專利名稱：危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療設(shè)備，特別涉及一種應(yīng)用于ICU(Intensive Care Unit， 重癥監(jiān)護病房)和手術(shù)室的、危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)及其控制方 法。
背景技術(shù)：
ICU的危重癥患者通常病情危重，生理狀態(tài)紊亂，甚至有嚴重的多器官損害， 患者病情復雜多變，這種病人生理參數(shù)監(jiān)護已為常規(guī)的醫(yī)療措施；另外，ICU的 患者100%需要液體治，大多數(shù)是多種藥物和多通路同時給藥治療，且需要根據(jù) 病情變化隨時調(diào)整給藥方案，使用多個常規(guī)的輸液泵和注射泵給藥，這些泵是 各自獨立的，醫(yī)護人員操作起來十分不方便，且難以滿足危重病人治療的需要。 手術(shù)室的麻醉病人也需要多通路給藥，靜脈麻醉劑、鎮(zhèn)痛劑以及維持生命狀態(tài) 穩(wěn)定的用藥等等。
KU的患者液體治療作為重要的治療手段之一，也對輸液治療質(zhì)量要求很高。 目前都普遍使用輸液泵和注射泵，ICU醫(yī)護人員經(jīng)常對藥物輸注的監(jiān)視和調(diào)整， 人工的操作有時難以很好地將危重病人的生理狀態(tài)控制在目標范圍之內(nèi)，影響 治療效果，且醫(yī)護人員工作十分繁重。自Sh印pard以來，各種計算機閉環(huán)控制 自動給藥算法不斷出現(xiàn)，取得了比依靠手工調(diào)節(jié)的給藥方案更好的效果。計算 機閉環(huán)控制自動給藥可以在更好地穩(wěn)定病人生理狀態(tài)的同時，顯著地降低藥物 使用總劑量。
靜脈輸液是一種最常用的臨床治療方法，市場中雖然有較多輸液泵、注射 泵和多參數(shù)監(jiān)護儀，也有許多無線網(wǎng)絡(luò)化的危重病監(jiān)護系統(tǒng)，還有少量網(wǎng)絡(luò)化 的輸液控制系統(tǒng)，但是這兩個系統(tǒng)是相互獨立的。靜脈輸液和危重監(jiān)護作為ICU、 手術(shù)室最為廣泛應(yīng)用的診療手段，對其進行綜合控制和管理是臨床工作的內(nèi)在 需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有輸液治療與生理監(jiān)護相分離，進而不能實現(xiàn)危重病人輸液
治療過程的實時閉環(huán)控制的缺點，提出一種適用于icu、手術(shù)室的危重監(jiān)護及輸 液控制診療一體化系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明的目的是實現(xiàn)icu和手術(shù)病人的
生理狀態(tài)的實時檢測及根據(jù)生理參數(shù)的變化實時調(diào)整輸液設(shè)備的速度、輸注總
量等，達到輸液過程的閉環(huán)控制(也可實現(xiàn)開環(huán)控制)；基于藥物的藥代動力學
和藥效動力學模型，制定藥物劑量的給定方式，從而使輸液治療更加有效，實
現(xiàn)個體化給藥的方案。減少醫(yī)療事故，提高醫(yī)護人員的工作效率，提高ICU的
診療水平。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)，其包括輸液設(shè)備(輸液設(shè)備包括輸液泵和注射泵)、監(jiān)護輸液基站， 中央監(jiān)控服務(wù)器及醫(yī)護PDA。輸液設(shè)備通過無線或有線的通訊方式與監(jiān)護輸液基 站相連，接收監(jiān)護輸液基站的控制實施給病人的輸液治療，并發(fā)回輸液設(shè)備的 狀態(tài)信息。監(jiān)護輸液基站具有病人生理參數(shù)監(jiān)測和一個或多個輸液設(shè)備的輸液 控制功能，輸液控制可由醫(yī)護人員根據(jù)病人、藥物和治療處方的信息形成輸液 方案，通過無線或有線的方式實現(xiàn)對輸液設(shè)備的開環(huán)控制，也可在輸液執(zhí)行過 程中通過監(jiān)測及分析病人的生理參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的反饋算法實時調(diào)整輸液參數(shù)， 通過無線或有線的方式實現(xiàn)對輸液設(shè)備的閉環(huán)控制，對病人進行開環(huán)或閉環(huán)控 制方式的輸液治療。中央監(jiān)控服務(wù)器通過無線和有線的方式連接多個監(jiān)護輸液 基站集中監(jiān)控它們的運行狀態(tài)，中央監(jiān)控服務(wù)器也與醫(yī)院信息系統(tǒng)相連，與醫(yī)
院信息系統(tǒng)連成一體。醫(yī)護PDA通過無線方式與監(jiān)護輸液基站和/或中央監(jiān)護服 務(wù)器連接，可以了解輸液狀況和管理輸液過程。系統(tǒng)各個組件間通過有線網(wǎng)絡(luò) 或無線網(wǎng)絡(luò)方式組成一個系統(tǒng)。
所述監(jiān)護輸液基站包括如下模塊
用戶界面模塊用于提供給用戶輸入并完成相應(yīng)的人機交互功能，顯示輸 液過程中該監(jiān)護輸液基站控制的輸液設(shè)備的信息及病人的主要生理參數(shù)監(jiān)護信 息；根據(jù)病人、藥物和治療處方的信息輸入輸液參數(shù)并形成輸液方案。
生理監(jiān)護模塊包括生理監(jiān)護檢測模塊及生理監(jiān)護管理模塊，用于監(jiān)測病 人的心電、血氧飽和度、體溫、無創(chuàng)血壓、呼吸等生理參數(shù)的實時監(jiān)護信息， 分析和保存監(jiān)護信息，為用戶界面模塊的生理參數(shù)的顯示和閉環(huán)控制模塊的輸 液閉環(huán)控制提供信息；生理監(jiān)護檢測模塊由生理參數(shù)傳感器、信號調(diào)理電路、 AD轉(zhuǎn)換、單片機以及通訊子模塊組成，用于檢測生理信息；生理監(jiān)管理測模塊 完成生理參數(shù)的分析和保存功能；
輸液管理模塊用于管理及控制輸液設(shè)備，把輸液方案轉(zhuǎn)換為輸液控制指 令，或接受閉環(huán)控制模塊的輸液控制指令，并將輸液控制指令按每一定時間間 隔通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送到指定的輸液設(shè)備；
閉環(huán)控制模塊通過接收測量病人的生理參數(shù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)反饋算法輸出 輸液指令，并將控制指令發(fā)送至輸液輸液管理模塊；該閉環(huán)控制模塊包括數(shù)據(jù) 提取子模塊、反饋算法子模塊及控制于模塊，數(shù)據(jù)提取子模塊從生理監(jiān)護模塊 中提取病人的血壓數(shù)據(jù)作為輸入，供反饋算法子模塊使用，反饋算法子模塊根 據(jù)相應(yīng)的閉環(huán)控制算法分別對所需的生理參數(shù)進行分析，作出判斷，反饋算法 子模塊得出的結(jié)果發(fā)送給控制子模塊，控制子模塊根據(jù)反饋算法的結(jié)果決定對 哪一個輸液設(shè)備進行調(diào)整，以及調(diào)整的幅度，形成輸液控制指令并發(fā)送到輸液 管理模塊，實施輸液的閉環(huán)控制。
報警模塊對在輸液過程中病人的生理參數(shù)信息及輸液設(shè)備的信息進行監(jiān) 控，當生理參數(shù)超出正常范圍，或者輸液設(shè)備運行出現(xiàn)異常時，及時將報警信 息顯示在用戶界面，同時將報警信息保存至監(jiān)護輸液基站本地數(shù)據(jù)庫。
信息管理模塊用于管理病人基本信息，藥物基本信息；
網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)護輸液基 站之間、監(jiān)護輸液基站和輸液設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸；通過無線的方式實現(xiàn)監(jiān)護輸液基站和醫(yī)護PDA之間的數(shù)據(jù)傳輸。
所述中央監(jiān)控服務(wù)器包括如下模塊
用戶界面模塊用于提供給用戶輸入并完成相應(yīng)的人機交互功能，集中顯 示各個監(jiān)護輸液基站的主要信息，也可以顯示某一監(jiān)護輸液基站的病人和各個 輸液設(shè)備的主要生理參數(shù)和輸液信息；可以對其管理的監(jiān)護輸液基站，根據(jù)病 人、藥物和治療處方的信息輸入輸液參數(shù)并形成輸液方案。
監(jiān)護輸液基站管理模塊遠程集中控制多個監(jiān)護輸液基站的工作，處理各 監(jiān)護輸液基站的在線輸液設(shè)備的輸液數(shù)據(jù)、報警信息和病人監(jiān)護信息，對各監(jiān) 護輸液基站的工作情況進行監(jiān)控；
信息管理模塊用于管理病人基本信息，藥物基本信息，員工基本信息， 床位使用狀況或病人住院信息；
網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)護輸液基 站之間、中央監(jiān)控服務(wù)器和醫(yī)院信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；通過無線的方式實 現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和醫(yī)護PDA之間的數(shù)據(jù)傳輸。
所述輸液設(shè)備包括輸液泵及注射泵
該注射泵包括單片機模塊、人機交互模塊、步進電機模塊、推注機械模塊、 傳感器模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和電源管理模塊。
單片機為注射泵的核心控制部分，經(jīng)通信模塊接收監(jiān)護輸液基站給定的控 制指令，控制步進電機的運行，從而帶動推注機械模塊，推動注射器，從而實 現(xiàn)注射操作；同時單片機將采集的注射泵狀態(tài)信息，經(jīng)通信模塊傳送至監(jiān)護輸 液基站，實現(xiàn)監(jiān)護輸液基站對注射泵的實時監(jiān)測與控制。
該輸液泵包括單片機模塊、人機交互模塊、步進電機模塊、指狀蠕動機械 模塊、傳感器模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和電源管理模塊。
輸液泵的步進電機帶動指狀蠕動機械模塊的指狀蠕動片擠壓輸液管從而實 現(xiàn)輸液操作，輸液泵的傳感器模塊由步進電機轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器和超聲 傳感器組成，壓力傳感器和超聲傳感器用于檢測輸液過程中的氣泡和堵塞。
網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)監(jiān)護輸液基站和輸液設(shè)備之間 的數(shù)據(jù)傳輸
所述醫(yī)護PDA:
醫(yī)護PDA通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問監(jiān)護輸液基站和/或中央監(jiān)控服務(wù)器，顯示任一 監(jiān)護輸液基站的狀況，接受報警信息并響鈴或/和振動，調(diào)節(jié)執(zhí)行輸液設(shè)備的控 制參數(shù)。
所述的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)采用有線、無線兼容的組網(wǎng)方式，系統(tǒng)的各組件間可通過有線或無 線的方式通信。中央監(jiān)控服務(wù)器與監(jiān)護輸液基站之間、監(jiān)護輸液基站與輸液設(shè) 備之間均組成主從方式的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)。醫(yī)護PDA可通過無線的方式與監(jiān)護輸液
基站或中央服務(wù)器進行通訊。有線方式為監(jiān)護輸液基站通過總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通
訊設(shè)備與多個輸液設(shè)備組成主從式的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)；中央監(jiān)控服務(wù)器與監(jiān)護輸 液基站之間采用。無線方式可以采用紅外、藍牙、Wi-Fi，無線射頻技術(shù)，Zigbee 技術(shù)，超寬帶(UWB)技術(shù)等等組成無線局域網(wǎng)，只要能夠在病房內(nèi)實現(xiàn)注射泵
7與監(jiān)護輸液基站的無線通信功能的技術(shù)均可采用。
該系統(tǒng)監(jiān)護輸液基站還通過無線和有線方式拓展到ICU或手術(shù)室的其他治 療儀器，如呼吸機、麻醉機等等。
一種危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
A、 醫(yī)護人員在中央監(jiān)控服務(wù)器輸入病人、藥物和治療處方的信息形成輸液 方案，并保存在中央監(jiān)控服務(wù)器本地數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送給監(jiān)護 輸液基站；也可以在監(jiān)護輸液基站端輸入輸液方案，保存在監(jiān)護輸液基站的本 地數(shù)據(jù)庫中。
B、 監(jiān)護輸液基站根據(jù)病人當前的輸液方案選擇合適的輸液設(shè)備，并把輸液
方案轉(zhuǎn)化成輸液控制指令，并通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送每一定時間間隔到相應(yīng)的
輸液設(shè)備，從而開始執(zhí)行輸液方案；
C、 輸液設(shè)備接收輸液控制指令，通過單片機轉(zhuǎn)化為輸液設(shè)備的控制信號， 機械模塊執(zhí)行相應(yīng)的輸液操作；
D、 監(jiān)護輸液基站端的生理監(jiān)護模塊檢測病人的的生理信號，作為閉環(huán)控制 模塊的輸入，閉環(huán)控制模塊根據(jù)相應(yīng)的閉環(huán)控制算法分別對所需的生理參數(shù)進 行分析，作出判斷，分析結(jié)果傳送給輸液管理模塊，對相應(yīng)的輸液設(shè)備進行調(diào) 整,從而實現(xiàn)輸液過程的閉環(huán)反饋控制。
E、 同時輸液設(shè)備把當前的輸液狀態(tài)信息通過通信模塊按每一定時間間隔反 饋給監(jiān)護輸液基站，并通過監(jiān)護輸液基站的用戶界面模塊實時顯示出來并記錄 到監(jiān)護輸液基站的本地數(shù)據(jù)庫。
所述的系統(tǒng)的報警功能，當生理參數(shù)超出設(shè)定范圍出現(xiàn)異常時，或輸液設(shè) 備運行出現(xiàn)異常，首先相關(guān)的輸液設(shè)備停止輸液操作，并發(fā)出報警；輸液設(shè)備 的異常報警信息通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊發(fā)送到監(jiān)護輸液基站，在監(jiān)護輸液基站端也 發(fā)出輸液報警信號，并對報警信息進行記錄，解決異常后，繼續(xù)進行輸液操作。


圖l本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成示意圖； 圖2本發(fā)明閉環(huán)反饋控制的原理示意圖； 圖3中央監(jiān)控服務(wù)器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4監(jiān)護輸液基站的模塊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5無線注射泵的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6無線輸液泵的結(jié)構(gòu)示意圖7本發(fā)明的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)的控制方法示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供了一種危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)， 其包括通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時閉環(huán)反饋的輸液設(shè)備、監(jiān)護輸液基站及中 央監(jiān)控服務(wù)器，輸液設(shè)備通過無線或有線的通訊方式與監(jiān)護輸液基站相連，接 收監(jiān)護輸液基站的控制實施給病人的輸液治療，并發(fā)回輸液設(shè)備的狀態(tài)信息。 監(jiān)護輸液基站具有病人生理參數(shù)監(jiān)測和一個或多個輸液設(shè)備的輸液控制功能， 輸液控制可由醫(yī)護人員根據(jù)病人、藥物和治療處方的信息形成輸液方案，通過
8無線或有線的方式實現(xiàn)對輸液設(shè)備的開環(huán)控制，也可在輸液執(zhí)行過程中通過監(jiān) 測及分析病人的生理參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的反饋算法實時調(diào)整輸液參數(shù)，通過無線 或有線的方式實現(xiàn)對輸液設(shè)備的閉環(huán)控制，對病人進行開環(huán)或閉環(huán)控制方式的 輸液治療，。中央監(jiān)控服務(wù)器通過無線和有線的方式連接多個監(jiān)護輸液基站集中 監(jiān)控它們的運行狀態(tài)，中央監(jiān)控服務(wù)器也與醫(yī)院信息系統(tǒng)相連，與醫(yī)院信息系 統(tǒng)連成一體。醫(yī)護PDA通過無線方式與監(jiān)護輸液基站和/或中央監(jiān)護服務(wù)器連接， 可以了解輸液狀況和管理輸液過程。系統(tǒng)各個組件間通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò) 方式組成一個系統(tǒng)。該系統(tǒng)將治療手段(靜脈輸液)及其效果(生理參數(shù)監(jiān)測) 有機地結(jié)合在一個系統(tǒng)內(nèi)。
本系統(tǒng)以監(jiān)護輸液基站為中心，將多個輸液設(shè)備整合起來，對病人進行治 療。 一個監(jiān)護輸液基站和其控制的多個輸液設(shè)備組成一個監(jiān)護輸液治療單位為
一個病人服務(wù)。監(jiān)護輸液基站硬件結(jié)構(gòu)以PC機或工控機為主體，基于Windows 的操作系統(tǒng)，輔之以各種嵌入式的軟硬件實現(xiàn)如無線龍的ZigBee通訊模塊、 鑫順TouchKit SX-104-W4R-F的觸摸屏、NetGear的無線網(wǎng)卡和飛梭旋鈕等。 Zigbee通訊模塊提供監(jiān)護輸液基站和無線輸液設(shè)備之間通訊硬件平臺；觸摸屏 和飛梭旋鈕為系統(tǒng)提供方便快捷的交互接口。中央監(jiān)控服務(wù)器可對數(shù)個監(jiān)護輸 液治療單元的信息進行綜合管理。中央監(jiān)控服務(wù)器還可與醫(yī)院信息系統(tǒng)連接， 共享醫(yī)院信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫信息。醫(yī)護人員可以在床邊監(jiān)護輸液基站上，遠程 訪問中央監(jiān)控服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，核對輸液治療的病人、藥物和相關(guān)信息。 中央監(jiān)控服務(wù)器以雙核服務(wù)器為硬件，配以802. lib無線網(wǎng)卡以實現(xiàn)與整個監(jiān) 護輸液基站和醫(yī)護PDA的通訊。監(jiān)控服務(wù)器的軟件基于Windows的操作系統(tǒng)， 使用WEB技術(shù)開發(fā)。 如圖3所示，所述監(jiān)護輸液基站包括如下模塊
用戶界面模塊用于提供給用戶輸入并完成相應(yīng)的人機交互功能，顯示輸 液過程中該監(jiān)護輸液基站控制的輸液設(shè)備的信息，使用波形回放功能回放病人 生理參數(shù)的波形；數(shù)字方式顯示生理參數(shù)；根據(jù)病人、藥物和治療處方的信息 輸入輸液參數(shù)并形成輸液方案。
權(quán)限管理模塊控制合法用戶在系統(tǒng)屮的使用范圍。系統(tǒng)中的使用者分為 不同角色，每種角色有不同的系統(tǒng)使用范圍，比如說某個用戶的角色為管理員， 他可以査看系統(tǒng)中比較核心的模塊，比如信息管理模塊和權(quán)限管理模塊等，并 對這些模塊進行某些操作；若某個用戶的角色為一般用戶，那么他就只能對病 人的信息進行查詢或修改，但不能進行刪除操作，采用這種限制用戶使用范圍 的方式，限制一些低權(quán)限用戶對系統(tǒng)核心部分產(chǎn)生誤操作，從而降低一些不必 要的風險。
生理監(jiān)護模塊包括生理監(jiān)護檢測模塊和生理監(jiān)護管理模塊，用于監(jiān)測病 人的生理參數(shù)，分析和保存監(jiān)護信息實現(xiàn)監(jiān)護數(shù)據(jù)的分析功能。生理監(jiān)護檢測 模塊由生理參數(shù)傳感器、信號調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換、單片機以及通訊子模塊組成。 檢測病人的心電、呼吸、體溫、血氧飽和度、無創(chuàng)血壓、脈率等生理參數(shù)；生 理監(jiān)護管理模塊把采集到的病人生理參數(shù)數(shù)據(jù)等全部保留在監(jiān)護數(shù)據(jù)文件中，并對數(shù)據(jù)進行自定義的趨勢分析，為用戶界面模塊的生理參數(shù)的顯示和閉環(huán)控 制模塊的輸液閉環(huán)控制提供信息；
輸液管理模塊用于管理及控制輸液設(shè)備，執(zhí)行輸液方案，把輸液方案轉(zhuǎn) 換為輸液控制指令，或接受閉環(huán)控制模塊的輸液控制指令，并將輸液控制指令 按每一定時間間隔通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送到指定的輸液設(shè)備；藥物基本信息的 管理；通過無線網(wǎng)絡(luò)把輸液計劃的執(zhí)行指令傳送到所連接的各輸液設(shè)備并接收、 顯示和保存輸液設(shè)備反饋的實時信息，如輸液速度等。
閉環(huán)控制模塊根據(jù)一預設(shè)算法，如基^主命#^"^^氛吝/《虔##"茲、基于 藥效動力學、藥代動力學模型等算法實現(xiàn)輸液過程的閉環(huán)反饋控制，控制的輸 入是病人測量的各生理參數(shù)的數(shù)據(jù)，控制的輸出是輸液的調(diào)節(jié)指令；該/-厚麥 煮/^"炎包括數(shù)據(jù)提取子模塊、反饋算法子模塊及控制子模塊，數(shù)據(jù)提取子模塊 從生理監(jiān)護模塊中提取病人的血壓等數(shù)據(jù)作為輸入，供整個閉環(huán)反饋模塊中的 算法使用，反饋算法子模塊按照選定的算法分別對所需的生理參數(shù)進行分析， 作出判斷，反饋算法子模塊得出的結(jié)果發(fā)送給控制模塊，控制子模塊根據(jù)反饋 算法的結(jié)果決定對哪一個輸液設(shè)備進行調(diào)整，以及調(diào)整的幅度，然后發(fā)送控制 命令到指定的輸液設(shè)備實施輸液的閉環(huán)控制，達到診療一體化和個體化治療的 目的。
報警模塊報警方案設(shè)計，可對不同病人不同病情時設(shè)計相應(yīng)的報警方案； 對在輸液過程中病人的生理參數(shù)信息及輸液設(shè)備的信息進行監(jiān)控，當生理參數(shù) 超出正常范圍，或者輸液設(shè)備運行出現(xiàn)異常時，及時將報警信息顯示在用戶界 面，同時將報警信息保存至監(jiān)護輸液基站本地數(shù)據(jù)庫。獲取系統(tǒng)各組件的報警 信息，并及時將報警信息顯示在監(jiān)控終端，同時將報警數(shù)據(jù)保存入庫。
信息管理模塊用于管理病人基本信息，藥物基本信息，醫(yī)護人員信息， 系統(tǒng)對于每次操作該系統(tǒng)的用戶進行權(quán)限操作及信息記錄；
網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)護輸液基 站之間、監(jiān)護輸液基站和輸液設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸；通過無線的方式實現(xiàn)監(jiān)護 輸液基站和醫(yī)護PDA之間的數(shù)據(jù)傳輸。
如圖4所示，所述中央監(jiān)控服務(wù)器包括如下模塊
用戶界面模塊用于提供給用戶輸入并完成相應(yīng)的人機交互功能，集中顯 示各個監(jiān)護輸液基站的主要信息，也可以顯示某一監(jiān)護輸液基站的病人和各個 輸液設(shè)備的主要生理參數(shù)和輸液信息；可以對其管理的監(jiān)護輸液基站，根據(jù)病 人、藥物和治療處方的信息輸入輸液參數(shù)并形成輸液方案。
監(jiān)護輸液基站管理模塊遠程集中控制多個監(jiān)護輸液基站的工作，處理各 監(jiān)護輸液基站的在線輸液設(shè)備的輸液數(shù)據(jù)、報警信息和病人監(jiān)護信息，對各監(jiān) 護輸液基站的工作情況進行監(jiān)控；
信息管理模塊用于管理病人基本信息，藥物基本信息，員工基本信息， 床位使用狀況或病人住院信息；如病人信息管理模塊和藥物信息管理模塊，用 于管理病人基本信息，藥物基本信息，員工基本信息，床位使用狀況或病人住 院信息，在滿足系統(tǒng)應(yīng)用的前提下，為連接醫(yī)院信息系統(tǒng)的門診子系統(tǒng)、藥房 子系統(tǒng)、員工管理子系統(tǒng)和病房管理子系統(tǒng)提供接口；
10網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)護輸液基 站之間、中央監(jiān)控服務(wù)器和醫(yī)院信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；通過無線的方式實 現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和醫(yī)護PDA之間的數(shù)據(jù)傳輸。
所述輸液設(shè)備包括注射泵及輸液泵，如圖5所示，該注射泵包括單片機模
塊、人機交互模塊、步進電機、推注機械模塊、傳感器模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊和
電源管理模塊。
單片機模塊為注射泵的核心控制部分，經(jīng)通信模塊接收監(jiān)護輸液基站給定 的控制指令，根據(jù)控制指令控制步進電機的運行，從而帶動機械傳動模塊推動
注射器；將采集的自身狀態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)通信模塊傳送至監(jiān)護輸液基站，實現(xiàn)監(jiān)護輸 液基站對注射泵的實時控制與監(jiān)測。人機交互模塊通過顯示屏顯示設(shè)備的工作 狀態(tài)信息和病人的基本生理信息，通過按鍵調(diào)節(jié)輸液泵的工作參數(shù)。步進電機 模塊包括步進電機及其驅(qū)動集成電路芯片，驅(qū)動集成電路芯片內(nèi)部集成有驅(qū)動 電路、脈沖分配器、續(xù)流二極管和過熱保護電路，集驅(qū)動和保護于一體。推注 機械模塊由變速齒輪組、絲桿和注射器推板組成，注射器推板與絲桿的螺紋咬 合。步進電機推動變速齒輪轉(zhuǎn)動，變速齒輪帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而使得注射器推 板移動。傳感器模塊由步進電機轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器、注射器位置傳感器 和注射器尺寸傳感器組成，用于感應(yīng)注射泵運行時歩進電機的轉(zhuǎn)速，輸液管道 的壓力，注射器的位置和尺寸。電源管理模塊通過電源線為單片機模塊、人機 交互模塊、步進電機及其驅(qū)動模塊、傳感器模塊和通信模塊供電。通信模塊
注射泵可通過有線或無線的方式與監(jiān)護輸液基站進行通訊。監(jiān)護輸液基站與輸
液設(shè)備之間通訊的有線方式有監(jiān)護輸液基站通過RS485總線與多個輸液設(shè)備 進行通訊，也可以采用其他總線如CAN總線等控制方式。無線通信模塊還可以 采用藍牙通信技術(shù)，Wi-Fi無線局域網(wǎng)技術(shù)，無線射頻技術(shù)，Zigbee技術(shù)，超 寬帶(UWB)技術(shù)等等，只要能夠在ICU病房內(nèi)實現(xiàn)注射泵與監(jiān)護輸液基站的無 線通信功能的技術(shù)均可采用。
如圖6所示，輸液泵的基本結(jié)構(gòu)與注射泵相似，不同的是輸液泵的推注機 械模塊通過步進電機帶動指狀蠕動片擠壓輸液管從而實現(xiàn)對病人的輸液，輸液 泵的傳感器系統(tǒng)由步進電機轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器和超聲傳感器組成，壓力 傳感器和超聲傳感器用于檢測輸液過程中的氣泡和堵塞。
該系統(tǒng)還包括醫(yī)護PDA, PDA通過無線網(wǎng)訪問監(jiān)護輸液基站和中央監(jiān)控服務(wù) 器，顯示任一監(jiān)護輸液基站的狀況，接受報警信息并響鈴或/和振動，調(diào)節(jié)執(zhí)行 輸液設(shè)備的控制參數(shù)。
作為移動醫(yī)療設(shè)備，系統(tǒng)采用無線通訊方式。其中，中央監(jiān)控服務(wù)器、監(jiān) 護輸液基站和醫(yī)護PDA之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對固定，存在大量的數(shù)據(jù)交互，而且 有時需要訪問醫(yī)院原有的有線局域網(wǎng)。802. lib是IEEE制定并廣泛應(yīng)用的全球 通用的無線局域網(wǎng)絡(luò)(WLAN)標準，具有有線局域網(wǎng)絡(luò)(LAN) —樣的安全性、 可管理性及可伸縮性，能夠很好地與有線局域網(wǎng)兼容，而且也具有較高的傳輸 速度(最高傳輸速度為11Mbps)。因此，中央監(jiān)控服務(wù)器、監(jiān)護輸液基站和醫(yī)護 PDA之間采用802. lib通訊協(xié)議組成無線局域網(wǎng)絡(luò)。
如圖7所示， 一種危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟
A、 醫(yī)護人員通過鑒權(quán)后在中央監(jiān)控服務(wù)器輸入病人、藥物和治療處方的信 息形成輸液方案，并保存在中央監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送 給監(jiān)護輸液基站；也可以在監(jiān)護輸液基站端輸入輸液方案，保存在監(jiān)護輸液基 站的本地數(shù)據(jù)庫中。
B、 監(jiān)護輸液基站根據(jù)病人當前的輸液方案選擇合適的輸液設(shè)備，監(jiān)護輸液
基站把輸液方案轉(zhuǎn)化成輸液控制命令，并通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送到輸液機構(gòu)，
從而開始執(zhí)行輸液方案；
C、 輸液設(shè)備接收輸液控制指令，通過單片機轉(zhuǎn)化為輸液設(shè)備的控制信號， 機械模塊執(zhí)行相應(yīng)的輸液操作；
D、 監(jiān)護輸液基站端的生理監(jiān)護模塊檢測病人的的生理信號，并轉(zhuǎn)換為電信 號，通過信號預處理裝置對電信號進行放大、濾波、隔離等預處理。然后再將 信號傳送到通訊模塊，由通訊模塊負責把監(jiān)護信息發(fā)送到監(jiān)護輸液基站的生理 監(jiān)護模塊。監(jiān)護輸液基站的生理監(jiān)護模塊把檢測到的病人的生理參數(shù)數(shù)據(jù)以數(shù) 據(jù)包的形式發(fā)送到輸液監(jiān)護基站的生理監(jiān)護管理模塊。
E、 監(jiān)護輸液基站對接收到的監(jiān)護數(shù)據(jù)解包，病人的的生理參數(shù)數(shù)據(jù)包作為 閉環(huán)控制模塊的輸入，閉環(huán)控制模塊根據(jù)相應(yīng)的閉環(huán)控制算法分別對所需的生 理參數(shù)進行分析，作出判斷，分析結(jié)果傳送給輸液管理模塊，對相應(yīng)的輸液設(shè) 備進行調(diào)整，從而實現(xiàn)輸液過程的閉環(huán)反饋控制。
F、 在監(jiān)護輸液基站上，醫(yī)護人員可以根據(jù)病人的生理狀況，對輸液設(shè)備的 輸注速度進行調(diào)整，把這些控制信息封裝成控制數(shù)據(jù)包，并傳輸?shù)叫枰{(diào)整的 輸液設(shè)備端。
G、 同時輸液設(shè)備把當前的輸液狀態(tài)信息通過通信模塊按每一定時間間隔反 饋給監(jiān)護輸液基站，并通過監(jiān)護輸液基站的用戶界面模塊實時顯示出來并記錄 到監(jiān)護輸液基站的本地數(shù)據(jù)庫。
H、 當輸液設(shè)備出現(xiàn)異常，首先輸液設(shè)備停止輸液操作，并發(fā)出輸液報警， 然后通過通信模塊把輸液異常報警信息發(fā)送到監(jiān)護輸液基站，在監(jiān)護輸液基站 端也發(fā)出輸液報警信號，并對報警信息進行記錄，解決異常后，繼續(xù)進行輸液 操作。
I、 輸液設(shè)備端對收到的控制數(shù)據(jù)包解包，通過控制指令調(diào)整輸液設(shè)備的輸 注速度。
J、監(jiān)護輸液基站端的輸液數(shù)據(jù)包和監(jiān)護信息數(shù)據(jù)包按照一定的時間間隔發(fā) 送到中央監(jiān)控服務(wù)器端。
K、醫(yī)護人員在醫(yī)院范圍內(nèi)，可以通過PDA與正執(zhí)行輸液方案的監(jiān)護輸液基 站進行通訊，査詢病人的生理狀態(tài)參數(shù)和輸液狀態(tài)數(shù)據(jù)，并可通過PDA遠程對 輸液參數(shù)進行調(diào)整。
本發(fā)明中所有說明的特征，以及根據(jù)本發(fā)明所述的方法及技術(shù)方案所做的 同等替換或組合，所以這些變換及組合都在本發(fā)明的權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
1、一種危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)，其特征在于包括輸液設(shè)備、監(jiān)護輸液基站，中央監(jiān)控服務(wù)器及醫(yī)護PDA；輸液設(shè)備通過無線或有線的通訊方式與監(jiān)護輸液基站相連，接收監(jiān)護輸液基站的控制實施給病人的輸液治療，并發(fā)回輸液設(shè)備的狀態(tài)信息；監(jiān)護輸液基站具有病人生理參數(shù)監(jiān)測和一個或多個輸液設(shè)備的輸液控制功能，輸液控制由醫(yī)護人員根據(jù)病人、藥物和治療處方的信息形成輸液方案，通過無線或有線的方式實現(xiàn)對輸液設(shè)備的開環(huán)控制，或在輸液執(zhí)行過程中通過監(jiān)測及分析病人的生理參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)的反饋算法實時調(diào)整輸液參數(shù)，通過無線或有線的方式實現(xiàn)對輸液設(shè)備的閉環(huán)控制；中央監(jiān)控服務(wù)器通過無線或有線的方式連接多個監(jiān)護輸液基站并集中監(jiān)控它們的運行狀態(tài)，中央監(jiān)控服務(wù)器還與醫(yī)院信息系統(tǒng)相連；醫(yī)護PDA通過無線方式與監(jiān)護輸液基站和/或中央監(jiān)護服務(wù)器連接，用于顯示輸液狀況和管理輸液過程。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)，其特征在 于所述監(jiān)護輸液基站包括如下模塊用戶界面模塊用于提供給用戶輸入并完成相應(yīng)的人機交互功能，顯示輸 液過程中該監(jiān)護輸液基站控制的輸液設(shè)備的信息及病人的生理參數(shù)監(jiān)護信息， 還根據(jù)病人、藥物和治療處方的信息輸入輸液參數(shù)并形成輸液方案；生理監(jiān)護模塊包括生理監(jiān)護檢測模塊及生理監(jiān)護管理模塊，用于監(jiān)測病人的生理參數(shù)，分析和保存監(jiān)護信息，為用戶界面模塊的生理參數(shù)的顯示和閉環(huán)控制模塊的輸液閉環(huán)控制提供信息；生理監(jiān)護檢測模塊由生理參數(shù)傳感器、 信號調(diào)理電路、AD轉(zhuǎn)換、單片機以及通訊子模塊組成，用于檢測生理信息；生 理監(jiān)管理測模塊完成生理參數(shù)的分析和保存功能；輸液管理模塊用于管理及控制輸液設(shè)備，把輸液方案轉(zhuǎn)換為輸液控制指 令，或接受閉環(huán)控制模塊的輸液控制指令，并將輸液控制指令按每一定時間間 隔通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送到指定的輸液設(shè)備；閉環(huán)控制模塊通過接收測量病人的生理參數(shù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)反饋算法輸出 輸液指令，并將控制指令發(fā)送至輸液輸液管理模塊；該閉環(huán)控制模塊包括數(shù)據(jù) 提取子模塊、反饋算法子模塊及控制子模塊，數(shù)據(jù)提取子模塊從生理監(jiān)護模塊 中提取病人的血壓數(shù)據(jù)作為輸入，供反饋算法子模塊使用，反饋算法子模塊根 據(jù)相應(yīng)的閉環(huán)控制算法分別對所需的生理參數(shù)進行分析，作出判斷，反饋算法 子模塊得出的結(jié)果發(fā)送給控制子模塊，控制子模塊根據(jù)反饋算法的結(jié)果決定對 哪一個輸液設(shè)備進行調(diào)整，以及調(diào)整的幅度，形成輸液控制指令并發(fā)送到輸液 管理模塊，實施輸液的閉環(huán)控制；報警模塊對在輸液過程中病人的生理參數(shù)信息及輸液設(shè)備的信息進行監(jiān) 控，當生理參數(shù)超出正常范圍，或者輸液設(shè)備運行出現(xiàn)異常時，及時將報警信息顯示在用戶界面，同時將報警信息保存至監(jiān)護輸液基站本地數(shù)據(jù)庫； 信息管理模塊用于管理病人基本信息，藥物基本信息；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)護輸液基 站之間、監(jiān)護輸液基站和輸液設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸；通過無線的方式實現(xiàn)監(jiān)護 輸液基站和醫(yī)護PDA之間的數(shù)據(jù)傳輸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)，其特征在 于所述中央監(jiān)控服務(wù)器包括如下模塊用戶界面模塊用于提供給用戶輸入并完成相應(yīng)的人機交互功能，集中顯 示各個監(jiān)護輸液基站的主要信息，或顯示某一監(jiān)護輸液基站的病人和各個輸液 設(shè)備的生理參數(shù)和輸液信息，并對其管理的監(jiān)護輸液基站，根據(jù)病人、藥物和 治療處方的信息輸入輸液參數(shù)并形成輸液方案；監(jiān)護輸液基站管理模塊遠程集中控制多個監(jiān)護輸液基站的工作，處理各 監(jiān)護輸液基站的在線輸液設(shè)備的輸液數(shù)據(jù)、報警信息和病人監(jiān)護信息，對各監(jiān) 護輸液基站的工作情況進行監(jiān)控；信息管理模塊用于管理病人基本信息，藥物基本信息，員工基本信息， 床位使用狀況或病人住院信息；網(wǎng)絡(luò)通訊模塊通過有線或無線的方式實現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和監(jiān)護輸液基 站之間、中央監(jiān)控服務(wù)器和醫(yī)院信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸；通過無線的方式實 現(xiàn)中央監(jiān)控服務(wù)器和醫(yī)護PDA之間的數(shù)據(jù)傳輸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)，其特征在 于所述輸液設(shè)備包括輸液泵和注射泵；該注射泵包括單片機、人機交互模塊、步進電機、推注機械模塊、傳感器 模塊、通信模塊和電源管理模塊；單片機為注射泵的核心控制部分，經(jīng)通信模 塊接收監(jiān)護輸液基站給定的控制指令，控制步進電機的運行，從而帶動推注機 械模塊，推動注射器，從而實現(xiàn)注射操作；同時單片機將采集的注射泵狀態(tài)信 息，經(jīng)通信模塊傳送至監(jiān)護輸液基站，實現(xiàn)監(jiān)護輸液基站對注射泵的實時監(jiān)測 與控制；該輸液泵包括單片機、人機交互模塊、步進電機、指狀蠕動機械模塊、傳 感器模塊、通信模塊和電源管理模塊；輸液泵的步進電機帶動指狀蠕動機械模 塊擠壓輸液管從而實現(xiàn)輸液操作，輸液泵的傳感器模塊包括步進電機轉(zhuǎn)速傳感 器、壓力傳感器和超聲傳感器，壓力傳感器和超聲傳感器分別用于檢測輸液過 程中的氣泡和堵塞。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)， 其特征在于所述系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)該系統(tǒng)采用有線、無線兼容的組網(wǎng)方式，系統(tǒng)的各組件間通過有線或無線 的方式通信；中央監(jiān)控服務(wù)器與監(jiān)護輸液基站之間、監(jiān)護輸液基站與輸液設(shè)備 之間均組成的網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)，醫(yī)護PDA通過無線的方式與監(jiān)護輸液基站或中央服 務(wù)器進行通訊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)，其特征在 于上述組網(wǎng)方式為監(jiān)護輸液基站通過總線設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備與多個輸液設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)；中央監(jiān)控服務(wù)器與監(jiān)護輸液基站之間采用以太網(wǎng)進行信 息傳輸，其中無線方式采用紅外、藍牙、Wi-Fi，無線射頻技術(shù)，Zigbee技術(shù)或 超寬帶技術(shù)組成的無線局域網(wǎng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)， 其特征在于該系統(tǒng)監(jiān)護輸液基站還通過無線和有線方式連接到ICU或手術(shù)室的治療儀器，所述治療儀器包括呼吸機及麻醉機。
8、 一種輸液控制及危重監(jiān)護診療一體化系統(tǒng)的控制方法，其特征在于包括 以下步驟A、醫(yī)護人員在中央監(jiān)控服務(wù)器輸入病人、藥物和治療處方的信息形成輸液方案，并保存在中央監(jiān)控服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送給監(jiān)護輸液基站；或在監(jiān)護輸液基站端輸入輸液方案，保存在監(jiān)護輸液基站的本地數(shù)據(jù)庫 中 ，B、監(jiān)護輸液基站根據(jù)病人當前的輸液方案選擇合適的輸液設(shè)備，并把輸液 方案轉(zhuǎn)化成輸液控制指令，并在每一定時間間隔通過網(wǎng)絡(luò)通訊模塊發(fā)送到相應(yīng) 的輸液設(shè)備，從而開始執(zhí)行輸液方案；C、 輸液設(shè)備接收輸液控制指令，通過單片機轉(zhuǎn)化為輸液設(shè)備的控制信號， 控制注射泵或輸液泵執(zhí)行相應(yīng)的輸液操作；D、 監(jiān)護輸液基站的生理監(jiān)護模塊檢測病人的的生理信號，作為閉環(huán)控制模 塊的輸入，閉環(huán)控制模塊根據(jù)相應(yīng)的閉環(huán)控制算法分別對所需的生理參數(shù)進行 分析，作出判斷，分析結(jié)果傳送給輸液管理模塊，對相應(yīng)的輸液設(shè)備進行調(diào)整， 從而實現(xiàn)輸液過程的閉環(huán)反饋控制；E、 輸液設(shè)備把當前的輸液狀態(tài)信息通過通信模塊按每一定時間間隔反饋給 監(jiān)護輸液基站，并通過監(jiān)護輸液基站的用戶界面模塊實時顯示出來并記錄到監(jiān) 護輸液基站的本地數(shù)據(jù)庫。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于當生理參數(shù)超出設(shè)定范 圍出現(xiàn)異常時，或輸液設(shè)備運行出現(xiàn)異常時，相關(guān)的輸液設(shè)備停止輸液操作， 并發(fā)出報警；輸液設(shè)備的異常報警信息通過網(wǎng)絡(luò)通信模塊發(fā)送到監(jiān)護輸液基站， 在監(jiān)護輸液基站也發(fā)出輸液報警信號，并對報警信息進行記錄，解決異常后， 繼續(xù)進行輸液操作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種危重監(jiān)護及輸液控制診療一體化系統(tǒng)及其控制方法，包括輸液設(shè)備、監(jiān)護輸液基站，中央監(jiān)控服務(wù)器及醫(yī)護PDA；監(jiān)護輸液基站形成輸液方案，通過無線或有線方式對輸液設(shè)備開環(huán)控制，或在輸液執(zhí)行中通過監(jiān)測及分析病人生理參數(shù)，根據(jù)相應(yīng)閉環(huán)算法調(diào)整輸液參數(shù)，通過無線或有線方式對輸液設(shè)備閉環(huán)控制；中央監(jiān)控服務(wù)器通過無線或有線方式連接監(jiān)護輸液基站并監(jiān)控其運行狀態(tài)；醫(yī)護PDA通過無線方式與監(jiān)護輸液基站和/或中央監(jiān)護服務(wù)器連接，用于顯示輸液狀況和管理輸液過程。該系統(tǒng)將治療手段(靜脈輸液)及其效果(生理參數(shù)監(jiān)測)有機地結(jié)合在一個系統(tǒng)內(nèi)，從而實現(xiàn)一個或多個輸液設(shè)備的閉環(huán)控制，提高醫(yī)療質(zhì)量、醫(yī)護人員的工作效率。
文檔編號A61M5/172GK101496923SQ20091003771
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者孫傳景, 楊 李, 楊越雄, 寧 羅, 袁衡新, 譚智豐 申請人:中山大學