[發明專利]一種麻醉和意識深度監測系統

在審

• 申請號: 201710139673.9
• 申請日: 2017-03-09
• 公開（公告）號: CN106943119A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 倪誠;劉偉平;王軍
• 申請（專利權）人: 北京大學第三醫院
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B5/0205;A61B5/0476;A61B5/08;A61B5/083;H04L29/08
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 姜彥

1.一種麻醉和意識深度監測系統，其特征以及監測系統內容包括：

用于對人體心率進行監測的心率傳感器；

用于對人體血壓進行監測的血壓傳感器；

用于對人體呼吸頻率、吸入氧濃度、呼氣末二氧化碳、吸入麻醉氣體進行監測的呼吸氣體監測傳感器；

用于對人體腦電波進行監測的腦電波監測傳感器；

用于對人體疼痛刺激進行監測的鎮痛/傷害性刺激指數傳感器；

用于對人體骨骼肌松弛程度進行監測的肌松監測儀；

分別與心率傳感器、血壓傳感器、呼吸氣體監測傳感器、腦電波監測傳感器、鎮痛/傷害性刺激指數傳感器、肌松監測儀有線連接，用于對監測信號進行分析和處理的單片機；所述單片機設置有數據壓縮單元，所述數據壓縮單元的數據壓縮方法的步驟為：

步驟一、在編碼時，首先根據E1_n+1＝E1_n+d_n+1式計算出E1值，再根據和式計算出擬合殘差，計算這兩步時，均需要對結果進行越限判斷，判斷E1是否越限是為了避免其超過傳感器數據總線上限而造成溢出；判斷殘差是否越限是為了實現分段擬合；

步驟二、當一段輸入數據的擬合殘差全部計算完后，構造出{d_n,E1_n,DFR₃,DFR₄,…DFR_n}所示的數據包，通過S-Huffman編碼方法對其進行熵編碼，然后發送出去，接收端解碼時，先將接收到的一組數據解碼，還原出{d_n,E1_n,DFR₃,DFR₄,…DFR_n}式所示的數據包，然后根據式計算并還原出所有原始數據；

與單片機通過輸入模塊有線連接，用于輸入患者基本信息的輸入鍵盤；

與單片機有線連接，用于對監測數據進行保存的存儲器；

與單片機有線連接，用于對監測數據進行比對、采樣和查詢的RAM存儲器和MRAM存儲器；

與單片機有線連接，用于提供電源的電源模塊；

與單片機有線連接，用于對監測數據進行分析的數據分析模塊；

與數據分析模塊有線連接，用于對監測數據進行進一步處理的數據處理模塊；

與單片機有線連接，用于對時間進行記錄的計時模塊；

與單片機有線連接，用于消除干擾雜訊的濾波器；

與單片機有線連接，用于將數據進行導出的數據導出模塊；

與單片機有線連接，用于對監測信號進行顯示和操作的操作顯示屏；

與單片機有線連接，用于接收和發送無線網絡信號的無線射頻收發模塊；所述無線射頻收發模塊設置有安全接入單元，所述安全接入單元的安全接入的方法設置兩種交互模式：單播模式和組播模式，單播模式和組播模式分別設有網絡協調器發起握手和傳感器節點發起握手兩種發起方式，網絡協調器和傳感器節點進行增強型4-Way Handshake，得到最新的成對臨時密鑰，用于信息加密及認證；單播模式是無線體域網中單個傳感器節點接入網絡協調器；組播模式是無線體域網中多個傳感器節點接入網絡協調器，以實現心率、血壓、呼吸監測參數、腦電波、疼痛、骨骼肌松弛程度突然變化時，即某個或某些傳感器節點的測量指標超過相應指標限制時，相應傳感器節點主動發起握手過程；遠距離接入時，采用多跳方式，并采用傳感器節點與網絡協調器之間的距離門限值，控制單跳和多跳方式之間的切換；

所述組播模式包括：主動發起方式和被動發起模式；組播模式是無線體域網中多個傳感器節點接入網絡協調器；

主動發起方式，是網絡協調器發起握手具體實現步驟如下：

步驟一，網絡協調器組播經過密鑰k_i加密的信息Msg1，啟動改進型4-Way Handshake；

步驟二，等待接入的第i個傳感器節點接收到組播信息Msg1，根據得到信息的前綴地址從維護的密鑰列表里找到相應的密鑰k_i，從而得到BNC生成的隨機數及ID_i，驗證身份ID_i，若驗證成功，則生成隨機數Nonce_i，并將經過密鑰k_i加密的信息Msg2發送給網絡協調器，否則丟棄該信息；

步驟三，網絡協調器收到Msg2，驗證BNC生成的隨機數，若驗證成功，則用PRF函數結合隨機數生成并裝入成對臨時密鑰PTK_i，然后在AES-CBC-MAC模式下使用密鑰k_i計算出{Nonce_i，ID_i}的消息完整性認證碼KMACi，并將KMACi作為Msg3發送給傳感器節點BN_i，否則丟棄該信息；

步驟四，第i個傳感器節點BN_i收到Msg3之后，在AES-CBC-MAC模式下使用自己的密鑰k_i根據相應信息計算出KMACi'，將接收到的KMACi與計算出的KMACi'進行比對，若一致，則傳感器節點BN_i用PRF函數結合隨機數生成并裝入成對臨時密鑰PTK_i，改進型的4-Way Handshake完成，否則丟棄該信息；

組播模式下被動發起方式的具體實現步驟如下：

步驟一，N個傳感器節點給網絡協調器發送經過密鑰k_i加密的信息Msg1，啟動改進型4-Way Handshake；

步驟二，網絡協調器接收到信息Msg1，根據得到信息的前綴地址從維護的密鑰列表里找到相應的密鑰k_i，從而得到Nonce_i及ID_i，并驗證身份ID_i，若驗證成功，則生成隨機數Nonce_BNC，并將經過密鑰k_i加密的信息Msg2發送給等待接入的第i個傳感器節點，否則丟棄該信息；

步驟三，傳感器節點_i收到Msg2，驗證Nonce_i，若驗證成功，則用PRF函數結合隨機數生成并裝入成對臨時密鑰PTK_i，然后在AES-CBC-MAC模式下使用密鑰k_i計算出{Nonce_i，ID_i}的消息完整性認證碼KMACi，并將KMACi作為Msg3發送給傳感器節點BN_i，否則丟棄該信息；

步驟四，網絡協調器收到Msg3之后，驗證BNC生成的隨機數，如驗證成功，則用PRF函數結合隨機數生成并裝入成對臨時密鑰PTK_i，然后在AES-CBC-MAC模式下使用密鑰k_i根據相應信息計算出KMACi'，將接收到的KMACi與計算出的KMACi'進行比對，若一致，則網絡協調器用PRF函數結合隨機數生成并裝入成對臨時密鑰PTK_i，改進型的4-Way Handshake完成，否則丟棄該信息；

與無線射頻收發模塊通過GPRS無線網絡無線連接，用于進行數據傳輸與交換的云服務器；

所述操作顯示屏具體為多點觸控的電容式觸摸屏；

所述操作顯示屏上安裝有語音播報裝置，語音播報裝置通過數據線與單片機相連接；

所述操作顯示屏上安裝有打印裝置，打印裝置均通過數據線與單片機相連接；

所述操作顯示屏上安裝有多個指示燈，指示燈通過數據線與單片機相連接。