本发明专利技术公开了一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，包括控制模块，控制模块包括通信单元、I/O单元、I2C单元、滤波单元、模糊PID求解单元、输出单元、报警单元和时钟单元。本发明专利技术增加了BIS反馈，可以根据每个病人不同的体质设置相适应的BIS值基准，并通过BIS反馈环对麻醉剂给药量进行实时调整，克服了开环系统不可调节、精度低的缺点，确保麻醉过程的安全可靠，也更加人性化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于麻醉靶控输注泵控制
，涉及一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器。
技术介绍
麻醉技术在医疗行业被大量使用，用于缓解患者手术等治疗过程中的痛感，便于治疗过程顺利进行。但是对于麻痹深度的控制一直是医学界的一个难题，麻痹程度不够或者过麻痹都会对患者造成严重的甚至是致命的影响。由于药物在人体内有复杂的分布、代谢和效应过程，普通的注射泵不能实现稳定的药物效应。为了克服这些缺点，国内外开始利用靶控输注技术研发出更适合人体输注的靶控输注泵及其控制器，如文献(I)瞿雪芬，靶控输注泵及利用该输注泵的计算机辅助输注系统，中国专利申请号:200620061690.2 ; (2)吴琦，靶控注射泵，中国专利申请号:02253495.4 ; (3)萨蒂什.桑达尔，斯瓦米纳坦.巴拉克里希南，伊凡 麦尔尼科，高精度输注泵控制器，申请号:CN200880115087.X ;(4)施介一，谢鸿鸣，姚建辉，电子输注泵及其控制方法，申请号:CN200910215189.5 ；(5)张兴安，陈宇珂，舒芬太尼静脉麻醉靶控输注控制装置，中国专利申请号:200720053151.9。文献(I)采用副MCU模块辅助监控主MCU模块，以防主MCU模块出错，降低了临床麻醉过程中由于控制系统内部故障引起的风险，提高了安全性，该控制系统为开环控制；文献(2)实现了血药浓度靶控、效应部位靶控，设置了注射器安装到位检测，扩大了可控速度范围，具备与PC机进行数据交换和汉化液晶显示功能，与文献(I)同样采用步进电机驱动注射泵的开环控制系统；文献(3)采用闭环控制系统，使用弹簧、 旋转马达和线性马达等驱动输注泵，提供了输注泵控制的多种可行控制方式；文献(4)采用双MCU芯片实时通讯提高了系统的可靠性，采用了冗余技术，配置了压力传感器、气泡传感器、磁控开关盒接触检测开关实时监测系统运行状态，提高了输注的线性平滑度，降低了液体脉冲度和噪声，但是缺少对人体生命信号的采集和反馈；文献(5)采用开环控制，通过控制舒芬太尼血药浓度进而控制麻醉深度，根据患者性别、年龄、身高等信息实现自动恒速给药。由于麻醉深度控制直接关系着病人的生命安全，必须在各个环节上保证控制性能的安全、稳定和可靠，在已有控制技术条件的基础上将手术风险降到最低。上述控制器基本采用单片机组建的步进电机驱动的开环系统，虽然已经实现了对输注泵的有效控制，但其控制精度、系统的稳定性和安全性都可以得到进一步提高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，使得麻醉过程处于全程可控状态，降低麻醉风险。本专利技术是通过以下技术方案来实现:一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，包括:控制模块，控制模块包括通信单元、I/O单元、I2C单元、滤波单元、模糊PID求解单元、输出单元、报警单元和时钟单元；BIS设定模块，与通信单元相连接，将根据BIS基准值发送给通信单元，通信单元再将其发送至模糊PID求解单元；功率放大器，与输出单元相连接，将输出单元输出的电流信号放大后发送至无刷电机；电流传感器监测功率放大器输出的电流，并将电流信号发送至I2C单元，再经过滤波单元分别发送至模糊PID求解单元和报警单元；无刷电机，通过丝杠连接输注泵，无刷电机被驱动后，其转动转换为丝杠的推移，向输注泵提供推动力；编码器监测无刷电机的转动速度，并监测丝杠的前进距离，再将转动速度信号和前进距离信号发送至I/O单元，经过滤波单元分别发送至模糊PID求解单元和报警单兀；脑电电极，检测麻醉对象的实时BIS值发送至I/O单元，经过滤波单元发送至模糊PID求解单元；模糊PID求解单元根据实时BIS值、电流信号、转动速度信号和前进距离信号进行模糊PID求解，得到占空比，再根据占空比生成相应的驱动无刷电机的电流信号，经输出单元发送给功率放大器。所述当电流信号出现波动异常、无刷电机出现堵转、丝杠的前进距离超出设定的极限值中的一种时，报警单元发出报警信号。所述的控制模块还包括与显示装置相连接的LCD单元，将控制模块所接收的各种信号在显示装置上进行相应的显示；当报警单元发出报警信号时 ，还在显示装置上进行相应的显示。所述的控制模块还包括与存储器相连接的数据读写单元，记录控制模块所接收的各种信号数据。所述的显示或记录的数据包括当前麻醉对象的生理特征、当前输注泵的输注速度和已输注的麻醉剂量。所述的控制模块还包括电源管理单元，电源管理单元管理交流电和备用电池的供电，并对备用电池的电量进行监测；当备用电池的电量低于设定值时还通过报警单元发出相应的报警信号。所述的控制模块还与生命监护仪相连接，读取生命监护仪所检测到的数据。所述的控制模块是基于FPGA控制芯片进行控制。所述的模糊PID求解单元以电流占空比的形式输出电流信号，经输出单元发送给功率放大器，再驱动无刷电机运动，对功率放大器输出的电流、无刷电机的转速和丝杠的前进距离进行调节。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术提供的基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，增加了 BIS反馈，可以根据每个病人不同的体质设置相适应的BIS值基准，并通过BIS反馈环对麻醉剂给药量进行实时调整，克服了开环系统不可调节、精度低的缺点，确保麻醉过程的安全可靠，也更加人性化；考虑到步进电机低速转动时存在振动和噪声等固有缺点，本专利技术采用无刷电机驱动输注泵，震动小、噪音低，同时无刷电机稳定性好、可靠性高、运转平滑，提高了输注性倉泛;此外，除了增加BIS反馈外本专利技术通过三个控制环(电流环、速度环和位置环)来实时控制调节驱动压力、电机转速和麻醉注射量等参数。本专利技术在现有靶控麻醉输注泵控制技术的基础上显著地提高了麻醉技术的安全性、系统的稳定性和控制精度。进一步，本专利技术提供的基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，采用基于FPGA的专用控制芯片实现对输注系统的控制，克服了单片机性能不稳定、控制精度低的缺陷，从硬件上提高了麻醉控制的精度。本专利技术提供的基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，还具有良好的人机交互功能，通过LCD显示器可以读取输注泵当前的工作状态，亦可以通过外接矩阵键盘完成人机交互通信，同时也可以通过内存读取出控制过程中的其他记录信息；控制器由硬件电路执行程序，可靠性高，且基于FPGA的并行操作特性显著提高了芯片的处理能力和运算速度；采用模糊PID控制提高了系统的控制精度，且使系统具有较好的鲁棒性。附图说明图1为基于 BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制模块构成示意图。图2为基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器的连接示意图。图3为基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器的控制流程示意图。具体实施例方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，其特征在于，包括:控制模块，控制模块包括通信单元、I/O单元、I2C单元、滤波单元、模糊PID求解单元、输出单元、报警单元和时钟单元；BIS设定模块，与通信单元相连接，将根据BIS基准值发送给通信单元，通信单元再将其发送至模糊PID求解单元；功率放大器，与输出单元相连接，将输出单元输出的电流信号放大后发送至无刷电机；电流传感器监测功率放大器输出的电流，并将电流信号发送至I2C单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，其特征在于，包括：控制模块，控制模块包括通信单元、I/O单元、I2C单元、滤波单元、模糊PID求解单元、输出单元、报警单元和时钟单元；BIS设定模块，与通信单元相连接，将根据BIS基准值发送给通信单元，通信单元再将其发送至模糊PID求解单元；功率放大器，与输出单元相连接，将输出单元输出的电流信号放大后发送至无刷电机；电流传感器监测功率放大器输出的电流，并将电流信号发送至I2C单元，再经过滤波单元分别发送至模糊PID求解单元和报警单元；无刷电机，通过丝杠连接输注泵，无刷电机被驱动后，其转动转换为丝杠的推移，向输注泵提供推动力；编码器监测无刷电机的转动速度，并监测丝杠的前进距离，再将转动速度信号和前进距离信号发送至I/O单元，经过滤波单元分别发送至模糊PID求解单元和报警单元；脑电电极，检测麻醉对象的实时BIS值发送至I/O单元，经过滤波单元发送至模糊PID求解单元；模糊PID求解单元根据实时BIS值、电流信号、转动速度信号和前进距离信号进行模糊PID求解，得到占空比，再根据占空比生成相应的驱动无刷电机的电流信号，经输出单元发送给功率放大器。
【技术特征摘要】
1.一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，其特征在于，包括: 控制模块，控制模块包括通信单元、I/o单元、I2C单元、滤波单元、模糊PID求解单元、输出单元、报警单元和时钟单元； BIS设定模块，与通信单元相连接，将根据BIS基准值发送给通信单元，通信单元再将其发送至模糊PID求解单元； 功率放大器,与输出单元相连接，将输出单元输出的电流信号放大后发送至无刷电机；电流传感器监测功率放大器输出的电流，并将电流信号发送至I2C单元，再经过滤波单元分别发送至模糊PID求解单元和报警单元； 无刷电机，通过丝杠连接输注泵，无刷电机被驱动后，其转动转换为丝杠的推移，向输注泵提供推动力；编码器监测无刷电机的转动速度，并监测丝杠的前进距离，再将转动速度信号和前进距离信号发送至I/O单元，经过滤波单元分别发送至模糊PID求解单元和报警单元； 脑电电极，检测麻醉对象的实时BIS值发送至I/O单元，经过滤波单元发送至模糊PID求解单元； 模糊PID求解单元根据实时BIS值、电流信号、转动速度信号和前进距离信号进行模糊PID求解，得到占空比，再根据占空比生成相应的驱动无刷电机的电流信号，经输出单元发送给功率放大器。2.如权利要求1所述的基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器，其特征在于，当电流信号出现波动异常、无刷电机出现堵转、丝杠的前进距离超出设定的极限值中的一种时，报警单元发出报警信号。3.如权利要求1所述的基于BIS反馈的麻醉靶...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯芬蓉，董可，张珂通，
申请(专利权)人：陕西君天行机电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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