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計量論壇

標題: 智能型醫用輸液泵及其應用（分享） [打印本頁]

作者: xblmoon 時間: 2009-1-10 21:23
標題: 智能型醫用輸液泵及其應用（分享）
一、引言
隨著科技的發展，越來越多的領域需要對流體的流量或流速進行精確控制，如化工領域里對微量化學元素的檢測和分析常需精確控制流量。醫療保健領域中藥液的流量與流速有時也要精確控制。

靜脈輸液是一種最常用的臨床治療方法，是護理專業的一項常用給藥治療技術。臨床上應根據藥物和患者情況不同配以適當的輸液速度。輸液過快，可能會導致中毒，更嚴重時會導致水腫和心力衰竭;
輸液過慢則可能發生藥量不夠或無謂地延長輸液時間，使治療受影響并給患者和護理工作增加不必要的負擔。常規臨床輸液，普遍采用掛瓶輸液，并用眼睛觀察，依靠手動夾子來控制藥滴速度，不易精確控制輸液速度，而且工作量大。

癌癥病人的化療和病危病人的搶救治療需要使藥物以恒定的速度灌注，通過調節輸入的速度和時間將化療藥物均勻持續地注入，既達到化療的最佳效果，又能最大限度地降低化療藥物的副作用。

糖尿病人遭受病痛的折磨，需要以一定的速度給他們注射一定量的胰島素。以往的做法基本上是一次注射較大劑量的胰島素，這不僅造成巨大的浪費，而且藥效作用時間也較短，因此極需一種流量和流速能控的持續輸送裝置，來輸送少量的藥物并精確控制其輸送速度和流量。

對老人、兒童和體質較弱者輸送某些特殊藥物，如麻醉藥、降壓藥硝普納、TPN(三磷酸吡啶核苷酸)等時，輸液速度和用藥量尤其需要認真精確控制，否則會產生嚴重的后果。
血液非常容易凝固，輸血時很容易阻塞輸液管。要保證血流速度大于某一值，才能順利輸血。

另外，不管是輸液還是輸血，普通輸液器對輸液完畢和輸液過程中偶然出現的故障，如氣泡、阻塞等都不能自動報警，也不能及時切斷輸液通路，從而產生不良后果。應該及時處理，以避免血液倒流或其他后果。
因此需要用智能型輸液泵來控制藥液的輸送，并進行異常報警。
二、智能型輸液泵的功能
智能型醫用輸液泵可滿足多種功能的需求，歸納起來，輸液泵能實現以下功能:
(1) 可精確測量和控制輸液速度;
(2) 可精確測定和控制輸液量;
(3) 液流線性度好，不產生脈動;
(4) 能對氣泡、空液、漏液、心率異常和輸液管阻塞等異常情況進行報警，并自動切斷輸液通路;
(5) 實現智能控制輸液。
三、智能型醫用輸液泵的系統結構
智能型輸液泵系統主要由以下幾個部分組成:
微機系統、泵裝置、檢測裝置、報警裝置和輸入及顯示裝置。圖1是智能型輸液泵的系統結構框圖。
1. 微機系統: 是整個系統的“大腦”，對整個系統進行智能控制和管理，并對檢測信號進行處理，一般采用單片機系統。
2. 泵裝置: 是整個系統的“心臟”，是輸送液體的動力源。目前有很多種泵裝置，在后面進行詳細說明。
3. 檢測裝置:
主要是各種傳感器，如紅外滴數傳感器(負責對液體流速和流量的檢測)、壓力傳感器(負責堵塞及漏液的檢測)和超聲波傳感器(負責對氣泡的檢測)等，它們可感應相應的信號，這些信號經過放大處理后，送入微機系統進行信號處理，并得出控制指令，然后進行相應的控制操作。
4. 報警裝置:
傳感器感應到的信號經微機處理后，得出報警控制信號，再由報警裝置響應，引起人們的注意，同時進行正確的處理。主要有光電報警(發光二極管)和聲音報警(揚聲器和蜂鳴器)等。
5. 輸入及顯示裝置:
輸入部分負責設定輸液的各參數，如輸液量和輸液速度等。顯示部分負責顯示各參數和當前的工作狀態等，多采用LED數碼管顯示和LCE液晶顯示。
四、泵裝置
泵裝置的種類很多，分類也多種多樣，就驅動原理來說可分為電磁泵、氣動泵和壓電泵等;
就結構來說有離心葉輪泵、齒輪泵和蠕動泵等。醫用輸液泵需要精確控制液體的流量和流速，有些類型的泵很難做到這一點的，而且考慮到輸液管要安裝方便，藥液不能污染泵裝置等因素，因此用得最多的主要有以下幾種:
1. 指狀蠕動泵
目前廣泛使用的是指狀蠕動泵(Finger-like Peristaltic Pump)，又稱線性蠕動泵(Linear
Peristaltic
Pump)，它體積小，重量輕，定量準確，使用方便，輸液管安裝方便。如圖2所示，這種泵有一根凸輪軸，凸輪軸上有多個(一般為12個)凸輪，這些凸輪的運動規律相差一定的角度，每個凸輪與一個“手指”(即滑塊)相連。工作時，由步進電機帶動凸輪軸轉動，使滑塊按照一定順序和運動規律上下往復運動，像波一樣依次擠壓靜脈輸液管，使輸液管中的液體以一定的速度定向流動。這種泵比較精確，容易控制。輸液時不希望產生脈動，要求泵的線性度好。泵的線性度與“手指”的數目有關，當“手指”數目超過8個時，就有很明顯的線性度，脈動也明顯減少。
2. 盤狀
這種具有圓弧形內周面的泵殼，有一中心輪，中心輪的邊緣呈軸對稱分布安裝著一定數量的可轉動的擠壓輪，輸液管夾在擠壓輪和泵殼的圓弧形內周面之間。工作時，步進電機帶動中心輪轉動，中心輪又帶動其周圍的擠壓輪轉動，中心輪像“恒星”，擠壓輪像“行星”，擠壓輪既繞中心輪公轉，又繞自己軸線自轉。幾個擠壓輪沿著中心輪順序擠壓輸液管，使液體以一定的方向流動。如圖3所示。

3. 注射泵
這種泵由步進電機及其驅動器、絲桿和支架等構成，具有往復移動的絲桿、螺母，因此也稱為絲桿泵。螺母與注射器的活塞相連，注射器里盛放藥液。工作時，單片機系統發出控制脈沖使步進電機旋轉，而步進電機帶動絲桿將旋轉運動變成直線運動，推動注射器的活塞進行注射輸液，把注射器中的藥液輸入人體。示意圖如圖4。

4. 彈性輸液泵
這種輸液泵靠的是機械力，它由氣球狀容器、輸液管和輸液調節器組成，如圖5所示。氣球狀容器即是泵體，其內層膜是合成彈性橡膠(不是乳膠)。工作時，先用注射器往泵體里注進藥液，然后使泵體密封，這樣泵體里就有正壓力，打開輸液調節器，利用合成橡膠的彈性擠壓作用，就可把藥液連續或間斷地輸入到人體。這種泵可以隨身攜帶，使用方便，多用于長時間或間斷地輸液。
五、產品簡介及發展趨勢
現在市場上出現了各種各樣的輸液泵，根據不同的標準有不同的分類:
固定點泵(Stationary)和非固定點泵(Ambulatory);
標準泵(Standard)和便攜泵(Portable); 體外泵(External)和可植入泵(Implantable);
機械泵(Mechanical)、電子泵(Electronic)和重力泵(Gravity);
容積泵(Volumetric)和(Peristaltic) ，如圖6所示。固定泵控制精確，報警齊全，但體積較大;
便攜泵體積小，病人可隨身攜帶，用電池作為電源，只適用于小量輸液;
可植入泵使用方便，輸液時病人移動不會產生影響，但需要外科手術;
機械泵用正壓力來輸送藥物和液體，沒有電源(電池或交流電)，體積小，可攜帶，主要用于輸送小體積，長時間或間歇輸液，通常用于化學醫療、止痛或抗生藥類的輸液;
電子式泵輸液速度可達999mL/h，可實現智能控制。
國外對智能型輸液泵的研制較早，如日本、美國和德國等國家上世紀80年代末就進行了輸液泵的研制。現在市場上流行的大多是國外產品，類型多樣，性能較好，如日本JMS株式會社的OT-601型輸液泵(控制精度為10%)和SP-500型注射泵，美國IMED公司Gemini
PC-2TX型輸液泵可實現四路控制，還有德國貝朗(B|BRAUN)公司的Multifuse型、Perfusor
Compact型(控制精度可達到2%)、Infusomat P型和Infusomat
fmS型，型號眾多，以色列也有相應的產品。
國內對輸液泵的研制起步較晚，大都在90年代中期開始研究，市場上也有一些國產輸液泵，如北京科力豐高科技發展有限責任公司的ZNB系列產品，深圳康福特公司也有輸液泵產品。不過總體說來，種類較少，性能也需改進。
輸液泵將向更小型化、更便攜化、控制更精確、更安全可靠發展。如用于糖尿病治療的胰島素泵現在可隨身攜帶而不影響大多數日常生活，甚至可帶著泵洗澡或游泳，如MiniMed公司的507型產品。
輸液泵還向更智能化方向發展。如以后將在糖尿病患者皮下植入連續血糖測量系統，該系統包括一個小型傳感器，它每隔一段時間檢測皮下體液并獲得血糖數據。當血糖過高時，系統將發出警報。胰島素泵根據血糖傳感器測得糖尿病患者的血糖水平，然后自動控制泵向患者體內注射胰島素，真正實現智能輸送。
六、結論
智能型醫用輸液泵能精確控制輸送藥液的流速和流量，并能對輸液過程中出現的異常情況進行報警，同時及時自動切除輸液通路。智能型輸液泵的應用有助于減輕醫護工作強度，提高安全性、準確性和工作效率，并提高護理水平。輸液泵可廣泛應用于內科、外科、兒科、心血管科、急診科和手術室，尤其適用于ICU和CCU病房的輸液治療。
在醫療保健領域里，對精確控制藥液的流速和流量，智能型輸液泵將有廣泛的發展前途，她將成為精確輸液中一朵瑰麗的奇葩。

[ 本帖最后由 duomeiti 于 2009-1-11 16:30 編輯 ]

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