一种血液透析机数据采集方法及设备的制作方法【技术领域】[0001]本发明涉及血液透析【技术领域】，更具体地，涉及一种血液透析机的数据采集方案。[0002]随着血液透析中心的数字化技术的大力发展，尤其针对硬件开发、连接方式、通信协议等方面进行了大量研究，因此血液透析技术日趋成熟完善。[0003]但是，随着数字化程度的加剧，不同型号血透设备的之间的互联以及相关信息的集成共享成为目前亟待解决的问题。
[0004]本发明所要解决的技术问题是，提供一种血液透析机数据采集方法及设备，以解决不同型号血透设备的互联及信息集成共享的问题。[0005]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种透析机数据采集设备，至少包括:[0006]透析机内通讯模块，获取透析机的总线数据，并通过透析机的控制总线及地址总线实现有效数据的地址过滤；[0007]透析机外通讯模块，将地址过滤后的数据按照设定格式传送至上位机。[0008]可选地，上述数据采集设备中，透析机内通讯模块分为数据缓冲器、地址及控制逻辑译码器和主中央处理单元(CPU)，其中:
[0009]所述数据缓冲器，对透析机数据总线进行电平转换与隔离后传输至所述主CPU ；
[0010]所述地址及控制逻辑译码器，根据透析机的地址总线及控制总线实现有效数据的地址过滤，并将地址过滤后的有效地址传送至所述主CPU ；
[0011]所述主CPU，将所述数据缓冲器传输的数据总线的有效数据与所述地址及控制逻辑译码器传输的有效地址进行对应，并将所述有效数据及其对应的有效地址传输至所述透析机外通讯模块。
[0012]可选地，上述数据采集设备中，所述透析机内通讯模块还包括与所述主CPU连接的地址发生器和辅CPU，其中:
[0013]所述地址发生器，置成相应的计算器，为所述主CPU产生相应的接口地址；
[0014]所述辅CPU，将所述主CPU的总线数据及对应的接口地址，传送给所述透析机外通讯模块。
[0015]可选地，上述数据采集设备中，还包括与所述主CPU相连的闪存存储器，该闪存存储器用于存储透析机数据。
[0016]可选地，上述数据采集设备中，所述透析机内置通讯模块传输的数据包含血透实时数据，所述血透实时数据至少包括:动脉压力、静脉压力、跨膜压力、电导、有效血流量、累计血流量、目标透析量、温度、电解质。
[0017]本发明还公开了一种透析机数据采集方法，包括:
[0018]透析机数据采集设备通过透析机接口，连接到透析机的地址总线与数据总线，以进行有效数据的地址过滤；
[0019]将地址过滤后的数据及其对应地址按照设定格式传输给上位机。
[0020]可选地，上述方法中，所述透析机数据采集设备通过透析机接口，连接到透析机的地址总线与数据总线，以进行有效数据的地址过滤的过程如下:
[0021]所述透析机数据采集设备中的数据缓冲器对透析机数据总线进行电平转换与隔离；
[0022]所述透析机数据采集设备中的地址及控制逻辑译码器根据透析机的地址总线及控制总线进行有效数据的地址过滤；
[0023]所述透析机数据采集设备中的主中央处理单元(CPU)将电平转换与隔离后的数据总线的有效数据与地址过滤后的有效地址进行对应，得到有效数据及其对应的有效地址。
[0024]可选地，上述方法中，所述主CPU将电平转换与隔离后的数据总线的有效数据与地址过滤后的有效地址进行对应，得到有效数据及其对应的有效地址指:
[0025]所述透析机数据采集设备中的地址发生器通过预设的计算方式，为主CPU生成相应的接口地址；
[0026]辅CPU将主CPU的总线数据与生成的接口地址对应，得到有效数据及其对应的有效地址。
[0027]可选地，上述方法还包括:
[0028]所述透析机数据采集设备通过闪存存储器存储得到的有效数据。
[0029]可选地，上述方法中，所述透析机数据采集设备传输的数据包含血透实时数据，所述血透实时数据至少包括:动脉压力、静脉压力、跨膜压力、电导、有效血流量、累计血流量、目标透析量、温度、电解质。
[0030]本申请技术方案具有成本低、适用性强、可定制化等特点。本申请技术方案可将透析机的各项参数实时传输到患者的透析记录中，并自动存贮数据，方便医务人员实时监测患者透析过程中的情况，免去手工记录数据的工作，从而提高了工作效率。
[0031]并且，本申请技术方案采用32位嵌入式处理器、大规模闪速存储技术与表面封装技术(SMT)工艺设计；软件采用实时操作系统Vmax构建应用平台，应用软件采用C语言编制，可实现与各种血液透析机数据同步功能，并可通过专用网络向上位计算机实时传输透析机在治疗过程中的各种治疗数据和血液透析机的运行参数。



[0032]图1为本发明实施例中内置通讯设备接口和结构图；
[0033]图2为本发明实施例中设备连接示意图；
[0034]图3为本发明实施例中血透检测记录表。

[0035]实施例1
[0036]目前，透析机生产厂商不提供包括任何通讯协议内的关键技术资料，及可用的外部数据接口，因此，本申请发明人提出，可以开发出内置通讯设备，以实现一个可用的通讯接口。而开发内部通讯设备就要从分析血透机内部数据通讯原理和设备的内部接口入手，结合告诉逻辑分析仪、存储示波器等工具的运用，对血透机工作状态及内部数据进行跟踪和分析。通过血透机内部的X631接口和血透机的地址线、数据线以及读写控制信号连接，再通过告诉逻辑分析仪的数据跟踪，形成透析机的近似完成的RAM映像。通过分析目标数据特征，获得目标数据的具体地址，最后实现目标数据的实时采集。
[0037]基于上述思想，本实施例提供一种血液透析机数据采集设备，至少包括如下部分。
[0038]透析机内通讯模块，获取透析机的总线数据，并通过透析机的控制总线及地址总线实现有效数据的地址过滤；
[0039]透析机外通讯模块，将地址过滤后的数据按照设定格式传送至上位机。
[0040]上述透析机内通讯模块又可分为数据缓冲器、地址及控制逻辑译码器和主中央处理单元(CPU)。
[0041]其中，数据缓冲器通过透析机的X631接口，可以连接到透析机的地址总线与数据总线，并对透析机数据总线进行电平转换与隔离后传输到主CPU ；
[0042]本实施例中，数据缓冲器采用74HC245实现与透析机数据总线的电平转换与隔离。
[0043]地址及控制线译码器，根据透析机的地址总线及控制总线实现有效数据的地址过滤，并将地址过滤后的有效地址传送至主CPU ；
[0044]主CPU(本实施例采用 了一个低功耗CPU)，将电平转换与隔离后的数据总线的有效数据与地址过滤后的有效地址进行对应，得到有效数据及其对应的有效地址，从而实现透析机内部通讯的开发。
[0045]另外，主CPU进行有效数据与有效地址的对应时，还可以利用地址发生器和辅CPU共同操作，即此时透析机内通讯模块还包括地址发生器和辅CPU。
[0046]地址发生器通过预设的计算方式，为主CPU生成相应的接口地址；
[0047]辅CPU将主CPU的总线数据与生成的接口地址对应，得到有效数据及其对应的有效地址。
[0048]优选方案中，透析机数据采集设备还可以包括闪存存储器(此时的血液透析机数据采集设备的架构如图1所示)，用于存储得到的有效数据，以提高数据传输的可靠性。
[0049]透析机外通讯模块，主要实现RS232数据接口对RS422数据接口的转换。
[0050]下面结合具体应用中，详细说明上述血液透析机数据采集设备的架构。
[0051]实际应用中，主CPU采用32位ARM处理器，64MB FLASH存储器、64位数据总线，4层PCB(printed circuit board)设计。系统处理器核心电压1.8V, IO电压3.3V ;外部电源采用AC220V市电，变压器输出AC6V供整流滤波电路使用；全桥整流，双JI型滤波电路设计；后级采用双线性稳压电路设计。整机采用低功耗设计。透析机外通讯模块采用隔离电源模块供电、光电耦合器隔离信号的设计模式。外部电源采用电源滤波器滤除尖峰干扰，过压、欠压、失压保护。其中，透析机内通讯模块作为系统的核心功能，是系统红处理优先级最高的功能模块，因此这部分功能必须占用系统中优先级最高的中断功能和快速DMA (directmemory access)通道。透析机内通讯接口为EDI双电平不归零接口。透析机外通讯模块采用独立于主CPU的外围处理器构成，通讯时序和数据打包、解包均由硬件设备完成，与主CPU采用DMA通道进行通讯。[0052]另外，由于串口 RS232通常只能传输15m，因而需要延长传输距离实现数据采集。如:RS422和RS485在19kbs下能传输1142m。因此，在连接方式上选择了传输距离更长的RS422方式，并且为了连接的方便采用了 RJ45 (registered jack45)接口，其连接方式如图2所示。费森尤斯血透机(德国)(左I)通过内部通讯设备将X631接口转换为RS422接口后，连接到专用集线器；金宝血透机(瑞典)(左2)由外部通讯设备将RS232接口转换为RS422接口后，连接到专用集线器；集线器将数据发送到信息管理工作站，进行集中显示、存储和分析。
[0053]而数据通讯面临的最后问题是设备接口的通讯协议，即往来数据包格式。数据包中的数据包含:动脉压力、静脉压力、跨膜压力、电导、有效血流量、累计血流量、目标透析量、温度、电解质等血透相关数据。本实施例中，对血透实时数据的数据包部分定义如表1所示。
[0054]表1为数据包定义表
[0055]
数据包 0x00 0x01 0x02 0x03 0x04 0x05 0x06 0x07 0x08
定义保留动脉静脉跨膜电导有效血累计血溫度 UF-GOAL 信息压力压力压力流量流量
[0056]如表2所示，血透机、水处理设备物理接口、连接方式、通讯协议情况各异，但通过外部通讯设备和内部通讯你设备的开发，实现了接口的统一、协议的互认以及信息的互联互通。在此基础上，可 通过软件设计实现数据的集成。
[0057]表2为相关设备的物理接口、连接方式和通讯协议表
[0058]
设备无数据输出接口的带数据输出接口的血透水处理机 血透机机
物理自制釆集卡RS422山山
接口输出RS232串口 25孔(AK9X系 RS232串口 9孔

统)或LEDER-7圆柱接口
(AK200 系列)
连接交叉网线直接连接通用串口线连接，釆用串通用串口线连接，采方式口到网络口转换器实现用串口到网络口转换
连接器实现连接
通讯厂家不提供协议，请求应答方式，需要了解请求应答方式协议通过自制采集卡自通讯协议格式定义
[0059]串行通信中传输时间取决于通信的波特率。本系统采用的波特率为9600bps，而数据提取的格式转换使用的处理器运算速度为50MIPS(million instructions persecond)。由于血透单词采样数据量小，因此系统能达到实时数据的显示。图3列举了治疗过程中，部分血透参数在中央站的记录情况，包括流量、压力、电解质等信息。[0060]血液透析信息平台的设计是建立在一个开放式的、可扩展的信息系统上进行，基于 DICOM(digital imaging and communications in medicine)和 HL7(health level7)标准，实现和透析中心的设备(包括透析机、水处理设备等)及其它医疗信息系统的信息交换。各种血透信息可以通过医院内部网络进行信息发布。医护人员可便捷地对血透信息进行分析、浏览、存储以及再利用。
[0061]实施例2
[0062]本实施例提供一种血液透析机数据采集方法，可采用上述实施例1中的透析机数据采集设备实现。该方法包括如下操作:
[0063]透析机数据采集设备通过透析机接口，连接到透析机的地址总线与数据总线，以进行有效数据的地址过滤； [0064]再将地址过滤后的数据及其对应地址按照设定格式传输给上位机。
[0065]具体地，透析机数据采集设备内实现有效数据的地址过滤操作的部分包括有数据缓冲器、地址及控制逻辑译码器和主中央处理单元(CPU)。
[0066]首先，数据缓冲器通过透析机的X631接口，可以连接到透析机的地址总线与数据总线，并对透析机数据总线进行电平转换与隔离后传输到主CPU ；
[0067]一般数据缓冲器采用74HC245实现与透析机数据总线的电平转换与隔离。
[0068]其次，地址及控制线译码器，根据透析机的地址总线及控制总线实现有效数据的地址过滤，并将地址过滤后的有效地址传送至主CPU ；
[0069]最后主CPU (本实施例采用了一个低功耗CPU)将电平转换与隔离后的数据总线的有效数据与地址过滤后的有效地址进行对应，得到有效数据及其对应的有效地址，从而实现透析机内部通讯的开发。
[0070]另外，主CPU进行有效数据与有效地址的对应时，还可以利用地址发生器和辅CPU共同操作，具体过程如下:
[0071]透析机数据采集设备中的地址发生器通过预设的计算方式，为主CPU生成相应的接口地址；
[0072]辅CPU将主CPU的总线数据与生成的接口地址对应，得到有效数据及其对应的有效地址。
[0073]另外，透析机数据采集设备也可以通过闪存存储器存储得到的有效数据，以提高数据传输的可靠性。
[0074]而透析机外通讯模块，主要实现RS232数据接口对RS422数据接口的转换。
[0075]还要说明的是，透析机数据采集设备传输的数据包含血透实时数据，而血透实时数据至少包括:动脉压力、静脉压力、跨膜压力、电导、有效血流量、累计血流量、目标透析量、温度、电解质。而本实施例中传输数据包的具体格式可参见上述实施例1的相应内容，在此不再赘述。
[0076]本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本申请不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。[0077]以上所述，仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。