可智能镇痛的输注泵监控系统及方法[0002]电子式输注泵对减轻术后病人及其他疼痛病人的剧痛，提升生活品质，起到越来越重要的作用，因而在临床上得到了广泛的应用。由于病人个体的差异，输注泵应用过程中出现的问题也比较明显，如:由于缺乏有效监护和实时监控，往往无法做到根据病人需求进行个性化用药，无法避免由于药物不足或过量带来的风险。如果用药不足将造成镇痛不全，而用药过量又会造成患者呼吸抑制、血压下降、浑身瘙痒、尿潴留、嗜睡等，若发现和处理不及时甚至会危及生命。为了实现对病人输注药量的监控，目前都采用医生人工查房的方式，显然无论是从时效性还是有效性上来讲，均已落伍。[0003]国外对智能型输液泵的研制较早，如日本、美国和德国等国家上世纪80年代末就对输液泵进行了研制。现在市场上流行的大多是国外产品，类型多样且性能较好，如日本JMS株式会社的0T-601型输液泵(控制精度为10%)和SP-500型注射泵，美国MED公司Gemini PC-2TX型输液泵可实现四路控制，还有德国贝朗(B.BRAUN)公司的Multifuse型、Perfusor Compact 型(控制精度可达到 2%)、Infusomat P 型和 Infusomat fmS 型，型号众多，以色列也有相应的产品。国内在90年代中期开始研究输液泵的研制，起步较晚。尽管市场上也有一些国产输液泵，如深圳康福特公司、北京科力丰高科技发展有限责任公司的ZNB系列输液泵产品。但从总体说来，国产输液泵种类较少，性能也有待进一步改进。输液泵将向更便携化、更小型化、控制更精确安全可靠的方向发展。
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种支持智能化输注控制、患者基础生命体征数据在线监测、患者在线感知反馈、在线报警等功能的可智能镇痛的输注泵监控系统及方法。[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:可智能镇痛的输注泵监控系统，它包括至少一个终端设备单元和监测服务器，每个终端设备单元包括至少一个输注泵控制终端和一个无线AP，各输注泵控制终端分别通过无线AP和局域网与监测服务器相连； 所述的输注泵控制终端包括至少一个人体生命体征传感器、输液控制装置、现场可编程门阵列FPGA、ARM处理器和WIFI通信模块，各人体生命体征传感器分别通过传感器接口电路与现场可编程门阵列FPGA的信号输入端相连，输液控制装置与现场可编程门阵列FPGA的控制信号输出端连接，现场可编程门阵列FPGA与ARM处理器之间采用总线译码进行通信，ARM处理器通过WIFI通信模块与无线AP建立通讯连接； 所述的监测服务器包括用于为医生提供输液方案输入接口的输液方案输入模块，ARM处理器包括用于将输液方案转换为输液控制装置控制信号的输液方案处理模块。[0006]所述的人体生命体征传感器包括血压传感器、指温传感器、脉搏传感器、体温传感器和血氧传感器中的任意一种或多种的组合。
[0007]所述的传感器接口电路包括I2C、SPI或RS232接口电路。
[0008]所述的输注泵控制终端还包括IXD显示屏和报警电路，IXD显示屏与ARM处理器连接，报警电路与现场可编程门阵列FPGA连接。
[0009]所述的输注泵控制终端还包括输入键盘，输入键盘与现场可编程门阵列FPGA连接，现场可编程门阵列FPGA包括用于为患者提供在线感知反馈信息输入接口的在线感知反馈信息输入模块。
[0010]所述的输注泵控制终端还包括输注流速传感器和药液液位传感器，输注流速传感器和药液液位传感器分别与现场可编程门阵列FPGA的信号输入端相连。
[0011]可智能镇痛的输注泵监控方法，它包括以下步骤:
S1:输注泵控制终端外接人体生命体征传感器，人体生命体征传感器采集患者人体各项生命体征数据；
52:传感器接口电路将传感器读取到的信号转换为现场可编程门阵列FPGA能够识别的信号电平，按照传 感器接口的通信协议要求将采集到的患者人体各项生命体征数据发送给现场可编程门阵列FPGA，现场可编程门阵列FPGA将该数据转发至ARM处理器，由ARM处理器通过WIFI通信模块将数据发送至无线AP，进而通过局域网传输至监测服务器；
53:在监测服务器端，医生通过对患者人体各项生命体征数据的分析，拟定最佳输液方案，并通过输液方案输入模块输入监测服务器，该输液方案通过局域网、无线AP和WIFI通信模块下发至输注泵控制终端的ARM处理器，ARM处理器中的输液方案处理模块根据医生下发的输液方案生成对输液控制装置的控制信号，该控制信号通过现场可编程门阵列FPGA转发至输液控制装置，实现对输液泵进行的自动输液控制。
[0012]可智能镇痛的输注泵监控方法还包括一个由患者从输入键盘输入输液方案，对输液泵进行自动输液控制的步骤。
[0013]可智能镇痛的输注泵监控方法还包括一个在线感知反馈步骤，患者通过在线感知反馈信息输入模块输入在线感知反馈信息，在线感知反馈信息上传至监测服务器。
[0014]可智能镇痛的输注泵监控方法还包括一个输液异常报警步骤和一个输液结束报警步骤:
输液异常报警步骤:输注流速传感器实时采集输注泵的输注流速，在流速值发生异常时判定为输液异常，现场可编程门阵列FPGA向报警电路下发报警信号；
输液结束报警步骤:药液液位传感器实时采集输注泵内剩余药液的液位，在液位值低于预设阀值时判定为输液结束，现场可编程门阵列FPGA向报警电路下发报警信号。
[0015]本发明的有益效果是:
(1)实时采集患者血压、指温、脉搏、体温和血氧饱和度等基础生命体征数据，并根据对这些数据的分析生成相应输液方案，控制输注泵实现自动输注，将监护与镇痛输注结合在一起进行协调工作，输注控制更加科学、可靠；
(2)可实现对多个输注泵的远程集中监测、管理、调度，效率和系统可靠性得以提高；
(3)支持患者在线感知反馈，能够协助系统进行自我完善，获得更加准确可靠的输液方
案；(4)支持输注流速监测和液位监测，可通过流速和液位数据判断输液异常、输液结束，在发生输液异常，或是输液结束时可自动发出报警，提示医护人员或患者及时处理，提高输液安全性。



[0016]图1为本发明监控系统组网结构拓扑图；
图2为本发明输注泵控制终端结构示意框图；
图3为本发明监控方法流程图。
[0017]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0018]如图1所示，可智能镇痛的输注泵监控系统，它包括至少一个终端设备单元和监测服务器，每个终端设备单元包括至少一个输注泵控制终端和一个无线AP，各输注泵控制终端分别通过无线AP和局域网与监测服务器相连。
[0019]每个病房内可以放置一个或多个无线AP，无线AP有两种应用方式，第一种是将无线AP设置成桥接模式，将无线AP接入的有线网转换成无线网络，无线网络网关和IP地址段保持不变，使用这种应用方式时每个无线AP可以连接的终端数量由原有局域网络所剩余的IP地址数量决定；第二种是将无线AP设置成路由模式，无线AP组成单独无线局域网络，该网络成为无线AP接入局域网络的子网络，由无线AP负责两个网络地址的路由，使用此种应用时每个无线AP可接入的终端数量在200个以上。
[0020]如图2所示，所述的输注泵控制终端包括至少一个人体生命体征传感器、输液控制装置、现场可编程门阵列FPGA、ARM处理器和WIFI通信模块，各人体生命体征传感器分别通过传感器接口电路与现场可编程门阵列FPGA的信号输入端相连，输液控制装置与现场可编程门阵列FPGA的控制信号输出端连接，现场可编程门阵列FPGA与ARM处理器之间采用总线译码进行通信，ARM处理器通过WIFI通信模块与无线AP建立通讯连接；所述的监测服务器包括用于为医生提供输液方案输入接口的输液方案输入模块，ARM处理器包括用于将输液方案转换为输液控制装置控制信号的输液方案处理模块。
[0021]ARM处理器采用ARM9 S36410处理器，该处理器支持Windows CE,Linux等嵌入式操作系统，软件系统开发方便。同时，该处理器功耗低、接口丰富，支持无线WIFI通信、LAN通信、USB通信等，非常适合便携式移动仪器设备开发。ARM9 S36410系统时钟最高能够到达800MHz，能够达到实时控制与信息交互要求。
[0022]ARM处理器与传感器、输液控制装置、报警电路之间采用FPGA进行控制，FPGA的丰富I/O资源便于系统升级。
[0023]输液控制装置的输液泵驱动模块由两相4线式的步进电机和泵体组成。由于输液要求计量准确、可靠，因此选用步进电机作为动力装置。步进电机是一种把脉冲激励的变化转换为精确转子位置增量运动的执行机构，即将脉冲信号变成电机相应角位移。因此，通过控制脉冲的个数就可以控制电机运转的时间，通过改变脉冲的频率就可以控制电机运转的速度。电机运行驱动泵体的凸轮机构循环压缩胶管，实现输液功能。为了让输液泵安全、可靠的工作，并从简化硬件电路的角度出发，步进电机的运行不由单片机驱动达林顿管直接控制，而是通过两根控制线对步进电机的驱动模块间接进行控制，分别实现启动与控制。这里，步进电机的驱动芯片选用M008335。启动信号启动步进电机工作，而运转时间和停止时间则由控制信号来控制，输液的速度通过步进电机停止、转动时间的不同来控制。
[0024]所述的人体生命体征传感器包括血压传感器、指温传感器、脉搏传感器、体温传感器和血氧传感器中的任意一种或多种的组合。
[0025]所述的传感器接口电路包括I2C、SPI或RS232接口电路。
[0026]所述的输注泵控制终端还包括IXD显示屏和报警电路，IXD显示屏与ARM处理器连接，报警电路与现场可编程门阵列FPGA连接。
[0027]所述的输注泵控制终端还包括输入键盘，输入键盘与现场可编程门阵列FPGA连接，现场可编程门阵列FPGA包括用于为患者提供在线感知反馈信息输入接口的在线感知反馈信息输入模块，在线感知反馈信息包括:临时增加药量(每24小时启动一次，每次一滴)、镇痛评分(VAS )、运动评分(Bromage )、镇静评分(Ramsay )、病人感受等。[0028]所述的输注泵控制终端还包括输注流速传感器和药液液位传感器，输注流速传感器和药液液位传感器分别与现场可编程门阵列FPGA的信号输入端相连。
[0029]此外，可智能镇痛的输注泵监控系统还包括以下功能:(I)病人基础数据注入、注册及基于无线网络的运营管理；(2)根据病人个体状况，通过基础数据分析系统，确定输注频度(滴数/秒)、输液总量及药液总量等参数；(3)可随时改变原设定参数，并可以在运行时随时暂停输液；(4)不同的使用者可以有自己的一套运行参数，并分别记录、动态监控；
(5)LCD显示患者生命特征，并可实时察看所用药液及药液剩余量，并即时上报数据中心；
(6)重要的操作均由两个组合键来完成，防止误操作，安全可靠；(7)用户即时向监控中心请求，由监控中心根据实情为用户远程增减药量，患者也可一次按键增加药量(每24小时可用一次)；(8)所有数据均可远程监控并作在线记录，同时，系统具有超限控制和报警功倉泛。
[0030]如图3所示，可智能镇痛的输注泵监控方法，它包括以下步骤:
S1:输注泵控制终端外接人体生命体征传感器，人体生命体征传感器采集患者人体各项生命体征数据；
52:传感器接口电路将传感器读取到的信号转换为现场可编程门阵列FPGA能够识别的信号电平，按照传感器接口的通信协议要求将采集到的患者人体各项生命体征数据发送给现场可编程门阵列FPGA，现场可编程门阵列FPGA将该数据转发至ARM处理器，由ARM处理器通过WIFI通信模块将数据发送至无线AP，进而通过局域网传输至监测服务器；
53:在监测服务器端，医生通过对患者人体各项生命体征数据的分析，拟定最佳输液方案，并通过输液方案输入模块输入监测服务器，该输液方案通过局域网、无线AP和WIFI通信模块下发至输注泵控制终端的ARM处理器，ARM处理器中的输液方案处理模块根据医生下发的输液方案生成对输液控制装置的控制信号，该控制信号通过现场可编程门阵列FPGA转发至输液控制装置，实现对输液泵进行的自动输液控制。
[0031 ] 可智能镇痛的输注泵监控方法还包括一个由患者从输入键盘输入输液方案，对输液泵进行自动输液控制的步骤。
[0032]可智能镇痛的输注泵监控方法还包括一个在线感知反馈步骤，患者通过在线感知反馈信息输入模块输入在线感知反馈信息，在线感知反馈信息上传至监测服务器。
[0033]可智能镇痛的输注泵监控方法还包括一个输液异常报警步骤和一个输液结束报警步骤:
输液异常报警步骤:输注流速传感器实时采集输注泵的输注流速，在流速值发生异常时判定为输液异常，现场可编程门阵列FPGA向报警电路下发报警信号；
输液结束报警步骤:药液液位传感器实时采集输注泵内剩余药液的液位，在液位值低于预设阀值时判定为输液结束，现场可编程门阵列FPGA向报警电路下发报警信号。
[0034] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。