一种自适应控制的血泵供给系统及方法

文档序号:541507 发布日期:2021-06-04 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 一种自适应控制的血泵供给系统及方法 (Self-adaptive control blood pump supply system and method ) 是由 王志锋 谢恒� 陈海初 郑焕楠 邓明斌 陈广新 余猛 于 2021-02-26 设计创作,主要内容包括:本发明提供了本发明提供一种自适应控制的血泵供给方法,包括如下步骤:采集脉搏信号并对脉搏信号进行预处理;根据预处理后的脉搏信号计算心率值;根据心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小;本发明不仅可以模拟病人的心脏泵血,使得体外循环的血液灌注产生符合病人本身的脉冲血流,改善大脑局部脑氧饱和度,提高人体组织的微循环,还可以根据不同病人心脏脉搏频率的不同自动调节血泵参数,使得输血过程更加符合患者自身生理特征。相应地,本发明还提供一种自适应控制的血泵供给系统。(The invention provides a blood pump supply method with adaptive control, which comprises the following steps: collecting pulse signals and preprocessing the pulse signals; calculating a heart rate value according to the preprocessed pulse signals; driving a servo motor to act according to the heart rate value so as to adjust the flow of the artificial blood pump; the invention can not only simulate the heart pumping of the patient, so that the extracorporeal blood perfusion generates the pulse blood flow which accords with the patient, improve the local cerebral oxygen saturation of the brain, and improve the microcirculation of human tissues, but also can automatically adjust the parameters of the blood pump according to the different heart pulse frequencies of different patients, so that the blood transfusion process accords with the physiological characteristics of the patient. Correspondingly, the invention further provides an adaptively controlled blood pump supply system.)

一种自适应控制的血泵供给系统及方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域,具体而言,涉及一种自适应控制的血泵供给系统及方法。

背景技术

在抢救危重病人或者对病人进行手术过程中,往往需要给病人输血。人工血泵作为临床手术医疗器械,在辅助医生对患者进行手术时,其输血功能具有不可替代的作用。搏动式人工血泵符合人体生理特征,通过控制电机转速可以方便地调整血流搏动频率及每个搏动周期的泵血量,产生脉冲式血流,减少对人体进行体外循环的血液平流灌注所造成的人体器官组织的损伤。

然而现有的搏动式人工血泵无法根据不同病人心脏脉搏频率的不同自动调节血泵参数,有待改进。

发明内容

基于此,为了解决现有的搏动式人工血泵无法根据不同病人心脏脉搏频率的不同自动调节血泵参数的问题,本发明提供了一种自适应控制的血泵供给系统及方法,其具体技术方案如下:

一种自适应控制的血泵供给系统,其包括脉搏信号采集模块、脉搏信号处理模块以及脉搏信号控制模块。

所述脉搏信号采集模块用于采集脉搏信号并对所述脉搏信号进行预处理,所述脉搏信号处理模块用于根据预处理后的所述脉搏信号计算心率值,所述脉搏信号控制模块用于根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小。

其中,所述伺服电机与所述人工血泵传动连接。

上述自适应控制的血泵供给系统通过采集脉搏信号并根据脉搏信号计算心率值,然后根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小,不仅可以模拟病人的心脏泵血,使得体外循环的血液灌注产生符合病人本身的脉冲血流,改善大脑局部脑氧饱和度,提高人体组织的微循环,还可以根据不同病人心脏脉搏频率的不同自动调节血泵参数,使得输血过程更加符合患者自身生理特征。

进一步地,所述脉搏信号采集模块包括放大电路以及滤波器,所述放大电路用于对所述脉搏信号进行放大处理,所述滤波器用于对放大处理后的所述脉搏信号进行滤波处理。

进一步地,所述脉搏信号采集模块还包括光电式脉搏传感器,所述光电式脉搏传感器用于采集脉搏信号。

进一步地,所述脉搏信号控制模块包括数模转换电路,所述数模转换电路的输入端与所述脉搏信号处理模块的输出端电连接。

进一步地,所述滤波器为低通滤波器。

进一步地,所述低通滤波器的截止频率为40Hz。

相应地,本发明提供一种自适应控制的血泵供给方法,包括如下步骤:

采集脉搏信号并对所述脉搏信号进行预处理;

根据预处理后的所述脉搏信号计算心率值;

根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小;

其中,所述伺服电机与所述人工血泵传动连接。

进一步地,对所述脉搏信号进行预处理的具体方法包括如下步骤:

对所述脉搏信号进行放大处理;

对放大处理后的所述脉搏信号进行滤波处理。

进一步地,通过低通滤波器对放大处理后的所述脉搏信号进行滤波处理。

进一步地,所述低通滤波器的截止频率为40Hz。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制,而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中,相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明一实施例中一种自适应控制的血泵供给系统的整体流程示意图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合其实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序,仅仅是用于名称的区分。

本发明一实施例中的一种自适应控制的血泵供给系统,其包括脉搏信号采集模块、脉搏信号处理模块以及脉搏信号控制模块。

所述脉搏信号采集模块用于采集脉搏信号并对所述脉搏信号进行预处理,所述脉搏信号处理模块用于根据预处理后的所述脉搏信号计算心率值,所述脉搏信号控制模块用于根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小。

其中,所述伺服电机与所述人工血泵传动连接。

上述自适应控制的血泵供给系统通过脉搏信号采集模块采集脉搏信号并通过脉搏信号处理模块计算心率值,然后脉搏信号控制模块根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小,不仅可以模拟病人的心脏泵血,使得体外循环的血液灌注产生符合病人本身的脉冲血流,改善大脑局部脑氧饱和度,提高人体组织的微循环,还可以根据不同病人心脏脉搏频率的不同自动调节血泵参数,使得输血过程更加符合患者自身生理特征。

在其中一个实施例中,所述脉搏信号采集模块包括放大电路以及滤波器,所述放大电路用于对所述脉搏信号进行放大处理,所述滤波器用于对放大处理后的所述脉搏信号进行滤波处理。

在其中一个实施例中,所述脉搏信号采集模块还包括光电式脉搏传感器,所述光电式脉搏传感器用于采集脉搏信号。

通过光电式脉搏传感器采集脉搏信号,所述脉搏信号可以很好地反映心率的时间关系,更好地计算出病人的心率值。

在其中一个实施例中,所述脉搏信号控制模块包括数模转换电路,所述数模转换电路的输入端与所述脉搏信号处理模块的输出端电连接。

在其中一个实施例中,所述滤波器为低通滤波器,所述低通滤波器的截止频率为40Hz。通过所述低通滤波器,可以滤除来自肌体抖动、精神紧张所带来的假象信号的工频干扰。

在其中一个实施例中,所述自适应控制的血泵供给系统还包括LCD显示屏,所述脉搏信号处理模块包括控制器,所述LCD显示屏与控制器电连接,所述控制器包括模数转换器,所述模数转换器的输入端与所述滤波器的输出端电连接。通过所述模数转换器对预处理后的脉搏信号的处理分析,再通过LCD显示屏显示处理分析结果,可以为医生诊断提供参考帮助。

具体而言,所述控制器为单片机。

根据预处理后的所述脉搏信号计算心率值的原理为:对病人脉搏信号进行十次采样,每次采样采集两次脉搏信号,然后计算每次采样中两次脉搏信号的时间间隔并计算十次采样的时间间隔的平均值,根据所述平均值计算心率值。

在其中一个实施例中,如图1所示,本发明提供一种自适应控制的血泵供给方法,包括如下步骤:

采集脉搏信号并对所述脉搏信号进行预处理;

根据预处理后的所述脉搏信号计算心率值;

根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小;

其中,所述伺服电机与所述人工血泵传动连接。

上述自适应控制的血泵供给方法通过采集脉搏信号并根据脉搏信号计算心率值,然后根据所述心率值驱动伺服电机动作以调节人工血泵的流量大小,不仅可以模拟病人的心脏泵血,使得体外循环的血液灌注产生符合病人本身的脉冲血流,改善大脑局部脑氧饱和度,提高人体组织的微循环,还可以根据不同病人心脏脉搏频率的不同自动调节血泵参数,使得输血过程更加符合患者自身生理特征。

由于伺服电机在控制速度和位置精度上非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象,并且伺服电机转子转速受输入信号控制,能快速反应。在自动控制系统中,伺服电机用作执行元件,具有机电时间常数小、线性度高等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。因此,通过伺服电机驱动人工血泵,可以更好地控制输血流量的大小。

在其中一个实施例中,对所述脉搏信号进行预处理的具体方法包括如下步骤:

对所述脉搏信号进行放大处理;

对放大处理后的所述脉搏信号进行滤波处理。

在其中一个实施例中,通过低通滤波器对放大处理后的所述脉搏信号进行滤波处理,所述低通滤波器的截止频率为40Hz。

对所述脉搏信号进行放大处理以及滤波处理,可以滤除干扰噪声。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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