芯耀
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在之前的文章中，我們介紹了醫(yī)用警報及其合規(guī)要求。現(xiàn)在，我們來了解下醫(yī)用警報系統(tǒng)的設(shè)計方法和當(dāng)前的實現(xiàn)方案。
圖1顯示了多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀的簡要方框圖。紅框是輸出用戶界面，它可以分別驅(qū)動顯示器和揚聲器發(fā)出可視警報和音頻警報。該子系統(tǒng)在大多數(shù)醫(yī)療設(shè)備中都很常見。根據(jù)終端設(shè)備的具體要求和預(yù)期的故障條件，設(shè)計人員會使用不同的技術(shù)來生成適當(dāng)?shù)木瘓笠粽{(diào)。在本文中，我們將論述最為常見的設(shè)計方法和實現(xiàn)方案。
圖1：多參數(shù)患者監(jiān)護(hù)儀的簡要方框圖
圖2顯示了實現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備警報的方框圖。醫(yī)療設(shè)備設(shè)計的一個主要要求是需要不受單一故障的影響。醫(yī)療設(shè)備的“單一故障狀態(tài)”指存在單個獨立的異常情況。在單一故障狀態(tài)下，醫(yī)療設(shè)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(shù)治療和所有緊急護(hù)理醫(yī)療設(shè)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(yī)用警報的單一故障狀態(tài)，包括：
1.警報的主驅(qū)動源出現(xiàn)故障，如微控制器(MCU)。
2.由市電供電的設(shè)備出現(xiàn)電源故障。
3.由電池供電或使用備用電池的設(shè)備出現(xiàn)電池放電或其他故障。
4.可聞或可視警報主電路出現(xiàn)故障。
在對故障響應(yīng)時間要求不太高的醫(yī)療設(shè)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(hù)理設(shè)備中，對故障響應(yīng)時間的要求非常嚴(yán)格。
圖2：醫(yī)療設(shè)備警報系統(tǒng)的可能實現(xiàn)方式
從圖2中可以看到，警報子系統(tǒng)通過設(shè)置兩組可視和可聞警報，實現(xiàn)了冗余功能。使用重合電路可檢測主報警功能是否出現(xiàn)故障。重合電路則通常將麥克風(fēng)靠近揚聲器放置，用來監(jiān)聽聲級。當(dāng)麥克風(fēng)接收到的聲音與電路產(chǎn)生的聲音不同時，便會顯示錯誤信息。TI的警報音調(diào)發(fā)生器參考設(shè)計采用了示例中的重合電路。
現(xiàn)在有多種方式可以實現(xiàn)報警功能，例如使用MCU、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或復(fù)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(shè)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(xiàn)方法進(jìn)行了比較。
表1：醫(yī)用警報實現(xiàn)技術(shù)比較
實現(xiàn)醫(yī)用警報的一個方法是使用DAC53701這樣的10位智能數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，它支持使用預(yù)編程波形生成醫(yī)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)和脈沖群時序配置。
