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)的設計方法和當前的實現(xiàn)方案。

　　圖1顯示了多參數(shù)患者監(jiān)護儀的簡要方框圖。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)療設備中都很常見。根據(jù)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?shù)木瘓笠粽{(diào)。在本文中，我們將論述最為常見的設計方法和實現(xiàn)方案。

　　圖1：多參數(shù)患者監(jiān)護儀的簡要方框圖

　　圖2顯示了實現(xiàn)醫(yī)療設備警報的方框圖。醫(yī)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(yī)療設備的“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)治療和所有緊急護理醫(yī)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(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.由市電供電的設備出現(xiàn)電源故障。

　　3.由電池供電或使用備用電池的設備出現(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。

　　在對故障響應時間要求不太高的醫(yī)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，對故障響應時間的要求非常嚴格。

　　圖2：醫(yī)療設備警報系統(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靠近揚聲器放置，用來監(jiān)聽聲級。當麥克風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(xiàn)方法進行了比較。

　　表1：醫(yī)用警報實現(xiàn)技術比較

　　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、脈沖包絡和脈沖群時序配置。

　　關于德州儀器（TI）

　　德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力于設計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個人電子產(chǎn)品、通信設備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導體技術讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實用，創(chuàng)造一個更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎之上，使我們的技術變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠，從而實現(xiàn)半導體在電子產(chǎn)品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。