第五章医用输注设备

第五章医用输注设备第五章医用输注设备一、药物输注的历史

（computer-controlledinfusionpump,CCIP）

（Targetcontrolledinfusion,TCI）带囊的羽毛硬管金属空心针头金属注射器机械性注射器玻璃注射器电子输液泵计算机控制的输注泵靶目标控制输注技术二、常用医用输注设备一次性输液器普通注射器一次性麻醉镇痛泵微量注射泵6通道微量注射泵电动注射泵第一节容量输液泵（蠕动输液泵）定义：血管内动力输注的设备，主要用于长时间精确地控制静脉输液速度，并准确掌握单位时间内药液的给入量。

分类：

单通道输液泵多通道输液泵主要功能：

（1）能人工设定滴速、输液总量等参数。（2）系统启动运行后能自动控制静脉输液滴速。（3）能实时显示预设输入药量、累计输入药量、输液总时间、滴速等参数。（4）能根据给药量按时发出输液完毕信号。（5）对输液管内的气泡进行检测和报警；输液通路阻塞进行报警；断电或低电压时报警；开门报警；输液异常或结束时报警并自动停止输液。（6）具备交直流供电功能，可在断电或移动状态下完成输液。（7）容量输液泵的流速可在1ml/h～999ml/h范围之间调节。一、容量输液泵工作原理微小流量泵驱动电路中央处理器交/直流电源模块驱动电路参数显示驱动电路气泡报警光电气泡检测输液管步进电机功能输入键阻塞检测可擦写存储器阻塞报警开门报警电源报警低电压检测断电检测反馈回路中央处理器

（CenterProcessorUnit,

CPU）

输液泵的控制部件，它接受功能键的指令输入，

产生脉冲信号。经步进电机驱动控制器，把脉冲送达脉冲分配器，脉冲分配器按照一定的序列将脉冲电流输送至步进电机的定子线圈，使电机各相的通电状态发生变化，驱动步进电机的转子转动。步进电机1、步进电机转动的角位移与输入的电脉冲数成正比，速度与单位时间内输入的脉冲数成正比。

2、电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和数量，不受负载变化的影响。电机反馈回路

用于克服外部压力波动、管道阻力变化以及输液容器的安装高度对步进电机力矩输出的影响，使步进电机保持在预设的状态运行。

流量泵

随着挤压条按照时序先后挤压输液管,药液便能由输液管中按规定的方向流出。只要精确地控制步进电机的脉冲频率和脉冲数量，就能达到精确控制输液速度和总量的目的，其精度可达数ml/h。流量泵的原理凸轮的原理可擦写存储器

（ErasableProgrammableReadOnlyMemory,EPROM）

可擦写存储器与中央处理器相连,用于存储预置输液模式及人工输入的指令，如：输液总量、输液时间、报警音量等信息。报警电路监测输液器中有无气泡，由红外传感器及放大器组成，传感器采用红外发射/接受对管。当有气泡通过时，发射管发射出的光信号由于气泡的影响而改变了强度，造成接收管电压的改变，经放大器放大后给中央处理器发出一个信号。压力传感器光电检测器检测输液通路中有无阻塞或泄漏。当存在阻塞或泄漏时，管路内压力相应升高或降低，压力传感器向中央处理器输出一个信号，中央处理器接受信号并驱动报警电路。输液器1、制作材料耐挤压的透明医用材料。2、规格专用输液器的输液软管的一般内径参数有2.5×3.9mm，2.7×3.9mm，2.1×3.4mm等。二、容量输液泵使用注意事项1、容量输液泵使用当中常出现的安全隐患输液泵没有启动时由于输液管路未夹紧导致输液速度过快；断电事故；气泡的输入；被挤压的部分管路老化；漏液导致的输液泵故障。Attention!2、容量泵的安全检查流速准确性的检查阻塞压力的检查气泡探测器的检查气泡探测器的检查：按正常程序装好输液器并启动输液泵，检查有无气泡误报警。将滴注腔倒置，将大约7mm长气泡送入输液管中，检查有无气泡报警。阻塞压力的检查1、按正常程序装好输液器，将输液末端通过三通阀连接至容器和压力表。2、启动输液泵，确认液体从输液器末端流出后关闭三通阀，使输液管与压力表相连，3～10秒之内确认报警提示，此时的压力表读数为输液泵的堵塞压力报警值。流速准确性的检查安装容量输液泵，设定流速和总输入量，启动输液泵后，用量杯在设定的时间内测量输液泵输出的液体量，将结果与设定值比较。第二节微量输液泵1、定义医院急救、治疗及护理方面常规使用设备，2、用途(1)重症监护病房作心血管功能药物的连续微量注射；(2)用于早产儿、新生儿的生理维持量输液、微量输药及输血等；(3)各种特殊药物的注射：如荷尔蒙、催产素及化疗物理；(4)持续麻醉药注射；(5)在血液透析和体外循环时注射抗凝剂；(6)造影剂的输注；3、优点（1）当需要长时间微量输液时，药物剂量可以均衡地进入人体，避免了人工或重力静脉输液时快时慢的弊病，充分发挥药物的最大治疗作用。（2）大大减轻护士的工作量。一、微量注射泵的工作原理1、主要功能自动识别注射器规格；较高的输液精确度，能显示总液量；快速简便的操作控制；具备交直流两用供电；在阻塞等异常情况下报警。2、分类单道注射泵多道注射泵流速调节范围：0.1ml/h～99.9ml/h。流量误差精度：±1%左右。例题：硝酸甘油，输入量为10µg/min，5mg硝酸甘油加入液体至30ml，则每小时应注入多少液量？设每小时输入药液量为x，那么ｘ=3.6ml/h，即每小时应以3.6ml液量注入3、微量注射泵的组成及原理操作面板注射器检测阻塞检测接近完成检测电源电压检测开合螺母脱位检测中央处理器（CPU）程序存储器自检安全回路显示驱动报警声音驱动步进电机驱动转动检测电机显示CPU接受人工指令输入，并通过D/A转换驱动电路驱动步进电机。根据反馈信号对步进电机的驱动脉冲进行控制，以获得稳定的推注速度。电机旋转检测电路提供反馈回路。反馈回路中的一组光电耦合电路检测电机的旋转，产生脉冲信号步进电机传动系统传感器及信号处理系统由传感器、信号放大器及比较器组成。压力传感器对注射器活塞压力进行检测，其输出信号经放大器放大，然后与设定域值比较后，将结果输入CPU，由CPU控制是否报警。光电传感器完成对注射器规格、注射器基准位置的检测并将信号送至CPU。程序存储器

存储软件系统，在开机后进行初始化，并按预设的程序对注射器的状况进行自检。自检不通过则发出报警信号；自检通过后则可以接收并储存人工指令，经软件运算后向CPU发出控制指令。二、微量注射泵的使用注意事项与容量泵类似，包括：因机械故障引起的注射器推进装置与电机转动不同步；断电事故；气泡的输入（确保注射器的输出端朝下）；漏液导致的注射泵故障；虹吸效应：由于注射泵安装位置高于患者体位而产生，会导致实际注射量大于设定值。使用中应保持注射器的安装位置与患者体位处于同一水平。第三节麻醉镇痛泵1、作用用于患者术后疼痛管理。广泛应用于麻醉科及妇产科。2、分类按动力驱动方式

按病人控制方式一次性非电动镇痛泵电动镇痛泵持续给药镇痛泵PCA泵（病人自控）一、一次性镇痛泵（一）结构和原理1、定义一种无电源供电的、药液预充于球囊中的一次性使用的麻醉镇痛装置。麻醉药的输注依靠球囊的弹性张力驱动。2、结构持续注入型的一次性镇痛泵不带PCA自控器，其给药方式不受患者控制，药液以连续的、均速的方式输注。带PCA自控器的一次性镇痛泵，其给药方式可由患者控制，其给药量是在持续给药量的基础上加上患者自主控制的给药量。3、各组成部件（1）球囊本体由有弹性张力的医用硅胶或乳胶材料制成，包括球囊储液器、外壳、接口三部分。容量有从50ml至300ml的多种规格。球囊预充药液后的内部压力由于容量的不同而略微不同，一般在400～450mmHg之间，而且容量越大，内压越小。建立了输液通路后，由于球囊弹性张力的释放，球囊中的药液被均匀地注入体内。由于球囊弹性张力在整个释放过程中并非完全均匀和稳定，因而药液的注入速度呈非恒定特点。（图）标称为2.1ml/h的镇痛泵在32°C时的实际注入速度特性曲线

（2）夹子用于临时关闭输液通路。（3）过滤器内置0.2µm的过滤膜，可过滤气泡、细菌和微粒杂质。（4）输液导管为抗压、抗扭折设计，以防阻塞。由于输液导管有一定的空腔量，因此在镇痛泵开始使用的初始阶段有一段预充时间，预充时间与镇痛泵的注入速度及输液导管的空腔量有关，例如输液导管的空腔量为0.8ml，注入速度为10ml/h的镇痛泵，其预充时间约为20秒。

（5）流量控制器用于精确控制流速，是根据流体力学原理设计的阻尼部件。当管路中流速增大时，流量控制器的阻尼增大，导致流速降低。当管路中流速降低时，流量控制器的阻尼减少，使流速提高。（二）一次性镇痛泵的使用1、PCA泵的各种参数容量（如：100ml）持续流速（如：2ml/h）自控流量/停注时间（lock-outtime）：患者在使用PCA功能后，一定时间内停止药液的输入，以防止过量输入。如标注为0.5ml/15min，则患者启动一次PCA自控器后，自控器内的储液囊自动给入0.5ml的药量，药量全部给入之后，自控器自动闭锁15分钟，期间无药液输入患者体内。2、一次性镇痛泵的注入特性

注入速度受药液的种类、粘度、温度动脉压等外部压力的变化等的影响而发生变化。一次性镇痛泵上标称的注入速度一般为球囊填充生理盐水、流量控制部的温度设定在32°C的条件下测量获得的注入速度。可以看出，随着液体粘度的升高和温度的下降，镇痛泵的注入速度将下降。设定温度32°C25°C药液浓度（%）注入速度的变化（%）注入速度的变化（%）葡萄糖5-10.78-22.62氟脲嘧啶5-1.54-14.2610-3.23-15.0220-5.87-16.6340-12.00-19.5350-14.77-20.9580-23.05-25.31100-28.44-39.06二、电子镇痛泵1、工作原理与输液泵相似，驱动力来自步进电机，但需配用专用的储药袋，有100ml、250ml等规格。2、功能（1）输注模式选择功能具有持续输注、PCA输注或PCA加持续输注等多种输注模式，输注精度约为±10%。（2）流量选择功能。（3）压力与流速报警功能，同时设置保护功能以防误操作，还可存储以往输注的历史信息，方便对患者的连续治疗。3、参数设定在使用中需设定输注模式、预注量、持续输注速度、PCA量以及每小时或24小时限量。参数设定时应注意既要有足够的给药量以满足不同疼痛程度患者的镇痛要求，又要防止输注药物过量引起副作用。4、电动镇痛泵为便携式设计，电池驱动，一付药袋持续给药时间可长达7天。第四节人工心肺机1、定义将人体静脉血液引至体外运行并人工氧合成为动脉血，再依靠血泵将氧合动脉血送回人体内，以维持心脏外科手术期间各器官和组织的正常灌注的动力输注设备。2、基本工作原理

将人体的静脉血通过管道引入氧合器进行氧气和二氧化碳气体的交换，代替人体肺脏进行血液氧合，氧合后的血液再通过血泵注入人体主动脉供应全身组织，完成身体的供氧代谢。如此反复地在体外的血液循环，代替了人体心脏和肺脏的功能，这样就可以将心脏和肺的血液循环从体内隔开，使得切开心脏或近心段大血管时无血液涌出，因而得到非常清晰的手术野。待手术完毕后恢复自体循环，撤除人工心肺机。3、人工心肺机的功能要求

能高效地进行气体交换；能简便而精确地调节循环流量；对血液的破坏极小；预充血量少；无血栓形成；容易拆卸、消毒，操作简便等。4、组成血泵（又称人工心）、氧合器（又称人工肺）、变温器、滤血器、储血器、管路以及监测系统等。一、血泵1、功能通过机械方法驱动血液流动以临时代替心室的搏出功能以及术中失血的回吸，以维持机体的血液循环。此外还用于心脏停搏液的灌注。2、设计和制造要求驱动血液循环；泵血量可按各种体重患者及手术需要调节，范围在0～8L；血泵能实时显示设定流量或实际流量；将对血液有形成份的破坏降至最低；安全、简便、耐用。3、分类

指压式囊式滚柱式离心式1、指压式血泵工作原理：利用步进电机带动传动机构，驱动排列成一行的金属圆柱体按顺序波浪式挤压纵置其上的循环管路，从而推动血液向前流动。缺点：对血液有形成份破坏较大。2、囊式血泵工作原理：利用有规律的间歇正负压空气，挤压密封于硬壳内的长形皮囊，囊的两端装有单向阀，当向囊与壳体的间隙内交替地、间歇性地施以正负压后，使得血液被引入囊内并单向地流出，依靠正负压的交替作用驱动血液流动，完成血液循环。优点：其驱动血液的脉动输出与心脏的自然搏动较相似。缺点：构造复杂，清洗消毒不便，流量调节难以精确，对血液有形成份的破坏也较多。3、滚柱式血泵（1）组成泵头、电气传动装置、泵控制面板（2）优点构造简单，不易发生机械故障，流量可精确调节并控制，对血液中有形成份的破坏在可接受的范围内，结合配套的一次性循环管路、氧合器，使用非常方便，安全性、可靠性均比较好。泵头及电气传动装置组件管夹泵盖手动装置固定泵管，内有不同厚度的垫片以备选用不同型号的泵管。

每个泵头内一个，用于停电时手动继续维持循环。在泵运转中起保护作用，防止液体或异物进入泵槽影响泵头运转。工作原理：利用电机转动带动一金属横臂，当横臂转动时，横臂两端的圆柱体交替滚压管道，当一端转子尚未完全离开泵管时，另一端转子已开始压紧泵管，推动管内血液单向前进。转子与泵槽内壁之间的距离是可调节的，以适用于不同厚度和内径的体外循环泵管。体外循环管道是用耐压的、富有弹性的医用材料如聚氯乙烯等制造。控制面板用于设定、控制和显示血泵的运行状态。包括：电源开关、流量旋钮、流量显示、转速显示以及报警显示等。较先进的血泵具有压力监测、液平面监测、温度监测和气泡监测等功能。4、离心式血泵

（1）根据泵头结构的不同分为：

Delphin泵

Bio-Med泵

Isoflow泵Bio-Med泵：离心腔内设置有多个同轴旋转的锥体，依靠锥体的旋转产生离心力推动血液前进。Isoflow泵：在离心腔内仅有一个旋转锥体，锥体上设置离心叶片。（2）离心式血泵的主要优点：对血液的破坏较少，适合于长时间的体外血液循环需要。特点滚柱泵Bio-MedDelphinIsoflow溶血性较高低低低压力形成（kPa/mmHg）极高980700600流量随阻力调整无有有有气泡泵入可能性大小均可能微气泡微气泡微气泡流量传感方式间接计算非侵入性永久性电磁感应侵入性一次性超声探测非侵入性永久性电磁感应侵入性一次性仿心室搏动血流有无有无预充排气易不易易易预充量（成人）ml50804860泵头可移动性无可可可泵转速（3L/min时）100rpm1500rpm1000rpm900rpm运转时产热低高较低较低运行费用低高高高滚柱泵与三种离心泵的主要特点比较二、氧合器（人工肺）1、功能在体外循环中完成血液和外部氧和二氧化碳的交换，因而是决定体外循环质量和患者安全的关键部件。2、设计和制造要求制造材料必须是有较好的血液相容性；表面具备高光洁度，对血液的破坏要小；氧合的面积要尽量大但整体预充血量又要尽量小；对血液的氧合效率要高，同时对二氧化碳的排除率也要高。3、分类转碟式氧合器鼓泡式氧合器膜式氧合器1、转碟式氧合器基本原理：一组不锈钢圆片（12cm），以40～120mm的间隔固定在中心转轴上，在电机带动下在血槽中旋转。将静脉血引入血槽中，当圆片随轴转到血平面以下时即浸入血中，转到血平面以上时，圆片表面就涂抹上一层血膜。血槽上半部持续地吹入氧气，圆片上的血膜即可与氧气接触进行氧合。由于扩散的作用，血液中分压较高的二氧化碳也得以排出。氧合后的血膜随圆片转入血平面以下时，再洗入血槽。圆片组不断地将氧合血膜洗入血槽，因此当血液最终流至出口时已成为氧合血，然后通过血泵输入人体动脉。缺点：氧合总面积较小，氧合效率不高，并且拆装困难，清洗消毒不便。2、鼓泡式氧合器工作过程静脉血氧合去泡动脉血优点：氧合效率较高，结构简单可靠，成本低廉。缺点是大量的微小气泡作用于血液以及血泡的破裂复原导致对血液有形成分的破坏。

3、膜式氧合器基本原理：将医用高分子材料应用于仿生体肺泡制造的一种氧合器，氧气与血液隔着一层带微孔的高分子薄膜，通过弥散进行气体交换，与人体的肺泡膜相似，血液与氧不直接接触，因而也减少了血液的变性和破坏。

三、人工心肺机其他配套设备1、滤血器作用：滤去由于血液与大面积塑料或金属接触而凝聚成的微粒。设计要求：滤血面积要大而容积要小，滤网筛孔径一般为20～50µm，采用高分子聚合材料如聚酯以及聚丙烯等制造，通常安装于体外循环的动脉端。2、变温水箱作用：与人工心肺机配套使用，用于在手术开始时降低患者基础体温以减少组织代谢，而在手术结束时恢复体温。结构：在一个封闭的金属腔内安置双层套筒，盘卷成波纹管或多根细管并联。内外金属腔完全隔离，血液从内层金属腔通过，变温的冷、热水从外层金属腔反方向流过，变温水通过金属管壁的热交换达到对血液升温和降温的目的。3、人工心肺机使用基本过程血泵的输出管与主动脉插管相联，氧合器的输入管与经右心房的上、下腔静脉插管相联。连接插管前须预先用乳酸林格液充盈体外循环设备的全部管路系统，并确认其中无气泡方可开始体外循环转流。体外循环转流开始时应同时进行血流降温，一般将体温控制在直肠温30ºC。当体温达到30ºC时钳闭主动脉，并向心腔内注入心肌停跳冷保护液，同时阻断回心的静脉血流，由此开始体外血液循环过程。第五节自体血液回收机一、自体血液回收的概念1、同种异体输血存在缺点第一，具有发生输血反应的危险。第二，虽然对抽取的全部血单位检测输血相关疾病（如艾滋病和肝炎），但筛检试验并非100%准确。如果病人接受一名以上献血者的血液，那么，通过输血感染疾病的危险性进一步增加。第三，血源短缺。2、自体血液回收技术将术中失血、机器余血和术后心包、纵隔引流液由血液回收系统回收，经洗涤、浓缩后回输至人体的一种“废血”回收再利用技术。自体血液回收技术并非回输病人的全部血液成分，而是仅回输极为重要的携氧红细胞。自体输血方法有五类：

(1)预存：接受手术者为其以后手术输血而献血。

(2)血容量正常的血液稀释：通过手术前抽取患者的血液来减少其的红细胞，手术结束再回输该自体血。

(3)血小板和血浆采集：手术前取出血小板和/或血浆成分，手术结束后再回输这些成分。

(4)术中失血回收：采集、处理和回输患者在手术过程中损失的红细胞。

(5)术后失血回收：从密闭的手术或创伤部位采集、处理和回输血液。二、自体血液回收机的结构和工作原理

1、组成离心杯、离心机舱、离心机、空气探测器、泵、管路和阀门、废液袋支钉、储血器及称重传感器、控制面板、显示屏等部分。抗凝剂袋挂钩储血器称重传感器生理盐水袋挂钩回输袋挂钩储血器托架红细胞光电传感器漏液传感器离心机盖闩流出管路传感器（位于盖的下方）开关显示屏控制键面板管路压力传感器多支管槽泵空气探测器废液袋支钉图5-18自体血液回收机（一）离心杯1、工作原理当离心杯内的血液受到离心力的作用时，因其成分的重量不同而分层。红细胞因密度最大而分离至离心杯表面，白细胞和血小板属中等密度，移向离心杯的内胆。血浆是最轻的成分，最贴近内胆表面，最终经离心杯帽的流出管道流出。杯肩内胆涡轮叶片旋转密封装置固定杯帽入口出口外组件内组件图5-19离心杯的结构2、结构3、分类(1)涡轮叶片杯涡轮叶片杯在高速处理时提供较好的洗净效果，涡轮叶片位于离心杯内底部，向杯中心延伸，可使液体快速流向离心机外侧而消除回流现象。涡轮叶片杯有225ml和125ml两种容量。(2)吹模杯吹模杯内胆上含有稳定剂以稳定红细胞团，它有一个类似于涡轮叶片的分流叶片，将洗涤液导向红细胞团。吹模杯也有两种容量，200ml和100ml。4、自体血液回收机的工作模式分为充杯模式、洗涤模式和排空模式（二）离心机和离心机舱1、功能离心机是血细胞回收系统的核心部分。它使离心杯旋转，将红细胞与废物分离。2、组成离心杯、离心机罩盖和真空杯锁定系统、红细胞光电传感器等。红细胞光电传感器

当杯内红细胞达到预定量时，它可使机器由充杯模式进入洗涤模式。它向离心杯顶端发射光束，光束再返射至光电传感器内的接收器。红细胞光电传感器必须识别三次电压变化，才能使机器进入洗涤模式：第一次——红细胞光电传感器必须检测空杯，这表示光束100%返射至接收器。第二次——红细胞光电传感器必须检测杯内液体，最早存在于杯内的液体可使少量光线返射给接收器。第三次——红细胞光电传感器必须检测杯内红细胞层，红细胞层阻止任何光线返射给接收器。（三）空气探测器应用超声来检测离心机和泵之间管道内的空气。在离心杯排空和生理盐水袋排空时给出提示信号，显示排空模式的完成。检测管路中的气泡并发出报警信息。（四）泵

由一个可拆卸的旋转泵压头和三个使空气和液体进出离心机的滚轴组成。泵速（ml/分）可通过选择泵速控制键调整，也可随流出管路传感器检测到的血液质量的变化而变化。自体血液回收系统设有初始泵速，称为标准程序的预置速度。（五）管路阀门

控制一次性耗材中的液体管路，根据处理模式自动打开和关闭。液体管路包括：通往储血器或体外回路的管道、通往回输袋的管道和通往洗涤液的管道。通往回输袋的管路上配置压力传感器监测管路中的压力，如果压力超过限制范围，则泵停止运转。（六）储