CN2768663Y - 心血管自动反馈控制给药治疗仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了心血管自动反馈控制给药治疗仪，它由两个压力传感器、前置放大器、A/D转换、计算及程序中心控制装置、D/A转换及微量泵输液器构成。本实用新型是直接快速、连续、高密度地通过压力传感器采集血压、心率等重要生理参数，经A/D转换器实时连续地输入计算机，设立用户界面窗口通过人机对话来由医生选择变换不同的药物，通过特定的数学模型及程序的运算，经D/A转换器输出指令以此来控制一个自动控制输液器来控制给药速度和剂量。它吸取了临床上已被证实的最好经验，可利用计算机取样及时，准确，计算快速，精确的特点，还可避免一些人为的误差以及取样间隔时间过长等不足，实用性强，科技含量高，可靠性、精确性大大高于传统方法。
Description
技术领域
本仪器涉及临床医学、生物医学工程、计算机、及电子机械工程等综合学科，尤其涉及一种高科技心血管自动反馈控制给药治疗仪。
仪器背景
人体心血管系统的活动与调节是一个复杂的正负反馈动态自动平衡调节系统。当机体在病理状态下，尤其是严重的病态失衡(如急性大面积心肌梗塞，高血压危象休克等)，此时机体已失去了自我反馈调节的能力。医院当前处理这一急症的传统方法是：医护人员反复不断地测量血压、心率等各生命参数，以此为不断调整用药的种类及剂量。任何治疗、处理上的延误，不准确均会危及患者生命，影响机体重建自我平衡反馈系统。而传统治疗方法则受医护人员的经验，临床测量的频率，准确性以及及时精确调节用药的剂量，速度等影响差异。致使目前临床抢救此类病人的成功率极低。
国内外医疗仪器的发展正朝着自动化、智能化、模块化和系列化方向发展，但现在主要集中于诊断方面直接用于治疗的不多，尤其是自动化、智能化的治疗仪器极少。
发明内容
本心血管自动反馈控制给药治疗仪目的在于：通过信号自动接收、分析处理以及监控、报警、故障自诊断、智能化运行等在线闭环自动检测反馈控制治疗等特点，提供心血管自动反馈控制给药治疗仪，使之部分代替传统临床治疗措施。
本实用新型由两个压力传感器、前置放大器、A/D转换、计算及程序中心控制装置、D/A转换及微量泵输液器构成。前置放大器包括心电前置放大器及有创血压前置放大器。计算及程序中心控制装置由具有RS232标准接口的PC机、单片机构成，前置放大器包括心电前置放大器及有创血压前置放大器。
本实用新型所述的心电前置放大器及有创血压前置放大器均由若干电阻、三个集成放大器、若干电容及若干稳压管构成。
本实用新型是综合临床上的丰富成功经验，结合实验中的模型为数据汇编成程序，充分运用计算机的优势，直接快速、连续、高密度地通过压力传感器采集血压、心率等重要生理参数，经A/D转换器实时连续地输入计算机，设立用户界面窗口通过人机对话来由医生选择变换不同的药物，通过特定的数学模型及程序的运算，经D/A转换器输出指令以此来控制一个自动控制输液器来控制给药速度和剂量。而药物在机体的反应又及时、迅速地通过检测系统连续地反馈回计算机，后者则不断更新计算结果，以此来不断地调节药物的种类及给药的速率及剂量。这一仪器即吸取了临床上已被证实的最好经验，同时又可以利用计算机取样及时，准确，计算快速，精确的特点，此外还可以避免一些人为的误差，以及取样间隔时间过长等不足。因此这一仪器的实用性强，科技含量高，用它来抢救危重病人，可靠性、精确性大大高于传统方法，其反应速度之快又是人力所不能及的。
附图说明
图1为本实用新型原理框图；
图2本实用新型有创血压前置放大器电路图；
图3为实用新型心电前置放大器电路图；
图4为本实用新型计算及程序中心控制装置及微量泵输液器构成原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
本实用新型由两个压力传感器1、前置放大器2、A/D转换3、计算及程序中心控制装置4、D/A转换5及微量泵输液器6构成。前置放大器2包括心电前置放大器及有创血压前置放大器。
心电前置放大器由电阻R1-18、集成放大器A1-A3、电容C1-10、稳压管DW1-DW4构成。心电导联信号跨接于电阻R2、R3一端，心电导联信号接于电阻R2、R3，R2的另一端接于放大器A1的反相输入端，电阻R3的另一端接于放大器A1的同相输入端“+”，电容C2接于集成放大器A1的同相与反相输入端之间。电阻R4为集成放大器A1的增益调节电阻。集成放大器A1输出端串接电容C4、C5后接至集成放大器A2的同相输入端“+”，电阻R6接于集成放大器A2的同相输入端与地之间。集成放大器A2的输出端接于R8、R12、C7。R9接于R8与地之间，同时，R8与R9的联接点再接一电阻R7，电阻R7的另一端接于集成放大器A2的反相输入端。电阻R13的一端与电阻R12的一端相联，另一端与集成放大器A3的同相输入端相接。电容C9的一端与电容C7的一端相联，另一端与集成放大器A3的同相输入端相接。集成放大器A3的输出端与电阻R18相连，通过电阻R18输出信号。同时集成放大器A3的输出端接串联分压电阻R15、R16、R17与地。电阻R15与R16的联接点再与集成放大器A3的反相输入端相联。电阻R16与R17的联接点再与电容C8和电阻R14相联，电容C8的另一端与电阻R12、R13的联接点相联，电阻R14的另一端与电容C7、C9的联接点相联。
外接+12V直流电源通过电阻R1后与稳压管DW1、电容C1相联，输出+9V电源。稳压管DW1、电容C1的另一端与地相联。外接+12V直流电源通过电阻R10后与稳压管DW3、电容C6相联，输出+6V电源。稳压管DW3、电容C6的另一端与地相联。外接-12V直流电源通过电阻R5后与稳压管DW2、电容C3相联，输出-9V电源。稳压管DW2、电容C3的另一端与地相联。外接-12V直流电源通过电阻R11后与稳压管DW4、电容C10相联，输出-6V电源。稳压管DW4、电容C10的另一端与地相联。
有创血压前置放大器由电阻R21-R219、集成放大器A21-A23、电容C21-29、稳压管DW21-DW24构成。心电导联信号跨接于电阻R22、R23一端，电阻R22的另一端接于放大器A21的反相输入端，电阻R23的另一端接于集成放大器A21的同相输入端，电容C22接于A21的同相与反相输入端之间。电阻R24为A21为增益调节电阻。集成放大器A21输出的信号串接R26后接至集成放大器A22的同相输入端，电阻R27、C24接于A22的同相输入端与地之间。集成放大器A22的输出端接于电阻R29、R213、及电容C26。电阻R210接于电阻R29与地之间，同时，电阻R29与R210的联接点再接一电阻R28，R28的另一端接于集成放大器A22的反相输入端。电阻R214的一端与电阻R213的另一端相联，另一端与集成放大器A23的同相输入端相接。电容C27的一端与电容C26的另一端相联，另一端与集成放大器A23的同相输入端相接。集成放大器A23的输出端通过R219输出信号。同时集成放大器A23的输出端接串联分压电阻R216、R217、R218与地。电阻R216与电阻R217的联接点再与集成放大器A23的反相输入端相联。电阻R217与R218的联接点再与电容C28和电阻R215相联，电容C28的另一端与电阻R213、R214的联接点相联，电阻R215的另一端与电容C26、C27的联接点相联。
外接+12V直流电源通过电阻R21后与稳压管DW21、电容C21相联，输出+9V电源。稳压管DW21、电容C21的另一端与地相联。外接+12V直流电源通过电阻R211后与稳压管DW213、电容C25相联，输出+6V电源。稳压管DW23、电容C25的另一端与地相联。外接-12V直流电源通过电阻R25后与稳压管DW22、电容C23相联，输出-9V电源。稳压管DW22、电容C23的另一端与地相联。外接-12V直流电源通过电阻R212后与稳压管DW24、C29相联，输出-6V电源，稳压管DW24、电容C29的另一端与地相联。
计算及程序中心控制装置4由具有RS232标准接口的PC机、单片机IC1、发光二极管LED1、LED2及电阻R31、R32，构成，P1口接四总线三态输出缓冲器IC2(74LS244)输入端脚：单片机IC1的P1.0-P1.3接四总线三态输出缓冲器IC2的1A1-4，IC1的P1.4-P1.7接IC2的2A1-4，四总线三态输出缓冲器IC2的1Y1-4接马达1驱动电路的4个输入端，四总线三态输出缓冲器IC2的2Y1-4接马达2驱动电路的4个输入端，四总线三态输出缓冲器IC2的1G、2G端直接接地。发光二极管LED1的负极接单片机IC1的脚17，正极联电阻R31，电阻R31的另一端联微量泵线线路板的+5V输出线，发光二极管LED2的负极接单片机IC1的脚16，正极联电阻R2，电阻R2的另一端联微量泵线路板的+5V输出线。
本实用新型的原理为：通过压力传感器采集动脉血压、肺动脉契压、心率等重要生理参数，经A/D转换器实时连续地输入计算机，设立用户界面窗口通过人机对话来由医生选择变换不同的药物，通过特定的数学模型及程序的运算，经D/A转换器输出指令以此来控制一个自动控制输液器来控制药量，而药物在机体的反应及时、迅速地通过检测系统及时连续地反馈回计算机，后者则不断更新计算结果，以此通过控制微量泵而不断地调节药物的种类及给药的速率及剂量。
微量泵输液器静脉给药控制泵工作原理为：
1、通讯方式采用RS232标准接口，PC机通过RS232接口发送指令至单片机(89C51)，单片机根据不同的指令完成相应的操作。如控制马达1或马达2的启动(开始输液)或停止(停止输液)，将微量泵的当前状态(如注射器类型、压力是否报警、输液是否结束等)发回至PC机等。
2、单片机的P1口通过74LS244后，控制马达驱动电路，进而控制步进马达的工作。
3、注射器类型、压力是否报警、输液是否结束等检测电路将检测信号直接送至单片机，单片机再通过RS232接口发送至PC机。
4、指示灯用于指示工作状态，如指示灯闪烁表示相应马达处于转动(输液)状态。
5、电源电路用于提供整机工作所需的电源，后备电池当停电时维持供电。
本实用新型根据临床治疗原理，仪器采用压力传感器、前置放大器及模数转换系统接收病人肺动脉契压、动脉压和心电图，再经过中心程序的处理，输出控制信号控制步进仪及微量泵给药系统给药后病人的参数变化又反馈给传感器。如此反复，形成一个闭环自动检测反馈控制治疗系统。
Claims (5)
1、一种心血管自动反馈控制给药治疗仪，其特征在于：由两个压力传感器(1)、前置放大器(2)、A/D转换(3)、计算及程序中心控制装置(4)、D/A转换(5)及微量泵输液器(6)构成；计算及程序中心控制装置(4)由具有RS232标准接口的(PC)机、单片机(IC1)构成，前置放大器(2)包括心电前置放大器及有创血压前置放大器；两个压力传感器(1)输出端分别接至前置放大器(2)的心电前置放大器及有创血压前置放大器输入端，将压力传感器(1)所测得信号送至前置放大器(2)进行放大，心电前置放大器及有创血压前置放大器输出端接至A/D转换(3)将其输出信号进行A/D转换，A/D转换3输出端接至计算及程序中心控制装置(4)中单片机(IC1)，单片机(IC1)(P1)口接四总线三态输出缓冲器(IC2)输入端脚，单片机(IC1)的P1.0-P1.3接四总线三态输出缓冲器(IC2)的(1A1-4)，单片机(IC1)的(P1.4-P1.7)接三态输出缓冲器(IC2)的(2A1-4)，四总线三态输出缓冲器(IC2)的(1Y1-4)接微量泵输液器(6)中马达(M1)驱动电路的4个输入端，四总线三态输出缓冲器(IC2)的(2Y1-4)接微量泵输液器(6)中马达(M2)驱动电路的4个输入端，四总线三态输出缓冲器(IC2)的(1G、2G)端直接接地。
2、根据权利要求1所述的心血管自动反馈控制给药治疗仪，其特征在于：心电前置放大器及有创血压前置放大器整体安装于一块印刷电路板上。
3、根据权利1或2所述的心血管自动反馈控制给药治疗仪，其特征在于：心电前置放大器由电阻(R1-R18)、集成放大器(A1-A3)、电容(C1-10)、稳压管(DW1-DW4)构成；心电导联信号跨接于电阻(R2、R3)一端，电阻(R2)的另一端接于放大器(A1)的反相输入端，电阻(R3)的另一端接于放大器(A1)的同相输入端，电容(C2)接于集成放大器(A1)的同相与反相输入端之间，电阻(R4)为集成放大器(A1)的增益调节电阻；集成放大器(A1)输出端串接电容(C4、C5)后接至集成放大器(A2)的同相输入端，电阻(R6)接于集成放大器(A2)的同相输入端与地之间；集成放大器(A2)的输出端接于(R8、R12、C7)，电阻(R9)接于电阻(R8)与地之间，同时，电阻(R8)与电阻(R9)的联接点再接一电阻(R7)，电阻(R7)的另一端接于集成放大器(A2)的反相输入端；电阻(R13)的一端与电阻(R12)的一端相联，另一端与集成放大器(A3)的同相输入端相接，电容(C9)的一端与电容(C7)的一端相联，另一端与集成放大器(A3)的同相输入端相接，集成放大器(A3)的输出端与电阻(R18)相连，通过电阻(R18)输出信号，同时集成放大器(A3)的输出端接串联分压电阻(R15、R16、R17)与地，电阻(R15)与电阻(R16)的联接点再与集成放大器(A3)的反相输入端相联，电阻(R16)与电阻(R17)的联接点再与电容(C8)和电阻(R14)相联，电容(C8)的另一端与电阻(R12、R13)的联接点相联，电阻(R14)的另一端与电容(C7、C9)的联接点相联；外接+12V直流电源通过电阻(R1)后与稳压管(DW1)、电容(C1)相联，稳压管(DW1)、电容(C1)的另一端与地相联，外接+12V直流电源通过电阻(R10)后与稳压管(DW3)、电容(C6)相联，稳压管(DW3)、电容(C6)的另一端与地相联，外接直流电源通过电阻R5后与稳压管DW2、电容C3相联，输出-9V电源；稳压管(DW2)、电容(C3)的另一端与地相联，外接直流电源通过电阻(R11)后与稳压管(DW4)、电容(C10)相联，稳压管(DW4)、电容(C10)的另一端与地相联。
4、根据权利1或2所述的心血管自动反馈控制给药治疗仪，其特征在于：有创血压前置放大器由电阻(R21-R219)、集成放大器(A21-A232)、电容(C21-29)、稳压管(DW21-DW24)构成；心电导联信号跨接于电阻(R22、R23)一端，电阻R22的另一端接于放大器A21的反相输入端，电阻R23的另一端接于集成放大器(A21)的同相输入端，电容(C22)接于集成放大器(A21)的同相与反相输入端之间，电阻(R24)为(A21)为增益调节电阻，集成放大器(A21)输出的信号串接(R26)后接至集成放大器(A22)的同相输入端，电阻(R27)、电容(C24)接于集成放大器(A22)的同相输入端与地之间，集成放大器(A22)的输出端接于电阻(R29、R213)及电容(C26)，电阻(R210)接于电阻(R29)与地之间，同时，电阻(R29)与(R210)的联接点再接一电阻(R28)，电阻(R28)的另一端接于集成放大器(A22)的反相输入端；电阻(R214)的一端与电阻(R213)的另一端相联，另一端与集成放大器(A23)的同相输入端相接；电容(C27)的一端与电容(C26)的另一端相联，另一端与集成放大器(A23)的同相输入端相接，集成放大器(A23)的输出端通过(R219)输出信号，同时集成放大器(A23)的输出端接串联分压电阻(R216、R217、R218)与地，电阻(R216)与电阻(R217)的联接点再与集成放大器(A23)的反相输入端相联，电阻(R217)与电阻(R218)的联接点再与电容(C28)和电阻(R215)相联，电容(C28)的另一端与电阻(R213、R214)的联接点相联，电阻(R215)的另一端与电容(C26、C27)的联接点相联，外接直流电源通过电阻(R21)后与稳压管(DW21)、电容(C21)相联；稳压管(DW21)、电容(C21)的另一端与地相联，外接直流电源通过电阻(R211)后与稳压管(DW213)、电容(C25)相联，稳压管(DW23)、电容(C25)的另一端与地相联，外接直流电源通过电阻(R25)后与稳压管(DW22)、电容(C23)相联，稳压管(DW22)、电容(C23)的另一端与地相联，外接直流电源通过电阻(R212)后与稳压管(DW24)、电容(C29)相联，稳压管(DW24)、电容(C29)的另一端与地相联。
5、根据权利1或2所述的心血管自动反馈控制给药治疗仪，其特征在于：设置有发光二极管(LED1、LED2)及电阻(R31、R32)，发光二极管LED1的负极接单片机(IC1)的脚17，正极联电阻(R31)，电阻(R31)的另一端联微量泵线的+5V输出线，发光二极管LED2的负极接单片机(IC1)的脚16，正极联电阻(R2)，电阻(R2)的另一端联原微量泵线路板的+5V输出线。
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