多参数生理监护仪（共7篇）
多参数生理监护仪 篇1
0 引言
由于平均寿命的增长和人口出生率的下降,使世界人口老龄化问题凸显。老年人慢性病和退化性疾病需要长期追踪与治疗,但多数病人不可能长期留在医院治疗,而是采取了定期回院复诊的治疗方式,缺乏长期有效的病情监控与护理,既浪费了病人往返医院的时间和金钱,也增加了病人的精神压力。特别是有些慢性病需要监测发病时的生理参数,此外多数病人具有自由活动的能力,但现有的监护方式使得病人被束缚于医院和病床上[1]。远程监护是指利用信息技术实现对病人生理参数的远距离监护[2]。多生理参数远程监护系统可使患者在社区或家里得到医院同样的服务,对提高我国基层医疗单位的医疗保健水平有重要意义。生理参数的远程监护目前已成为生物医学工程领域的研究热点[3,4,5,6]。
随着现代通信技术的高速发展及其在医疗领域的广泛应用,给远程监护的研究带来了新的发展[7]。除心电以外,临床上其他重要的生理参数:血压、体温、血氧饱和度、呼吸波等也成为远程监护的内容,使远程监护系统逐渐趋于完善。
1 多生理参数远程监护系统发展现状
随着网络通信技术高速发展,这种先进技术被越来越多的应用于远程监护领域。目前的研究主要集中在基于Internet和无线通信网的远程监护系统的开发。
1.1 基于Internet的远程监护
目前有些远程监护系统通过电话线连接到监护中心服务器上[8,9,10],由于电话网的普及,这种方法被广泛的应用。
重庆大学刘细亮等人利用VC++搭建一个软件平台[8],能够在平台内实现心电信号的实时图像传输,医疗监护人员能够在系统监护终端实时看到客户端检测到的心电图并进行分析,以便及时给对方提出建议,达到远程医疗监护的目的。通过VC++编程,建立了一个客户/服务器模型,把家庭和医疗中心相连接,在远程诊断的基础上,程序的家庭端可与监护仪器相连,并从串口实时读入采集的数据,医疗中心端对接收到的数据可以实时地进行初步预处理,并存入数据库。另外,将医疗中心端软件和中心数据库链接,方便查找患者的历史信息,以能做出更准确的诊断。监护软件分为家庭端和医疗中心端,家庭端通过电话线连接到Internet上,可以选择不同的医疗中心,而医疗中心则通过自己的局域网与Internet相连接,也可以连接多个家庭。
家庭端通过电话线连接到Internet上,监护数据的传输速度较慢。近年来,随着计算机网络的日益普及,各种新的、更高带宽的接入方式不断进入日常生活,所需费用也逐渐低廉,为远程医疗、远程监护等提供了良好的基础支持[11]。
1.2 基于无线通信网的远程监护
基于Internet的远程监护系统由于其设备的局限,只能应用于固定环境,使得受监护人群的活动范围仍然受到限制。此外,系统必须是可以接入Internet的工作站或PC机,从而造成较高的功耗和成本[7]。像心电这样重要的生理参数,需要随时监护,仅仅依靠该系统进行监护仍然不能体现出系统的优势。因此,基于无线通信网的心电远程监护系统日益成为研究的重点。
基于无线通信网的远程监护系统主要由监护终端、无线远程传输网络和医院或社区监护中心组成[12]。近年来,随着生物医学传感器的小型化[13],用于采集和传输生理数据的监护终端趋于小型化,产生了便携式生理信号采集器。与无线远程传输网络结合起来,使患者可以在一定范围内自由移动,而不必受监护装置的限制[13,14]。当前较为常见的无线通信技术有CDMA[10]、GPRS[12,14]以及蓝牙技术[15,16]等。
1.2.1 基于GPRS的无线远程监护。
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称,它是在GSM系统基础上发展出来的一种新的承载业务。与原有的GSM系统相比较,GPRS在数据传输上进行了彻底的革新。GSM是一种电路交换系统,而GPRS是一种分组交换数据承载和传输方式,因此,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势,特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。
基于GPRS移动通信网的心电监护是一种新型长时间心电监护系统,由于GPRS网络可以支持点对点连接,因此两个GPRS监护终端可以经由移动网连接进行通信,使患者与医生或家属之间可以直接进行沟通。患者还可以通过GPRS网接入Internet网来与监护中心进行通信[17]。
高凤梅等人提出了一种基于GPRS的嵌入式多生理参数远程监护系统设计方案[12]。该监护系统分为三部分:监护终端,无线远程传输网络和医院或社区的监护中心。监护终端完成心电、心音、血压、体温、呼吸等多生理参数数据的采集、分析和显示,有异常时报警并向监控中心发送数据。无线远程传输网络采用已存在的GPRS和Internet网络。医院或社区监护中心采用装有监护软件并接入Internet的PC机接收数据和分析显示,并给出诊断意见、治疗方案或采取救助措施。系统整体框图如图1。监护终端采用嵌入式系统来实现,选用基于ARM 9内核的S3C2410作主处理器,它低功耗,高性能,小尺寸,外围接口丰富,内含MMU Memory Manage Unit,适合高端的嵌入式系统的应用。S3C2410上运行ARM-Linux嵌入式操作系统。GPRS通信模块选SIM300,是目前性价比较高的GPRS模块,与S3C2410通过串口相连。
1.2.2 基于蓝牙技术的无线远程监护。
蓝牙技术是目前应用比较广泛的一种近距离无线传输技术,随着其市场化进程的推进,标准化程度越来越高[18]。蓝牙技术是一种开放性的短距离无线数据和语音通信的全球规范,可用于取代各种医疗仪器之间繁杂的电缆连接。蓝牙工作于2.4GHz国际通用ISM(industry scientific and medical)频段,为避免其他无线通信系统以及蓝牙设备之间的相互干扰,采用了跳频技术frequency hopping进行数据传输。蓝牙的跳频速度为1600hops/s,即每隔625μs改变一次通信频道。相比其它工作在相同频段的系统,蓝牙跳频更快。蓝牙技术可以主动检测到通讯范围内的其他蓝牙设备并由用户决定是否连接,支持点对点或点对多点的连接,设备自身具有组建临时网络的能力,不需要任何服务器[19]。目前,基于蓝牙通信的远程监护系统研究逐渐成为热点。蓝牙技术具有跳频快、数据包短、功率低、稳定、抗干扰能力强、辐射小等特点,适用于从医疗设备直接自动收集患者信息并通过网络传输到数据库,远程实时监护患者情况[20],为远程监护提供了另一技术条件。
陈轶炜等人设计了一种基于蓝牙通讯的便携式心电监护系统[15],系统由心电采集盒与家庭端的掌上电脑组成(如图2所示)。心电采集盒以MSP430单片机为核心来控制心电数据的采集与放大,通过BCM-03蓝牙模块将心电数据发送到掌上电脑。掌上电脑作为家庭端的设备,在对心电波形进行显示、分析和存储的同时,还可通过modem拨号上网或者通过WIFI连接到无线局域网与远程医疗中心站通讯,实现心电图远程监护的功能。
Fahim Sufi等人设计了一种基于移动通信网的远程监护系统[19],此系统还处于实验阶段。这种远程监护系统主要包括病人中心端(PCP)和医生中心端(DCP)以及移动通信网络(MGWS)。病人端采用PDA和移动电话。病人端数据采集处理程序采用C#语言编写,在.NET平台上进行开发。还可通过上网或者Wi Fi等连接到无线局域网与远程监护中心站通讯,实现生理参数的远程监护。
1.2.3 基于CDMA的无线远程监护。
CDMA是在扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。CDMA比其他通信系统有非常重要的优势:(1)覆盖范围广CDMA系统理论上覆盖半径是GSM系统的2倍;(2)系统容量大在相同的频谱利用率条件下,CDMA系统的容量是GSM系统容量的4~5倍;(3)绿色环保为了克服“远近效应”,CDMA系统采用了功率控制(Power Control)技术,移动台的发射功率尽可能小;(4)频率利用率高由于CDMA系统采用不同的伪随机码对用户信号进行调制,从频域的角度看,所有信号的频谱是重叠在一起的,其频谱的利用率非常高;(5)隐蔽性和保密性好扩频调制后信号频谱近似为白噪声,具有良好的保密性能;同时,扩频增益越大,扩频信号占用的带宽越宽,相应的功率谱密度越低,因此具有良好的隐蔽性;(6)建网成本低CDMA网络覆盖范围大,系统容量高,所需基站少,降低了建网成本[21]。由于其独到之处,即使在蓝牙、GPRS等无线通讯技术风靡的今天,CDMA仍然在全球占有一席之地,并且被确立为3G家族标准的基本技术。
目前,CDMA已应用于远程监护系统的研究。基于CDMA网络的远程心电监护系统充分利用了CDMA网络覆盖的广泛性和Internet网在医院的普及性,能够使病人在CDMA网络覆盖范围内,实时地从前端移动监护仪获取远程心电数据,并通过CDMA网络将数据上传到医院的中央监护系统[22]。
周玉彬等人设计了基于CDMA的无线远程监护系统[23]。本系统由若干便携机和中央工作站接收系统组成。每个便携机利用CDMA 1X无线通讯网络,将采集到的人体生理监测信号通过广域的Internet网络传送到的特定的中央工作站,中央工作站接收并记录、分析、保存每一个便携机的数据。无线监护便携机采用Philips 2138 ARM7系列CPU、用于存储显示来自采集模块的波形和参数,数据发射模块采用DT-GS800 CDMA。中央工作站接收系统软件主要包括数据采集存储、数据显示和数据管理以及分析等功能,系统结构功能图如图3所示。
2 小结与展望
远程监护系统不仅可以方便慢性病患者在家中进行生理参数的监测,同时也可以用于重伤患者的监护,这对于在自然或人为原因造成的灾难中受重伤的患者的存活有着重要意义[19]。近年来,网络通信技术的高速发展使生理参数的远程实时监护成为可能,从基于电话网的远程监护到基于Internet的远程监护,数据传输速度得到了提高。无线通信技术(特别是第三代3G通信技术)的发展,使远程监护系统越来越趋于无线化、便携化、模块化和人性化。无线通信与Internet相结合是未来远程监护系统的发展趋势。远程监护系统的发展,无论是对增强医院的医疗能力,还是对减轻患者负担都具有非常重要的意义。同时,也将有力地促进社区医疗的稳步发展。
多参数生理监护仪 篇2
随着计算机和无线通信网络的发展,无线网络的覆盖率正在逐年提高。我国优质医疗资源相对集中,为能使更多人享受到优质、低价的医疗服务,笔者对低价实用的远程医疗系统进行了初步研究。目前的多生理参数远程监护仪多是基于PC和有线网络的,价格昂贵,体积庞大,使用不便[1]。随着社区医疗、家庭医疗的兴起,病源更加分散。为能更快、更准确地了解患者的各种生理变化,对多生理参数远程监护仪的需求日益增长,要求也越来越高。移动通信技术、嵌入式系统的发展,为多生理参数监护系统提供了新的方法[2]。新一代的移动通信网络GPRS(General Packet Radio Service)与IP网络无缝联结,按流量收费,覆盖范围广,接入速度快,传输速度高;它提供的数据传输业务适合突发事件的传输,如生理参数监护、环境监测;而且无线传输方式使患者不受活动状态、地点限制,更易接受,是很有潜力的一种无线远程传输方式。嵌入式系统领域日新月异,以ARM为代表的32位高端单片机的出现,使嵌入式系统的应用出现了一个飞跃,使网络无处不在,而且性价比越来越高,为我们进行多参数生命监护仪的研究工作奠定了物质基础。
2 GPRS数据业务原理
GPRS是基于GSM(Global System for Mobile Commun cation),引入分组数据单元,添加分组控制单元(Packet Contro Unit,PCU)、服务支持节点(Service GPRS Supporting Node,SGSN)和网关支持节点(Gateway GPRS Supporting Node,GGSN)新组件来提供无线数据业务[3]。采用GPRS方式接入Internet,在链路层采用的是PPP(Point to Point Protocol)协议[4,5],PPP协议不需要差错控制、排序和流量控制,易于实现,而且支持对多种高层协议(如IP、TCP、UDP)的复用,是目前应用最广泛的广域网协议之一。PPP协议由两部分组成:帧结构和LCP、PAP、IPCP协议[6],其中帧结构就是PPP报文的结构组成。LCP(Link Control Protocol)链路层控制协议用于建立、构造、测试链路连接;PAP(Password Authentication Protocol)认证协议用于处理密码验证部分;IPCP(Internet Protocol Control Protocol)Internet控制协议用于设置网络协议环境,并分配IP地址。一旦协商完成,链路已经创建,IP地址已经分配,就可以按照协商的标准进行IP报文的传输了。一个PPP会话分4步:建立连接、连接质量控制、网络层协议配置、连接终止。
本设计中,利用GPRS模块接入的过程如图1所示,首先是MCU向SIM300发出AT命令以发起连接,然后GGSN回应连接,和MCU之间进行PPP协商,经过LCP、PAP、IPCP协议的执行,建立起Internet连接。
当无线终端获得IP地址后,就成为一个独立的Internet主机,可以浏览资源或远程传输数据,因此,采用GPRS方式的关键是建立连接获得IP地址,即拨号上网。
3 整体设计
该监护系统分为3部分:监护仪、无线远程传输网络和医院或社区的监护中心。监护仪采用嵌入式系统来实现,选用基于ARM9内核的S3C2410作主处理器,它功耗低,性能高,尺寸小,外围接口丰富,内含MMU(Memory Manage Unit),可以直接运行ARM-Linux嵌入式操作系统,适用于高端的嵌入式系统。GPRS通信模块选择SIM300,是目前性价比较高的GPRS模块,SIM300模块与S3C2410通过串口相连。S3C2410上运行ARM-Linux嵌入式操作系统,ARM-Linux是移植在ARM平台上的Linux操作系统。Linux内核的源代码中已经有针对各种不同处理器的硬件适配层,在“arch/”目录下面,其中就包括ARM,但是在实际的系统中,还应该根据系统板的硬件配置进行移植。选择Linux操作系统,在于它独特的优点:开放的源代码,丰富的软件资源;模块化的结构,易于裁减和移植;内核功能强大,性能高效稳定,完善的网络通信、图形、文件管理机制。监护仪完成心电、心音、血压、体温、呼吸等多生理参数数据的采集、分析、显示,有异常时报警并向监控中心发送数据。无线远程传输网络采用已存在的GPRS和Internet网络。医院或社区监护中心采用装有监护软件的PC通过Internet接收数据,分析显示,给出诊断意见、治疗方案或者采取救助措施。系统整体框图如图2。
4 ARM-Linux和GPRS下的远程数据传输
4.1 ARM-Linux和GPRS下Internet的接入
4.1.1 ARM-Linux和GPRS下接入Internet的条件分析
由于在嵌入式操作系统下,没有像PC操作系统封装好的工具,所以许多功能的实现要自己动手从底层做起。PPP协议的两个组成部分(帧结构和LCP、PAP、IPCP协议)在Linux下的实现分别对应着内核部分和用户级部分。Linux内核2.4版本已提供了对PPP的支持,用户级部分包括pppd(PPP daemon)进程和应用程序[7]。pppd是一个后台进程,其本身并不处理IP数据包,其所完成的功能主要有两项:一是运行初期建立通信链路;二是建立Socket接口并且处理LCP、IPCP等数据包。而在内核部分由PPP driver完成对IP数据包进行PPP协议报头的封装,其他应用程序直接调用Socket接口发送IP数据包。在Redcat 9下可以利用KPPP这个GUI下封装好的工具,diald工具或者直接采用ppp-on、ppp-off和ppp-dialer-on脚本文件实现拨号上网。但不管怎样,其实质都是运行起pppd进程拨号接入Internet。
根据项目的实际特点,考虑到降低功耗和成本,希望有数据传输时自动拨号,没有数据传输时断开连接,这要求对拨号进程pppd的启动方式进行控制,而使用KPPP或者拨号脚本ppp-on、ppp-off和ppp-dialer-on在拨号时机的控制管理上较弱,同时在嵌入式环境中也不适合用KPPP。我们采用diald(dial-on-demand)工具启动pppd进程。diald工具是不用KPPP或者拨号脚本ppp-on、ppp-off和ppp-dialer-on就能启动pppd进行拨号的管理拨号程序[8]。还有一点要注意的是,以上所说的进程的配置原本是用于普通的调制解调器的,使用GPRS无线调制解调器接入移动梦网要修改相应的配置文件。所以本项目ARM-Linux下拨号上网需要满足如下4个条件:内核支持PPP协议;进行拨号的进程pppd;启动pppd的拨号进程;正确的配置文件。
4.1.2 ARM-Linux和GPRS下接入Internet的具体实现
在Kernel内核目录下,执行make menuconfig进行配置,选中PPP上网方式,然后交叉编译,重新下载烧写内核就实现了内核支持PPP协议。对于拨号的进程,下载PPP和Diald软件包,修改编译器,生成可执行文件pppd、chat和diald,并修改相应的配置文件,把可执行文件和配置文件放入相应的目录。
在ARM-Linux下主要是pppd进程执行PPP协议实现拨号的。拨号的实现框图如图3所示。diald进程用来启动pppd进程,设定为开机运行,它的配置文件diald.conf指明启动PPP的方式。diald进程启动pppd进程,同时通过diald.tty S1传递参数配置pppd。pppd进程调用chat脚本进行初始化Modem并拨号连接GPRS网络。当连接建立后,pppd进程执行LCP、PAP、IPCP协议,获得动态IP,建立接入Internet的链路。
ARM-Linux下PPP软件拨号要使用的配置文件主要有:diald.conf、diald.tty S1和chat.tty S1。diald.conf配置文件指明启动pppd的方式。该文件其实是一个规则表,规则主要有两个:ignore和accept。ignore表示此种协议的数据包不会引发拨号连接,而accept则反之,表示将引发拨号连接。在后面的Socket要用流式套接字,所以从diald网站上下载有关TCP协议的设置规则配置文件,使检测到流量拨号,无流量时断开。diald.tty S1脚本包含了diald进程传递给pppd进程用来配置pppd的参数,相当于Linux下的ppp-on脚本,主要指明所使用的串口设备、通信速率、具体拨号脚本的路径和本地IP获得方式等,根据diald网站的资料编写,注意拨号脚本路径的设置和要动态方式获得本地IP方式。chat.tty S1脚本用于初始化modem并拨号连接GPRS网络,这个脚本文件的修改要注意,因为从网上找到的大部分是对于有线方式的modem,而且不同的GPRS模块AT指令不是完全一样,在修改时要注意查看相关的数据手册,不过在刚开始调试时越简单越好。脚本实现的关键语句如下,对区别于有线普通modem的地方进行了注释:
4.2 远程通信的实现
当建立了Internet连接,无线终端就成为一个独立的Internet主机,可以浏览资源或远程传输数据,在ARM-Linux系统下可以直接使用Socket套接字编程实现数据远程传输。套接字的基本模式是C/S(客户/服务器)。无线终端工作在客户模式,而远程Internet网上的监控中心PC工作在服务器模式。使用Socket的数据流进行通信,首先在服务器端使用socket()建立一个通信端点,用bind()命令把自身的IP和端口绑定到这个端点上,然后调用listen()侦听连接请求。当远程的客户机使用connect()连接服务器正在监听端口时,连接将会在队列中等待,直到服务器accept()处理它。在服务器accept()处理了连接请求后,将会生成一个描述这个端口的套接字,利用这个套接字就可以进行数据通信。在客户端通信程序执行前,服务器端的程序必须完成端口的绑定并开始侦听。客户端程序基本流程是:请求连接,得到服务器端允许后,调用数据收发函数进行数据的传输。
5 结论
本研究基于新一代的移动通信网络GPRS,以Linux为操作系统,在ARM嵌入式平台上设计开发出了多生理参数远程监护仪,较好地解决了目前多参数监护仪体积庞大、价格昂贵、远程传输不便的问题。为老龄人群、亚健康人群以及其他须及时获得生理数据的人群的预防保健和日常监护提供了新的手段,促进了以家庭、社区为模式的健康监护的发展。
摘要：目的:研制具有无线远程传输能力、功耗低、体积小、价格低的多生理参数监护仪。方法:把嵌入式和移动通信技术相结合,采用基于ARM9核的S3C2410为主芯片,ARM-Linux为嵌入式操作系统,SIM300为GPRS通信模块接入Internet,来实现多生理参数无线远程传输。结果:实现了基于GPRS的嵌入式多生理参数远程监护系统。结论:该仪器体积小巧,易扩展,且数据传输稳定、可靠,便于远程监护和数据共享。
关键词：GPRS,ARM-Linux,PPP,多生理参数,远程监护仪
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多参数生理监护仪 篇3
生理参数监测在远程监护系统中作为远程医疗的重要组成部分,用于实现患者生理数据的采集和实时传输。近年来,生物医学传感器和监护终端趋向小型化和便携化,与无线远程传输网络结合起来,使患者可以在一定范围内自由移动,而不必受监护装置的限制。国内外关于远程监护的研究主要集中在几个方面,围绕传感器设计和远程通信等技术问题,围绕特定疾病的远程医疗方案及其临床评价;包括便携式、低功耗的传感器节点设计,传感器节点的软硬件平台体系结构研究和基于网络的远程通信方法等问题。可以通过对特定慢性病实施常规远程监护有效降低患者的再入院率。利用网络和传感器技术实现医学信息的测量和远程传输,供医院的专家进行远程诊断,也可以用于动态跟踪病态发展。远程监护的无线传感器节点主要用于采集人体生理指标,并通过一定方式将数据传输到监护平台。本地终端程序完成对数据的采集并无线传送,主控监护平台接收数据并实时显示。应用程序通过发送AT指令使数据发往远程终端。
本文的特点是应用无线网络,基于Zig Bee传送血压和血氧参数,并基于Wi Fi传送心电信号,在嵌入式系统平台上可以显示出各个参数和相应曲线。采集的血压模块,心电模块,血氧饱和度等参数通过串口与ARM处理器连接。再通过GPRS模块发送到手机上。可对远端患者的主要生理参数,如心电、血压、血氧饱和度等进行监测。适合自理能力较差的老年人,可以脱离监护人员的视线自由活动。
1 远程监护系统总体方案设计
远程监护系统主要由Zig Bee网络、主控监护平台和远程通信三部分组成。Zig Bee网络的功能是完成各个生理数据的采集,将数据发送到主控监护平台,在主控监护平台的界面中显示出来,并存储到数据库中,主控监护平台通过对GPRS模块进行AT指令控制,将测量的生理数据传送到远程终端。系统框图如图1 所示。
系统选用Zig Bee技术作为主要的短距离数据传输技术,Zig Bee传输数据可靠性高、容易实现、功耗低、成本低,对于实时传输大量数据,则可能会出现传输速率低,存在迟滞延时的问题。系统设计中的心电数据以实时数据包形式发送,要求显示实时数据曲线,因此加入Wi Fi技术,Wi Fi传输数据速度快,可靠性高,灵活性以及无线覆盖范围广,但功耗较大使用成本较高。为节约成本,只使用Wi Fi技术传输心电数据。因此本设计采用两种短距离无线传输技术,根据采集到的不同信号特点选择传输方式,能够使传输数据更加安全、可靠,也能够降低成本。系统的主控监护平台以S5PV210为核心,采用Linux操作系统。与PC机比较,嵌入式系统的优点可以概括为体积小、成本低、可靠性高、稳定性好及功耗低等,嵌入式Linux源代码开放、系统内核可裁剪、内核网络结构完整,所以选择它作为操作系统。监护平台的界面程序是基于Qt/Embedded设计开发的,Qt/Embedded开源免费,采用Qt/Embedded开发工具,能够使在PC机上开发的应用程序在稍加修改的情况下就能够运行在基于Qt/Embedded的嵌入式平台上,应用程序具有高度的可移植性。系统的远程通信部分采用GPRS远程传输技术,GPRS技术具有传输速率高、覆盖范围广、操作简单等特点,在远程数据传输中具有独特的优势,只需要对GPRS模块进行相应的指令控制就能够实现远程通信。
2 血压测量站点设计
2.1 血压测量模块常用指令
血压测量站点由血压测量板和血压传感器两部分组成,血压测量模块为SUPER NIBP 200A,支持成人、小儿、新生儿三种病人模式,测量范围宽。 SUPER NIBP 200A通过串口与微处理器通信,接收外部命令,完成相应操作,返回系统状态和相应数据。数据格式为起始位+8 位数据位+1 位停止位,波特率设为4 800 b/s。
SUPER NIBP 200A的当前状态可由微处理器通过相应的指令进行控制。
微处理器向传感器发送的命令格式为:
<STX>ab;;cd<ETX>
其中:<STX>为ASCII码的正文起始标志,其值为02;ab为命令代码对应的ASCII码值;符号;为“;”对应的ASCII码值;cd为2 位十六进制校验和对应的ASCII码值,校验和是此前各位数值之和的低8 位,不包括<STX>;<ETX> 为ASCII码的正文结束标志,其值为03。在程序中定义一个结构体,用于存放微处理器发送的指令格式。
SUPER NIBP 200A模块测量方式有自动测量、手动测量和连续测量等,自动测量方式又可以按照周期不同进行细致划分,可设置47 条指令用于控制SUPER NIBP 200A的模块功能。部分指令如表1 所示。
2.2 血压测量流程图
血压测量站点的应用层主要完成血压数据的采集,通过对血压测量模块通信协议和指令的分析,实现血压数据的采集。血压测量流程图如图2 所示。
血压测量站点实物图如图3 所示。
2.3 血氧测量站点设计
血氧测量站点由血氧测量板和血氧传感器两部分组成,实物图如图4 所示。
血氧饱和度SPO2,即血液中血氧的浓度,是血液中被氧结合的氧合血红蛋白的容量占全部可结合的血红蛋白容量的百分比,是反映血液循环系统和呼吸循环的重要参数之一。SPO2 监测是一种无创性技术通过测量所选光波波长的吸收来测定氧合血红蛋白及脉率。测量的具体方法是将指尖部位插入在指套式传感器,使其位于两个发光管和一个光探测器之间,测量时两个发光管交替发光,光探测器接收透射光信号,获取脉搏波然后通过数字处理,根据血氧饱和度的测量模型计算血氧饱和度。
血氧板能够提供快速准确的血氧饱和度和脉率的测量。血氧板通过串口与微处理器通信,数据格式为起始位+8 位数据位+1 位停止位,波特率设为4 800 b/s。血氧板将测量的数据以数据包的形式发送给微处理器,数据包为5 B格式,每秒钟发送60 个包。程序设计中定义一个结构体,用来存放血氧板发送的数据包,血氧板可以测量的生理数据有脉率和动脉血氧饱和度等。
2.4 心电测量站点设计
心电测量板集成了Zig Bee模块CC2530、Wi Fi模块和心电测量模块Mini8001 等,Zig Bee模块实现加入Zig⁃Bee协调器创建的网络。由于心电测量的数据要求实时显示,数据包大,Zig Bee已经满足不了需求,采用Wi Fi模块进行心电数据的传输。心电测量模块主要是用来测量心电数据。模拟心电信号发生器产生模拟人体心电动态信号,顺序产生P波、RS波、T波等正常人的连续心电信号。
2.4.1 心电测量原理
心电监护是检测和预防心律失常的重要手段。心律失常是一种极其常见而又非常重要的心电活动异常状态,常见的综合症状有血液循环失常、心动过缓、心动过速等,严重的甚至会猝死。心电图指的是心脏在每个心动周期中,由起搏点、心房、心室相继兴奋,伴随着心电图生物电的变化,通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化图形(ECG),心脏有节奏的收缩和舒张,使心肌产生的电激动沿着特殊的传导系统下传,产生一系列的电生理变化,通过在体表放置两个电极,获取这些电信号,两点电极之间的电位差,形成一条连续的曲线,这条连续的曲线就是ECG。一个完整的ECG波反映了心脏跳动不同阶段的状态,一般有由P波、QRS综合波、T波和U波组成。
2.4.2 心电测量模块
系统采用Mini8001 心电测量模块通过异步串行通信与微处理器进行通信,数据格式为起始位+8 位数据位+1 位停止位,波特率设为57 600 b/s。发送数据包格式如表2 所示。
基本格式说明:
(1)01H是包开始标志,之后的是数据字节,都大于0x80。
(2)高位字节包含了后面字节的最高位bit7,Bit0是ECG的bit7,Bit1 是心率低字节的bit7,Bit2 是心率高字节的bit7,Bit3 是心率STATUS的bit7,Bit4~Bit6 没有使用,Bit7 固定是1。
(3)ECG心率低字节、心率高字节,它们的Bit7 固定为1,数据的bit7 在高位字节中:
心率=心率高字节×256+心率低字节
在程序中定义一个结构体用来存储心电测量模块测量的数据。
心电测量站点程序设计主要是对Zig Bee协议栈的应用层设计,在应用层需要完成心电数据的采集和传输。心电数据是实时显示,采用Wi Fi传输。心电测量模块Mini8001 将模拟心电信号发生器产生的数据发送给Wi Fi模块。心电数据显示流程图如图5 所示。
2.5 远程监护系统界面设计
远程监护系统监护平台界面程序是基于嵌入式Linux操作系统平台,使用Qt Creator软件设计实现显示和存储数据功能。界面设计分为欢迎界面、显示界面、远程通信界面和数据库存储界面。首先进入欢迎界面,延时3 s后进入到显示界面,此时给各个测量站点上电,可以将测量的生理数据显示在界面上。进入远程通信界面,执行相应操作可将生理数据传输到远程终端,进入数据库存储界面可查看测量历史数据。显示界面显示测量的生理数据,并且提供到各个界面的跳转功能。
2.5.1 监护系统界面设计工作流程图
血氧和脉率的数据通过血氧测量站点测得,血压数据通过血压测量站点测得,这两者都是通过协调器串口传送到主控监护平台。测量的心电数据通过Wi Fi直接传送给主控监护平台,并以实时曲线的方式显示。监护系统界面设计工作流程图如图6 所示。
2.5.2 远程通信功能
远程通信界面模拟手机的基本功能,实现了对测量数据的远程发送。设置0~9 十个数字键,按下相应的按钮,就会在对应的文本框中显示相应的数字。利用信号和槽机制,按下按钮激活click()信号,执行相应的槽函数。对GPRS模块进行AT指令的控制。当按下send⁃Msg按钮时,click()信号被触发,则调用相应的槽函数gprs_send_message()。
当测量数据上传到监护平台后,在显示界面的相应位置显示出来,同时将数据存储到数据库中,方便医生和病患日后查看。系统中的数据库是针对某个病人设计的,数据存储量较小。使用数据库软件设计生成数据库文件look_history.db,并将该文件拷贝到应用程序工程中。在界面程序中,需要添加SQLITE数据库驱动,并且将数据库名称设置成需要的数据库文件名。将远程监护系统的程序在虚拟机的Fedroa14 环境下编译,将生成的可执行文件yuancheng和数据库文件look_history.db通过SD卡拷贝到开发板目录/bin,改变这两个文件的可执行权限,编写脚本文件setqt4env,配置Qt4.7 的环境变量。将此应用程序设置成开机自启动,将文件/etc/init.d/rc S中的/bin/qtopia &替换成需要执行的程序。这样,每次开机,程序就会自动执行并进入到远程监护系统的欢迎界面。搭建好远程监护系统,系统上电,各测量站点和协调器上电,等待几秒,待Zig Bee组网成功后,依次按下各测量站点的测量按键进行测量,每个站点测量完成后将数据发送给协调器,如果此时点击“远程通信”按钮,进入远程通信界面如图7 所示。
远程通信界面中短信编辑区可以显示测量数据,在电话号码编辑区输入手机号,点击“send Msg”按钮,将测量信息发送出去,或者点击“call”按钮,建立通话连接。如果点击“历史记录”按钮,进入数据库界面,发现已经将测量的数据存入了数据库中如图8 所示。
3 结语
远程监护系统的设计研究具有十分重要的意义。对患者的生理参数可以进行实时监测,并通过无线网络将数据传送至主控监护平台,主控监护平台对数据进行实时处理和分析。通过主控监护平台的显示屏随时了解健康状况。远程监护借助于ARM处理器、传感技术和现代无线通信技术,是一种体积小、功耗低、实时安全的便携式人体健康参数无线监测系统。对正常人的生理参数进行监护,可以评估个人的健康状况,适时调整生活习惯,从而达到预防疾病的目的。
摘要：文中阐述远程监护系统总体方案,描述远程监护系统节点结构图和节点组网功能。说明血压测量站点设计、血压测量模块命令和血压测量流程图,并进行血氧测量站点和心电测量站点设计。以S5PV210为核心的Tiny210嵌入式平台,采用Linux操作系统,基于Qt Creator软件进行远程监护系统界面设计。将测量的生理数据显示在界面上。ZigBee网络能够接收并传递测量的生理数据,监护平台的图形界面能够正常显示接收的生理数据,实现对心电数据的实时曲线的绘制,并且能够实现数据的存储和远程通信的功能。
关键词：血压测量,心电图,ZigBee网络,远程通信,嵌入式系统
参考文献
[1]王惠中,许正海,李春霞.面向智能家庭的远程健康监护系统发展[J].电气自动化,2008,30(6):4-7.
[2]MATOS Andre Cigarro,LOURENCO Andre,NASCIMENTO Jose.Embedded system for individual recognition based on ECG biometrics[J].Procedia technology,2014(17):265-272.
[3]MALHI Karandeep,MUKHOPADHYAY Subhas Chandra,SCHNEPPER Julia,et al.A Zigbee-based wearable physiological parameters monitoring system[J].IEEE sensors journal,2012,12(3):423-425.
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[5]牟岚,金新政.远程医疗发展现状综述[J].卫生软科学,2012,26(6):506-509.
[6]刘坚强,王永才.基于示波法的电子血压计系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2010(4):62-65.
多参数监护仪常见故障排除 篇4
1 心电故障
1.1 故障一
1.1.1 故障现象
心电波形干扰大，数值不准。
1.1.2 分析与检修
(1)检查仪器是否接地线，接地端子必须接专用地线并把此线真正接地。有时用户把地线接在病床或湿棉球上，这是不对的，应该把接地线一端接到监护仪的接地端子上，另一端接至大地。如果接在暖气片或水龙头上也可临时使用，但必须把表面的漆刮掉再夹上夹子。
(2)查看患者皮肤是否清洁，要用电极砂片轻擦除去皮肤屑和油脂体汗等。清洁皮肤时不可用纯酒精，因为会增加阻抗。
(3)电极质量不好或贴的位置不准。
(4)调整滤波方式，特别是在手术室中使用时最好调整到“手术”方式。在诊断方式下显示的是经过滤波的ECG波;监护方式会将可能导致报警的伪差滤掉;在手术室中手术方式能减少来自外设备的伪差与干扰。
(5)如果患者有严重的房颤时，数值波动比较快，应以波形和患者的实际情况为准。
1.2 故障二
1.2.1故障现象
心电波形不出，显示导联脱落。
1.2.2 分析与检修
(1)切换到其他导联查看是否出波形。
(2)电极质量不好或和皮肤接触不好。注意一定不能使用过期的电极片。
(3)如用3根导线时(RA、LA、LL)，只能监护标Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3个导联，其他导联不出波形。
(4)心电导联线有断线或连线，内接线有断线或氧化。
(5)心电模块故障。
1.3 故障三
1.3.1故障现象
心电波形不出，不显示导联脱落。
1.3.2分析与检修
(1)是否将导联选在GND上。
(2)心电模块或多功能卡出现故障。
2 呼吸波形故障
2.1 故障现象
仪器未接地。
2.2 分析与检修
(1)电极质量不好，与皮肤接触不好或贴的位置不准(呼吸波形不好应调整导联线的位置)。
(2)患者呼吸太微弱、太胖、太瘦等都有可能影响波形。
(3)当波形很小时，应适当调节增益以提高呼吸率的准确度。
3 血氧故障
3.1 故障一
3.1.1故障现象
监护画面显示“探头脱落”字样。
3.1.2 分析与检修
(1)发射管闪应是接收管坏或连线断，多在线管连接处。
(2)发射管不闪应是发射管坏或连线断，多在线管连接处。
(3)若能测出血氧波形但测不出数值，多为线管连接处氧化或一只管老化。
3.2 故障二
3.2.1 故障现象
仪器接血氧探头的情况下，测不出血氧波形及数值时，画面不显示“探头脱落”字样。
3.2.2 故障分析
出现上述现象主要是主机内部连线或模块有问题。
3.3 故障三
3.3.1故障现象
血氧值不准确或不出值。
3.3.2 故障分析
指甲不能过长，不能有染色物、污垢或是灰指甲，受试部位循环不良等都会造成血氧值不准确或不出值(如：冻疮等)。
4 血压故障
4.1 故障一
4.1.1故障现象
不充气。
4.1.2 分析与检修
(1)可能是使用者按测压键时间过长，造成连续开始/关闭，从而造成不测压现象发生(因血压测压及停止键是在同一按键上)[3]。
(2)可用“恢复出厂设置操作”恢复或重新开机(若有此功能)。
(3)血压模块故障。
4.2 故障二
4.2.1 故障现象
充气不足，即仪器进行测压时，监护画面压力值充不到所需要的压力值。
4.2.2分析与检修
(1)测压模式是否设定正确。
(2)检查外围附件是否完好，导气管、袖套及接口处是否漏气。
(3)如能排除上述原因，应为内部导气管或血压模块故障。
5 故障维修实例
5.1故障一
5.1.1故障现象
心电波形不出并显示导联脱落。
5.1.2故障分析与处理
根据故障现象初步判断为心电导联线故障，于是就用万用表测量心电导联线有无断线问题。经过反复仔细测量发现每根线都是通的，导联线没有问题。怀疑心电模块出现故障[4]。拆开仪器并把内部清理干净，加电测量仪器主电源，发现主电源12、5 V都正常。测量心电模块直流电源的输入和输出，发现心电模块有12 V输入，但是输出±12 V供电电压不稳定，经过认真分析，判断心电模块上的DC电源可能损坏。找来同样型号无故障的仪器，拆下12 VDC更换后输出电压正常，接上心电导联线测试心电波形也正常，向厂家购买一个DC电源更换后，故障排除。
5.2 故障二
5.2.1 故障现象
按测血压键，发现血压充气泵长时间打充气，但是数值只停留在6 mmHg (1 mmHg=133.322 Pa)左右。
5.2.2 故障分析与处理
根据上述故障现象，初步判断为袖带充气不足，可能是血压袖带或血压延长线漏气的缘故。经过检测血压袖带及延长管并不漏气，把这套配件放在同样型号无故障的另一台仪器上测压正常。拆开仪器，仔细查看内部管路也无漏气处，加电测量血压气泵充放电路，检查气泵电压(12 V)正常，6通管上的相关皮管都不漏气，按测压按键反复充气测试，听到电磁阀处有细微的漏气声并且发现气阀有锈的痕迹，故可判断是电磁阀吸合密封故障。向厂家购买了一个电磁阀更换后，设备恢复正常，故障排除。
参考文献
[1]刘正明.心电监护仪常见故障及检修方法[J].医疗卫生装备, 2007, 28 (4) :74-75.
[2]姚新琴.医用多参数监护仪的原理及故障检修[J].医疗卫生装备, 2007, 28 (4) :81.
[3]陈三旗, 杨俊.多参数心电监护仪SpO 2测量常见故障分析与排除[J].医疗卫生装备, 2007, 28 (10) :87.
多参数监护仪的质量检测 篇5
1 监护仪的质量检测
多参数监护仪的检测主要有性能检测和电气安全检测。
1.1 检测设备
我院购进美国Fluke公司生产的Pro Sim8型生命体征模拟器和ESA612型电气安全分析仪,可以分别对多参数监护仪性能和电气安全进行检测。
1.2 监护仪的性能检测
监护仪技术参数众多,标准6参数为心电图、呼吸、无创血压、血氧饱和度、脉搏、体温,此外可选的参数为有创血压、呼吸末二氧化碳、麻醉气体、心输出量(有创和无创)、脑电双频指数(BIS)等。在实际工作中如对其全部参数进行检测,常常是不实际的。决定多参数监护仪性能的核心参数及其在临床中使用的常规参数是心电图、呼吸、无创血压及血氧饱和度这4类参数,因此可以认为对这4类参数进行测试,就可以判断监护仪的性能状况。另外还要对监护仪进行声光报警检测、上下限报警检测、静音功能检测等性能检测。
1.2.1 监护仪的外观检查
首先查看监护仪的铭牌信息,应标有:仪器名称、制造厂家、型号、出厂编号、生产日期等信息,然后查看外壳是否破损,最后查看开关、按键、旋钮触摸屏等是否可以正常对监护仪相关参数进行设置。
1.2.2 心电检测
连接好模拟仪与监护仪,设置监护仪上的心率来源为心电,依次检测临床常用心率信号30,60,100,120,180次/min等的示值,观察监护仪上显示的波形是否与模拟器显示的波形一致,记录下实测心率数值并计算误差。
误差=(实测值-标准值)/标准值×100%
另外可以通过设置模拟器产生心动过速、室颤等心律失常信号,查看监护仪有无心律失常显示及声光报警来检测监护仪的心律失常功能。
1.2.3 呼吸频率检测
连接好模拟仪与监护仪,设置模拟仪产生的呼吸频率15,20,40,60,80等示值并记录下实测呼吸频率值并计算误差。
误差=(实测值-标准值)/标准值×100%
注意:如果监护仪上没有呼吸频率示值,则按“SPECIAL FUNC”键选择呼吸选项,设置呼吸频率检测的导联(“LA/LL”),即可正常显示。
1.2.4 无创血压检测
连接好模拟仪与监护仪的血压管路(不同型号的监护仪需要选择相应连接管接头),依次设置60/30(40)mm Hg、80/50(60)mm Hg、100/65(76)mm Hg、120/80(93)mm Hg、150/100(116)mm Hg等不同的压力值,然后进行检测,并记录下实测无创血压值并计算误差。误差=(实测值-标准值)/标准值×100%。
1.2.5 血氧饱和度检测
将Pro Sim SPOT血氧饱和度检测仪连接在Pro Sim8型生命体征模拟器上,把监护仪血氧饱和度探头夹在血氧饱和度检测仪上,不同品牌厂家使用的血氧探头参数不一样,需要选择恰当的探头类型(Nellor、Masimo、Philips、Mindray等),再设置血氧饱和度数值,分别为85%、88%、90%、98%、100%,并记录下实测血氧饱和度值并计算误差。误差=(实测值-标准值)/标准值×100%。
1.3 监护仪的电气安全检测
根据GB9706.1-2007《医用电气设备第一部分:安全通用要求》,监护仪的电气安全级别最高,其应用部分CF型(预期直接作用于心脏),血压、呼吸部分为B型应用部分。监护仪的电气安全非常重要,直接关系到患者和医护人员的生命安全,因此定期对监护仪进行电气安全检测可有效地防止安全事故的发生。
1.3.1 电源电压
监护仪电源电压正常应为交流220 V,对于使用稳压电源或UPS供电的监护仪,可以直接对稳压电源或UPS输出的电压进行测量,如果发现电源电压不在正常范围、火线零线接反、地线断开等要及时维修电源[2]。
1.3.2 保护接地阻抗
用电气安全分析仪测试表笔连接被检测监护仪保护接地,检测前先按“Zero Leads”键进行电阻清零后进行保护接地阻抗测量,其测量结果应不大于200 mΩ。
1.3.3 绝缘阻抗(电源一地、应用部分一地)
绝缘阻抗检测是对被测监护仪施加最高500 V电压,检测绝缘部分之间的漏电流,来测试在规定时间内监护仪的绝缘性能。
用电气安全分析仪测试表笔连接被测试监护仪表面的金属部分或用监护仪的导联线连接到电气安全分析仪的ECG接头上,按“MΩ”键,进行绝缘阻抗(电源-地)或者绝缘阻抗(应用部分-地)的测试。
1.3.4 对地漏电流
对地漏电流是指由网电源部分穿过或跨过绝缘流入保护接地导线的电流(保护接地是把仪器的外壳进行接地以防止电击的一种保护方法),如果对地漏电流过大,表明设备内部绝缘部分破损,存在安全隐患。
连接好电气安全分析仪和监护仪的电源线,按“μA”键,选择“Earth”进行测量,对地漏电流检测。这项检测需要测试“电源正常状态、正常状态电源反向、断开一根电源线、断开一根电源线电源反向”这4种情况的数据。
1.3.5 外壳漏电流
外壳漏电流是指正常使用时医护人员或患者可能触及的外壳或外壳部件(应用部分除外),经外部导电连接而不是保护接地导线流入大地或外壳其他部分的电流。外壳漏电流中测量的是监护仪外壳经由人体导出的电流。若外壳漏电流过大,当医护人员或患者接触到监护仪外壳时,就会有过多的电流通过人体,引起电击事故。
用电气安全分析仪测试表笔连接被测试监护仪表面的裸露金属部分,按“μA”键,选择“Enclousure”进行测量,这项检测需要测试“电源正常状态、正常状态电源反向、断开一根电源线、断开一根电源线电源反向、断开一根地线、断开一根地线电源反向”这6种情况的数据。
1.3.6 患者漏电流
患者漏电流是指从应用部分经患者流入地的电流。或是由于在患者身上意外出现一个来自外部电源的电压而从患者经F型应用部分流入地的电流。由于患者经应用部分与设备直接相连,如果漏电流超标,极易对患者造成伤害。
用监护仪的应用部分(心电导联线)连接到电气安全分析仪的ECG接头上,按“μA”键,选择“Patient Auxiliany”,通过按方向键选择导联,进行测试。这项检测需要测试“电源正常状态、正常状态电源反向、断开一根电源线、断开一根电源线电源反向、断开一根地线、断开一根地线电源反向”这六种情况的数据。
1.3.7 患者辅助漏电流
患者辅助漏电流是指正常使用时,流入处于应用部分之间的患者的电流,此电流预期不产生生理效应。
用监护仪的应用部分(心电导联线)连接到电气安全分析仪的ECG接头上,按“μA”键,按“MORE”再按“Select”进入患者辅助漏电流检测,选择“Patient”,通过按方向键选择导联组合或单个导联,进行测试。这项检测需要测试“电源正常状态,正常状态电源反向,断开一根电源线,断开一根电源线电源反向,断开一根地线,断开一根地线电源反向”这6种情况的数据。
2 检测后的处理
通过对监护仪的质量检测,发现影响质量检测主要是心电导联线破损或者断裂、血氧探头老化损坏、血压袖带破损漏气或者袖带黏度不够捆绑不紧等附件问题,通过更换附件后一般都可以通过检测。
影响电气安全检测情况主要有:对地漏电流超标,检查发现是电源线地线断开,更换电源线后可以通过检测;外壳漏电流超标,检查发现是电源板地线虚焊,对虚焊点进行补焊后可以通过检测;接地阻抗大,检查发现是监护仪使用年限较长接地端子表面氧化,更换接地端子或者去除表面氧化后可以通过检测[3]。
3 小结
我院于2012年和2015年先后两次通过的JCI认证,按照JCI要求我院对多参数监护仪做了风险评估,得出多参数监护仪属于中风险设备,每年至少检测1次。我们采用PDCA的方法对新购入监护仪进行验收检测、修后检测与定期检测相结合的方式对全院的多参数监护仪进行检测。在对多参数监护仪检测后由质控检测工程师填写检测报告,对检测合格的多参数监护仪粘贴测试通过标签,只有通过检测的多参数监护仪才可以投入临床使用。
参考文献
[1]美国福禄克公司著,卫生部医院管理研究所组织翻译.临床工程指引:医疗仪器设备临床应用分析评估[M].北京:中国计量出版,2009.
[2]刘晓雯.多参数监护仪的质量控制对应用安全的影响[J].中国医疗设备,2010,25(8):103-104.
多参数监护仪维修及维护探讨 篇6
1 多参数监护仪原理
多参数监护仪功能各异,各参数的具体工作原理也不同,但数据的采集原理基本一致。监护仪是由各种传感器的物理模块和内置计算机系统组成的,硬件构成主要有生理传感器、信号放大器、数据模拟处理和分析处理、数据输出接口以及数据记录警报系统。工作原理(见图1)为:各种生理信号由传感器转换成电信号,经前置放大处理后送入计算机,数据分析软件就会对数据进行计算、分析和编辑,最后进行结果的显示、存储和打印。当监测的数据超出设定的指标时,就会激发警报系统,发出信号引起医护人员的注意。
2 多参数监护仪常见故障分析及维修
2.1 操作面板故障
部分型号监护仪的开关键、测量血压键、静音键采用弹簧片式按键等,由于在工作过程中使用比较频繁,或者按压力度过大,比较容易造成按键故障。弹簧片式按键容易因为弹簧片弹性老化,按下去无法弹出,可以按顺序依次将弹簧片取出,用手轻轻按压,使弹簧片恢复弹力,重新装好即可。触点式按键容易将按键背面按压电路板的中心触点压折,如果这种情况出现,拆开机器后取出按键,可取相等长度的材料用胶固定住,或取适当长的一截输液管,卡在按钮背面,铸满热熔胶。注意要粘牢固以免按压时再次折断。
2.2 开机故障
2.2.1 显示屏故障。
监护仪的显像管显示已经逐步被液晶显示屏取代,为了获得足够的亮度和对比度,都采用了背光照明。如果监护仪显示屏长期在阳光照射下使用,并且调到最大亮度,容易损坏显示屏。液晶屏使用不当或老化会造成显示屏暗或亮度不够,发红,最严重的出现屏幕不亮。如出现上述故障可先检查背光管是否需要更换,然后再考虑更换显示屏。
2.2.2 开机出现白屏、花屏。
说明显示屏有逆变器供电,无主控板的显示信号输入。可以在机器后面VGA输出口外接一个显示器,若输出正常,可能是显示屏损坏或者显示屏到主控板接线接触不良;若没有输出,有可能是主板故障。
2.2.3 开机屏幕无显示,指示灯亮。
如开机黑屏,测定机器是否正常的常用办法是:测血压是否正常打气,如正常则表示监护仪能够正常启动,并且监护功能正常。将故障锁定在液晶屏的显示电路或主板的显示输出电路。屏幕虽然不亮,但可根据屏幕上有无显示数据来确定是高压板还是显示驱动板故障。
2.2.4 开机屏幕无显示,电源指示灯不亮。
检查电源输入是否正常,也有可能是保险烧坏。排除了电源输入和保险故障之外,也有可能是电源板有问题或主板故障。
2.3 监护参数故障
2.3.1 血压参数故障。
血压参数故障排除流程见图2。测量无创血压时,不打气,无气泵工作声,血压无法测量。听不到电机运转和电磁阀吸放气的声音,判断为气泵电机故障或气泵供电电路故障。打开主机外壳,找到控制血压测量的模块,观察并检测板子有无明显损坏的贴片元件。
测量血压时如出现充气不足,即打气到一定程度但测不出血压数值,可先检查血压测量模式是否设置正确,一般监护仪有成人和儿童两种模式。其次,检查袖带是否漏气,可通过更换袖带进行测试。当发生漏气时,充气泵在规定时间内充不到所需压力,会自动放气,测量不出血压。此外,还需要确认袖带绑在人体的位置和方法是否正确。在临床使用中,要注意袖带的连接处,防止电机反复重启、运转不停的情况。当袖带损坏需要更换时,要注意保存好血压管的接头。如袖带只是外布袋损坏,有可能内胆正常,可留作备用,可以更换到内胆故障的袖带上继续使用。
2.3.2 血氧参数故障。
血氧探头传感器由发光器件和光敏接收器件组成,其中发光器件由红外光发射管反极性并联组成,光敏接收器件就是PIN型光敏二极管。血氧参数故障排除流程见图3。
测量时常出现没有血氧波形和血氧值,可以先用替代法确定是血氧延长线还是血氧指夹故障。若开机后自动出现不规则血氧波形,一般是血氧夹发生故障。血氧夹故障可分发射灯亮和不亮两种情况。发射灯不亮说明发光器有问题,发射灯亮可能是接收端有问题。可拔开问题端传感器的软壳,查看是否有线脱开,若有,将脱开线脚焊接后即可正常使用。从理论上讲,可分别测量发光器和光敏接收器两脚的电阻,正常情况下发光器电阻,正向电阻112kΩ,反向111kΩ,接收器正向560Ω,反向无穷大[1]。若测量阻值异常,更换相应发射管或接收管即可,若阻值正常则说明是连线有问题。测血氧值时注意将血氧指夹放于测量血压或打点滴的异侧肢体,以免影响血氧数值的准确性。
2.3.3 心电参数故障。
监护仪通过电极片和导联线从人体采集信号,然后通过心电板转化为电信号再送到监护仪的控制板进行信号处理,最后显示心电波形。心电参数故障排除流程见图4。
常见故障有不出心电波形或出现紊乱不规则的受干扰波形。首先检查导联模式,有三导联和五导联,看导联连接是否正确。其次,要排除是否是信号输入端产生故障,当使用过期、质量较差的电极片或对皮肤没有清洁,就会增加电极片所采集到信号的极化电压,从而产生干扰或使监护仪不出现心电波形。再次,可用替代法更换心电导联线,以确认心电导联线是否出现了断路、老化等情况。对于长期使用生锈的导联线可进行除锈处理。另外,监护仪应具有良好的接地,否则会影响心电信号的监测。
2.4 心得体会
附件的故障多因导联线老化、脱落或连接延长线损坏而引起,虽然属于消耗类附件产品,但能修则修,尽量为医院节省成本。
如果确定是电路板故障,要仔细观察,和正常板子作比较,检查电路板有无明显损坏的贴片元件。由于无电路图,首先仔细检查各元件有无变色、变形和发热等异常,比如常见的可以发现电容变色、变形,经万用表在线测量如果已无容量,可更换电容排除故障。另外,需要注意的是有些故障现象可能由于灰尘或接触不良引起,可以通过除尘或重新插拔线路来灵活解决。
3 多参数监护仪维护保养
监护仪的日常维护和维修工作同等重要。为延长附件的使用寿命,降低医疗成本,需要做好维护工作。由于传感器本身的特性,及患者部位经常处于活动状态,附件传感器极其容易损坏。使用时需要注意不能折、拽传输导线;不能摔、碰传感器探头;要定期清洁汗液、血迹等污垢。附件在和主机连接时,插口有方向区分的不能插错,否则会损坏接口,甚至可能导致连电路板一起损坏。即使测量相同参数的附件接口也有不同,插拔时要注意其安装类型和插拔方法。
监护仪连续工作时间长,容易因机内温度过高造成机内部件老化或损坏。因此,平时使用过程中,要做好机内、外的清洁工作,确保机器散热和通风良好。定期检查主机的滤网,清洁灰尘。同时可利用“看、嗅、听、触”等直观方法对机内各模块、部件进行检查。对于监护仪的存放,要注意将机器置于通风防潮的地方,存放一段时间后,需定期通电开机,除湿,延长监护仪的使用寿命。监护仪的电池需要经常进行充放电,以防止电池因长时间不用导致损坏。
4 总结
现代科技成果的应用使监护仪的发展更加实用化、智能化,为提高医疗服务质量提供了更可靠的保障。目前,监护仪生产厂家一般不提供电路图,给维修带来一定的难度,同时厂家提供的进口电路板或零配件价格比较昂贵。在维修工作中,可以利用一些分析对比的方法,如分割法、替代法、排除法等。总之,作为监护仪维修人员,我们要胆大心细,敢于动手,认真分析问题,然后寻找排除故障的方法,力争维修到元件级,最大限度为医院节省维修经费。
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[1]蒋秉梁,王晓堂,黄超,等.监护仪的维修和保养[J].中国医学装备,2008,5(8):60-62.
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医用多参数监护仪故障检修2例 篇7
随着现代医疗技术和相关学科的不断发展,医用多参数监护仪已经成为医用电子仪器中不可缺少的一大类仪器,在医院中起着越来越重要的作用。监护仪的使用,不仅减轻了医务人员的劳动,提高了护理工作的效率,更重要的是使医生能随时了解病情,当出现危急情况时可及时进行处理,提高了护理质量,大大降低了危重患者的死亡率[1]。我院作为中心医院,拥有各种监护仪20多台。随着监护仪使用年限的增加,故障率相对较高,现就出现的2例故障检修及分析介绍给大家,以供参考。
1 故障一
1.1 故障现象
我院一台康强M7138型多参数监护仪开机不能通过自检,屏幕闪动,出现一条条波纹,并发出“嘀嘀”的响声。
1.2 故障分析与排除
造成上述故障现象的原因可能有:(1)地线接触不良。检查地线,并对与地线连接的暖气片上面的油漆进行了处理,保证其与地线的接触良好。开机,故障依旧存在。(2)供电电源不稳定。用万用表进行不间断监测,电压波动范围为AC(220±2)V,符合该仪器工作要求[2]。(3)显示屏与数据传输线未连接好。打开机壳,检查数据传输线与显示屏排线插孔,并重新拔插排线,保证数据的良好。开机,故障依旧存在。(4)显示屏供电电源不稳定。监护仪用交直流供电转换中发现,偶尔能通过自检,但仪器工作时间不长,屏幕上方即显示“Low battery”,再次开机,出现上述故障现象。该监护仪为交直两用型的,在转换成交流电时发现,该插头是圆柱形的,不能与插线板良好接触,致使监护仪一直是机内的蓄电池(12 V,1.5 Ah)在供电,如果蓄电池得不到及时充电,就会导致电压过低。转换到直流电工作数分钟后,故障依旧存在,可以确定为蓄电池供电不足。在保证交流电良好接触的情况下,对蓄电池进行充电,并对蓄电池加入电瓶水进行处理或更换新的蓄电池,故障排除。
2 故障二
2.1 故障现象
我院一台日产BP88S型多参数监护仪开机黑屏,听到“嘟嘟”的响声,可以通过自检,但看不到屏幕上的各种参数。
2.2 故障分析与排除
造成上述故障现象的原因可能有:(1)显示屏损坏。找来一台同型号的监护仪,在电源线、数据传输线连接好的情况下,开机实验,屏幕显示正常,可排除显示屏损坏故障。(2)屏幕没有电源提供或提供的电压不够。监护仪在交直流转换工作的状态下,故障依旧存在,这可排除电压不稳故障。通过分析电路得知电源电压经过屏幕电源驱动电路板到达显示屏,电源电压输出的各种数值完全符合说明书的要求。将故障锁定在屏幕驱动电路板上。更换同型号电路板,故障排除。
3 小结
(1)在使用交直流两用的仪器时,一定要注意及时对蓄电池进行充放电。即便长时间不用,也要每2个月对蓄电池进行一次充放电,以保证仪器正常运行。(2)在对仪器进行防尘的同时,不能忽视仪器的散热,日产机BP-88S就是因为加了AC992Z乙烯防尘罩,机内的热量得不到及时散出而出现故障。
参考文献
[1]姚新琴.医用多参数监护仪的原理及故障检修[J].医疗卫生装备,2007,28(4):81.