CN1586425A - 数字化全病区医学信息监测与控制系统 - Google Patents

Abstract

数字化全病区医学信息监测与控制系统(DAMICS)，包括多个基于降低生理、心理负荷的带有基本生理参数检测传感器和治疗仪器的数字化病床、有中央联网板、工控计算机和附属设备的护士工作站、医生工作站及总线式网络；数字化病床通过所述系统总线与护士工作站、医生工作站等连接；DAMICS具有广泛适用性，为认识、研究和控制疾病提供有力的工具。便于建立各种生理指标的个体化评价标准，以提高疾病早期诊断的敏感性、准确性和早期判断病情变化的能力。便于建立各种生理指标在不同时间段的评价标准，为睡眠医学和时间生物学的研究发展提供有力的工具。适用于临床各科、野战医院及宇航员、飞行员、驾驶员或运动员的医疗监督。

Description

数字化全病区医学信息监测与控制系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更确切地说，是涉及一种数字化全病区医学信息监测与控制系统。

背景技术

医用监护仪在疾病诊断、治疗和抢救中的重要价值已得到广泛认知，其应用范围也越来越广。近年来随着重症监护学的发展，加强监护病房(intensive care unit，ICU)的建设日益受到重视，ICU的应用范围逐渐扩大，各种专科ICU相继建立，包括心脏病加强监护病房(CCU)、心脏外科加强监护病房(CSICU)、呼吸科加强监护病房(RICU)和神经科加强监护病房(NICU)等，它们对监护仪的要求既有共同点，又各有侧重，对监护仪功能的要求也日渐增多。目前国内医院普遍使用的床旁六参数(心电、呼吸、体温、血氧饱和度、血压和脉搏等)监护仪，其使用率越来越高。

但是这种床旁监护仪由于以下几种原因制约了临床监护水平的快速发展。首先是由于检测方法的要求，须在皮肤上粘贴诸多电极、附加多种绑带等，患者会产生严重不适感，不但影响睡眠和日间活动，而且很容易发生电极脱落，影响检测结果，使患者产生不同程度的心理生理负荷。有些患者长期使用粘贴电极还会发生过敏反应，不利于基本生命参数长期常规性监测；第二是现在的监护仪只能用于监测，不能对每位患者进行护理性操作；第三是以往的监护、检测主要针对危重病人，不适合对病区内每个患者进行长时间的动态监测，更不能进行睡眠参数的监测，不能随时了解病人活动状态，不能对治疗仪遥控操作，不能随时增减检测项目和相应的仪器设备。第四是以往所说的监护，病人生命信息是相对独立的，不能使主治医生实时观看病人各种波形图象和数据，不能实现信息同步传输，不能实现资源共享。

发明内容

本发明要解决的技术问题是基于解决对了解人体基本生命参数动态特性的需求，提出一种用于医院的数字化全病区医学信息监测与控制系统(Digital Area Medicine Information Cybernetic System，简称DAMICS)。DAMICS能够对全病区所有病人的基本生命参数进行长时间监测、控制、记录与分析。该系统以本发明人等自行研制的数字化病床和统一网络协议为基础，将不同生命参数检测仪、监测仪、治疗仪，如床垫式传感器系统等传感器和仪器、床旁监护仪、多导睡眠监测仪、睡眠Holter、呼吸机、输液泵和遥测监护仪等，连接在同一床旁盒上，真正实现了用数字化病床对全病区病人全时段生理参数实时监测、控制、记录与分析。

系统的基本组成方案为：数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：包括多个产生传感信号的数字化病床、护士工作站、及总线式网络系统；所述各数字化病床的传感信号分别经由各病床的床旁盒，连同所述护士工作站一起经过系统总线连接在所述网络上；其中：护士工作站的构成包括中央联网板、工控计算机和附属的输入及输出设备；所述产生传感信号的数字化病床是带有基本生理参数检测传感器的病床；所述床旁盒由信号采集模块、数据编码模块、数据转换模块组成。

所述数字化病床可以包括设置有气囊式床垫的病床和/或设置有传感带床垫的病床，所述带有基本生理参数检测传感器的病床传感信号可以由所述床垫产生。

所述带有基本生理参数检测传感器的病床传感信号也来自特别开发的，例如可控打鼾治疗枕、压力脉搏波血压计(逐拍脉动血压监测器)等传感装置和/或治疗装置中的一种或几种。

所述带有基本生理参数检测传感器的病床传感信号还可以来自各病床附设的常用的床旁六参数监护仪、多导睡眠监测仪、血氧饱和度检测装置(指套)、心电或脑电HOLTER、呼吸机、输液泵和其它已知常用的检(监)测、治疗仪器等中的一种或几种。

在所述系统总线上还可以挂连医生工作站，所述医生工作站是由CPU及输入、输出设备组成，供各病床的主治医生通过系统总线调看个病床病人的有关数据。

在病区中每位病人的信息都可通过各自的数字化病床的床旁盒传输到网络总线上，护士工作站可实时接收任意床位病人信息，取得这些信息可以在无负荷、低负荷、和/或中(高)负荷监护模式下进行；可以具有报警功能；也可以对每个数字化病床有关装置和仪器及它们的运行参数作远距离操作和调控；输出设备作打印输出等输出数据的工作；在总线上挂接医生工作站可使医生调看任一床位的病人的实时参数，对其护士发医嘱，接收、管理主治病人的信息。

尤其是，如果通过所述总线和医院信息总线挂接，可以和医院信息系统(HIS)、图象存取和通信系统(PACS)交换信息，以至和因特网挂连及交换信息。从而实现全病区以至全医院的医学信息的监测和控制。

DAMICS可以与医院信息系统(HIS)、图像存储与通信系统(PACS)实现无缝联结，管理信息、医学信息、图像信息互通无障碍。特别是组合式监护系统由于具有远距离调节控制、多功能组合和无干扰性长时间监测等优势，适合各种科室的多种诊断治疗要求，显示出了良好的发展前景。

DAMICS具有广泛适用性，将为临床医学开辟广阔的研究领域，为认识疾病、研究疾病、控制疾病提供有力的工具。便于建立各种生理指标的个体化评价标准，以提高疾病早期诊断的敏感性和准确性，提高早期判断病情变化的能力。便于建立各种生理指标在不同时间段的评价标准，为睡眠医学和时间生物学的研究发展提供有力的工具。在多学科、多专业中有广泛的实用价值，不仅适用于临床各科，也适用于可拆卸、移动的集装箱式野战方舱医院及宇宙飞行员或国家运动员训练基地的医疗监督。

本系统在医疗卫生系统的推广应用，将革命性地改善医院的救治水平、管理水平和信息化水平。

附图说明

图1是本发明实施例的构成方框图。

图2是本发明使用的可浸泡消毒呼吸机密封件结构示意图。

图3(a)、(b)是本发明实施例的床垫方案之一的气囊式床垫结构示意图。

图4(a)、(b)、(c)是本发明实施例的床垫方案之一的传感带床垫结构示意图。

图5(a)、(b)分别是本发明使用的压力脉搏波血压计的脉搏波检测装置及说明其稳压和测控系统构成的示意图。

图6(a)、(b)、(c)、(d)是本发明使用的治疗枕及其控制系统构成示意图。

具体实施方式

以下将结合附图说明实施例。

图1是本发明实施例的构成方框图。本发明DAMICS的重要组成包括产生传感信号的数字化病床A1、A2、……An，护士工作站B2.0、及包括系统总线B1.0的网络，例如双向同步网络，该数字化病床和护士工作站通过系统总线挂连到所述网络。作为本发明重要组成部分的所述数字化病床是以本发明人等发明的、已申请国家发明专利的多种医学参数信号传感装置和治疗装置的技术为基础(下面将分别简要描述)，可挂接其它床旁监护仪(例如心电、呼吸、体温、血氧饱和度、血压和脉搏等六参数)监护仪，多导睡眠监护仪，作为血氧饱和度监测装置的指套，Holter，呼吸机、输液泵等外部设备而构建的系统。如图1所示，多个所述数字化病床A1、A2、……An各有一个床旁盒A1.1、A2.1、……An.1，n的数值例如可以是16，构成一个小病区，此种小病区可以有多个，构成全病区。所述床旁盒由信号采集模块、数据编码模块、数据转换模块组成，它的作用是连接不同组合的正在使用中的传感装置和治疗仪器，利用有线方式将传感信号和控制指令信息经由DAMICS系统总线B1.0传递。在床旁盒设置了无线信号接收装置An.7(n＝1，2……)后便可通过无线方式和设置了无线信号发射装置的传感装置传递传感信号，这种无线传递信息的方式可以允许病人携带了此种传感器，在无线信息所及范围内活动，以获得包括活动状态的多种活动状态下的医学参数。所述无线接收装置也可以设置在护士工作站，由护士工作站直接接收无线信号。

所述床旁盒的输入端和输出端与病人端设备及系统总线连接，经由床旁盒及系统总线在护士站和病人设备端间作数据交换。系统总线与床旁盒数据传输采用同步传输。在本例所述同步传输中使用的是自同步法。所述自同步法是指从数据信息波形本身提取同步信号。床旁盒输出采用曼彻斯特码编码，将时钟包含在信号数据流中，在床旁盒与系统总线传输信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到床旁盒。本例中的网络传输方式不是唯一可用的方式，这里只是个示例。

本床旁盒采用多路复用技术用以实现信道共享。本发明使用的是同步时分复用(STDM)技术。所述同步时分复用是固定分配信道，在床旁盒输出信道上形成一种时间上的逻辑子信道的通信酶体共享方式。其特点是：对信道进行固定的时隙分配，也就是将一帧中的各时隙以固定的方式分配给床旁盒输入端的各路数字信号。同样，这只是个示例，并不限于此。

本发明DAMICS中数字化病床测量参数的选择是根据病人的实际需要进行有机的取舍和组合，选用所需的传感装置。所述数字化病床依据测量时各种传感器对病人的绑缚和约束程度可分为第一类的无负荷监护模式、第二类的低负荷监护模式、和第三类的中/高负荷监护模式几种情况。使病人在尽可能少的心理生理负荷情况下，医生获得尽可能多的接近自然或准自然状态下的信息。

所述护士工作站是一个包括中央联网板、工控计算机、和附属的输入及输出设备的单元。为了实现数字化病床(包括各种挂接的传感装置和治疗仪器)和所述护士工作站有线方式的双向互通，本例采用了专用的高效双向同步网络。护士工作站联网板采集网线上的信号，并将数据打成数据包发给所述护士工作站的CPU，同时可将护士工作站对数字化病床及指定的治疗装置、仪器的控制命令，转发给数字化病床及所对应的仪器。其特点是：总线挂接方式，同步数据传输，专用协议支持。该高效双向同步网络具有信息容量大，传输效率高，成本低的特点。

所述护士工作站可监测病区所有床位的信息，例如对应于n为16的小病区，每页显示1～16床，可设定显示床位数和显示循环周期，随所选用的传感装置种类，显示心率、呼吸率、体温、体位、睡眠状态等实时参数和/或波形，记录保存该信息，且具有所有床位实时报警功能。在护士工作站可以控制数字化病床包括外挂床旁监护、诊治仪器。此类小病区的功能可以扩展到多个小病区的全病区。护士工作站是全病区各床位的监控中心，也是临床信息数据中心，在有医生工作站B3.0挂连在系统总线的情况下，医生工作站可与护士工作站进行双向信息交流，可调用护士工作站记录的以往数据进行各种分析。因此，主治医生可通过医生工作站调看所存储的或实时数据，供医生对其负责的病人作观察、下医嘱，或进行回顾分析。护士工作站与医生工作站可互通信息，可根据需要或医生工作站医嘱指令，调控诊疗仪器，如：远程控制袖袋打气测量血压、远程切换床旁心电图的导联、远程控制床旁呼吸机等治疗仪的数据和操作等。这种通过网络的远程控制所需的硬件构成是已知技术，不用赘述。让医生工作站配备回顾分析软件系统，就可具备强大的信号分析功能，如心电图分析(QRS波检测，心律失常判断，多种参数趋势图、ST段分析)，心率变异性(HRV)分析，逐拍动脉血压分析(PWTT校正技术)，睡眠结构分析，呼吸事件分析，血氧饱和度分析，周期性腿动分析，微觉醒分析，血压变异性分析等。

所述DAMICS系统总线也可通过医院信息总线C1.0与HIS(医院信息系统-Hospital Information System)C2.0、和PACS(图象存取和通信系统-Picture Archives Communicat ion System)C3.0进行信息传输以及为病案管理提供资料。以至通过医院信息总线C1.0连接互联网C4.0，这将使数字化病床信息延伸到全医院、乃至更大范围。由此，医生借医生工作站通过HIS、PACS和因特网(INTERNET)交换信息，既可实时监测病人生命参数，也可以查看HIS和PACS中的资料，还可以对DAMICS产生的数据进行分析，最终可写出诊断报告，也可实现远程会诊，由此实现信息共享与交流。这样，医生工作站是DAMICS中重要的、起着信息综合处理中心的部分。

下面列出上述以本发明人等发明的、已申请国家发明专利的多种医学参数信号传感装置和治疗装置。

申请号为03153923.8的“无电极睡眠状态和呼吸障碍事件传感装置”，此装置在本申请中将简称为“气囊式床垫“。

申请号为03153508.9的“人体自然状态下睡姿的动态检测传感装置”，此装置在本申请中将简称为“传感带床垫“。

申请号为03104717.3的“压力型脉搏波检测装置及使用该装置的血压计”，此装置在本申请中将简称为“压力脉搏波血压计“。

申请号为200410039501.7的“压力可控多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕”，此装置在本申请中将简称为“治疗枕“。

申请号为03153507.0的“可浸泡消毒的呼吸机”。

这些专利申请均在审批中，它们将作为本申请的内容一部分，以下将简要地对其构成和可检测的生理参数作出描述。

以下描述本发明可使用的可浸泡消毒的呼吸机。呼吸机包括构成呼吸机基本内容的空气输入部分和输出部分及其调节控制系统，其特征是所述呼吸机各部设置在密封盒内，空气输入输出部分的气体入口和出口通过密封件穿越密封盒，图2是表示密封件的结构示意图。所述密封件内的气体通道中设过滤膜76，所述过滤膜由防水透气的织物组成。过滤膜76由夹件77、78夹持。

所述防水透气的织物为聚四氟乙烯微孔薄膜和纯棉或纯涤之一织物复合构成。此种呼吸机是一个内外封隔的机器，可整体浸泡入诸如二氧化氯等消毒液中，消毒干净彻底，特别适合有强传染性的病毒、细菌、污物等不易清洗的东西，但消毒液不渗入内部。

图3表示了无粘贴电极的睡眠状态和呼吸障碍事件传感装置，它是一个特殊的床垫式监护传感器，是一种分区式敏感床垫，本申请中将简称为气囊式床垫，无粘贴电极，病人只需躺在一张特制的床垫上，不需要任何电极和绑缚装置，医生、护士即可在护士工作站通过简单的计算机操作，设定床垫的压力变化信号。在第二日晨起之后，通过计算机自动分析，获得整晚的心动周期、呼吸周期以及睡眠结构图，提供包括睡眠总时间、入睡时间、晨醒时间、夜醒时间次数等睡眠状态、心率和呼吸率数据及其波形、体动波形等数据的结果报告，如加上SaO₂检测指套，还可以分析出呼吸暂停的类型，供医生参考并评价该受试者的睡眠状况。

由于本系统在检测过程中，被测者处于自然卧床状态，因此测量结果能够反映受试者真实的睡眠状况。故本系统特别适于对患者群体进行常规和长期的夜间睡眠质量监测。

所述气囊式床垫是本系统的核心部件。将床垫沿纵向有序地分成不相通的四个区域，内设气囊。患者躺在此床垫上，身体各部分的微动导致床垫相应部分气囊的微动，通过对分区微动信号进行分析处理可分离出心搏、呼吸运动等各微动源的信号，提取出整晚的心动周期、呼吸周期以及体动的信息，医生、护士可通过输入识别参数的阈值，让护士工作站自动将睡眠过程划分为醒觉-快速眼动期-浅睡期和深睡期，实现了无电极非脑电的睡眠检测，较成功地解决了自然条件下的睡眠检测这一实际问题。实际上被测参数并不只能是睡眠时，而可以是卧床期间全时段监护。

图3(a)、(b)是上述气囊式床垫构成的示意图。这是一种床垫式的传感装置，传感装置的构成中8是床垫形式的垫，由从里到外为橡胶床垫芯、包裹床垫芯的透气棉和床垫套组成，本例中橡胶床垫芯顺受检者躺卧的纵向被分隔成互相隔离的多个区，比如2-16个区，本例中取为四个区，各区位置对应于受检者的头部、胸部、臀部、和腿部，各区有四周边和底限定，顶面向上开启。每个区内设有流体囊81，内充规定压力的流体，另设导孔82穿过流体囊81和区壁连通到区外，有导管83，每个导管的一端封接在导孔82上，另一端连接对应的微压/电量变换器84。床垫各区的顶面通过所包裹的透气棉、床垫套等将流体囊约束在对应的区内，被检测者躺在床垫面上，头、胸、臀、和腿分别隔床垫套等加压给流体囊，在此基础上身体的各种微动(心动和呼吸等)和体动使身体相应部位施加的压力上叠加小变化，反映为流体囊81内压力在头、胸、臀、腿各部的基本压力上叠加小的压力变化，此变化将顺所述导管83传递给所述变换器84。所述导管选用医用橡胶管或硅胶管，其内容积不易因内压变化而变化。

变换器84的电输出经滤波、放大器及A/D变换器变换后成为对应于头部、胸部、臀部、和腿部记录信号，从这些信号由微处理机对不同频率段的信号分离、提取，获得心冲击波、腿部脉搏冲击波、和呼吸波，进而提取出心动周期和呼吸参数，制作出表征呼吸暂停事件的列表和睡眠结构图。

如果每个区沿床的横向也类似地分隔几个小区，那么每个小区将感受躺在床上的病人位置，确定了初始的躺卧位置后便可由此检测病人的体动和睡姿，以便于结合心冲击图为医生提供更详细的信息。

图4表示的在本申请中被简称为传感带床垫的人体自然状态下睡姿的动态检测传感装置，是一种设有传感带的床垫，图4(a)是其俯视图，图4(b)是其左侧视图。它是一个在铺垫物上经粘贴布置的传感带，所述铺垫物，是一种柔软的棉褥子，可供铺在床垫上。传感带是长条形，长度和床褥宽相当，底部为基座，由聚酰亚胺材料做成，是一种厚度仅0.3cm，宽2-3cm的薄带，在其上面设置一系列传感元件，这个传感元件包括薄片式触力传感器91和温度传感器92，见图4(c)。

使用的触力传感器是一种尺寸为约高3mm的传感压力的传感元件，选自市售的，例如honeywell FSL系列的商品，每个这样的传感器是长4cm宽3cm厚0.3cm大小，安排多个此种触力传感器，例如8-16个，于作为基座的聚酰亚胺薄带上形成有长度和褥子宽度相当的传感带，相邻触力传感器之间的间隙中可以安置温度传感器92，例如市售honeywell TD系列的硅基电阻温度传感器，各传感元件间还存在的空隙填以柔软填充物，例如和铺垫物(棉褥)相同的物质。如此形成的传感带是一个半柔性的长条形。

每个传感元件，包括触力的和温度的，依次编号引出信号线供检测其传感信号。

传感带安排在躺在褥子上的人体大致上胸部位置处身下较好，褥子上不妨照样盖上床单，褥子铺在床垫上成为和普通床具一样，被测人体身上没有任何携带物，像平常一样睡眠。

所述触力和温度传感器都是随压力或温度改变而改变其参量，例如电阻值，因此，其输出信号是一个该参量(例如电阻)随被传感量变化的变化量，用任何一种相应的测量仪器和方法可以记录此变化，即被传感的触力和温度的变化。

先说明触力传感器的作用，触力传感器传感压力，即躺在床上的人体压向传感器的份量，工作站可接受各编号的压力传感信号，给出按传感器排列位置对压力的曲线，传感宽度较宽，最高压力较小，是仰卧时的特征，随着睡姿改变，一些编号传感器压力释放，另一些编号传感器着力，曲线位置改变，受传感宽度变小，最高压力值增大，是侧卧。这样的曲线表征了睡姿。随着人体的呼吸，压力曲线随时间有频率较低的起伏变化，此放大、分离出来的低频的随时间变化压力线是呼吸波形，同样，随心搏，压力曲线有一随时间而频率较高的起伏变化，放大、分离出此较高频率的随时间变化的压力脉冲是心搏波形。

压力曲线位置的些许变动，表现了被测人的体动。如同分区充气式床垫一样，医护人员可通过设定睡眠分期的阈值结合几条曲线的变化可以判断睡眠深度、睡眠分期等。现在说明温度传感器的作用，此传感器放置在二个相邻触力传感器之间的空隙内，参见图4(c)。温度传感器至少有一个，最好为多个，设在人体可能躺卧的位置处，例如床的中间线及其两侧。当人体躺在床上压迫某一些触力传感器时间超过一个阈值，温度传感达到平衡，测量电路开始测量温度传感器92传感的人体温度及其变化，此温度在人体贴着传感器一确定的时间后达到热平衡，经标定，可表示体温。传感带以绝热性能好的聚酰亚胺薄片作基座，有助于测温的稳定、正确。

由此，通过上述传感带，综合纪录、分析其传感输出信号能够取得睡眠状态下睡姿动态的曲线，分析获得包括睡姿、心搏、呼吸、体温、体动等基本生理参数。由于卧床者的心搏和呼吸变化和睡姿关系密切，同时获得它们，使得可取得更全面的信息，有利于分析被检者的生命状态，包括睡眠分期，睡眠呼吸暂停，自主神经功能等多种生命状态信息，尤其为危重病人监护提供一种全新的技术手段。因为无需人体身上粘贴或捆绑电极之类物品，也没有引线牵扯，不会影响睡眠状况，无心理负担，较准确反映人体的真正睡眠状态，从而取得较正确的检测结果。

为了防止长条形传感带免受各种可能的液体带来的损害作用，传感带连同粘贴固定传感带的铺垫物或仅传感带本身可用超微细丙纶薄膜包蒙，此薄膜是一种微孔薄膜，其微孔足以透过气体分子，但远小于液滴尺寸，能够达到防水又透气的结果。

为了进一步降低由传感带造成的不适感或异物感觉，在粘贴或放置传感带的铺垫物，如褥子，再铺于折叠性床垫上，其折叠线正好位于人体卧床时上胸部位置处，此床垫折叠线在摊平时呈一凹槽，成为放置长条形传感带理想的地方。

以下叙述压力脉搏波血压计。本例的血压计其具体构成是：包括心电电极及心电放大器、A/D变换器及微处理器，其特征是：固定在肢体远端的压力型脉搏波检测装置，该装置由气囊、微压/电变换器和连接所述气囊和微压/电变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏；还包括：所述肢体远端的所述被测点部位放在升降高度测定器上，用以测定所述肢体远端被测点部位从心脏水平面抬升的高度；微处理器根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号和上述心电信号计算校正值(下面叙述)，用来校正所述脉搏波检测装置输出脉波的基线血压值，校正后的脉搏波输出为血压对时间波形。

图5(a)为压力脉搏波血压计的脉搏波检测装置构成图，这是一种逐拍动脉血压监测装置。其中51为气囊，53为微压/电变换器，52为连接导管，连接气囊51和变换器53，导管是一种其容积不易因动脉压力变动而变化的管子，例如可以是用医用橡胶或硅胶材料制成的。

气囊呈圆饼状，直径约5cm，厚度约0.5cm，因为此气囊容积不大，但饼表面和皮肤体表的接触面积较大，约为16cm²，显著大于动脉体表搏动区面积。气囊和皮肤相接触的表面相对的另一侧面埋藏在适当形状和尺寸的固定罩54之内，例如罩54有一个与气囊51相同尺寸的凹槽，气囊51置于其中，开口面供扣压到测量点皮肤上，使气囊可贴到皮肤表面感受脉搏，固定罩54的作用在于尽可能多地将动脉压力的搏动转化为气囊压力搏动。连接在气囊51周边的导管52，将气囊内的压力搏动(变化)传送到微压/电变换器53转换为相应的电信号输出，供测量或记录。

带有固定罩54的气囊51被固定在测量点皮肤表面，此测量点可以是任何走行于皮下的动脉相应的体表处，但首选走行于皮下的脚背部足背动脉的相应体表位置，也可选走行于皮下的颞动脉的体表部位，因为这两部位在被检测者相对安静的情况下其解剖位置不易因体位变动而有所变化，更有利于长时间、连续、正确的测量。

图5(b)为带有自动稳定压力和测控系统的压力脉搏波血压计构成图。系统包括在变换器53和气囊51之间的导管52上分支接着的微型压力泵58，微型压力泵58由微处理器57控制。图5(a)中的微压/电变换器53的电信号输出经直流放大器55放大后接入微处理器57，作平均压测量，并与压力基准信号比较，其差值信号作为微型压力泵58的控制信号，以调节、稳定气囊51内压力，此压力值可以定在动脉舒张压和平均压之间的一个数值上。变换器53的输出信号中的交流成分经交流放大器56放大后作为脉搏波供给微处理器57。微处理器57输出脉搏波波形、其幅值、及平均值。直流和交流放大器是用来分别放大直流和交流信号的，二放大器图示的连接不是唯一的方式，本领域的技术人员可在此原则基础上作出变更。

为实现每拍用平均压校正波形基线，构成一个长期使用的无损、连续监测用血压计，以下描述此校正办法：

血压(BP)和脉搏波传导时间(PWTT)间有如下关系

BP＝BP_c-(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT

其中回归常数BP_c是PWTT＝0时的血压值，

回归系数(|ΔBP|/|ΔPWTT|)

＝[1-(p/13.6)G×h]×BP₁/ΔPWTT

G为重力加速度

p为血液比重＝1.06

h为肢体远端从心脏水平面抬升的高度mm，

BP₁为肢体远端在心脏水平面时的血压值，

ΔPWTT为肢体远端抬升前、后PWTT的差值，

ΔBP为肢体远端抬升前、后BP的差值。

上述肢体远端是设置本发明检测装置的部位，在本例中是脚背部足背动脉的相应体表位置，它也可以是走行于皮下的颞动脉体表部位，手掌类似部位也是可以的。利用心电电极获得的ECG中R波指示RP间期的起点为起点，利用在被测定地点脉波信号为RP间期终点来确定PWTT值，由此得到PWTT₁、相应的BP₁和PWTT₂，并可利用它们计算回归常数和回归系数。

对不同个体被测者他们的回归系数和常数各不相同，但对同一个体，却变化不大，所以由上面所述的方法就可以通过测定PWTT确定一个具体的被测者测定其平均血压。用此平均血压值校正所涉拍的脉搏波基线，使得不管在长期监测中体位如何活动，不影响监测结果，从而这里所述的压力脉搏波血压计可以成为实用的无损、长期监测用的血压计。

以下描述治疗枕。图6是说明本发明使用的治疗枕构成的示意图。所述枕头是一个多气囊打鼾呼吸暂停治疗枕，至少由四个气囊组成，依图6(a)上下方向为宽向。枕头是由左右对称的、两边宽、中间窄的左气囊611和右气囊612，上部的顶气囊614，和下部的颈气囊613，以及填充物615构成一个整体的枕头，枕头中央处顶气囊宽度可稍大于颈气囊。左、右气囊与颈气囊的交界线所呈弧线，其曲率半径可大于左、右气囊与顶气囊交界线所呈弧线的曲率半径。所述各气囊充气后的高度可以根据不同人的感受调节。根据需要，所述各气囊可以再分隔得更细，那样，气囊数将更多。

参见图6(d)，各气囊之间互相隔离不相通，每个气囊上设通往空气泵631的管，管上设充/放气双向电磁阀624-627、通大气的放气电磁阀628和压力传感器629。或者，作为充/放气电磁阀的替代方案，通到一个气囊的管子可设为分别带通空气泵631的充气单向电磁阀和通大气的放气单向电磁阀并列的二路来代替原来一个双向电磁阀以及共用的放气阀628，因为容易理解，此替代方案没有图示。由微处理器控制各对应电磁阀通/断及空气泵631的运行/停止来控制各气囊的充气/放气，从而使气囊或鼓或泄，促成睡者的头或侧转或仰或抬起，例如左气囊611鼓，右气囊612泄，将使头向右气囊一边侧转。又，顶气囊614泄，头将仰。图6(d)以对顶气囊充/放气为例说明顶气囊充/放气的运行。图中实黑线箭头表示充气路线，虚线箭头为放气路线。由气囊压力控制模块控制所述泵631和四个充气双向电磁阀和放气电磁阀的驱动器件，调节各个气囊的气体压力，任何一种能达到此功能的硬件构成都可使用，它们已为人熟悉，无需细交代。

所述传感器接入部可以接入传感器，包括：鼻气流、鼾声传感器，心电和/或胸呼吸传感器，腹呼吸传感器，体动、体位传感器，脑电传感器，眼动电传感器，肌电传感器，血氧、脉搏波传感器以及睡眠监护仪(睡眠PSG)等。其中鼻气流、鼾声和/或呼吸、体位、血氧等传感信号是基本的，这几种传感器中有市售产品的，对其结构将不再作描述。各种传感装置中使用的传感器依检测内容而定，其决定对病人的绑缚程度，表1、2列举其一部分。

                                                                      表1

序号	信号源	检测参数	分析参数	负荷	电极数量
						①	气囊式床垫	心冲击图、呼吸波、心率、呼吸率、体动	心律失常、心率变异性、睡眠结构、呼吸事件、	无	无
②	传感条床垫	体位、体温、体动		无	无
						③	压力脉搏波血压计	脉搏波，SaO2	逐拍动脉血压	低	1
④	无线发射盒	心率、呼吸、ECG、脉搏波、SaO2、EEG	心律失常、心率变异性、睡眠结构呼吸事件	低	4-7
						⑤	多参数床旁监护仪	心率、ECG、呼吸、体温、SaO2、无创血压、有创血压、呼末CO2	心律失常、心率变异性、ST段	由/高	6-10
⑥	多导睡眠监测	EEG、EOG、EMG、EOG、胸呼吸、腹呼吸、鼾声、无创血压、体温、SaO2、腿动	睡眠结构、呼吸事件、心律失常、心率变异性	高	17-20

                                                        表2

序号	设备名称	检测参数	控制参数
				1	呼吸机	气道压力	气道压力
2	氧气机	气体压力、氧气比例	气体压力、氧气比例
				3	治疗枕	鼾声、体位等	电源通断、参数设定

按监(检)测时病人负荷的电极多少区分为：

(I)无负荷模式

信号源采用表1中无负荷方式各类或其组合。

在病人身上无负荷(不粘贴传感器、无任何绑缚，全自然状态)的情况下，数字化病床可以检测出心冲击图、呼吸波、心率、呼吸率、体动、体位、体温等参数，提供基于床垫式传感器系统的无约束睡眠分析软件，可以分析出心律失常、心率变异性、睡眠结构、呼吸事件等参数指标。

(II)低负荷模式

信号源采用表1中低负荷方式或其组合，允许与无负荷模式同时使用。

在低负荷的情况下(病人身上连接数量不多的血氧指套和/或心电电极和/或脑电电极等传感器，此模式数字化病床可以通过无线传输方式和/或无充气袖带测量血压方式监测到心电图，脉搏波，血氧饱和度(SaO₂)，脑电等生理参数，可分析并得出心律失常、心率变异性、睡眠结构、呼吸事件、逐拍动脉血压等参数指标。该模式允许无负荷模式同时使用。

(III)中负荷和/或高负荷模式

中负荷和/或高负荷模式：信号源采用表1所示中负荷和/高负荷模式或其组合，允许无负荷模式和/或低负荷模式同时使用。

通过挂接生理信号检测设备，如多参数床旁监护仪，测量参数有心率、ECG、呼吸、体温、SaO₂、无创血压、有创血压和呼末CO₂等。挂接多导睡眠监测系统，检测参数有EEG、ECG、EMG、EEG、胸呼吸、腹呼吸、鼾声、无创血压、体温、SaO₂、腿动，分析参数有睡眠结构、呼吸事件、心律失常和心率变异性等。该模式允许无负荷模式和/或低负荷模式同时使用。

临床应用中，可对有特殊需要的病人采用中负荷和高负荷模式，配合低负荷、无负荷模式的同时使用，可加强对病人的监护作用。

实际上除了上述组合外，还可以根据需要增加检测仪、监测仪、治疗仪，如呼吸机、氧气机、治疗枕等仪器设备(见表2)，形成新的组合方式，本系统是一套开放的系统，不限定以上几种信号源。

本专利中所述的数字化病床可扩展外挂仪器的功能，如在本系统中挂接床旁监护仪可使该监护仪功能扩展，如可在任何一台床旁机上调用任何其他床旁机波形和信息；并具有扩展数据分析功能，即共享护士工作站分析软件的信息处理功能，增加信息存储容量。

组合式监护系统由于具有远距离调控、多功能组合和无干扰性长时间监测等优势，适合各种科室的多种诊断治疗要求，显示出了良好的发展前景。

DAMICS具有广泛适用性，将为临床医学开辟广阔的研究领域，为认识疾病、研究疾病、控制疾病提供有力的工具。便于建立各种生理指标的个体化评价标准，以提高疾病早期诊断的敏感性和准确性，提高早期判断病情变化的能力。便于建立各种生理指标在不同时间段的评价标准，为睡眠医学和时间生物学的研究发展提供有力的工具。在多学科、多专业中有广泛的实用价值，不仅适用于临床各科，也适用于野战方舱医院及宇航员、飞行员、驾驶员或运动员的医疗监督。

本系统在医疗卫生系统的推广应用，将革命性地改善医院的救治水平、管理水平和信息化水平。

Claims (10)

1、数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：包括多个产生传感信号的数字化病床、护士工作站、及总线式网络系统；所述各数字化病床的传感信号分别经由各病床的床旁盒，连同所述护士工作站一起经过系统总线连接在所述网络上；其中：护士工作站的构成包括中央联网板、工控计算机和附属的输入及输出设备；所述产生传感信号的数字化病床是带有基本生理参数检测传感器的病床；所述床旁盒由信号采集模块、数据编码模块、数据转换模块组成。

2、根据权利要求1所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：所述数字化病床带气囊式床垫或传感带床垫；所述气囊式床垫为一种床垫，沿其纵向多个不相通的区，各区四周边及底部限定，顶面向上开启，内设封闭流体囊(81)，充以规定压力的流体，设导孔(82)穿过所述流体囊和区壁通到区外，所述导孔经导管(83)连通微压/电量变换器(84)，被检测者躺在向上开启的面上，将各种生理活动造成的压力变化传递给所述流体囊，经所述变换器将相应的电量变化传送给专用计算机或所述护士工作站，供处理、存储及输出；所述传感带床垫为一种床垫，其面上粘贴布置有传感带，所述传感带是一种薄带，上设薄片触力传感元件和/或温度传感元件，其传感信号传送给专用计算机或所述护士工作站，供处理、存储及输出。

3、根据权利要求2所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：所述气囊式床垫每个区沿床的横向还分隔几个小区，各设置相应的气囊、导孔、导管、微压/电量变换器。

4、根据权利要求1至3中任一个所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：通过所述床旁盒接入所述总线的传感信号还可以来自挂接的监测仪、检测器和/或治疗仪器。

5、根据权利要求4所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：所述监测仪、检测器可以是床旁多参数监护仪、多导睡眠监测仪、血压计、血氧饱和度检测装置、心电或脑电HOLTER中的一种或几种；所述治疗仪器可以是治疗枕、呼吸机、输液泵中的一种或几种。

6、根据权利要求5所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：所述血压计可以是逐拍脉动血压监测的压力脉搏波血压计，该压力脉搏波血压计具有如下构成：

包括心电电极及压力型脉搏检测装置、心电放大器、A/D变换器及微处理器，其特征是：固定在肢体远端的压力型脉搏波检测装置，该装置由气囊、微压/电变换器和连接所述气囊和微压/电变换器的连接导管组成，气囊表面贴置于被测点皮肤表面，感受走行于被测点皮下的动脉脉搏；还包括：所述肢体远端的所述被测点部位放在升降高度测定器上，用以测定所述肢体远端被测点部位从心脏水平面抬升的高度；

微处理器根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号和上述心电信号计算所述肢体远端分别在心脏水平面h为零时的PWTT₁和抬高到h状态下的PWTT₂的差值ΔPWTT，和h为零时测定的血压值BP₁按下式计算回归系数及回归常数BP_c：

      回归系数|ΔBP|/|ΔPWTT|

      ＝[1-(1.06/13.6)G×h]×BP₁/ΔPWTT

      G为重力加速度，

      BP_c＝BP₁+(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT₁；

微处理器按BP＝BP_c-(|ΔBP|/|ΔPWTT|)×PWTT，根据上述压力型脉搏波检测装置输出信号中各拍的PWTT值计算该拍的血压值，以该值校正所述脉搏波检测装置输出脉搏波的基线血压值，校正后的脉搏波输出为血压对时间波形。

7、根据权利要求5所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：所述治疗枕具有如下构成：包括至少互不相通的左、右、顶、颈气囊；左右气囊对枕中央对称，且在枕侧边上下宽于中央侧；顶气囊在枕平面的上部，颈气囊在下部；各气囊设供气管及阀，借对气囊供气及放气摇动病人的头部。

8、根据权利要求1至3中任一个所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：在所述系统总线上还连接有医生工作站，该医生工作站的构成包括中央联网板、工控计算机和附属的输入及输出设备。

9、根据权利要求8所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：所述系统总线和医院信息总线连接，通过所述医院总线和医院HIS系统、医院PACS系统连接，实现全医院医务资源共享。

10、根据权利要求1至3中任一个所述的数字化全病区医学信息监测与控制系统，其特征是：在病人携带的传感装置上设置无线发射装置，发送信号；在所述床旁盒设置无线接收装置，接收信号，通过系统总线传送信号到所述护士工作站，或者，在护士工作站设置无线接收装置，直接接收信号。

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