全自动输液换液装置的发展现状及应用前景*

李静阳 刘浩川 李晶慧 李彬和 吕书愿 王秀丽 贺丹 张鑫宇 袁世鸣 高关心 夏慧琳

静脉输液作为一种传统治疗方法，对患者治疗有不可替代的作用。随着医疗技术发展，相关新型输液工具与材料不断改进，涌现出大量输液辅助设备[1-2]。自动换液装置作为输液辅助设备，通过物理控制或智能控制等方式实现多组输注液体自动换液功能，当液体输注完成后，自动发出报警提示。针对全自动输液换液装置现状，分类总结现阶段自动换液方式设计原理，对比其设计思路的优劣性，并对全自动输液换液装置的应用前景进行分析。

1 全自动输液换液装置的应用

数据显示，国内住院患者平均输液率为73.35%，静脉输液人均年消耗量超过世界各国平均水平[3]。公开资料显示，早在2011年我国输液市场容量已超100亿瓶(袋)，相当于每人全年输注8瓶液体[4-5]。相关调查也表明，二级及以上医院99.6%的医护人员认为传统人工换液不仅劳动强度大，而且安全事故发生频率高[7]。中国安全注射联盟统计数据显示，我国每年因不安全输注死亡的人数＞39万，在夜晚发生静脉输液不良事件的概率为日间的两倍。医护人员数量少及换液工作量大是该类不良事件发生的主要原因。由此可见，传统人工换液方式不仅增加医护人员工作强度，还导致治疗护理工作内容繁重，增加静脉输液治疗的事故发生概率[8-10]。

全自动输液换液装置作为输液辅助设备的应用对减轻医护人员劳动强度，增加静脉输液安全性有积极意义，已成为静脉输液未来发展的主要方向之一。2017年，国务院发布《关于深化审评审批制度改革鼓励药品医疗器械创新的意见》，提出鼓励新药和创新医疗器械研发[11]。全自动输液换液装置作为创新输液辅助装置具有良好市场前景。

2 全自动输液换液装置发展现状

为解决传统人工换液方式存在的问题，研究人员研制开发了多分支输液器，通过支路液路夹片控制多瓶液体间换液，一定程度上减轻了医护人员工作负担，但无法实现全自动换液[12]。

结合临床需求发现，全自动输液换液装置需具备可悬挂、可移动、体积小、待机时间长和操作简单等优势，其研制势在必行[13]。研究人员根据不同设计原理研制完成全自动输液换液装置，按原理主要分为4类，各有其优缺点，且需不断完善。见表1[14-17]。

表1 全自动输液换液装置原理及其优缺点

全自动输液换液装置物理方法控制压强阀门的原理为利用悬挂高度产生压强差控制阀门，实现自动换液[18]。物理方法控制浮动阀门的原理是利用止液膜实现透气不透液，配合压强差完成换液。以上两种物理换液方案，易出现药物混合的危险，排空空气易超过墨菲氏滴管缓冲限度，发生气体进入人体血管内的安全事故，且并未真正实现自动换液[18]。

依据物理+智能控制集中进气管原理研制的全自动换液装置，需将所有液体吊瓶按顺序同时挂好，用一根输液管路连接，把每瓶液体的进气导管集中放置于进气阀门控制器中并密封。该装置下方有一个用于检测输液管内是否有液体和气泡等的综合传感器，将检测到的信号传递至控制核心，控制核心处理后发出指令给电机，电机带动阀门向前移动依次打开，使进气管依次进气，液体瓶依次开始滴液，达到自动换液的目的[19-21]。相比上述两种物理控制原理，该装置真正实现了自动换液和精准控制目标。但其移动范围有限和体积相对较大等缺点限制了该装置推广。

根据智能控制-重力滴注式原理研制的全自动输液换液装置由传感器、中央控制器和机械部分3个模块构成，通过多穿刺针输液器将多个吊瓶连接，利用光电或其他检测装置检测莫非氏滴管液滴滴速，各支路均装有开关控制管路通断，当莫非氏滴管内液滴间隔较大时切换管路，所有管路切换完成后报警提示[22-27]。对比以上3种控制原理，该装置可避免药物混合和空气误入血管等问题，并具有易悬挂、移动范围大、体积轻便和节能减排等优势。

3 全自动输液换液装置应用实例

3.1 糖尿病并发症酮症酸中毒

随着经济生活水平提高，居民饮食结构发生变化，糖尿病及其并发症已成为巨大健康隐患[28]。糖尿病并发症酮症酸中毒作为一种内科急症，需紧急抢救，迅速控制血糖，纠正水、电解质紊乱及缓解酸中毒症状[29]。要求2 h内快速输注生理盐水，当血糖降至13.9 mmol/L时，可用5%葡萄糖加胰岛素(每2～4 g葡萄糖加1U胰岛素)静脉滴注，同时根据患者情况进行静脉补钾。补液治疗及时与胰岛素使用得当是抢救成功的关键。采用全自动输液换液装置可满足补液治疗过程中多种药物及时换液的需求。此外，利用装置中输液监控、液体交换和失误报警等功能，可极大减少因医护人员失误造成的输液安全事故。

3.2 儿童肺炎

肺炎是儿科最常见的多发性疾病之一，是婴幼儿死亡的最重要原因之一[30-31]。由于儿童抵抗力低，呼吸系统发育不完善，气管和支气管腔相对狭窄，肺炎成为威胁其健康的主要疾病[32]。儿童肺炎具有发作迅速且病情严重等特点，需及时进行静脉输液治疗，补充水分、葡萄糖和电解质，弥补儿童肺炎导致的营养物质摄入不足。利用全自动输液换液装置可实现多种营养物质及时有效地分批输注。该装置还可通过物联网模块和医护人员工作站提醒模块，确保儿童输注更加安全。

3.3 脱水

脱水是由于人体水摄入不足或失水过多而导致体液减少的现象。脱水不仅是水分的流失，也是电解质的流失，在治疗脱水过程中，早期合理的补液治疗是预防脱水、降低死亡率的关键，一般脱水患者至少需补充1500～2500 ml水分。大量液体的输注意味着静脉输液时间长，存在夜间输液的可能。利用全自动输液换液装置可缓减医护人员夜间工作压力，降低输液事故发生概率。

4 展望

在临床工作过程中，静脉输液具有重要地位，传统输液的换液方式有一定安全隐患，因此全自动输液换液装置的研发和应用具有重要意义。目前应用全自动输液换液装置解决临床需求这一思路，相对较为新颖，该类装置虽并未大规模投入临床使用，但部分医护人员对此类自动输液换液装置持积极态度，应用前景良好。产品本身依需继续优化，后续相关装置设计可向增加应用场景、完善装置的联网及控制、加强报警准确性、增加意外情况处理机制和添加更多附加便捷功能等思路继续优化。如患者需输注缓冲液时，装置应具备定时定量调控液体流速和流量功能；发生药液堵塞时，装置应具备判断与紧急报警功能；此外，装置可整合患者识别码用于核对患者信息等。