智能心肺复苏高精端一体化平台

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  摘要:猝死是21世纪人类与医学面临的最大挑战之一,对于一些需要短时间内需要心肺复苏的患者,需要配合人工呼吸和针对不同病情的按压,人工呼吸频率调整,还需要实时监控心电信号。智能心肺复苏仪Scuretlife算法为主要核心,该算法可精确判断病情给与方案(具体的步骤以及治疗频率)。正确率可达99%,并附加自我学习功能可自我完善数据库。数据集成库,目前拥有300多种病情的心电信号并和scuretlife算法相互配合可自我完善增加病情。
  关键词:scuretlife算法、智能心肺复苏。
  智能心肺复苏仪,机械结构方面由担架板,氧气发送器、氧气面罩、开发气道装置,按压装置。担架板内镶嵌电池,主控板,按压装置内镶嵌传感器(该传感器自我设计,检测精度更高,速度更快)。Scuretlife算法为主要核心,该算法可精确判断病情给与方案(具体的步骤以及治疗频率)。正确率可达99%,并附加自我学习功能可自我完善数据库。数据集成库,目前拥有300多种病情的心电信号并和scuretlife算法相互配合可自我完善增加病情。该智能心肺复苏仪采用一体化设计,可完成心肺复苏的全部步骤,并提高精准的个性化治疗方案。
  按压装置,可根据患者体型调整包裹范围,主要材料是氟硅橡胶:氟橡胶具有良好的物理机械性能及化学稳定性,具有耐高温的特点;优良的耐介质性能,对有机溶剂、无机酸、氧化剂作用的稳定性优良,尤其耐酸性优异;有极好的耐气候、在大气中暴露数年后,物理机械性能变化甚微,因此使产品的使用寿命大大增加。氟硅橡胶的耐天候老化性非常优良,即使暴露5年后,仍保持有良好的性能。此外,氟硅橡胶的防霉性十分良好的。氟硅橡胶综合了硅橡胶的高透气、耐高低温和氟橡胶的耐油、耐溶剂 、耐饱和蒸汽的特性。
  气道开发器,一种同步呼吸的气道打开辅助器。气道打开器的下部和中部分别设有底架和上架及活动支架,活动支架的端部设有相互啮合的转动齿头,与上架连接的相对转动齿头啮合相对配合安装,与底架连接的相对转动齿头相对配合安装,活动支架的另一端通过转轴与下拉架传动连接,在下拉架的端部通过转轴与上拉架传动连接,上拉架又通过安装在颈托上的转轴与夹持架传动连接,在左右夹持架上安装有牵拉器,在底架和上架之间安装有托举执行器。托举执行器与控制器导线连接。
  氧气面罩,本氧气面罩非常便于对口腔进行操作:此外,它还采用专门设计,可在正向压力下向患者的呼吸道提供更大的氧气流量。这种一次性使用的面罩包括一个透明硬质聚丙烯(PP)组件,该组件上带有多个用于麻醉管路或充气袋的接入端口﹔另外,还包括一个TPE缓冲垫,包覆成型在PP结构上。医用弹性体模压制成的TPE缓冲垫,可以在患者面部提供坚固而舒适的密封,从而发挥关键作用。
  氧气发生器,利用氯酸盐高温分解原理制备出的固态氧气发生器(氧烛)主要由启动装置、产氧药块和氧气过滤材料组成。启动装置产生的热量使氧烛药块分解,释放出氧气,氧气经氧烛内部的过滤材料净化后从出口排出直接供人体呼吸。氧烛中的产氧药块由氧源(氯酸钠)、金属粉末、催化剂、抑氯剂、粘合剂等按一定配比混合,然后压制成氧烛药块。
  担架板,一种简易式多用担架板,包括一个框架,在框架上设有若干条加强横带,在加强横带上安装有担架板,在担架板两侧分别设有两个豁口,所说的豁口与框架构成提手;在担架板上放置有软垫并通过防水面罩包裹.优点是使用方便,便于制作,可大大减少病人被抬动次数,以利于及时抢救病人,还可作为床板,以供不宜再次抬动的病人使用。内含电池和主控板。
  原理:
  按压器位于胸部,内部镶嵌传感器,帮助感知心电活动。心电图传感器检测到患者的心率低于设定的治疗频率,仪器将心电图和模板进行比对,判断心跳是否在合理范围内,按压器进行心肺复苏,氧气发生器、气道开发器保证顺利供氧。传感器持续监视患者情况,若有好转,患者可手动终止此次治疗。
  1.系统工作流程
  心电信号通过传感器,实时采集心电信号,并对信号进行分析识别。当监测到患者心律低于合理值时,对患者进行意识测试。如果患者清醒并认为是误报,患者或者旁边的人可以手动开关终止治疗。如果没有手动终止,开始工作,测量胸部生物阻抗,根据自动设定的放电能级, 快速充电,根据测得的胸部阻抗选择放电脉宽,进行心肺复苏。一次心电复苏结束后继续监测心电信号,如心脏电没有转复,继续进行心肺复蘇,如果心脏转复,心律恢复正常,系统继续进行心电监控。
  2.心电采集功能模块
  心电信号通过除颤保护电路进入心电采集处理电路,。心电采集处理电路使用万利公司心电测量芯片STM32,心电芯片采用三电极输入设计,内置截止频率0.3 Hz的双极点高通滤波器和截止频率37 Hz的双极点低通滤波器,带通内的信号增益为340倍。心电芯片提供电极脱落监测信号、心电信号、基准电压信号给主控MCU,MCU 通过12 bit ADC对采集的心电信号进行数模转换,采样频率为200 Hz,并对心电信号数据进行VF/VT识别分析处理,通过指示灯精确显示电极的连接状态。
  3.电源模块部分
  主电源模块使用TI的TPS62172降压转换器,输入电压范围3~17 V,输出电压3.3 V,最大输出电流500 mA。12 V电源模块使用集成型5 A 40 V 宽输入范围升压TPS55340升压稳压器,输入电压范围2.9~32 V;生物阻抗测量电源模块使用ADI固定型稳压模块 ADP7102,输入电压范围:3.3~20 V,最大输出电流300 mA,噪声低至15V/ms,为高精度阻抗测量提供电源供应。
  4.系统软件设计
  系统软件设计主要分为:MCU主程序、心电信号采集识别处理程序、生物阻抗测量程序、高压充电程序、双相放电和自放电程序。系统程序流程:系统开始,MCU片内模块进行初始化,如AD模块、DA模块、PWM模块、I2C通信模块等,初始化完成后监测心电电极连接状态。当电极连接正常后,触发心电采集信号,心电信号开始采集识别分析。当监测到心脏跳动频率低于设定值后,系统开始生物阻抗测量,高压充电,同时进行患者意识清醒测量。如患者昏迷,则进行心脏复苏、提供氧气,如果患者意识清醒,可以在高压充电时或者充电完成后的3s内中断心脏复苏,则系统只进行供氧,不进行心脏复苏。或者通过外部给出除颤命令信号,系统直接进入生物阻抗测量,高压充电,双相复苏工作流程,也可以在高压充电时或者充电完成后的3s中内中断除颤。心电信号识别程序,使用差分阈值法分析检测R 波。此方法首先设定检测阈值和判定条件,然后对ECG信号进行差分运算。计算出ECG信号波形中各个数据点其幅度相对于时间的变化率,再将各个数据点的变化率与预先设定的阈值进行比较。若满足相应的判定条件,就判断检测到一个R波。出的R波,找出Q波和S波的位置,计算QRS波宽。根据是否能检测出R波,R-R 间期和QRS波宽,判断心电信号是否处于正常心律状态。
  参考文献:
  [1]基于建构主义的心肺复苏信息化教学实践研究[J].吴川杰,李艳.护理研究.2020(04)
  [2]基于"互联网+"构建新型冠状病毒肺炎疫情防控人员管理平台[J].郭庆峰,杨扣琴,赵丽婷,王秦丽.护理研究.2020(05)
  [3]护士主导的“互联网+心肺复苏管理”平台的设计与构建[J].循证护理.2020,6(10)
  山东协和学院 山东济南 250000
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