專利名稱：心臟血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種臨床用醫(yī)療儀器，特別是涉及一種監(jiān)測心臟功能的心臟血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，市場上的心臟功能監(jiān)測儀器通過現(xiàn)代計算機和電子工程技術(shù)，可以實現(xiàn)對人體各類信號的采集、分析和處理，并通過波形或數(shù)據(jù)顯示的形式對心臟功能進行自動評價或給臨床醫(yī)生提供有價值的參考信息。但是，縱觀目前的產(chǎn)品(如2000年4月26日公告的1251289中國發(fā)明專利說明書公開的一種“心血管血流動力—心電檢測儀”)，均存在以下缺點1、儀器功能單一，許多儀器僅能采集和分析信號，顯示檢測結(jié)果，卻不能顯示波形、存儲所采集的數(shù)據(jù)，無法提供方便的人機操作界面。
2、處理功能不強，多數(shù)只能實現(xiàn)對心電、脈搏、無創(chuàng)血壓等常規(guī)生物體信號的采集、分析和處理，無法實現(xiàn)對心臟功能的完整評價。
3、所采用技術(shù)方法簡單，多數(shù)儀器只能以無創(chuàng)的方法進行信號采集，而對安全性和可靠性更高的有創(chuàng)技術(shù)方法無法應用，由此帶來的缺陷是計算結(jié)果的不精確。如目前臨床上應用相對較多的胸腔阻抗法，其計算比較繁瑣，且其心排量的測量值與溫度稀釋法的測量值的相關(guān)系數(shù)僅為0.72～0.92。
4、同步采集和顯示的信號通道比較少，由于受儀器本身結(jié)構(gòu)和功能的限制，大多數(shù)儀器只能同步采集和顯示10通道以下的波形，故只能應用于病人的監(jiān)護中，而無法應用于對儀器要求較高的復雜心臟介入手術(shù)中。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型解決的技術(shù)問題是提供一種心臟血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，它可有效解決現(xiàn)有血流動力學監(jiān)測儀器存在的功能單一、技術(shù)簡單、缺乏波形顯示的問題，使血流動力學參數(shù)、心電參數(shù)、血氧飽和度參數(shù)的提取更為精確和方便，并可在復雜心臟介入手術(shù)以及科研教學領(lǐng)域中應用。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型心臟血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)包括上位機和下位機，所述下位機為嵌入式信號采集與控制裝置，它包括血氧飽和度放大器模塊、心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊，所述各放大器模塊各自連接相應的生物信號傳感器，根據(jù)臨床需要可以任意組合成相應的采集裝置，采集不同的生物信號并進行放大；所述上位機為PC電腦，負責數(shù)據(jù)的接收、分析計算、波形和結(jié)果的實時顯示，上位機與下位機通過RS-232或USB接口進行數(shù)據(jù)通訊；所述下位機還包括連接有溫度傳感器的心排量放大器?？臁⑼ǖ狼袚Q與參數(shù)控制裝置、CPU；由溫度傳感器檢測到的溫度信號輸入心排量放大器模塊后，先由電阻R1、電容C1、電阻R2、電容C2組成的濾波器進行低通濾波，然后輸入到運算放大器U1，經(jīng)共模抑制及電阻R5、電容C5、電阻R6、電容C6的低通濾波后，送入第一級放大器U2進行放大，放大后的信號經(jīng)過電容C7的高通濾波后送入工頻濾波器U3，去除工頻干擾的信號輸入第二級程控放大器U4進行放大，再次放大后的信號經(jīng)模擬信號隔離器U5隔離后輸出；所述通道切換與參數(shù)控制裝置包括模擬信號通道切換開關(guān)U6和第三級程控放大器U7，模擬信號通道切換開關(guān)U6接收經(jīng)心排量放大器模塊調(diào)整后的信號，切換后送入第三級程控放大器U7進行放大調(diào)整，調(diào)整后的信號進入CPU的A/D轉(zhuǎn)換接口進行A/D轉(zhuǎn)換，CPU將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行接口輸出。
本實用新型集合心電、有創(chuàng)血壓、血氧飽和度和心排量四個采集、分析與處理放大器模塊，其強大的功能將能滿足復雜的臨床手術(shù)，并可根據(jù)實際需要，隨意進行模塊組合。
心排量放大器模塊采用有創(chuàng)熱稀釋法進行心排量測量，提供最精確的心排量值。心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊和心排量放大器模塊將提供系統(tǒng)、完整的血流動力學分析，包括CO、CI等20余種測量參數(shù)。
采用12導聯(lián)心電信號、4道有創(chuàng)血壓信號、1道血氧飽和度信號、1道溫度信號采集通道，并在大屏幕顯示器上同步實時顯示，提供給臨床醫(yī)生最豐富的信息量。
完備、快捷的操作界面，數(shù)據(jù)實時、連續(xù)的記錄保存，可靠、精確的信號自動分析處理，實時顯示分析參數(shù)值，手術(shù)報告的自動生成，這些特點均為手術(shù)回顧和科學研究提供了最大的方便。
本實用新型可以更全面、更精確地獲取血流動力學參數(shù)、心電參數(shù)、血氧飽和度參數(shù)，可用于血流動力學參數(shù)、心電參數(shù)的監(jiān)測，以及復雜介入手術(shù)的監(jiān)護中。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明


圖1是本實用新型血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型下位機結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實用新型下位機心排量放大器模塊電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是本實用新型心排量放大器模塊的電路原理圖；圖5是本實用新型下位機通道切換與參數(shù)控制裝置及CPU電路原理圖；圖6是本實用新型漂浮導管測得的溫度-時間曲線。
具體實施方式
如
圖1、2所示，本實用新型血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)包括上位機9和下位機7。所述下位機7為嵌入式信號采集與控制裝置，采用插件模塊的結(jié)構(gòu)方式，可以根據(jù)需要插入不同的放大器模塊。該下位機7包括血氧飽和度放大器模塊、心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊。所述各放大器模塊各自連接相應的生物信號傳感器，即心電放大器模塊連接心電電極3，血氧飽和度放大器模塊連接光電傳感器4，有創(chuàng)血壓放大器模塊連接有創(chuàng)血壓傳感器6，根據(jù)臨床需要可以任意組合成相應的采集裝置，采集不同的生物信號并進行放大。所述上位機9為PC電腦，負責數(shù)據(jù)的接收、分析計算、波形和結(jié)果的實時顯示以及打印輸出分析報告，并由專門設(shè)計的專家系統(tǒng)給出治療建議。上位機9與下位機7通過智能通信口電纜8進行連接，并通過RS-232或USB接口進行數(shù)據(jù)通訊。
所述下位機7還包括連接有溫度傳感器5的心排量放大器?？?、通道切換與參數(shù)控制裝置、CPU、隔離電源。
下面以心排量放大器模塊為例，對本實用新型工作時的狀態(tài)進行詳細的說明。
如圖3、4所示，由溫度傳感器5檢測到的溫度信號通過插座J1輸入心排量放大器模塊后，先由電阻R1、電容C1、電阻R2、電容C2組成的濾波器3.1進行低通濾波，然后輸入到運算放大器U1(U1選用AD822)，經(jīng)電阻R5、R6共模抑制3.2及電阻R5、電容C5、電阻R6、電容C6的低通濾波3.3后，送入第一級放大器U2(U2為運算放大器，選用INA128)進行放大。第一級放大器U2的放大倍數(shù)為50倍。放大后的信號經(jīng)過電容C7的高通濾波3.4后送入工頻濾波器U3(U3為有源濾波器，選用UAF42AP)，去除工頻(50Hz)干擾的信號輸入第二級程控放大器U4(U4選用PGA103)進行放大，再次放大后的信號經(jīng)模擬信號隔離器U5(U5選用ISO124)隔離后輸出。第二級程控放大器U4的放大倍數(shù)可調(diào)，調(diào)整范圍為1、10、100。
如圖5所示，所述通道切換與參數(shù)控制裝置包括模擬信號通道切換開關(guān)U6和第三級程控放大器U7。各模塊的輸出通過接插件J1’～J8’輸入至模擬信號通道切換開關(guān)U6(八選一)，切換后送入第三級程控放大器U7進行放大調(diào)整。第三級程控放大器U7選用PGA206，其放大倍數(shù)可調(diào)，調(diào)整范圍為1、2、4、8、16。調(diào)整后的信號進入CPU的A/D轉(zhuǎn)換接口進行A/D轉(zhuǎn)換。CPU將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出到智能通信口(如RS232或USB接口)并經(jīng)過驅(qū)動器U8(U8選用MAX3223)，由接口S1或S2送出下位機7。血氧飽和度放大器模塊、心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊工作時的信號傳遞過程，與心排量放大器模塊工作時的狀態(tài)大體相同，在此不再重復。
下位機7的CPU芯片采用C8051F060，它包括16位A/D、64K Flash、2KRAM、電壓基準源、看門狗、多種串行接口。
下位機7接受通過智能通信口傳來的控制命令，對血氧飽和度放大器模塊、心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊、心排量放大器?？?、通道切換與參數(shù)控制裝置進行參數(shù)調(diào)整和控制。
再參看
圖1。實際應用時，傳感器3～6分別與下位機7對應的放大器模塊連接。心電電極3連接在人體1的體表，光電傳感器4套在手指尖，有創(chuàng)血壓傳感器6和溫度傳感器5連接在插入人體心臟2內(nèi)的導管的另一端上。上位機9中運行本實用新型血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)專用系統(tǒng)軟件。本實用新型在醫(yī)院的急診室、心內(nèi)科、危急病人監(jiān)護、麻醉室、復雜心臟介入手術(shù)以及科研與教學等諸多領(lǐng)域有廣泛的應用。
在心排量放大器模塊上設(shè)有第二個RS-232接口(如圖5中的S2)，以實現(xiàn)與注射泵之間的通訊。提取注射泵工作啟動、注射液溫度等信號。注射泵工作啟動信號的提取，可以使溫度時間變化曲線的定界更為精確。如圖6所示的直線1即為注射泵工作啟動時刻，基于此時刻位置，能使曲線起點(直線2所在時刻位置)的定位更為精確。注射液溫度的提取，可以使CO計算公式中所用到的注射液溫度更真實、從而提高計算結(jié)果的正確性。
權(quán)利要求1.一種血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，包括下位機和上位機，所述下位機為嵌入式信號采集與控制裝置，它包括血氧飽和度放大器模塊、心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊，所述各放大器模塊各自連接相應的生物信號傳感器，根據(jù)臨床需要可以任意組合成相應的采集裝置，采集不同的生物信號并進行放大；所述上位機為PC電腦，負責數(shù)據(jù)的接收、分析計算、波形和結(jié)果的實時顯示，上位機與下位機通過RS-232或USB接口進行數(shù)據(jù)通訊；其特征在于所述下位機還包括連接有溫度傳感器的心排量放大器?？?、通道切換與參數(shù)控制裝置、CPU；由溫度傳感器檢測到的溫度信號輸入心排量放大器模塊后，先由電阻R1、電容C1、電阻R2、電容C2組成的濾波器(3.1)進行低通濾波，然后輸入到運算放大器(U1)，經(jīng)共模抑制(3.2)及電阻R5、電容C5、電阻R6、電容C6的低通濾波(3.3)后，送入第一級放大器(U2)進行放大，放大后的信號經(jīng)過電容C7的高通濾波(3.4)后送入工頻濾波器(U3)，去除工頻干擾的信號輸入第二級程控放大器(U4)進行放大，再次放大后的信號經(jīng)模擬信號隔離器(U5)隔離后輸出；所述通道切換與參數(shù)控制裝置包括模擬信號通道切換開關(guān)(U6)和第三級程控放大器(U7)，模擬信號通道切換開關(guān)(U6)接收經(jīng)心排量放大器模塊調(diào)整后的信號，切換后送入第三級程控放大器(U7)進行放大調(diào)整，調(diào)整后的信號進入CPU的A/D轉(zhuǎn)換接口進行A/D轉(zhuǎn)換，CPU將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過智能通信口輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于第二級程控放大器(U4)的放大倍數(shù)可調(diào)，調(diào)整范圍為1、10、100。
3.如權(quán)利要求1所述的血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于第三級程控放大器(U7)的放大倍數(shù)可調(diào)，調(diào)整范圍為1、2、4、8、16。
4.如權(quán)利要求1所述的血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于下位機接受通過串行接口傳來的控制命令，對血氧飽和度放大器模塊、心電放大器模塊、有創(chuàng)血壓放大器模塊、心排量放大器?？?、通道切換與參數(shù)控制裝置進行參數(shù)調(diào)整和控制。
5.如權(quán)利要求1所述的血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在心排量放大器模塊上設(shè)有第二個RS-232接口，以實現(xiàn)與注射泵之間的通訊。
專利摘要本實用新型公開了一種血流動力學監(jiān)測系統(tǒng)，它包括上位機和下位機。下位機包括連接有相應傳感器的血氧飽和度放大器、心電放大器、有創(chuàng)血壓放大器、心排量放大器模塊。各放大器模塊，可以任意組合成相應的生物信號采集放大裝置。所述上位機為PC電腦。上位機和下位機通過RS－232或USB接口進行數(shù)據(jù)通訊。由溫度傳感器檢測到的溫度信號輸入心排量放大器模塊，經(jīng)濾波、放大后送入通道切換與參數(shù)控制裝置進行切換和控制。調(diào)整后的信號進入CPU的A/D轉(zhuǎn)換接口進行A/D轉(zhuǎn)換，CPU將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行接口輸出。本實用新型可有效解決心臟功能監(jiān)測儀器存在的功能單一、技術(shù)簡單、缺乏波形顯示的問題?？捎糜谂R床醫(yī)療監(jiān)測心臟功能。
文檔編號A61B5/0402GK2696547SQ20042002021
公開日2005年5月4日 申請日期2004年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者陳廣元, 夏恒超, 汪建新, 朱博麗 申請人:上海萊恩生物醫(yī)學科技有限公司