數(shù)字化醫(yī)學(xué)儀器應(yīng)用實(shí)例(參考版)
2025-05-29 12:07本頁面
【正文】 。 ? 其中一項(xiàng)很重要的指標(biāo)就是 儀器的絕緣強(qiáng)度必須大于4000伏 。 監(jiān)護(hù)儀使用中的安全問題 ? 因?yàn)楸O(jiān)護(hù)儀一般和病人都有直接的電氣連接 ， 因此 ， 監(jiān)護(hù)儀的電氣安全性能十分重要 ， 為此 ， 各國(guó)都制定了嚴(yán)格的電氣安全標(biāo)準(zhǔn) 。 當(dāng)用正弦信號(hào)作為輸入時(shí) ， 儀器輸出與輸入之間的 幅值比 、 相位延滯 隨輸入正弦信號(hào)頻率而變 ， 前者稱 幅度－頻率響應(yīng) ， 后者稱 相位－頻率響應(yīng) 。 當(dāng)儀器 輸入一個(gè)單位階躍 時(shí) ， 其 輸出端的響應(yīng)稱瞬態(tài)響應(yīng) 。遲滯的大小由正反行程的輸出信號(hào)間的最大偏差與滿量程輸出的百分比來表示 。 由溫度變化引起輸出值的偏移稱為溫度漂移 。 線性度反映儀器偏離輸出與輸入關(guān)系曲線呈線性的程度，通常用輸出量與輸入量的實(shí)際關(guān)系曲線偏離直線的 最大偏移值與輸出滿量程之比的百分值 來表示非線性誤差。 監(jiān)護(hù)儀的主要技術(shù)指標(biāo) 對(duì)各生理參數(shù)測(cè)量均在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行定標(biāo) ，量程范圍應(yīng)視不同生理參數(shù)而定 ， 例如： 體溫 測(cè)量范圍在 19℃ ~45℃ 間， 脈率 范圍 35次 /min~250次 /min， SPO2范圍 0~100％， 無創(chuàng)血壓范圍， PS： 60mmHg~250mmHg， PD和 PM： 45mmHg~235mmHg。 ? 圖 523是主控程序流程圖 。 ? 除主程序外 ， 還包括定時(shí)中斷服務(wù)程序 、 鍵掃描程序 、模塊串行中斷服務(wù)程序 。 ? 監(jiān)護(hù)儀還可通過網(wǎng)絡(luò)接口與臨床信息系統(tǒng)（ Clinical Information System， CIS）相聯(lián)結(jié)，共享全院信息（包括圖像信息與管理信息）。 ? 為適應(yīng)我國(guó)國(guó)情，屏幕顯示可以在中／英文之間隨意切換。能顯示 7個(gè)參數(shù)的 15分鐘到 16小時(shí)趨勢(shì)圖，并能按時(shí)間順序回憶測(cè)量結(jié)果。 ? 圖 522是儀器操作界面示意圖，所有測(cè)量參數(shù)均可設(shè)定上、下報(bào)警限，任一參數(shù)越限時(shí)即能發(fā)出聲、光報(bào)警。 血氧模塊框圖 三、 其他設(shè)計(jì) ? 選用一片輸入接口芯片，與面板操作鍵、單鍵飛梭開關(guān)相聯(lián)，在程序中通過定時(shí)查詢、按鍵去抖，獲取按鍵和單鍵飛梭的信息。 光電流信號(hào) 被 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào) ，并經(jīng) 放大、濾波、信號(hào)基線電平變換 和 去直流分量 等信號(hào)處理過程后，加到一個(gè)具有自動(dòng)增益調(diào)整功能的電壓 /電流轉(zhuǎn)換電路，然后由積分電路 對(duì)信號(hào)電流積分 ，其輸出經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。探頭的光電檢測(cè)器是一個(gè)光電管，能產(chǎn)生正比于透射到它上面的紅光和紅外光強(qiáng)度的電流，但它不能區(qū)分這兩種光。在減壓過程中 檢測(cè) 袖套靜壓和氣袖內(nèi)氣體的 振蕩波 ，而振蕩波起源于血管壁的搏動(dòng)。 ? 模塊據(jù)上述協(xié)議通過串口與工控卡通訊，并以中斷方式接受 80386的控制，除提高了 CPU效率外，還能有效避免各模塊間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和命令的丟失，保證心電和脈搏波形的完好性和實(shí)時(shí)性，并能避免如此復(fù)雜的多 CPU系統(tǒng)出錯(cuò)，提高可靠性。 2． DATA (ECG MODULE TO MASTER ) ? 心電板發(fā)送的數(shù)據(jù)，以 １字節(jié)數(shù)據(jù)頭加若干字節(jié)數(shù)據(jù)為一組，成組發(fā)送。 BT007心電模塊圖 同步七通道心電軟件協(xié)議： (建議用 RS232電平規(guī)范 ) ? 數(shù)據(jù)格式： 28800 BAUDRATE, 8 DATA, 1 START, 1 STOP, NO PARITY（ 無奇偶校驗(yàn) ） 。 ? 4. TTL或 RS232串行接口電平規(guī)范可選 。 ? 2. 阻抗呼吸 ， 四級(jí)程控增益 ， 呼吸率范圍 5~99BPM。其電路詳細(xì)介紹這里就不再描述。 一、心電模塊 整個(gè)心電模塊的原理框圖如圖 518所示，主要由 前置電路、隔離電路、主放大電路、濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和微處理器等組成 。 ： 以約定的協(xié)議通過串口傳輸給上位機(jī)（工控卡）各生理參數(shù)的測(cè)量結(jié)果和波形數(shù)據(jù)。 ：由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微處理機(jī)、存儲(chǔ)器等組成。 ： 通過電極和傳感器拾取人體心電、血壓、呼吸、血氧飽和度等生理參數(shù)信號(hào) , 并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。軟件開發(fā)完成后，將程序?qū)懭腚娮颖P，移去硬盤和鍵盤變自成系統(tǒng)?？刂菩畔⑤敵鲇酗@示波形、文字、圖形，啟動(dòng)報(bào)警和打印記錄等。 ? 主控模塊 是現(xiàn)代監(jiān)護(hù)儀的核心部分。 ? 以太網(wǎng)： NE2022兼容，內(nèi)建 16KRAM緩沖區(qū)， 10MB傳輸速率。 ? 電子盤： 支持 Flash/DiskOnChip。 ? 內(nèi)存： 4MB在板。 ? DMA通道： 7。圖 517為 3英寸的 PCM3054工控卡外形圖。一個(gè)并口可用來驅(qū)動(dòng)記錄病案的熱敏記錄儀或打印機(jī)。再加上使用無源底板、抗干擾的Wathdog電路等，使它們很 適用于醫(yī)療儀器等嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 模塊化多生理參數(shù)床邊監(jiān)護(hù)儀的組成原理框圖 （一） 主控模塊 ? 主控模塊采用了 嵌入式工控卡設(shè)計(jì) ，它具有工控機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)，能經(jīng)受惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，而且采用開放式總線結(jié)構(gòu)，體積緊湊，擴(kuò)展方便。 ? 下圖為一模塊化多生理參數(shù)床邊監(jiān)護(hù)儀的組成原理框圖。 二、 多生理參數(shù)床邊監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計(jì) ? 多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀能自動(dòng)測(cè)量心電、血壓、脈搏率、血氧飽和度、呼吸速率、體溫、呼吸中的二氧化碳濃度等生理參數(shù)，是臨床上廣泛使用的醫(yī)療儀器。它是衡量心功能的重要指標(biāo) 。 監(jiān)護(hù)儀中 ， 測(cè)溫精度應(yīng)在 ℃ ，應(yīng)有較快的測(cè)溫響應(yīng) 。 體溫探頭 （ 傳感器 ）可采用體表探頭和體腔探頭 ， 分別用來監(jiān)護(hù)體表和腔內(nèi)溫度 。 現(xiàn)在已有集成化測(cè)溫電路可供選用 。 （ 5） 體溫 ? 體溫是了解生命狀態(tài)的重要指標(biāo) 。 ? 測(cè)量呼吸阻抗值的變化可采用電橋法、調(diào)制法、恒壓源法和恒流源法等多種方式。在監(jiān)護(hù)儀中，通常測(cè)量呼吸波并測(cè)定呼吸（頻）率（次 /分鐘）。 ? 下圖為血氧飽和度測(cè)量時(shí)手指安放的方法 。血氧飽和度的測(cè)量目前廣泛應(yīng)用透射法 （ 或反射法 ）雙波長(zhǎng) （ 紅光 R： 660nm和紅外光 IR： 920nm） 光電檢測(cè)技術(shù) ， 檢測(cè)紅光和紅外光通過 動(dòng)脈血 的 光吸收 引起的 交變成分之比 IIR/IR和 非脈動(dòng)組織 （ 表皮 、 肌肉 、靜脈血等 ） 引起 光吸收的穩(wěn)定分量 （ 直流 ） 值 ， 通過計(jì)算 可得到 血氧飽和度值 SPO2。 測(cè)振法獲得脈搏振動(dòng)波的方法可借助微音器和壓力傳感器 。 ? 柯氏音法 是 檢測(cè) 袖帶下的 柯氏音（脈搏聲） 來測(cè)定血壓的，柯氏音無創(chuàng)血壓監(jiān)護(hù)系統(tǒng)包括袖帶充氣系統(tǒng)、袖帶、柯氏音傳感器、音頻放大及自動(dòng)增益調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器及顯示部分等。圖 。 心
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