一种智能脑脊液引流控制与识别警示系统

本发明涉及一种智能脑脊液引流控制与识别警示系统，属于医疗单位使用的医疗 器械。

术后脑脊液外引流是指将引流管置入脑室或腰部椎管（腰大池）内，持续将脑脊液 引出，一可降低颅内压作用，二可促进炎性脑脊液排出，达到清洁脑脊液、协助脑室炎 症作用。脑脊液漏必须要严格控制引流量，避免引流量过大进一步加重低颅压症状，甚至出 现硬膜外出血、脑疝等严重并发症，危及患者的生命。目前临床上通常采用负压引流球/瓶 作为脑脊液外引流的装置，在末端连接带刻度的引流液容器，引流液容器上有容量刻度，人 工观察引流量，并采用导管夹人工控制引流通路的开或关。这种引流方式的缺陷是：无法自 动控制每天的引流量，医务人员需要反复查看和计量，劳动强度大。在临床中脑脊液外引流 不仅仅要有每日引流总量的控制（一般每日最高不超过365ml）,而且要有引流速度的控制， 一般流速应控制在2-3滴，每小时10-15ml左右。如果仅仅控制每日引流总量，但在单位时间 内流速过快、或引流量过大也同样会引起低颅压、硬膜外出血等临床风险，CN103990188A提 出了通过预设压力的方式控制引流量，但并不能解决引流量的控制问题；CN106963998A则 采用浮球连接电路自动定量控制方式引流，但无法实现排放时间和引流速度等控制，仍存 在较大的缺憾和风险。

本发明提出一种智能脑脊液引流控制与识别警示系统，主要由微机系统、流量控 制装置、红外滴数传感器、压力传感器、颜识别传感器、通讯模块、人机交互界面、射频识 别装置组成，专用配套引流管路是本发明的组件。其中：

所述的微机系统对整个系统进行智能控制和管理，并对检测信号进行处理，一般采用 单片机系统。

所述的流量控制装置与微机系统联通工作，用于控制引流速度和单位时间内的引 流量；流量控制装置不仅可以通过调整引流管路内部通路的大小，控制液体流速，同时可以 控制管路的开放或者关闭，实现定时开放引流或者定量引流后关闭管路；流量控制装置可 以采用蠕动泵、电磁阀等，也可以采用电机驱动涡轮/蜗杆等方式实现。优选的方案是采用 指状蠕动泵作为动力源，指状蠕动泵是由电机带动凸轮轴转动，使滑块按照一定顺序和运 动规律上下往复运动，像波一样依次挤压引流软管，使引流软管中的液体以设定的速度向 下流动。

所述的红外滴数传感器与微机系统联通工作，用于监测引流管路中脑脊液的流速 （每分钟滴数）。液滴传感器主要是由一对红外发射管和接收管组成，通过将发射管和接收 管安装在引流管路外周相对的位置上，当有红外线从发射管射出时，接收管会因接收到红 外光而产生电信号；在有液滴落下经过发射管和接收管之间时，由于红外线穿透液滴会导 致光强衰减掉一部分，因此，此时红外接收管的电信号会发生变化，经由信号放大、AD转换 后经过微机系统滴数与体积的乘积换算，计算出患者的脑脊液的流速和流量。具体方案是， 在配套引流管路中设置有一个流量测定窗口，在流量测定窗口的上方位置设置流量控制装 置，流量测定窗口外周设置一个红外滴数传感器；根据系统设定的时间或动作，微机系统发 出引流管路开放指令时，流量控制装置根据微机系统给出的流速缓慢打开，脑脊液缓慢滴 落，红外滴数传感器开始计算单位时间内的液滴数量，并将光电信号发送给微机系统计算 并读出脑脊液引流速度和单位时间内的引流量。

所述的颜识别传感器与微机系统联通工作，用于监测脑脊液的颜变化。颜 识别传感器设置于透明的引流管路的外周，动态监测引流液体的颜并与微机系统内置颜 参数进行比对，一旦检测感知脑脊液颜呈现血，微机系统发出声光电警示信息，提示 患者可能颅内出血。

所述的压力传感器与微机系统联通工作，用于测量配套引流管路不同部位的压力 值。压力传感器可以设置1-2个，分别设置在流量控制装置的上游位置或下游位置；设置在 流量控制装置上游位置的压力传感器用于动态监测患者颅内压力，设置在流量控制装置下 游位置的压力传感器动态监测引流软管或引流液容器内的压力；压力传感器可以设置在 PCB线路板上，通过压力传感器的监测窗口设置专用延长管路与引流管路连通；也可以将压 力传感器设置在引流管路内，通过导联线将压力传感器与微机系统联通工作。优选方案是， 设置1个压力传感器，并将压力传感器设置于引流液容器内壁，压力传感器能够动态监测引 流液容器内的压力变化，根据临床需要与负压控制阀配合工作，实现负压引流、或常压引 流、或正压引流的的动态监测与控制。负压控制阀可以采用手动控制调节，也可以采用电子 自动化联动控制；负压控制阀采用电子自动控制时，将负压控制阀与微机系统联通工作，微 机系统根据压力传感器的动态监测结果，自动调节负压控制阀的通路大小，实现引流管路 内的动态压力控制。

所述的通讯模块与微机系统联通工作，用于监测与控制信息的发送输出。通讯模 块采用有线通讯与无线通讯方式不限，优选的是采用2.4G或5G的Wifi通讯模块，与医护工 作站的医疗信息管理系统（HIS等）进行信息交互，将患者引流信息动态上传医疗信息管理 系统内。

所述的人机交互界面包括显示屏幕、控制界面等，主要功能包括监测信息/警示信 息的显示读出、功能设定及操作控制。控制界面设有包括但不限于流速控制、流量控制、引 流时间设定、引流压力设置四个功能键。其中流速控制键用于设定脑脊液的排放速度，一般 采用计量“滴数/分钟”进行控制，避免排放速度过快造成颅内瞬间失压引起的出血量增加、 脑疝等风险；流量控制键用于设定单位时间内脑脊液的引流量，一般以计量“毫升/小时”作 为计量单位，比如设定本次排放一小时、引流量15毫升；时间设定键用于设定引流管路开放 引流的间隔时间，一般以分钟作为计量单位，比如每间隔120分钟定时开放管路进行引流； 引流压力设置键用于设定引流时对引流管路内施加的引流压力值，可根据临床需要设定为 负压引流值、或常压引流、或正压引流值。进一步举例说明，假设引流管路的流量测定窗口 滴落的液滴体积为0.1ml/滴，医嘱为每2小时引流一次、每次引流量15ml（该患者每天引流 总量控制在180ml）、引流速度5滴/分钟；按照该医嘱操作对应功能键进行设定后，微机系统 指令流量控制装置开启工作，引流管路缓慢开放并自动将引流速度控制在10滴/分钟，红外 滴数传感器开始同步计量，引流量达到15ml后（大约需要30分钟），微机系统指令流量控制 装置关闭引流管路，本次引流结束；间隔90分钟后，微机系统指令流量控制装置再次开启工 作，自动开始第二次引流，如此反复。假如以上操作在常压引流状态下引流不畅，可以启动 负压引流模式，具体做法是操作引流压力设置键，观察压力传感器的动态监测压力值，通过 负压控制阀调整引流管路内的引流压力，将引流压力设定为-5KPa，切换到微负压引流模 式。为了避免引流管路堵塞，利用压力传感器动态监测引流液容器内的引流压力值，配合负 压控制阀的电子自动控制，本发明还可以实现相对恒定值负压引流。具体做法是：引流压力 设置键设定负压引流值，并与负压控制阀自动化联动工作，当压力传感器监测到引流液容 器内设定的负压值衰减时，负压控制阀自动调大负压源的负压输出，当压力传感器监测到 引流液容器内设定的负压值增加时，则自动减少负压源的负压输出，使引流液容器内设定 的负压值保证动态稳定，实现相对恒定的负压值进行引流，保证引流管路的畅通。

发热是脑脊液引流患者常见的并发症，在引流过程中对患者进行体温动态连续监 测是必要的护理项目。因此，本发明还设有一个体温监测装置，体温监测装置由温度传感 器、导联线、信号处理电路、快捷接口组成，体温监测装置与微机系统联通工作，动态连续监 测患者体温并将体温信息显示读出，患者体温异常时，微机系统发出警示信息。

所述的射频识别装置与微机系统联通工作，用于患者身份识别、床位号识别以及 专用配套引流管路的识别与管理。射频识别装置采用RFID辨识器（也成为Reader），采用外 挂手持辨识器方式、或者将辨识器内置布局在本发明主机内，用于身份识别、床位号识别 时，只要将RFID辨识器对准患者手腕识别电子标签（Tag）或者床位号识别电子标签读出预 存信息，即可实现本发明设备与床位号、患者之间的信息绑定，并通过通讯模块将引流监护 信息与床位号/或患者信息绑定发送到医护工作站的医疗信息管理系统。射频识别装置用 于专用配套引流管路的识别与管理时，在专用配套引流管路的外包装或者产品任意部位外 周设置一个电子标签（Tag），产品电子标签内写入包括但不限于生产企业信息、注册证有效 期、产品有效期、产品使用时间（更换周期）等主要信息；在临床应用中，医护人员通过射频 识别装置将产品电子标签内信息读出后，微机系统介入产品识别与管理，自动判定产品是 否合法并在有效期内，同时从产品使用之时开始计时，到达产品规定更换周期时自动给出 更换警示信息。进一步举例说明，假设采用的配套引流管路的有效期为2017年10月20日至、 产品更换周期规定为7天，射频识别装置将配套引流管路产品电子标签内信息读出后，微机 系统自动判定产品是否失效（超过有效期）；如果配套引流管路产品失效，微机系统给出警 示信息；如果配套引流管路产品在使用有效期内，微机系统开始使用状态计时，当配套引流 管路产品使用时间将要到达更换时间时，微机系统给出更换配套引流管路产品的提示信 息，并通过通讯模块将该提示信息与床位号/或患者信息绑定发送到医护工作站的医疗信 息管理系统，大大提高了配套医疗器械耗材的管理效能。

配套引流管路是本发明配套使用的组件，属于一次性医疗器械，配套引流管路主 要由过渡接头、引流软管、流量测定窗口、引流液容器、电子标签（Tag）组成。过渡接头用于 与脑室内留置的引流管尾端连通转接，可采用PVC、PP等高分子材料注塑成形，一般为锥度 接头、或二通接头；引流软管可以是采用医用PVC、硅橡胶等软质材料制成；流量测定窗口位 于引流管路中的其中一段或一点上，流量测定窗口按照莫菲滴斗（或输液滴斗）原理制备， 具体做法是流量测定窗口顶部的中央设有能够使脑脊液成液滴垂直滴落的进液管，流量测 定窗口的底部设有出液管，进液管与上方引流软管连通、出液管与下方引流软管连通；流量 测定窗口一般采用PC、AS等透明度较好的医用高分子材料注塑成型，一般为圆柱形、长方形 等透明腔体腔体。流量测定窗口采用限位方式固定在红外滴数传感器对应的位置，并使红 外滴数传感器能准确扫描到进液管的液滴，红外滴数传感器对流经的脑脊液滴数进行计 量，获取液滴计量信息后上传到单片机进行数据处理，读出脑脊液的流速与流量；引流液容 器位于引流管路的末端，用于脑脊液的收集，引流液容器设有脑脊液排放口，引流液容器采 用医用高分子材料成形，一般可采用容积500-1000ml的吹塑瓶体。电子标签（Tag）设置于配 套引流管路的外包装或者产品任意部位外周。

本发明的优点是：本发明能够根据患者个体差异或临床需要，自主设定脑脊液的 排放速度、单位时间内的引流量、引流间隔时间以及引流压力，实现脑脊液定速排放、定量 排放、定时排放以及个性化设定压力排放，避免了瞬间快速引流引起的颅内失压、颅内闭合 创面开裂、颅内出血增加、脑疝等隐患。引流过程中颜识别传感器发现脑脊液出现血反 应时，能及时预警，提示医护人员提早干预，减少护理安全隐患。同时本发明设有射频识别 装置，通过辨识床位号电子标签/或患者身份电子标签实现引流监护信息与患者信息的快 速绑定，通讯模块将引流监护信息与床位号/或患者信息绑定后发送到医护工作站的医疗 信息管理系统；同时在此基础上射频识别装置还用于配套引流管路的识别与管理，射频识 别装置将配套引流管路产品电子标签内信息读出后，微机系统自动判定产品是否失效，并 根据产品使用更换周期与实际使用时长及时提示产品更换时间。本发明不仅大大增强了脑 脊液引流的安全性，也大大降低了护理的工作强度，提高了医院信息化管理效能。

图1是本发明与配套管路组合使用示意图。

图2本发明工作原理示意图

图中所示：微机系统（1）、流量控制装置（2）、红外滴数传感器（3）、压力传感器（4）、颜 识别传感器（5）、通讯模块（6）、过渡接头（7）、引流软管（8）、流量测定窗口（9）、引流液容器 （10）、负压控制阀（11）、体温检测装置（12）、射频识别装置（13）。

下面结合附图和实施例具体地说明本发明。

实施例1：本发明的制备

如图2所示，将各部件按照通用电子产品生产工艺制备PCB并贴片，各部件分别为：微机 系统（1）采用单片机，型号STC89C52，产地：STC公司；流量控制装置（2）采用精密蠕动泵，型 号BT100-2J，产地：保定兰格；红外滴数传感器（3）采用一组红外对管制成扫描光栅；压力传 感器（4）采用型号GZP6847微压力传感器，量程-100KPa~100KPa，产地：无锡芯感智；颜识 别传感器（5）采用型号TCS3200d，产地：深圳裕元；通讯模块（6）采用WiFi模块，型号 QCA9377，产地：高通公司；射频识别装置（13）采用RFID读卡模块，型号M5-EA-TH-00，产地： 深圳莱卡；显示模块采用5寸液晶显示屏；警示器采用采用常规蜂鸣器；四个操作功能键采 用通用纽扣式电子按钮、外部医用PP材料；存储模块采用常规存储芯片，三星HY27US08561A （32M）。

上述附图及实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例 对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进 行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权 利要求范围当中。对本发明的保护范围不构成任何限制。