揭開(kāi)醫用警報的神秘面紗 — 第2部分

發(fā)布時(shí)間:2021-12-28 11:18    發(fā)布者:eechina
關(guān)鍵詞: 監護儀 , 醫用警報 , DAC53701
作者:德州儀器

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

圖1顯示了多參數患者監護儀的簡(jiǎn)要方框圖。紅框是輸出用戶(hù)界面,它可以分別驅動(dòng)顯示器和揚聲器發(fā)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(jiàn)。根據終端設備的具體要求和預期的故障條件,設計人員會(huì )使用不同的技術(shù)來(lái)生成適當的警報音調。在本文中,我們將論述最為常見(jiàn)的設計方法和實(shí)現方案。


圖1:多參數患者監護儀的簡(jiǎn)要方框圖

圖2顯示了實(shí)現醫療設備警報的方框圖。醫療設備設計的一個(gè)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(tài)”指存在單個(gè)獨立的異常情況。在單一故障狀態(tài)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(chēng)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(tài),包括:
1.        警報的主驅動(dòng)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(shí)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(shí)間的要求非常嚴格。


圖2:醫療設備警報系統的可能實(shí)現方式

從圖2中可以看到,警報子系統通過(guò)設置兩組可視和可聞警報,實(shí)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(fēng)靠近揚聲器放置,用來(lái)監聽(tīng)聲級。當麥克風(fēng)接收到的聲音與電路產(chǎn)生的聲音不同時(shí),便會(huì )顯示錯誤信息。TI的警報音調發(fā)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(shí)現報警功能,例如使用MCU、現場(chǎng)可編程門(mén)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(shù)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(shí)現方法進(jìn)行了比較。

表1:醫用警報實(shí)現技術(shù)比較


實(shí)現醫用警報的一個(gè)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(luò )和脈沖群時(shí)序配置。

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