德州儀器 發表於 2020-12-22 16:21:39
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。
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」。對於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餘報警功能相互補充。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。
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，實現了冗餘功能。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採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)或複雜可編程邏輯器件(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。
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可用於生成可聞和可視警報，並支持脈衝頻率、脈衝包絡和脈衝群時序配置。
編輯：：hfy
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