基于ZigBee无线通讯的输液报警仪

叶　苓　王亚楠　李　平刘　蕾空军总医院门诊部，北京100142

基于ZigBee无线通讯的输液报警仪

叶苓王亚楠李平▲刘蕾
空军总医院门诊部，北京100142

为解决批量患者的静脉输液管理难题，本文基于ZigBee无线通讯装置研制出了一种能够便携、实用的输液报警仪，该输液报警仪由内置ZigBee无线收发器的输液信息监测终端、协调器、中继器、远程输液监测终端四部分组成，主要利用ZigBee无线通信节点的“多次反射”功能，组建蜂窝状监测网络，实现仅一名护理人员即可掌握直径170 m范围内至少200名患者的所有输液信息，并进行输液滴速过慢、滴速过快、输液结束报警提示，保证患者的输液安全，大幅降低护理人员的工作强度，适用于各级医院门急诊输液室、病房或各种突发公共事件的救援工作。

静脉输液；护理；输液监测；设备设计

［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

静脉输液是临床护理工作中最常用、最重要的操作，在为患者建立静脉通道后，护理人员仅依靠经验或频繁巡视病房以掌握患者的输液情况，极大地增加了护士的无效工作量，同时若护士未及时巡视患者输液情况，会产生诸多输液问题［1-3］，如液体输毕未及时换液或拔针导致的静脉回血、患者私自调快输液滴速导致的循环负荷过重，上述情况增加了患者痛苦，引发护患矛盾［4］。目前报道的输液报警仪多采用弹簧测重法、液面法或电极法，其检测干扰因素多、可靠性低，不能远程实时监测多名患者的输液信息及输液报警，且未涉及护士能够随身携带的监测终端监测装置研究［5-11］。为解决上述难题，我们研制了一种基于ZigBee无线通讯、能够远程实时监测患者输液全过程并能报警的输液报警仪，辅助护理人员掌握患者的所有输液信息及发现输液问题，保证患者的输液安全性。

1　输液报警仪设计原理

1.1输液报警仪设计思路

改变传统输液管理模式，只需将输液信息监测终端安装在患者茂菲氏管上，设定好输液报警速度及预警时间，护士通过随身携带的远程输液监测终端能够随时随地监测患者的所有输液信息：输液总量、输液速度、开始输液时间、输液结束时间、已输液体量、剩余液体量、已输时间、剩余输液时间等信息；报警仪体积小、重量轻、无须外接电源和计算机支持，便于携带，适于各种应急救护机动条件使用，便于配备在各级医疗卫生机构；操作方法简单、工作性能稳定、输液信息监测准确，保证患者输液过程安全有效，提高救治效率效果。

1.2输液报警仪的基本组成

输液报警仪包括四个部分：输液信息监测终端、协调器、中继器、远程输液监测终端。输液信息监测终端由外壳、LED显示灯、电源开关、启动开关、红外光发射器、红外光接收器、ZigBee无线收发器、锂电池、电路板组成见图。输液信息监测终端的盒体左侧设一向里凹设的槽体，该槽体按照普通输液器形状3D打印而成，且所述红外光发射器和红外光接收器对称设置于茂菲管的中轴线处，红外光接收器与电路板相连接；LED显示灯分别为充电指示灯灯、输液检测指示灯、通讯指示灯、电量指示灯；协调器包括ZigBee无线收发器、LED显示灯、网络组建器、统计器、锂电池和控制开关见图2；中继器包括ZigBee无线收发器、LED显示灯、锂电池和控制开关组成见图3；远程输液监测终端由外壳、锂电池、ZigBee无线收发器、LED显示灯、键盘、LCD显示屏、电路板、蜂鸣器、开关组成见图4。

图1　输液信息监测终端结构

图2　协调器原理结构

图3　中继器原理结构

图4　远程输液监测终端结构

1.3输液报警仪的工作原理

输液信息监测终端：在使用过程中，护士将输液监测终端安装在茂菲氏管上，输液监测终端上端壳体内置红外光发射器和红外光接收器，两者沿茂菲管中轴对称置于两侧，红外光发射器为红外光探头，在启动输液监测开关后，红外光发射器对准红外光接收器不断发射红外线，若有液滴阻挡，接收器未能接收红信号，红外光接收器与电路板连接的信号线会发生一个跳变，电路板检测到这个跳变，可得出有液滴滴下，LED显示灯点亮，以此计数液滴数，同时电路板将上述检测的输液信息传递至ZigBee无线收发器，由此将信息传输至协调器。

协调器主要用于拓展网络，转发数据包，收集和保存来自输液信息监测终端和远程输液监测终端的数据，在一个输液监控网络中只有一个协调器，负责整个网络的调度。

中继器主要用于信号中继，可以拓宽无线覆盖范围，每增加一个中继器，信号覆盖范围将增加一个直径为40 m的圆形区域，有利于对所有的病床进行统一监测管理。

远程输液监测终端通过内置的ZigBee无线收发器能够接收和反馈输液信息，在LCD显示屏上显示输液信息包括输液总量、输液速度、开始输液时间、输液结束时间、已输时间、剩余输液时间、已输液体量、剩余液体量等信息，并通过蜂鸣器进行输液滴速过快、滴速过慢、输液结束报警提示。

输液报警仪主要利用ZigBee无线网络中通信节点间无线接力传输数据的“多次反射”功能，组建蜂窝状监测网络［12］，实现病房输液的统一监控管理见图5。

输液信息监测终端可根据实际工作需要在其内部结构中安装报警蜂鸣器，在患者输液速度过快、输液滴速过慢、输液结束时，即输液信息监测终端发出蜂鸣声进行报警，提示患者及家属出现输液问题，双重保证患者的输液安全。在整个输液监测网络中，若发生通讯障碍情况，系统各组成部分的通讯指示灯均熄灭，护士能够及时发现输液通讯出现问题，避免输液危险发生。

图5　输液报警仪监测网络架构图

2　基本性能检测试验

作业环境温度：5～50℃；储存温度：-55～70℃；电池供电条件下，可连续工作时间：≥240 min；输出电：5 VDC，500 mA；协调器信号覆盖直径：≥80 m；中继器信号覆盖范围直径：≥40 m；平均故障时间（MTBF）≥240 h；对地漏电流：≤0.5 mA；对壳漏电流：≤0.1 mA。

3　使用方法

将协调器、中继器、远程输液监测终端电源开关打开；在远程输液监测终端上设定8项基本参数（床号、总量、管型、提醒时间、最低速度、最高速度、更新时间、切换时间）；将输液信息监测终端安装在茂菲氏管上，打开电源开关，待通讯指示灯点亮；进入远程输液监测终端的【开始输液】菜单，选择合适的床号，按下【OK】按键；打开输液信息监测终端的启动开关，同时打开输液调节器，启动输液监测。

4　应用效果

保证患者的输液安全性，提高患者服务满意度。该装置能够显示患者的所有输液信息，并能够进行输液滴速过快、滴速过慢、输液结束报警。

降低护士工作量，提高护士工作满意度。应用装置可达到仅一名护士即可远程掌握多名输液患者的输液信息，减少了无效巡查房次数，护士能够有序安排工作［13］。

改变传统输液管理模式，实现输液管理现代化。远程输液监测终端无须外接电源及计算机支持、便于携带，护士能够随时随地监测患者的八项输液信息：输液总量、输液器管型、输液速度、开始输液时间、输液结束时间、提前报警时间、已输液体量、已输时间、剩余液体量、剩余输液时间，保证患者输液过程安全有效。

输液监测网络信号覆盖范围广。远程输液报警仪可通过增加中继器数量无限拓展信号范围，适用于野外大范围救护需求，保证患者输液安全。

5　讨论

静脉输液是治疗各种疾病的重要途径，也是临床护理最基本的操作技能，安全有效的静脉输液成为护理管理者所必须重视的问题［1］。研究表明，在静脉输液治疗过程中，药物疗效和毒性与输液速度密切相关，药物不良反应的发生与输液速度成正比，当药物输液滴速增快时，药物不良反应的发生率也会升高［2，14］。对于某些特殊药物，输液速度须严格控制，如肿瘤化疗患者在输注化疗药物期间，若滴速过快，患者常出现恶心、呕吐、头晕等胃肠道和中枢神经症状，严重者会导致药物性肾损害和耳毒性；脑水肿患者通过输注甘露醇溶液以降低颅内压治疗中，若滴速过慢，将无法起到治疗作用［15-17］。由此可见，静脉输液滴速对于患者的治疗至关重要，而输液过程中，输液速度不是一成不变的，会受到诸多因素的影响。

当前各级医疗卫生机构中，护士大多依靠增加巡查病房次数以了解患者的输液情况，使其无效工作量随之增加。在输液患者无陪护的情况下，若护士未及时巡视病房，常会发生回血、脱针、空气栓塞等情况，造成严重不良后果，引发护患矛盾［18］。

目前国内医院常选用精密输液仪器如输液量泵、微量泵进行输液管理，但输液泵和微量泵的成本较高，难以大范围推广；某些网络监控系统能够同时监测病房内的所有输液患者的输液信息，但多为主机-从机方式［19-20］，主机多为中央控制台且置于护士站或与安装于护士站电脑上，护士只有在护士站时才能监测患者的输液情况，因此不适用于突发情况、野外救护中的输液管理。

6　结论

该输液报警仪体积小、重量轻、操作简单、无须外接电源和计算机支持、灵活机动，能够实现远程监测患者输液过程。在野外空旷环境下（无建筑物阻挡），以协调器、输液信息监测终端为中心，在只安装一台中继器的情况下，打开远程监测终端，在170 m范围内远程监测终端均能收到输液信息（通讯指示灯点亮），且该输液监测网络中每增加一个中继器，信号覆盖范围将增加一个直径为40 m的圆形区域，在该范围内的所有输液监测装置均实现100%准确报警，无一例误报、漏报，保证患者的输液安全，满足输液管理工作需求。针对我国护患比例失调的现状，应用输液报警仪能够有效降低医护人员的工作强度，提高患者满意度，缓解因输液护理问题引起的护患矛盾，适用于各级医疗卫生机构、突发公共事件和应急救护工作中，具有广阔的应用前景。

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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本文编辑：张瑜杰）

全军后勤科研“十二五”课题（CWS11C189）。