智能输液泵调查报告

1 背景和意义

在科技飞速发展的今天，很多领域都需要进行精准的控制，在医疗输液的时候对药物的流速和流量也要求进行精确的控制。临床治疗方法中，静脉输液是一种最常用的临床治疗方法，是护理专业的一项常用给药治疗技术。临床上应根据药物和患者情况不同配以适当的输液速度。输液过快，可能会导致中毒，更严重时会导致水肿和心力衰竭; 输液过慢则可能发生药量不够或无谓地延长输液时间，使治疗受影响并给患者和护理工作增加不必要的负担。常规临床输液，普遍采用挂瓶输液，并用眼睛观察，依靠手动夹子来控制药滴速度，不易精确控制输液速度，而且工作量大。如果是重症患者，比如癌症病人和需要进行抢救的病患，这时候进行输液要求药物必须以科学的计量和稳定的速度进行输液，因为只有这样治疗的效果才能达到最佳，同时药物的副作用也会降到最低。

糖尿病人在注射胰岛素的时候最好是稳定的速度进行注射，但是现在都是一次注射较多的胰岛素，这样不仅仅会使药物浪费，而且也使药效持续时间较短，因此需要一种能够精确控制药物输送速度和流量的装置。另外，对于老年人、儿童和体制较弱的患者使用麻醉剂或者特殊的药物时，输液的速度和药物计量都需要进行科学的控制，否则会对患者造成严重后果。基于以上多种原因，医院需要在无人职守的输液过程中出现各种不正常情况进行及时报警的设备，因此就出现了智能输液泵这种医疗辅助装置。智能输液泵能够减轻护士的工作量，提高输液过程中的安全性和精确度，提高了对患者的护理水平。智能输液泵可以在内科、外科、儿科、心血管科、急诊科和手术室，特别适用于在重症监护室病房对患者的输液治疗[1]。

早在几年前，国外每个病床都配备了输液泵，而我国目前也只是在些大医院才能用上输液泵，且均为进口品牌，价格在二万元左右，比较昂贵，使些中小医院望尘莫及。对于中国的医疗业来说, 输液泵、注射泵是个新兴产业，只有近 10 年的发展历程，由于进口输液泵的价格是国产泵价格的 2-3 倍，所以政府大力鼓励扶持国内产业；目前国内具有规模实力的厂家也不足 10 家，并且国产输液泵基本都是抄袭国外的技术，技术陈旧；既使具有自主知识产权的厂家，仅外观稍做了改动，其技术上并没有太大的更新，因此输液泵在国内还有很大的

研究空间。

2 常用的原理和系统结构

2.1 输液泵的功能

对与任何一款医用智能输液泵来说，他首先要满足以下功能

（ 1）能够准确测定和把控输液进度；

（ 2）能够准确测定和把控输液多少；

（ 3）能够对输液过程中产生的各种状况进行报警，并及时停止输液；

（ 4）可以根据医生的需要对输液进行智能控制；

（ 5）可显示瓶量和滴速；

2.2 输液泵的系统结构

输液泵系统主要由微机系

统、泵装置、监测装置、报警装置

和输入及显示装置组成。如图2-1

所示

图2-1 输液泵系统结构

微机系统是整个系统的“大脑”,对整个系统进行智能控制和管理,并对检测信号进行处理,一般采用单片机系统。如输液泵采用的是高度集成的32 位ARMCPU系统对输液过程实施全面控制,且采用双CPU工作,确保了系统的安全。

泵装置是整个系统的“心脏”,是输送液体的动力源医用输液泵一般采用的是指状蠕动泵作为动力源。指状蠕动泵是利用滚轮转动,使输液泵管路一定部位受到挤压,产生蠕动,从而推动液体向前流动。指状蠕动泵具有体积小,重量轻,定量准确及输液管装卸方便等特点,使用最为广泛。这种泵有一根凸轮轴,凸轮轴

上有多个凸轮,这些凸轮的运动规律相差一定的角度,每个凸轮与一个指状滑块相连。

工作时,由步进电机带动凸轮轴转动,使滑块按照一定顺序和运动规律上下往复运动,像波一样依次挤压静脉输液管,使输液管中的液体以一定的速度定向流动。指状蠕动泵比较精确,可大范围控制输液总量和输液速度;当“手指”的数目超过8个时(一般为12个),泵的线性度良好,输液时不易产生脉动,使输液泵具有安全性和稳定性监测装置主要有多种传感器组成,输液泵配有红外滴数传感器、压力式传感器和超声波气泡传感器等,它们分别用于液体流速和流量、堵塞压力及漏液和气泡的检测。

报警系统是传感器感应到的信号经微机处理后,得出报警控制信号,再由报警装置响应,引起人们的注意,同时进行正确的处理。具有光电报警和声音报警功能,对输液过程中出现断电、泵门未关、低温、输液完成、电池欠压、管路阻塞和管路中出现气泡等异常情况进行报警。输入及显示装置的输入部分负责设定输液的各个参数,如输液量和输液速度等。显示部分负责显示各参数和当前的工作状态等。

2.3 系统构成和实现功能

本文介绍的一种输液泵采用单片机作为控制核心[2]，采用红外检测的方法进行液滴，采用超声检测的方法进行气泡的检测，并采用步进电机和蠕动泵控制输液速度，采用触力传感器进行输液速度闭环检测系统示意图如图 2-2

2-2 输液泵系统示意图

系统可通过监控器上的按键手动设定瓶量/速度。并且将设定的液滴速度与当前液滴速度进行比较，通过调节步进电机转矩角控制蠕动泵调整输液速度，使之与设定速度一致，并将当前液滴速度在监控器的 LED 显示装置中进行显示。当输液结束（无液滴落下）或出现输液异常（有气泡或堵塞）时，报警灯闪烁同时发出报警声音，同时关闭步进电机，停止输液[3]。

图2-3是输液泵系统的组成框图

图 2-3 系统组成框图

3 输液泵硬件电路介绍

3.1 液滴检测装置

液滴检测采用红外的方法，具体方法如

下：

利用红外发光二极管器作为发射端，光电

晶体管作为接收端。当滴液落下时，接收

端就会感应到光线强度的变化，并将此改

变反馈在电流变化上，通过采样电阻转换

为电压变化，利用电压比较器判断是否有

液滴落下，然后通过计数器对液滴进行计

数，即可转换为输液速度或输液量。示意

图见3-1

3-1 红外线液滴检测装置示意图电路图如图3-2所示

图3-2 液滴检测装置电路图