心血管自動反饋控制給藥治療儀的製作方法

2023-05-26 17:47:21 1

專利名稱：心血管自動反饋控制給藥治療儀的製作方法
技術領域：
本儀器涉及臨床醫學、生物醫學工程、計算機、及電子機械工程等綜合學科，尤其涉及一種高科技心血管自動反饋控制給藥治療儀。
儀器背景人體心血管系統的活動與調節是一個複雜的正負反饋動態自動平衡調節系統。當機體在病理狀態下，尤其是嚴重的病態失衡(如急性大面積心肌梗塞，高血壓危象休克等)，此時機體已失去了自我反饋調節的能力。醫院當前處理這一急症的傳統方法是醫護人員反覆不斷地測量血壓、心率等各生命參數，以此為不斷調整用藥的種類及劑量。任何治療、處理上的延誤，不準確均會危及患者生命，影響機體重建自我平衡反饋系統。而傳統治療方法則受醫護人員的經驗，臨床測量的頻率，準確性以及及時精確調節用藥的劑量，速度等影響差異。致使目前臨床搶救此類病人的成功率極低。
國內外醫療儀器的發展正朝著自動化、智能化、模塊化和系列化方向發展，但現在主要集中於診斷方面直接用於治療的不多，尤其是自動化、智能化的治療儀器極少。

發明內容
本心血管自動反饋控制給藥治療儀目的在於通過信號自動接收、分析處理以及監控、報警、故障自診斷、智能化運行等在線閉環自動檢測反饋控制治療等特點，提供心血管自動反饋控制給藥治療儀，使之部分代替傳統臨床治療措施。
本實用新型由兩個壓力傳感器、前置放大器、A/D轉換、計算及程序中心控制裝置、D/A轉換及微量泵輸液器構成。前置放大器包括心電前置放大器及有創血壓前置放大器。計算及程序中心控制裝置由具有RS232標準接口的PC機、單片機構成，前置放大器包括心電前置放大器及有創血壓前置放大器。
本實用新型所述的心電前置放大器及有創血壓前置放大器均由若干電阻、三個集成放大器、若干電容及若干穩壓管構成。
本實用新型是綜合臨床上的豐富成功經驗，結合實驗中的模型為數據彙編成程序，充分運用計算機的優勢，直接快速、連續、高密度地通過壓力傳感器採集血壓、心率等重要生理參數，經A/D轉換器實時連續地輸入計算機，設立用戶界面窗口通過人機對話來由醫生選擇變換不同的藥物，通過特定的數學模型及程序的運算，經D/A轉換器輸出指令以此來控制一個自動控制輸液器來控制給藥速度和劑量。而藥物在機體的反應又及時、迅速地通過檢測系統連續地反饋回計算機，後者則不斷更新計算結果，以此來不斷地調節藥物的種類及給藥的速率及劑量。這一儀器即吸取了臨床上已被證實的最好經驗，同時又可以利用計算機取樣及時，準確，計算快速，精確的特點，此外還可以避免一些人為的誤差，以及取樣間隔時間過長等不足。因此這一儀器的實用性強，科技含量高，用它來搶救危重病人，可靠性、精確性大大高於傳統方法，其反應速度之快又是人力所不能及的。


圖1為本實用新型原理框圖；圖2本實用新型有創血壓前置放大器電路圖；圖3為實用新型心電前置放大器電路圖；圖4為本實用新型計算及程序中心控制裝置及微量泵輸液器構成原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
本實用新型由兩個壓力傳感器1、前置放大器2、A/D轉換3、計算及程序中心控制裝置4、D/A轉換5及微量泵輸液器6構成。前置放大器2包括心電前置放大器及有創血壓前置放大器。
心電前置放大器由電阻R1-18、集成放大器A1-A3、電容C1-10、穩壓管DW1-DW4構成。心電導聯信號跨接於電阻R2、R3一端，心電導聯信號接於電阻R2、R3，R2的另一端接於放大器A1的反相輸入端，電阻R3的另一端接於放大器A1的同相輸入端「+」，電容C2接於集成放大器A1的同相與反相輸入端之間。電阻R4為集成放大器A1的增益調節電阻。集成放大器A1輸出端串接電容C4、C5後接至集成放大器A2的同相輸入端「+」，電阻R6接於集成放大器A2的同相輸入端與地之間。集成放大器A2的輸出端接於R8、R12、C7。R9接於R8與地之間，同時，R8與R9的聯接點再接一電阻R7，電阻R7的另一端接於集成放大器A2的反相輸入端。電阻R13的一端與電阻R12的一端相聯，另一端與集成放大器A3的同相輸入端相接。電容C9的一端與電容C7的一端相聯，另一端與集成放大器A3的同相輸入端相接。集成放大器A3的輸出端與電阻R18相連，通過電阻R18輸出信號。同時集成放大器A3的輸出端接串聯分壓電阻R15、R16、R17與地。電阻R15與R16的聯接點再與集成放大器A3的反相輸入端相聯。電阻R16與R17的聯接點再與電容C8和電阻R14相聯，電容C8的另一端與電阻R12、R13的聯接點相聯，電阻R14的另一端與電容C7、C9的聯接點相聯。
外接+12V直流電源通過電阻R1後與穩壓管DW1、電容C1相聯，輸出+9V電源。穩壓管DW1、電容C1的另一端與地相聯。外接+12V直流電源通過電阻R10後與穩壓管DW3、電容C6相聯，輸出+6V電源。穩壓管DW3、電容C6的另一端與地相聯。外接-12V直流電源通過電阻R5後與穩壓管DW2、電容C3相聯，輸出-9V電源。穩壓管DW2、電容C3的另一端與地相聯。外接-12V直流電源通過電阻R11後與穩壓管DW4、電容C10相聯，輸出-6V電源。穩壓管DW4、電容C10的另一端與地相聯。
有創血壓前置放大器由電阻R21-R219、集成放大器A21-A23、電容C21-29、穩壓管DW21-DW24構成。心電導聯信號跨接於電阻R22、R23一端，電阻R22的另一端接於放大器A21的反相輸入端，電阻R23的另一端接於集成放大器A21的同相輸入端，電容C22接於A21的同相與反相輸入端之間。電阻R24為A21為增益調節電阻。集成放大器A21輸出的信號串接R26後接至集成放大器A22的同相輸入端，電阻R27、C24接於A22的同相輸入端與地之間。集成放大器A22的輸出端接於電阻R29、R213、及電容C26。電阻R210接於電阻R29與地之間，同時，電阻R29與R210的聯接點再接一電阻R28，R28的另一端接於集成放大器A22的反相輸入端。電阻R214的一端與電阻R213的另一端相聯，另一端與集成放大器A23的同相輸入端相接。電容C27的一端與電容C26的另一端相聯，另一端與集成放大器A23的同相輸入端相接。集成放大器A23的輸出端通過R219輸出信號。同時集成放大器A23的輸出端接串聯分壓電阻R216、R217、R218與地。電阻R216與電阻R217的聯接點再與集成放大器A23的反相輸入端相聯。電阻R217與R218的聯接點再與電容C28和電阻R215相聯，電容C28的另一端與電阻R213、R214的聯接點相聯，電阻R215的另一端與電容C26、C27的聯接點相聯。
外接+12V直流電源通過電阻R21後與穩壓管DW21、電容C21相聯，輸出+9V電源。穩壓管DW21、電容C21的另一端與地相聯。外接+12V直流電源通過電阻R211後與穩壓管DW213、電容C25相聯，輸出+6V電源。穩壓管DW23、電容C25的另一端與地相聯。外接-12V直流電源通過電阻R25後與穩壓管DW22、電容C23相聯，輸出-9V電源。穩壓管DW22、電容C23的另一端與地相聯。外接-12V直流電源通過電阻R212後與穩壓管DW24、C29相聯，輸出-6V電源，穩壓管DW24、電容C29的另一端與地相聯。
計算及程序中心控制裝置4由具有RS232標準接口的PC機、單片機IC1、發光二極體LED1、LED2及電阻R31、R32，構成，P1口接四總線三態輸出緩衝器IC2(74LS244)輸入端腳單片機IC1的P1.0-P1.3接四總線三態輸出緩衝器IC2的1A1-4，IC1的P1.4-P1.7接IC2的2A1-4，四總線三態輸出緩衝器IC2的1Y1-4接馬達1驅動電路的4個輸入端，四總線三態輸出緩衝器IC2的2Y1-4接馬達2驅動電路的4個輸入端，四總線三態輸出緩衝器IC2的1G、2G端直接接地。發光二極體LED1的負極接單片機IC1的腳17，正極聯電阻R31，電阻R31的另一端聯微量泵線線路板的+5V輸出線，發光二極體LED2的負極接單片機IC1的腳16，正極聯電阻R2，電阻R2的另一端聯微量泵線路板的+5V輸出線。
本實用新型的原理為通過壓力傳感器採集動脈血壓、肺動脈契壓、心率等重要生理參數，經A/D轉換器實時連續地輸入計算機，設立用戶界面窗口通過人機對話來由醫生選擇變換不同的藥物，通過特定的數學模型及程序的運算，經D/A轉換器輸出指令以此來控制一個自動控制輸液器來控制藥量，而藥物在機體的反應及時、迅速地通過檢測系統及時連續地反饋回計算機，後者則不斷更新計算結果，以此通過控制微量泵而不斷地調節藥物的種類及給藥的速率及劑量。
微量泵輸液器靜脈給藥控制泵工作原理為
1、通訊方式採用RS232標準接口，PC機通過RS232接口發送指令至單片機(89C51)，單片機根據不同的指令完成相應的操作。如控制馬達1或馬達2的啟動(開始輸液)或停止(停止輸液)，將微量泵的當前狀態(如注射器類型、壓力是否報警、輸液是否結束等)發回至PC機等。
2、單片機的P1口通過74LS244後，控制馬達驅動電路，進而控制步進馬達的工作。
3、注射器類型、壓力是否報警、輸液是否結束等檢測電路將檢測信號直接送至單片機，單片機再通過RS232接口發送至PC機。
4、指示燈用於指示工作狀態，如指示燈閃爍表示相應馬達處於轉動(輸液)狀態。
5、電源電路用於提供整機工作所需的電源，後備電池當停電時維持供電。
本實用新型根據臨床治療原理，儀器採用壓力傳感器、前置放大器及模數轉換系統接收病人肺動脈契壓、動脈壓和心電圖，再經過中心程序的處理，輸出控制信號控制步進儀及微量泵給藥系統給藥後病人的參數變化又反饋給傳感器。如此反覆，形成一個閉環自動檢測反饋控制治療系統。
權利要求1.一種心血管自動反饋控制給藥治療儀，其特徵在於由兩個壓力傳感器(1)、前置放大器(2)、A/D轉換(3)、計算及程序中心控制裝置(4)、D/A轉換(5)及微量泵輸液器(6)構成；計算及程序中心控制裝置(4)由具有RS232標準接口的(PC)機、單片機(IC1)構成，前置放大器(2)包括心電前置放大器及有創血壓前置放大器；兩個壓力傳感器(1)輸出端分別接至前置放大器(2)的心電前置放大器及有創血壓前置放大器輸入端，將壓力傳感器(1)所測得信號送至前置放大器(2)進行放大，心電前置放大器及有創血壓前置放大器輸出端接至A/D轉換(3)將其輸出信號進行A/D轉換，A/D轉換3輸出端接至計算及程序中心控制裝置(4)中單片機(IC1)，單片機(IC1)(P1)口接四總線三態輸出緩衝器(IC2)輸入端腳，單片機(IC1)的P1.0-P1.3接四總線三態輸出緩衝器(IC2)的(1A1-4)，單片機(IC1)的(P1.4-P1.7)接三態輸出緩衝器(IC2)的(2A1-4)，四總線三態輸出緩衝器(IC2)的(1Y1-4)接微量泵輸液器(6)中馬達(M1)驅動電路的4個輸入端，四總線三態輸出緩衝器(IC2)的(2Y1-4)接微量泵輸液器(6)中馬達(M2)驅動電路的4個輸入端，四總線三態輸出緩衝器(IC2)的(1G、2G)端直接接地。
2.根據權利要求1所述的心血管自動反饋控制給藥治療儀，其特徵在於心電前置放大器及有創血壓前置放大器整體安裝於一塊印刷電路板上。
3.根據權利1或2所述的心血管自動反饋控制給藥治療儀，其特徵在於心電前置放大器由電阻(R1-R18)、集成放大器(A1-A3)、電容(C1-10)、穩壓管(DW1-DW4)構成；心電導聯信號跨接於電阻(R2、R3)一端，電阻(R2)的另一端接於放大器(A1)的反相輸入端，電阻(R3)的另一端接於放大器(A1)的同相輸入端，電容(C2)接於集成放大器(A1)的同相與反相輸入端之間，電阻(R4)為集成放大器(A1)的增益調節電阻；集成放大器(A1)輸出端串接電容(C4、C5)後接至集成放大器(A2)的同相輸入端，電阻(R6)接於集成放大器(A2)的同相輸入端與地之間；集成放大器(A2)的輸出端接於(R8、R12、C7)，電阻(R9)接於電阻(R8)與地之間，同時，電阻(R8)與電阻(R9)的聯接點再接一電阻(R7)，電阻(R7)的另一端接於集成放大器(A2)的反相輸入端；電阻(R13)的一端與電阻(R12)的一端相聯，另一端與集成放大器(A3)的同相輸入端相接，電容(C9)的一端與電容(C7)的一端相聯，另一端與集成放大器(A3)的同相輸入端相接，集成放大器(A3)的輸出端與電阻(R18)相連，通過電阻(R18)輸出信號，同時集成放大器(A3)的輸出端接串聯分壓電阻(R15、R16、R17)與地，電阻(R15)與電阻(R16)的聯接點再與集成放大器(A3)的反相輸入端相聯，電阻(R16)與電阻(R17)的聯接點再與電容(C8)和電阻(R14)相聯，電容(C8)的另一端與電阻(R12、R13)的聯接點相聯，電阻(R14)的另一端與電容(C7、C9)的聯接點相聯；外接+12V直流電源通過電阻(R1)後與穩壓管(DW1)、電容(C1)相聯，穩壓管(DW1)、電容(C1)的另一端與地相聯，外接+12V直流電源通過電阻(R10)後與穩壓管(DW3)、電容(C6)相聯，穩壓管(DW3)、電容(C6)的另一端與地相聯，外接直流電源通過電阻R5後與穩壓管DW2、電容C3相聯，輸出-9V電源；穩壓管(DW2)、電容(C3)的另一端與地相聯，外接直流電源通過電阻(R11)後與穩壓管(DW4)、電容(C10)相聯，穩壓管(DW4)、電容(C10)的另一端與地相聯。
4.根據權利1或2所述的心血管自動反饋控制給藥治療儀，其特徵在於有創血壓前置放大器由電阻(R21-R219)、集成放大器(A21-A232)、電容(C21-29)、穩壓管(DW21-DW24)構成；心電導聯信號跨接於電阻(R22、R23)一端，電阻R22的另一端接於放大器A21的反相輸入端，電阻R23的另一端接於集成放大器(A21)的同相輸入端，電容(C22)接於集成放大器(A21)的同相與反相輸入端之間，電阻(R24)為(A21)為增益調節電阻，集成放大器(A21)輸出的信號串接(R26)後接至集成放大器(A22)的同相輸入端，電阻(R27)、電容(C24)接於集成放大器(A22)的同相輸入端與地之間，集成放大器(A22)的輸出端接於電阻(R29、R213)及電容(C26)，電阻(R210)接於電阻(R29)與地之間，同時，電阻(R29)與(R210)的聯接點再接一電阻(R28)，電阻(R28)的另一端接於集成放大器(A22)的反相輸入端；電阻(R214)的一端與電阻(R213)的另一端相聯，另一端與集成放大器(A23)的同相輸入端相接；電容(C27)的一端與電容(C26)的另一端相聯，另一端與集成放大器(A23)的同相輸入端相接，集成放大器(A23)的輸出端通過(R219)輸出信號，同時集成放大器(A23)的輸出端接串聯分壓電阻(R216、R217、R218)與地，電阻(R216)與電阻(R217)的聯接點再與集成放大器(A23)的反相輸入端相聯，電阻(R217)與電阻(R218)的聯接點再與電容(C28)和電阻(R215)相聯，電容(C28)的另一端與電阻(R213、R214)的聯接點相聯，電阻(R215)的另一端與電容(C26、C27)的聯接點相聯，外接直流電源通過電阻(R21)後與穩壓管(DW21)、電容(C21)相聯；穩壓管(DW21)、電容(C21)的另一端與地相聯，外接直流電源通過電阻(R211)後與穩壓管(DW213)、電容(C25)相聯，穩壓管(DW23)、電容(C25)的另一端與地相聯，外接直流電源通過電阻(R25)後與穩壓管(DW22)、電容(C23)相聯，穩壓管(DW22)、電容(C23)的另一端與地相聯，外接直流電源通過電阻(R212)後與穩壓管(DW24)、電容(C29)相聯，穩壓管(DW24)、電容(C29)的另一端與地相聯。
5.根據權利1或2所述的心血管自動反饋控制給藥治療儀，其特徵在於設置有發光二極體(LED1、LED2)及電阻(R31、R32)，發光二極體LED1的負極接單片機(IC1)的腳17，正極聯電阻(R31)，電阻(R31)的另一端聯微量泵線的+5V輸出線，發光二極體LED2的負極接單片機(IC1)的腳16，正極聯電阻(R2)，電阻(R2)的另一端聯原微量泵線路板的+5V輸出線。
專利摘要本實用新型公開了心血管自動反饋控制給藥治療儀，它由兩個壓力傳感器、前置放大器、A/D轉換、計算及程序中心控制裝置、D/A轉換及微量泵輸液器構成。本實用新型是直接快速、連續、高密度地通過壓力傳感器採集血壓、心率等重要生理參數，經A/D轉換器實時連續地輸入計算機，設立用戶界面窗口通過人機對話來由醫生選擇變換不同的藥物，通過特定的數學模型及程序的運算，經D/A轉換器輸出指令以此來控制一個自動控制輸液器來控制給藥速度和劑量。它吸取了臨床上已被證實的最好經驗，可利用計算機取樣及時，準確，計算快速，精確的特點，還可避免一些人為的誤差以及取樣間隔時間過長等不足，實用性強，科技含量高，可靠性、精確性大大高於傳統方法。
文檔編號A61M5/14GK2768663SQ20052009525
公開日2006年4月5日 申請日期2005年2月6日 優先權日2005年2月6日
發明者葛鬱芝 申請人:江西省人民醫院