专利名称：中枢神经系统功能障碍治疗的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种医疗设备，特别涉及一种中枢神经系统功能障碍治疗 的控制装置。
背景技术：
在医学领域中，严重颅脑损伤后遗留的神经功能障碍，是临床神经科学面 临的一个十分棘手的难题，许多患者因此而终生残疾，给个人、家庭、社会带来 极大的痛苦和负担。如何改善颅脑损伤病人的生存质量、恢复损害的神经功能成 为神经科学研究的重点和难点，迄今未获突破性进展。
大量的临床研究表明，在卢贞脑损伤的早期，如果采取积极、有效而合理的 治疗措施，严重颅脑损伤病人的预后可望得到改善，甚至康复。另一个值得关注
的现象，就是神经元数量的减少与神经退行性疾病，如Azhihaimer， s病、 Parkinson' s病的发生、发展有密切的关系，而这些疾病正日益成为威胁人类 健康与生活质量的常见疾病，尤其随着我国步入老年社会以后，这类老年疾病的 发生将更力。突出。近年来的基础与临床研究表明，神经营养因子在维持胚胎时期 神经系统的正常发育、促进神经再生、诱导损伤后的神经功能重建，改善损伤或 多种神经系统疾病造成的神经功能障碍，提高生存质量等方面均具有良好的治疗 作用；同时也证实，神经元的数量与维持依赖于神经营养因子，临床治疗研究也 证实，神经营养因子确能有效地改善Parkinson' s病、Azhihaimer， s病病人 的症状和体征，治疗效果十分明显。事实上，神经营养因子作为一种有效的治疗 药物在临床上已经开始应用。美国CHR0N， SYNTEX等十余家大公司95年便开始 了 NGF即神经营养因子的3期临床实验，现已正式投入临床应用，将神经营养因 子通过静脉或肌肉注射注入患者体内进行治疗，并且证实，神经营养因子对损伤 的脑或脊髓神经元有明显的保护作用。但是同时也发现，神经营养因子通过静脉或肌肉注射途径给药，或因机体内在的生物降解作用、或受免疫排斥反应影响、 或因血脑屏障的阻隔等，有效血药浓度十分有限，发挥治疗作用时间短暂，严重 影响了神经营养因子的治疗效果。而且，更使人困惑的是，同一种神经营养因子、 同一剂量、同一静脉或肌肉注射给药途径对于不同的治疗对象(实验动物或人)， 其疗效不尽相同。有的效果较好，有的却不尽如人意。究其原因，认为可能与神 经营养因子的作用需要多因子的协同或联合应用有关。
然而，怎样实现神经营养因子与多因子联合、同时给药以及持续不间断给 药，并且采用静脉或肌肉注射以外的途径给药，以减小因机体内在的生物降解作 用、受免疫排斥反应、因血脑屏障的阻隔等因数的影响，提高药物的治疗作用， 解决神经营养因子联合和协同作用的难题，此前尚未找到有效的办法。
发明内容
本实用新型的目的是^:供一种中枢神经系统功能障碍治疗的控制装置，它 通过控制设置中枢神经系统功能障碍治疗仪中的各个蠕动泵、压力传感器、检 测二氧化碳的传感器、检测泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器等，实现从 脑脊液途径为患者持续不间断给药，使神经营养因子可以更直接地与靶细胞接 触，最大限度地发挥其治疗作用。
本实用新型的目的是这样实现的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置， 包括蠕动泵电机、压力传感器、检测二氧化碳的传感器、；险测泵管内气泡的传感 器、泵管温度加热器，蠕动泵电机、压力传感器、检测二氧化碳的传感器、检测 泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器分别通过导线与设于电控箱的控制电路连 接，所述控制电路包括单片机，电源电路，步进电机驱动器，信号调理电路，隔 离电路，放大电路，照明、报警驱动电路，加热、加湿驱动电路，所述单片机的 电压输入脚连接电源电路的输出端，单片机分别经步进电机驱动器连接各蠕动泵 的步进电机，单片机分别经信号调理电路连接各压力传感器，单片机经隔离电路 连接检测二氧化碳的传感器,单片机经放大电路连接管路温度传感器，单片机分
别经照明、报警驱动电路连接照明灯、报警器，单片机分别连接湿度传感器、检 测泵管内气泡的传感器，单片机分别经加热、加湿驱动电路连接加热器、泵管温度加热器和加湿器，所述步进电机驱动器，信号调理电路，隔离电路，放大电路， 照明、报警驱动电路的电压输入端连接电源电路的输出端，加热、加湿驱动电路 的电源输入端连接交流电源，所述单片机及上述各电路的接地端接地。
由于采用了上述方案，本实用新型中枢神经系统功能障碍治疗的控制装置
具有以下优点
1. 通过电控箱上设置的用于从脊髓蛛网膜下腔或脑室系统抽出脑脊液的蠕 动泵、用于向脊髓蛛网膜下腔或脑室系统注入脑脊液的蠕动泵，从脑脊液途径 为患者给药，既避开了机体免疫系统的作用，又解决了血脑屏障的阻隔，神经 营养因子可以更直接地与靶细胞接触，最大限度地发挥其治疗作用。
2. 通过控制电路自动控制本中枢神经系统功能障碍治疗的装置的工作，实 现对被治疗者持续不间断地给药，可最大限度的发挥神经营养因子的治疗作用。
3. 尤其是本装置将患者的脑脊液通过用于从脊髓蛛网膜下腔或脑室系统抽 出脑脊液的蠕动泵从脊髓蛛网膜下腔或脑室系统中逐渐抽出，在培养神经营养 因子的生物反应器获得含有多种神经营养因子的脑脊液混合药液，经层析柱过 滤后，再由用于向脊髓蛛网膜下腔或脑室系统注入脑脊液的蠕动泵将脑脊液混 合药液逐渐注入脊髓蛛网膜下腔或脑室系统中，并且通过温度传感器、压力传 感器、检测泵管内气泡的传感器等的检测，以及加热器的加热，使患者的脑脊 液能够被安全地抽出与注入，形成持续循环的治疗，同时还能提供温度、湿度、 相关指标显示、超限报警等，检测指标能回访、浏览，并提供数据的打印输出 功能等环境，为神经疾病的治疗带来全新的理念，极大地改变目前神经系统功 能障碍治疗面临的难题，具有十分重要的意义。
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以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的电路框图； 图2为本实用新型的电路图； 图3为本实用新型的信号调理电路图； 图4为本实用新型的隔离电路7图5为本实用新型的指示电路图； 图6为本实用新型的步进电机驱动器； 图7为本实用新型的电源电路图。
具体实施方式
参见图1至图7，所述控制电路包括单片机101,电源电路，步进电机驱动 器102,信号调理电路103，隔离电路104,放大电路105,照明、报警驱动电 路106,加热、加湿驱动电路107。所述单片机101釆用51系列单片机，本实 施例采用的是C8051F060单片机。所述电源电路包括交流变直流模块108、单电 源变双电源模块109、集成稳压器，220V电压经漏电保护开关110输入交流变 直流模块108，交流变直流模块108为控制电路提供所需的+24V直流电压，并 同时为单电源变双电源冲莫块109提供+24V直流电压，单电源变双电源模块109 为控制电路提供所需的+12V和-12V电压，并同时为第一集成稳压器111提供 +12V电压，第一稳压集成块111为控制电路提供所需的正电源电压VCC，并同 时为第二集成稳压器112提供正电源电压，第二集成稳压器112为控制电路提 供所需的+3. 3V电压。所述单片机101的电压输入脚VDD连接电源电路的+3. 3V 电压输出端。单片机101分别经四个步进电机驱动器113连接各蠕动泵的步进 电机，步进电机驱动器均采用直流电机驱动集成块，本实施例所用的为DCM4010 集成块，四个步进电机驱动器113的PUL脚分别对应连接单片机101的数字脚 81、 82、 83、 84,四个步进电机驱动器113的DIR脚分别对应连接单片机101 的数字脚73、 74、 75、 76,四个步进电机驱动器113的ENA脚分别对应连接单 片机101的数字脚77、 78、 79、 80，各个步进电机驱动器的OPTO脚接电源电路 的VCC电压输出，GND脚接电源电路的GND输出，+V脚接电源电路的+24V电压 输出，A+、 A-、 B+、 B-脚对应连接蠕动泵的步进电机正、负极。单片机101的 数字脚34、 35、 36分别经信号调理电路103连接各压力传感器，本实施例的压 力传感器设有三个，分别用于检测用于从髓腔抽出脑脊液的蠕动泵的泵管、用 于向髓腔注入脑脊液的蠕动泵的泵管、备用蠕动泵的泵管的压力，每个压力传 感器与单片机之间设置一个信号调理电路，三个信号调理电路的结构完全一样，在此仅以一个信号调理电路103的电路结构进行说明。连接压力传感器的插座 116的脚1接电源电路的+12V电压输出，脚3接地，脚2经电阻R33接集成运 算放大器0P1B的反相输入脚6,集成运算放大器0P1B的输出脚7经电阻R34接 另一集成运算放大器0P1A的反相输入脚2，集成运算放大器0P1A的正电源脚8 接电源电路的+12V电压输出，集成运算放大器OPU的负电源脚4接电源电路的 -12V电压输出，集成运算放大器0P1A的输出脚1接单片机101的数字脚36, 电源电路的-12V电压输出连接电位器W6的一固定端，电位器W6的滑动端与另 一固定端连接后一路接集成运算放大器0P1B的反相输入脚6,另一路经电阻 R35、电阻R34接集成运算放大器0P1A的反相输入脚2,集成运算放大器0P1A 的输出脚1与电位器W5的第一固定端连接，电位器W5的滑动端与第二固定端 连接后接集成运算放大器0P1A的反相输入脚2,电位器W5的第一固定端经电容 C20接集成运算放大器0P1A的反相输入脚2,集成运算放大器0P1B的同相输入 脚5经电阻R19接地，集成运算放大器0P1A的同相输入脚3经电阻R20接地。 单片机101经隔离电路104连接检测二氧化碳的传感器，连接检测二氧化碳的 传感器的插座117的脚1接电源电路的+24V电压输出，插座117的脚2、脚4 接地，脚3接集成运算放大器0P4A的同相输入脚3,该同相输入脚3经电阻R12 接地，集成运算放大器OP4A的正电源脚8接电源电路的+12V电压输出，负电源 脚4接电源电路的-12V电压输出，集成运算放大器0P4A的输出脚1与反相输入 脚2并联与单片机101的数字脚33连接。所述单片机101经放大电路105连接 管路温度传感器，连接管路温度传感器的插座118的脚1连接单片机101的参 考电压输入脚2，并经滤波电路115连接单片机101的参考电压输出脚4，插座 118的脚1经串联的电阻9、电阻10连接集成运算放大器0P4B的同相输入脚5， 插座118的脚2经电阻11连接集成运算放大器0P4B的反相输入脚6，集成运算 放大器0P4B的反相输入脚6与输出脚7之间并联电阻R14、电容C17，集成运 算放大器0P4B的输出脚7连接单片机101的数字脚32,插座118的脚2经电阻 R7接地，电阻9、电阻10之间经电阻R8接地，集成运算放大器0P4B的同相输 入脚5经电阻R13接地。所述单片机101的数字脚67、 68分别经照明、报警驱动电路106连接照明灯、报警器。所述照明、报警驱动电路为两个完全相同的 独立的继电器驱动电路，在此^f又以照明灯的继电器驱动电路进行i兌明，所述继 电器驱动电路包括照明灯插座119、继电器K、 二极管D8、发光二极管D16、三 极管T8、电阻R28，照明灯插座119的脚2、脚3接地，脚1接继电器K的一触 点端，继电器的另一触点端接电源电路的+24V电压输出，继电器线圈的一端接 电源电路的VCC电压输出，另一端接三极管T8的集电极，三极管T8的基极接 单片机101的数字脚68，电源电路的VCC电压输出经电阻R28接三极管T8的基 极，三极管T8的发射极接地，三极管T8的集电极经二极管D8接电源电路的VCC 电压输出，三极管T8的集电极并同时经电阻R28连接发光二极管D16后接电源 电路的VCC电压输出。所述报警器的继电器驱动电^^妄于单片机101的数字脚 67。所述单片机101的数字脚69、 70与湿度传感器的插座SHT连接，插座SHT 的VDD脚4 4妄电源电i 各的VCC电压输出，插座SHT的接J也脚1接地，插座SHT 的SCK脚3接单片机101的数字脚70,插座SHT的DATA脚2接单片机101的数 字脚69, DATA脚2同时经电阻R5接电源电路的VCC电压输出。所述单片机IOI 的数字脚42连接箱门控制感应开关120。所述单片机101的数字脚43连接检测 泵管内气泡的传感器的插座121。所述单片机101的凄t字脚46、 45、 44分别经 加热、加湿驱动电路107连接培养箱温度加热器、泵管温度加热器和加湿器， 所述加热、加湿驱动电3各(107)为三个相同的交流固态继电器K，三个交流固 态继电器K的一触点端1分别连接220V交流电压输入插座的脚1，另一触点端 2各自与培养箱温度加热器的插座123、泵管温度加热器的插座124、加湿器的 插座122的脚1连接，各交流固态继电器K的线圈一端脚3分别对应连接单片 机101的数字脚，另一端脚4接地，220V交流电压输入插座125的脚2分别与 培养箱温度加热器、泵管温度加热器、加湿器的插座的脚2连接。所述单片机 101的脚26、 27经晶振电3各(114)接地。控制电路的+12V电压、VCC电压、+3. 3V 电压、-12V电压分别通过由电阻和发光二极管构成的指示电路126接地，+12V 电压经依次串if关的电阻R21、发光二极管D17接地，VCC电压经依次串联的电阻 R23、发光二极管D18接地，+3. 3V电压经依次串联的电阻R24、发光二极管D19
10、电阻R22接地。
使用本中枢神经系统功能障碍治疗仪时，利用预先编写设定的程序自动控 制工作，通过触摸屏人机界面操纵，启动二氧化碳自动控制系统，培养箱内的 二氧化碳浓度将自动稳定到5%,启动湿度控制系统，培养箱内的湿度逐步自动 稳定到95R將，启动温度控制系统，培养箱内的温度和管路的温度逐步自动稳定 到37。C，启动蠕动泵，蠕动泵工作使泵管的压力值保持在500隨1120以内，用于从 脊髓蛛网膜下腔或脑室系统抽出脑脊液的蠕动泵通过泵管逐渐从患者的脊髓蛛 网膜下腔或脑室系统中抽出脑脊液，并将脑脊液输送进用于培养神经营养因子 的生物反应器中，脑脊液在用于培养神经营养因子的生物反应器中与条件培养 基充分混合后形成含有多种神经营养因子的脑脊液一条件培养基混合液，脑脊 液一条件培养基混合液经层析柱过滤后，由用于向脊髓蛛网膜下腔或脑室系统 注入脑脊液的蠕动泵通过泵管将含有多种神经营养因子的混合液重新注入患者 脊髓蛛网膜下腔或脑室系统，如此循环往复，达到充分发挥神经营养因子的神 经营养作用，促进神经再生，并实现神经功能重建，改善因损伤或多种神经系 统疾病造成的神经功能障碍，提高生存质量的目的。本装置工作过程中，当泵 管的压力超过200mmH20时，蠕动泵会立即停止转动，低于10mmH20时会发出报警。 在管路出现气泡、压力失控和培养箱传感器故障时，报警器发出报警声，可通 过本装置上设置的急停开关使装置停止工作。
权利要求1. 一种中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在于包括蠕动泵电机、压力传感器、检测二氧化碳的传感器、检测泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器，蠕动泵电机、压力传感器、检测二氧化碳的传感器、检测泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器分别通过导线与设于电控箱的控制电路连接，所述控制电路包括单片机，电源电路，步进电机驱动器，信号调理电路，隔离电路，放大电路，照明、报警驱动电路，加热、加湿驱动电路，所述单片机的电压输入脚连接电源电路的输出端，单片机分别经步进电机驱动器连接各蠕动泵的步进电机，单片机分别经信号调理电路连接各压力传感器，单片机经隔离电路连接检测二氧化碳的传感器，单片机经放大电路连接管路温度传感器，单片机分别经照明、报警驱动电路连接照明灯、报警器，单片机分别连接湿度传感器、检测泵管内气泡的传感器，单片机分别经加热、加湿驱动电路连接加热器、泵管温度加热器和加湿器，所述步进电机驱动器，信号调理电路，隔离电路，放大电路，照明、报警驱动电路的电压输入端连接电源电路的输出端，加热、加湿驱动电路的电源输入端连接交流电源，所述单片机及上述各电路的接地端接地。
2. 根据权利要求1所述的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在 于所述电源电路包括交流变直流模块、单电源变双电源模块、集成稳压器， 220V电压经漏电保护开关输入交流变直流模块，交流变直流模块为控制电路提 供所需的24V直流电压，并同时为单电源变双电源模块提供24V直流电压，单 电源变双电源模块为控制电路提供所需的+12V和-12V电压，并同时为第一集成 稳压器提供+12V电压，第一稳压集成块为控制电3各提供所需的正电源电压，并 同时为第二集成稳压器提供正电源电压，第二集成稳压器为控制电路提供所需 的+3. 3V电压。
3. 根据权利要求1所述的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在 于所述压力传感器与单片机之间设置一个信号调理电路，连接压力传感器的插座(116)的脚l接电源电路的电压输出，脚3接地，脚2经电阻R33接集成 运算放大器0P1B的反相输入脚6，集成运算放大器0P1B的输出脚7经电阻R34 接另一集成运算放大器0P1A的反相输入脚2，集成运算放大器0PU的正电源脚 8接电源电路的电压输出，集成运算放大器0P1A的负电源脚4接电源电路的电 压输出，集成运算放大器0P1A的输出脚1接单片机的数字脚36，电源电路的电 压输出连接电位器W6的一固定端，电位器W6的滑动端与另一固定端连接后一 路接集成运算放大器0P1B的反相输入脚6,'另一路经电阻R35、电阻R34接集 成运算放大器0P1A的反相输入脚2,集成运算放大器0P1A的输出脚1与电位器 W5的第一固定端连接，电位器W5的滑动端与第二固定端连接后接集成运算放大 器0P1A的反相输入脚2,电位器W5的第一固定端经电容C20接集成运算放大器 0P1A的反相输入脚2，集成运算放大器0P1B的同相输入脚5经电阻R19接地， 集成运算放大器0P1A的同相输入脚3经电阻R20接地。
4. 根据权利要求1所述的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在 于所述单片机经隔离电路连接检测二氧化碳的传感器，连接检测二氧化碳的 传感器的插座(117)的脚l接电源电路的电压输出，插座(117)的脚2、脚4 接地，脚3接集成运算放大器0P4A的同相输入脚3,该同相输入脚3经电阻R12 接地，集成运算放大器OP4A的正电源脚8接电源电路的电压输出，负电源脚4 接电源电路的电压输出，集成运算放大器0P4A的输出脚1与反相输入脚2并联 与单片机的数字脚33连接。
5. 根据权利要求1所述的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在 于所述所述单片机经放大电路连接管路温度传感器，连接管路温度传感器的 插座(118 )的脚1连接单片机的参考电压输入脚2，并经滤波电路(115 )连接 单片机的参考电压输出脚4，插座(118)的脚1经串联的电阻9、电阻10连接 集成运算放大器0P4B的同相输入脚5，插座(118 )的脚2经电阻11连接集成 运算放大器0P4B的反相输入脚6，集成运算放大器0P4B的反相输入脚6与输出 脚7之间并联电阻R14、电容C17,集成运算放大器0P4B的输出脚7连接单片 机的数字脚32,插座(118)的脚2经电阻R7接地，电阻9、电阻10之间经电阻R8接地，集成运算放大器0P4B的同相输入脚5经电阻R13接地。
6. 根据权利要求l所述的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在 于所述照明、l艮警驱动电路为两个独立的继电器驱动电路，所述继电器驱动 电路包括照明灯插座(119)、继电器K、 二极管D8、发光二极管D16、三极管 T8、电阻R28,照明灯插座(119)的脚2、脚3接地，脚1接继电器K的一触 点端，继电器的另一触点端接电源电路的电压输出，继电器线圈的一端接电源 电路的电压输出，另一端接三极管T8的集电极,三极管T8的基极接单片机(101) 的数字脚68,电源电路的电压输出经电阻R28接三极管T8的基极，三极管T8 的发射极接地，三极管T8的集电极经二极管D8接电源电路的电压输出，三极 管T8的集电极并同时经电阻R28连接发光二极管Dl6后接电源电路的电压输出， 所述报警器的继电器驱动电路接于单片机的数字脚67。
7. 根据权利要求1所述的中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，其特征在 于所述加热、加湿驱动电路为三个相同的交流固态继电器K，三个交流固态继 电器K的一触点端1分别连接交流电压输入插座的脚1,另一触点端2各自与培 养箱温度加热器的插座(123)、泵管温度加热器的插座(124)、加湿器的插座(122 )的脚1连接，各交流固态继电器K的线圈一端脚3分别对应连接单片机 的数字脚，另一端脚4接地，交流电压输入插座(125)的脚2分别与培养箱温 度加热器、泵管温度加热器、加湿器的插座的脚2连接。
专利摘要本实用新型公开了一种中枢神经系统功能障碍治疗控制装置，所述控制装置设有压力传感器，检测泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器，各个蠕动泵、压力传感器、检测二氧化碳的传感器、检测泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器分别通过导线与设于电控箱的控制电路连接。它通过控制设置中枢神经系统功能障碍治疗仪中的各个蠕动泵、压力传感器、检测二氧化碳的传感器、检测泵管内气泡的传感器、泵管温度加热器等，实现从脑脊液途径为患者持续不间断给药，使神经营养因子可以更直接地与靶细胞接触，最大限度地发挥其治疗作用。
文档编号A61M5/00GK201279307SQ200820099938
公开日2009年7月29日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者杨沐曦, 陈洁平, 黄其林 申请人:中国人民解放军第三军医大学第二附属医院