生命體征監測傳感器在血液凈化設備中的應用

李江鵬，匡紹龍

（蘇州大學機電工程學院，江蘇 蘇州215006）

0 引言

患者在接受血液透析治療時，依托融合有多項先進技術研制而成的智能化生命體征監測傳感器，可以對患者血液透析干預療效及安全性進行有效提升，并且可減輕醫護人員的工作量，使得患者呼吸指征觀察、血壓及脈搏測量等工作實現智能化的實時監測，相關監測數據準確性高，還可以對患者治療并發癥、不良反應等情況進行及時發現與控制，以此確保患者的血液透析治療正常有序進行，所以生命體征監測傳感器在血液凈化設備應用期間的使用價值高，要求醫護人員對于血液透析工作原理、血液凈化設備工作系統組成及生命體征監測設備模塊構成等內容，作以深入的研究與把握，進而可正確應用血液凈化設備、體征監測傳感器，確保患者生命體征監測傳感器的應用價值可有效發揮出來，以此為適合應用血液透析療法治療疾病患者良好地使用血液凈化設備提供助益。

1 血液凈化設備概述

急慢性腎功能衰竭患者臨床治療時，血液透析為一種有效的治療手段，患者接受該療法治療的作用原理（見圖1）。醫生借助于血液凈化設備可將患者機體內的血液進行引流處理，繼而通過數根空心纖維、透析液及對流作用，進行血液物質交換，從而將血液中的代謝廢物、多余水分等進行清除凈化，待血液凈化結束后可將血液再次輸給患者，便可完成一次血液透析治療。血液凈化設備屬于研究人員利用自動控制技術、信號監測技術、計算機技術及生物醫學技術等多種現代化的先進技術研制的一種醫療設備，多用于臨床腎臟、心肺功能異常相關的疾病治療中，設備運行期間運行系統具有高度集成特點，可以通過血路、電路及水路三者合一的工作系統開展血液凈化工作。其中與患者治療期間生命體征長時間保持穩定狀態相關的關鍵環節為液體回路、患者血液體外循環回路，若治療過程中這兩個環節出現問題，會對患者疾病干預療效及生命安全造成嚴重威脅；電路可為血液凈化設備的正常運行提供電力支持，可測量、控制患者治療時的設備壓力、實時監測空氣質量，所以在三路合一的設備系統工作之下可進行患者相關疾病的血液凈化處理工作[1]。

圖1 血液透析原理

2 生命體征監測傳感器應用分析

生命體征監測傳感器（組成結構參見圖2）在血液凈化設備中的應用，主要發揮著對患者血壓、體溫、呼吸頻次及脈搏等數據進行監測的作用，同時還可對監測獲得的患者體征信息，利用傳感器技術進行快速轉換，使之成為數字信號，因此醫護人員可以從設備監控平臺上及時接收到這些數字信號，待了解患者治療過程中的體征基本情況后，可對設備凈化血液的工作情況作以合理調節及控制，增強患者疾病治療安全性與舒適性，所以在具體應用時需要使用者對于傳感器組成模塊及應用情況加以研究，以便保證傳感器可有效監測患者的生命體征，使得醫護人員實時把握患者治療情況。

圖2 傳感器組成結構

2.1 血壓、體溫監測傳感器模塊

首先血壓測量工作在接受血液透析法治療疾病患者的血液凈化處理期間非常重要，經過數據指標水平監測可讓醫護人員了解患者治療時的血壓情況，以免發生舒張壓、收縮壓異常下的透析患者死亡事故，確保透析患者血壓可以在整個治療過程中維持在標準的血壓范圍內。

常規情況下該指標值通過示波法、聽診法進行測量，其中應用示波法時，需要借助于充氣袖套完成檢查工作，以此可將患者上臂動脈血流進行阻斷，如果測量期間收縮壓較低，而袖套壓力較高時，此時脈搏波消失，但是在袖套壓力逐漸下降的情況下，脈搏波會慢慢出現且逐漸增大；參考舒張壓指標水平，如果袖套壓力低于舒張壓時，脈搏波振幅較為穩定且較低。因此通過示波法可獲取患者舒張壓及收縮壓數據，壓力傳感器在接收到壓力數據后，可進行電壓信號轉換，而后經過信號放大及濾波處理后，再通過轉換器（A/D）處理，可轉換為數字信號，最終再進行示波法計算便可得到透析患者血壓指標水平及脈搏水平。該模塊中進行信號控制的裝置為單片機，因此可對指標測量、信號轉換情況進行控制，再通過無線通信技術進行通信傳輸，便可將信號及時反饋至血液凈化設備監控系統中[2]。

其次，體溫測量傳感器模塊，可采用數字溫度傳感器，于患者腋下進行透析患者體溫測量工作，此種傳感器應用時占據空間較小，布線簡單，所需的動力較少，能夠對處于低溫35攝氏度、高溫45攝氏度之間的患者體溫進行精準測量，測得患者體溫上下誤差不超過0.2攝氏度。測量期間單片機MSP430I/O口可以和設備總線進行有效連接，并且無線傳輸模塊可于單片機串行外圍設備接口處進行有效擴展，繼而可對患者體溫進行智能監測。

2.2 無線通信RF模塊（短距離）

相關傳感器工作期間需要通過短距離無線通信技術，將不同傳感器進行連接，進而獲取的信號可以通過通信通道進行傳輸，便可完成數據交換工作。當前常用于患者生命體征監測傳感器工作所用的單片機，型號為MSP430系列，此種單片機的CPU運行時所消耗的電能較少，包含有多個轉換器，而且存儲空間大，有著極強的運算能力，用于便攜式醫療設備工作中的應用價值非常高。同時擴展該模塊期間應用的無線收發器電路，其芯片型號為CC1100，可以在915 MHz、868 MHz、433 MHz等多個頻段中進行高效的工作，電路芯片包含有頻率調制器，具有高度集成性特性，同時帶有接收器、功率放大器裝置，若電壓信號處于微弱狀態下，便可以對信號進行處理，若使用的生命體征監測傳感器屬于電池供電，應用此種電路的指標水平監測效果理想[3]。

2.3 應用傳感器模塊

血液透析設備包含的系統模塊較多，具有可擴展特性，利用短距離無線通信技術能夠將不同體征監測模塊進行連接，據此可構建傳感器網絡系統，各個傳感器可在患者透析治療期間進行患者生命體征的實時監測工作，獲得的信號經由通信傳輸通道，傳輸到主控系統中，醫護人員通過查看相關信號處理后的數據，可及時結合異常數據對于透析患者透析治療情況進行合理把握與治療方案的調整，醫護人員分析數據后確認患者生命體征異常，需要及時制定應對方案進行處理，從而對患者治療情況從安全角度、療效方面加強控制。在患者透析治療中應用傳感器時，每一位患者的生命體征數據均可實時進行監測與傳輸，在此期間可通過自學習算法來對地址編碼表進行重新構建，以此可避免患者體征監測結果準確性受影響，保證每一位受檢透析患者的體征監測數據真實可靠。

3 結束語

血液凈化設備使用時，基于無線通信技術（短距離）生命體征監測傳感器有著非常理想的應用有效性，可以對常規血液凈化設備使用期間出現的患者生命體征監測裝置布線難度大、監測任務量重等問題進行有效解決，進而可借助于先進技術優勢，確保患者血液凈化期間生命體征數據可得到實時監測，而且出現體征異常后系統可及時發出安全警報提醒，以便醫護人員盡快對緊急事件進行處理，最大化的降低患者血液透析治療風險，提升患者疾病預后質量。