揭開醫(yī)用警報(bào)的神秘面紗 — 第2部分

在之前的文章中，我們介紹了醫(yī)用警報(bào)及其合規(guī)要求。現(xiàn)在，我們來了解下醫(yī)用警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和當(dāng)前的實(shí)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(dòng)顯示器和揚(yáng)聲器發(fā)出可視警報(bào)和音頻警報(bào)。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(jì)人員會(huì)使用不同的技術(shù)來生成適當(dāng)?shù)木瘓?bào)音調(diào)。在本文中，我們將論述最為常見的設(shè)計(jì)方法和實(shí)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(shí)現(xiàn)醫(yī)療設(shè)備警報(bào)的方框圖。醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)的一個(gè)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(gè)獨(dú)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(duì)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(bào)是基本性能的一部分。因此，警報(bào)功能需要不受單一故障的影響。

下面列出了醫(yī)用警報(bào)的單一故障狀態(tài)，包括：

1.警報(bào)的主驅(qū)動(dòng)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(bào)主電路出現(xiàn)故障。

在對(duì)故障響應(yīng)時(shí)間要求不太高的醫(yī)療設(shè)備中，可聞和可視警報(bào)可作為冗余報(bào)警功能相互補(bǔ)充。但在呼吸機(jī)等緊急護(hù)理設(shè)備中，對(duì)故障響應(yīng)時(shí)間的要求非常嚴(yán)格。

圖2：醫(yī)療設(shè)備警報(bào)系統(tǒng)的可能實(shí)現(xiàn)方式

從圖2中可以看到，警報(bào)子系統(tǒng)通過設(shè)置兩組可視和可聞警報(bào)，實(shí)現(xiàn)了冗余功能。使用重合電路可檢測主報(bào)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(yáng)聲器放置，用來監(jiān)聽聲級(jí)。當(dāng)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(cuò)誤信息。TI的警報(bào)音調(diào)發(fā)生器參考設(shè)計(jì)采用了示例中的重合電路。

現(xiàn)在有多種方式可以實(shí)現(xiàn)報(bào)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(yùn)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(duì)不同的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了比較。

表1：醫(yī)用警報(bào)實(shí)現(xiàn)技術(shù)比較

實(shí)現(xiàn)醫(yī)用警報(bào)的一個(gè)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(bào)。此DAC可用于生成可聞和可視警報(bào)，并支持脈沖頻率、脈沖包絡(luò)和脈沖群時(shí)序配置。