静脉用药集中调配中心智能一体化设备设计与应用*

耿洲，邓剑彪，魏淑波，管海燕，蔺维维，马宏兵，潘杰

(1.苏州大学附属第二医院药剂科，苏州 215000；2.苏州厚宏智能科技有限公司，苏州 215000)

静脉用药集中调配中心(pharmacy intravenous admixture service，PIVAS)在提高医院静脉输液调配质量、保障患者安全合理用药和加强医护人员职业防护等方面发挥了重要作用[1]。截止2016年中期，全国已有约1200家医疗机构建立了PIVAS[2-3]。PIVAS在提升药事管理水平及促进药学服务转型方面发挥了积极作用，但由于PIVAS软硬件建设无统一标准[4]，各医疗机构PIVAS建设水平参差不齐，流程优化尚处于不断探索和实践中[5-9]。如何通过信息化手段改善流程、降低差错、提高效率并实现用药信息全流程追溯成为亟待解决的问题。

为加速推进PIVAS智能一体化设备的研发及产业化，苏州大学附属第二医院药剂科与药房智能设备制造商在PIVAS智能化设备研发及软件设计等方面开展合作，结合PIVAS输液出入库、贴标签、发筐、针剂摆药及分拣等工作流程，利用医院信息系统(hospital information system，HIS)基础架构及现有PIVAS工作站软件，基于物联网思维开发了PIVAS智能一体化设备，实现了输液出入库、贴标签、发筐、针剂摆药及分拣等功能的智能化，极大提高了工作效率，降低了人力成本，减少了差错发生，现将该设备设计思路及在我院的应用情况报道如下。

1 设计背景

1.1PIVAS传统工作流程 《静脉用药集中调配质量管理规范》(2010版)对PIVAS工作流程的描述如下：医师开具静脉输液治疗处方→药师审核→打印标签→贴签摆药→核对→调配→成品输液核对→分病区放置→物流转运至病区→护士签收。PIVAS工作流程环环相扣，自动化程度低，数据追溯困难，投入大量人力，但差错发生率居高不下，增加了患者用药安全风险[10]。上述PIVAS运营过程中普遍存在的问题，极大地限制了PIVAS的发展。

1.2现阶段智能化设备介入工作模式的局限性 近年来，PIVAS智能化水平在药学部门的推动下得到快速发展，诸如自动贴签机、药品存取柜等设备的应用给PIVAS工作带来了一定程度便利。但目前的设备很难实现提升工作效率、降低人力成本、预防差错及管理全流程药品批号与效期等目标。因此，笔者通过研发创新智能输液立体库、智能贴签及针剂摆药等系统来串联PIVAS工作流程，以期达到既节约人力、提高效率及预防差错，又对患者用药信息进行全流程管理与追溯的目的，更好地保障患者用药安全。

2 PIVAS智能一体化设备的软硬件设计及基本功能介绍

2.1软件设计 PIVAS智能一体化设备的软件设计是将传统PIVAS输液出入库、打印标签、贴标签、发筐、针剂摆药及分拣等人工操作替换为智能设备执行模式。该系统利用二维码识别、高精度定位传感器、电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)图像识别、智能机械手、智能立体库等技术实现全流程自动控制。软件系统包括输液出入库软件、贴签发筐软件、针剂摆药软件、分拣软件等，通过与PIVAS工作站进行数据交互，将医嘱信息进行数据分析后发送给相应设备控制模块执行。通过可编程序的逻辑控制器语言(programmable logic controller，PLC)及Web Service模式对接信息端口，药师登录系统后获取当日摆药信息，软件将医嘱信息发送至智能输液立体库，由此触发输液出库、标签打印及贴签、发筐及针剂摆药等流程，全流程只需1名药师参与，输液完成调配后再经智能分拣模块分发至相应病区，药师通过PIVAS工作站查询与患者关联的输液及药品批号、效期、调配、核对及病区签收等信息，实现PIVAS到护理端的信息闭环。

2.2硬件设计及基本功能介绍 PIVAS智能一体化设备由智能输液立体库、智能贴签、智能发筐、智能针剂摆药及智能分拣五大模块组成，系统总体结构见图1A。

蓝色方框为医院PIVAS智能一体化环节。

PIVAS智能一体化设备工作流程包括以下步骤：①智能输液立体库暂存输液；②系统根据医嘱信息将对应输液由智能输液库传送至贴签机；③贴签机打印医嘱信息并贴签；④发筐系统分发药筐，连同已贴签的输液传至针剂摆药机；⑤针剂摆药机根据医嘱信息自动摆药；⑥摆药完成后通过缓存机构暂存；⑦药师调配药物；⑧调配完成后，通过自动分拣系统将成品输液分配至相应病区，流程见图1B。

2.2.1智能输液立体库模块设计及功能介绍 传统贴签设备无法解决前端输液传送问题，无法达到节约人力与提升效率的目标，输液效期及批号追踪也很难实现，为此笔者设计了智能输液立体库作为输液缓存仓库，输液库采用立体仓储式设计，由货架系统、机械手、CCD视觉识别等构成。输液货架位于机械手两侧，目前设计槽位108个，单个槽位存放500 mL输液24袋，250 mL输液32袋或100 mL输液52袋，以我院分院日均约1000袋输液调配量(长期医嘱)计算，整个输液立体库可以满足我院3～4 d输液用量。智能输液立体库外观见图2。

图2 智能输液立体库外观

工作开始前，药师登录PIVAS工作站获取当日医嘱信息，系统按照药品、输液及批次等信息进行分类汇总以达到最高效的出库效率。智能输液立体库遵循先进先出、按批号出库原则，并将输液批号与医嘱信息关联，实现患者用药信息追溯，药师可通过PIVAS工作站查询在库输液信息，6个月内效期的输液会有预警提示。智能输液入库操作界面见图3。

图3 智能输液入库操作界面

2.2.2智能贴签模块设计及功能介绍 智能输液立体库通过传输升降系统与智能贴签模块连接，当日医嘱完成审核、计费后进入PIVAS工作站进行信息分类汇总，并生成相应的输液标签，通过智能贴签系统开启输液自动出库、CCD视觉识别、自动打印及贴签环节。贴签过程的各项操作均自动执行，辅助以CCD视觉识别进行输液核对，视觉识别采用了关键区域比对技术，特征识别具有唯一性，输液识别率接近100%，因此贴签过程不再设置人工核对环节。图4为传输轨道及自动贴签模块。

图4 传送轨道及自动贴签模块

2.2.3智能发筐模块设计及功能介绍 智能发筐模块串联智能贴签及智能针剂摆药模块，每天工作开始后，发筐系统根据多级传感器信号分发摆药篮筐以承接已完成贴签的输液，并通过轨道传输至智能针剂摆药模块进行摆药。

2.2.4智能针剂摆药模块设计及功能介绍 通过智能针剂摆药模块完成输液自动摆药，装有输液的药筐传送至针剂摆药机前进行图像抓拍，智能针剂摆药模块通过输液标签二维码获取相应医嘱信息，摆药机根据医嘱信息将对应药品发放至药筐，针剂摆药机主要由针剂模组、取药机械手、电气控制装置、图像抓拍等部分构成，通过针剂摆药软件实现药品先进先出、按批号摆药功能，并将药品批号信息与医嘱信息关联，实现药品可追溯管理。

①针剂模组及取药机械手：针剂药品(包括西林瓶及安瓿)的自动准确发放依靠针剂模组实现，针剂模组中的恒力推杆给针剂一个恒定推力，出药口通过上下摆动来控制出药状态。发药时，机械手轻点出药口，针剂发出，目前设计两种结构药盒，单次可发1支或2支药品。针剂模组结构见图5。

图5 针剂模组

完成贴签及发筐环节的输液经传输轨道进入针剂摆药区域，智能针剂摆药模块通过二维码识别输液标签上的药品信息并完成摆药，摆药完成后进入缓存单元，暂存一定数量后，由工作人员转移至待调配缓存间。

②智能针剂摆药控制软件功能：智能针剂摆药软件包含智能针剂摆药、药品信息维护与查询、补药、联机调试、患者用药信息追溯等功能，药师可实时查询患者所用输液及药品批号、药师调配、成品输液核对及病区扫描签收等信息，实时保障患者用药安全及出现突发情况时的不良事件上报。患者用药信息追溯界面见图6。

图6 患者用药信息追溯界面

2.2.5智能分拣模块设计及功能介绍 传统分拣环节成品输液经核对后需手工分拣至转运箱，存在人员工作强度大、差错率高等问题，智能分拣系统可实现按病区自动分拣输液，减少了药师工作量，提高了工作效率并减少了差错。工作人员将成品输液置于传输线入口，智能分拣系统通过二维码识别技术将成品输液分拣至相应病区，药师通过软件系统查询实时分拣状态。

3 PIVAS智能一体化设备应用效果评价

由智能输液立体库、智能贴签、智能发筐、智能针剂摆药及智能分拣五大模块构成的PIVAS智能一体化设备实现了输液出入库、贴签、发筐、针剂摆药及输液分拣等流程的智能化与自动化，可简化人工操作、降低人员投入、减轻劳动强度、降低差错发生率。PIVAS智能一体化设备局部外观见图7。

图7 PIVAS智能一体化设备局部外观

3.1PIVAS每日贴签及摆药人数降低 传统PIVAS工作流程中的贴签(1人贴签、1人发筐核对)及摆药(1人摆药、1人核对)需多人参与共同完成，我院PIVAS采用智能一体化设备后实现了输液智能出入库、自动打印标签及贴签、自动针剂摆药等功能，整个工作流程由4人配合变为1人值守，节约人力75%，大大降低了人力资源投入。

3.2PIVAS智能一体化设备应用前后贴签及摆药综合时间降低 分析PIVAS智能一体化设备应用前一个月(医嘱数目31 030条)及应用后1个月(医嘱数目33 885条)单个医嘱贴签及摆药平均时间。结果显示，应用PIVAS智能一体化设备后，单个医嘱贴签及摆药平均耗时显著缩短，工作效率提升，应用前后比较差异有统计学意义(t=119.4,P<0.01)，见表1。

表1 应用前后贴签及摆药时间比较

3.3PIVAS每日贴签、摆药及分拣差错降低 笔者对比PIVAS智能一体化设备应用前后1个月贴签、摆药及成品输液分拣差错发生件数发现，人工贴签与智能贴签均未发生贴错标签情况；摆药差错由每个月6件降低至每个月1件，分拣差错由每个月12件降低至每个月2件，对比发现应用前后差异有统计学意义(P<0.01)。

3.4PIVAS成品输液分拣时间降低 统计PIVAS智能一体化设备应用前后一个月每日成品输液分拣耗时，比较应用前后总体分拣耗时及每袋成品输液平均分拣耗时，应用前后总体分拣时间及每袋成品输液平均分拣时间均显著下降，应用前后比较差异有统计学意义(t=561.4，600.5，P<0.01)，见表2。

表2 应用前后成品输液平均分拣时间比较

4 讨论

4.1设计理念及应用价值 目前，我国PIVAS自动化建设尚处于起步阶段，为适应新时代药学学科建设需求，药学部门需要通过信息化手段不断提升药事管理及药学服务水平。我院药师团队结合PIVAS工作流程，通过创新PIVAS智能一体化设备设计与应用，构建了从智能输液立体库、智能贴签、智能发筐、智能摆药、自主缓存及智能分拣的全流程自动工作模式，有效解决市售设备普遍存在的自动化程度低及无法有效串联PIVAS工作流程的弊端，提高了PIVAS工作效率和准确性，减少人力资源投入，实现患者用药信息全流程追溯及PIVAS药品批号、效期及数量智慧化管理。

4.2存在的问题及改进思路 PIVAS智能一体化设备也存在许多需要改进之处。首先，智能输液立体库的储量、存放输液的种类及出入库效率还需要通过流程优化及硬件迭代进行升级；其次，由于单机械手制约，智能针剂摆药系统摆药效率不高，未来可通过双机械手取药来提升摆药速度；第三，目前药品补充模式较繁琐，需要工作人员单支码放整齐后加入针剂摆药盒，较耗时，需进一步优化药盒构造以提升操作便捷性。

4.3推广潜力及未来展望 PIVAS智能一体化设备有效解决了困扰药学部门的人力、效率及场地等问题；其次，因为涉及人员投入及工作流程繁琐等原因，目前国内大部分PIVAS只开展长期医嘱调配服务，随着PIVAS智能一体化设备的应用，将有效解决制约临时医嘱调配的现实问题，扩大药学部门的服务范畴；最后，PIVAS智能一体化设备由于较少的人员参与及高度整合的智能化流程，未来可颠覆PIVAS传统提前一天摆药工作模式，实现当天实时摆药及调配，从而最大程度避免药品退费问题，减少重复劳动。综上所述，该系统具有广阔应用前景，对于行业发展有较强的示范意义。