本發明專利技術公開了一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，包括控制模塊，控制模塊包括通信單元、I/O單元、I2C單元、濾波單元、模糊PID求解單元、輸出單元、報警單元和時鐘單元。本發明專利技術增加了BIS反饋，可以根據每個病人不同的體質設置相適應的BIS值基準，并通過BIS反饋環對麻醉劑給藥量進行實時調整，克服了開環系統不可調節、精度低的缺點，確保麻醉過程的安全可靠，也更加人性化。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于麻醉靶控輸注泵控制
，涉及一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器。
技術介紹
麻醉技術在醫療行業被大量使用，用于緩解患者手術等治療過程中的痛感，便于治療過程順利進行。但是對于麻痹深度的控制一直是醫學界的一個難題，麻痹程度不夠或者過麻痹都會對患者造成嚴重的甚至是致命的影響。由于藥物在人體內有復雜的分布、代謝和效應過程，普通的注射泵不能實現穩定的藥物效應。為了克服這些缺點，國內外開始利用靶控輸注技術研發出更適合人體輸注的靶控輸注泵及其控制器，如文獻(I)瞿雪芬，靶控輸注泵及利用該輸注泵的計算機輔助輸注系統，中國專利申請號:200620061690.2 ; (2)吳琦，靶控注射泵，中國專利申請號:02253495.4 ; (3)薩蒂什.桑達爾，斯瓦米納坦.巴拉克里希南，伊凡 麥爾尼科，高精度輸注泵控制器，申請號:CN200880115087.X ;(4)施介一，謝鴻鳴，姚建輝，電子輸注泵及其控制方法，申請號:CN200910215189.5 ；(5)張興安，陳宇珂，舒芬太尼靜脈麻醉靶控輸注控制裝置，中國專利申請號:200720053151.9。文獻(I)采用副MCU模塊輔助監控主MCU模塊，以防主MCU模塊出錯，降低了臨床麻醉過程中由于控制系統內部故障引起的風險，提高了安全性，該控制系統為開環控制；文獻(2)實現了血藥濃度靶控、效應部位靶控，設置了注射器安裝到位檢測，擴大了可控速度范圍，具備與PC機進行數據交換和漢化液晶顯示功能，與文獻(I)同樣采用步進電機驅動注射泵的開環控制系統；文獻(3)采用閉環控制系統，使用彈簧、 旋轉馬達和線性馬達等驅動輸注泵，提供了輸注泵控制的多種可行控制方式；文獻(4)采用雙MCU芯片實時通訊提高了系統的可靠性，采用了冗余技術，配置了壓力傳感器、氣泡傳感器、磁控開關盒接觸檢測開關實時監測系統運行狀態，提高了輸注的線性平滑度，降低了液體脈沖度和噪聲，但是缺少對人體生命信號的采集和反饋；文獻(5)采用開環控制，通過控制舒芬太尼血藥濃度進而控制麻醉深度，根據患者性別、年齡、身高等信息實現自動恒速給藥。由于麻醉深度控制直接關系著病人的生命安全，必須在各個環節上保證控制性能的安全、穩定和可靠，在已有控制技術條件的基礎上將手術風險降到最低。上述控制器基本采用單片機組建的步進電機驅動的開環系統，雖然已經實現了對輸注泵的有效控制，但其控制精度、系統的穩定性和安全性都可以得到進一步提高。
技術實現思路
本專利技術解決的問題在于提供一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，使得麻醉過程處于全程可控狀態，降低麻醉風險。本專利技術是通過以下技術方案來實現:一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，包括:控制模塊，控制模塊包括通信單元、I/O單元、I2C單元、濾波單元、模糊PID求解單元、輸出單元、報警單元和時鐘單元；BIS設定模塊，與通信單元相連接，將根據BIS基準值發送給通信單元，通信單元再將其發送至模糊PID求解單元；功率放大器，與輸出單元相連接，將輸出單元輸出的電流信號放大后發送至無刷電機；電流傳感器監測功率放大器輸出的電流，并將電流信號發送至I2C單元，再經過濾波單元分別發送至模糊PID求解單元和報警單元；無刷電機，通過絲杠連接輸注泵，無刷電機被驅動后，其轉動轉換為絲杠的推移，向輸注泵提供推動力；編碼器監測無刷電機的轉動速度，并監測絲杠的前進距離，再將轉動速度信號和前進距離信號發送至I/O單元，經過濾波單元分別發送至模糊PID求解單元和報警單兀；腦電電極，檢測麻醉對象的實時BIS值發送至I/O單元，經過濾波單元發送至模糊PID求解單元；模糊PID求解單元根據實時BIS值、電流信號、轉動速度信號和前進距離信號進行模糊PID求解，得到占空比，再根據占空比生成相應的驅動無刷電機的電流信號，經輸出單元發送給功率放大器。所述當電流信號出現波動異常、無刷電機出現堵轉、絲杠的前進距離超出設定的極限值中的一種時，報警單元發出報警信號。所述的控制模塊還包括與顯示裝置相連接的LCD單元，將控制模塊所接收的各種信號在顯示裝置上進行相應的顯示；當報警單元發出報警信號時 ，還在顯示裝置上進行相應的顯示。所述的控制模塊還包括與存儲器相連接的數據讀寫單元，記錄控制模塊所接收的各種信號數據。所述的顯示或記錄的數據包括當前麻醉對象的生理特征、當前輸注泵的輸注速度和已輸注的麻醉劑量。所述的控制模塊還包括電源管理單元，電源管理單元管理交流電和備用電池的供電，并對備用電池的電量進行監測；當備用電池的電量低于設定值時還通過報警單元發出相應的報警信號。所述的控制模塊還與生命監護儀相連接，讀取生命監護儀所檢測到的數據。所述的控制模塊是基于FPGA控制芯片進行控制。所述的模糊PID求解單元以電流占空比的形式輸出電流信號，經輸出單元發送給功率放大器，再驅動無刷電機運動，對功率放大器輸出的電流、無刷電機的轉速和絲杠的前進距離進行調節。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益的技術效果:本專利技術提供的基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，增加了 BIS反饋，可以根據每個病人不同的體質設置相適應的BIS值基準，并通過BIS反饋環對麻醉劑給藥量進行實時調整，克服了開環系統不可調節、精度低的缺點，確保麻醉過程的安全可靠，也更加人性化；考慮到步進電機低速轉動時存在振動和噪聲等固有缺點，本專利技術采用無刷電機驅動輸注泵，震動小、噪音低，同時無刷電機穩定性好、可靠性高、運轉平滑，提高了輸注性倉泛;此外，除了增加BIS反饋外本專利技術通過三個控制環(電流環、速度環和位置環)來實時控制調節驅動壓力、電機轉速和麻醉注射量等參數。本專利技術在現有靶控麻醉輸注泵控制技術的基礎上顯著地提高了麻醉技術的安全性、系統的穩定性和控制精度。進一步，本專利技術提供的基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，采用基于FPGA的專用控制芯片實現對輸注系統的控制，克服了單片機性能不穩定、控制精度低的缺陷，從硬件上提高了麻醉控制的精度。本專利技術提供的基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，還具有良好的人機交互功能，通過LCD顯示器可以讀取輸注泵當前的工作狀態，亦可以通過外接矩陣鍵盤完成人機交互通信，同時也可以通過內存讀取出控制過程中的其他記錄信息；控制器由硬件電路執行程序，可靠性高，且基于FPGA的并行操作特性顯著提高了芯片的處理能力和運算速度；采用模糊PID控制提高了系統的控制精度，且使系統具有較好的魯棒性。附圖說明圖1為基于 BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制模塊構成示意圖。圖2為基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器的連接示意圖。圖3為基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器的控制流程示意圖。具體實施例方式下面結合具體的實施例對本專利技術做進一步的詳細說明，所述是對本專利技術的解釋而不是限定。一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，其特征在于，包括:控制模塊，控制模塊包括通信單元、I/O單元、I2C單元、濾波單元、模糊PID求解單元、輸出單元、報警單元和時鐘單元；BIS設定模塊，與通信單元相連接，將根據BIS基準值發送給通信單元，通信單元再將其發送至模糊PID求解單元；功率放大器，與輸出單元相連接，將輸出單元輸出的電流信號放大后發送至無刷電機；電流傳感器監測功率放大器輸出的電流，并將電流信號發送至I2C單元本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，其特征在于，包括：控制模塊，控制模塊包括通信單元、I/O單元、I2C單元、濾波單元、模糊PID求解單元、輸出單元、報警單元和時鐘單元；BIS設定模塊，與通信單元相連接，將根據BIS基準值發送給通信單元，通信單元再將其發送至模糊PID求解單元；功率放大器，與輸出單元相連接，將輸出單元輸出的電流信號放大后發送至無刷電機；電流傳感器監測功率放大器輸出的電流，并將電流信號發送至I2C單元，再經過濾波單元分別發送至模糊PID求解單元和報警單元；無刷電機，通過絲杠連接輸注泵，無刷電機被驅動后，其轉動轉換為絲杠的推移，向輸注泵提供推動力；編碼器監測無刷電機的轉動速度，并監測絲杠的前進距離，再將轉動速度信號和前進距離信號發送至I/O單元，經過濾波單元分別發送至模糊PID求解單元和報警單元；腦電電極，檢測麻醉對象的實時BIS值發送至I/O單元，經過濾波單元發送至模糊PID求解單元；模糊PID求解單元根據實時BIS值、電流信號、轉動速度信號和前進距離信號進行模糊PID求解，得到占空比，再根據占空比生成相應的驅動無刷電機的電流信號，經輸出單元發送給功率放大器。
【技術特征摘要】
1.一種基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，其特征在于，包括: 控制模塊，控制模塊包括通信單元、I/o單元、I2C單元、濾波單元、模糊PID求解單元、輸出單元、報警單元和時鐘單元； BIS設定模塊，與通信單元相連接，將根據BIS基準值發送給通信單元，通信單元再將其發送至模糊PID求解單元； 功率放大器,與輸出單元相連接，將輸出單元輸出的電流信號放大后發送至無刷電機；電流傳感器監測功率放大器輸出的電流，并將電流信號發送至I2C單元，再經過濾波單元分別發送至模糊PID求解單元和報警單元； 無刷電機，通過絲杠連接輸注泵，無刷電機被驅動后，其轉動轉換為絲杠的推移，向輸注泵提供推動力；編碼器監測無刷電機的轉動速度，并監測絲杠的前進距離，再將轉動速度信號和前進距離信號發送至I/O單元，經過濾波單元分別發送至模糊PID求解單元和報警單元； 腦電電極，檢測麻醉對象的實時BIS值發送至I/O單元，經過濾波單元發送至模糊PID求解單元； 模糊PID求解單元根據實時BIS值、電流信號、轉動速度信號和前進距離信號進行模糊PID求解，得到占空比，再根據占空比生成相應的驅動無刷電機的電流信號，經輸出單元發送給功率放大器。2.如權利要求1所述的基于BIS反饋的麻醉靶控輸注泵控制器，其特征在于，當電流信號出現波動異常、無刷電機出現堵轉、絲杠的前進距離超出設定的極限值中的一種時，報警單元發出報警信號。3.如權利要求1所述的基于BIS反饋的麻醉靶...
【專利技術屬性】
技術研發人員：柯芬蓉，董可，張珂通，
申請(專利權)人：陜西君天行機電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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