智能心肺复苏高精端一体化平台

韩冰 田皓宇 张连壮 刘福裕 王雪伟 谢慧 赵杨

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、开发氣道装置，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，继续进行心肺复苏，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）

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