題，我們研制了一種基于ZigBee無線通訊、能夠遠(yuǎn)程實時監(jiān)測患者輸液全過程并能報警的輸液報警儀，輔助護(hù)理人員掌握患者的所有輸液信息及發(fā)現(xiàn)輸液問題，保證患者的輸液安全性。

1　輸液報警儀設(shè)計原理

1.1輸液報警儀設(shè)計思路

改變傳統(tǒng)輸液管理模式，只需將輸液信息監(jiān)測終端安裝在患者茂菲氏管上，設(shè)定好輸液報警速度及預(yù)警時間，護(hù)士通過隨身攜帶的遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端能夠隨時隨地監(jiān)測患者的所有輸液信息：輸液總量、輸液速度、開始輸液時間、輸液結(jié)束時間、已輸液體量、剩余液體量、已輸時間、剩余輸液時間等信息；報警儀體積小、重量輕、無須外接電源和計算機支持，便于攜帶，適于各種應(yīng)急救護(hù)機動條件使用，便于配備在各級醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)；操作方法簡單、工作性能穩(wěn)定、輸液信息監(jiān)測準(zhǔn)確，保證患者輸液過程安全有效，提高救治效率效果。

1.2輸液報警儀的基本組成

輸液報警儀包括四個部分：輸液信息監(jiān)測終端、協(xié)調(diào)器、中繼器、遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端。輸液信息監(jiān)測終端由外殼、LED顯示燈、電源開關(guān)、啟動開關(guān)、紅外光發(fā)射器、紅外光接收器、ZigBee無線收發(fā)器、鋰電池、電路板組成見圖。輸液信息監(jiān)測終端的盒體左側(cè)設(shè)一向里凹設(shè)的槽體，該槽體按照普通輸液器形狀3D打印而成，且所述紅外光發(fā)射器和紅外光接收器對稱設(shè)置于茂菲管的中軸線處，紅外光接收器與電路板相連接；LED顯示燈分別為充電指示燈燈、輸液檢測指示燈、通訊指示燈、電量指示燈；協(xié)調(diào)器包括ZigBee無線收發(fā)器、LED顯示燈、網(wǎng)絡(luò)組建器、統(tǒng)計器、鋰電池和控制開關(guān)見圖2；中繼器包括ZigBee無線收發(fā)器、LED顯示燈、鋰電池和控制開關(guān)組成見圖3；遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端由外殼、鋰電池、ZigBee無線收發(fā)器、LED顯示燈、鍵盤、LCD顯示屏、電路板、蜂鳴器、開關(guān)組成見圖4。

圖1　輸液信息監(jiān)測終端結(jié)構(gòu)

圖2　協(xié)調(diào)器原理結(jié)構(gòu)

圖3　中繼器原理結(jié)構(gòu)

圖4　遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端結(jié)構(gòu)

1.3輸液報警儀的工作原理

輸液信息監(jiān)測終端：在使用過程中，護(hù)士將輸液監(jiān)測終端安裝在茂菲氏管上，輸液監(jiān)測終端上端殼體內(nèi)置紅外光發(fā)射器和紅外光接收器，兩者沿茂菲管中軸對稱置于兩側(cè)，紅外光發(fā)射器為紅外光探頭，在啟動輸液監(jiān)測開關(guān)后，紅外光發(fā)射器對準(zhǔn)紅外光接收器不斷發(fā)射紅外線，若有液滴阻擋，接收器未能接收紅信號，紅外光接收器與電路板連接的信號線會發(fā)生一個跳變，電路板檢測到這個跳變，可得出有液滴滴下，LED顯示燈點亮，以此計數(shù)液滴數(shù)，同時電路板將上述檢測的輸液信息傳遞至ZigBee無線收發(fā)器，由此將信息傳輸至協(xié)調(diào)器。

協(xié)調(diào)器主要用于拓展網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，收集和保存來自輸液信息監(jiān)測終端和遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端的數(shù)據(jù)，在一個輸液監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中只有一個協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的調(diào)度。

中繼器主要用于信號中繼，可以拓寬無線覆蓋范圍，每增加一個中繼器，信號覆蓋范圍將增加一個直徑為40 m的圓形區(qū)域，有利于對所有的病床進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)測管理。

遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端通過內(nèi)置的ZigBee無線收發(fā)器能夠接收和反饋輸液信息，在LCD顯示屏上顯示輸液信息包括輸液總量、輸液速度、開始輸液時間、輸液結(jié)束時間、已輸時間、剩余輸液時間、已輸液體量、剩余液體量等信息，并通過蜂鳴器進(jìn)行輸液滴速過快、滴速過慢、輸液結(jié)束報警提示。

輸液報警儀主要利用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中通信節(jié)點間無線接力傳輸數(shù)據(jù)的“多次反射”功能，組建蜂窩狀監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)［12］，實現(xiàn)病房輸液的統(tǒng)一監(jiān)控管理見圖5。

輸液信息監(jiān)測終端可根據(jù)實際工作需要在其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中安裝報警蜂鳴器，在患者輸液速度過快、輸液滴速過慢、輸液結(jié)束時，即輸液信息監(jiān)測終端發(fā)出蜂鳴聲進(jìn)行報警，提示患者及家屬出現(xiàn)輸液問題，雙重保證患者的輸液安全。在整個輸液監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中，若發(fā)生通訊障礙情況，系統(tǒng)各組成部分的通訊指示燈均熄滅，護(hù)士能夠及時發(fā)現(xiàn)輸液通訊出現(xiàn)問題，避免輸液危險發(fā)生。

圖5　輸液報警儀監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2　基本性能檢測試驗

作業(yè)環(huán)境溫度：5～50℃；儲存溫度：-55～70℃；電池供電條件下，可連續(xù)工作時間：≥240 min；輸出電：5 VDC，500 mA；協(xié)調(diào)器信號覆蓋直徑：≥80 m；中繼器信號覆蓋范圍直徑：≥40 m；平均故障時間（MTBF）≥240 h；對地漏電流：≤0.5 mA；對殼漏電流：≤0.1 mA。

3　使用方法

將協(xié)調(diào)器、中繼器、遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端電源開關(guān)打開；在遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端上設(shè)定8項基本參數(shù)（床號、總量、管型、提醒時間、最低速度、最高速度、更新時間、切換時間）；將輸液信息監(jiān)測終端安裝在茂菲氏管上，打開電源開關(guān)，待通訊指示燈點亮；進(jìn)入遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端的【開始輸液】菜單，選擇合適的床號，按下【OK】按鍵；打開輸液信息監(jiān)測終端的啟動開關(guān)，同時打開輸液調(diào)節(jié)器，啟動輸液監(jiān)測。

4　應(yīng)用效果

保證患者的輸液安全性，提高患者服務(wù)滿意度。該裝置能夠顯示患者的所有輸液信息，并能夠進(jìn)行輸液滴速過快、滴速過慢、輸液結(jié)束報警。

降低護(hù)士工作量，提高護(hù)士工作滿意度。應(yīng)用裝置可達(dá)到僅一名護(hù)士即可遠(yuǎn)程掌握多名輸液患者的輸液信息，減少了無效巡查房次數(shù)，護(hù)士能夠有序安排工作［13］。

改變傳統(tǒng)輸液管理模式，實現(xiàn)輸液管理現(xiàn)代化。遠(yuǎn)程輸液監(jiān)測終端無須外接電源及計算機支持、便于攜帶，護(hù)士能夠隨時隨地監(jiān)測患者的八項輸液信息：輸液總量、輸液器管型、輸液速度、開始輸液時間、輸液結(jié)束時間、提前報警時間、已輸液體量、已輸時間、剩余液體量、剩余輸液時間，保證患者輸液過程安全有效。

輸液監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍廣。遠(yuǎn)程輸液報警儀可通過增加中繼器數(shù)量無限拓展信號范圍，適用于野外大范圍救護(hù)需求，保證患者輸液安全。

5　討論

靜脈輸液是治療各種疾病的重要途徑，也是臨床護(hù)理最基本的操作技能，安全有效的靜脈輸液成為護(hù)理管理者所必須重視的問題［1］。研究表明，在靜脈輸液治療過程中，藥物療效和毒性與輸液速度密切相關(guān)，藥物不良反應(yīng)的發(fā)生與輸液速度成正比，當(dāng)藥物輸液滴速增快時，藥物不良反應(yīng)的發(fā)生率也會升高［2，14］。對于某些特殊藥物，輸液速度須嚴(yán)格控制，如腫瘤化療患者在輸注化療藥物期間，若滴速過快，患者常出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭暈等胃腸道和中樞神經(jīng)癥狀，嚴(yán)重者會導(dǎo)致藥物性腎損害和耳毒性；腦水腫患者通過輸注甘露醇溶液以降低顱內(nèi)壓治療中，若滴速過慢，將無法起到治療作用［15-17］。由此可見，靜脈輸液滴速對于患者的治療至關(guān)重要，而輸液過程中，輸液速度不是一成不變的，會受到諸多因素的影響。

當(dāng)前各級醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)中，護(hù)士大多依靠增加巡查病房次數(shù)以了解患者的輸液情況，使其無效工作量隨之增加。在輸液患者無陪護(hù)的情況下，若護(hù)士未及時巡視病房，常會發(fā)生回血、脫針、空氣栓塞等情況，造成嚴(yán)重不良后果，引發(fā)護(hù)患矛盾［18］。

目前國內(nèi)醫(yī)院常選用精密輸液儀器如輸液量泵、微量泵進(jìn)行輸液管理，但輸液泵和微量泵的成本較高，難以大范圍推廣；某些網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)能夠同時監(jiān)測病房內(nèi)的所有輸液患者的輸液信息，但多為主機-從機方式［19-20］，主機多為中央控制臺且置于護(hù)士站或與安裝于護(hù)士站電腦上，護(hù)士只有在護(hù)士站時才能監(jiān)測患者的輸液情況，因此不適用于突發(fā)情況、野外救護(hù)中的輸液管理。

6　結(jié)論

該輸液報警儀體積小、重量輕、操作簡單、無須外接電源和計算機支持、靈活機動，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測患者輸液過程。在野外空曠環(huán)境下（無建筑物阻擋），以協(xié)調(diào)器、輸液信息監(jiān)測終端為中心，在只安裝一臺中繼器的情況下，打開遠(yuǎn)程監(jiān)測終端，在170 m范圍內(nèi)遠(yuǎn)程監(jiān)測終端均能收到輸液信息（通訊指示燈點亮），且該輸液監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中每增加一個中繼器，信號覆蓋范圍將增加一個直徑為40 m的圓形區(qū)域，在該范圍內(nèi)的所有輸液監(jiān)測裝置均實現(xiàn)100%準(zhǔn)確報警，無一例誤報、漏報，保證患者的輸液安全，滿足輸液管理工作需求。針對我國護(hù)患比例失調(diào)的現(xiàn)狀，應(yīng)用輸液報警儀能夠有效降低醫(yī)護(hù)人員的工作強度，提高患者滿意度，緩解因輸液護(hù)理問題引起的護(hù)患矛盾，適用于各級醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)、突發(fā)公共事件和應(yīng)急救護(hù)工作中，具有廣闊的應(yīng)用前景。

［1］朱建英，張玲玲，韓文軍，等.靜脈輸液安全管理的方法及效果［J］.中華護(hù)理雜志，2008，43（2）：153-155.

［9］楊桂云，劉紅林.補腎活血方對子宮內(nèi)膜異位癥不孕腹腔微環(huán)境改善作用的實驗研究［J］.中醫(yī)藥學(xué)刊，2003，21（1）：57-59.

［10］楊桂云.補腎活血湯治療卵巢功能失調(diào)性不孕的臨床觀察［J］.中西醫(yī)結(jié)合學(xué)報，2004，2（2）：138-139.

［11］楊桂云，王佩娟，賈曉斌，等.補腎活血湯對小鼠體外受精及其早期胚胎發(fā)育的影響［J］.中國中西醫(yī)結(jié)合雜志，2001，21（7）：522-524.

［12］楊桂云.不孕癥的中醫(yī)調(diào)周治療及其作用機理初探［J］.江蘇中醫(yī)藥，2004，25（3）：17-20.

［13］梁靚，李蓉，呂笑冬，等.子宮內(nèi)膜容受性的超聲評估方法研究進(jìn)展［J］.生殖與避孕，2015，35（12）：873-878.

［14］曾品鴻，葉虹.子宮內(nèi)膜容受性的超聲評價［J］.實用婦產(chǎn)科雜志，2015，31（1）：12-14.

［15］史偉，周應(yīng)芳.深部浸潤型子宮內(nèi)膜異位癥與不孕的研究進(jìn)展［J］.中華婦產(chǎn)科雜志，2015，50（4）：309-311.

［16］徐慧穎，李娜，張云山.胚胎植入——子宮內(nèi)膜容受性是關(guān)鍵［J］.生殖醫(yī)學(xué)雜志，2014，23（3）：198-202.

［17］李華，李蓉，王麗娜，等.子宮內(nèi)膜容受性治療方法的新進(jìn)展［J］.生殖醫(yī)學(xué)雜志，2015，24（3）：240-244.

［18］耿紅玲，許麗綿.補腎活血法聯(lián)合克羅米芬治療多囊卵巢綜合征不孕患者的臨床研究［J］.中國婦幼保健，2016，31（5）：1071-1073.

［19］覃桂榮，熊艷敏，李柳銘.宮腔鏡子宮內(nèi)膜微創(chuàng)術(shù)對子宮內(nèi)膜容受性影響的研究［J］.實用婦產(chǎn)科雜志，2014，30（2）：128-131.

［20］杜秀雅，馬華剛.子宮內(nèi)膜血管新生相關(guān)因子對內(nèi)膜容受性影響的研究進(jìn)展［J］.生殖醫(yī)學(xué)雜志，2014，23（6）：518-522.

Transfusion Alarming Instrument Based on ZigBee Wireless Communication Device

YE LingWANG Ya'nanLI Ping▲LIU Lei
Outpatient Department，Air Force General Hospital，Beijing100142，China

R826.2

A

1673-7210（2016）09（a）-0170-04

2016-04-20本文編輯：張瑜杰）

全軍后勤科研“十二五”課題（CWS11C189）。