一种双通道血泵的智能供血控制系统及方法

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种双通道血泵的智能供血控制系统及方法。

背景技术

随着生活水平的提高和科技的进步，人们对智能化、自动化设备的要求越来越高。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。目前市面上的大部分人工血泵分为三类，分别是蠕动式输血泵，滚压式血泵和离心血泵。这三类人工血泵所产生的血液灌流状态基本上为恒速平流状态。在对人体进行体外循环的血液平流灌注会对人体器官组织造成一定损伤，降低了手术的安全性能，其结构有待改进。

发明内容

基于此，为了解决目前市面上的人工血泵在对人体进行体外循环的血液平流灌注会对人体器官组织造成一定损伤，降低了手术的安全性能的问题，本发明提供了一种双通道血泵的智能供血控制系统及方法，其具体技术方案如下：

一种双通道血泵的智能供血控制系统，包括脉搏信号采集模块、脉搏信号分析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；所述脉搏信号分析模块用于提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号；所述脉搏信号控制模块用于根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小。

其中，所述第一伺服电机与所述第一血泵传动连接，所述第二伺服电机与所述第二血泵传动连接。

上述双通道血泵的智能供血控制系统通过提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号，并根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小，可以模拟人体心脏泵血机制而产生脉冲式血流，使得对人体进行体外循环的血液输送过程更加符合人体生理特征，解决了目前市面上的人工血泵在对人体进行体外循环的血液平流灌注会对人体器官组织造成一定损伤，降低了手术的安全性能的问题，改善了大脑局部脑氧饱和度，提高了人体组织的微循环。

进一步地，所述脉搏信号采集模块包括压电式脉搏传感器，所述压电式脉搏传感器用于采集脉搏信号。

进一步地，所述脉搏信号采集模块还包括第一放大电路以及第一滤波电路，所述第一放大电路的输入端与所述压电式脉搏传感器的信号输出端电连接，所述第一滤波电路的输入端与所述第一放大电路的输出端电连接，所述脉搏信号采集模块通过所述第一放大电路以及所述第一滤波电路对所述脉搏信号进行预处理。

进一步地，所述脉搏信号采集模块还包括控制器，所述控制器包括模数转换电路，所述模数转换电路的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接，所述模数转换电路的输出端与所述脉搏信号分析模块的输入端电连接。

进一步地，所述脉搏信号控制模块包括第二放大电路、第二滤波电路以及数模转换电路，所述第二放大电路的输入端与所述脉搏信号分析模块的输出端电连接，所述第二放大电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端电连接，所述第二滤波电路的输出端与所述数模转换电路的输入端电连接。

相应地，本发明提供一种双通道血泵的智能供血控制方法，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；

提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号；

根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小；

其中，所述第一伺服电机与所述第一血泵传动连接，所述第二伺服电机与所述第二血泵传动连接。

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，通过快速傅里叶变换提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号。

进一步地，根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小的具体方法包括如下步骤：

对所述主波信号以及所述重搏波信号进行放大处理以及滤波处理；

对滤波处理后的所述主波信号以及所述重搏波信号进行数模转换处理；

通过数模转换处理后的所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动所述第一伺服电机以及所述第二伺服电机动作。

相应地，本发明提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的双通道血泵的智能供血控制方法。

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双通道血泵的智能供血控制系统的整体结构示意图；

图2是本发明一实施例中一种双通道血泵的智能供血控制方法的整体流程示意图。

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。

如图1所示，本发明一实施例中的一种双通道血泵的智能供血控制系统，包括脉搏信号采集模块、脉搏信号分析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；所述脉搏信号分析模块用于提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号；所述脉搏信号控制模块用于根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小。

其中，所述第一伺服电机与所述第一血泵传动连接，所述第二伺服电机与所述第二血泵传动连接。根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小，进而调节所述第一血泵以及第二血泵的流量大小，使得第一血泵以及第二血泵的输出共同汇入血液导管，可产生脉冲式血流。

上述双通道血泵的智能供血控制系统通过提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号，并根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小，可以模拟人体心脏泵血机制而产生脉冲式血流，使得对人体进行体外循环的血液输送过程更加符合人体生理特征，解决了目前市面上的人工血泵在对人体进行体外循环的血液平流灌注会对人体器官组织造成一定损伤，降低了手术的安全性能的问题，改善了大脑局部脑氧饱和度，提高了人体组织的微循环。

在其中一个实施例中，所述脉搏信号采集模块包括压电式脉搏传感器，所述压电式脉搏传感器用于采集脉搏信号。

在其中一个实施例中，所述脉搏信号采集模块还包括第一放大电路以及第一滤波电路，所述第一放大电路的输入端与所述压电式脉搏传感器的信号输出端电连接，所述第一滤波电路的输入端与所述第一放大电路的输出端电连接，所述脉搏信号采集模块通过所述第一放大电路以及所述第一滤波电路对所述脉搏信号进行预处理。

在其中一个实施例中，所述脉搏信号采集模块还包括控制器，所述控制器包括模数转换电路，所述模数转换电路的输入端与所述第一滤波电路的输出端电连接，所述模数转换电路的输出端与所述脉搏信号分析模块的输入端电连接。

在其中一个实施例中，所述脉搏信号控制模块包括第二放大电路、第二滤波电路以及数模转换电路，所述第二放大电路的输入端与所述脉搏信号分析模块的输出端电连接，所述第二放大电路的输出端与所述第二滤波电路的输入端电连接，所述第二滤波电路的输出端与所述数模转换电路的输入端电连接。

所述控制器可以为单片机，也可以是其它类型处理器。由于本领域技术人员可根据需要选择所述第一放大电路、第一滤波电路、第二放大电路与第二滤波电路的具体结构以及所述控制器的类型，故而在此不再赘述。

在其中一个实施例中，所述脉搏信号分析模块可以为上位机，所述上位机中安装有LabVIEW软件并通过LabVIEW软件调用MATLAB中的快速傅里叶变换函数提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号。

在其中一个实施例中，如图2所示，本发明提供一种双通道血泵的智能供血控制方法，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；

提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号；

根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小；

其中，所述第一伺服电机与所述第一血泵传动连接，所述第二伺服电机与所述第二血泵传动连接。

通过提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号，并根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小，可以模拟人体心脏泵血机制而产生脉冲式血流，使得对人体进行体外循环的血液输送过程更加符合人体生理特征。

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，通过快速傅里叶变换提取预处理后的所述脉搏信号中的主波信号以及重搏波信号。

采用快速傅里叶变换将由许多叠加波构成的复杂脉搏信号展开成不同的简谐波，将脉搏信号所包含的特征信息提取出来，可将脉搏信号从时域变换到频域。

在其中一个实施例中，根据所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动第一伺服电机以及第二伺服电机动作以调节第一血泵以及第二血泵的流量大小的具体方法包括如下步骤：

对所述主波信号以及所述重搏波信号进行放大处理以及滤波处理；

对滤波处理后的所述主波信号以及所述重搏波信号进行数模转换处理；

通过数模转换处理后的所述主波信号以及所述重搏波信号分别驱动所述第一伺服电机以及所述第二伺服电机动作。

通过数模转换后的所述主波信号以及所述重搏波信号将转换成相应的模拟电信号。将相应的模拟电信号分别输入到所述第一伺服电机以及第二伺服电机，可控制所述第一伺服电机以及第二伺服电机的转速，进而调节所述第一血泵以及第二血泵的流量大小。

在其中一个实施例中，本发明提供一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的双通道血泵的智能供血控制方法。

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。