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揭開醫用警報的神秘面紗 — 第2部分

2021-12-28
來源:電子創新網
關鍵詞: 醫用警報 MCU CPLD

  在之前的文章中,我們介紹了醫用警報及其合規要求。現在,我們來了解下醫用警報系統的設計方法和當前的實現方案。

  圖1顯示了多參數患者監護儀的簡要方框圖。紅框是輸出用戶界面,它可以分別驅動顯示器和揚聲器發出可視警報和音頻警報。該子系統在大多數醫療設備中都很常見。根據終端設備的具體要求和預期的故障條件,設計人員會使用不同的技術來生成適當的警報音調。在本文中,我們將論述最為常見的設計方法和實現方案。

  

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  圖1:多參數患者監護儀的簡要方框圖

  圖2顯示了實現醫療設備警報的方框圖。醫療設備設計的一個主要要求是需要不受單一故障的影響。醫療設備的“單一故障狀態”指存在單個獨立的異常情況。在單一故障狀態下,醫療設備必須保證基本的安全(以免受物理危害)、提供最基本的功能,這稱為“基本性能”。對于大多數治療和所有緊急護理醫療設備而言,警報是基本性能的一部分。因此,警報功能需要不受單一故障的影響。

  下面列出了醫用警報的單一故障狀態,包括:

  1.警報的主驅動源出現故障,如微控制器(MCU)。

  2.由市電供電的設備出現電源故障。

  3.由電池供電或使用備用電池的設備出現電池放電或其他故障。

  4.可聞或可視警報主電路出現故障。

  在對故障響應時間要求不太高的醫療設備中,可聞和可視警報可作為冗余報警功能相互補充。但在呼吸機等緊急護理設備中,對故障響應時間的要求非常嚴格。

  

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  圖2:醫療設備警報系統的可能實現方式

  從圖2中可以看到,警報子系統通過設置兩組可視和可聞警報,實現了冗余功能。使用重合電路可檢測主報警功能是否出現故障。重合電路則通常將麥克風靠近揚聲器放置,用來監聽聲級。當麥克風接收到的聲音與電路產生的聲音不同時,便會顯示錯誤信息。TI的警報音調發生器參考設計采用了示例中的重合電路。

  現在有多種方式可以實現報警功能,例如使用MCU、現場可編程門陣列(FPGA)或復雜可編程邏輯器件(CPLD)、集成蜂鳴器、音頻編解碼器或分立式運算放大器和膠合邏輯。所有這些技術都各有利弊。表1從不同終端設備的可配置性、可用性、成本、物料清單和適用性方面對不同的實現方法進行了比較。

  

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  表1:醫用警報實現技術比較

  實現醫用警報的一個方法是使用DAC53701這樣的10位智能數模轉換器(DAC),它支持使用預編程波形生成醫用警報。此DAC可用于生成可聞和可視警報,并支持脈沖頻率、脈沖包絡和脈沖群時序配置。

  關于德州儀器(TI)

  德州儀器(TI)(納斯達克股票代碼:TXN)是一家全球性的半導體公司,致力于設計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片,用于工業、汽車、個人電子產品、通信設備和企業系統等市場。我們致力于通過半導體技術讓電子產品更經濟實用,創造一個更美好的世界。如今,每一代創新都建立在上一代創新的基礎之上,使我們的技術變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠,從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用,這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。





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