CN113456936B - 输注泵的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种输注泵的控制系统，包括：通信连接的控制器、输注泵和压力检测装置，所述压力检测装置设置在连接穿刺针和输注泵的输液管道上，用于检测输液管道内的输液压力并将检测的压力数据发送给所述控制器；所述控制器用于按照预设时间周期T接收所述压力数据并将接收到的压力数据与第一压力值进行比较，在接收到的压力数据大于第一压力值P1时，控制所述输注泵以低于当前输液速度的速度进行输液，其中，第一压力值P1＝a*PT，0＜a＜1，PT为预设的压力阈值。本发明能大幅度减少输液过程中的压力报警，以及能够减少输液中断和护士的操作工作量，使得输液过程能够连续自动完成。

Description

输注泵的控制系统
技术领域
本发明涉及医疗输液技术领域，特别涉及一种输注泵的控制系统。
背景技术
目前，通常使用输注泵(输液泵和/或注射泵)来进行输液。输注泵在使用时，需要对输液压力进行精确控制，不能使其超过输注泵额定压力，如果输液压力过大，将会给患者过高的压力输液，会对患者产生不良的治疗效果，比如，输液穿刺区域打鼓包了等，严重时可能会危害患者生命。
专利文献(CN112007239A)公开了一种注射泵的控制方法和注射泵，在其公开的技术方案中，如图1和图2所示，注射泵的推手座210上设置有第一压力传感器710，以及在穿刺针540和注射器50之间的输液管道530上设置有第二压力传感器720。在输液过程中，处理器30通过实时获取第一压力传感器710和第二压力传感器720检测的压力值，并将获取的压力值与预设的压力阈值进行比较，比较过程包括：如果第一压力传感器检测的压力值大于等于第一压力阈值，则终止注射并进行报警；如果第一压力传感器检测的压力值小于第一压力阈值，而第二压力传感器检测的压力值大于或等于第二压力阈值，则终止注射并进行报警。
该专利文献提供的技术方案虽然能够在输液压力大于压力阈值时主动停止注射进程并报警，然而，对于一次输入剂量较多且输液速度较慢的药液，在整个输液过程中，可能会存在多次压力报警，由于每次报警后需要中断输液并且需要护士前往处理，重新调速输液会对患者血管造成再次挤压，会增加患者的不适感，影响患者体验，多次输液中断也会影响患者的治疗效果，即，多次压力报警不仅会增加护士的工作量，也会影响患者体验和治疗效果。
因此，亟待需要提供一种能够减少输液过程中的压力报警，减少输液中断，减少护士操作工作量，使输液过程连续自动完成的输液方案。
发明内容
鉴于上述技术问题，本发明实施例提供一种输注泵的控制系统，用于至少解决上述技术问题之一。
本发明采用的技术方案为：
本发明实施例提供一种输注泵的控制系统，包括：控制器、输注泵和压力检测装置，所述控制器分别与输注泵和压力检测装置通信连接，所述控制器包括存储有计算及程序的存储器和处理器，所述压力检测装置设置在连接穿刺针和输注泵的输液管道上，用于检测输液管道内的输液压力并将检测的压力数据发送给所述控制器；所述控制器用于按照预设时间周期T接收所述压力数据并将接收到的压力数据与预设的第一压力值P1进行比较，第一压力值P1＝a*PT，0＜a＜1，PT为预设的压力阈值；其中，在任一计算时刻ti接收到的压力数据P≥P1时，所述处理器执行所述计算机程序以实现如下步骤，其中，i＝1，…，n，n采样周期数，ti+1-ti＝T：
S100，从计算时刻ti起，继续接收预设时间周期T内的Mi个压力数据，并获取Mi个压力数据的均值AVGi；
S200，获取
Figure BDA0003148790660000021
S300，如果ki大于0，则控制输注泵按照速度vi＝v-dv输液至计算时刻ti+1，v为输注泵的当前输液速度值，dv为预设速度控制值。
本发明实施例提供的输注泵的控制系统，在输液压力达到小于压力阈值的第一压力值时，就降低输液速度，以抑制输液压力上升，在输液压力降低至第二压力值时，则恢复到之前的输液速度，如果在降速过程中，输液压力超过第三压力值，则停止输液或者反抽以实现压力的快速下降。与现有技术相比，能够大幅度减少输液过程中的压力报警，以及能够减少输液中断和护士的操作工作量，使得输液过程能够连续自动完成。
附图说明
图1和图2为现有技术的注射泵的结构示意图；
图3为本发明实施例的输注泵的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种输注泵的控制系统，该控制系统可包括：控制器1、输注泵2和压力检测装置3，控制器1分别与输注泵2和压力检测装置3通信连接。在本发明实施例中，输注泵2可包括现有的任何输液泵和/或注射泵，例如，可为背景技术中提及的专利文献所公开的注射泵结构。输注泵可拆卸地设置壳体(现有结构)上，以通过壳体的支撑实现稳定的输液。由于本发明的意图并不是对输注泵本身的结构进行改进，所以为避免赘述，省略对输注泵的具体结构以及具体应用场景的描述。
在本发明实施例中，压力检测装置3设置在连接穿刺针5和输注泵2的输液管道4上，用于检测输液管道4内的输液压力并将检测的压力数据发送给控制器1。压力检测装置3例如可为压力传感器。本发明实施例中压力检测装置3可等同于背景技术中的专利文献中公开的第二压力传感器。
在本发明实施例中，控制器1可包括存储有计算及程序的存储器和处理器。控制器1能够通过例如CAN数据接口与各输注泵通信连接，实现各输注泵的状态数据采集及下发控制参数给各输注泵，控制器还可通过WIFI通讯接口与医院HIS(医院信息系统)(未图示)和/或CIS(临床信息系统)(未图示)等系统连接，将输注泵产生的输注数据上报给HIS和/或CIS。
进一步地，在本发明一实施例中，控制器1用于按照预设时间周期T接收压力检测装置发送的压力数据，并在每个计算时刻将接收到的压力数据与预设的第一压力值P1进行比较，在接收到的压力数据大于预设的第一压力值P1时，控制所述输注泵以低于当前输液速度的速度进行输液，其中，第一压力值P1＝a*PT，系数a的取值为0到1，即0＜a＜1，PT为预设的压力阈值。预设时间周期T可根据用户自定义设置。
具体地，控制器1用于在任一计算时刻ti接收到的压力数据P≥P1时，处理器执行执行计算机程序以实现如下步骤，其中，i＝1，…，n，n采样周期数，ti+1-ti＝T：
S100，从计算时刻ti起，继续接收预设时间周期T内的Mi个压力数据，并获取Mi个压力数据的均值
Figure BDA0003148790660000041
Pij为在计算时刻tij获取的Mi个压力数据中的第j个压力值。个数Mi可根据实际情况进行设置，例如，可为预设时间周期T内的脉搏次数。
S200，获取系数
Figure BDA0003148790660000042
ki为第i个采样周期的趋势系数。
S300，判断ki是否大于0，如果ki大于0，则控制输注泵按照速度vi＝v-dv输液至计算时刻ti+1，v为输注泵的当前输液速度值，dv为预设速度控制值，在一个示例中，dv＝v/N，在一个示意性实施例中，N例如可为10。
S400，获取计算时刻ti+1时的输液压力Pi+1，并将获取的输液压力Pi+1与预设的第二压力值P2＝b*PT进行比较，0＜b＜a＜1；启动降速次数计数器并控制降速次数计数器的值C加1，C的始化值为0。降速次数计数器可设置在控制器中。
S410，如果Pi+1≤b*PT，则控制输注泵的输液速度恢复至速度v。
在本发明实施例中，预设的压力阈值PT为通过输注泵在生产前的多次试验并结合相关文献资料，预先设置的阈值。在控制输注泵改变速度时，可以通过向输注泵的驱动器发送相应的控制指令来实现，具体控制过程可为现有技术。
在本发明实施例中，系数a和b可基于实际情况进行确定，在一个示意性实施例中，a可为0.5，b可为0.3。
进一步地，在步骤S300中，如果ki小于0，则不进行减速操作，即控制输注泵以当前速度进行输液。
上述步骤S100～S410的技术效果在于，在输液压力大于第一压力值例如达到压力阈值的一半时，通过观察一个预设时间周期的压力升降趋势，在压力呈上升趋势时，控制输注泵进行降速以减缓压力上升速度，能够确保判断更加准确。此外，在压力达到压力阈值之前进行降速，能够减少压力报警。
进一步地，在本发明实施例一实施例中，还包括：
S420，如果Pi+1＞P2，则执行如下步骤：
S421，如果C小于C0，从计算时刻ti+1起，继续接收预设时间周期T内的Mi+1个压力数据，并获取Mi+1个压力数据的均值
Figure BDA0003148790660000051
P(i+1)j为在计算时刻t(i+1)j获取的Mi+1个压力数据中的第j个压力值。
个数Mi+1与Mi可相同。C0为预设的降速次数值，可基于实际需要设置，在一个示意性实施例中，C0可小于等于5，优选，可为3，C0的设置能够防止多次降速后仍然不能降低输液压力而造成死循环不停的降速，避免无限制的降速影响输液进度。
S422，获取
Figure BDA0003148790660000052
ki+1为第i+1个采样周期的趋势系数。
S423，比较ki+1和ki，如果0≤ki+1≤ki，则控制输注泵按照速度vi-dv进行输液至计算时刻ti+2，然后进入S425，如果ki+1＞ki，则进入步骤S424；
S424，控制输注泵按照速度
Figure BDA0003148790660000053
进行输液至计算时刻ti+2；
S425，获取计算时刻ti+2时的压力值Pi+2；
S426，如果Pi+2≤P2，则控制输注泵的输液速度恢复至速度v；否则，设置i＝i+1，返回S421。
本实施例中，如果通过一个时间周期的降速，输液压力依然没有降低至第二压力值，则需要继续降速，具体降速根据ki+1和ki来确定，当0≤ki+1≤ki时，按照速度vi-dv进行输液，当ki+1＞ki时，则按照速度
Figure BDA0003148790660000054
(小于vi-dv)进行输液，以便输液压力快速降下来。同时，通过C0可避免降速陷入死循环。
进一步地，在步骤S421中，如果C大于等于C0，则控制输注泵停止输液，并进行报警。可通过例如设置在输注泵上报警器进行报警，例如，可通过声音方式进行报警。
进一步地，在本发明实施例一实施例中，还包括：
S430，如果Pi+1≥P3，则控制输注泵停止输液或者控制输注泵反向抽液直到Pi+1≤P2，P3为预设的第三压力值，P3＝c*PT，0＜b＜a＜c＜1。
系数c可基于实际情况进行确定，在一个示意性实施例中，c可为0.8。步骤S430可与步骤S410和S420并行执行或者依次执行。在步骤S430中，控制输注泵停止输液或者控制输注泵反向抽液的次数最多可为2次，以防止造成死循环不停的往前输注后压力高了就停止输液或者反抽，避免实际一点药液都没数到患者身体里。本实施例中，在Pi+1≥P3时，控制输注泵停止输液或者控制输注泵反向抽液，能够实现压力的快速降低。
本发明实施例提供的输注泵的控制系统，在输液压力达到小于压力阈值的第一压力值时，就降低输液速度，以抑制输液压力上升，在输液压力降低至第二压力值时，则恢复到之前的输液速度，如果在降速过程中，输液压力超过第三压力值，则停止输液或者反抽以实现压力的快速下降。本发明的技术方案相对于现有技术中在监测到压力大于压力阈值时就停止输液和报警的技术方案，能够大幅度减少输液过程中的压力报警，以及能够减少输液中断和护士的操作工作量，使得输液过程能够连续自动完成。
在本发明另一实施例中，控制器1还用于，在使用多个输注泵进行输液时，控制器执行计算机程序，创建对应于每次输液的输注缓存页，所述输注缓存页可包括按照输注顺序存储的输注项Z＝(Z1，Z2，......，ZM)，任一输注项Zi可包括输注泵标识PIDi、输注液标识MIDi、输注液量Ci和输注速度Vi。其中，输注泵标识PIDi为当前输注过程中第i个顺序使用的输注泵Pi的唯一标识。输注液标识MIDi为输注泵Pi输注的输注液的唯一标识，输注液标识MIDi可包括输注液的药物名称和浓度。输注液量Ci为输注泵Pi的输注液量，一般单位为ml。输注速度Vi为输注泵Pi的输注速度，一般单位为ml/h(毫升/小时)。i的取值为1至M，M为使用的输注泵的数目。
其中，在输液过程中，控制器会判断两个输注泵之间是否是中继输液，如果是，则控制该两个输注泵的输注速度按照预设速度进行变化，以实现平滑中继切换。具体地，当监测到需要输注泵Pi启动输注液时，控制器执行计算机程序以实现以下步骤：
S10，如果输注液标识MIDi与输注液标识MIDi+1相同，且Vi＝Vi+1＝V>D1，则执行S20；D1为预设输注速度阈值。
在本发明实施例中，D1可根据实际经验选取。优选地，D1大于
Figure BDA0003148790660000071
Figure BDA0003148790660000072
Figure BDA0003148790660000074
和
Figure BDA0003148790660000073
分别是输注泵Pi和输注泵Pi+1的满足预设误差的最低输液速度，从而使得输注速度具有降速空间。最低输液速度为输注泵的固有参数，例如，可通过查实描述文件获取最低输液速度，但并不限于此，本领域技术人员可通过现有技术能够获取的任意方式进行获取。
如果输注液标识MIDi与输注液标识MIDi+1相同，且Vi＝Vi+1＝V>D1，则表明输注泵Pi和接下来即将输液的输注泵Pi+1的输注液和输注速度是完全一样的，并且具有降速空间，则进入中继输液切换控制过程。否则，不进入中继输液切换控制过程。
S20，驱动输注泵Pi以输注速度V匀速输液到预设输注液量Ci-V*T处，启动输注泵Pi+1；V*T<min(Ci，Ci+1)，T为预设的并行中继输液的时间即输注泵Pi和输注泵Pi+1的同时进行输液的时间。
在本发明实施例中，T可为用户自定义的时间，例如，T可为300秒。控制系统可向输注泵Pi的驱动器例如蠕动泵的电机发送控制指令，驱动输注泵Pi以输注速度V匀速输液到预设输注液量Ci-V*T处。具体地，控制系统可向输注泵Pi的电机发送控制指令，驱动电机，以带动与电机连接的凸轮轴转动，使得与凸轮轴连接的滑块按照一定顺序和运动规律上下往复运动，像波一样依次挤压静脉输液管,使输液管中的液体以速度V定向流动，直到输注泵Pi的输液量为Ci-V*T。S300，每隔固定的预设时间，向输注泵Pi和输注泵Pi+1的驱动器同时发送速度控制指令，其中，发送给所述输注泵Pi的驱动器的速度控制指令为降速指令，发送给所述输注泵Pi+1的驱动器的速度控制指令为增速指令。在本发明实施例中，预设时间可小于T，优选地，远小于T。
在本发明实施例中，预设时间可用户自定义。例如，在T为300秒的情况下，预设时间可为2秒，但并不局限于此，预设时间可为任何其它时间间隔，只要能够满足平滑中继切换即可。在本发明实施例中，降速指令和增速指令指示的速度可相同，即，所述降速指令用于指示所述输注泵Pi的驱动器驱动输注泵Pi的速度降低预设速度dv，所述增速指令用于指示所述输注泵Pi+1的驱动器驱动输注泵Pi+1的速度增加预设速度dv。
进一步地，在本发明实施例中，所述预设速度dv可通过如下步骤确定：
S31，基于预设的并行中继输液的时间T以及预设的输注泵Pi的驱动器的电机的最小变速时间
Figure BDA00031487906600000813
和预设的输注泵Pi+1的驱动器的电机的最小变速时间
Figure BDA0003148790660000081
确定速度控制值集合K＝(K1，K2，...，Kn)，其中，速度控制值集合K中的各数值按照降序排列，即K1＞K2＞...＞Kn；Kj＝2x1*5x2，x1和x2为整数，即速度控制值集合K中的各数值能够被2或5整除，j的取值为1到n；
Figure BDA0003148790660000082
rounddown为向下取整函数，
Figure BDA00031487906600000814
和
Figure BDA0003148790660000083
可根据输注泵Pi和输注泵Pi+1的驱动器的电机的额定最小变速时间
Figure BDA0003148790660000084
和
Figure BDA0003148790660000085
自定义确定。如果电机的额定最小变速时间非常小，那么会导致速度换挡会非常频繁，会影响输注泵的使用寿命。因此，优选地，
Figure BDA0003148790660000086
Figure BDA0003148790660000087
电机的额定最小变速时间为输注泵的固有参数，例如，可通过查实描述文件获取电机的额定最小变速时间，但并不限于此，本领域技术人员可通过现有技术能够获取的任意方式进行获取。
在本发明实施例中，根据
Figure BDA0003148790660000088
Figure BDA0003148790660000089
确定集合K中的第一个值后，可从预设的速度控制值表中选取位于K1后面的数值构成集合K。预设的速度控制值表为事先存储的按照降序排列的能够被2或5整除的数值组成的表。
S32，遍历K，如果
Figure BDA00031487906600000810
那么dv＝V/Kj，
Figure BDA00031487906600000815
和
Figure BDA00031487906600000811
分别为输注泵Pi和输注泵Pi+1的满足预设误差的最低输液速度。
在本发明实施例中，在
Figure BDA00031487906600000812
时，每次增速/减速V/Kj，能够使得在输注泵Pi和输注泵Pi+1交接输液时，输液速度匀速变化，能够实现平滑中继切换，能够避免在治疗过程可能存在因设备的原因产生治疗药物浓度(尤其是半衰期短)的突变而对患者产生的影响。
S40，判断输注泵Pi的输注液量是否等于Ci，如果是，执行S50，否则，返回S30。
在实际输液过程中，护士在挂输液袋的时候，会多挂一些液体，以避免回血。因此，在监测到输注泵Pi的输注液量等于Ci时，需要控制输注泵Pi停止输液。
S50，停止驱动驱动输注泵Pi，控制输注泵Pi+1以输注速度V匀速输液。
通过上述步骤S10～S50，能够实现输注泵Pi和输注泵Pi+1的平滑中继切换。
本实施例中，在两个输注泵进行中继切换输液时，使得两个输注泵的输液速度匀速变化，能够实现平滑中继切换，能够避免在治疗过程可能存在因设备的原因产生治疗药物浓度(尤其是半衰期短)的突变而对患者产生的影响。
以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种输注泵的控制系统，其特征在于，包括：控制器、输注泵和压力检测装置，所述控制器分别与输注泵和压力检测装置通信连接，所述控制器包括存储有计算机程序的存储器和处理器，所述压力检测装置设置在连接穿刺针和输注泵的输液管道上，用于检测输液管道内的输液压力并将检测的压力数据发送给所述控制器；
所述控制器用于按照预设时间周期T接收所述压力数据并将接收到的压力数据与预设的第一压力值P1进行比较，第一压力值P1＝a*PT，0＜a＜1，PT为预设的压力阈值；其中，在任一计算时刻ti接收到的压力数据P≥P1时，所述处理器执行所述计算机程序以实现如下步骤，其中，i＝1，…，n，n采样周期数，ti+1-ti＝T：
S100，从计算时刻ti起，继续接收预设时间周期T内的Mi个压力数据，并获取Mi个压力数据的均值AVGi；
S200，获取
Figure FDA0003327787270000011
S300，如果ki大于0，则控制输注泵按照速度vi＝v-dv输液至计算时刻ti+1，v为输注泵的当前输液速度值，dv为预设速度控制值；
所述控制器还包括降速次数计数器；
所述处理器还用于执行所述计算机程序以实现如下步骤：
S400，获取计算时刻ti+1时的输液压力Pi+1，并将获取的输液压力Pi+1与预设的第二压力值P2＝b*PT进行比较，0＜b＜a＜1；启动降速次数计数器并控制降速次数计数器的值C加1，C的初始值为0；
S410，如果Pi+1≤P2，则控制输注泵的输液速度恢复至速度v。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：
S420，如果Pi+1＞P2，则执行如下步骤：
S421，如果C小于C0，从计算时刻ti+1起，继续接收预设时间周期T内的Mi+1个压力数据，并获取Mi+1个压力数据的均值AVGi+1；C0为预设的降速次数值；
S422，获取
Figure FDA0003327787270000021
S423，比较ki+1和ki，如果0≤ki+1≤ki，则控制输注泵按照速度vi-dv进行输液至计算时刻ti+2，然后进入S425，如果ki+1＞ki，则进入步骤S424；
S424，控制输注泵按照速度
Figure FDA0003327787270000022
进行输液至计算时刻ti+2；
S425，获取计算时刻ti+2时的压力值Pi+2；
S426，如果Pi+2≤P2，则控制输注泵的输液速度恢复至速度v；否则，设置i＝i+1，返回S421。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，还包括：在步骤S421中，如果C大于等于C0，则控制输注泵停止输液，并进行报警。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括：
S430，如果Pi+1≥P3，则控制输注泵停止输液或者控制所述输注泵反向抽液直到Pi+1≤P2，P3为预设的第三压力值，P3＝c*PT，0＜b＜a＜c＜1。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，a＝0.5。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，b＝0.3。
7.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，c＝0.8。
8.根据权利要求1至7任一项所述的控制系统，其特征在于，所述压力检测装置为压力传感器。
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