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基于工控机的医疗仪器设计 周荷琴刘兵王恒良 十闱科学技术人学n动化乐☆肥230027) 摘要奉艾以一竹多参数健康i忱护仪为例．介绍以嵌入炎下挣机为主挖模块的医疗仪器的模块化 设计方法。坎仪器采用9”CRTU爪{!}}，心IU、m抓、m托等参数的测量均选用OEM模块．钶敬 汁刷jlll氰￡，仪器性能稳定．T作nf靠和易十维护等硅磐特点。 I 引言 现代医疗仪器绝人部分都是计算机控制的自动化仪器，尤其是在临床上』泛使刚的多 参数健康监护仪，Hj米替代医护人员监视病人生理参数和健康状况的繁重劳动，自动采集羊ll 测缱请如心电、血压．脉搏、衄氧饱和度、呼吸速率、体温、呼吸中的二氧化碳浓度蒋生理 参数，有的还能实现麻醉过烈中№0警气体莉鬣的监护。 可靠、安全和便携是医疗仪器诸多性能指标中最重要的儿项。过去常采HjCMOS单片机 作医疗仪器的主控制器，但功能彳丁限，不能支持复杂的控伟《程序，雌r和CRT显示器或液品 显示屏等外l馊接门，不适圳1：多参数监护仪的设计。也有人尝试_L}jPc机米波汁医疗仪器， 虽然埘户界面可以做得{＆漂亮，也方便于存储数据，但恰巧火去了可箍、安全羽I便携的特点。 与普通PC机相比，1：业控制机在结构和功能上有很人区j；lI，它们能够经受高低温冲击、 湿气、振动、l乜磁二r扰、粉尘等的i：业环境的考验，并采心开放式总线结构，体积紧凑，扩 展方便。嵌入式i：控夤是；：控机叶1新一代产品；采刖叫0S器件设计，功耗很低，义支持电 子煮，在㈣化BlOS和DOS的支持卜．，可使朋Pc机的软件资源，给榭序编制、复a￥算法的实 现提供了极人便利。再加上使_I=}j无源底板、抗干扰的watchdog电路等，使得它们镁适川丁l 医疗仪器等嵌入式系统的殴汁。 模块化设计是现代医疗仪器的一个发展趋势，它不仅能简化仪器敬计，缩短产rul开发周 期．使医疗仪器设计趋丁规范化，有利于在保证仪器主要性能基础上，提高它们的稳定性、可 靠性和可维护性。模块化结构还带米生产过科中人员投资少。能及时把必威体育精装版科学技术麻j{J剑 医疗仪器产业和进行产品更新换代等显著优越性。为适应这个潮流，近儿年国外迅速发展起 一‘种O跏(OriginalEquipmentManufacture)产业，专fJ生产再类仪器的IJJ能模块，尤以医疗 仪器OEM模块祷受青睐。 我J将上述两种新技术结合起来．采刚心也、血压和血氧OFAI模块，选川LMB340SJ 控}，住较短时间里殴计出了一台多参数监护仪。 ．349一 2 LMB340S工控卡 80386SX为 LMB l}空p，以40MHz主频的Intel 340S是大众公司(LEO)的A1l一1n-One ROM CPU．带标准的A11I 16级硬fl：中断。此外，}上还有键盘插口莉I软、硬盘接口，供川户在设计阶段调试程序； 一对串、并121可Hj来驱动记录病案的打印机年Il热敏记录仪，另一个串口能刖丁多台监护仪连 网以车f：f成中央监护系统。它具有与IBMPC／AT兼容的总线插口，能通过无源底板与主要的PC 外殴接口．包括与CR7、显示器连接，实现生理参数波形和测鲑结果的人屏幕显示。该J，控} C语言设汁监护仪的主控样序，待成功之J亓， Memory)。这样，设计时可以象在PC机上那样}=}j 初始化币自动执行监护仪主控群序。 3生理参数测量OEM模块 仪器采州了3个生理参数测昔OEM模块：心电、血压平¨血氧模块。 准I，II．III导心也，经多路开关切换厉，取一路信号送隔离放人器放人。该放人器兼有DC／DC 转换器功能，将输入电路浮地，除保证病人安全外，还能使模拟通道有足够高的共模干扰抑 样率数字化。群序采川一种舣闽值算法进行QRS检测和计算心率，将数据承l模块状态打包后 按一定的通信协议从串口送出．并从串口接受命令。 血氧模块是美国BCI公司的产品。它以64180单片机为核心，利川光电法平¨比尔定理， 以周划选通的红光和红外光作光源，由光电管接收透