CN105433955B - 一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统,包括:血氧测定装置(1)、血氧数据转化模块(2)、中央控制器(3)、操作指令显示发送器(4)、床翻身电动部件(5)、病床(6),本发明采用从患者睡眠时即时获取的血氧饱和度值判定患者缺氧程度，并由内置的血氧数据模型给出的病床报警或侧翻方案进行处置，或按由医护人员预先设置的方案处置,使睡眠呼吸暂停综合症及其它相关呼吸病症的辅助医疗更加精准、科学,并有可能减少患者在无陪伴看护下睡眠时的意外死亡。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能的控制电动病床侧翻的控制系统，属于利用睡眠呼吸暂停综合症患者睡眠时的血氧饱和度信号值控制电动病床侧翻的辅助治疗的医疗器械。
背景技术
睡眠呼吸暂停综合症是一种睡眠时呼吸停止的睡眠障碍,最常见的原因是上呼吸道阻塞，经常伴有大声打鼾。上呼吸道阻塞会导致缺氧,严重时会直接威胁到患者的生命。对于睡眠呼吸暂停综合症的现有治疗方法是,轻症者鼓励减肥，皮质激素滴鼻，保证呼吸道通畅，必要时可予氧疗。咽部组织松弛，腭垂、扁桃体肥大导致呼吸道梗塞者，可行手术治疗。中枢型病人，在积极治疗基础疾病的前提下，可予氨茶碱、安宫黄体酮、普罗替林等以提高呼吸中枢驱动力。重症合并呼吸衰竭时，可短期应用人工机械通气，有其他合并症者，给予相应处理。但是,因呼吸道阻塞而产生的睡眠呼吸暂停是不定期随机发生的,上述治疗方案往往因不能及时纠正呼吸道阻塞而使患者意外死亡。而实际上对于大多数睡眠呼吸暂停综合症的患者,通过病床的侧翻可以改善上呼吸道的阻塞,改善缺氧的状况。
之所以一直没有这种通过病床侧翻来改善呼吸道阻塞的辅助治疗方案,是因为没有有效地途经能让病床知道,什么时候可以进行侧翻。血氧饱和度值 (oxygen saturation简写为 SpO2) 是临床医疗上重要的基础数据之一，是判断患者是否缺氧的临床指标，正常人的血液含氧量 ( 血氧饱和度值，) 为 94％～ 100％，SpO2在 94％以下判定为供氧不足，有学者将SpO2＜ 90％定为低氧血症的标准。现在临床上应用的血氧饱和度监测装置已经非常普及和方便,通过手指上的血氧检测夹头或耳垂的血氧检测夹头可以准确地监测到患者的即时血氧饱和度值,而且给患者在手指上或耳垂上安放血氧检测夹头无痛苦,患者或打鼾重的肥胖普通人睡眠时均能接受,不影响正常睡眠。因此,本发明提出一种对患者进行动脉血氧饱和度进行即时监测，并以此为依据进行电动病床的报警和侧翻,以通过电动病床的侧翻,来改变患者的体位,以改变呼吸道的阻塞状态,使患者能进行自主呼吸,从而改变缺氧状况,减少意外死亡的机率。这种智能控制系统，智能化程度高、技术稳定、有利于临床普及推广使用。 而且随着各种可穿戴生命体征监测设备如手环、胸环或头环的不断推动和普及,会为本发明的推广领域不断拓展和普及。
发明内容
本发明主要由血氧测定装置、血氧数据转换模块、中央控制器、操作指令显示发送器、床电动部件、电动病床等部分组成。
本发明的工作原理是 ：血氧测定装置把从患者身上监测到的血氧饱和度值送入血氧数据转换模块,由血氧数据转换模块转换成为中央控制器能读取的血氧饱和度信号值,并发送给中央控制器, 由中央控制器与内置的血氧数据模型比对分析，判定患者缺氧程度，若判定患者为轻度缺氧时,中央控制器向操作指令显示发送器发出报警指令,操作指令显示发送器内置的蜂鸣器发出报警音,可以起到对睡眠中患者的叫醒作用,或通知医护人员前来处理置。若能及时叫醒患者或叫来医护人员,都可以及时改变睡眠患者的缺氧状况,避免意外的发生。若报警声没有叫叫醒患者或叫来医护人员,而睡眠中的患者因呼吸道阻塞引起的缺氧不断加重,若医护人员己预先选择了或预设了自动侧翻模式,当血氧饱和度值达到自动侧翻模式设定值时,病床会进入自动侧翻模型进行自动侧翻。经过处置,若患者缺氧程度好转，血氧饱和度值恢复到正常时,中央控制器解除操作指令显示发送器的报警并退出自动侧翻模型，终止侧翻,病床回归水平卧位。医护人员也可以自主设定血氧模型值,修改内置的血氧模型。
所述的血氧测定装置主要检测指标为脉率、血氧饱和度,监测获得的数据发送到血氧数据转化模块 ；所述的血氧测定装置的结构、原理与检测方法不限，通常采用无创监测方式获取脉搏血氧饱和度值 (SpO2)。危重病人也可以采用微创监测方式获取中心静脉血氧饱和度和混和静脉血氧饱和度。
所述的血氧数据处理模块可以将血氧测定装置发送来的血氧饱和度信号转化成中央控制器可读取的模拟或数字信号,并由其内置的通讯模块向中央控制器发送监测获取的数据，监测数据包括但不限于血氧饱和度值、脉搏等。通讯模块的型号和通讯方式不限(有线或无线传输均可)。亦可采用蓝牙芯片，利用蓝牙实现测量数据的无线传输。
所述的中央控制器主要由控制模块、集成电路、通讯模块等组成。所述的控制模块采用单片机或PLC(可编程控制器)，可接收血氧数据转化模块发送的监测数据;通讯模块的通讯方式不限，可以与血氧测定装置协议通讯的有线或无线传输的通讯模块能均可,通讯模块还可以将分析合成的监护信息远程发送到医学监护终端。
所述的中央控制器实现的主要功能包括但不限于:① 患者缺氧状态 ；②向操作指令显示发送器发送患者血氧饱和度、脉搏的即时可显示数据③向操作指令显示发送器发送报警信号;④控制床翻身电动部件的开启、关闭。
所述的中央控制器实现其功能的工作原理是 ：中央控制器内置一个血氧数据模型，中央控制器的通讯模块接收血氧数据转化模块发送的监测数据，控制模块将获取的监测数据与内置的血氧数据模型进行分析比对，判断患者的缺氧程度，若患者的血氧合状态超过正常值时,控制单元发出警示性信息。若患者处于进一步缺氧状态时，控制单元根据内置的血氧数据模型给出对应的处置方案，处置方案包括侧翻方向、侧翻角度、侧翻时间。控制单元给出的侧翻方案是建议性质的，医护人员可以直接采用控制单元给出的侧翻方案进行侧翻处置，也可以根据患者的病患特征在控制单元人工设定侧翻方案。选择控制单元给出的侧翻方案时，只要操作控制单元中对应的功能键进行确认即可，控制单元给出的侧翻方案被确认后，在病患的血氧饱和度相对应的缺氧状况达到开启条件后,侧翻动作开启,病床自动进行侧翻。
所述内置的血氧数据模型建立的架构是根据血氧测定装置发送的血氧饱和度值，判断并提示患者缺氧程度，并提示即时状态下合适的侧翻方案。内置的血氧数据模型主要由血氧饱和度值——缺氧程度判定——报警与侧翻三个要素有机构成。 进一步举例说明，按照目前广泛认可的缺氧临床指征判定值和对应的侧翻方案，将血氧饱和度值、缺氧程度判定、报警、侧翻角度、侧翻时间五个要素作为血氧数据模型的架构，控制单元内置的血氧数据模型可以按照下表设定 ：
以上设置参数仅用于举例说明内置的血氧数据模型建立的方法，并非表示本发明实际应用于临床时必须依照执行的侧翻方案，也不构成对本发明内置的血氧数据模型组成架构的限制。
由于侧翻过程中，患者的缺氧程度不断发生变化，因此监测获取的血氧饱和度值是一个动态的数据。控制单元能动态跟踪血氧测定装置传输的监测数据，根据内置的血氧数据模型动态判断患者的缺氧程度，并根据患者缺氧程度的变化自动修正侧翻方案。当患者的缺氧程度回归正常值后,控制单元自动退出侧翻程序,病床回归水平卧位。
所述的操作指令显示发送器主要由显示屏、声音提示器、指示灯及控制按钮组成。操作指令显示发送器用于即时信息显示与读出、缺氧或危险报警、医护人员输入操作指令。所述的控制按钮用于各种功能的操作与切换，控制按钮可以采用触点开关，也可以是直接设置在电容显示屏的触摸按钮。
本发明具有以下优点:
1、采用即时获取的血氧饱和度值判定患者缺氧程度，并由内置的血氧数据模型以给出侧翻方案，使侧翻的辅助医学治疗更加精准、科学
2、采用动态的血氧饱和度值，跟踪判定患者缺氧程度的变化，并由控制单元自动修正侧翻状态。不仅保证了侧翻的临床效果，而且可以减少其它医疗方法带来的消耗，为医疗单位节省大量费用
3、具有动态数据分析、信息即时提醒、数据远程传输、侧翻自动关闭等功能，比传统的盲目侧翻更加智能化，减少护士的工作量。
附图说明
图 1 是本发明的系统结构框图。
图 2 是本发明工作原理框图。
图 3是本发明实施例1的产品主体结构示意图。
图中所示:血氧测定装置(1)、血氧数据转换模块(2)、中央控制器(3)、操作指令显示发送器(4)、床电动部件(5)、电动病床(6)、信号发送模块(7)、信号接收模块(8)、液晶显示屏(9)、蜂鸣器(10)、操作按钮(11)。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例,对本发明进行详细说明。
实施例1。
产品主体结构如图 3 所示，主要部件具体参数为 。
1、血氧测定装置(1)的指夹式血氧仪，采用TI公司的 MSP430FG4619单片机为处理核心 ；血氧饱和度探头采用双色的发光二极管 PDFE833，发出波长分别是660nm 和 940nm；电源模块采用 TPS62007DGS 芯片，输出电压 3.3V。
血氧测定装置(1)的内部单片机的DAC12周期性地输出2路100Hz占空比1∶4的脉冲，经过电流放大的驱动电路驱动，交替点亮血氧探头中的红光和红外光LED。探头中光电接收器将接收信号送到单片机内部的 OA 放大器进行放大，放大后的信号进入内部 A/D进行采样。DAC12 根据A/D采样信号的大小调节光源驱动的强度，从而维持光源的稳定。
血氧测定装置(1)内置的信号发送模块(7)均采用了三星公司的BTVZ0502SA 蓝牙芯片。
2、血氧数据转换模块(2)内置的信号接收模块(8)采用 TI 公司的射频片 eZ430-RF2500,接收血氧测定装置(1)内置的通讯模块(7)发送的血氧饱和度信号。
血氧数据转换模块(2)将接收的信号处理后再经去直流放大和数字滤波，得到的就是交流脉搏波成分，此时可以通过分析其周期和幅值对心率、血氧饱和度值进行计算,并发送给中央控制器(3)。
3、中央控制器(3)采用盈鹏飞科技公司的 ARM9 PC104(EAC-905) 工控模块作为核心处理器。
4、操作指令显示发送器(4)的显示屏（9）采用 7寸 256 像素液晶屏。
操作指令显示发送器(4)的声响报警采用蜂鸣器(10)。
操作指令显示发送器(4)采用触点式开关(11)，触点式开关(11)外部用 PE材料贴膜。
5、床电动部件(5)采用丹麦力纳克公司31型医用病床电动推杆。
6、电动病床(6)采用本公司的电动病床。
内置的血氧数据模型设定 ：
缺氧程度判定提示模式 ：血氧合正常，操作指令显示发送器(4)在液晶显示屏(9)屏幕中显示绿色柱状图；轻微缺氧，显示黄色柱状图；中度缺氧，显示橙色柱状图；重度缺氧，显示红色柱状图。
缺氧报警模式：当SpO2≤94%,操作指令显示发送器(4)的蜂鸣器(10)开始发出报警声,直至SpO2≥94%。
缺氧自动处置模式：当SpO2≤90%,中央控制器(3)向床电动部件(5)发出动作指令,电动病床(6)进行15度侧翻,并且每间隔10分钟转换侧翻方向。当SpO2≤85%,中央控制器(3)向床电动部件(5)发出动作指令,电动病床(6)进行30度侧翻,并且每间隔5分钟转换侧翻方向。
缺氧手动处置模式：当SpO2≤94%,操作指令显示发送器(4)的蜂鸣器(10)开始发出报警声,医护人员赶至病患身边,通过操作指令显示发送器(4)的操作按钮(11)进行现场处置。
应当理解的是,本发明的核心是使用血氧饱和度信号值控制电动病床的侧翻,上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，对本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统,包括:血氧测定装置(1)、血氧数据转换模块(2)、中央控制器(3)、操作指令显示发送器(4)、床电动部件(5)、病床(6),其特征在于:血氧测定装置(1)把从患者身上监测到的血氧饱和度信号发送到血氧数据转换模块(2)，由血氧数据转换模块(2)转换成为中央控制器(3)能读取的血氧饱和度信号值,并发送给中央控制器(3),中央控制器(3)将获取的血氧饱和度信号值与内置的血氧数据模型比对分析,判断需采取的处置方案,若患者低度缺氧，中央控制器(3)将报警指令发送到操作指令显示发送器(4),操作指令显示发送器(4)发出警示音进行报警提示,若医护人员预设的处置方案为仅报警,则操作指令显示发送器(4)在血氧值回归正常值之前或医护人员处置前,一直处于报警状态,若患者缺氧程度不断加重,而医护人员预设的处置方案为报警加自动翻身程序,则中央控制器(3)除向操作指令显示发送器(4)继续发出报警指令外,同时会向床电动部件(5)发出信号,使床电动部件(5)动作,并使病床(6)侧翻,以缓解病患气道堵塞,改善缺氧状况,当患者的血氧饱和度信号值达到预设正常值后,中央控制器(3)除向操作指令显示发送器(4)发出终止报警指令外,并向床电动部件(5)发出终止侧翻程序指令,病床(6)回归水平卧位。
2.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于:中央控制器(3)内置一个血氧数据模型，所述的血氧数据模型建立的架构是根据血氧数据转换模块(2)发送的血氧饱和度值，判断患者缺氧程度，并可根据医护人员预先设定方案进行处置。
3.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于:中央控制器(3)内置的血氧数据模型主要由血氧饱和度值-缺氧程度判定-侧翻模型三个要素构成,侧翻模型包含侧翻时间、侧翻角度。
4.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于:中央控制器(3)在得到从血氧数据转换模块(2)发来的血氧饱和度信号值,并与内置的血氧数据模型对比分析,判断患者处于缺氧程度状态后，会驱动操作指令显示发送器(4)的蜂鸣器发出警报声。
5.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于:若患者缺氧程度不断加重,而医护人员预设的处置方案为报警加自动翻身程序,则中央控制器(3)能自动打开侧翻模式或按医护人员给出侧翻模式,驱动床电动部件(5)动作,病床进行侧翻。
6.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于:中央控制器(3)内置的血氧模型是建议性质的，医护人员可从操作指令显示发送器(4)直接输入指令,改变血氧模型值。
7.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于：当血氧饱和度信号值达到预设正常值后,中央控制器(3)向操作指令显示发送器(4)发出终止报警,并向床电动部件(5)发出终止侧翻程序指令,病床(6)回归水平卧位。
8.根据权利要求1所述的一种用血氧饱和度信号值控制病床侧翻的智能控制系统，其特征还在于:医护人员可以从操作指令显示发送器(4)直接输入指令,启动中央控制器(3)驱动床电动部件(5),让病床(6)进行侧翻或执行其它动作指令。
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