药物释放控制装置及其控制方法和计算机可读存储介质

文档序号:576840 发布日期:2021-05-25 浏览:42次 >En<

阅读说明:本技术 药物释放控制装置及其控制方法和计算机可读存储介质 (Drug release control device, control method thereof, and computer-readable storage medium ) 是由 谢曦 王浩 张涛 黎洪波 杨成 李湘凌 刘繁茂 何根 杭天 陈惠琄 夏文豪 王 于 2021-02-26 设计创作,主要内容包括:本申请涉及一种药物释放控制装置及其控制方法、控制装置和存储介质。药物释放控制装置包括:血压监测装置和离子泳给药装置;血压监测装置包括:生理信号传感器,用于获取生理电信号;控制电路,与生理信号传感器相连,用于对生理电信号进行处理得到血压值,并确定血压值所属的血压范围,生成包含药物开始释放或药物停止释放的控制指令,将控制指令发送给离子泳给药装置;所述离子泳给药装置用于根据控制指令控制药物开始释放或停止释放。本方案实现了及时对药物进行释放或停止释放,达到精确控制药物供给的目的。(The present application relates to a drug release control device, a control method thereof, a control device, and a storage medium. The drug release control device includes: a blood pressure monitoring device and an ion electrophoresis administration device; the blood pressure monitoring device includes: a physiological signal sensor for acquiring a physiological electrical signal; the control circuit is connected with the physiological signal sensor and used for processing the physiological electric signal to obtain a blood pressure value, determining a blood pressure range to which the blood pressure value belongs, generating a control instruction containing the release start or stop of the drug, and sending the control instruction to the ion electrophoresis dosing device; the ion electrophoresis drug delivery device is used for controlling the drug to start releasing or stop releasing according to the control instruction. The scheme realizes timely release or stop release of the medicine, and achieves the purpose of accurately controlling medicine supply.)

药物释放控制装置及其控制方法和计算机可读存储介质

技术领域

本申请涉及医疗器械领域,特别是涉及一种药物释放控制装置及其控制方法和计算机可读存储介质。

背景技术

心血管疾病时人类疾病中最普遍的疾病之一,高血压是心血管疾病中最危险的因素。高血压急症患者由于内在或环境的诱因下,血压短时间内急剧升高,容易引起动脉夹层、脑出血等严重后果,威胁生命安全。由于急性高血压发作的突发性,使得临床上的干预与控制十分复杂和艰难。目前临床上常规诊室血压和动态血压的测量通过袖带加压实现,无法对血压长期实时监测,难以满足对高血压急症进行精确诊断和实时监测的要求。目前临床高血压急症的主要给药方式为舌下含服或静脉注射,然而高血压急症急剧发作时,患者经常伴有恶心呕吐、视力障碍、剧烈头痛等急性症状,正常行动能力受到极大干扰,难以保证采用舌下含服或静脉注射方式进行紧急治疗。目前的血压检测和给药方式,都存在血压监测精度不高,或者控制给药剂量不精确的问题。

发明内容

基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种能够实时且准确的控制药物释放的药物释放控制装置及其控制方法和计算机可读存储介质。

一种药物释放控制装置,包括血压监测装置和离子泳给药装置;

所述血压监测装置包括:

生理信号传感器,用于获取生理电信号;

控制电路,与所述生理信号传感器相连,用于对所述生理电信号进行处理得到血压值,并确定所述血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令,将所述控制指令发送给所述离子泳给药装置;

所述离子泳给药装置用于根据所述控制指令控制药物开始释放或停止释放。

在一个实施例中,所述控制电路包括:

信号调理电路,与所述生理信号传感器相连,用于将所述生理电信号进行放大、滤波和电压抬升后发送至信号处理器;

信号处理器,与所述信号调理电路相连,用于接收经过所述信号调理电路处理后的生理电信号,进行信号调制及数模转换,获取所述生理电信号对应的血压值,并确定所述血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令,将所述控制指令发送给所述离子泳给药装置。

在一个实施例中,所述生理信号传感器包括:

脉搏传感器,用于监测并获取脉搏电信号,所述脉搏传感器包括应力传感器和光电传感器其中的一种或多种;

心电传感器,用于监测并获取心电信号,所述心电传感器包括三个电极;

所述信号调理电路包括:

脉搏信号调理电路,分别与所述脉搏传感器和信号处理器连接,所述脉搏信号调理电路包括一级放大电路、带通滤波器、工频限波器、二级放大电路和电压加法电路,所述一级放大电路的输入端与所述脉搏传感器相连,所述带通滤波器的输入端与所述一级放大电路的输出端相连,所述工频限波器的输入端与所述带通滤波器的输出端相连,所述二级放大电路的输入端与所述工频限波器的输出端相连,所述电压加法电路的输入端与所述二级放大电路的输出端相连,所述电压加法电路的输出端与所述信号处理器相连;

心电信号调理电路,分别与所述心电传感器和信号处理器连接,所述心电信号调理电路包括差分放大电路、带通滤波器、工频限波器、二级放大电路和电压加法电路,所述差分放大电路的输入端与所述心电传感器相连,所述带通滤波器的输入端与所述差分放大电路的输出端相连,所述工频限波器的输入端与所述带通滤波器的输出端相连,所述二级放大电路的输入端与所述工频限波器的输出端相连,所述电压加法电路的输入端与所述二级放大电路的输出端相连,所述电压加法电路的输出端与所述信号处理器相连。

在一个实施例中,所述信号处理器用于对采集到的脉搏电信号和心电信号进行数字滤波,对所述脉搏电信号和所述心电信号分别提取峰值,通过脉搏电信号峰值的时间坐标减去心电信号峰值的时间坐标获取脉搏传输时间PTT,根据所述脉搏传输时间PTT获取心率,根据心率获取心电脉搏的时间周期,根据时间周期设置阈值范围,若脉搏传输时间PTT在这个范围内,则保留,否则将视为PTT的奇异值进行剔除,计算血压值:

DBP=(SBP_0)/3+(2DBP_0)/3+Aln((PTT_0)/PTT)-((SBP_0-DBP_0))/3(PTT_0^2)/(PTT^2)

SBP=DBP+(SBP_0-DBP_0)(PTT_0^2)/(PTT^2)

其中,血压值包括舒张压DBP和收缩压SBP,PTT为所述脉搏传输时间,DBP_0为舒张压的预设校准值,SBP_0为收缩压的预设校准值,PTT_0为脉搏传输时间的预设校准值。

在一个实施例中,所述血压范围包括第一范围和第二范围,所述控制指令包括第一指令和第二指令:

所述信号处理器还用于对获取的所述生理电信号对应的血压值进行判断,若所述血压值高于血压阈值,则确定所述血压值处于第一范围,若所述血压值不大于血压阈值,则确定所述血压值处于第二范围;

若所述血压值处于第一范围,所述信号处理器生成第一指令;

若所述血压值处于第二范围,所述信号处理器生成第二指令。

在一个实施例中,所述控制电路还包括:

数据传输模块,与所述信号处理器相连,用于将获取的生理电信号和得到的血压值传输给移动设备,并接收所述移动设备根据所述生理电信号和所述血压值生成的控制指令,并将所述控制指令发送给所述离子泳给药装置;

电源模块,用于为所述信号调理电路和所述信号处理器供电。

在一个实施例中,离子泳给药装置包括:

离子泳给药电路,与所述控制电路相连,用于接收所述控制指令,控制离子泳给药器件进行药物开始释放或药物停止释放;

所述离子泳给药器件,与所述离子泳给药电路相连,内部能够容纳药物。

一种药物释放控制方法,包括:

获取生理电信号;

对所述生理电信号进行处理得到血压值,并确定所述血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令;

根据所述控制指令控制药物开始释放或停止释放。

在一个实施例中,所述生理电信号包括脉搏电信号和心电信号,对采集到的脉搏电信号和心电信号进行数字滤波,对脉搏电信号和心电信号分别提取峰值,通过脉搏电信号峰值的时间坐标减去心电信号峰值的时间坐标获取脉搏传输时间PTT,根据脉搏传输时间PTT获取心率,根据心率获取心电脉搏的时间周期,根据时间周期设置阈值范围,若脉搏传输时间PTT在这个范围内,则保留,否则将视为PTT的奇异值进行剔除,计算血压值:

DBP=(SBP_0)/3+(2DBP_0)/3+Aln((PTT_0)/PTT)-((SBP_0-DBP_0))/3(PTT_0^2)/(PTT^2)

SBP=DBP+(SBP_0-DBP_0)(PTT_0^2)/(PTT^2)

其中,血压值包括舒张压DBP和收缩压SBP,PTT为所述脉搏传输时间,DBP_0为舒张压的预设校准值,SBP_0为收缩压的预设校准值,PTT_0为脉搏传输时间的预设校准值。

一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现一下步骤:

获取生理电信号;

对所述生理电信号进行处理得到血压值,并确定所述血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令;

根据所述控制指令控制药物开始释放或停止释放。

上述药物释放控制装置及其控制方法和计算机可读存储介质,通过获取生理电信号后,将生理电信号进行处理得到血压值,然后确定血压值所在的血压范围,根据确定的血压范围生成对应的药物释放或停止释放的控制指令,并将控制指令发送给离子泳给药装置,由离子泳给药装置控制药物开始释放或停止释放,实现了及时对药物进行释放或停止释放,达到精确控制药物供给的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中药物释放控制装置的结构示意图;

图2为一个实施例中STM32信号处理器的电路示意图;

图3为一个实施例中电源模块的电路示意图;

图4为一个实施例中串口模块的电路示意图;

图5为一个实施例中蓝牙模块的电路示意图;

图6为一个实施例中离子泳给药电路的电路示意图;

图7为一个实施例中心电信号调理电路的电路示意图;

图8为一个实施例中脉搏信号调理电路的电路示意图;

图9为一个实施例中根据生理电信号控制给药的流程示意图;

图10为一个实施例中药物释放控制方法的流程示意图。

附图标记说明:

附图标记说明:100-生理信号传感器、110-脉搏传感器、120-心电传感器、200-控制电路、210-脉搏信号调理电路、220-心电信号调理电路、230-信号处理器、240-串口模块、250-蓝牙模块、260-电源模块、300-离子泳给药装置、400-PC端、500-手机端。

具体实施方式

为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是,本申请可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。

可以理解,本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等,在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白,除了图中所示的取向以外,空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如,如果附图中的器件翻转,描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此,示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外,器件也可以包括另外地取向(譬如,旋转90度或其它取向),并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是,当一个元件被认为是“连接”另一个元件时,它可以是直接连接到另一个元件,或者通过居中元件连接另一个元件。此外,以下实施例中的“连接”,如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在一个实施例中,如图1所示,提供了一种药物释放控制装置,包括血压监测装置和离子泳给药装置300;

血压监测装置包括:

生理信号传感器100,用于获取生理电信号,生理电信号是与人体生理参数相关的电信号,例如生理电信号可包括脉搏电信号和心电信号等,生理信号传感器可包括脉搏传感器110和心电传感器120等。

控制电路200,与生理信号传感器相连,用于对生理电信号进行处理得到血压值,并确定血压值所属的血压范围,生成包含药物开始释放或药物停止释放的控制指令,将控制指令发送给离子泳给药装置;

离子泳给药装置300用于根据控制指令控制药物开始释放或停止释放。

本实施例中,能够对血压进行精确调控,通过心电和脉搏计算脉搏传输时间,以脉搏传输时间为参数精确计算血压,并通过自动释放药物的方式对血压进行实时调控,使得血压保持在安全的范围,实现药物的自动释放和对血压的实时调控。

在一个实施例中,脉搏传感器110用于监测并获取脉搏电信号。脉搏传感器采用多传感器选择,可选择压阻传感器和光电传感器。压阻式传感器是指利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器,压阻传感器在一定区间内,表面压力的变化与阻值的变化呈线性关系。将压阻传感器紧贴皮肤,可以检测因为脉搏而使皮肤产生的形变,压阻传感器将形变转化为电阻的变化,设计电路将电阻的变化转换为电压的变化,对电压信号进行放大滤波就可以得到脉搏波。光电传感器使用850nm波长的红外对管,血压中血氧蛋白对红外光具有较强的反射能力,当脉搏信号通过血管时血液中的血氧蛋白浓度增大,对红外光的反射能力增强,红外接收管接收到的光强变化会引起接收管两端电压的变化,对电压进行放大滤波得到脉搏波。

在一个实施例中,心电传感器120用于监测并获取心电信号。心电检测具有多种导联方式,本系统采用模拟单导联方式,以右腿为驱动端,采用右腿驱动电路,检测左右手的电位差,并对电位差进行放大滤波得到单导联的心电信号。

在一个实施例中,控制电路200包括脉搏信号调理电路210,心电信号调理电路220和信号处理器230。

脉搏信号调理电路210,分别与脉搏传感器110和信号处理器230连接,脉搏信号调理电路210包括一级放大电路、带通滤波器、工频限波器、二级放大电路和电压加法电路,一级放大电路的输入端与脉搏传感器110相连,带通滤波器的输入端与一级放大电路的输出端相连,工频限波器的输入端与带通滤波器的输出端相连,二级放大电路的输入端与工频限波器的输出端相连,电压加法电路的输入端与二级放大电路的输出端相连,电压加法电路的输出端与信号处理器230相连。

心电信号调理电路220,分别与心电传感器120和信号处理器230连接,心电信号调理电路220包括差分放大电路、带通滤波器、工频限波器、二级放大电路和电压加法电路,差分放大电路220的输入端与心电传感器120相连,带通滤波器的输入端与差分放大电路的输出端相连,工频限波器的输入端与带通滤波器的输出端相连,二级放大电路的输入端与工频限波器的输出端相连,电压加法电路的输入端与二级放大电路的输出端相连,电压加法电路的输出端与信号处理器230相连。

信号处理器230,与离子泳给药装置300相连,用于接收经过信号调理电路处理后的生理电信号,进行信号调制及数模转换,获取生理电信号对应的血压值,并确定血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令,将控制指令发送给所述离子泳给药装置300。

在一个实施例中,控制电路200还包括数据传输模块和电源模块260。

数据传输模块包括串口模块240和蓝牙模块250,分别与信号处理器230相连,用于将获取的生理电信号和得到的血压值传输给PC端400或手机端500,并接收PC端400或手机端500根据生理电信号和血压值生成的控制指令,并将控制指令发送给离子泳给药装置300。可以理解的是,PC端400或手机端500可替换为服务器、个人数字助理、平板电脑等。服务器、PC端400、手机端500、个人数字助理、平板电脑可统称为控制设备。

电源模块260,用于为心电信号调理电路220、脉搏信号调理电路210和信号处理器230供电。

在一个实施例中,离子泳给药装置300包括离子泳给药电路和离子泳给药器件。

离子泳给药电路,与控制电路200的信号处理器230相连,用于接收开始给药指令或停止给药指令,控制离子泳给药器件进行药物开始释放或药物停止释放。

离子泳给药器件,与离子泳给药电路相连,离子泳给药器件内部能够容纳药物。

在一个实施例中,如图2所示,信号处理器230选用STM32主控芯片电路,由STM32F103RET6、电感L1、电容C23、电容C24、发光二极管D4、电阻R35、电容C14、电容C15、电容C16、电阻R21、晶振X2、电容C25、电容C29、电阻R24、电容C36、按键S1组成。其中电感L1、电容C23、C24连接实现数字电源、数字地到模拟电源、模拟地的转化,三个电容C14、C15、C16构成主控芯片电源的滤波电路。电阻R21与晶振并联,两边各连接一个电容C25、C29,电容另一边接地构成晶振电路,晶振电路两端分别与STM32F103RET6的PD0_OSC_IN相连。电容C36与按键S1并联,并联后与R24串联构成复位电路,复位电路与STM32F103RET6的NRST引脚相连。发光二极管D4与电阻R35串联,R35的另一端与STM32F103RET6的PA3引脚相连。STM32F103的引脚VBAT、VDD_1、VDD_2、VDD_3、VDD_4与VCC_3V3相连,引脚VSS_1、VSS_2、VSS_3、VSS_4与GND相连。

脉搏传感器110通过导线与脉搏信号调理电路210相连,所述心电传感器120通过导线与心电信号调理电路220相连。心电信号调理电路220和脉搏信号调理电路210通过PCB铜导线分别与STM32主控芯片电路的引脚PA0和引脚PA1相连,STM32主控芯片电路采用STM32F103RET6。串口模块的TXD引脚与RXD引脚通过PCB铜导线分别于STM32主控芯片电路的PA10引脚和PA9引脚相连。蓝牙模块的P16引脚和P17通过PCB铜线引脚分别与STM32主控芯片电路的PB11引脚和PB10引脚相连。控制电路所有电源均由所述电源模块260提供,电源提供方式可以选择USB线有线供电和自带电池供电,可以提供3V、3.3V、-5V和5V四种不同的电源。所述PC端400通过USB线与串口模块240和电源模块260相连,可以提供电源和数据传输。所述蓝牙模块250通过无线传输的方式,将心电、脉搏、血压等数据传输给具有蓝牙功能的PC端400或手机端500上。所述离子泳给药装置300通过导线与STM32主控芯片电路的PC0引脚、PC1引脚、PC2引脚相连。

在一个实施例中,如图3所示,电源模块260由microUSB USB1、排针P2、开关SW1、保险丝F1、电容C48、电容C49、变压芯片AMS1117-3.3、电容C46、电容C47、电阻R46、发光二极管D5、电容C51、芯片MAX660ESA、电容C53、电容C52、纽扣电池B1、纽扣电池B2、纽扣电池B3组成。microUSB USB1的引脚1与排针P2的引脚1相连,排针引脚2与开光SW1的引脚4、5相连,排针引脚3与两个纽扣电磁B1、B2串联电路相连。按键SW1引脚6与保险丝相连,保险丝另一端接电容C48、电容C49构成的滤波电路和变压芯片AMS1117-3.3的引脚3。变压芯片引脚2、4与电容C46、电容C47并联电路和电阻R46、发光二极管D5串联电路相连。变压芯片MAX660ESA的引脚2、4之间串联一个电容C51,引脚8与VCC_5V相连,引脚5与电容C53、电容C52并联电路相连。

在一个实施例中,如图4所示,所述串口模块240由CH340芯片U2、晶振X1、电容C4、电容C5、电容C1、电容C2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、三极管Q1、电阻R3、三极管Q2、电阻R5组成。CH340芯片的引脚2、引脚3分别于STM32F103RET6的PA9、PA10引脚相连,引脚5、引脚6与microUSB1的D+、D-引脚相连。晶振X1与电容C4、电容C5构成晶振电路,晶振电路两端与CH340芯片U2的引脚7、引脚8相连。CH340芯片U2引脚13与电阻R2的一端相连,电阻R2的另一端与三极管Q1的基极相连,Q1的极电极与电阻R1、二极管的一端相连,电阻R1的另一端与VCC_3V3相连,二极管D1的另一端与STM32F103RET6的NRST引脚相连。三极管Q1的发射极与CH340芯片U2的引脚14、电阻R3的一端相连,电阻R3的另一端与三极管Q2的基极相连,三极管Q2的集电极与VCC_3V3相连,发射极域电阻R5的一端相连,电阻R5的另一端域STM32F103RET6的BOOT0引脚相连。

在一个实施例中,如图5所示,所述蓝牙模块250由CC2641蓝牙、电阻R4、发光二极管D2、电阻R6、发光二极管D3、按键S2构成。CC2641蓝牙的引脚7、引脚14、引脚15分别于STM32F103RET6的引脚NRST、PB11、PB10相连,引脚9与发光二极管D2的一端相连,发光二极管D2的另一端与电阻R4的一端相连,电阻R4的另一端与GFD相连,引脚10与发光二极管D3相连,发光二极管另一端与电阻R6的一端相连,电阻R6的另一端与GND相连,引脚11与按键S2的一端相连,按键的另一端与GND相连,引脚1与VCC_3V3相连、引脚2与GND相连。

在一个实施例中,如图6所示,所述离子泳给药电路由TLC5615芯片U7、电容C55、电容C56、电阻R56、电阻R58、可编程单节晶体管Q3、INA122芯片U6、电容C54、电容C58、OP07芯片IC9、电容C57、电容C59、电阻R57、电阻R59组成。TLC5615芯片U7的引脚1、引脚2、引脚3分别与STM32F103RET6的PC0、PC1、PC2相连,引脚5与GND相连,引脚8与VCC_5V相连并通过电容C55、电容C56并联电路滤波。引脚6与电阻R58和可编程单节晶体管Q3的一端相连,电阻R58另一端与VCC_5V相连,可编程单节晶体管Q3另一端与GND相连,可编程单节晶体管Q3的引脚3与1引脚相连。TLC5615芯片U7的引脚7与电阻R56的一端相连,电阻R56的另一端与INA122芯片U6的引脚3相连。INA122芯片的引脚2与GND相连,引脚7与VCC_5V相连并通过电容C54进行滤波,引脚4与VEE_5V相连并通过电容C58进行滤波,引脚6与电阻R57相连。电阻R57另一端与电阻R59和OP07运放IC9的引脚3相连,电阻R59的另一端与GND相连。OP07运放IC9的引脚4与VEE_5V相连并通过电容C57滤波,引脚7与VCC_5V相连并通过电容C59进行滤波,引脚2与INA122芯片U6的引脚5相连。

在一个实施例中,如图7所示,心电信号调理电路220由右腿驱动电路、差分放大电路、带通滤波器、工频限波器、二级放大电路、电压加法电路组成。右腿驱动电路由运放IC1A、电容C10、电容C20、电阻R19、电容C28、电阻R22组成。运放IC1A的引脚4与VEE_5V相连并通过电容C10滤波,引脚8与VCC_5V相连并通过C20滤波,电容C28与电阻R22串联并与R19并联,IC1A引脚2通过并联电路与引脚1相连,引脚1与右腿导联线相连。差分放大电路由电阻R7、电阻R11、电阻R12、电容C18、电容C26、AD620差分运放IC2组成。其中电阻R7与R12串联,串联端与运放IC1A的引脚2相连,串联后于电阻R11并联,并联电路两端分别于运放IC2的引脚1和引脚8相连。运放引脚7于VCC_5V相连并通过C18滤波,运放引脚4与VEE_5V相连并通过电容C26滤波,引脚6与带通滤波器相连。带通滤波器由电容C8、电容C9、电阻R13、电阻R8、电容C7、电容C17、电容C21、电阻R17、电阻R18、电容C27、运放IC3A、运放IC3B,其中IC3A、IC3B由双运放拆解。电容C8一端与运放IC2引脚6相连,另一端与电容C9和电阻R13一端相连。电容C9另一端与电阻R8和运放IC3A的引脚3相连,电阻R13的另一端与电阻R17一端、运放IC3A的引脚1和引脚2相连。电阻R8的另一端与GND相连,电阻R17的另一端与电阻R18、电容C27一端相连。电阻R18另一端与电容C21、相连,电容C27另一端与运放IC3B的引脚6、引脚7相连,电容C21另一端与GND相连。IC3A的引脚8与VCC_5V相连并通过电容C7滤波、引脚4与VEE_5V相连并通过电容C17滤波,运放IC3B的引脚7与工频限波器相连。工频限波器由电阻R9、电阻R10、电容C11、电容C12、电容C19、电容C22、电阻R14、电阻R16、运放IC4A、运放IC4B、电容C6、电容C13、电阻R15、电阻R20组成。电阻R9与电阻R10串联,电容C11与电容C12串联,串联电路并联,并联的一端与IC3B的引脚7相连,另一端与IC4A的引脚3相连。电容C19与电容C22并联,并联电路的一端电阻R9、电阻R10连接端相连,另一端与运放IC4B的引脚7相连。电阻R14与电阻R16并联,并联电路的一端与电容C11、电容C12连接端相连,另一端与运放IC4B的引脚7相连。IC4B的引脚7与引脚6相连,引脚5与电阻R15、电阻R20的一端串联。电阻R20的另一端与GND相连,电阻R15的另一端与运放IC4A的引脚2、引脚1相连。运放IC4A的引脚8与VCC_5V相连并通过电容C6进行滤波,引脚4与VEE_5V相连并通过电容C13进行滤波,引脚1与二级放大电路相连。二级放大电路由电容C42、电容C45、电阻R44、电阻R43、运放IC7A组成。运放IC7A的引脚3与运放IC4A的引脚1相连,引脚2与电阻R44、电阻R43的一端相连。电阻R44的另一端与运放IC7A的引脚1相连,电阻R43的另一端与GND相连。运放IC7A的引脚8与VCC_5V相连并通过电容C42滤波,引脚4与V33_5V相连并通过电容C45进行滤波,引脚1与电压加法电路相连。电压加法电路由电阻R53、电阻R52、电阻R45、电阻R49、电阻R50、电阻R51、运放IC7B,其中之前的IC7A、IC7B组成一个双运放芯片。电阻R45的一端与IC7A的引脚1相连,另一端与电阻R49的一端、运放IC7B的引脚5相连。电阻R49的另一端与电阻R53、电阻R54的一端相连。电阻R53的另一端与GND相连,电阻R52的另一端与VCC_5V相连。运放IC7B与电阻R50、电阻R51的一端相连,另一端与STM32F103RET6的PA1相连。电阻R50的另一端与GND相连,电阻R51的另一端与运放IC7B的引脚7相连。

在一个实施例中,如图8所示,脉搏信号调理电路210由一级放大电路、带通滤波器、工频限波器、二级放大电路、电压加法电路组成。一级放大电路由电阻R28、电阻R30、电阻R31、运放IC1B相连,其中之前的运放IC1A与运放IC1B构成一个双运放芯片IC1。运放IC1B的引脚1与R28相连,引脚6与电阻R30、电阻R31的一端相连,引脚7与带通滤波器相连。电阻R28的另一端与信号输入端相连,电阻R20的另一端与GND相连,电阻R31与运放IC1B的引脚7相连。带通滤波器由电容C32、电容C33、电阻R25、电阻R29、电容C31、电容C38、电阻R36、电阻R37、电容C40、电容C43、运放IC5A、运放IC5B,其中运放IC5A、IC5B构成一个双运放芯片IC5。电容C32的一端与运放IC1B的引脚7相连,另一端与电阻R29、电容C33的一端相连。电阻R29的另一端与运放IC5A的引脚2、引脚6和电阻R36的一端相连,电容R33的另一端与运放IC5A的引脚3、电阻R25的一端相连。电阻R25的另一端与GND相连,电容R36的另一端与电阻R37、电容C43的一端相连。电阻R37的另一端与电容C40、运放IC5B的引脚5相连,电容C43的另一端与运放IC5B的引脚6和引脚7相连,电容C0的另一端与GND相连。运放IC5A的引脚8与VCC_5V相连并通过电容C31进行滤波,引脚4与VEE_5V相连并通过电容C38进行滤波,引脚1与工频限波器相连。工频限波器由电阻R26、电阻R27、电容C34、电容C35、电容C39、电容C41、电阻R32、电阻R34、电容C30、电容C37、电阻R33、电阻R38、运放IC6A、运放IC6B组成,其中运放IC6A与IC6B构成一个双运放芯片。电阻R26和R27串联,电容C34和电容C35串联,两个串联电路并联,并联电路一端与运放IC5A的引脚1相连,另一端与运放IC6A的引脚3相连。电容C39与电容C41并联,并联电路一端与电阻R26、电阻R27的连接端相连,另一端与运放IC6B的引脚7相连。电阻R32与电阻R34并联,并联电路的一端与电容C34和电容C35连接端相连,另一端与运放IC6B的引脚7相连。运放IC6B的引脚6与引脚7相连,引脚5与电阻R38、电阻R33的一端相连。电阻R38的另一端与GND相连,电阻R33的另一端与运放IC6A的引脚2和引脚1相连。运放IC6A的引脚8与VCC_5V相连并通过电容C30进行滤波,引脚4与VEE_5V相连并通过电容C37进行滤波,引脚1与二级放大电路相连。二级放大电路由电阻R54、电阻R55、电容C44、电容C50、运放IC8A组成。IC8A引脚3与IC6A引脚1相连,引脚2与电阻R54、电阻R55的一端相连。电阻R54的另一端与GND相连,电阻R55的另一端与IC8A的引脚1相连。IC8A的引脚8与VCC_5V相连并通过电容C44进行滤波,引脚4与VEE_5V相连并通过电容C50进行滤波,引脚1与电压加法电路相连。电压加法电路由电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、电阻R47、电阻R48、运放IC8B组成,其中之前的运放IC8A与IC8B构成一个双运放芯片。电阻R42一端与运放IC8A的引脚1相连,另一端与电阻R41的一端和运放IC8B的引脚5相连。电阻R41的另一端电阻R39、电阻R40的一端相连。电阻R39的另一端与VCC_5V相连,电阻R40的另一端与GND相连。运放IC8B的引脚6与电阻R47、电阻R48的一端相连,引脚7与STM32F103RET6的引脚PA2相连。电阻R47的另一端与GND相连,电阻R48的另一端与运放IC8B的引脚7相连。

在一个实施例中,如图9所示,信号处理器230用于对采集到的脉搏电信号和心电信号进行数字滤波,对脉搏电信号和心电信号分别提取峰值,通过脉搏电信号峰值的时间坐标减去心电信号峰值的时间坐标获取脉搏传输时间PTT,根据测试者的心率设置阈值,将PTT的奇异值剔除。具体是:峰值提取包括脉搏峰值提取和心电峰值提取,由于人体的运动,脉搏信号和心电信号的基线会有较大的波动。如果直接采用阈值法会提取到很多错误的点,所以先对心电信号和脉搏电信号求一阶导数,获取一阶导数最大值的时间坐标。心电信号和脉搏信号的峰值都是出现在一阶导数之后,并且时间很接近,所以以一阶导数的最大值为起点,求该时间之后原始信号100个点的最大值,即为心电信号和脉搏信号的峰值信号。得到心电脉搏的峰值之后,将对应的脉搏峰值时间坐标减去心电峰值时间坐标即可以求解脉搏传输时间PTT。为了进一步提高脉搏传输时间PTT的准确性,需要剔除其中的奇异点,脉搏传输时间PTT的范围因人而异,所以需要对不同的人设定不同的阈值剔除奇异值。获取心率,根据心率计算心电脉搏的时间周期,心电脉搏的时间周期是一个心脏搏动的时间周期,可以根据测试经验设定时间周期的2/5为上阈值,1/5为下阈值。若计算得到的脉搏传输时间PTT在这个阈值范围内,则保留,否则将作为奇异值进行剔除。计算血压值:

DBP=(SBP_0)/3+(2DBP_0)/3+Aln((PTT_0)/PTT)-((SBP_0-DBP_0))/3(PTT_0^2)/(PTT^2)

SBP=DBP+(SBP_0-DBP_0)(PTT_0^2)/(PTT^2)

其中,血压值包括舒张压DBP和收缩压SBP,PTT为脉搏传输时间,DBP_0为舒张压的预设校准值,SBP_0为收缩压的预设校准值,PTT_0为脉搏传输时间的预设校准值。每个人血压与脉搏传输时间的具体关系都不相同,并且同一个人随着时间也会发生一定的变化,所以需要间隔一段时间一组校准值计算血压。校准值获取使用一个准确性高的血压计获取一组血压值,并采集一组心电脉搏数据并计算脉搏传输时间并求其平均值,即可得到DBP_0,SBP_0和PTT_0。

信号处理器230还用于对获取的生理电信号对应的血压值进行判断,若血压值高于血压阈值,则确定血压值处于高血压范围,若血压值不大于血压阈值,则确定血压值处于正常血压范围;

若血压值处于高血压范围,信号处理器生成开始给药指令;

若血压值处于正常血压范围,信号处理器生成停止给药指令。

本实施例中,通过处理脉搏电信号和心电信号,得到脉搏电信号和心电信号的峰值,根据脉搏电信号和心电信号峰值脉搏传输时间PTT,根据心率设置阈值,将PTT的奇异值剔除得到精确的血压值,根据血压值判断是否给药,能够达到实时自动给药、精确调控血压的目的。

在一个实施例中,如图10所示,提供了一种药物释放控制方法,该方法包括:

获取生理电信号;

对所述生理电信号进行处理得到血压值,并确定所述血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令;

根据所述控制指令控制药物开始释放或停止释放。

在一个实施例中,对采集到的脉搏电信号和心电信号进行数字滤波,对脉搏电信号和心电信号分别提取峰值,通过脉搏电信号峰值的时间坐标减去心电信号峰值的时间坐标获取脉搏传输时间PTT,根据测试者的心率设置阈值,将PTT的奇异值剔除。具体是:峰值提取包括脉搏峰值提取和心电峰值提取,由于人体的运动,脉搏信号和心电信号的基线会有较大的波动。如果直接采用阈值法会提取到很多错误的点,所以先对心电信号和脉搏电信号求一阶导数,获取一阶导数最大值的时间坐标。心电信号和脉搏信号的峰值都是出现在一阶导数之后,并且时间很接近,所以以一阶导数的最大值为起点,求该时间之后原始信号100个点的最大值,即为心电信号和脉搏信号的峰值信号。得到心电脉搏的峰值之后,将对应的脉搏峰值时间坐标减去心电峰值时间坐标即可以求解脉搏传输时间PTT。为了进一步提高脉搏传输时间PTT的准确性,需要剔除其中的奇异点,脉搏传输时间PTT的范围因人而异,所以需要对不同的人设定不同的阈值剔除奇异值。获取心率,根据心率计算心电脉搏的时间周期,心电脉搏的时间周期是一个心脏搏动的时间周期,可以根据测试经验设定时间周期的2/5为上阈值,1/5为下阈值。若计算得到的脉搏传输时间PTT在这个阈值范围内,则保留,否则将作为奇异值进行剔除。计算血压值:

DBP=(SBP_0)/3+(2DBP_0)/3+Aln((PTT_0)/PTT)-((SBP_0-DBP_0))/3(PTT_0^2)/(PTT^2)

SBP=DBP+(SBP_0-DBP_0)(PTT_0^2)/(PTT^2)

其中,血压值包括舒张压DBP和收缩压SBP,PTT为脉搏传输时间,DBP_0为舒张压的预设校准值,SBP_0为收缩压的预设校准值,PTT_0为脉搏传输时间的预设校准值。每个人血压与脉搏传输时间的具体关系都不相同,并且同一个人随着时间也会发生一定的变化,所以需要间隔一段时间一组校准值计算血压。校准值获取使用一个准确性高的血压计获取一组血压值,并采集一组心电脉搏数据并计算脉搏传输时间并求其平均值,即可得到DBP_0,SBP_0和PTT_0。

对获取的生理电信号对应的血压值进行判断,若血压值高于血压阈值,则确定血压值处于高血压范围,若血压值不大于血压阈值,则确定血压值处于正常血压范围;

若血压值处于高血压范围,信号处理器生成开始给药指令;

若血压值处于正常血压范围,信号处理器生成停止给药指令。

本实施例中,能够对血压进行精确调控,通过心电和脉搏计算脉搏传输时间,以脉搏传输时间为参数精确计算血压,并通过自动释放药物的方式对血压进行实时调控,使得血压保持在安全的范围,实现药物的自动释放和对血压的实时调控。

应该理解的是,虽然图9-图10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图9-图10中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以下步骤:

获取生理电信号;

对所述生理电信号进行处理得到血压值,并确定所述血压值所属的血压范围,生成包含所述药物开始释放或药物停止释放的控制指令;

根据所述控制指令控制药物开始释放或停止释放。

在一个实施例中,计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤:

对采集到的脉搏电信号和心电信号进行数字滤波,对脉搏电信号和心电信号分别提取峰值,通过脉搏电信号峰值的时间坐标减去心电信号峰值的时间坐标获取脉搏传输时间PTT,根据测试者的心率设置阈值,将PTT的奇异值剔除。具体是:峰值提取包括脉搏峰值提取和心电峰值提取,由于人体的运动,脉搏信号和心电信号的基线会有较大的波动。如果直接采用阈值法会提取到很多错误的点,所以先对心电信号和脉搏电信号求一阶导数,获取一阶导数最大值的时间坐标。心电信号和脉搏信号的峰值都是出现在一阶导数之后,并且时间很接近,所以以一阶导数的最大值为起点,求该时间之后原始信号100个点的最大值,即为心电信号和脉搏信号的峰值信号。得到心电脉搏的峰值之后,将对应的脉搏峰值时间坐标减去心电峰值时间坐标即可以求解脉搏传输时间PTT。为了进一步提高脉搏传输时间PTT的准确性,需要剔除其中的奇异点,脉搏传输时间PTT的范围因人而异,所以需要对不同的人设定不同的阈值剔除奇异值。获取心率,根据心率计算心电脉搏的时间周期,心电脉搏的时间周期是一个心脏搏动的时间周期,可以根据测试经验设定时间周期的2/5为上阈值,1/5为下阈值。若计算得到的脉搏传输时间PTT在这个阈值范围内,则保留,否则将作为奇异值进行剔除。计算血压值:

DBP=(SBP_0)/3+(2DBP_0)/3+Aln((PTT_0)/PTT)-((SBP_0-DBP_0))/3(PTT_0^2)/(PTT^2)

SBP=DBP+(SBP_0-DBP_0)(PTT_0^2)/(PTT^2)

其中,血压值包括舒张压DBP和收缩压SBP,PTT为脉搏传输时间,DBP_0为舒张压的预设校准值,SBP_0为收缩压的预设校准值,PTT_0为脉搏传输时间的预设校准值。每个人血压与脉搏传输时间的具体关系都不相同,并且同一个人随着时间也会发生一定的变化,所以需要间隔一段时间一组校准值计算血压。校准值获取使用一个准确性高的血压计获取一组血压值,并采集一组心电脉搏数据并计算脉搏传输时间并求其平均值,即可得到DBP_0,SBP_0和PTT_0。

对获取的生理电信号对应的血压值进行判断,若血压值高于血压阈值,则确定血压值处于高血压范围,若血压值不大于血压阈值,则确定血压值处于正常血压范围;

若血压值处于高血压范围,信号处理器生成开始给药指令;

若血压值处于正常血压范围,信号处理器生成停止给药指令。

本实施例中,通过处理脉搏电信号和心电信号,得到脉搏电信号和心电信号的峰值,根据脉搏电信号和心电信号峰值脉搏传输时间PTT,根据心率设置阈值,将PTT的奇异值剔除得到精确的血压值,根据血压值判断是否给药,能够达到实时自动给药、精确调控血压的目的。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)等。

在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上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申请的几种实施方式,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,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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