本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种便携式脑脊液导流装置。
背景技术
导流术是外科的一种治疗手段，是将人体组织间或体腔内积聚的脓、血或其它液体导流于体外或脏腔内的技术。外科导流不单纯包括把组织内或体腔内积聚的液体引至体外即外导流，如脓肿切开、肠造口、腹腔导流、胸腔导流等等，而且还包括内导流，即通过改道或分流使液体流经另外的空腔脏器以达到导流的目的，如胆道、胰腺囊肿等的内导流术。
临床上应用的外科导流种类很多，有的用于导尿，有的用于伤口，胸腔、脑腔、胃肠道、胆道等。外科导流为的是将人体组织间或体腔中积聚的脓、血、液体导引至体外，防止术后感染与影响伤口愈合。
颅内压(icp)是指颅腔内容物对颅腔壁上所产生的压力，又称脑压。由于存在于蛛网膜下腔和脑池内的脑脊液介于颅腔壁和脑组织之间，并于脑室和脊髓腔内蛛网膜下腔相通，所以脑脊液的静水压就可代表颅内压，通常以侧卧位时颅脑脊液压力为代表。穿刺小脑延髓池或侧脑室，以测压管或压力表测出的读数，即为临床的颅内压力。这一压力与侧卧位腰椎穿刺所测得的脑脊液压力接近，故临床上都用后一压力为代表。正常颅内压，在侧卧位时，成人为0.7～2.0kpa(5～15mmhg)，儿童为0.5～1.0kpa(3.5～7.5mmhg)，此压力比平卧位时侧脑室的最高点要高。坐位时腰穿压力可达3.3～4.0kpa(25～30mmhg)。
蛛网膜下腔出血(subarachnoidhemorrhage，sah)为神经外科常见疾病。早期治疗对sah具有重要的临床价值，临床上建议尽早选择适宜的导流方法进行手术治疗。近年，侧脑室穿刺联合体液导流术被临床应用报道增多，可用于治疗sah，具有操作方便、安全性高、效果良好等优点。同时颅内压的监控在临床上具有重要意义：临床上，颅内压监测技术被应用于颅脑创伤、高血压脑出血、颅内肿瘤、脑血管病等疾病的治疗中，尤其在颅脑创伤患者中的应用积累了大量的临床数据。大部分研究显示颅内压监测可连续反应患者颅内压变化，在对颅内伤情和脑肿胀严重程度的判断及指导治疗、评估预后等方面都有重要的指导意义。可以实时动态了解颅内压变化，利于病情观察，及早发现颅内压增高及早处理；颅内压监控是判断患者脑损伤严重程度及预测后果的重要依据；帮助计算和维持颅脑灌注压；脑室外导流、合理脱水起到良好的颅内压控制。
目前颅内压监测主要分为有创颅内压检测和无创颅内压监测，有创检测主要有腰椎穿刺检测、脑室内检测、脑实质内检测、蛛网膜下腔检测、硬膜外检测、神经内镜术中检测、遥测颅内压监测技术等；无创监测主要有临床表现和印象学检查、视神经鞘直径监测、视网膜静脉压或动脉压监测、经颅多普勒超声监测、闪光视觉诱发电位检测、骨膜移位监测、前卤监测等。
由以上情况可知，在临床应用上会遇到很多需要对体液进行导流和监测压力的情况，国内市场上目前相对缺乏对人体体液进行检测和自动导流功能的装置，且设备往往体积和重量较大，操作复杂。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种便携式脑脊液导流装置，其既可以用于控制对体液的导流，有可以通过压力传感器精确测量人体体液的压力，并根据压力测量结果对当前病人的状况进行分析和判定，并根据分析的结果来对病人的情况进行诊断。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种便携式脑脊液导流装置，包括导流管、压力采集单元、蠕动泵、导流袋和主机；其中，
压力采集单元包括压力采集单元外壳以及设置在压力采集单元外壳侧壁孔处的传感器阵列以及用于对传感器阵列进行供电的标志识别电路；蠕动泵包括蠕动泵外壳、电机蠕动泵泵头、电池组、连接器、第一无线收发电路、电机驱动电路和电池组管理电路，主机包括第二无线收发电路、电源模块、电池管理、信号调理电路、电源电路、电池和核心板；
压力采集单元通过连接器与蠕动泵连接；电池组用于为蠕动泵供电，并通过电池组管理电路控制；第二无线收发电路用于与第一无线收发电路配合工作进行主机和蠕动泵之间的数据通信；电源模块用于将外接的电源线的220vac转化为装置可以使用的电压；电池管理电路和信号调理电路用于将蠕动泵回传的信号处理之后再传输至核心板，电池用于给核心板的时钟供电；电源电路用于产生不同的电压值用于将电源模块的电压进行降压处理，提供给信号调理电路的电路元器件使其在性能最好的电压范围下工作，信号调理电路在电源电路的供电下对压力采集单元的信号进行处理；
工作时，导流管的一端插入所需要进行压力检测或导流操作的腔体内部，接下来一段导流管与压力采集单元安装在一起，再接下来一段导流管与用于导流的蠕动泵安装在一起，最后导流管的末端与导流袋连接在一起，该导流管用于辅助进行导流和压力测量；用于和导流管安装起来配合工作进行压力测量的压力采集单元里面压力传感器阵列与脑脊液接触进行压力采集，然后通过连接器回传数据至蠕动泵再通过第一无线收发电路和第二无线收发电路回传至主机，信号调理电路对采集回来的信号进行处理，然后再回传至核心板，核心板对接收来的数据再次进行处理分析，然后根据结果给出情况判定并作出相关操作；需要进行导流操作的时候核心板将命令下发至蠕动泵，蠕动泵再将命令发送给电机驱动电路，电机驱动电路产生能够控制电机转动的脉冲，当电机带动蠕动泵泵头转动的时候，进行挤压导流管中的液体排出，整个装置实现了对压力的实时监测分析和导流功能。
本发明进一步的改进在于，导流管采用硅胶软管。
本发明进一步的改进在于，主机还包括usb接口、报警器和触摸显示屏，触摸显示屏用于实时显示相关信息以及进行人机交互。
本发明进一步的改进在于，蠕动泵还包括接近开关，蠕动泵泵头安装在蠕动泵外壳中的圆柱状凹槽处，电机安装在蠕动泵外壳的下方，电机的转轴通过蠕动泵外壳底部的孔插入并与蠕动泵泵头通过螺丝孔安装固定在一起，导流管缠绕在蠕动泵泵头上面，接近开关用于测量蠕动泵的转速。
本发明进一步的改进在于，核心板为嵌入式计算机处理器及其外围电路元器件。
本发明进一步的改进在于，压力采集单元中的压力传感器阵列中传感器的数量为两个及以上。
本发明进一步的改进在于，电源模块采用24vdc稳压电源，保证整个装置的电能供应；电池组和电池采用锂离子/锂聚合物电池，能够进行拆卸替换和反复充放电。
本发明进一步的改进在于，蠕动泵中留有安装导流管的沟槽固定电机和蠕动泵泵头的位置，蠕动泵泵头上面用以挤压导流管中的液体的圆柱状滚轮至少为两个，以保证在任何时刻至少有一个圆柱状滚轮处于挤压导流管的状态；
电机驱动电路接收来自核心板给第二无线收发电路的信号，生成可以驱动电机的两相脉冲。
本发明进一步的改进在于，主机中的信号调理电路包括放大电路、滤波电路和数据转换电路三部分，自压力采集单元中读出的信号先通过放大电路放大，再通过滤波电路对信号进滤波处理，过滤掉无效的噪声信号之后，最后通过数据转换电路转换成处理器能够接受处理的数字量，之后信号从信号调理电路输出至核心板上的嵌入式处理器。
本发明进一步的改进在于，压力采集单元用于测量液体和大气压之间的压力差值，其采用的压力传感器上面带有温度补偿功能，能够根据当前环境的温度对采集的压力信号进行修正，两者结合后输出最终信号。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种便携式脑脊液导流装置，可以简单精确地实现对压力的采集，用于测量压力的压力采集单元粘贴在距离需要测量压力的脑室附近，测压位置相同，同时压力采集单元体积小重量轻，在测量压力的过程中不会对病人造成其他的影响，而现有技术很多都是将采集压力的部分植入人体内部，这样会增加感染风险和影响人体正常功能，而本发明采用的体外测量压力则并没有类似问题。
同时导流的蠕动泵和主机相互之间可以进行无线通信，所以不需要额外的导线或连机器进行连接，所以蠕动泵可以随病人一同移动，将装置的主要执行部分和处理部分分开，可以更加方便地携带在病人身边，更加灵活便捷。
目前的技术更多的还是停留在简单粗糙的导流或是在体内进行辅助循环而并不是对速率时间等进行计算之后而做出的精准操作。本发明还可以通过相关算法对腔体和体液进行精确导流来调节人体的相关功能和正常循环，系统可以准确控制导流速率、导流量、导流时间等变量，并实时根据压力采集单元回传的数据进行调整，以便保证对病人最快速准确的监护和自动导流无需实时有人在病人旁边陪同监护。
蠕动泵上面带有第一无线收发路可以与主机进行无线通信，所以可以随病人一同移动，便于携带，可以在病人移动状态下继续进行导流操作。
进一步，导流管采用硅胶软管，具有一定弹性，具有一定的耐磨性，具有一定承受压力的能力，不渗漏(气密性好)，吸附性低、耐温性好、不易老化、不溶胀、抗腐蚀、析出物低。
进一步，本发明通过触摸显示屏对病人的情况进行图像和数字化的显示，可以清晰的看出病人在过去一段时间和现在的状况，并可以从中预测出未来的趋势，确保医护人员可以准确掌握病人的病情，还可以通过触摸屏幕的方式进行人机交互，人为手动直接控制机器运行。
进一步，本发明可以通过usb接口对数据进行存储导出，便于对相关数据信息进行更进一步的记录分析。
进一步，本发明带有声光报警器，可以自动也可以手动报警，保证及时反映病人或装置的异常情况。
附图说明
图1是本发明一种便携式脑脊液导流装置的示意图。
图2是压力采集单元的示意图。
图3是蠕动泵的结构图。
图4是主机的结构图。
附图标记说明：1-导流管，2-压力采集单元，21-压力采集单元外壳，22-压力传感器阵列，23-标记识别电路，3-蠕动泵，31-蠕动泵外壳，32-电机，33-蠕动泵泵头，34-电池组，35-连接器，36-第一无线收发电路，37-电机驱动电路，38-电池组管理电路，39-接近开关，4-导流袋，5-主机，51-第二无线收发电路，52-电源模块，53-电池管理电路，54-信号调理电路，55-电源电路，56-电池，57-usb接口，58-触摸显示屏，59报警器，510-核心板。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施方式。
如图1至图4所示，本发明提供的一种便携式脑脊液导流装置，其主要由以下几部分构成：导流管1、压力采集单元2、蠕动泵3、导流袋4和主机5。
导流管1包括其中的管路、调节阀、三通阀等部分，其使用时首先将其一端插入病人脑室中，另一端与导流袋4连接在一起。
压力采集单元2上面带有可以粘贴在皮肤上面的心电极贴，用于将压力采集单元2安装在病人需要进行导流和压力监测的腔体附近位置，便于精准测量压力。当体液通过导流管进入到压力采集单元2的时候流经压力采集单元2中装有压力传感器阵列22的通道，压力会通过体液作用在压力传感器阵列22的薄膜上面，压力传感器阵列22会结合薄膜形变的程度和当前环境的温度最终输出当前所测得的压力值通过连接器35将数据回传至蠕动泵3中的第一无线收发电路36，再传送至主机5的信号调理电路54中。
蠕动泵3中主要包括蠕动泵外壳31、电机32、蠕动泵泵头33、电池组34、连接器35、无线收发电路36、电机驱动电路37、电池管理电路38、接近开关39等部分。蠕动泵外壳31用来安装电机32和蠕动泵泵头33，电池组34负责蠕动泵的供电情况，连接器35负责与压力采集单元2进行数据传输，第一无线收发电路36主要负责与主机5的第二无线收发电路51数据通信，电池组管理电路38可以记录电池组34的电压电流等情况，并对蠕动泵3消耗的功率做出计算，计算电池组34剩余电量及预期剩余使用时间等，电机驱动电路37通过接收来自核心板510方波信号来对电机32输出驱动电压，通过改变方波的频率来改变电机32的转速。
主机5包括第二无线收发电路51，负责与蠕动泵3进行通信，电源模块52为整个主机提供电能，电池管理电路53负责电池56的电量管理的充放电，信号调理电路54处理蠕动泵3回传来的信号，电源电路55将电源模块52的输出电压处理转换为各个芯片可以正常工作的电压范围，电池56，usb接口57，触摸显示屏58，报警器59，核心板510。
信号调理电路54中包括滤波器电路、信号放大电路、数据转换电路；以上电路包括相关集成电路芯片和其相关的外围电路中的电阻电容。滤波器电路是采用运算放大器和电阻电容的组合来实现对接收信号中的噪声的过滤，放大电路是采用仪表放大器芯片实现对信号的放大，因为蠕动泵3回传的信号分辨率比较低，核心板310难以处理，所以需要进行放大才能方便处理器计算分析；数据转换电路的作用是将放大电路放大的模拟信号转换成为核心板510可以接收并处理的数字信号。
电池管理电路53一方面可以对电池56进行电量监控，这包括对电压、电流、温度等物理量的测量和计算，另一方面也负责对电池56的进行有管理的充电。也包括和核心板510进行数据交流，一方面将电池56的相关信息传送至核心板510，另一方面也可以接收并执行核心板510所发出的指令。
核心板510通过对压力采集单元2采集的多个点的压力值进行处理比较，通过pid算法来对病人当前的情况进行分析，在机器启动的时候会有一个默认值作为压力的调节目标，之后采集回传的压力数据都会与此设定值进行对比，然后将对比的结果进行比例、积分、微分的运算，运算处理结果将作为调控压力的主要参数，用来对蠕动泵3的导流速度进行控制。同时因为蠕动泵3上面带有可以测量转速的接近开关39核心板519也可以根据蠕动泵3转速来判断当前的导流速率以及已经导流的了体液体积，进而得到更全面的反馈；
还可以人工输入导流速率或导流体进行导流，可以实现自动手动两种功能模式自主选择切换。
为了对本发明进一步的了解，现对其进一步说明。
压力采集单元2包括传感器阵列及uid电路22，压力采集单元外壳21。压力传感器尺寸小、成本低、功耗低、便于安装固定、对病人没有任何毒副作用。压力采集单元2不需要植入颅内，只需要将导流管1的一端插入脑室即可，操作简单避免了监测压力过程中发生感染以及影响病人的脑部的其他正常功能。压力传感器中带有温度补偿功能，可以在较宽的温度范围之内正常精确测量体液压力。优选地，压力传感器采用差压传感器，测量的压力值是相对于当前环境中的大气压的差值，具有体积小重量轻精度高功耗低的优点。压力传感器上带有可以感应压力的薄膜，薄膜接触到体液的时候压力会作用在薄膜上使其发生形变，形变程度的强弱也会体现为不同大小的电信号。然后通过连接器将信号传输至蠕动泵3。
压力采集单元2里面还有用于对传感器阵列22进行供电的标志识别电路23。此电路带有识别记忆功能，压力采集单元2通过具有识别功能的芯片带有一个编号给核心板510，从而核心板510可以区分出此压力采集单元2及与其相连接的导流管1是否曾经使用过、曾经在哪位病人上使用过，进而防止同一套管的多次混乱使用，便于数据的记录处理和更好得保证本套装置符合医疗领域临床的要求。
压力采集单元外壳21采用pc材料，可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒，且不发生变黄和物理性能下降。压力采集单元外壳21内部结构中用于导流的通道中留有孔用于安装固定传感器阵列22来采集压力数据，传感器阵列22和压力采集单元外壳21之间采用氰基丙烯酸酯医用型粘合剂进行固定。
蠕动泵3和导流管1共同工作来完成对压力的调控。导流管1一端从病人头颅插入至脑室中，一方面用于和压力采集单元外壳21连接来方便颅内压的测量，还要与蠕动泵3部分组装在一起完成对颅内压的调控，末端要与导流袋4连接在一起用于将引出的液体排放至导流袋4中。导流袋4和导流管1末端连接在一起用于收集蠕动泵3引出的液体。蠕动泵外壳31用于安装蠕动泵中的电机32、导流管1、及蠕动泵泵头33、接近开关39等部分。蠕动泵泵头33是用来和导流管1共同工作的，蠕动泵泵头33在被电机32带动做转动的时候会通过自身结构中的滚轮来对导流管1进行挤压，从而对脑脊液进行主动导流进而实现对颅内压的调控。
导流管1的材料选择硅胶，其性能和寿命更优秀长久。
蠕动泵外壳31采用硬质pc。
接近开关39选择霍尔开关，接近开关39的作用在于一方面用来检查蠕动泵3是否与导流管1安装固定严密，另一方面是用来检测蠕动泵3的转速从而计算出导流出的液体的体积。
电机驱动电路37用于接收主机5的信号来驱动电机32，并对电机32的转速方向等进行控制。电机驱动电路37可以通过其输入电压和信号的改变来改变蠕动泵3的工作状态和功率。电机32采用步进电机，电机32和转轴和蠕动泵泵头33通过螺丝固定在一起。
当电池56充电充满时会自动终止充电，当电池56电量过低时会发出警报。电池管理电路53中还带有充电保护电量，用于对过电流过电压和过热的异常充电状态进行电池保护。信号调理电路54会对压力采集单元2回传的信号进行滤波、稳压、放大、转换等处理，处理成为核心板38可以接收识别的信号再回传至核心板510。
触摸显示屏58是用来实时显示病人相关信息当前及一段时间内的压力变化情况，可以通过触摸进行人机交互，人为进行信息输入和操作装置，比如预设压力值和压力范围，手动操作蠕动泵3工作，对整个装置的进行设置等。
usb接口57用于记录导出或存储当前病人以及当前此台装置的相关信息以便后续分析数据。
报警器59选用常见的扬声器，报警器59用于在监测压力异常时发出警报声响。
核心板510是整个设备的最核心处理部分，负责控制整个装置的正常稳定运行，分析计算包括压力采集单元2采集回来的数据以及电池56的充放电状态、导流过程等产生的数据。
核心板510如果需要进行颅内压采集时候会开启采集模式，进行和压力采集单元2之间的数据交换，在不需要采集信息的时候就会关闭采集模式，不再继续接收和处理压力采集单元2的信号，在接收并处理压力采集单元2的信号的时候，将接收到的压力值与预先设定好的值进行比较，根据两个压力之间的差值的大小结合pid控制算法，根据压力的当前值和之前的变化过程，对病人目前的情况进行诊断判定，预测未来压力的走向趋势，如需要蠕动泵3进行对压力的调整干预，则会向蠕动泵3的第一无线收发电路发出信号，信号再传递至电机驱动电路37时电机驱动电路37就会对接收到的命令进行执行。在电池组34的放电和电池56充放电的过程中，核心板510也会持续不断地接收来自第一无线收发电路中有关于电池组34和电池管理电路53有关于电池56的数据来实现对整个装置的电源系统的状态监控，如果需要充电或断开充电则会发出相关指令进行操作，如果识别到目前电池组34或电池56工作状态异常则会触发报警。
数据的传输过程是压力采集单元2采集到数据之后通过连接器35传送到蠕动泵3，蠕动泵3中的第一无线收发电路36再发送至主机5的第二无线收发电路51，然后再经过信号调理电路54处理之后回传给核心板510，需要发出指令的时候也是先发送给第二无线收发电路51，再下发至第一无线收发电路36，再根据命令的具体内容传送至其他部分。
电源模块52用于给整个系统充电，选用24vdc恒定电源。
电池组34为锂离子可充电电池组用于给整个系统供电。电池33选用锂离子电池，可以在电量不足的时候拆卸下来进行充电操作。
电池56采用可充电锂离子电池，负责给核心板510的时钟供电。