[发明专利]一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器

说明书

技术领域

本发明属于麻醉靶控输注泵控制技术领域，涉及一种基于BIS反馈的麻醉靶控输注泵控制器。

背景技术

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（1）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（1）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（1）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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

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。