高精度心肺复苏仪的设计

田皓宇 张连壮 颜安 刘美强

摘要：猝死是21世纪人类与医学面临的最大挑战之一，指平素身体健康或貌似健康的病人，在出乎意料的短时间内，因自然疾病而突然死亡。目前多数人接受的有关心脏性猝死的概念是：“由于心脏原因所致的非预见性的自然死亡，患者即往可以患有心脏病或无心脏病史，从发病到死亡的时间一般在瞬间至一小时之内。”猝死分为心源性猝死和非心源性猝死，心源性猝死也称心脏性猝死，占全部猝死病人的75%，心脏性猝死的年发生率为41.84/10万，心脏性猝死人数占总死亡人数的9.5%。器质性心脏病，尤其是冠心病是心脏性猝死最常见的病因，有数据调查表明，我国每年猝死的国人约为60万，美国心脏协会研究指出：“25%左右的冠心病患者以心脏性猝死为首发临床表现。”心脏性猝死是指由心脏原因引起的急性发作后1小时内非创伤性自然死亡，是心源性疾病发作引起的，患者在未能预见的情况下突然死亡。

关键字：心肺复苏;便携式;

一、智能心肺复苏的历史及国内外应用现状

心肺复苏术（CPR）是在心搏骤停时，进行胸外按压，使心脏和脑能得到正常供血的25%-30%。人工徒手CPR经历了约50年，但存在供血不足、易发生肋骨骨折、按压频率和幅度不理想等问题，导致救助率不高。徒手CPR存在很多局限性，为了提高救活率，急需高质量的CPR技术。

第一代机械式CPR采用点式按压，如美国的萨勃心肺复苏机，该装置能实现连续按压，减少徒手按压疲劳，但供血不足的问题依然没有解决。之后点式按压发展为吸盘式按压，对胸腔进行下压后能上拉胸廓，增加了流经心脏的血流量，但按压单调，存活率依然不高。

第二代机械式CPR采用分布式按压，如美国的AutoPulse自动心肺复苏系统，使胸腔受到均匀分布的按压力。有研究显示使用Autopulse型CPR仪的患者血压及脉搏氧饱和度水平高于人工CPR，但有争议说AutoPulse对于复苏效果并没有明显的改善。

第三代機械式CPR采用3D按压，如美国Weil危重医学研究院研制的Weil MCC的小型化心肺复苏机。该装置对于提高心肌和灌状动脉灌注压效果显著发生骨折概率减小。

智能心肺复苏仪在2019年已经完成产品设计。其实质是心肺复苏的各项步骤进行一体化整合去除麻烦的操作步骤，根据每个人的病情情况进行个性化频率调整，在公共交通运输工具，公共场所，家庭中，救护车，自然灾害救援队中装备在发生致死性室性心律失常患者后，将患者放入仪器上可根据病人的情况自动判断所需救治步骤进行自动救治。

二、技术

1、Lifesecret智能算法

一般线性回归模型要求输出变量连续，显然分类问题的输出不满足连续性的要求，但仍可借鉴一般线性回归的理论模型和分析思路[63]。当输出类别只有两类。Lifesecret回归简化为二项 Lifesecret 回归。通过牛顿法更新迭代即可得到w0和wi ，进而得到i、p ，这样对新的测试样本可以通过这个函数计算得到与这两类的相似度，在其中选择最大的一个类作为该样本所属的类别。伺服驱动模块大鼠胸外按压装置采用电机驱动滚珠丝杠实现高精度的往复直线移动。目前在精密仪器领域常用的驱动方式有步进电机和伺服电机[64]。步进电机是一类将脉冲信号转变为角位移的开环控制的执行机构，步进驱动器每接收到一个脉冲，步进电机就按照预定的方向旋转一个步距角。伺服电机是依靠内部的转子，在伺服驱动器控制的U/V/W三相电形成的电磁场作用下转动。同时，编码器在转子转动时产生的信号反馈作用于驱动器，驱动器依据目标值和反馈值之差，调整转子的转动角度，因此，伺服电机是闭环控制的执行机构。

2、数据库

智能医疗系统中的数据管理，就目前来看，要建设智能医疗系统，医疗系统中需要被信息化的数据主要包括两类。第一类是传统的医疗数据，包括病人的就诊以及住院记录.药品以及财务等相关信息，这类信息比较简单，可以说都是“键盘能够输人的数据”，可以简单的称他们为“第一类数据" ，传统的数据库技术足以存储和处理这类数据了。

另一类是在病人诊断或治疗的过程中，产生的各类图像比如X光.CT及病历等，或者像专业的检测结果比如血样化验报告.心电图等，这些数据比较复杂，和传统的“键盘"数据不同，我们称他们为“后键盘"数据，在文章后续我们把它叫做二类数据。随着科技的进步，二类数据的数据量将出现爆破式增长，这类的数据将越来越多，甚至会出现取代第- 类数据的趋势。如计算机系统采集的基因图谱.病毒图像，以及进人人体工作的微型机器人拍摄到的人体图像等等。二类数据将对数据库技术提出更高的要求。

三、机械组成

1、机械集成化

集成智能化设计系统是指以现有的智能CAD系统为基本模型，各种智能设计方法为理论依据，将产品设计开发阶段的各个环节集成于一体，提供具有良好的人机交互界面的网络化设计系统.它将产品及其零部件设计，零件工艺设计和模具设计等各个环节集成到-一个并行的设计环境中，在产品数据管理的框架基础上，不仅可以消除各环节之间的信息孤岛，而且能使彼此之间的数据更好地共享和集成[间，也使产品由设计开发到加工工艺再到工装模具设计集成智能化设计过程得以实现。

2、系统的体系结构

通过对机械产晶智能化开发设计全过程的分析，建立产品集成智能化设计系统的体系结构模型。该系统建立在分布式体系结构的基础上，采用3层结构，由客户端、中我们的机械结构由氧气面罩，气道开发器， 担架板，氧气发生器和按压器组成并且操作十分简易，只需将患者放到担架上，固定好按压器既可。

参考文献

1赵显日.机械制造过程中的智能化发展方向分析【J】.神州，2018（8）：198

2冯超.机械制造智能化的发展趋势探析【J】.通讯世界2018（1）.

3龚平.现代心肺复苏60年【H】.中华急诊医学杂志2020（1）